В неменьшей степени на результаты стерилизации влияет количественный состав микрофлоры, т. е. общее количество микроорганизмов и их спор, содержащихся в консервируемом продукте. Чем выше начальная микробная контаминация консервов, тем больше времени требуется для полного уничтожения микроорганизмов и тем больше их может выжить при нагревании.
При значительной микробной контаминация продукта перед стерилизацией увеличивается вероятность попадания в банки термоустойчивых спор, а следовательно, эффективность стерилизации при прочих равных условиях зависит от числа микроорганизмов, содержащихся в стерилизуемом продукте.
Скорость отмирания микроорганизмов в процессе стерилизации зависит также от консистенции и гомогенности продукта. В консервах, имеющих жидкую консистенцию, образуются конвекционные токи, в результате чего температура при стерилизации быстро становится почти одинаковой во всех частях банки. При плотной консистенции консервируемого продукта конвекция затруднена и тепло в основном распространяется вследствие теплопроводности банки, поэтому температура в разных точках продукта неодинакова. В периферических зонах она выше, чем в центре банки. Например, при одинаковых условиях стерилизации в банке с зеленым горошком температура110 °С достигается через 25 минут, а в банке с мясом – только через 50 минут. Поскольку консервы, имеющие жидкую заливку, быстрее прогреваются, то микроорганизмы в них гибнут быстрее, чем в сухих плотных консервах.
При стерилизации консервов от концентрации водородных ионов в среде в значительной степени зависит термоустойчивость микроорганизмов. В продуктах с нейтральной и слабощелочной реакцией среды большинство спорообразующих микроорганизмов обладает максимальной устойчивостью к высоким температурам. Например, палочка ботулинум сохраняет свою жизнеспособность при рН6,3–6,9, а сенная палочка – при 6,8–7,6.
Кислая реакция ускоряет денатурацию белков и отмирание микроорганизмов, а также вызывает снижение термоустойчивости вегетативных микробных клеток и их спор. Чем выше кислотность продукта, тем большее влияние она оказывает на снижение термоустойчивости микроорганизмов и, следовательно, их гибель наступает при менее высокой температуре.
66
На устойчивость микроорганизмов к высоким температурам влияет также наличие жира в консервируемом продукте. Жир – плохой проводник тепла – способствует выживанию микроорганизмов при стерилизации. Жир проводит тепло в1,82 раза медленнее, чем мясо. При увеличении содержания жира в мясных консервах понижается теплопроводность продукта, а термоустойчивость микробных клеток повышается. На поверхности микробных клеток образуется гидрофобная пленка жира, которая препятствует проникновению воды в клетку и тем самым защищает белки цитоплазмы от денатурации. При этом создаются условия, близкие к условиям стерилизации «сухим жаром», в силу чего для уничтожения микробов требуется более продолжительное время. Например, споры сенной палочки в бульоне при температуре 106 °С погибают через 10 минут, тогда как в животном жире даже при 150 °С – только через 1 час. Бактерии группы кишечных палочек в бульоне при температуре 100 °С гибнут моментально, а в масле при этой же температуре– только через 30 минут. После прогревания в течение 10 минут при температуре 100 °С в мясе без жировой ткани от общего количества микробов, содержащихся до нагревания, сохраняется только 1 % жизнеспособных клеток, в мясе с содержанием 5 % жира – до 6 %, а в мясе с 15 % жира – около 9 % жизнеспособных клеток.
Присутствие поваренной соли в консервируемом продукте влияет на термоустойчивость микроорганизмов в зависимости от ее концентрации и вида микробов.
Небольшие концентрации хлорида натрия(1–2 %) повышают устойчивость к высокой температуре многих микроорганизмов и их спор, в том числе палочки ботулинум. Наивысший эффект действия соли на термоустойчивость некоторых споровых(картофельная палочка, палочка спорогенес) и бесспоровых микроорганизмов – микрококков, лактобацилл и др. – наблюдается при концентрации соли5,8 %. Споры палочки перфрингенс наиболее устойчивы к нагреванию в присутствии 3 % хлорида натрия.
Значительные концентрации соли (выше 10 %) оказывают обратное действие, т. е. уменьшают термоустойчивость палочки перфрингенс, палочки ботулинум и других микроорганизмов.
Повышение термоустойчивости микроорганизмов при небольших концентрациях хлорида натрия объясняется осмотическим отсасыванием влаги из микробных клеток, в результате чего их устойчивость к нагреванию повышается. Если же концентрация поваренной соли дос-
67
тигает 10 %, то начинает проявляться ее высаливающее действие на белки, что приводит к снижению термоустойчивости микробов и их спор.
Сахар в небольших концентрациях(2–18 %) заметно не влияет на устойчивость микроорганизмов к высоким температурам. Сахар в несколько больших концентрациях (30 %) оказывает защитное действие на дрожжи и плесени. Высокие концентрации сахара (70 %) повышают устойчивость многих микроорганизмов, в том числе палочки ботулинум, к нагреванию. В этом случае повышение термоустойчивости также объясняется потерей клетками части свободной воды в результате осмоса.
8.2. Влияние остаточной микрофлоры на качество консервов
Микроорганизмы, которые при тепловой обработке, т. е. в процессе стерилизации консервов, сохранили свою жизнеспособность, принято называть остаточной микрофлорой.
Состав остаточной микрофлоры стерилизованных консервов, как правило, бывает представлен спорообразующими микроорганизмами, споры которых обладают значительной устойчивостью к действию высокой температуры.
В некоторых мясных пастеризованных консервах в состав остаточной микрофлоры кроме спорообразующих входят также кокковые формы микроорганизмов.
Из спорообразующих микроорганизмов значительную долю остаточной микрофлоры мясных и мясо-растительных консервов обычно составляют термофильные бациллы, имеющие очень термоустойчивые споры.
Часто в состав остаточной микрофлоры, особенно консервов, богатых белковыми веществами (в том числе мясных и мясорастительных), входят мезофильные облигатные клостридии. Споры этих микроорганизмов могут сохранять жизнеспособность даже после длительного нагревания продукта при температуре 115–120 °С. Реже в консервах обнаруживают токсигенный облигатный анаэроб– палочку ботулинум. Споры палочки ботулинум имеют несколько меньшую термоустойчивость, чем споры других анаэробных клостридий. Гибель этого микроорганизма принимается как минимальная стандартная норма при разработке режимов стерилизации низкокислотных и сред-
68
некислотных консервов, в том числе различных мясных и мясорастительных.
Неспорообразующие микроорганизмы вследствие своей невысокой термоустойчивости обычно полностью погибают при стерилизации продукта. Наличие в готовых консервах жизнеспособных клеток -не спорообразующих бактерий всегда указывает на нарушение температурного режима и изменение продолжительности стерилизации или на высокую исходную микробную контаминацию консервируемого продукта.
В таких случаях кроме спорообразующих микробов в консервах обнаруживают стафилококков, бактерий группы кишечных палочек, бактерий рода протеус и других бактерий.
Промышленно-стерильными считают консервы, содержащие жизнеспособные клетки негазообразующих непатогенных и нетоксигенных аэробных бацилл типа сенной палочки. В промышленностерильных консервах не должно содержаться патогенных и токсигенных микроорганизмов, а также возбудителей порчи консервов: термофильных бацилл и клостридий, газообразующих мезофильных бацилл и клостридий. Допустимое количество клеток микроорганизмов в1 г консервируемого продукта, не нарушающее его микробиологической стабильности в процессе хранения и не представляющее опасности для здоровья человека, составляет до 103.
Для выявления остаточной микрофлоры, способной развиваться после стерилизации, консервы подвергают косвенному микробиологическому контролю – 5–10%-ной термостатной выдержке при температуре 37 °С в течение 10 суток. За это время сохранившие жизнеспособность споры микроорганизмов могут прорасти. Затем вегетативные формы их будут размножаться и вызовут порчу продукта, определяемую наружным осмотром (бомбаж или течь на лопнувших банках).
Однако термостатная выдержка является недостаточным критерием для заключения о промышленной стерильности консервов. При длительном хранении консервов, подвергнутых термостатированию, иногда вновь выявляются бомбажные банки.
Это объясняется, во-первых, тем, что температура термостатной выдержки, составляющая 37 °С, не является оптимальной для всех микроорганизмов остаточной микрофлоры консервов, среди которых много термофилов, активно проявляющих свою жизнедеятельность при более высоких температурах. Во-вторых, споры микроорганизмов, ослабленные стерилизацией, часто не успевают прорасти в течение
69
10 дней и проявляют свою жизнедеятельность значительно позже. Например, споры сенной палочки и картофельной палочки иногда прорастают при температуре 37 °С только после 20–27-дневной выдержки, палочки ботулинум и палочки спорогенес– нередко после 56– 58 дней, а споры маслянокислых бактерий – в некоторых случаях через
75–91 день.
Кроме того, термостатная выдержка не позволяет обнаружить в консервах жизнеспособные микроорганизмы, размножение которых не сопровождается образованием газов и не приводит к бомбажу банок (возбудители плоскокислой порчи, токсигенные стафилококки и другие патогенные бактерии).
Наряду с термостатной выдержкой для установления видового состава остаточной микрофлоры проводят выборочный микробиологический контроль консервов.
Поскольку доброкачественность консервов значительно зависит от степени контаминации консервов перед стерилизацией микроорганизмами, в настоящее время основным методом микробиологического контроля качества продукции на консервных заводах является микробиологическое исследование содержимого консервных банок перед стерилизацией.
Впроцессе хранения остаточная микрофлора может или сохраняться в консервах в подавленном состоянии, не размножаясь и не влияя на их доброкачественность, или переходить от временного«латентного» состояния к активной жизнедеятельности и размножаться.
Врезультате размножения микроорганизмов, не погибших в процессе стерилизации или попавших в банки вследствие их негерметичности после стерилизации, может наступить порча консервов.
Наиболее распространенные виды порчи консервов, вызываемые микроорганизмами, – это бомбаж, плоскокислая порча (плоскокислое скисание), сульфитная порча.
Бомбаж. Различают действительный(истинный) и ложный бомбаж. Банки с донышками, вздутыми вследствие внутреннего давления, называются бомбажными.
Действительный бомбаж может быть микробиологическим и хими-
ческим.
Микробиологический бомбаж обусловлен скоплением в банке -га зов, образующихся в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Размножаясь в консервах, микроорганизмы разлагают органические
70