МИКРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие - 2012

ГЛАВА 15. МИКРОБИОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

15.2. МИКРОБИОЛОГИЯ МЯСА И КОЛБАСНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Микрофлора свежего мяса. Свежее мясо является хорошим питательным субстратом для размножения и сохранения сапрофитных, условнопатогенных и патогенных микроорганизмов. В мясе имеются все необходимые для микроорганизмов вещества: источники углерода, азота, витамины, минеральные соли. Содержание доступной воды (aw) и pH мяса также благоприятны для размножения микроорганизмов, поэтому оно быстро подвергается микробиологической порче.

Микроорганизмы попадают в мясо из различных источников. Различают эндогенное (прижизненное) и экзогенное (послеубойное) обсеменение органов и тканей животных микроорганизмами.

Эндогенное обсеменение туш микробами наблюдается у животных, больных инфекционными болезнями. Возбудители распространяются по органам и тканям в зависимости от вида инфекции, ее течения и состояния организма больного животного. Так, при заболевании животных сибирской язвой, рожей свиней и др. возбудитель сначала размножается в определенных органах и тканях, а затем проникает в кровь и разносится по всем органам и в мышечную ткань. При других заболеваниях возбудитель локализуется в одном или нескольких органах (при туберкулезе — в легких или вымени, при лептоспирозе — в почках и печени, и т. д.). У здоровых животных прижизненное эндогенное обсеменение органов и тканей микробами возникает вследствие понижения защитных приспособлений организма при воздействии неблагоприятных факторов (переутомление, переохлаждение, перегревание, голодание, стресс, травмы, полученные при транспортировке, и пр.). Мясо от больных, ослабленных и утомленных при транспортировке животных обсеменяется микроорганизмами путем их эндогенного проникновения из желудочно-кишечного тракта и открытых ран по кровеносной и лимфатической системе в мышечную ткань.

Экзогенное обсеменение. Мясо, полученное от убоя здоровых и отдохнувших животных, практически не содержит микроорганизмов. В норме микроорганизмы отсутствуют в крови, мышцах и внутренних органах животных. При последующих операциях разделки туш происходит обсеменение мяса и органов различными микроорганизмами. Источники экзогенной контаминации мяса микробами весьма многообразны. Это кожный покров животного, содержимое желудочно-кишечного тракта, инструменты, инвентарь, посуда, одежда и обувь персонала, транспортные средства, вода, воздух и т. д.

Микрофлора парного мяса здоровых животных включает в себя ограниченное количество видов микроорганизмов. При недостаточном соблюдении санитарно-гигиенических условий на поверхности туш обнаруживаются колиформы, в том числе Escherichia coli, бактерии рода Proteus, сапрофитные аэробные палочки рода Bacillus и микрококки. Обсемененность свежего мяса микроорганизмами может быть различной в зависимости от степени его созревания, температурно-влажностного режима охлаждения, санитарно-гигиенических условий получения и др. На 1 см2 поверхности мяса может насчитываться от 103 до 106 клеток микроорганизмов. Преобладающими являются аэробные и факультативно анаэробные, неспорообразующие, грамотрицательные палочки родов Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Aeromonas, колиформные бактерии, палочки протея, коринебактерии, молочнокислые бактерии. В меньших количествах обнаруживаются аэробные и анаэробные спорообразующие бактерии, микрококки, дрожжи, споры плесневых грибов. Большинство из названных микроорганизмов обладают активными протеазами и липазами, катализирующими гидролиз белков и липидов мяса. По данным многих исследователей явные признаки порчи мяса появляются при накоплении в нем бактерий в количестве 107—108 в 1 г или на 1 см2 его поверхности. Время достижения этой «пороговой» концентрации микроорганизмов зависит от температуры хранения и первоначального количества микроорганизмов, способных размножаться при данной температуре.

Мясо может быть контаминировано патогенными (Listeria monocytogenes, Salmonella dublin, S. cholerasuis, S. typhimurium) и токсикогенными микроорганизмами (Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus). При значительном размножении этих бактерии мясо может стать причиной пищевых инфекции или отравлений.

Проникновение бактерий в толщу мяса свидетельствует о снижении его качества. На этом основано бактериоскопическое исследование мяса, позволяющее быстро установить степень его свежести.

Для бактериоскопического исследования стерильно вырезают на разной глубине кусочки мяса и срезанными сторонами прикладывают их к предметному стеклу, чтобы получить препарат-отпечаток на поверхности стекла. Препарат окрашивают по Граму и микроскопируют, определяя при этом количество бактерий и степень распада мышечной ткани (табл. 11).

Таблица 11. Установление степени свежести мяса путем бактериоскопии

Степень свежести мяса

Показатели бактериоскопической пробы (в поле зрения микроскопа)

Свежее

На мазках-отпечатках отсутствуют микробные клетки. Микроорганизмы не обнаруживаются, или видны лишь единичные кокки и палочки (до 10 клеток). Следы распада мышечной ткани отсутствуют

С частично измененной свежестью

На мазках-отпечатках обнаруживается не более 30 кокков или палочек. Заметны следы распада мышечной ткани (ядра мышечных волокон в состоянии распада, исчерченность волокон слабо различима)

Несвежее

На мазках-отпечатках более 30 микробных клеток с преобладанием палочковидных форм; наблюдается значительный распад мышечной ткани и почти полное исчезновение ядер и исчерченности мышечных волокон

Бактериоскопическое исследование мяса необходимо для выбора метода проведения анализа в зависимости от микробной обсемененности пробы и морфологии присутствующих в ней микроорганизмов (палочки, кокки, капсульные или споровые формы, окрашивающиеся положительно или отрицательно по Граму).

Микрофора охлажденного мяса. Видовой состав микрофлоры мяса, поступающего на холодильное хранение, весьма разнообразен. Среди бактерий, выделенных из свежего мяса крупного рогатого скота и мяса птицы, чаще всего встречаются следующие: Pseudomonas, Aeromonas, Acinetobacter / Moraxella, Psychrobacter, Shewanellaputrefaciens, Brochotrix thermosphacta, Micrococcus, Clostridium, молочнокислые бактерии родов Lactobacillus, Leuconostoc, Weissella, а также представители семейства Enterobacteriaceae. Кроме того, на поверхности мяса могут присутствовать дрожжи родов Cryptococcus, Candida, Torulopsis, Rhodotorula.

Важнейшими факторами, влияющими на размножение микроорганизмов при хранении мяса, являются температура и газовая среда в упаковке. Хранение мяса при низких пложительных температурах значительно удлиняет продолжительность лаг-фазы большинства микроорганизмов, однако психротрофные виды продолжают медленно размножаться. Часть мезофильных микроорганизмов погибает, но гораздо большая их часть замедляет процессы своего развития и остается в мясе в состоянии анабиоза. К этой группе относятся многие виды бактерий из семейства Enterobacteriaceae, а также бактерии родов Micrococcus, Bacillus и Clostridium.

В аэробных условиях микробиота сырого охлажденного мяса представлена, в основном, гнилостными грамотрицательными бактериями, среди которых доминируют псевдомонады и близкородственные им бактерии. Исследования показали, что после 14 дней хранения охлажденного мяса бактерии рода Pseudomonas составили 84 % от общего количества микроорганизмов при их начальном содержании около 4 %. Из всех бактерий, обнаруженных в испортившемся охлажденном мясе, которое хранили при температуре —2—0 °С, 90 % принадлежали к псевдомонадам. Другие психрофильные микроорганизмы представлены родами Aeromonas, Achromobacter, Flavobacterium.

На охлажденном мясе чаще всего встречаются виды Pseudomonas fluorescens и Pseudomonas aeruginosa. Они обладают способностью продуцировать бактериоцины, которые подавляют рост других бактерий. Наиболее чувствительны к бактериоцинам псевдомонад Staphilococcus aureus, Proteus vulgaris, Achromobacter viscosus, Lactobacillus rhamnosus и Lactobacillus acidophilus. По этой причине оба вышеназванных вида псевдомонад быстро занимают доминирующее положение среди всех психрофильных бактерий. Антагонистические свойства псевдомонад проявляются не только по отношению к бактериям, но и к некоторым мицелиальным грибам. С другой стороны, рост псевдомонад часто подавляется лактобациллами.

Среди аспорогенных дрожжей родов Candida, Cryptococcus, Rhodotorula, Torulopsis и Trichosporon выявлены психрофильные виды и штаммы. Дрожжи рода Rhodotorula при размножении на мясе образуют пигментированные колонии желтого, розового или красного цвета. Представители родов Candida, Cryptococcus, Torulopsis могут образовывать внеклеточный полисахарид, что проявляется в виде слизи на поверхности мяса.

Аскоспорогенные дрожжи родов Debaryomyces и Pichia также могут расти при низких температурах. Дрожжи размножаются на мясных продуктах при —3...—5 °С. Размножение дрожжей на продуктах с большим содержанием жира проявляется в резком неприятном прогорклом запахе.

Психрофильные мицелиальные грибы, способные к росту на продуктах при их холодильном хранении, выявлены среди представителей мукоровых и несовершенных гибов. При низких температурах способны расти: Mucor mucedo —2 °С, Mucor racemosus —4 °С, Thamnidium еlegans —5 °С. Из несовершенных грибов видимый рост Cladosporium herbarum и Botritis cinereaнаблюдался при —5 °С на 10—19-й день хранения охлажденного мяса, Altemaria tenius рос только при —2 °С, Trichoderma lignorum — при температуре 1—2 °С, Geotrichum ssp. — при температуре около 0 °С.

Размножение психрофильных микроорганизмов на охлажденном мясе постепенно приводит к увеличению числа микроорганизмов, которое значительно превышает их первоначальное содержание и изменяет органолептические показатели мяса. Размножение микроорганизмов на поверхности мяса можно обнаружить на ощупь: появляется слизь, при этом количество микроорганизмов может колебаться от 106 до 108 на 1 см2. При наличии на 1 см2 поверхности мяса 109 микроорганизмов слой слизи утолщается, изменяются его запах и цвет, оно становится непригодным к использованию.

Продолжительность хранения охлажденного мяса может быть увеличена путем хранения его в газообразной среде, содержащей примеси озона, азота или диоксида углерода. Эти меры способствуют подавлению роста аэробных микроорганизмов (бактерий, дрожжей, плесеней). В частности, при использовании диоксида углерода (при концентрации СO2 в воздухе холодильной камеры до 10 %) лаг-фаза аэробных бактерий увеличивается в 4—5 раз, особенно сильно подавляется рост психрофильных бактерий родов Pseudomonas и Achromobacter. Ингибирующее действие СO2 на психротрофную микрофлору обусловлено образованием в бактериальной клетке карбоновой кислоты, которая ингибирует клеточные ферменты и нарушает функции клеточной мембраны.

Бактериостатическое и бактерицидное действие озона основано на его способности образовывать при распаде молекулы атомарный кислород, являющийся сильным окислителем. Наиболее чувствительны к озону бациллы, лактобациллы и колиформы, наименее — лейконостоки и псевдомонады.

Одной из мер сохранения свежести охлажденного мяса является упаковка его под вакуумом, что предотвращает развитие на его поверхности аэробных бактерий рода Pseudomonas, но могут размножаться МКБ родов Lactobacillus и Carnobacterium. В результате жизнедеятельности лактобацилл и карнобакгерий ухудшается качество мясных продуктов, появляются кисловатый запах, изменение цвета. Развитие Lactobacillus viridescens приводит к появлению зеленоватого оттенка поверхности мяса.

В настоящее время для сохранения свежести охлажденного мяса в некоторых странах перед упаковкой применяют УФ-облучение и антибиотики.

В большинстве случаев качественные изменения мясных продуктов на первом этапе развития микроорганизмов могут быть обнаружены органолептически. Эти изменения соответствуют определенному количеству микроорганизмов. Для бактерий оно составляет 106—108 на 1 см2 поверхности или 1 г продукта; для дрожжей — 106 на 1 г. Время достижения этой концентрации микроорганизмов зависит в основном от температуры хранения и первоначального содержания микробов, способных размножаться на продукте при заданной температуре.

Микрофлора мороженого мяса. С понижением температуры постепенно замедляются процессы образования ферментов и размножения микроорганизмов, и, в конце концов, они прекращаются. Это происходит при температуре —10 °С, но некоторые плесневые грибы продолжают размножаться и до —15 °С, следовательно, при хранении мороженого мяса следует поддерживать температуру —18 °С и ниже. Мороженое мясо обычно хранят при температуре —18 °С...—25 °С.

Состав микрофлоры и количественное соотношение между группами микроорганизмов на замороженных мясных продуктах определяются скоростью отмирания каждой из групп, составляющих исходную микробиоту мяса. Скорость гибели микроорганизмов зависит от скорости и конечной температуры замораживания. Большее количество микроорганизмов погибает при низкой скорости замораживания до температуры не ниже —10...—12 °С (см. раздел 7.1). По степени отмирания микроорганизмов еще нельзя судить об улучшении микробиологических показателей продукта, так как выделившиеся ферменты и токсины не разрушаются и могут отрицательно влиять на изменение качества продукта после размораживания.

Если при хранении мороженого мяса температура его повысится от —18 до —5 °С на длительное время, то на его поверхности могут размножиться плесневые грибы: Cladosporium herbarum в виде черных мелких пятен; Thamnidium elegans в виде пушистого сероватого налета; Penicillium glaucum в виде серовато-зеленых колоний. Наличие плесени на мороженом мясе указывает на то, что при его хранении нарушались температурные режимы.

Порча мяса, вызываемая микроорганизмами. Продукты с высоким содержанием белка подвергаются порче в результате жизнедеятельности вышеуказанных микроорганизмов. Особое место занимают бактерии семейства Enterobacteriaceae, в состав которого входят как вызывающие порчу виды, так и патогенные. Некоторые бактерии этого семейства используют в качестве индикаторов пищевой безопасности (колиформные бактерии).

В результате размножения микроорганизмов мясо и мясные продукты подвергаются различного вида порче (табл. 12).

Таблица 12. Наиболее распространенные виды микробной порчи мяса

Виды порчи

Характер порчи мяса

Микроорганизмы, вызывающие порчу

Ослизнение

Появление на поверхности слизистого налета

Бактерии родов Pseudomonas, Achromobacter, Aeromonas, Microbacterium, дрожжи

Кислое брожение

Цвет серый, неприятный кислый запах

Бактерии родов: Lactobacillus, Leuconostoc и Camobacterium; Brochotrixthermosphacta*, Microbacterium, дрожжи

Гниение

Распад соединительной ткани, окраска изменена, неприятный гнилостный запах, реакция щелочная

Гнилостные бактерии**

Пигментация

Появление на поверхности окрашенных пятен — пигментированных колоний

Serratia marcescens, Pseudomonas fluorescens, P. aeruginosa, P. pyocyanea

Плесневение

Появление на поверхности мяса колоний плесневых грибов

Микромицеты родов Mucor, Penicillium, Thamnidium, Aspergillus и др.

* Brochotrix thermosphacta — полиморфные бактерии, которые в зависимости от условий могут принимать форму от кокков и коротких палочек до длинных нитей и цепочек, грамположительные, неподвижные, спор не образуют. При сбраживании глюкозы продуцирует L-лактат. Этот вид ошибочно может быть принят за молочнокислые бактерии рода Camobacterium, но отличается от них тем, что является каталазоположительным.

** Гнилостную порчу мяса чаще всего вызывают бактерии рода Pseudomonas Р. fragi, Р. lundensis, Р. fluorescens, Р. putida. Большинство псевдомонад, размножающихся на мясе, сначала расщепляют глюкозу, затем лактат, а после этого следует утилизация аминокислот. При этом характерным метаболитом, образуемым псевдомонадами при порче мяса, является диметилсульфид (ДМС). Shewanella putrefaciens — аэробные, грамотрицательные, подвижные палочки, близкие по своим свойствам к родам Pseudomonas и Aeromonas. Этот вид бактерий не размножается в мясе со значением pH ниже 6,0. При утилизации серосодержащих аминокислот данный вид образует сероводород, который взаимодействует с миоглобином с образованием сульфмиоглобина, придающего мясу зеленоватый оттенок.

В испорченном мясе обнаруживаются также аэробные грамотрицательные подвижные бактерии родов Aeromonas, Alcaligenes. Среди неподвижных грамотрицательных аэробных бактерий, вызывающих порчу мяса, следует отметить бактерии родов Moraxella, Acinetobacter, Psychrobacter, не образующих пигментов, и рода Flavobacterium, образующих желтый пигмент.

Гнилостную порчу мяса способны вызывать и факультативно анаэробные грамотрицательные палочки, в частности многочисленные бактерии семейства Enterobacteriaceae. Среди энтеробактерий порчу мяса чаще всего вызывают виды Serratia liquefaciens, Hafnia alvei и Pantoea agglomerans (ранее Enterobacter agglomerans). Эти виды, как и псевдомонады, сначала расщепляют глюкозу, а затем аминокислоты, накапливая при этом амины, сульфиды и H2S. Помимо образования соединений с неприятным запахом, энтеробактерии и шеванеллы осуществляют аммонификацию белка с высвобождением больших количеств аммиака, участвующего в формировании запаха испорченного мяса.

Микрофлора колбасных изделий. При изготовлении колбасных изделий количество микроорганизмов в сырье на первых этапах технологического процесса постепенно возрастает. Во время обвалки и жиловки микроорганизмы попадают на мясо с инструментов, рук и одежды рабочих, оборудования, из воздуха. Во избежание быстрого размножения микроорганизмов процесс разделки мяса следует проводить быстро и при пониженной температуре воздуха, соблюдая при этом санитарно-гигиенические требования. Количество микроорганизмов существенно возрастает в процессе приготовления фарша при измельчении и добавлении шпика и специй. Сами специи могут иметь высокую микробную обсемененность и служить причиной обсеменения фарша нежелательной микрофлорой. По данным некоторых исследователей, в 1 г нестерильных специй может насчитываться до 106— 107 микроорганизмов, причем преобладающими являются спорообразующие формы. Сырой колбасный фарш обычно содержит 105—107 бактерий в 1 г, среди которых доминируют грамотрицательные неспорообразующие палочки. После набивки фарша в оболочку контаминации фарша микроорганизмами не происходит.

При производстве вареных колбас батоны подвергают осадке, обжарке, варке и охлаждению; полукопченые колбасы после варки коптят и сушат. Во время тепловой обработки колбасных изделий общая численность микроорганизмов снижается на 90—95 %. Как правило, сохраняют жизнеспособность микрококки, энтерококки, спорообразующие палочки.

Для вареных колбасных изделий КМАФАнМ не должно превышать 1 х 103 КОЕ/г, БГКП и S. aureus не допускаются в 1 г; сульфитредуцирующие бактерии в 0,01 г; патогенные бактерии, в том числе сальмонеллы (а также Listeria monocytogenes в сосисках и сардельках), — в 25 г.

При хранении в наибольшей степени подвержены микробной порче ливерные и кровяные колбасы, мясные хлебы, студни, зельцы. Так, на поверхности упакованных хлебов количество микроорганизмов может составлять 104—105 КОЕ/см2, причем регулярно обнаруживаются эшерихии. Сроки хранения и реализации этих изделий строго ограничены при определенной температуре как в торговой сети, так и на предприятиях общественного питания.

Сырокопченые колбасы характеризуются довольно высокой устойчивостью при хранении, что связано с низким значением активности воды (aw), повышенным содержанием соли, антисептическим действием веществ коптильного дыма.

После набивки фарша в оболочки колбасные батоны выдерживают для созревания фарша в течение 5—7 сут при температуре 2—4 °С, затем сушат в течение 1,5 мес. и коптят при температуре 18—22 °С в течение 2—5 сут.

В процессе получения сырокопченой колбасы участвует значительное количество микроорганизмов. Они частично помогают обеспечить стойкость колбасы при хранении и придать ей специфические органолептические свойства. Эту функцию выполняют полезная и желательная микрофлора сырокопченой колбасы. Во время осадки, созревания и сушки общая микробная обсемененность фарша существенно возрастает, при этом изменения претерпевает и качественный состав микрофлоры. В исходном фарше основную массу микроорганизмов составляют грамотрицательные палочки родов Pseudomonas, Proteus, Escherichia, Enterobacter, Aeromonas, а также грамоположительные бактерии родов Bacillus, Clostridium, Enterococcus, Lactobacillus, Pediococcus. Через 10—30 сут доминирующей микрофлорой фарша становятся микрококки и молочнокислые бактерии видов L. plantarum, L. brevis, Pediococcus cerevisiae. Количество кислотообразующих микроорганизмов в этот период может составлять от 108 до 109 в 1 г. Развиваясь при созревании и сушке, МКБ снижают pH среды до значений 5,5 и ниже, при которых задерживается рост нежелательной гнилостной микрофлоры и подавляется развитие патогенных микроорганизмов. Кроме того, они синтезируют антибиотические вещества, называемые бактериоцинами, подавляющие размножение кишечных палочек, протеев, бацилл и клостридий. Лактобактерии оказывают благоприятное влияние на консистенцию и связанность колбасного фарша. Это объясняется изменением поверхностного натяжения фарша в результате воздействия на растворимые белки мяса молочной кислоты, накапливающейся к концу ферментации. Положительная роль лактобактерий состоит также в том, что они способствуют образованию и сохранению цвета некоторых колбасных изделий.

В некоторых сырокопченых колбасах (сервелат, салями), кроме указанных групп бактерий, в созревании участвуют дрожжи родов Debaryomyces и Candida. Дрожжи рода Debaryomycesпроявляют антагонизм в отношении мицелиальных грибов.

С целью осуществления направленного процесса созревания сырокопченых колбас разработаны сухие бактериальные препараты (стартовые культуры), включающие различные микроорганимзы: молочнокислые бактерии (L. plantarum), микрококки (Micrococcus caseolyticus), педиококки (Р. cerevisiae), стафилококки (S. xylosus).

В процессе копчения погибают, в основном, неспорообразующие бактерии, тогда как бациллы, клостридии и мицелиальные грибы довольно устойчивы к коптильным веществам дыма.

Порча колбасных изделий (гниение, кислотное брожение, плесневение) обусловлена жизнедеятельностью тех же микроорганизмов, которые вызывают порчу мяса. Однако в отличие от гниения мяса гнилостная порча колбасных изделий происходит одновременно по всей толще батона. Консистенция колбасы становится рыхлой, запах — неприятным, гнилостным.

Прогорклость — порок, характерный для сырокопченых и сыровяленых колбас. Этот вид порчи вызывают псевдомонады (Р. fluorescens, Р. putida, Р. fragi), Serratia marcescens, молочная плесень (Endomyces lactis), обладающие активными липазами, которые гидролизуют жир с накоплением глицерина, жирных кислот, альдегидов, кетонов. Продукты распада жира придают колбасе прогорклый, едкий вкус и запах.

Плесневению более всего подвержены сырокопченые и сыровяленые колбасы, особенно при хранении их в условиях повышенной влажности.