Основные направления микробиологического знания

Санитарно-показательные микроорганизмы должны отвечать следующим требованиям:

1.постоянно содержаться в фекалиях и постоянно поступать в окружающую среду в больших количествах;

2.должен отсутствовать другой природный резервуар, кроме организма человека и животных;

3.микроорганизмы должны сохранять жизнеспособность в окружающей среде в течение сроков, близких к срокам выживания патогенных микробов, выводимых из организма теми же путями;

4.должно отсутствовать размножение микроорганизмов в окружающей среде;

5.микробы должны характеризоваться простотой обнаружения, то есть должны хорошо расти на искусственных питательных средах и не иметь во внешней среде аналогов-сапрофитов;

6.характеризоваться постоянством свойств, то есть не должны изменяться под воздействием факторов внешней среды;

7.равномерное распределение в исследуемых объектах внешней среды.

Количественная оценка косвенно отражает степень эпидемиологической опасности данного объекта. В качестве санитарно-показательного микроорганизма с 1885 года используется кишечная палочка. С тех пор наличие кишечной палочки является индикатором загрязнения. Группа бактерий кишечной палочки относится к семейству энтеробактерий. В это семейство входит 5 родов, среди них род Escherichia, который включает несколько видов, представляющих интерес для санитарной микробиологии:

1) Escherichia coli aerogenes;

2) Escherichia coli commune;

3) Escherichia paracoli;

4) Escherichia coli citrovorum;

Наиболее часто встречаются второй и третий виды. Бактерии очень изменчивы и, попадая во внешнюю среду они утрачивают многие характерные признаки. Поэтому к санитарно-показательным относятся все разновидности кишечной палочки со следующими признаками: мелкие подвижные грамотрицательные, не образующие спор палочки, изменчивость формы, аэробиоз или факультативный анаэробиоз, рост на среде Эндо с образованием красных колоний и способность сбраживать глюкозу и маннит с образованием кислоты и газа в течении 20 часов при температуре 43-45^оС.

Колиметрия - количественное определение бактерий группы кишечной палочки (БГКП). Количественный учет проводится в 2-х значениях:

1) Титр кишечной палочки (коли-титр) - наименьшее количество исследуемого объекта, в котором обнаружена кишечная палочка. Для жидкости коли-титр выражается в мл, для плотных сред - в г.

2) Индекс кишечной палочки (коли-индекс) - количество бактерий, обнаруженных в 1 л или в 1 кг продукта.

Титр кишечной палочки определяют посевом пробы в жидкие среды путем последовательных десятикратных разведений. Количество кишечной палочки в продуктах нормируется.

Дифференциацию БГКП проводят с учетом различий физиологических свойств микроорганизмов. На этой основе разработаны специальные тесты, используемые для распознавания фекальных и нефекальных кишечных палочек. Существуют следующий комплекс признаков:

Температурный тест (тест Эйкмана) - способность ферментировать глюкозу и другие углеводы (лактозу, манит) с образованием газа при температуре 44-46 ^оС. Тест определяют на средах Эйкмана, Кесслер. Булижа.

Тест индолообразования - способность расщеплять аминокислоту триптофан, входящую в состав многих белков, с выделением так5их продуктов как индол, окрашивающий среду в красный цвет.

Цитратный тест - способность микроорганизмов усваивать в качестве единственного источника углерода лимонную кислоту или ее соли. Изучаемую культуру высевают на цитратную синтетическую среду Козера или плотную питательную среду Симмонса.

Во всем мире ученые занимаются поиском новых индикаторных микроорганизмов. Кроме бактерий группы кишечной палочки дополнительными показателями загрязнения во многих странах признаны энтерококки, которые являются естественными обитателями верхних дыхательных путей и кишечника человека.

Лекция 9 Стерилизация и дезинфекция

Вопросы

1. Виды стерилизации и ее применение

2. Методы дезинфекции

3. Классификация дезинфицирующих средств

4. Методы обеззараживания воды

1. Виды стерилизации и ее применение

Стерилизация. Стерилизация является одним из важнейших и необходимых приемов в микробиологической практике. Слово «стерилизация» в переводе с латинского означает обеспложивание. В практической работе под стерилизацией понимают методы, применяемые для уничтожения всех форм жизни, как на поверхности, так и внутри стерилизуемых объектов, микробиологи стерилизуют питательные среды, посуду, различные инструменты и другие необходимые предметы с целью не допустить развития посторонних микроорганизмов в исследуемых культурах. Термин «стерильность» имеет абсолютное значение.

Различают термическую и холодную стерилизацию. В микробиологии находят применение следующие способы термической стерилизации: прокаливание в пламени и обжигание, сухожаровая стерилизация (горячим воздухом), стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавирование), дробная стерилизация (тиндализация), кипячение, из методов холодной стерилизации микробиологи используют стерилизацию фильтрованием, ультрафиолетовыми лучами и газообразными средствами. Возможность и целесообразность применения того или иного способа определяются в первую очередь физико - химическими свойствами материала, подлежащего стерилизации, а иногда и целью исследования.

СТЕРИЛИЗАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД:

· Стерилизация насыщенным паром под давлением (автоклавирование)

Это наиболее надежный и чаще всего применяемый способ стерилизации питательных сред. Он основан на нагревании материала насыщенным водяным паром при давлении выше атмосферного. Известно, что температура пара возрастает при повышении его давления.

Совместное действие высокой температуры и пара обеспечивает особую эффективность данного способа. При этом погибают и вегетативные клетки, и споры микроорганизмов. Установлено, что споры большинства микроорганизмов не выдерживают и 5-минутную экспозицию в насыщенном паре при 121°. Лишь споры некоторых почвенных микробов погибают при 1 атм только через 20 мин. Стерилизацию паром под давлением осуществляют в специальных герметически закрывающихся толстостенных аппаратах -автоклавах.

· Дробная стерилизация (тиндализация)

Дробная стерилизация применяется для обеззараживания сред, разрушающихся под действием температур выше 100°С. Этот прием был введен английским ученым Тиндалем. Принцип тиндализации заключается в том, что прогревают среду или ее компоненты без избыточного давления несколько раз, и в период между прогреваниями дают прорасти жизнеспособным спорам. Предполагается, что развивающиеся из спор клетки погибают при последующем прогревании, не успев образовать новые споры. Прогревание можно осуществлять в парах кипящей воды, т. е. при 100 °С или, как говорят, текучим паром. Обработку текучим паром проводят 3-4 раза по 20-40 мин в aвтоклаве с незакрытой крышкой, в кипятильнике Коха или на водяной бане с хорошо пригнанной крышкой. Время прогревания отмечается с момента энергичного выделения пара.

· Стерилизация фильтрованием

Стерилизация фильтрованием широко используется в микробиологической практике. Она применяется для субстратов, не выдерживающих нагревания, например, для жидких сред и растворов, содержащих термолабильные белки, витамины, сахара, некоторые антибиотики, а также для сывороток, летучих веществ, например некоторых углеводородов и других. Этим способом освобождают культуральную жидкость от клеток микроорганизмов, когда необходимо сохранить содержащиеся в ней продукты обмена в неизменном виде

2. Методы дезинфекции

Дезинфекция - средство уничтожения и подавления жизнедеятельности вредных и посторонних микроорганизмов, попадающих в сырье, воду, полуфабрикаты и на оборудование предприятий. Дезинфекцию применяют для уничтожения вегетативных клеток микроорганизмов, для уничтожения же всех спор обычно применяют стерилизацию.

Химические вещества, вызывающие прекращение размножение и гибель микроорганизмов, называются антисептиками. Различают антисептики и дезинфекторы, ими могут быть часто одни и те же вещества, применяемые в разных концентрациях.

Различия антисептиков и дезинфекторов

Антисептики	Дезинфекторы
Бактерицидное действие начинается после латентного периода через 3 и более часов после обработки	Бактерицидное действие происходит немедленно после контакта с бактериями.
Более активны в средах, содержащих органические вещества.	Более активны в средах, бедных органическими веществами.
Даже в больших количествах неактивны после окончания фазы активного размножения микробной культуры.	Оказывают бактерицидное действие на любой стадии развития микробной культуры.
Активны по отношению к вегетативным формам.	Активны по отношению к спорам и вегетативным формам.
Снижение поверхностного натяжения не всегда усиливает бактерицидное действие.	Снижение поверхностного натяжение усиливает бактерицидное действие.
Могут возникнуть устойчивые формы микроорганизмов.	Не вызывают появления устойчивых форм микроорганизмов.

Методы дезинфекции.

По виду действия агента методы делят на физические, химические и биологические.

Физические методы: нагревание (пропаривание, кипячение), обеспложивающая фильтрация, действие ультразвука и изотопов.

Химические методы заключаются в применении антисептиков и дезинфекторов.

Общие правила применения дезинфицирующих средств:

1) Перед использованием дезинфицирующих средств следует тщательно очистить оборудование и следить, чтобы на нем не осталось следов производственных жидкостей и культур микроорганизмов.

2) После дезинфекции обработанное оборудование тщательно промыть водой или пропаривать до полного удаления дезинфектантов.

3) Необходимо применять свежие дезинфицирующие растворы.

4) В зависимости от объекта, подлежащего дезинфекции, применяют то или иное дезинфицирующее средство.

Учитывая большую скорость размножения микроорганизмов и трудность их уничтожения при значительном обсеменении оборудование после окончания работы необходимо всегда тщательно промывать. Вначале его промывают теплой водой, но не горячей во избежание свертывания белков, которые затем плохо удаляются. Затем емкости оборудования очищаются механически, обрабатываются горячей водой и дезинфицирующим раствором и снова горячей водой.

Требования к дезинфицирующим средствам:

1) Энергичное действие при минимальных концентрациях;

2) Растворение в воде;

3) Эффективность действия при небольшой экспозиции;

4) Отсутствие запаха и вкуса;

5) Отсутствие токсичного действия на организм человека;

6) Отсутствие коррозирующего действия на материал оборудования;

3. Классификация дезинфицирующих средств

Дезинфицирующие средства относят к различным классам соединений, их делят на:

1) Растворы кислот, солей и щелочей. Наиболее часто применяют 0,1% раствор каустической соды (NaOH), 1% раствор кальцинированной соды (Na₂CO₃) и известковое молоко (Ca).

2) Галогены и их производные. Из них широко применяют хлор в виде газа, гипохлориты, хлорную известь, хлорамин.

3) Соли тяжелых металлов. Применяют соли ртути, серебра, меди в виде органических и неорганических соединений. Эти вещества главным образом оказывают коагулирующее действие на белки микроорганизмов.

4) Фенол и его производные оказывают коагулирующее и частично растворяющее действие

5) Четвертичные аммонийные соли - соединения, вызывающие растворение бактериальных клеток (катапин).

6) Газообразные вещества (сернистый ангидрид, окись этилена).

Биологические методы основаны на использовании антибиотиков: продуценты актиномицеты, плесневые грибы и бактерии.

Способы определения антибиотической активности. В чашку Петри с анализируемой средой производят посев чертой продуцента антибиотика. Перпендикулярно к этому посеву высевают тест-культуры определенной группы микроорганизмов (грам-положительные, грам-отрицательные, плесени, дрожжей). Эти посевы культивируют и смотрят степень роста тест-культур и их реакцию на выделение антибиотиков.

4. Методы обеззараживания воды

Методы обеззараживания подразделяются на физические и химические. Наиболее применимы химические методы, они заключаются в обработке воды химическим веществом, обладающим бактерицидным действием. Это вещество должно быть нетоксично и в концентрации, применяемой для обеззараживания воды, не оказывать вредного действия на организм человека.

Наиболее широко распространено хлорирование - полное обеззараживание воды. Существует прямой и непрямой способ хлорирования. При непрямом способе хлор подают в воду, раствор, содержащий 3 - 5% летучего хлора, служит дезинфицирующим агентом для очистки остальной воды. При прямом способе хлорирования дозу очищенного газообразного хлора вводят непосредственно в воду через мелкопористый фильтр. Дозировка хлора зависит от реакции среды, жесткости и содержания органических веществ в воде.

Основными недостатками хлорирования являются:

1) необходимый контроль за дозировкой хлора;

2) если в воде содержатся органические соединения, то хлор образует с ними вещества, которые придают воде стойкий привкус;

3) контакт хлора с водой должен быть не менее 30 минут, поэтому необходимы специальные промежуточные резервуары для хлорирования;

4) обеззараживающее действие хлора не уничтожает споры;

Катадионовый метод: серебро растворяют на электродах при помощи постоянного тока. Бактерицидными являются растворы с содержанием серебра 10 - 15 мкг в 1 л воды.

Озонирование: в присутствии 5 - 5,5 мл озона в 1 л воды погибают многие микроорганизмы, для уничтожения спор плесневых грибов требуется концентрация 8,5 мл/л озона.

Лекция 10 Принципы микробиологического и санитарного контроля

микробиология санитарный консервный кондитерский

Вопросы

1. Оборудование микробиологической лаборатории на пищевом предприятии

2. Источники инфекции на производстве

3. Объекты исследования и схема микробиологического контроля

4. Методы анализа воды и воздуха

1. Оборудование микробиологической лаборатории на пищевом предприятии

Микробиологические исследования осуществляются в специальных помещениях, называемых микробиологической лабораторией. В состав микробиологической лаборатории входят несколько помещений:

1 - лабораторная комната для исследований;

2 - комната для приготовления питательных сред;

3 - комната для мойки посуды (моечная);

4 - комната для стерилизации посуды, питательных сред

(стерилизационная);

5 - бокс - изолированная комната для проведения работ, требующих повышенной степени стерильности. Для этого перед работой воздух и другие предметы, находящиеся в нем, обеззараживаются.

Оборудование микробиологической лаборатории

К оборудованию микробиологической лаборатории относятся приборы оптические (микроскопы, лупы), приборы термические (термостаты, автоклавы, аппараты Коха, сушильные шкафы, холодильники, микробиологические (бактериологические иглы, петли, шпатели) и хирургические инструменты (скальпели, пинцеты, держатели, ножницы), а также пробирки, чашки Петри, покровные и предметные стекла, стеклянные трубочки, капельницы с красителями. В лаборатории необходимо наличие питательных сред (сухой питательный агар, среда Кесслер, среда Эндо), агар-агара, желатина, аналиновых красителей (фуксин, генцианвиолет, метиленовый синий, метиленовый голубой), различные кислоты, щелочи, сода.

Для изучения микроорганизмов используется несколько специфических методов. Основными видами микробиологических исследований являются:

- бактериоскопическое (микроскопическое) - изучение с помощью микроскопа формы и строения микроорганизмов;

- бактериологическое - изучение культур микроорганизмов путем культивирования, т.е. выращивания на искусственных питательных средах;

- экспериментальное - определение микроорганизмов и их ядов путем заражений ими подопытных животных (мышей, белых крыс, морских свинок). Чаще всего используется для идентификации возбудителя пищевых отравлений;

- серологическое - определение микроорганизмов при помощи сыворотки крови, содержащей антитела. Этот метод широко используется в медицинской микробиологии.

При микробиологическом анализе пищевых продуктов применяются первые два вида исследований. Методом бактериологического исследования определяют культуральные признаки (размер, форму, структуру, цвет, блеск, профиль отдельной колонии) и биохимические особенности микроорганизмов (способность сбраживать вещество, входящее в состав различных питательных сред). При бактериоскопическом исследовании определяют морфологические особенности (размер, форму и т.д.) отдельных микроорганизмов и их способность окрашиваться различными красителями (тинкториальные свойства). Поскольку в природе существует много микробов-двойников, похожих по внешнему виду друг на друга, поэтому для определения вида микроорганизмов одной бактериоскопии обычно недостаточно, необходимо применение бактериологического метода исследования.

2. Источники инфекции на производстве

Посторонние и вредные микроорганизмы, попадающие в производство, могут понизить качество продукции и увеличить потери. Для своевременного проведения необходимых мероприятий для устранения микроорганизмов необходимо как можно раньше обнаружить источники и очаги инфекции, поэтому на пищевых предприятиях проводиться систематический контроль за микробиологическим состоянием производства. Задача контроля на заводе состоит в наиболее быстром обнаружении инфекции и предотвращении ее развития. Для проведения микробиологического контроля в заводской лаборатории существует микробиологический отдел, оснащенный необходимым оборудованием и аппаратурой.

Инфекция на пищевом производстве означает проникновение и развитие посторонних микроорганизмов. Это микробы опасные для человека (патогенные микроорганизмы) или микроорганизмы, которые представляют угрозу для технологических процессов (вредители производства). Все источники инфекции делят на 2 группы: внутренние и внешние. К внешним источникам относятся воздух, вода, сырье; а к внутренним - воздух в цехах и помещениях, фильтры и фильтрующие материалы, технологические оборудование, тара, руки, одежда и обувь рабочих.

Источником инфекции может быть вода, не удовлетворяющая санитарным требованиям. В соответствии с санитарными нормами в воде не допускается более 100 клеток микробов в 1 мл. Особенно строго регламентируются санитарные нормы для кишечной палочки: если в воде или продукте общее количество микроорганизмов выше, чем разрешено ГОСТом, то использование этой воды или продукта запрещается. При наличии в воде патогенных возбудителей заболеваний ее использование для хозяйственно-питьевых и промышленных целей запрещено.

В зависимости от назначения воды требования к ее биологической чистоте различны. Например, для замочки зерна, варки сусла, сиропов, маринадов используют небезупречную воду. Самые высокие требования предъявляются к воде, используемой для промывки фильтрационных материалов, производственных дрожжей, для мойки технологического оборудования.

В воздухе постоянно содержатся вегетативные клетки микроорганизмов: дрожжей, пигментообразующих бактерий, плесневых грибов. Санитарными нормами установлено, что воздух считается чистым, если в 1 м³ содержится не более 500 клеток микроорганизмов.

На поверхности сырья (плодов, ягод, овощей) находится большое количество различных микроорганизмов. Они составляют эпифитную микрофлору, которая не наносит никакого вреда данному виду сырья. Численность и видовый состав эпифитной микрофлоры меняются в зависимости от вида растения и климатических условий. Характерными представителями эпифитной микрофлоры являются дрожжи, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, споры плесневых грибов. Изделия из зерна, а также солод обычно тоже инфицированы эпифитной микрофлорой, среди которой преобладают споры плесневых грибов, молочнокислые бактерии и безвредные кокки.

Производственная культура, применяемая в производстве (дрожжи, молочнокислые бактерии и так далее), также может быть источником инфекции. Первоначально разведенная чистая культура на производствах через 3 - 4 регенерации загрязняется. Причиной загрязнения является недостаточная чистота аппаратуры, недоброкачественная вода, воздух и так далее. Поэтому на производствах проводится микробиологический контроль чистоты производственной культуры, способов ее хранения и обработки.

Технологическое оборудование. Микрофлора проявляется при несвоевременной мойке оборудования и несвоевременном удалении из емкостей остатков продуктов и отходов, которые представляют собой питательную среду для микроорганизмов. В бродильных производствах часто основным источником инфекции являются деревянные емкости. Если микроорганизмы попадают в участки емкости, где отсутствует покрытие, то их уже ничем невозможно уничтожить. В алюминиевых емкостях при плохом уходе и при применении неподходящих дезинфицирующих средств появляются признаки коррозии, на поверхности образуются поры, в которых развиваются микроорганизмы. При небрежном отношении со шлангами и рукавами образуются осадки, которые могут стать средой для развития микробов.

3. Объекты микробиологического контроля

на различных предприятиях определяются теми источниками, через которые проникает инфекция. По направленности микробиологический контроль делят на производственный контроль и контроль эффективности дезинфекции. Также проводят санитарно-бактериологический контроль. Производственный контроль охватывает контроль различных технологических стадий производства, разделяется по цехам, в которых контролируются различные объекты в соответствии со схемой контроля для данного производства. В схеме микробиологического контроля на предприятии важен анализ воды и воздуха.

Микробиологический и санитарно-гигиенический контроль. Задачей микробиологического контроля является возможно быстрое обнаружение и выявление путей проникновения микроорганизмов - вредителей в производство, очагов и степени размножения их на отдельных этапах технологического процесса; предотвращение развития посторонней микрофлоры путем использования различных профилактических мероприятий; активное уничтожение ее путем дезинфекции с целью получения высококачественной готовой продукции.

Микробиологический контроль должен проводиться заводскими лабораториями систематически. Он осуществляется на всех этапах технологического процесса, начиная с сырья и кончая готовым продуктом, на основании государственных стандартов (ГОСТ), технических условий (ТУ), инструкций, правил, методических указаний и другой нормативной документации, разработанной для каждой отрасли пищевой промышленности. Для отдельных пищевых производств имеются свои схемы микробиологического контроля, в которых определены объекты контроля, точки отбора проб, периодичность контроля, указываются, какой микробиологический показатель необходимо определить, приводятся нормы допустимой общей бактериальной обсемененности.

Микробиологический контроль будет действенным и будет способствовать значительному улучшению работы предприятия, только если он сочетается с санитарно - гигиеническим контролем, назначение которого - обнаружение патогенных микроорганизмов. Они обнаруживаются по содержанию кишечной палочки. Санитарно - гигиенический контроль включает проверку чистоты воды, воздуха производственных помещений, пищевых продуктов, санитарного состояния технологического оборудования, инвентаря, тары, гигиенического состояния обслуживающего персонала (чистоты рук, одежды и т. п.). Он осуществляется как микробиологической лабораторией предприятия, так и санитарно-эпидемиологическими станциями по методикам, утвержденным Министерством здравоохранения.

В пищевых производствах, основанных на жизнедеятельности микроорганизмов, необходим систематический микробиологический контроль за чистотой производственной культуры, условиями ее хранения, разведения и т. д. Посторонние микроорганизмы в производственной культуре выявляют путем микроскопирования и посевов на различные питательные среды. Микробиологический контроль производственной культуры, кроме проверки биологической чистоты, включает также определение ее физиологического состояния, биохимической активности, наличия производственно - ценных свойств, скорости размножения и т.п. В тех пищевых производствах, где применяются ферментные препараты, также обязателен микробиологический контроль их активности и биологической чистоты.

Контроль пищевых продуктов. Для оценки качества сырья, полуфабрикатов, вспомогательных материалов, готовой продукции в нашей стране в основном используются два показателя - МАФАМ КоЕ - количество мезофильных аэробных и факультативно - анаэробных микроорганизмов колоний образующих единиц и количество бактерий кишечной группы (преимущественно кишечной палочки) МАФАМ определяют в основном чашечным методом. Выполнение анализа включает четыре этапа:

- приготовление ряда разведений из отобранных проб (при обследовании поверхности продукта или оборудования пробу отбирают путем смыва или соскоба с определенной площади);

- посев на стандартную плотную питательную среду (для выявления бактерий - на мясо - пептонный агар в чашки Петри);

- выращивание посевов в течение 24--28 ч в термостате при 30°С;

- подсчет выросших колоний. Число колоний, выросших на каждой чашке, пересчитывают на 1 г или 1 мл продукта с учетом разведения. Окончательным результатом будет среднее арифметическое от результатов подсчета колоний в 2 - 3 чашках.

Полученные результаты будут меньше истинного обсеменения продукта, так как чашечным методом учитываются только сапрофитные мезофильные бактерии (аэробы и факультативные анаэробы). Термофильные и психрофильные бактерии не растут из-за несоответствия температуры оптимальной; анаэробы не растут, поскольку выращивание проводится в аэробных условиях; другие бактерии (в частности, патогенные) не растут из-за несоответствия питательной среды и условий культивирования. Не образуют колоний мертвые клетки. Однако эти микроорганизмы можно не учитывать и ошибкой анализа пренебречь, поскольку сапрофиты являются основными возбудителями порчи пищевых продуктов.

В некоторых производствах (консервном, сахарном, хлебопекарном и др.) используются дополнительные микробиологические показатели, например, количество анаэробных, термофильных, спорообразующих и других микроорганизмов, характерных для каждого вида исследуемого объекта. Для их учета имеются специальные методические приемы, описанные в соответствующей нормативной документации. Например, для определения процентного содержания спорообразующих бактерий посев производят из пробирок с разведениями проб, предварительно прогретых несколько минут в кипящей водяной бане. При посевах из прогретых проб вырастают только спороносные бактерии, а из непрогретых - все остальные. Затем рассчитывают процентное содержание спорообразующих форм микроорганизмов. Чем выше показатель МАФАМ, тем больше вероятность попадания в исследуемый объект патогенных микроорганизмов - возбудителей инфекционных болезней и пищевых отравлений. Обычно в 1 г (или 1 мл) продукта, не прошедшего термической обработки, содержится не более 100 тысяч сапрофитных мезофильных бактерий. Если же их количество превышает 1 млн. клеток, то стойкость готового продукта при хранении снижается и его употребление может нанести вред здоровью человека.

Определение бактерий кишечной группы основано на способности кишечной палочки сбраживать лактозу до кислоты и газа. При санитарно - гигиеническом контроле сырья, полуфабрикатов, готовой продукции исследование на наличие бактерий кишечной группы ограничивают проведением так называемой первой бродильной пробы. Бродильную пробу осуществляют путем посева в пробирки со специальной дифференциально-диагностической средой для кишечной палочки (среда Кесслера с лактозой) различных объемов (или навесок) исследуемого объекта - 1,0; 0,1; 0,01; 0,001 мл (или г). Пробирки с посевами.помещают в термостат при 37°С на 24 ч, затем их просматривают и устанавливают бродильный титр, т. е. те пробирки, в которых наблюдается рост (помутнение среды) и образование газа в результате брожения. При отсутствии газообразования объект контроля считают не загрязненным кишечной палочкой. При наличии газообразования производят вычисление коли-титра для различных объектов контроля по специальным таблицам. Существуют нормы допустимой общей бактериальной обсемененности и содержания кишечной палочки в объектах контроля.

4. Методы анализа воды и воздуха. Методы анализа воды

Биологические свойства воды на пищевых предприятиях оцениваются по 2-м показателям:

1) по общей обсемененности (содержание микроорганизмов в 1мл воды);

2) по содержанию бактерий группы кишечной палочки (коли-титр, коли-индекс);

В производствах, основанных на брожении, имеют значение специальные показатели: по Вихману и по Шлезингеру. Они устанавливают содержание в воде микроорганизмов, мешающих жизнедеятельности дрожжей.

Общая обсемененность воды или общее содержание различных видов микроорганизмов в 1 мл воды определяют посевом на мясопептонный или дрожжевой агар с рН 7,2. Если вода визуально чистая, то для посева берут 0,1 и 1 мл воды. Если вода загрязнена, то делают такое разведение, чтобы засеять порции 0,01 и 0,001 мл воды. При таком посеве на одной чашке Петри должно вырасти от 30 до 300 колоний. Посевы помещают в термостат на 24 часа при температуре 37^оС.

Анализ воды по Вихману: устанавливают, какое количество воды за определенный период может вызвать изменение сусла. Для проведения анализа в несколько пробирок вносят различное разведение воды и выдерживают при температуре 25^оС в течение 5 суток. В течение этого времени наблюдают за появившимися изменениями (наличие мути, осадка, брожения). По шкале в зависимости от скорости изменений определяют качество воды.

Анализ по Шлезингеру аналогичен, но в зависимости от скорости изменений в сусле установлены коэффициенты, при помощи которых вычисляют разрушающее действие воды на сусло, то есть степень влияния микроорганизмов на брожение. Качество воды определяют по шкале.

3. Методы анализа воздуха. Существуют качественные и количественные методы бактериологического исследования воздуха, они основаны на оседании микробных клеток. Качественные методы дают общее представление о нахождении в воздухе микроорганизмов. Самый простой среди них - это метод оседания. Для его проведения чашку Петри с мясопептонным агаром без крышки устанавливают в производственном помещении на 15 минут, затем закрывают и помещают в термостат на сутки при температуре 28 - 30^оС. Выросшие колонии подсчитывают невооруженным глазом. Предполагается, что в течение 5 минут на чашку в 100 см² оседает столько микроорганизмов, сколько их содержится в 10 л воздуха.

Количественные методы позволяют определить содержание бактерий в определенном объеме воздуха. Основные,используемые для этого приборы: бактериоловители, мембранные и желатиновые фильтры, прибор Кротова. Прибор Кротова является наиболее совершенным. Через щель прибора проходит струя воздуха, которая удаляется о влажную поверхность питательной среды прибора. Содержащиеся в воздухе микроорганизмы прикрепляются к поверхности мясопептонного агара. Загрязненность выражается количеством жизнеспособных микроорганизмов в 1 м³, выросших на мясопептонном агаре при 37^оС за 48 часов.

Лекция 11 Микробиология хлебопекарного производства

Вопросы

1. Микроорганизмы пшеничного теста

2. Микроорганизмы ржаного теста

3. Микроорганизмы-вредители производства. Пороки хлеба, микробиологического происхождения

4. Применение ферментных препаратов микробного происхождения

5. Микробиологический и санитарный контроль производства

1. Микроорганизмы пшеничного теста

Микробиология сырья. При размоле зерна в муку переходят все микроорганизмы, находящиеся на поверхности зерна. В муке микроорганизмов может содержаться до нескольких тысяч в 1г. Это в основном молочнокислые бактерии, реже - гнилостные, дрожжи и плесневые грибы. Микрофлора зерна складывается из 3 групп микроорганизмов:

1) Эпифитные микроорганизмы - это нормально сопутствующие жизни растений микробы, находящиеся на их поверхности. Они питаются за счет органических выделений тканей растений. Эти микроорганизмы не могут проникать через оболочки растительных клеток и не оказывают вредного воздействия на растения.

Типичными представителями этой группы являются необразующие спор палочки из рода Pseudomonas, а также плесневые грибы рода Aspergillus, Penicillium, Fusarium, молочнокислые бактерии и спорообразующие палочки (сенная и картофельная);

2) Фитопатогенные микроорганизмы или паразиты растений являются возбудителями их болезней, наиболее часто встречаются среди них плесневые грибы. Наиболее опасным является гриб Clariceps purpurea, который вызывает заболевание зерновых - спорынья. Примесь зерна, пораженного спорыньей, очень опасна и 1-2% такого зерна от общего количества может вызвать эрготизм - заболевание человека, которое часто заканчивается смертью. В пищевом зерне примесь пораженного зерна не допускается СанПином.

Примесь зерна, пораженного представителем из рода Fusarium, вызывает у человека фузариоз. Заболевание растений, называемое головня, вызывается грибами. Головня бывает твердая и пыльная. Зерно, пораженное этим заболеванием, имеет темную окраску, неприятный запах, сморщено на вид.

3) Патогенные микроорганизмы - возбудители серьезных заболеваний человека и животных (бруцеллез, сибирская язва, сап и др.).

Зрелое здоровое зерно содержит около 12% влаги и является малоподходящей средой для размножения микроорганизмов. На поверхности свежесобранных зерен пшеницы содержится около 1,5 млн. микроорганизмов, на поверхности зерен ржи - около 2,5 млн. клеток. В процессе правильного хранения количественный состав микрофлоры уменьшается, но увеличивается относительное содержание спорообразующих бактерий.

1. Микроорганизмы пшеничного теста. Основными разрыхлителями теста являются дрожжи. В 1 г прессованных дрожжей содержится от 7 до 10 млрд. живых клеток дрожжей. Они представляют собой чистую культуру дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae.

Для хлебопечения наиболее важными свойствами дрожжей являются:

1) Стойкость при хранении;

2) Способность переносить высокие концентрации соли и других веществ в среде;

3) Высокая бродильная активность. Она определяется наличием активного комплекса ферментов. Среди них наибольшее значение имеет мальтаза. Хлебопекарные дрожжи должны обладать мальтазной активностью не более 85-90 мин.

Мальтазная активность - это время, затраченное для выделения 10 мл углекислого газа из 20 мл 5%-го раствора мальтозы 2,5%-ной взвесью дрожжей. Прессованные дрожжи производят либо на спиртовых заводах, либо на специализированных пищевых предприятиях. Стойкость при хранении дрожжей со спиртового завода ниже, так как они обладают низкой мальтазной активностью. Каждый хлебозавод готовит жидкие дрожжи только для своих нужд, затрачивая свое сырье (муку, солод, культуры термофильных гомоферментативных молочнокислых бактерий и культуры дрожжей).

Бактерии применяются для подкисления питательной среды и улучшения ее состава для последующего размножения чистой культуры дрожжей. Как правило, в качестве молочнокислых бактерий используют Thermobacterium cereale. Температурный оптимум роста этих бактерий 45-47^оС, а оптимум кислотообразования 52-54^оС. Чистые культуры этой бактерии, запаянные в ампулах, рассылаются на хлебозаводы, где затем создают из ампулы накопительную культуру, используемую в производстве. В качестве питательной среды для размножения дрожжей используют пшеничную муку 2-го сорта, предварительно заваренную горячей водой и осахаренную. Для быстрого осахаривания применяют белый солод или ферментные препараты из грибов в количестве 0,8% к массе муки.

В созревании пшеничного теста принимают участие молочнокислые бактерии муки, которые являются гетероферментативными бактериями и кроме молочной кислоты в процессе брожения образуют уксусную, муравьиную кислоты и небольшое количество спирта и углекислого газа. Иногда в тесте может развиваться кишечная палочка Escherichia coli aerogenes.

2. Микроорганизмы ржаного теста

Микроорганизмы, разрыхляющие ржаное тесто и способствующие его созреванию, вносятся с закваской. Закваска представляет собой накопительную культуру из нескольких микроорганизмов, отбор которых происходит благодаря специфичности условий: высокого рН, большой концентрации сухих веществ, химического состава среды и ее физического состояния.

В основном микрофлора ржаных заквасок состоит из дрожжевых молочнокислых бактерий в соотношении 1:80. Кроме дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae вместе с ржаной мукой поступают дрожжи Saccharomyces panis fermentati, а также дрожжи вида Saccharomyces minor. Клетки этих дрожжей имеют овальную форму. Иногда в заквасках размножаются дрожжеподобные грибы, попадающие из воздуха, загрязненной аппаратуры и муки. Некоторые из них, например, вид Candida могут испортить закваски, а другие придают закваске и хлебу специфически приятный аромат (Willia).

Молочнокислые бактерии заквасок бывают гомоферментативными и гетероферментативными. Среди гетероферментативных часто встречаются Thermobacterium cereale и Lactococcus plantarum. Среди гетероферментативных постоянными представителями являются -бактерии, которые представляют собой палочки разной длины.

3. Пороки хлеба, возникающие в процессе жизнедеятельности микроорганизмов

1. Плесневение хлеба возникает при неправильном режиме хранения, повышенной температуре (25-30^оС) и влажности 80-85%. На поверхности хлеба в пустотах и трещинах развиваются различные виды рода Aspergillus glaucum (зеленая плесень), Aspergillus niger (черная), Aspergillus fimugatum (голубая), а также грибы рода Penicillium glaucum (серо-зеленая). Известна черная хлебная плесень из рода Rhisopus nigricum. Для профилактики плесневения в тесто вводят антисептики: пропианат кальция (0,2-0,3%), сорбиновую кислоту (0,05-0,1%). Рекомендуемая температура хранения хлеба 10-12^оС.

2. Меловая порча представляет собой белые сухие порошковатые включения в мякише. Возбудителями являются грибы из рода Endomyces, а также дрожжеподобные грибы из рода Monilia. Эти грибы попадают с мукой и являются термоустойчивыми, не погибают в процессе выпечки.

3. Пигментация представляет собой красные, желтые, оранжевые, синие пятна на поверхности хлеба. Этот порок вызывают грибы и бактерии. Красные пятна связаны с деятельностью бактерий Bacterium prodigiosum, желтые, оранжевые, синие - в результате деятельности гриба Oidium auranticum.

4. Картофельная болезнь является самым опасным пороком хлеба. Возбудителем является картофельная и сенная палочка Bacillus subtilis, Bacterium mysentericum. Это спорообразующие бактерии, споры которых содержатся в муке. Эти бактерии выделяют протеолитические ферменты, которые осуществляют гидролиз белка и приводят к разжижению теста. Средствами борьбы с этим пороком являются повышение кислотности теста, введение в закваску определенных штаммов молочнокислых и пропионовокислых бактерий.

4. Влияние добавок на жизнедеятельность микроорганизмов в тесте

1. Соль поваренная. Концентрация соли более 0,8% к массе муки угнетает газообразование дрожжей и снижает кислотонакопление у молочнокислых бактерий.

2. Сахар. При добавлении от 5 до 10% сахара к массе муки активность дрожжей возрастает, увеличивается газообразование. Концентрация 20% - угнетает жизнедеятельность дрожжей и молочнокислых бактерий.

3. Жир. Добавка жира не более 5% не оказывает влияния на жизнедеятельность микроорганизмов, при увеличении количества жира до 10% и более снижается активность дрожжей и молочнокислых бактерий. Это объясняется тем, что жир обволакивает клетки микроорганизмов и затрудняет обмен веществ.

4. Ферментные препараты. Наиболее часто применяются ферменты бактериального и солодового происхождения: амилоризин, амилосубтимин, известны также авоморин, целловиридин. В состав ферментных препаратов входят амилаза, мальтаза, декстриназа, протеолитические ферменты. Расход этих препаратов составляет сотые и тысячные доли процента к массе муки. При применении ферментные препараты активизируют процессы брожения, газообразования, кислотонакопления, процессы размножения дрожжей. Вследствие этого улучшаются вкус и аромат готовых изделий. Применение ферментов целлюлолитического действия дает хороший результат при переработке обойной муки и при производстве хлеба из целого нешелушеного зерна.

5. Контроль сырья

исследование каждой партии муки органолептически. Если имеется посторонний запах, вкус, производят посев муки для определения общего количества микроорганизмов, выявления количества плесневых грибов, количества спорообразующих бактерий сенной и картофельной палочки, количества мезофильных аэробов и факультативных анаэробов (МАФАМ). При наличии спор картофельной и сенной палочки в муке до 200 палочек в 1 г муки продукт считается годным, при содержании более 1000 - опасно для здоровья.

Если на заводе нет лаборатории применяют метод пробитых выпечек хлебцев: 3 хлебца выпекают с соблюдением всех условий, выдерживают в термостате при 30-40^оС и наблюдают за появлением признаков порчи мякиша. Если через 72 часа мякиш не изменяется, то мука годна; если через 24 часа наблюдаются признаки ослизнения, то мука не пригодна к употреблению без соответствующих мер по ее исправлению.

При оценке качества жидких дрожжей определяют количество дрожжевых клеток в 1 г, их биологическое состояние и степень зараженностью посторонней микрофлорой.

2.Контроль процесса тестоведения: следят за газообразующей способностью дрожжей, степенью их размножения и активностью кислотообразующих бактерий.

3.Контроль готовой продукции: наличие бактерий группы кишечной палочки, количество бактерий картофельной и сенной палочки в мякише, наличие кишечной палочки на поверхности не допустимо.

4.Санитарный контроль: правильность мойки, чистота аппаратуры, помещений, воздуха, тары и транспорта, личная гигиена сотрудников.

Лекция 12 Микробиология дрожжевого производства

Вопросы

1. Биохимические основы процесса роста и размножения дрожжей

2. Микроорганизмы, используемые в производстве

3. Микроорганизмы, причиняющие вред производству и пути их проникновения

4. Микробиологический и санитарный контроль производства

1. Биохимические основы процесса роста и размножения дрожжей

Дрожжевое производство представляет собой процесс выращивания дрожжей, выделение их из питательной среды и прессование. Эти микроорганизмы интенсивно растут и размножаются в жидкой питательной среде при сильной аэрации и температуре 30^оС.

В производстве используют дрожжи из рода Saccharomyces. Этот род включает около 40 видов, все они образуются путем почкования сферической или эллипсоидной клетки. Этот род относится к классу сумчатых грибов, в сумках производят аскоспоры. По характеру брожения относятся к верховым дрожжам и при брожении долго не опускаются на дно, частично поднимаются на поверхность бродящей жидкости, собираясь в пену. В условиях сильной аэрации, при почковании дочерняя клетка отрывается от материнской, прежде чем достигнет ее величины, поэтому в среде наряду с нормальными содержатся и мелкие клетки.

Дрожжи верхового брожения легко образуют споры (по 2-4 споры в одной клетке) в условиях суточного голодания. Споры образуются бесполым путем, при этом количество хромосом в ядре уменьшается вдвое. Иногда из спор прорастает потомство, имеющее гаплоидный набор хромосом, размножающееся вегетативным путем и дающее очень слабое поколение. Однако, чаще всего затем происходит их попарное слияние в результате чего образуется диплоидное поколение, которое затем размножается почкованием, давая сильное потомство.

2. Микроорганизмы, используемые в производстве

Чаще в производстве используют штаммы Saccharomyces cerevisiae, которые широко используются в пивоварении, в производстве спирта, приготовлении вина, хлеба, кефира.

Способы хранения чистых культур дрожжей.

1) Поддержание дрожжей на скошенном питательном агаре, перерыв осуществляют через 12-14 дней.

2) Консервация дрожжевых клеток в 10% растворе сахарозы. В этих условиях клетки находятся в анабиозе и могут находиться в течение 6-12 месяцев без перерыва.

3) Хранение под слоем вазелинового масла. Двух-, трехсуточную культуру на скошенном агаре заливают стерильным вазелиновым маслом и хранят от 6 месяцев до 2 лет. Толщина слоя масла не должна превышать 1 см. Хранение происходит при комнатной температуре или в холодильнике.

4) Лиофилизация - высушивание из замороженного состояния под вакуумом. Срок хранения - 3 года. Суспензию дрожжей помещают в ампулу, высушивают в глубоком вакууме при температуре 40^оС до влажности 1,5-2,5%.

3. Микроорганизмы, причиняющие вред производству

Источниками инфекции являются сырье, вспомогательные материалы, воздух, вода, остатки питательной среды и дрожжи на плохо вымытых участках аппаратуры. Питательной средой для выращивания дрожжей является меласса (отход сахарного производства). Из большого количества микроорганизмов мелассы наиболее опасны для производства дрожжей следующие группы микроорганизмов:

1) Группа спорообразующих палочек (сенная и картофельная), которые близки между собой. Они используют сахар и другие питательные веществ в процессе жизнедеятельности, восстанавливают в питательной среде нитраты в нитриты, которые являются ядом для дрожжей. Для того, чтобы не допустить размножения их в мелассе применяют предварительную стерилизацию при 120^оС в течение нескольких секунд и подкисляют серной кислотой до рН 3,5-4.

2) Группа кислотообразующих бактерий. В нее входят гетероферментативные молочнокислые бактерии, сбраживающие сахара с образованием молочной кислоты и летучих кислот, этилового спирта, углекислого газа. Чаще всего в мелассе встречается Leuconostoc mesenterioides. Он расщепляет сахарозу на глюкозу и фруктозу. Глюкоза превращается в декстрант, который вызывает ослизнение среды в слабокислых и нейтральных условиях рН.

3) Кокковая микрофлора представлена бактериями из рода Micrococcus и др. Продукты обмена этих микроорганизмов в небольшой степени угнетают дрожжевые клетки.

4) Дрожжи и дрожжеподобные грибы. Их представители относятся к родам Saccharomyces, Candida, Torulopsis. Они попадают из воздуха, воды, аппаратуры.

5) Плесневые грибы и актиномицеты (редко встречающаяся группа микроорганизмов).

4. Микроорганизмы и санитарный контроль производства

1. Контроль сырья (контроль мелассы, определение число микроорганизмов и их качественный состав).

2. Контроль воды, определение общего количества микроорганизмов в 1мл и коли-титр.

3. Контроль воздуха, общее количество микроорганизмов в одном кубометре воздуха. Контроль производства чистой культуры: проводят микроскопирование суточной культуры, определение ферментативной зимазной и мальтазной активности.

4. Контроль производства товарных дрожжей: изучают количество микроорганизмов посторонней дрожжеподобной микрофлоры и бактерий, количество отмерших клеток.

5. Контроль готовой продукции: определение мальтазной и зимазной активности.

6. Санитарный контроль воды, воздуха, над качеством машинной аппаратуры, качеством санитарного состояния производственных помещений, контроль личной гигиены персонала.

Лекция 13. Микробиология кондитерского и сахарного производства

Вопросы

1. Микрофлора основных видов сырья в кондитерском производстве и ее влияние на качество продукции

2. Микробная порча готовой продукции при хранении

3. Микробиологический и санитарный контроль кондитерского производства

4. Микроорганизмы-вредители сахарного производства

5. Микробиологический и санитарный контроль сахарного производства

1. Микробиология основных видов сырья и влияние ее на качество продукции

В кондитерской промышленности микроорганизмы играют роль в качестве вредителей производства. С жизнедеятельностью микроорганизмов, как помощников производства, связана технология получения некоторых видов кексов, сдобных булочек, галет, которые готовятся с помощью хлебопекарных дрожжей.

Виды сырья как источники получения микроорганизмов.

Сахар. В сахаре содержатся различные виды осмофильных дрожжей, которые относятся к родам Saccharomyces и Torulopsis, а также споры бактерий, обычно термофильных, таких как Bac. stearothermophylus и обычных аэробных мезофилов из группы сенной и картофельной палочки. Из не образующих споры бактерий встречаются образующие капсулу молочнокислые бактерии Leuconostoc mesenterioides, а также встречаются споры различных плесневых грибов. Некоторые из этих микроорганизмов, попадая вместе с сахаром в фруктовое пюре, варенье, мармелад, могут остаться жизнеспособными, несмотря на действие высокой температуре при варке. Например, на недоваренном варенье бывает налет мицелия плесневых грибов или оно начинает бродить вследствие действия осмофильных дрожжей. Термофильные палочки являются опасными, так как образуют сероводород и другие газы в процессе обмена. При изготовлении конфет микрофлора сахара не имеет значения.

Молочные продукты (молоко, сливки, сгущенное молоко). По действующему стандарту в пастеризованном молоке не должно содержаться более 75 тыс. клеток бактерий в 1 мл, в сливках - не более 100 тыс. клеток бактерий в 1 мл. Титр кишечной палочки должен быть не менее 3 мл. В молоке и сливках постоянно присутствуют следующие группы бактерий:

1) Молочнокислые бактерии представлены 2-мя группами - молочнокислые стрептококки и молочнокислые палочки. Такие микроорганизмы как молочный стрептококк, сливочный стрептококк, болгарская палочка, сырная палочка обнаруживаются только в молоке и молочных продуктах. Размножаясь в них, эти микроорганизмы образуют молочную кислоту и вызывают скисание молока.

2) Маслянокислые бактерии при размножении в молоке вызывают маслянокислое брожение: образуется масляная кислота, молоко скисает, появляется неприятный вкус и запах.

3) Гнилостные бактерии являются наиболее многочисленной по своему составу группой, в нее входят аэробы, образующие и не образующие споры. Из не образующих спор чаще всего встречаются флуоресцирующие бактерии и палочка Bac. proteus, из спорообразующих - сенная и картофельная палочка. Из анаэробов в молоке встречаются Bac. putrificus. Все эти бактерии, развиваясь в молоке, ухудшают его вкус, вызывают прогоркание и появление неприятного гнилостного запаха. Консистенция молока может стать слизистой, может появиться тягучесть.