Кислотность продукта также является фактором, влияющим на возможность размножения в нем микроорганизмов. Однако оптимальным для развития плесневых грибов является рН продукта от 4,5 до 5,5, поэтому кислотность хлебных изделий не ограничивает развитие в них плесеней.
Споры плесеней очень устойчивы к факторам внешней среды. Они могут длительное время сохранять свою жизнеспособность ( до 15 лет), а в благоприятных условиях прорастают, и образовавшийся мицелий гриба через четверо суток образует до 50 млн спор.
Чаще всего хлеб портится при развитии грибов родов Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus.
Мицелий гриба распространяется вначале по поверхности хлеба, затем по трещинам и порам проникает внутрь мякиша. Плесени образуют на поверхности изделий пушистые или бархатистые налеты разных цветов: Aspergillus candicans, Aspergillus fumigatus – беловато-желтого; Aspergillus flavus – желто-зеленого; Aspergillus glaucum - серо-голубого; Aspergillus ochraceus – желто-оранжевого; Aspergillus glaucum – серо-зеленого; Aspergillus niger – черного; Penicillium glaucum – голубовато-зеленого; Penicillium olivaceum – коричнево-желтого; Mucor mucedo – светло-серого; Mucor plumbeus – серовато-черного; Rhizopus nigricans – белого с черными головками, Geotrichum candidum – белого.
Хлеб, пораженный плесневыми грибами, имеет неприятный затхлый вкус и запах вследствие расщепления белков, жиров и углеводов ферментами грибов. Заплесневевший хлеб уже непригоден к употреблению. Кроме того, он может содержать ядовитые вещества. Известно около 240 видов плесневых грибов, которые образуют микотоксины. В нстоящее время известно свыше 100 микотоксинов. Среди ядовитых веществ, вырабатываемых плесневыми грибами, обнаружено шесть типов афлатоксинов (В1, В2, М1, М2, G1, G2), патулин, фузариогенин, охратоксин, рубратоксин и другие, которые могут быть канцерогенными для человека.
Для предотвращения плесневения хлеб необходимо хранить в сухом, хорошо вентилируемом помещении при температуре воздуха не выше 10–12 °С и относительной влажности 70–75 %. Быстрое охлаждение хлеба непосредственно после его выпечки предупреждает процесс плесневения. Хлеб в лотках и на стеллажах укладывают неплотно, оставляя свободные прослойки для циркуляции воздуха. Поверхность хлеба должна быть без трещин и повреждений. Хлебохранилище оборудуют приточно-вытяжной вентиляцией.
Для подавления развития плесневых грибов на поверхности хлеба предложены различные физические, химические и биологические способы.
К физическим способам относятся стерилизация путем тепловой обработки, микроволновая стерилизация, действие инертных газов и др.
Стерилизация путем тепловой обработки заключается в том, что хлеб сначала упаковывают в герметичную влагонепроницаемую термостойкую пленку и нагревают до 90 °С в течение 30–60 мин, чтобы достичь в центральных слоях мякиша температуры выше 75 С.
Микроволновая стерилизация осуществляется в промышленных установках, в которых нарезанный и упакованных хлеб подвергается микроволновому нагреву.
Кроме термической стерилизации, предложено обрабатывать хлеб токами высокой частоты или ультрафиолетовым облучением. Однако эти способы требуют особых упаковочных материалов, дополнительных затрат на стерилизацию, что значительно повышает себестоимость готовой продукции.
Для неупакованных хлебобулочных изделий основной мерой является снижение зараженности спорами плесеней воздуха производственных помещений и хлебохранилища, а также оборудования и инвентаря, на котором хранится и транспортируется готовая продукция. В этом случае необходимо соблюдение максимальной чистоты в производственных помещениях, борьба с запылением воздуха и хорошая вентиляция, особенно в хлебохранилище. Оборудование и инвентарь, используемые при хранении и транспортировки готовой продукции, следует содержать в чистоте, тщательно промывать и периодически дезинфицировать.
При длительном хранении хлеба большое внимание уделяется свойствам упаковочных материалов. На сегодняшний день существует огромный выбор самых разнообразных упаковочных материалов. Для упаковки хлебобулочных изделий используют парафинированную бумагу, целлофановую, полиэтиленовую, полипропиленовую пленки, комбинированные пленочные материалы на основе полимерных пленок и т. д. Упаковывание хлеба позволяет не только предотвратить его плесневение, но и сохранить его свежесть, сделать удобным для транспортировки и продажи, повысить его товарную привлекательность для потребителя. Поэтому в настоящее время все больше и больше хлебопекарных предприятий выпускают свою продукцию в упакованном виде.
Большое распространение сегодня получили способы упаковки с использованием вакуума. С помощью вакуума обеспечивается не только работа многих современных фасовочно-упаковочных машин, но и достигается значительное увеличение сроков хранения упакованной продукции за счет изменения внутри упаковки состава газовой среды.
Для хранения хлебобулочных изделий, мучных кондитерских изделий рекомендуется использовать упаковки с модифицированной атмосферой, содержащей 59 % азота и 50 % диоксида углерода. Перспективным является повышение барьерных свойств упаковочных материалов за счет комбинирования их с антимикробными добавками. Уже получены полимерные материалы, обладающие микробоцидными свойствами благодаря введению в расплав полимера сорбата калия и солей пропионовой кислоты. Наибольшее практическое значение предотвращение плесневения хлеба и хлебных изделий имеет для тех их видов, которые предназначены для длительного хранения, исчисляемого днями, неделями, а для специальных видов – месяцами и даже годами (это актуально для экспедиций, экипажей космических полетов, лесозаготовок, геологических партий и других специальных контингентов).
Химические способы ингибирования развития плесневых грибов предусматривают применение органических кислот (пропионовой, сорбиновой, лимонной, янтарной, фумаровой и др), а также их кальциевых и натриевых солей. Химические консерванты в основном вводят при замесе теста. В отдельных случаях ими обрабатывают поверхность хлеба. Все эти мероприятия должны проводиться и в торговой сети, где осуществляется продажа хлеба.
В качестве консервантов чаще всего используют сорбиновую кислоту и пропионат кальция. При внесении в тесто 0,2 и 0,4 % пропионовой кислоты к массе муки рост плесневых грибов на хлебе обнаруживался на седьмые и девятые сутки соответственно. Консервирование хлеба и мелкоштучных хлебобулочных изделий пропионовой кислотой особенно эффективно, когда упаковку дополнительно заполняют диоксидом углерода.
Существуют технологии применения растительных добавок, препятствующих плесневению хлеба. Экстракт хмеля и горчичный порошок подавляют развитие плесневых грибов в хлебе из пшеничной муки 1-го и 2-го сортов, в том числе содержащей до 10 % пшеничных отрубей. Созданы технологии изготовления хлеба с использованием экстрактов хмеля и ферментативного гидролизата горчичного порошка. Показано, что обработка протекторными добавками полуфабриката из пшеничных или тритикалевых отрубей (отруби–вода) в течение 30 мин и более задерживает плесневение хлеба до 10 сут.
В настоящее время процесс плесневения можно предотвратить с помощью специальных консервирующих средств. Наиболее эффективным из них является «Паносорб» производства германской фирмы «Hoechst AG». Он представляет собой гранулы сорбиновой кислоты, покрытые тугоплавкой оболочкой, устойчивой к температуре брожения и расстойке теста и расплавляющейся при выпечке. Благодаря этому «Паносорб» не подавляет развития дрожжей и не нарушает процесса тестоведения. Дозировка препарата – 0,1–0,2 % к массе муки. Создан новый консервант для хлебобулочных изделий – сорбоилпальмитат. Он представляет собой смешанный ангидрид сорбиновой кислоты с пальмитиновой кислотой. Этот препарат не подавляет развития дрожжей и в процессе выпечки расщепляется на пальмитиновую и сорбиновую кислоты. Последняя предохраняет хлеб от плесневения. В промышленности сорбоилпальмитат добавляют в тесто в количестве 0,3–0,5% к массе муки.
Биологические способы подавления плесневения хлеба основаны на культивировании в мучных средах микроорганизмов, продуцирующих органические кислоты, антибиотические вещества и другие протекторы. Максимальным ингибирующим эффектом обладала пропионовокислая закваска, полностью подавляющая развитие грибов родов Penicillium и Aspergillus.
В целях предотвращения плесневения хлеба воздух в помещениях хлебозавода очищают фильтрацией или с помощью ультрафиолетового облучения. Для снижения степени зараженности спорами плесневых грибов технологического оборудования, лотков, контейнеров устанавливают строгий контроль за их гигиеническим состоянием, обрабатывают фунгицидными средствами, периодически осуществляют дезинфекцию 2–3 %-м раствором уксусной кислоты.
Вопросу «меловой» болезни хлеба в литературе уделяется мало внимания, что объясняется ее довольно редкими случаями. Однако в последние годы случаи появления меловой болезни участились в связи с интенсивным внедрением в розничную торговлю нарезанной продукции. Согласно литературным данным, «меловую» болезнь хлеба вызывают несовершенные грибы видов Endomycopsis fibuliger, Endomyces chodacii и Trichosporon variabile или Monilia variabilis. «Меловую» болезнь могут вызывать также амилолитически активные дрожжи Debaromyces occidentalis и Saccharomyces fibuligera. Развитие этих грибов на поверхности корки хлеба и в мякише приводит к появлению белого сухого порошкообразного налета, напоминающего мел или мучную пыль.
Грибы родов Endomycopsis и Debaromyces быстро размножаются на органических субстратах, в том числе и на хлебе. Считается, что споры этих грибов весьма устойчивы к высокой температуре и не погибают во время выпечки. При этом возникают определенные вопросы: как попадают в хлеб возбудители порчи? присутствуют ли они в муке? попадают ли в тесто с другим сырьем или источником их появления служит воздух производственных помещений, оборудование, инвентарь и т. д.?
Нами проведено выделение возбудителей «меловой» болезни хлеба и их идентификация. Помимо вышеуказанных видов, с поверхности заболевшего хлеба выделены дрожжи, идентифицированные как Sporobolomyces gracilis
«Меловая» болезнь считается неопасной для здоровья человека, однако пораженный ею хлеб теряет свои товарные качества.
«Красную» болезнь (или покраснение мякиша) вызывает «чудесная» палочка - Serratia marcescens. Это мелкие бесспоровые палочки длиной около 1,0 мкм и толщиной до 0,5 мкм, располагающиеся одиночно или в виде коротких цепочек; грамотрицательные, подвижны, по расположению жгутиков относятся к перитрихам, спор и капсул не образуют. Палочка является факультативным анаэробом, ее оптимальная температура роста 25–30 °С. Микроб получил широкую известность благодаря своей способности продуцировать пигмент красного цвета – продигиозин. Бактерии хорошо растут на различных субстратах, образуя небольшие гладкие блестящие колонии ярко-красного цвета, напоминающие капли крови. Serratia marcescens попадает в хлеб из внешней среды и хорошо размножается в нем, вызывая покраснение мякиша, осахаривание крахмала и разжижение клейковины. Хлеб с покрасневшим мякишем теряет товарный вид и непригоден к употреблению (известны четыре летальных случая после употребления хлеба, пораженного «чудесной палочкой»).
«Красная» болезнь хлеба – явление крайне редкое, так как возбудитель не образует спор и быстро погибает при повышенной температуре.
1. Назовите основных представителей эпифитной микрофлоры зерна.
2. Какие фитопатогенные микроорганизмы вызывают микозы зерна?
3. Назовите представителей мицелиальных грибов полевых и грибов хранения.
4. Каковы признаки и причины заболевания хлеба «картофельной» болезнью?
5. Какие методы используют для подавления развития возбудителей «картофельной» болезни?
6. Какие химические вещества используют для предупреждения «картофельной» болезни хлеба?
7. Какие методы разработаны для диагностики «картофельной» болезни хлеба?
8. Какие виды мицелиальных грибов наиболее часто размножаются на поверхности хлеба?
9. Какие методы используют для предупреждения плесневения хлеба?
10. Какие микроорганизмы являются возбудителями «меловой» и «красной» болезней хлеба?
Микробиологический и санитарный контроль осуществляют лаборатория предприятия и органы государственного санитарно-эпидемиологического контроля. Лаборатория проводит органолептическую оценку, физико-химический и бактериологический анализ поступающего сырья и готовой продукции. Данные, выявленные при микробиологическом контроле, позволяют своевременно принять меры для корректирования технологического процесса и устранения брака. Несоблюдение санитарных требований и отсутствие санитарного контроля могут привести к появлению на поверхности хлебных изделий бактерий группы кишечной палочки и сопутствующих им патогенных микроорганизмов, вызывающих желудочно-кишечные заболевания у людей.
Содержание микроорганизмов в муке зависит от их исходного количества в зерновой массе, способов очистки зерна, выхода и сорта муки. В сухой муке (с влажностью не выше 10 %) микроорганизмы находятся в неактивном состоянии. Муку хранят в мешках, ларях и другой таре в чистых, сухих, хорошо вентилируемых помещениях при температуре от 15 до 5 С и относительной влажности воздуха 60–70 %. При длительном хранении муки в нормальных условиях происходит постоянное снижение количества микроорганизмов за счет отмирания аспорогенных видов.
Определение общего количества микроорганизмов в муке. Каждую партию муки, поступившую на завод, вначале исследуют органолептически. Если в муке имеется посторонний запах плесени, кислый или прогорклый вкус, то производят посев разведений муки для определения общего количества микроорганизмов или выявления их отдельных групп. Из партии муки от-бирают среднюю пробу. Из средней пробы отвешивают навеску 10 г и смешивают с 90 мл стерильной воды. Суспензию тщательно встряхивают в течение 5 мин вручную или в специальном лабораторном аппарате. Из полученного разведения муки готовят следующие десятикратные разведения.
Разведение муки 1:100 используют для определения мицелиальных грибов, разведения 1:104 и 1:105 - бактерий. Из каждого разведения параллельно засевают не менее двух чашек Петри.
Высев производят глубинным или поверхностным способом. При глубинном способе 1 см3 соответствующего разведения выливают в пустую стерильную чашку Петри и заливают расплавленным и остуженным до температуры 40–45 С питательным агаром. Содержимое чашек перемешивают осторожным их покачиванием и оставляют на столе до полного застывания агара. При поверхностном способе стерильные чашки заливают расплавленным питательным агаром и дают ему застыть. На поверхность застывшего агара наносят 0,2 или 0,5 см3 необходимого разведения и равномерно распределяют это количество по всей поверхности шпателем Дригальского. Для учета количества бактерий в муке используют мясопептонный агар, для учета мицелиальных грибов - сусловый агар или элективную среду Чапека либо Сабуро.
Определение спорообразующих бактерий в муке. Исследование муки на степень обсемененности ее сенной и картофельной палочками проводят в лаборатории хлебозавода. Для определения наличия спор в муке существуют следующие методы.
1. Микробиологический метод. Отбирают среднюю пробу муки, берут навеску 10 г из средней пробы и размешивают ее в колбе с 90 см3 стерильной воды, получая таким образом разведение 1:10. Подготовленную пробу прогревают в водяной бане при температуре 90–95 °С в течение 10 мин, после чего приготавливают разведение 1:100. Из полученных разведений отбирают пипеткой по 1 см3 и высевают глубинным способом в чашки Петри, которые заливают расплавленным и охлажденным мясопептонным агаром или дрожжевым агаром с 2 % сахарозы (рН среды 7,0–7,2). Посевы выдерживают в термостате при температуре 25–30 °С, затем подсчитывают число выросших колоний споровых палочек с учетом разведения.
При содержании в 1 г до 200 спор бактерий мука считается нормальной, от 200 до 1000 – сомнительного качества, свыше 1000 спор – сильно обсемененной, опасной для производства
2. Метод пробных выпечек (ГОСТ 27669–88). Из исследуемой муки замешивают на дрожжах тесто и изготавливают из него три одинаковых по массе хлебца. После выпечки хлеб охлаждают, заворачивают в увлажненную плотную бумагу и выдерживают в термостате при 37 °С. Через 24 ч один из хлебцев надрезают и отмечают появление признаков порчи. Через каждые последующие 24 ч надрезают второй и третий хлебцы. При наличии признаков порчи через 72 ч мука считается доброкачественной. В случае порчи пробного хлебца через 24 ч мука сильно заражена и допускается в производство с определенными ограничениями.
Есть еще один способ проверки загрязненности муки, основанный на том же принципе, но выпекается один хлеб массой 0,5 кг. Его завертывают в увлажненную бумагу и выдерживают в термостате при 37 °С, производя наблюдения через 24 и 36 ч. Результаты оценивают следующим образом:
1) через 24 ч в хлебе появились признаки порчи (мякиш ослизнился) – сортовая мука допускается только для выпечки мелочи (печенья, баранок, сухарей), обойная мука - только в виде примеси в количестве 10–30 %;
2) через 36 ч появились признаки порчи – при использовании такой муки следует принимать меры предосторожности;
3) через 36 ч признаков порчи не обнаружено – мука пригодна к переработке.
3. Ускоренный биохимический метод (разработан в ГосНИИХП). Метод основан на том, что бактерии вида B. subtilis обладают высокой протеолитической активностью, которую можно выявить при нанесении испытываемого материала на поверхность желатинового слоя фотоматериала. Для повышения чувствительности и точности определения используют специальную питательную среду, в которую вводят испытываемую пробу муки с последующей инкубацией при 37 С в течение 5 ч. Ускоренный метод показал хорошую корреляционную зависимость степени поражения хлеба «картофельной» болезнью от активности разжижения желатина на фотопленке (табл. 7.1).
Определение степени заражения муки спорыньей. К 10 г муки добавляют 20 мл серного эфира, подкисляют добавлением 1 мл 1 %-й серной кислоты. Колбочку осторожно взбалтывают и оставляют в покое на 6–12 ч. После перемешивания содержимое колбы фильтруют через бумажный фильтр. К фильтрату добавляют 2 мл 0,1 %-го раствора Na2CO3 и дают отстояться. Если мука содержит спорынью, раствор соды приобретает фиолетовую окраску, которая начинает проявляться при содержании спорыньи от 0,05 %.
Таблица 7.1