Микробиологическая безопасность пищевой продукции как одна из составляющих безопасности

Особое значение имеет санитарно-бактериологический контроль над производством консервов. Консервы -- пищевые продукты, расфасованные в герметически укупоренную тару и консервированные тепловой обработкой или комбинированными методами. Консервное производство имеет целью создание пищевых продуктов, длительно сохраняющих высокие питательные свойства и одновременно безопасные душ здоровья потребителя.

Пищевые продукты, подготавливаемые к изготовлению консервов, содержат самые различные по видовому составу и количеству микроорганизмы, происходящие из микрофлоры сырья и различных источников. Режимная тепловая стерилизация убивает микроорганизмы в консервируемом продукте, а герметическая укупорка банок исключает проникновение микроорганизмов внутрь. В большинстве случаев консервы изготавливают из продуктов различных по качеству, и практически в каждой партии консервов часть банок оказывается нестерильной.

Это обусловлено тем, что среди множества микроорганизмов, учитывая термостойкость которых устанавливают режим стерилизации, встречаются и более термостойкие виды. Именно они составляют остаточную микрофлору консервов. Если споронеобразующие микроорганизмы неустойчивы к нагреванию, то споры мезо- и термофильных бацилл и клостридии отличаются особой стойкостью к высоким температурам (от 115 до 130 °С). Соблюдение заданных условий хранения консервов препятствует развитию ослабленной после стерилизации остаточной микрофлоры, и консервы остаются доброкачественными (в этом случае их называют промышленно-стерильными).

Среди остаточной микрофлоры консервов наиболее часто обнаруживают следующие:

· Мезофильные бациллы: группа Bacillus subtilis (Я subtilis, В. pumilus, В. licheniformis), группа Bacillus cereus (В. cereus, В. anthracis, В. megaterium, В. thuringiensis); группа Bacilluspolymixa (В. polymixa, В. macerans, В. circulans).

· Бактерии рода Lactobacillus.

· Клостридии.

· Дрожжи.

· Плесневые грибы.

При проведении исследований используют качественные и количественные методы. Наиболее часто изучают два основных показателя -- наличие, а также степень обсеменённости продуктов микроорганизмами и наличие патогенных микроорганизмов. Выявление патогенов безусловно более точное, но и более трудоёмкое занятие, поэтому его используют лишь при первичной переработке мяса, а также при проведении некоторых анализов молока, мясных продуктов и контроле консервного производства. Исследование преследует три цели:

1. Контроль качества сырья, используемого в производстве  пищевых продуктов и оценка  санитарно-гигиенических условий  их изготовления.

2. Контроль режимов хранения  пищевых продуктов и оценка  санитарно-гигиенических условий  их транспортировки и реализации.

3. Контроль над обеспечением  эпидемической безопасности пищевых  продуктов.

Качественными методами определяют характер технологической микрофлоры и возбудителей порчи продуктов. Количественными методами в сочетании с другими показателями определяют сроки хранения и реализации продуктов. Общее количество микроорганизмов исследуют в 1 г или 1 см3 продукта методом кратных разведений. Конкретные виды определяют с использованием специфичных тестов.

Поскольку современная пищевая промышленность -- огромная высокоавтоматизированная отрасль, традиционные способы обнаружения микроорганизмов совершенствуются довольно медленно и во второй половине XX века мало изменились. В настоящее время существует около 40 методов качественной и количественной оценки микробиологической порчи мясных и других продуктов, так что при необходимости есть из чего выбирать, но при этом имеется настоятельная потребность в разработке ускоренных количественных методов микробиологического анализа.

Современные количественные методы определения численности микроорганизмов в пищевых продуктах основаны на измерении АТФ-биолюминесценции, биоэлектрических явлений или на микроскопии. В случае измерения АТФ-биолюминесценции определяют содержание аденозинтрифосфата (АТФ) в культуре бактериальных клеток. Один из основных недостатков данного метода заключается в том очевидном факте, что АТФ -- это основной источник энергии для биохимических реакций во всех живых клетках, и, следовательно, в любом образце пищевого продукта содержится довольно много АТФ, что требует отделения микробного АТФ от "фонового". Этот метод лучше подходит для количественного определения уровня контаминации оборудовании и рабочих поверхностей на пищевых производствах, и именно так он широко используется.

Методы, основанные на измерении электрических явлений, основаны на измерении изменений силы тока при размножении микроорганизмов. При этом учитывается тот факт, что в ходе метаболизма в любой среде бактерии превращают незаряженные частицы в заряженные, тем самым повышая проводимость данной среды. Используемые среды, зачастую называемые импедансными, могут быть общими или селективными, то есть применяемыми для всех или только для конкретных родов бактерий, дрожжей и плесеней, а также для отдельных групп анализируемых пищевых продуктов (например, сыров). Используют при этом современные приборы, в частности, Bactrac, Rabit, анализатор Мальтуса (Malthus Analyser) и Bactometer.

В случае применения для количественного определения микроорганизмов методов микроскопии используется окрашивание их флуоресцентными красителями, после чего они подсчитываются с помощью эпифлуоресцентного микроскопа. На первом этапе проблема заключалась в том, что живые и метртвые микроорганизмы окрашивались одинаково, однако в настоящее время ее удалось решить с появлением метода DEFT (Direct Epifluorescent Filter Technique, метод эпифлуоресцентного фильтра). Тем не менее, считается, что данный метод требует больших трудозатрат и времени. Здесь необходимо отметить, что он постоянно совершенствуется, и в последнее время появились полностью автоматизированные системы анализа, а также модификации с применением поточной цитометрии.

С 1995 г. с разной степенью успеха были опробованы несколько новых подходов к микробиологическому анализу в целях ускоренного выявления порчи мясопродуктов, Все эти методы можно отнести к "биосенсорным" -- это амперометрические методы обнаружения с использованием ферментных систем и электродов, способных измерять изменения в содержании диаминов и, тем самым, качество куриного мяса. Было показано, что точные результаты можно получить в течение 5 мин, но для подготовки образца с ферментной системой предварительно требуется еще 10 мин.

Другие подходы были направлены на распознавание и количественную оценку запахов -- в частности, с помощью "электронных носов", впервые появившихся в 1980-х гг. Они состоят из системы частично специфичных электронных химических сенсоров, подсоединенной к системе распознавания образцов, способной распознавать простые и составные запахи. Такие сенсорные системы появились благодаря техническому прогрессу в микробиологии (в частности, в области балансов микроорганизмов, так называемых "микробалансов"), химии полимеров и в изучении оксидов металлов. "Электронный нос", основанный на попытке моделирования обоняния человека и его обонятельной интерпретации микробиологической порчи на основе распознавания летучих соединений, которые продуцируются микроорганизмами, неплохо себя зарекомендовал при микробиологическом анализе мяса и рыбы, а также при оценке сроков годности томатов и яблок.

Имеющиеся системы на основе "электронного носа" (следует сказать, что они постоянно совершенствуются) обладают рядом недостатков -- погрешностью в измерениях, утратой чувствительности в условиях повышенной влажности (эти условия характерны для многих пищевых производств), невозможностью точного калибрования, небольшим сроком службы сенсоров и невозможностью получения количественных данных по различиям в запахах и ароматах. Несмотря на эти недостатки, интерес к "электронным носам" не ослабевает в связи с чем можно надеяться, что указанные проблемы будут решены и подобные ольфактометрические системы найдут свое применение в пищевой промышленности. Многие аналитические методы дают большие массивы данных, но для их анализа необходимы отдельные методы. Типовой эксперимент с получением ИК-спектра дает данные о светопоглощении каждого образца в сотнях и тысячах диапазонах, так что обычного просмотра здесь недостаточно и требуются другие подходы. Современные методы анализа вполне уже можно применять к биологически системам, но к успеху может привести лишь обобщенный информационный анализ данных в рамках междисциплинарного подхода.

3.1 Микробиологические экспресс-методы

Несомненно, точность и скорость получения результатов микробиологических испытаний являются одними из важнейших определяющих факторов используемых методов. Однако, несмотря на острую необходимость в таких методах, в настоящее время нет установленных ГОСТами способов проведения испытаний в минимальные сроки и получения качественных результатов. Это не означает, что разработки отсутствуют и нет возможности для ускорения процессов изучения микробиологических показателей.

Работа в данном направлении ведется уже давно, однако существующие в настоящее время методики и технологии обладают рядом существенных минусов. Важным моментом при проведении микробиологических анализов является их длительность, громоздкость, трудозатратность. Но, несмотря на это, экспресс-методы используются в медицине, экологических исследованиях почвы, воздуха и воды, на профильных конференциях регулярно представляются отечественные и зарубежные разработки методов и аппаратуры для проведения исследований в кратчайшие сроки.

Экспресс-методы изучения генетики человека часто используются для исследования больших контингентов людей с целью выявления наследственной патологии как скрининг-методы, применяемые при проведении просеивающих программ. Например, скрининг новорожденных, беременны, при помощи которых можно определить у плода некоторые пороки развития (например, анэнцефалию, открытые формы спинномозговых грыж, синдром Дауна). Микробиологический ингибиторный тест Гатри позволяет выявлять некоторые биохимические нарушения у новорожденных. Биохимические и микробиологические экспресс-методы (флюорометрические, хроматографические, радиоиммунологические и др.) широко используются для быстрой предварительной диагностики наследственных болезней обмена веществ.

Существуют методы, основаные на биохимических реакциях, протекающих с участием аденозинтрифосфата (АТФ) живых клеток. Такая технология в зависимости от применяемой регистрирующей аппаратуры позволяет сокращать время получения результатов в три и более раз. Новейшие разработки различных фирм позволяют быстро - от 24 часов до 10 минут получить адекватные, по их утверждению, данные о содержании живых микроорганизмов в исходном сырье, полупродукте или конечном продукте. Фирма Миллипор представляет системы Стерискрин и Бевскрин, которые созданы для экспресс-определения содержания микроорганизмов в фармацевтических нестерильных препаратах (Steriscreen) или пищевых продуктах. Для проведения анализа образец предварительно инкубируют в питательной среде для увеличения количества микроорганизмов до детектируемого уровня, затем обогащенный микробами образец в пробирках помещают в люминометр и начинают анализ. В процессе анализа люминометр автоматически добавляет реагенты, высвобождающие аденозинтрифосфат (АТФ) из клетки и генерирующие люминесценцию в присутствии АТФ. Люминометр измеряет интенсивность свечения и рассчитывает количество микроорганизмов во взятой пробе. Максимальное время анализа составляет 24-48 часов в зависимости от типа микроорганизмов (сюда включается также время инкубирования).

Своевременное обнаружение бактериального загрязнения воды является необходимым условием для принятия необходимых мер по предупреждению и снижению инфекционных заболеваний. Многочисленными исследованиями санитарного состояния водоемов выявлено, что бактериологические показатели являются более чувствительными и тонкими индикаторами загрязнения воды, по сравнению с химическими или биологическими. По обычной методике санитарно-бактериологический анализ воды продолжителен и требует до 72 ч.

В процессе проводимых ранее исследований кафедрой биологии МГТУ были рассмотрены следующие ускоренные методы определения общего числа микроорганизмов: метод Разумова - метод прямого микроскопического подсчета всех микроорганизмов непосредственно на мембранном фильтре; модификация метода прямого счета с использованием счетных камер; экспресс-метод определения общего количества микроорганизмов, основанный на реакции восстановления резазурина.

По сравнению с оценкой общего уровня микробного загрязнения более достоверные сведения о возможности опасного в эпидемическом отношении загрязнения окружающей среды, дает количественный учет санитарно-показательных (индикаторных) микроорганизмов.

В целях санитарно-микробиологического контроля воды были рассмотрены экспресс-методы идентификации индикаторных бактерий, усовершенствование методов определения тестов Шермена и др. На основании рассмотренных ускоренных методов санитарно-бактериологического контроля воды, было выявлено, что экспресс- методы позволяют исключить недостатки предшествующих методов, сокращают число этапов, и позволяют достаточно быстро получать объективные результаты, сократив время анализа, что имеет большое значение при оценке качества воды, когда требуется быстрое получение результата для своевременной организации санитарно-противоэпидемических мероприятий.

Все более популярными в аграрном мире становятся биотехнологии. Конечно, их доля в общих объемах мирового производства и на рынке еще небольшая, но постоянно растет.

Вермитехнологии - это именно биотехнологии, в которых заложены прежде всего естественный процесс переработки навоза КРС вермикультури (Eisenia foetida). Ценность вермикомпосту, как органического удобрения, состоит из высокого содержания гуминовых веществ, подвижных форм макро- и микроэлементов, аминокислот, витаминов, фитогормонов, определяющие его росторегулюючею свойства, и микрофлоры, за счет которой восстанавливается плодородие почвы. По санитарно-гигиеническим показателям вермикомпосты (биогумус), как и другие органические удобрения, должны соответствовать всем требованиям, предъявляемым к чистой почве сельскохозяйственных угодий. Отсутствие стандартов, регламентирующих качество различных органических удобрений, является причиной того, что санитарно-гигиеническое регламентирование содержания вредных примесей и организмов базируется на тех же основополагающих принципах, что и их лимитирование в чистой почве и других средах, предназначенных для выращивания сельскохозяйственной продукции.