Життєдіяльність мікроорганізмів в молочних продуктах (стр. 3 )

Більшість неспоротвірних бактерій гине при нагріванні у вологому середовищі до температури 60-700С протягом 15-30 хв., а при нагріванні до 80-1000С – від декількох секунд до 1-3 хв. Дріжджі та плісняви гинуть за температури 50-60 0С. Лише деякі осмофільні дріжджі витримують нагрівання до 1000С протягом декількох хвилин.

Спори багатьох бактерій здатні витримувати досить високу температуру і тривалий час. Так, у вологому середовищі спори бактерій гинуть за температури 120-1250С через 20-30 хв., а в сухому стані – за температури 160-1700С протягом 1-2 год. Термостійкість спор різних бактерій неоднакова. Так, спори більшості дріжджів та плісняв нестійкі до нагрівання та гинуть досить швидко за температури 65-800С. Але спори деяких плісняв витримують нагрівання до 1000С. Більш стійкі до нагрівання спори багатьох хвороботворних бактерій. Так, спори Clostridium botulinum витримують нагрівання до 1000С протягом 300-350 хв., а спори btilis – протягом 120-180 хвилин. Особливо стійкі спори термофільних бактерій. З підвищенням температури її летальна дія на мікрофлору зростає. Дані про виживання деяких спор за різних температур наведені в табл. 3.

Таблиця 3

Відмирання спор деяких мікроорганізмів за різних температур

Мікроорганізми	Час відмирання спор, хв.., за температури, 0С
100	105	110	115	120	125
btilis	120	110	80	70	40	30
Bac. mesentericus	110	110	75	60	40	25
Clostridium botulinum	300	85	70	45	24	12

Необхідно зазначити, що не всі клітини або спори навіть одного виду відмирають одночасно. Зустрічаються більш та менш термостійкі за одних і тих же умов. Крім того, термостійкість одних і тих же мікробів може змінюватись в залежності від інших умов середовища (вологість, рН та ін.), за яких проводиться нагрівання.

Відмирання мікроорганізмів при нагріванні у вологому середовищі настає внаслідок незворотних змін в клітині, основними з яких є денатурація білків та інактивація ферментів.

Висока термостійкість бактеріальних спор зумовлена, як вважають дослідники, малим вмістом в них вільної води. Температура коагуляції білків змінюється зі зниженням вмісту в них води: чим більш білок зневоднений, тим вища температура його коагуляції.

Летальна дія на мікроорганізми високих температур широко використовується при виробництві харчових продуктів, зокрема, молочних, для надання їм здатності до тривалого зберігання без псування.

На даний час найбільш поширені два способи використання високих температур з цією метою – пастеризація та стерилізація.

Пастеризація – це нагрівання продукту до температури в межах від 63 до 100 0С з певною витримкою в залежності від режиму, який використовується при виробництві того чи іншого виробу. Використовують миттєву пастеризацію та з тривалою витримкою. Під час миттєвої пастеризації короткочасна витримка (експозиція) при заданій температурі складає декілька секунд. Тривалість витримки при використанні тривалої пастеризації в залежності від температури, виду продукту та інших параметрів може складати від 1-2 хвилин до 30-40 хвилин. При пастеризації гинуть не всі мікроорганізми. Деякі термофільні бактерії, а також спори багатьох мікробів залишаються неушкодженими і здатні до подальшого розвитку та розмноження. В зв’язку з цим пастеризовані продукти необхідно зберігати в холоді, щоб затримати проростання спор та розвиток клітин, які залишились в життєдіяльному стані.

Стерилізація - це нагрівання продукту до температури вище 100 0С.

Режим стерилізації – температуру та тривалість витримки – підбирають з таким розрахунком, щоб забезпечити тривале зберігання продукту без псування, виключити можливість харчового отруєння та по можливості найбільше зберегти природні якості виробу.

Ефективність стерилізації за встановлених режимів - температури та експозиції – багато в чому залежить від початкової кількості мікробів, які знаходяться в продукті. Доведено, що для більш забруднених мікроорганізмами та їх спорами продуктів експозиція витримки при стерилізації повинна бути більш тривалою і навпаки.

Залежність тривалості стерилізації від ступені бактеріального забруднення пояснюється тим, що не всі вегетативні клітини і спори навіть одного виду характеризуються однаковою вразливістю до дії високих температур. Тому, чим вище вміст мікроорганізмів в продукті перед стерилізацією, тим більше в ньому може бути спор з високою термостійкістю. Встановлено, що процес відмирання мікробів або їх спор під впливом високих температур (окрім інших факторів) відбувається за певною закономірністю, котра може бути виражена наступним рівнянням (1).

К = 1/t lg A/B, де (1)

К - константа процесу;

t - тривалість впливу температури, сек.;

А - початкова кількість бактерій;

В - число бактерій, які залишились після дії даної температури.

Аналізуючи наведене рівняння необхідно зазначити, що швидкість відмирання бактерій характеризується логарифмічною функцією. При сталій температурі незалежно від початкового вмісту мікроорганізмів відношення кількості клітин, які загинули ( в %), до їх вихідної кількості за кожну одиницю часу є відносно сталою величиною. Абсолютна кількість бактерій, які вижили, буде неоднаковою і тим більшою, чим більша їх початкова величина. Про це наглядно свідчать дані табл.. 4 (1).

Таблиця 4

Вплив стерилізації за температури 112 0С

з витримкою протягом 1 год. на кількість спор мікроорганізмів

Мікроорганізми	Початкова кількість спор в 1 мл	Кінцева кількість живих спор в 1 мл
Bac. mesentericus vulgatus	143200	5
Bac. mesentericus vulgatus	1000000	776
Bac. mesentericus ruber	62000	4
Bac. mesentericus ruber	1000000	119
Clostridium botulinum	1050	1
Clostridium botulinum	20000	11

1.2. Вологість

Вологість середовища, в якому знаходиться мікрофлора, також значною мірою впливає на її розвиток. Вегетативні клітини більшості мікроорганізмів містять до 75-85% води. Для розвитку бактерій та дріжджів необхідна вільна волога, оскільки поживні речовини проникають в клітину тільки в розчиненому вигляді. З водою з неї видаляються продукти життєдіяльності. Тому мікроорганізми можуть існувати і розвиватись тільки в субстратах, де міститься вільна (у краплиннорідкому стані) вода. Вода в зв’язаній формі для них недоступна. Причому, кількість вільної води повинна бути не нижче певного рівня. Зі зниженням вмісту вільної води в межах, потрібних для розвитку бактерій, інтенсивність розмноження мікробів сповільнюється. При видаленні вільної води з продукту нижче потрібного для існування мікроорганізмів рівня, вони гинуть із-за неможливості надходження в клітину поживних речовин.

Вплив вологи продукту на розвиток мікроорганізмів при зберіганні подано в табл.. 5 (1).

Життєдіяльність бактерій та дріжджів призупиняється при вмісті в продукті 20-30 % вологи; плісняви припиняють ріст лише при 15-20 %. При цьому велике значення має спосіб видалення вологи. Так, видалення води методом пресування мікроорганізми переносять набагато краще, ніж випарюванням. Зокрема, при пресуванні вершкового масла бактерії продовжують розвиватись навіть при 10 % вологи, тоді як в згущеному молоці вже при 20-30% вологи розвиток бактерій дуже пригнічується.

Таблиця 5

Вплив вологи продукту на розвиток мікроорганізмів при зберіганні

Тривалість дослідження	Кількість бактерій, в тис. на 1 г за температури, 0С
2,2 – 3,3	7,2 – 10,0
вологого	сухого	вологого	сухого
До зберігання	30	30	30	30
Після зберігання протягом, год.
24	400	40	1000	200
48	660	42	6000	-
72	760	45	Гниття	4000
96	2000	70	-	Сторонній запах

Різний вплив способів видалення вологи пояснюється тим, що при пресуванні масла разом з водою видаляються і розчинені в ній речовини. Під час згущення з молока видаляється тільки вода, всі речовини - складові молока - залишаються в субстраті, внаслідок чого значно збільшується їх концентрація в залишеній волозі, за рахунок чого підвищується осмотичний тиск.

Мікроорганізми проявляють різні вимоги до наявності вологи в субстраті. По відношенню до вологи розрізняють мікрофлору: гідрофіти (вологолюбні), мезофіти (середньовологолюбні), ксерофіти (сухолюбові).

Бактерії та дріжджі в більшості відносяться до гідрофітів. Плісняви – мезофіти і можуть рости при меншій вологості, ніж бактерії та дріжджі.

У висушеному стані мікроорганізми не проявляють життєдіяльності, але зберігають життєздатність протягом тривалого часу. Неспоротвірні бактерії вирізняються різною стійкістю до висушування. Так, оцтовокислі бактерії після висушування швидко гинуть. Сальмонели, туберкульозні бактерії, стафілококи, мікрококи можуть зберігатись в сухому вигляді тижнями і навіть місяцями. Особливо добре зберігаються після висушування спори бактерій та пліснявих грибів і в сухому вигляді вони зберігають здатність до проростання десятки років.