Контрольная работа по "Биологии"

"center">    3. Влияние влажности и осмотического  давления на развитие микроорганизмов.

    Развитие  и жизнедеятельность микроорганизмов, как и других живых существ, находятся  в тесной зависимости от среды  обитания.

    Происходящие  в окружающей среде изменения так или иначе отражаются на микроорганизмах. Они могут способствовать развитию микробов, подавлять их развитие и даже привести к гибели.

    Влажность среды оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов. В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75—85% воды. Так как поступление питательных веществ в клетку и выделение продуктов ее жизнедеятельности происходит только в присутствии воды, то с понижением влаги в субстрате наблюдается торможение развития организма. Если же содержание влаги упадет ниже определенного уровня, то развитие его полностью прекращается.

    Для разных микробов уровень этот неодинаков. По величине минимальной потребности во влаге для роста различают следующие микроорганизмы: гидрофиты (влаголюбивые), мезофиты (средневлаголюбивые) и ксерофиты (сухолюбивые). Большинство бактерий и дрожжей гидрофиты; многие мицелиальные грибы - мезофиты, но среди них встречаются как гидрофиты, так и ксерофиты.

    Для бактерий минимальная влажность  субстрата, в частности, пищевых продуктов, при которой они еще могут развиваться, составляет 20 - 30%, для мицелиальных грибов - 11 - 13%, т. е. они могут расти на едва увлажненных субстратах.

    Для развития микроорганизмов важна  не абсолютная величина, т. е. общее  содержание влаги в субстрате, а ее доступность. Химически связанная вода, например, в коллоидах клетки (белках, полисахаридах и др.), недоступна для микроорганизмов, в частности она не может служить растворителем питательных веществ. Микроорганизмы развиваются только при наличии доступной влаги. Доступность содержащейся в субстрате (продукте) влаги носит название активности воды или (aw) . Этот показатель выражает отношение давления паров воды над данным субстратом Р к давлению паров воды над чистой водой (Ро) при одной и той же температуре:

    Значение  активности воды aw лежит в интервале  от 0 до 1 и характеризует относительную  влажность субстрата. Активность дистиллированной воды равна 1, активность воды абсолютно  обезвоженного вещества равна 0. Показатель активности воды является более надежной характеристикой количества влаги, необходимой для роста микроорганизмов, чем абсолютная величина влажности субстрата (продукта), которая изменяется в зависимости от относительной влажности воздуха. Микроорганизмы могут осуществлять жизнедеятельность при aw от 0,999 до 0,62. Более низкая активность воды в субстрате задерживает развитие микроорганизмов. Для каждого микроорганизма существуют минимальные значения aw (критический предел), ниже которых его развитие прекращается. Для большинства бактерий, в том числе и спорообразующих (Clostridium), аю=0,95-0,90, за исключением галлофилов (солелюбивых), у которых аw = 0,75. Для большинства дрожжей аw = 0,88, за исключением осмофилов, для которых аw = 0,62; для большинства мицелиальных грибов аw = 0,8, за исключением ксерофитных, у которых   аw = 0,65. Таким образом, чтобы затормозить развитие большинства бактерий в продукте и предотвратить его порчу, активность воды в нем следует снизить до 0,8; для предотвращения развития дрожжей - до 0,7, мицелиальных грибов - до 0,6.

    Существуют  различные пути снижения активности воды с целью сохранения пищевых  продуктов от микробной порчи: сушка, вяление, добавление в продукт различных  растворимых веществ (сахара, соли), а также замораживание.

    Сушке, вялению подвергают овощи, фрукты, мясо, рыбу, ароматические травы. В сухом  виде хранят муку, крупу, молоко и др. При хранении этих продуктов необходимо соблюдать определенную температуру  и влажность. Микроорганизмы также  можно хранить в высушенном состоянии, например, молочнокислые бактерии могут сохранять свою жизнеспособность десятки лет, на чем основано применение сухих заквасок в производстве кисломолочных продуктов. До двух лет сохраняют активность сушеные хлебопекарные дрожжи. Особенно хорошо переносят высушивание спорообразующие бактерии.

    Для хранения сухих продуктов без  порчи большое значение имеют  относительная влажность и температура  хранения.

    Продукты  в связи с их гигроскопичностью  могут отдавать или поглощать  влагу. Между влажностью воздуха и влажностью продукта  устанавливается определенное подвижное равновесие. При одной и той же относительной влажности воздуха различные продукты могут иметь разную равновесную влажность, т. е. влажность, установившуюся при данной относительной влажности воздуха.

    Величина  относительной влажности воздуха  при одном и том же содержании в нем влаги изменяется в зависимости  от температуры: с понижением температуры  воздуха уменьшается его влагоудерживающая  способность, и наоборот. Поэтому при снижении температуры в процессе хранения продуктов имеющееся количество водяных паров в воздухе может оказаться избыточным, т. е. выше предела его насыщения. Лишние водяные пары будут оседать в виде капель на поверхности продукта, что способствует быстрому развитию находящихся на нем микроорганизмов.

    В природе микроорганизмы встречаются  в субстратах с разнообразным  содержанием растворенных веществ, а, следовательно, и с различным осмотическим давлением. Соответственно среде обитания внутриклеточное осмотическое давление у разных микроорганизмов колеблется в широких пределах. У одних, например, у многих возбудителей порчи пищевых продуктов, оно составляет 5 – 15 атм., у других – значительно больше.

    Нормальное  развитие микроорганизма происходит лишь при определенной концентрации растворенных в субстрате веществ. Обычно внутриклеточное осмотическое давление несколько выше, чем в питательном субстрате.

    При попадании микроорганизма в субстрат с ничтожно малым содержанием  веществ (например, в дистиллированную воду) цитоплазма быстро переполняется водой, происходит разрыв клеточной стенки (плазмоптис) и клетка погибает.

    Повышение концентрации среды выше определенного  предела вызовет обезвоживание (плазмолиз) клеток, при этом поступление в  них питательных веществ приостановится. В таком состоянии одни микроорганизмы могут длительно сохраняться, не теряя жизнеспособности, другие же быстро погибают. Высокие концентрации NaCl не только вызывают плазмолиз клеток, но и отрицательно влияют на их биохимическую деятельность, а также нарушают функции клеточных мембран.

    Большинство бактерий не очень чувствительны  к концентрации поваренной соли в  пределах 0,5 – 2%, но 3%-ное содержание ее в среде неблагоприятно для  многих микроорганизмов.

    Размножение многих гнилостных бактерий подавляется при концентрации поваренной соли около 3 – 4%, а при ? – 10% оно прекращается.

    Наряду  с микробами, которые чувствительны  к изменению осмотического давления в среде, имеются приспосабливающиеся виды. Некоторые плесени, дрожжи, а также бактерии, живущие обычно в условиях невысокого осмотического давления, растут и на продуктах с относительно высоким содержанием соли и сахара; их называют осмотолерантными.

    Существуют  и такие микроорганизмы, которые  нормально развиваются только в  субстратах с высоким осмотическим давлением; их называют осмофильными.

    Осмофильные микроорганизмы, нормально развивающиеся  при высоких концентрациях поваренной соли (20% и выше), принято называть галофилами (солелюбивыми).

    Для повышения стойкости против микробной  порчи при хранении и переработки различных продуктов широко используют поваренную соль и сахар.

    Порча соленых товаров (рыбы, бекона и др.) под влиянием галофильных и солеустойчивых микроорганизмов – явление нередкое. Соленые товары следует хранить при низких температурах, чтобы задержать развития на них микроорганизмов.

    Известны  различные виды порчи (плесневение, забраживание) меда, варенья, джема, фруктовых  сиропов и других сахаросодержащих продуктов за счет осмофильных плесеней и дрожжей. Порчу многих из этих продуктов, прошедших тепловую обработку, вызывают осмофильные теплоустойчивые дрожжи; порча может явиться и результатом вторичного инфицирования продуктов микробами извне.  

 

4.Микрофлора баночных консервов, виды микробной порчи, санитарные показатели качества.

    Производство  консервов основано на принципе герметизации и термической обработки продукта. Сущность этого производства заключается в том, что приготовленные продукты закладывают в жестяные и стеклянные банки или в тару из других материалов, которые герметично укупоривают (с удалением воздуха) и стерилизуют или пастеризуют.

    Основное  сырье (мясо, рыба, овощи и др.) и  вспомогательные материалы (соль, сахар, пряности), входящие в состав консервов, всегда обсеменены в той или иной степени различными микроорганизмами. Среди них бывает немало бактерий – возбудителей порчи, обладающих термоустойчивыми спорами. Возможно наличие и токсинообразующих бактерий.

    При подготовки продуктов к стерилизации некоторые технологические операции, такие как мойка, бланширование, и особенно обжаривание, снижает обсемененность продукта микробами, другие же – расфасовка, панировка и укладка в тару – повышают ее.

    Режимы  термической обработки консервов (температура и продолжительность) устанавливают в первую очередь на основании термоустойчивости микроорганизмов, опасных для здоровья людей и основных возбудителей порчи каждого вида консервов.

    Надежность  режима стерилизации зависит не только от видового состава микрофлоры консервируемого  продукта, но и от других факторов, влияющих на выживаемость микроорганизмов в процессе нагревания. Имеет значение и химический состав продукта, его рН. В кислой среде стерилизация достигается быстрее. Кислая реакция ускоряет тепловую денатурацию белков и вызывает снижение термоустойчивости бактерий. При повышенном содержании  жира в продукте термоустойчивость бактерий повышается, поэтому эффективность стерилизации снижается.

    Считается, что жир, обволакивая клетку, препятствует увлажнению её оболочки. Тепло через  неувлажненную оболочку проникает в клетку медленнее.

    Поваренная  соль и сахар также повышают термоустойчивость  микробов во время стерилизации, что  связано  с обезвоживанием клеток.

    Эффективность стерилизации зависит и от степени  обсеменения продукта микроорганизмами. Чем она выше, тем больше сохранится микроорганизмов при стерилизации, а, следовательно, снизится стойкость консервов при хранении.

    В промышленности для каждого вида консервов устанавливают определённый режим стерилизации.

    Консервы  с невысокой кислотностью, имеющие  рН более 4,2- 4,4 (мясные, рыбные, многие овощные), которые могут подвергаться порче спорообразующими термоустойчивыми бактериями и в которых способны развиваться в период хранения возбудители пищевых отравлений, стерилизуют при температурах от 112 до 120 гр. по целс. (иногда 125- 130гр. По целс.) от 20 до 50 мин (в зависимости от вида продукта).

    Консервы  с высокой кислотностью, имеющие  рН ниже 4,0- 4,4 (некоторые овощные, плодово-ягодные) пастеризуют при температуре 75-100гр. По целс., что обеспечивает гибель основных возбудителей порчи данных  продуктов- бесспоровых бактерий, дрожжей, плесеней.

    В промышленности лишь для консервов  особого назначения добиваются абсолютной стерильности, для большинства же консервов требуется промышленная стерильность, обеспечивающая гибель микроорганизмов, способных развиваться в продукте при установленной для него температура хранения.

    При промышленной стерилизации консервов  не исключено сохранение в них  единичных жизнеспособных микроорганизмов, преимущественно споровых бактерий. Видовой состав этой остаточной микрофлоры консервов, а следовательно, возможный характер порчи зависят от вида стерилизуемого продукта и режима стерилизации.

    Наиболее  распространенными видами микробной  порчи консервов являются бомбаж и плоско – кислая порча.

    Бомбаж  возникает при развитии оставшихся после стерилизации бактерий, образующих в процессе метаболизма газы (углекислый водород, сероводород, аммиак). В банках постепенно повышается давление и их донышки выпучиваются; в банке могут даже образоваться свищи.

    Возбудителями бомбажа консервов с низкой и средней кислотностью (рН более 4,2 – 4,4) чаще является облигатноанаэробная  термофильная спорообразующая бактерия Сlostridium thermosaccharolyticum. Вызывают бомбаж и мезофильные бактерии Cl. sporogenes, Cl. Putrificum, Cl. Perfringens, а также маслянокислые бактерии. Помимо газов, многие из этих бактерий образуют кислоты, летучие органические соединения. Содержимое банок пенится, появляется гнилостный или  кисло – серый запах.

    Виновниками порчи (забраживания) плодово–ягодных консервов нередко являются дрожжи и гетероферментативные молочнокислые бактерии.