Вся электронная библиотека >>>

 Микробиология молочного производства   >>>

  

 

Микробиологические основы молочного производства


Раздел: Производство

   

ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

  

К психротрофным относят микроорганизмы, которые могут размножаться при температуре 7°С и ниже независимо от их оптимальной температуры

К мезофильным относят микроорганизмы развивающиесяv при средних температурах от 8 до 45°С, оптимальной для' них является температура 25—39°С.

Облигатными термофилами являются микроорганизмы, развивающиеся при 55°С и выше, при температуре 37°G они расти не могут, а факультативными термофилами — микроорганизмы, которые могут развиваться и,при более низких температурах. Молочнокислые бактерии, применяемые в молочной промышленности, являются факультативно-термофильными, однако по традиции их называют просто термофильными.

Оптимальные температуры роста почти для всех микроорганизмов приближаются к верхней границе их температурного диапазона. Большинство микроорганизмов хорошо переносит температуры, лежащие ниже оптимальных. Оптимальные и предельные температуры для микроорганизмов обычно соответствуют оптимальным и предельным температурам для активности их ферментов.

Некоторые. ферменты активны при температуре около 10°С, именно такие ферменты были обнаружены у психрофилов. Другие ферменты наиболее активны при температуре тела млекопитающих - (около 37°С), третьи — при летней -температуре воздуха вне помещений (от 20 До 40°С), четвертые —в работающих пастеризаторах (от 50 до 75°С). Ферменты последнего типа обычно встречаются у термофилов.

При температурах ниже оптимальных активность большинства ферментов снижается или совершенно подавляется. Низкие температуры замедляют и даже останавливают рост микроорганизмов однако в отличие от высоких температур они не оказывают на них сильного разрушающего действия. Одна из причин интенсивного размножения термофилов при температурах, летальных для других микроорганизмов, заключается в более высокой устойчивости белков термофилов к разрушающему действию 'высоких температур.

Гибель клеток наступает не мгновенно, а протекает во времени. Температуры, немного превышающие максимальную, вызывают явление теплового шока. После пребывания в таком состоянии клетки могут реактивироваться, при длительном пребывании — наступает их отмирание. Большинство .нспоро.образующих бактерий отмирает при нагревании во влажном состоянии до 60—70°С в течение 15—30 мин, а при нагревании до 80—Ю0°С— от нескольких секунд до 1—3 мин. Дрожжи и плесневые грибы погибают так же быстро при температуре 50—60°С. Исключение составляют некоторые осмофильные дрожжи, которые выносят нагревание при 100°С в течение нескольких минут.

Споры многих бактерий способны выдерживать температуру .кипения воды в течение нескольких часов. Во влажной среде споры бактерий гибнут при 120—125°С через 20—30 мин, а в сухом состоянии— при 160—170°С через 1—2 ч. Термоустойчивость спор различных бактерий неодинакова, особенно устойчивы споры термофильных бактерий. Споры большинства дрожжей и плесневых грибов по сравнению со спорами бактерий менее устойчивы к нагреванию и погибают довольно быстро при 65—80°С, но споры некоторых плесневых грибов выдерживают нагревание до 100°С. Однако не все клетки или споры даже одного вида микроорганизма отмирают одновременно, среди них встречаются более или менее устойчивые культуры.

термоустойчнвость одних и тех же микроорганизмов может, кроме того, изменяться в зависимости от свойства среды (рН, концентрации и др.), в которой производится нагревание.

Отмирание микроорганизмов при нагревании во влажной среде наступает врледствие происходящих необратимых изменений в клетке, главными из которых являются денатурация белков и инактивация ферментов.

Высокая термоустойчивость бактериальных спор обусловлена, по-видимому, малым содержанием в них свободной воды. Температура коагуляции белков изменяется с понижением содержания в них „ воды: чем больше белок обезвожен, тем выше температура его коагуляции. При воздействии на споры сухого жара (без влаги) гибель происходит в результате активных окислительных процессов.

К действию низких температур весьма устойчивы даже вегетативные клетки многих микроорганизмов. Однако холодоустойчивость различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. При температуре среды ниже оптимальной уменьшаются скорость размножения микроорганизмов и интенсивность их жизненных процессов. При температурах, близких к минимальным, становится важным снижение температуры даже на 1—2°С.

Несмотря на то что при низких температурах микроорганизмы не размножаются и активнай жизнедеятельность их прекращается, многие из них долгое время остаются жизнеспособными, переходя в анабиотическое состояние, т. е. состояние скрытой жизни. При повышении температуры они вновь возвращаются к активной жизни..

Многие микроорганизмы легко выдерживают замораживание, хотя значительная часть клеток отмирает. Наиболее неблагоприятное действие оказывают температуры, при которых замерзает среда. При неполном замерзании вымирание микроорганизмов может быть вызвано неблагоприятным действием низкого значения водной активности ao и повышенного давления среды, повреждением клеток кристаллам льда, повышением концентрации солей в клетке за счет ее обезвоживания, при этом нарушается структура цитоплазмы. С течением времени все эти нарушения приводят к необратимым явлениям в клетке и ее гибели.

Влажность среды. Влажность среды оказывает большое влияние . на развитие микроорганизмов. В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75—85% воды. С водой поступают в клетку питательные вещества и удаляются из- нее продукты жизнедеятельности. Микроорганизмы могут развиваться только в субстратах, имеющих свободную воду не ниже определенного уровня. С понижением влажности субстрата (в пределах, допускающих развитие микробов) интенсивность размножения микробов падает, а при удалении влаги из субстрата ниже необходимого уровня прекращается' совсем.

Потребность во влаге у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. Различают микроорганизмы: гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбивые), ксерофиты (сухолюбивые). Бактерии и дрожжи—в преобладающем большинстве гидрофиты. Многие плесневые грибы — мезофиты, но имеются гидрофиты и ксерофиты.          

Для развития микроорганизмов ,имеет значение не абсолютная величина, а доступность содержащейся в субстрате влаги, выражающаяся показателем «водная активность» аш .

Продукты, водная активность которых; менее 0,7, могут длительно сохраняться без микробной порчи. Снижение ош субстрата может быть достигнуто частичным удалением из него воды или добавлением растворимых веществ. Величина а« обратно пропорциональна числу молекул растворенного вещества.

Сухие продукты всегда содержат в себе какое-то количество различных микроорганизмов. В высушенном состоянии они хотя и не проявляют заметно своей .жизнедеятельности,' но многие- сохраняют жизнеспособности в течение длительного времени. Например, сальмонеллы и туберкулезные микобактерии, стафилококки и микрококки могут сохраняться в сухом, молоке неделями и месяцами. Высушенные молочнокислые бактерии сохраняют жизнеспособность в .течение нескольких месяцев и даже лет. Устойчивы к высушиванию многие дрожжи и особенно споры бактерий и плесневых грибов. В высушенном состоянии споры сохраняют способность к прорастанию в течение десятков лет.      

Для сохранений сухих продуктов без порчи важно соблюдать режимы хранения: относительную влажность .и температуру роздуха. Сухие продукты в связи с их ригроскопичностыр могут отдавать, влагу или поглощать ее. Между значениями влажности -, . воздуха и продукта устанавливается определенное подвижное равновесие.

Влагосодержание в продуктах, соответствующее 70%-ной относительной влажности воздуха, является' нижним критическим пределом, до которого возможен рост большинства микроорганизмов. Бактерии способны развиваться в субстратах лишь при влажности, равновесной относительной влажности воздуха (не ниже 95—90%). Для дрожжей минимум влаги в субстрате соответствует 90—85% относительной влажности воздуха, для большинства плесневых грибов— 80%, а для некоторых ксерофитных видов пределом является относительная влажность воздуха 75—65%'.

Возможность развития Микроорганизмов в продуктах в связи с их влажностью можно учитывать как по величине водной активности субстрата, так и по относительной влажности воздуха. Значение умноженное на 100, будет соответствовать относительной влажности воздуха, выраженной в процентах, когда система воздух — продукт находится в равновесии.

Величина относительной влажности воздуха при одном и том же содержании в нем влаги изменяется в зависимости от температуры: с понижением (увеличением) температуры воздуха уменьшается (увеличивается) его влагоудерживающая способность. Поэтому при снижении температуры в процессе хранения продуктов содержание водяных паров в воздухе может оказаться избыточным, J е. выше предела его насыщения. При этом часть водяных паров будет конденсироваться на поверхности продукта, что способствует быстрому размножению микроорганизмов. При хранении и перевозках высушенных продуктов необходимо принимать меры для предупреждения изменения их влажности. Это обеспечивается соблюдением установленных режимов хранения, а также упаковыванием продуктов в специальную тару.

Концентрация растворенных в среде веществ. Концентрация растворенных в ереде веществ определяет уровень осмотического давления в ней. Соответственно среде обитания внутриклеточное осмотическое давление у разных микроорганизмов колеблется в широких пределах (от 0,5 до 1,5 МПа и выше).

Многие микроорганизмы весьма чувствительны к нарушению постоянной концентрации субстрата. Даже небольшое повышение концентрации среды может оказаться неблагоприятным в связи со снижением ее водной активности. Увеличение концентрации выше определенного уровня вызывает обезвоживание (плазмолиз) клеток, и поступление в них питательных веществ приостанавливается. В таком состоянии одни микроорганизмы могут длительно сохраняться, не теряя жизнеспособности, другие же погибают.

Наряду с микробами, чувствительными к изменению осмотического давления в среде, имеются и приспосабливающиеся виды. Некоторые плесневце грибы, дрожжи, а также бактерии, живушие обычно в условиях невысокого осмотического давления, растут я о продуктах с относительно высоким содержанием соли и сахара, обычно применяемым в качестве консервирующих или вкусовых до- : бавок в молочной промышленности Их называют осмотолерантными. Существуют и такие микроорганизмы, которые нормально разв'ива- . ются только в субстратах с высоким осмотическим давлением, их называют осмофильными. Осмофильные микроорганизмы.— галофилы — нормально развиваются при высоких концентрациях соли — 20% и выше ( 56).

Для того чтобы осмотическая активность сахарного сиропа была эквивалентна активности 20%-ного рассола, концентрация сиропа должна достигать 60%. Это обусловлено, по-видимому, большими размерами молекул сахара и его низкой токсичностью.

Максимальная концентрация сахара в творожных изделиях может достигать 26%. Сахар подавляет развитие некоторых микроорганизмов, но стимулирует развитие дрожжей, приводя к порче продукта. В сгущенном молоке с сахаром, где содержание сахара достигает в готовом продукте 41,5—42%, могут размножаться микрококки, дрожжи и плесневые грибы. Следует отметить", что содержание сахарозы в водной части продукта достигает'62,5—64%.

На практике степень повышения содержания сухих веществ при производстве продуктов ограничивается появлением специфического сладковатого вкуса. Однако при производстве заквасок могут применяться более высокие концентрации сухих веществ в зависимости от задач повышения тех или иных параметров.

Лучистая энергия. Различные формы лучистой энергии, распространяющиеся в виде электромагнитных волн, обладают разнообразным физическим,-химическим и биологическим действием ,на микроорганизмы. Воздействие лучистой энергии подчиняется общим законам фотохимии — изменения могут быть вызваны только поглощенными лучами.

Свет. В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию света. Свет необходим для фотосинтезируюших микробов, использующих световую энергию для ассимиляции углекислого газа. Микроорганизмы, не способные к фотосинтезу, хорошо растут в темноте. Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов, даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере, их рост. Патогенные бактерии (за .редким исключением) менее устойчивы к свету, чем сапрофитные. Развитие многих плесневых грибов в темноте протекает ненормально, тормозится спорообразование.

Светлые производственные помещения способствуют снижению количества микробов в воздухе и на освещаемых солнцем объектах (стенах, оборудовании). 1

Ультрафиолетовые лучи. Эффективность воздействия УФ-лучей на микроорганизмы зависит от дозы облучения, т. е. от количества поглощенной энергии, характера Облучаемого субстрата, его рН, температуры, степени обсеменения микробами.

Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующе на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие, но не приводящие к гибели, вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменяют свойства микроорганизмов, вплоть до наследственных изменений, что и используется на практике для получения мутантов молочнокислых бактерий с высокой биохимической_яктивностью.

Обработка УФ-лучами молока и молочных продуктов не применяется, так как приводит к ухудшению их вкусовых и пищевых свойств. Однако УФ-облучение широко применяется в молочной промышленности для стерилизации воздуха и поверхностей особо ответственных помещений (заквасочных цехов, холодильных камер, лабораторий, боксов), при розливе, фасовании и упаковывании молочных продуктов, заквасок, а также для обеззараживания тары и упаковочных материалов. В качестве искусственных источников ультра-' фиолетового излучения служат бактерицидные лампы (БУВ-15, БУВ-30).

Рентгеновские лучи. Они обладают высокой проникающей способностью. Эффект воздействия рентгеновских лучей на микроорганизмы зависит от дозы облучения. В малых дозах эти лучи действуют стимулирующе, повышая интенсивность жизненных процессов. С повышением дозы проявляется угнетающее действие и происходит гибель микроорганизмов. В молочной промышленности рентгеновские лучи пока не нашли применения.

Радиоактивные излучения. Характерной особенностью радиоактивных излучений является их способность вызывать ионизацию атомов и молекул (образуются положительно и отрица- - тельно заряженныеионы), которая сопровождается разрушением молекулярных структур. Микроорганизмы значительно радиоустойчи- " вее, чем высшие организмы. Смертельная доза для них в сотни и тысячи раз выше, чем для животных.

Эффект действия ионизирующих излучений на микроорганизма зависит от дозы облучения. Очень малые дозы активизируют некоторые процессы микроорганизмов, воздействуя на их ферментные системы. Они вызывают наследственные изменения свойств микробов, приводящее к появлению мутантов, и используются для получе-  ния биохимически активных мутантов молочнокислых бактерий, f v -Радиоволны. Это электромагнитные волны, характеризую- ., нхЯесл относительно большой длиной (от миллиметров до километ- £ ,ров) и частотами от 3-Ю4 до 3-Ю11 Гц. Радиоволны порядка сотен  метров и более не действуют на микроорганизмы.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ЦЕЛЬНОМОЛОЧНЫХ И МОЛОЧНОКОНСЕРВНЫХ

ПРОДУКТОВ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОЛОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

Смотрите также:

 

Молочнокислые бактерии. Молочнокислое брожение

Молочнокислые бактерии в результате своей жизнедеятельности приводят к накоплению молочной кислоты в
Уже в концентрации 0,5% она тормозит развитие многих вредных микроорганизмов, однако не задерживает развитие дрожжей и...

 

Консервирование продуктов антисептиками

Он наиболее сильно действует на бактерии, в меньшей степени — на плесени и дрожжи.
При взаимодействии с продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, а также ферментами, сернистая кислота нарушает обмен веществ, и клетка гибнет.

 

...Основная масса живых организмов состоит из бактерий....

Кроме бактерий, в осадках имеются диатомовые водоросли — астелля- рия, тобеллярия и др.; простейшие микроорганизмы (свободноплавающие
В активном иле, кроме аэробных бактерий, встречаются дрожжевые и плесневые грибы...

 

СИМБИОЗ — ...животными, животными и микроорганизмами

Симбиоз возможен между растениями, животными, растениями и животными, животными и микроорганизмами.
Грибки и бактерии получают в теле хозяина пищу и благоприятную среду обитания.