Содержание

 

3. Спорообразование и роль спор микроорганизмов. . Значение данного фактора при производстве и хранении продуктов. 3

21. Сущность основного биохимического процесса, протекающего квашении и получении кисломолочных продуктов. Возбудители, их характеристика. Условия развития. 6

40. Микрофлора зерна, муки. Изменения при хранении и переработке. Дефекты муки микробного происхождения. 9

Список литературы.. 17

3. Спорообразование и роль спор микроорганизмов.

Значение данного фактора при производстве и хранении продуктов

 

Для многих бактерий характерно образование внутри их тела, посередине или на одном из концов, эндогенной споры круглой или овальной формы. К спорообразованию способны только зрелые клетки бактерий.

Споры появляются при неблагоприятных внешних условиях существования бактерий (недостаток питательных веществ, наличие вредных продуктов обмена, неблагоприятная температура, высушивание). Таким образом, спорообразование у бактерий является одним из выработавшихся в процессе эволюции приспособлений к переживанию неблагоприятных условий и сохранению вида в измененных условиях среды. Одна бактериальная клетка образует одну эндоспору, которая, попадая в благоприятную среду, прорастает, образуя также одну клетку.

Спорообразование свойственно палочковидным бактериям, широко распространенным в природе, в воде, воздухе, почве. К патогенным спорообразующим бациллам принадлежат: палочка столбняка, возбудители газовой гангрены, возбудитель пищевого отравления – палочка ботулизма, палочка сибирской язвы.

Расположение спор характерно для того или иного вида бацилл: оно бывает центральным, субтерминальным (ближе к одному кнцу), терминальным (на самом конце).

Процесс спорообразования протекает в течение суток или быстрее. Он начинается с появления в клетке «спорогенной зоны», затем образование «проспоры» и зрелой споры. В течение этих стадий происходит уплотнения цитоплазмы, концентрирование ядерной субстанции и формирование плотной оболочки, которая состоит из трех слоев – внутреннего, промежуточного и наружного. Принято считать, что в споре происходит значительная потеря воды. Однако отдельные исследователи указывают, что количество воды в споре не меньше, чем в вегетативной клетке, но разница заключается в том, что в споре вода находится в связанном состоянии и, таким образом, не может принимать участие в некоторых процессах, например в тепловой коагуляции белков. Обнаружены количественные изменения некоторых компонентов в составе споры по сравнению с вегетативной клеткой. Так, в споре отмечена высокая концентрация кальция, что повышает ее устойчивость к нагреванию. Хотя набор энзимов в споре тот же, что и в вегетативной клетке, однако энзиматическая активность у споры отсутствует, что также повышает ее стойкость. Стойкость споры и ее состояние ареактивности обусловлены и плотностью ее оболочки. Таким образом, физико-химические и биологические особенности споры характеризуют ее как весьма стойкую форму, находящуюся в состоянии покоя. Зрелая спора в течение длительного времени может оставаться в покоящемся состоянии, сохраняя жизнеспособность.

Если спора попадает в благоприятные условия, начинается ее прорастание: спора набухает, становится богаче водой, слабее преломляет свет. В ней активируются энзиматические процессы, в частности становятся деятельными ферменты, способные разрушать оболочку споры, и в образовавшееся отверстие выходит проросток, превращающийся затем в вегетативную клетку.

Весь процесс прорастания споры заканчивается в течение нескольких (4-5) часов.

Споры бактерий являются наиболее устойчивыми образованиями среди всего органического мира.

Они обладают поразительной выносливостью  к высокой и низкой температуре, высушиванию, сохраняя свою жизнеспособность до многих десятков лет.

Это свойство спор обусловлено их структурой: в сравнении с вегетативной клеткой цитоплазма споры сгущена, содержит воду в связанном состоянии; оболочка споры уплотнена и плохо проницаема для раствора.

Значение спорообразования играет огромную роль при производстве и хранении продуктов. Устойчивость спор затрудняет борьбу с патогенными спорообразующими бактериями во внешней среде. Высокая резинистость спор определила разработку практических методов стерилизации, значение которых в пищевой промышленности огромно.

Вследствие плотности и слабой проницаемости оболочки споры при обычных способах окрашивания не адсорбируют красителей и требуют специальных методов окраски.

В неокрашенном состоянии спора сильнее преломляет свет и поэтому видна внутри или вне бактериальной клетки в виде блестящего                  тельца.

Способность спорообразования является стойким видовым признаком ряда бацилл[1].

21. Сущность основного биохимического процесса, протекающего квашении и получении кисломолочных продуктов.

Возбудители, их характеристика.

Условия развития

 

Учитывая разнообразие катализируемых бактериями химических реакций, неудивительно, что они широко используются в производстве, в ряде случаев с глубокой древности. Славу таких микроскопических помощников человека прокариоты делят с грибами, в первую очередь – дрожжами, которые обеспечивают большую часть процессов спиртового брожения.

В настоящее время бактерии применяются этой отраслью в основном для производства сыров, других кисломолочных продуктов и уксуса. Главные химические реакции здесь – образование кислот.

«Брожение» - это сугубо микробиологический термин. Он характеризует энергетическую сторону способа существования нескольких групп эубактерий, при котором они осуществляют в анаэробных условиях окислительно-восстановительные превращения органических соединений, сопровождающиеся выходом энергии, которую эти организмы используют. Поскольку брожение протекает без участия молекулярного кислорода, все окислительно-восстановительные превращения субстрата происходят за счет его «внутренних» возможностей. Процесс брожения связан с такими перестройками органических молекул субстрата, в результате которых на окислительных этапах процесса высвобождается часть свободной энергии, заключенной в молекуле субстрата, и происходит ее запасание в молекулах АТФ. В процессе брожения, как правило, происходит расщепление углеродного скелета молекулы субстрата.

Круг органических соединений, которые могут сбраживаться, довольно широк.

Это углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты, пурины, пиримидины.

Химическое вещество может быть подвергнуто сбраживанию, если оно содержит не полностью окисленные (или восстановленные) углеродные атомы. В этом случае есть возможность для окислительно-восстановительных преобразований между молекулами (или внутри одного вида молекул), возникающими из субстрата.

В результате одна часть продуктов брожения будет более восстановленной, другая - более окисленной по сравнению с субстратом. Продуктами брожений являются различные органические кислоты (молочная, масляная, уксусная, муравьиная), спирты (этиловый, бутиловый, пропиловый), ацетон, а также CO2 и H2. Обычно в процессе брожения образуется несколько продуктов.

В зависимости от того, какой основной продукт накапливается в среде, различают молочнокислое, спиртовое, маслянокислое, пропионовокислое и другие виды брожений.

Следовательно, в каждом виде брожения можно выделить две стороны: окислительную и восстановительную.

Процессы окисления сводятся к отрыву электронов от определенных метаболитов с помощью специфических ферментов (дегидрогеназ) и акцептированию их другими молекулами, образующимися из сбраживаемого субстрата, т. е. в процессе брожения происходит окисление анаэробного     типа.

Собственно энергетической стороной процессов брожения является их окислительная часть, поскольку реакции, ведущие к выделению энергии, - это реакции окисления.

Существует несколько исключений из этого правила: некоторые анаэробы часть энергии при сбраживании субстрата получают также в результате его расщепления.

Примитивность процессов брожения заключается в том, что из субстрата в результате его анаэробного преобразования извлекается лишь незначительная доля той химической энергии, которая в нем содержится.

Продукты, образующиеся в процессе брожения, все еще содержат в себе значительное количество энергии, заключавшейся в исходном субстрате.

Чтобы четче представить разницу в энергетическом выходе процессов брожения и дыхания, приведем данные по изменению уровней стандартной свободной энергии для процессов гомоферментативного молочнокислого брожения и дыхания при одинаковом исходном энергетическом субстрате (глюкоза):

                            Брожение                                                           Дыхание

С6Н12О6                                                      2С3Н6О3;    С6Н126О6                                  6О2+6Н2О

DG0' = –196,65 кДж/моль;                        DG0' = –2870,22 кДж/моль.

В процессе гомоферментативного молочнокислого брожения синтезируются 2 молекулы АТФ на 1 молекулу сброженной глюкозы; в процессе дыхания при полном окислении молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. В обоих случаях эффективность запасания выделяющейся энергии в макроэргических связях АТФ приблизительно одинакова[2].

40. Микрофлора зерна, муки.

Изменения при хранении и переработке.

Дефекты муки микробного происхождения

 

Корректоры муки окислительного действия. К ним относятся широко применяемая аскорбиновая кислота (Е-300), которая содержит очень большое количество витамина С. Гораздо реже используют азодикарбонамид (Е-927а) и перекись бензоила (Е-928). Применяют также перекись кальция (Е-930) и некоторые другие окислители[3].

При бестарном транспортировании и хранении зерна и муки их размещают на складах бестарного хранения.

Эти склады могут быть закрытыми и открытыми. Хранение осуществляется в специальных емкостях - силосах.

Созревание пшеничной муки. Свежесмолотая мука, особенно мука из только что убранного зерна, образует обычно липковатое, мажущееся и быстро разжижающееся при брожении тесто.

Для получения из такой муки теста нормальной консистенции приходится уменьшать количество воды, добавляемой при замесе. При расстойке тестовые заготовки быстро расплываются.

Хлеб из свежесмолотой муки получается пониженного объема и при выпечке на поду расплывается. На поверхности корки часто наблюдаются мелкие трещины.

После хранения в нормальных условиях хлебопекарные свойства свежесмолотой муки улучшаются.

Тесто и хлеб из муки, прошедшей период созревания, обладают нормальными для данной муки свойствами.

При хранении муки происходят следующие изменения.

1.     Изменение влажности муки.

Влажность муки при хранении изменяется до величины равновесной влажности, соответствующей параметрам воздуха в складе.

Если при поступлении на склад хлебозавода влажность муки ниже равновесной влажности, соответствующей параметрам воздуха в складе, то при хранении влажность муки будет увеличиваться.

Если же влажность муки при поступлении на склад выше равновесной влажности, то при хранении муки влажность ее будет снижаться. При хранении муки в мешках, уложенных в штабели, влажность ее изменяется медленно. Значительное изменение влажности муки практически может происходить только в партиях, длительное время хранящихся на складе хлебозавода.

2.     Изменение цвета муки.

Во время хранения муки цвет ее становится светлее. Причиной посветления муки является окисление содержащихся в ней пигментов. Основную массу пигментов зерна составляет каротин, способный к окислению и в результате этого к обесцвечиванию.

Мука становится более светлой лишь в случае доступа к ней кислорода. В газовых средах, не содержащих кислород, а также в безвоздушном пространстве мука не белеет.

Экспериментально установлено, что чем больше доступ воздуха к муке, тем быстрее она светлеет, это отмечается и при искусственном продувании муки воздухом для ускорения ее созревания.

Интенсивное окисление муки происходит и при ее перемещении пневматическим транспортом и хранении в специальных аэрируемых    силосах.

При хранении в мешках посветление муки происходит медленно и может быть практически ощутимым только при длительном хранении.

3.     Изменение кислотности муки.

Кислотность муки обусловливается присутствием жирных кислот - продуктов гидролитического расщепления жира муки, кислых фосфатов, образующихся в результате распада фосфорорганических соединений, и в очень незначительной степени - продуктов гидролиза белков, имеющих кислотный характер, и органических кислот (молочной, уксусной, щавелевой и др.).

При хранении после помола кислотность муки возрастает. Нарастание титруемой кислотности муки особенно интенсивно происходит в первые 15-20 дней хранения после помола.

При дальнейшем ранении муки кислотность ее возрастает незначительно. Нарастание титруемой кислотности муки происходит тем скорее и интенсивнее, чем больше выход и влажность муки и чем выше температура ее хранения.

Установлено, что нарастание кислотности муки при хранении после помола в основном обусловлено накоплением в ней свободных жирных кислот.

Мука с высокой кислотностью, как правило, имеет пониженные хлебопекарные качества или даже бывает совсем непригодна для хлебопечения.

4. Изменение жира муки.

Жир муки изменяется в результате ферментативных процессов, протекающих в муке при хранении. Такими процессами являются: гидролиз жира под действием липазы с образование свободных жирных кислот и глицерина и окисление ненасыщенных жирных кислот под действием липоксигеназы в присутствии кислорода воздуха с образованием пероксидных соединений.

Изменение жира муки способствует увеличению кислотности муки при хранении за счет образования жирных кислот и повышению силы 1 муки за счет образования пероксидных соединений.

5. Изменение свойств клейковины.

Созревание пшеничной муки в основном определяется изменениями свойств клейковины.

Реологические свойства клейковины при хранении пшеничной муки после помола закономерно изменяются в направлении уменьшения растяжимости и расплываемости, увеличения упругости и сопротивления деформации.

Клейковина слабая непосредственно после помола, через 1,5- 2 мес отлежки муки приобретает свойства клейковины, средней по силе. Средняя по силе клейковина становится сильной.

Сильная клейковина приобретает свойства очень сильной.

Чем слабее была мука непосредственно после помола, тем резче и заметнее улучшаются при хранении свойства клейковины.

Свойства теста из пшеничной муки в результате хранения ее после помола также закономерно изменяются.

Водопоглотительная способность муки, характеризуемая количеством воды, добавляемой к муке для получения теста нормальной консистенции, возрастает.

Степень разжижения теста в процессе его замеса и брожения и его расплываемость в процессе расстойки и выпечки снижаются. Липкость теста также снижается. Упругость теста возрастает.

Значительно улучшаются свойства теста при хранении муки, обладающей непосредственно после помола свойствами очень слабой или слабой муки. Изменения, происходящие со свойствами клейковины и теста, являются следствием окислительных процессов, происходящих в муке под действием кислорода воздуха и пероксидных соединений, образовавшихся в муке при действии фермента липоксигеназы на ненасыщенные жирные кислоты муки.

6. Изменение качества хлеба.

В результате созревания пшеничная мука становится сильнее. Соответственно этому изменяются и показатели качества хлеба. Увеличивается объем хлеба, увеличивается и улучшается пористость мякиша и снижается расплываемость подовых изделий. В наибольшей степени эти показатели улучшаются у хлеба из муки слабой и в несколько меньшей - у средней по силе муки.

Мука сильная, становясь в результате созревания еще более сильной а при длительном хранении и чрезмерно сильной, дает при обычном режиме приготовления теста хлеб того же или даже несколько меньшего объема, чем свежесмолотая мука[4].

Таким образом, чем слабее мука непосредственно после помола, тем больше улучшается качество хлеба в результате ее созревания. Порча муки при хранении.

К порче муки приводят следующие процессы:

·        прогоркание,

·        прокисание,

·        плесневение,

·        развитие насекомых и клещей,

·        самосогревание,

·        слеживание.

Прогоркание является следствием изменений жира муки в результате гидролитических и окислительных процессов. Кроме внешних признаков порчи, прогорклая мука имеет меньшую пищевую ценность, а иногда приобретает токсические свойства в результате накопления разнообразных продуктов окисления липидов.

Плесневение является следствием поражения муки плесневыми (микроскопическими мицелиальными) грибами. Плесневые грибы обычно развиваются в муке, прилегающей к ткани мешка, и являются следствием увлажнения муки или мешка. При бестарном хранении возможно появление активных очагов и по стенке силоса. Процесс плесневения довольно быстро распространяется по всей массе муки. Это объясняется пониженной требовательностью мицелия плесневых грибов к влажности по сравнению с их спорами; если созданы благоприятные условия для прорастания спор, то в дальнейшем мицелий может развиваться и при более низкой влажности муки. Развитие плесневых грибов сопровождается увеличением влажности муки и даже повышением ее равновесной влажности. Последняя у заплесневевшей муки превышает равновесную влажность муки нормального качества на 1-2%. Это также способствует дальнейшему распространению очага плесневения. Рыхлость муки и наличие в ней запаса воздуха позволяют мицелию плесневых грибов проникать во внутренние участки муки в мешке или в силосе. Плесневение муки сопровождается образованием специфического затхлого запаха. Степень устойчивости этого запаха и передачи его хлебу зависит от интенсивности и продолжительности воздействия плесеней на муку. При сильном развитии процесса плеснесения затхлый запах сохраняется в хлебе, что делает и муку, и хлеб явно Дефектными продуктами.

Прокисание муки характеризуется появлением в ней специфического кислого вкуса и запаха и значительным повышением титруемой кислотности. Прокисание происходит в результате развития в муке кислотообразующих бактерий, сбраживающих сахара. В отличие от плесневения процессы прокисания обычно протекают внутри массы муки.

При прокисании в муке одновременно развиваются две группы бактерий: крахмалоразлагающие и кислотообразующие. Первые разлагают крахмал до сахара, вторые сбраживают появившиеся сахара в различные органические кислоты. Летучесть некоторых образующихся органических кислот и приводит к появлению кислого запаха. При просеивании такой муки часть кислот улетучивается и запах становится менее ощутимым.

Крахмалоразлагающие и кислотообразующие бактерии входят в типичный состав микрофлоры муки. Следовательно, если нарушаются режимы хранения муки, процесс прокисания может развиться в любой партии. Самосогревание муки происходит под действием микроорганизмов. В такой муке всегда остаются следы развития микроорганизмов - продукты распада их жизнедеятельности, повышенное содержание спорообразующих бактерий и т. п. Если не принять срочных мер борьбы против самосогревания, температура в массе муки (особенно в мешках, находящихся внутри штабеля) иногда достигает 50-60°С и мука может быть совершенно испорчена. Она приобретает затхлый или кислый запах, теряет сыпучесть и хлебопекарные качества. Толчком к развитию процессов самосогревания служат: повышенная влажность муки (15,5-16%), неравномерное распределение влаги в муке и укладка мешков свежесмолотой муки в большие штабели без достаточного охлаждения после выбоя. Самосогревание муки возможно и при хранении ее в силосах. Уплотнение и слеживание муки выражается в изменении структуры массы муки.

Уплотнение - естественный физический процесс в любой муке. Он заключается в том, что мука, составляя рыхлую среду, с течением времени под влиянием собственной массы уплотняется. В результате уплотнения мука не утрачивает характерных для нее сыпучих свойств и свободно высыпается из мешка или силоса при его опорожнении.

Степень уплотнения муки в зависимости от места нахождения, продолжительности хранения без перемещения и особенности качества может быть различной.

Слеживание - уплотнение, происходящее при неблагоприятных условиях. При этом резко уменьшается сыпучесть муки. Высыпаемая мука не идет рассыпчатой массой, а вываливается большими комками, для разрушения которых требуется приложить определенное усилие. При особо неблагоприятных условиях хранения слеживание сопровождается образованием сплошной глыбы муки (монолита).

Слеживание наблюдается при длительном хранении муки в штабелях, когда мешки периодически не перекладывают. На слеживание большое влияние оказывает влажность муки. Мука влажностью 15% слеживается быстрее и в наибольшей степени. При нормальном хранении муки влажностью 10-12% в течение довольно длительного срока (от шести месяцев до года) слеживание не наблюдается даже в нижних мешках штабеля. В муке влажностью 14-15% слеживание может наступить через 3-4 мес. Подсыхание слежавшейся влажной муки значительно увеличивает прочность ее комков.

При всех равных условиях хранения мука сортового помола значительно быстрее слеживается, чем мука обойного помола.

Уплотнение муки в силосах происходит значительно быстрее, поэтому хранение в силосах требует побудительного рыхления муки путем нагнетания воздуха или устройства виброднища.

Слежавшаяся мука, если в ней не происходят другие неблагоприятные процессы, после разрыхления ничем не отличается от муки нормального качества. Слеживание муки нежелательно», так как вызывает необходимость ее разрыхления.

Изучение природы процессов, происходящих в муке при хранении, показало, что возможность и интенсивность их развития во многом зависят от одних и тех же условий: исходных качеств муки перед закладкой ее на хранение, влажности муки, температуры воздуха в складе, доступа воздуха к муке, технического и санитарного состояния склада и способов размещения муки в них[5].

Список литературы

 

1.     Гусев М.В., Минаева Л.А. Микробиология. – М.: Изд-во МГУ, 1992.

2.     Мудрецова-Висс К.А. Микробиология. – М.: Экономика, 1985.

3.     Прокопьева М.И. Основы микробиологии. М.: Просвещение, 1991.

4.     Цапалова И.Э. Наследственность микроорганизмов и ее роль в формировании ассортимента и качества пищевых продуктов. – Новосибирск, 1995.

5.     Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1987.

[1] Гусев М.В., Минаева Л.А. Микробиология. – М.: Изд-во МГУ, 1992. С. 90-105.

[2] Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Мир, 1987. С. 209-213.

[3] Мудрецова-Висс К.А. Микробиология. – М.: Экономика, 1985. С. 121.

[4] Прокопьева М.И. Основы микробиологии. М.: Просвещение, 1991. С. 313-316.

[5] Цапалова И.Э. Наследственность микроорганизмов и ее роль в формировании ассортимента и качества пищевых продуктов. – Новосибирск, 1995. С. 132-139.