Микробиология зерновых продуктов

Микробиология зерновых продуктов

Микробиология зерна

Микроорганизмы существенно влияют на качество зерновых продуктов при  их производстве и хранении. Микрофлора крупы, муки и даже хлеба зависит  от микрофлоры перерабатываемого зерна. Степень обсемененности свежеубранного зерна, крупяных сельскохозяйственных культур, а также одной и той  же культуры в течение нескольких лет выращивания может значительно  меняться в зависимости от загрязненности района выращивания. В 1 г доброкачественного зерна (пшеницы, ячменя, проса, риса, овса, гречихи и т.п.) находятся тысячи и миллионы клеток микроорганизмов. Качественный состав микрофлоры указанных сельскохозяйственных культур следующий: 90 % всех микроорганизмов зерна составляют бактерии, 5...7 % - споры плесневых грибов и небольшое число дрожжей. Среди бактерий зерна преобладает вид Erwinia herbicola - бесспоровая, факультативно-аэробная палочка, которую называют еще гербиколой. Считается, что большое число клеток гербиколы на зерне является показателем хорошего качества зерна.

Встречаются также микрококки, молочнокислые  бактерии, споровые аэробные палочки Вас. subtilis,

Среди плесневых  грибов свежеубранного зерна преобладают Alternaria, Cladosporium, Ascochyta, которые называют полевыми плесенями. Среди плесневых грибов свежеубранного зерна мало пенициллов и аспергиллов.

По мере хранения зерна состав грибов зерна изменяется: полевые плесени отмирают, а доминирующими плесенями становятся пенициллы и аспергиллы, которые называют плесенями хранения.

Жизнедеятельность микрофлоры зерновой массы зависит от температуры окружающей среды. Большинство бактерий и грибов, обитающих на зерне, относится к мезофилам, оптимальная температура развития которых 25... 30 °С. Влияние температуры на развитие микроорганизмов в зерновой массе находится в зависимости от влажности зерна. Исследования показали, что чем выше влажность зерна пшеницы, тем в более широких температурных границах происходит развитие микроорганизмов.

При понижении температуры до 10 °С большинство мезофильных микроорганизмов прекращают активное развитие в зерновой массе. Многие из них сохраняют свою жизнеспособность, а некоторые могут развиваться при температуре ниже 10°С. Особенно устойчивы к пониженным температурам Penicillium, Rhizopus, Tham-nidium, Fusarium и др. Понижение температуры в большинстве случаев лишь приостанавливает развитие микроорганизмов, но не вызывает их гибели.

Методы оценки качества зерна основаны на изменении органолептических  показателей: запаха, цвета и т.п. Однако они достаточно субъективны. Наиболее объективной оценкой качества (свежести) зерна является степень  зараженности его микроорганизмами, количественный и качественный состав которых может дать достоверный показатель качества зерна и спрогнозировать безопасность дальнейшего хранения.

Исследования  образцов зерна из промышленных зернохранилищ показали, что начальные стадии его порчи были постоянно связаны с ксерофилами: Asp. restricts и Asp. glaucus, которые способны развиваться при критической и ниже критической влажности зерна. Более требовательные к влаге мезофиллы - Asp. candidus, Asp. ochraceus, Asp.flavus, Penicillium - развиваются позднее, когда вследствие роста ксерофилов влажность зерна возрастает.

По мере хранения зерна в условиях, не допускающих развития микроорганизмов, число их на зерне снижается за счет отмирания Erwinia herbicola, хотя она остается преобладающей формой.

8.4.2. Микробиология крупы

Микрофлора крупы по качественному  составу близка микрофлоре зерна, из которого она изготовлена, но количество микроорганизмов в ней несколько меньше. На обсемененности крупы микроорганизмами сказывается характер предварительной обработки зерна: степень шелушения, шлифовки, технология производства. Так, крупа, полученная из зерна, подвергшегося гидротермической обработке - пропариванию, содержит меньше микроорганизмов, чем крупа, полученная из непропаренного зерна (табл. 10). В крупе выявляется вторичная микрофлора, которая попадает в крупу из окружающей среды в процессе производства.

Преобладающим компонентом бактериальной  флоры крупы, изготовленной из непропаренного зерна, является Erwinia herbicola, а в крупе из зерна, прошедшего гидротермическую обработку, характерно преобладание споровых бактерий и микрококков. Из споровых бактерий чаще всего обнаруживаются Вас. subtilis и Вас. pumilus. Плесени представлены чаще всего пенициллами и аспер-гиллами, иногда выявляются мукоровые грибы.

Микроорганизмы, найденные в крупе, способны разлагать белок, липиды, крахмал, пектиновые вещества и сбраживать сахара с образованием кислот. Плесневые грибы, обнаруживаемые в крупе, вырабатывают микотоксины, поэтому крупы в период длительного хранения могут подвергаться различным видам порчи под действием микроорганизмов и имеющихся в крупе ферментов.

Возможность и интенсивность развития микроорганизмов определяется влажностью крупы, которая меняется при хранении в зависимости от величины относительной влажности воздуха и температуры хранения.

8.4.3. Микробиология муки

Качественный  и количественный состав микрофлоры муки. Микрофлора свежемолотой муки представлена микроорганизмами перерабатываемого зерна. Основная масса бактерий (до 90 %) представлена видом Erwinia herbicola, в меньшей степени - споровыми бактериями Вас. mesentericus и Вас. subtilis. Иногда обнаруживаются Вас. pumilus, Вас. cereus, микрококки, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, дрожжи и споры плесеней. Плесени муки представлены родами Penicillium и Aspergillus, реже мукоровыми.

Микрофлора муки количественно  беднее микрофлоры перерабатываемого зерна. При очистке зерна перед помолом и в процессе помола часть микроорганизмов удаляется вместе с загрязнениями и оболочками зерна, богатыми микроорганизмами. Степень обсеменения муки микроорганизмами колеблется в широких пределах и определяется степенью обсеменения исходного зерна, характером его подготовки к помолу, способом помола, выходом муки, ее сортом. Чем ниже сорт муки, тем больше в нее попадает периферийных частиц зерна, тем больше содержится в ней микроорганизмов. Число спор плесеней в муке всех сортов больше, чем в перерабатываемом зерне, так как эти споры попадают в муку из окружающей среды.

Мука является менее стойким  продуктом, чем зерно и крупа, так как имеет более мелкие частицы разрушенного зерна, а питательные вещества муки более доступны микроорганизмам. Однако при правильном режиме хранения (при низкой влажности муки) развития микроорганизмов, попавших в муку, не происходит. Наблюдается даже некоторое отмирание бактерий.

С повышением относительной влажности  воздуха микроорганизмы, попавшие в муку и находящиеся в ней в неактивном состоянии, начинают развиваться. Первыми развиваются плесени, которые растут при минимальной влажности (при а„ » 0,6). Многие плесени обладают протеолитическими и липолитическими ферментами, способны осахаривать крахмал. Хлебопекарные свойства муки при плесневении снижаются, мука приобретает неприятный затхлый запах, который обычно передается хлебу.

Виды микробной  порчи муки. Наиболее распространенным видом порчи муки является плесневение. Чаще всего на муке обнаруживаются плесени родов Penicillium и Aspergillus, которые синтезируют микотоксины. Многие из них термоустойчивы и могут сохраняться в хлебе. Поэтому плесневелая мука является небезопасным продуктом.

Прокисание муки вызывают молочнокислые бактерии и другие виды, способные образовывать кислоту. Как правило, они развиваются в муке при ее увлажнении.

Прогоркание муки обусловлено окислением ее липидов как при участии кислорода воздуха, так и при деятельности микроорганизмов.

Длительное хранение зерновых продуктов (2...3 года) допустимо при температуре 15... 20 °С при содержании в них влаги, эквивалентной относительной влажности воздуха 65 %. Предельная относительная влажность воздуха (72...75%) обеспечивает кратковременное хранение зернопродуктов в течение лишь 3...4 мес.

.4.4. Микробиология хлеба

Качество муки и состав ее микрофлоры имеют большое значение при производстве хлеба: они влияют на нормальный процесс приготовления теста и отражаются на качестве хлеба.

При выходе из печи поверхность хлеба  практически стерильна и лишь в мякише сохраняется какое-то число  спор микроорганизмов. Однако во время охлаждения, транспортирования, хранения и реализации хлеба споры могут прорасти, что и приводит к микробной порче хлеба.

Ниже приведены  основные виды микробной порчи хлеба.

Тягучая (картофельная) болезнь хлеба вызывается споровой бактерией Бас. subtilis. Термоустойчивые споры этих бактерий, всегда присутствующие в муке, могут попадать в тесто с оборудования, из воздуха производственных цехов хлебозаводов.

Клетки Вас. subtilis вызывают гидролиз крахмала с образованием большого количества декстринов. В начальной стадии развития заболевания хлеб приобретает посторонний фруктовый запах, затем мякиш ослизняется, темнеет, становится липким, тянется нитями. Пораженный хлеб непригоден в пищу.

На клетки Вас. subtilis угнетающе действует повышенная кислотность среды, поэтому тягучая болезнь хлеба бывает преимущественно у пшеничного хлеба, который имеет более низкую кислотность, чем ржаной.

Для предотвращения тягучей болезни  хлеб после выпечки быстро охлаждают до температуры 10... 12 °С и хранят при этой температуре в хорошо вентилируемом помещении. Кроме того, можно подкислять тесто уксусной, пропионовой, сорбиновой кислотами или их солями. В тесто из пшеничной муки можно вводить закваски чистых культур пропионово-кислых бактерий или мезо-фильной молочнокислой палочки Lactobacillus fermentum. Угнетающее действие этих бактерий на Вас. subtilis обусловлено как под-кислением среды, так и действием антибиотических веществ.

Меловая болезнь хлеба вызывается дрожжеподобными грибами, которые попадают в тесто с мукой и сохраняются при выпечке хлеба.

Плесневение является наиболее распространенным видом порчи хлеба. Этот вид порчи возникает при неправильном режиме хранения. Споры плесеней, попавших на готовый хлеб, быстро развиваются, особенно если на хлебной корочке есть трещины. Плесневению хлеба чаще способствуют грибы рода Penicillium, Aspergillus и Mucor, вызывающие гидролиз крахмала и белков. Хлеб приобретает неприятный запах и вкус. Заплесневелый хлеб в пищу не пригоден, так как грибы образуют микотоксины и афлатоксины, которые концентрируются в наружных слоях хлеба, но выявляются и в мякише.

микробиология зерна, крупы, муки и хлеба

Микробиология зерна представлена в основном бактериями и плесневыми грибами. Значительно уступают им в численности дрожжи и актицомицеты. Кроме описанных плесневых грибов — возбудителей болезней злаковых растений и крупяных культур, способных вызывать отравления человека,— фузариумов, спорыньи, головни, заслуживают внимания постоянно встречающиеся, многочисленные представители родов пенициллиум, аспергиллус, альтернария, кладоспорум и др.

Попадая из почвы, с пылью  и из других источников, споры грибов даже при малой влажности зерна  и продуктов его переработки  годами сохраняют жизнеспособность. При увлажнении зерна, крупы, муки хотя бы ненамного выше норм, предусмотренных стандартами, плесневые грибы начинают прорастать и активно развиваться, разрушая углеводы, белки, жиры зерновых продуктов. Развитие их приводит к появлению неприятного запаха, вкуса. Зерно становится тусклым, мука и  крупы — комковатыми. Более активно эти процессы протекают в продуктах .переработки зерна — крупе, муке, так как они в отличие от зерна не защищены оболочками.

Нижним пределом влажности  для плесневых грибов является 13 % в просе и 14—19 % у прочих зерновых культур.

Эпифитная бактериальная  микрофлора различных зерновых продуктов  обычно более или менее сходна. Представлена она в основном бесспоровой палочкой гербикола. Отличаясь удивительной устойчивостью к высушиванию, она долго сохраняется и на продуктах переработки зерна. В меньшем количестве встречаются молочно-кислые и флюоресцирующие бактерии, микрококки и споровые палочки.

При продолжительном хранении доля споровых микроорганизмов увеличивается. При оптимальных условиях хранения зерна, крупы, муки бактерии существенного  влияния на их качество не оказывают. Бактерии гербикола, сенная и картофельная палочки совместно с плесневыми грибами участвуют в процессах самосогревания зерна, а молочно-кислые — при высокой влажности муки могут вызывать ее прокисание.

Общая обсемененность зерна, крупы, муки составляет от десятков тысяч  до миллионов клеток в грамме.

Микробиология печеного хлеба и хлебных продуктов. Значение микроорганизмов в производстве печеного хлеба велико. Кроме описанных ранее прессованных дрожжей, часто применяют жидкие, которые готовят из обычных дрожжей, размножая их в самоосахаренной мучной заварке, предварительно заквашенной чистой культурой молочно-кислой бактерии дельбрюка.

Совместно дрожжи и молочно-кислые бактерии обеспечивают пористость хлеба за счет выделения углекислого газа; вкус и аромат — за счет образуемых ими кислот, спирта и других веществ.

В производстве ржаного хлеба  существенную роль играют закваски, в  состав которых входят чистые культуры некоторых молочно-кислых бактерий (плантарум, бревис, лейконосток) и дрожжи. Молочно-кислые бактерии занимают преобладающее положение и играют основную роль. Они препятствуют развитию всех других бактерий и способствуют жизнедеятельности дрожжей, обеспечивая получение хлеба более высокого качества, чем при самопроизвольном брожении или брожении, вызываемом только дрожжами. Они продуцируют молочную и другие кислоты, а также ароматические продукты, что определяет особые вкус и запах ржаного хлеба.