Микроорганизмы порчи

СТАЙЛАБ предлагает тест-системы для анализа микроорганизмов порчи (как бактерий, так и дрожжей) в молочной продукции, а также в напитках, в том числе, в пиве и вине с использованием ПЦР.

Большинство пищевых продуктов со временем портится. Это может происходить из-за физических (температура, влажность), химических (активность ферментов, содержащихся в продукции, окисление, гидролиз) или биологических факторов. К последним относятся результаты деятельности микроорганизмов: бактерий, дрожжей и плесеней. Биологические факторы являются основной причиной порчи продуктов.

Полное устранение микроорганизмов из пищевых продуктов, как правило, приводит к потере ими пищевой ценности и вкусовых качеств. Кроме того, многие бактерии, дрожжи и плесени используют для производства сыров, пива, вина, молочнокислой продукции. Однако попадание других микроорганизмов в такие продукты приводит к нежелательным последствиям: от сокращения сроков хранения до полной непригодности продукта к употреблению. Скорость и характер порчи продуктов при этом зависит от различных факторов, в том числе, от природы продукта, активности воды, pH и особенностей содержащихся в нем микроорганизмов.

Порчу продуктов могут вызывать бактерии родов Pseudomonas, Vibrio, клостридии, энтеробактерии, а также дрожжи и плесени. Кроме того, к микроорганизмам порчи относятся молочнокислые бактерии, уксуснокислые бактерии, а также бактерии родов Alicyclobacillus, Megasphaera, Pectinatus и другие. Некоторые из них патогенны для человека, некоторые нет.

Молочнокислые бактерии, или лактобактерии – эта группа микроорганизмов включает несколько родов грамположительных бактерий, одним из основных (в некоторых случаях – единственным) окончательных продуктов метаболизма которых является молочная кислота. Многие из них входят в состав естественной микрофлоры человека и животных. Молочнокислые бактерии способны обитать в зерне, овощах, фруктах и другом растительном сырье, вине, пиве, сидре, молоке и молочных продуктах, а также на различных поверхностях. Их широко используют для производства квашеных овощей, напитков и молочнокислой продукции. Различные лактобактерии вызывают помутнение пива и вина, а также изменение их запаха и увеличение вязкости.

Группа молочнокислых бактерий неоднородна. В нее входят бактерии родов Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc и др.. Некоторые из них являются палочками, другие – кокками. Бактерии относят к тому или иному роду исходя из морфологических, физиологических и генетических признаков. В связи с развитием методов анализа и проведением микробиологических исследований классификация многих групп бактерий, в том числе, и молочнокислых, постоянно меняется. Именно поэтому в настоящее время многие аналитики предпочитают определять ДНК микроорганизмов.

Уксуснокислые бактерии являются грамотрицательными. Они преобразуют этиловый спирт в уксусную кислоту, что позволяет использовать эти микроорганизмы для производства уксуса. Это же свойство делает нежелательным присутствие уксуснокислых бактерий в большинстве алкогольных напитков. К уксуснокислым бактериям относятся представители родов Acetobacter, Gluconobacter и Gluconacetobacter. Многие из них встречаются на растениях, иногда вызывая болезни и гниль фруктов. Уксуснокислые бактерии обитают в растительном сырье, в пивных дрожжах и пиве, в кефире и других молочных продуктах, в почве и воде. Под их действием структура продуктов становится слизистой, вкус – кислым. Прозрачные напитки мутнеют.

Бактерии Alicyclobacillus – это аэробные термофильные ацидофильные грамположительные палочки. Их споры выдерживают воздействие кислой среды и высоких температур, в том числе, при пастеризации. Впервые алициклобациллы обнаружили в горячих источниках, а позднее – в древесине и в сушеных прицветниках гибискуса (каркаде) и в соках из фруктов и овощей: груш, яблок, персиков, манго, апельсинов, малины, томатов. По некоторым данным, одним из источников Alicyclobacillus могут являться пищевые ароматизаторы и отдушки. Для человека алициклобациллы не опасны, однако они вызывают порчу продукции. Многие из этих бактерий, например, Alicyclobacillus acidoterrestris и Alicyclobacillus acidocaldarius вырабатывают гваякол – вещество, придающее фруктовым и овощным сокам специфический вкус и запах, схожий с запахом дыма или копченых продуктов, а также галофенолы. Согласно Техническому Регламенту Таможенного Союза ТР ТС 023/2011 «На соковую продукцию из фруктов и овощей», в соках из абрикосов, персиков и груш необходимо контролировать содержание спорообразующих аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов. Это относится и к Alicyclobacillus.

Интересно, что некоторые линии Alicyclobacillus acidoterrestris способны разрушать патулин. В 2014 году группа китайских ученых опубликовала исследование воздействия инактивированных линий этой бактерии на содержание этого микотоксина в яблочном соке.

Бактерии Megasphaera cerevisiae – анаэробные грамотрицательные кокки, вырабатывающие масляную кислоту и сероводород. Эти бактерии чувствительны к нагреванию, а также к воздействию спирта, и не размножаются при его содержании в пиве выше 2,8%. Обычно Megasphaera cerevisiae встречаются в слабоалкогольном непастеризованном пиве. Их жизнедеятельность приводит к появлению неприятного запаха и помутнению напитка.

Бактерии рода Pectinatus – это анаэробные грамотрицательные палочковидные микроорганизмы. Они способны сбраживать глюкозу, как правило, с выделением уксусной и пропионовой кислоты. В пиве, контаминированном бактериями Pectinatus cerevisiiphilus или Pectinatus frisingensis, содержатся большие количества сероводорода, придающего ему запах тухлых яиц и вызывающего помутнение пива.

Культурные штаммы дрожжей используют в пищевой и фармацевтической промышленности. Однако попадание в продукцию диких дрожжей нежелательно. Как правило, эти грибы вызывают порчу продукции с высоким содержанием сахаров, например, соков, сбраживая их с выделением спирта. Загрязнение дикими дрожжами пива приводит к его помутнению, а также изменению вкуса и запаха. Некоторые дикие дрожжи способны убивать культурные штаммы. Такие организмы называют «дрожжи-киллеры». Дрожжи способны загрязнять и молочную продукцию. Помимо изменения вкуса и запаха это приводит ко вспучиванию продукции в результате выделения газа.

Некоторые плесени используют, например, для производства сыров. Однако большинство этих грибов вызывает порчу продукта как за счет роста на нем или изменения свойств продукта, так и за счет выделения микотоксинов. Споры некоторых плесеней сохраняют жизнеспособность после пастеризации.

В Российской Федерации и странах Таможенного Союза требования к контролю микроорганизмов порчи в напитках содержат Технические Регламенты ТР ТС 023/2011 «На соковую продукцию», ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции», в проекте Технического Регламента «На алкогольную продукцию» и в других законодательных документах. С актуальной информацией можно ознакомиться на сайте compact24.com.

Такое разнообразие микроорганизмов делает сложным и длительным их определение микробиологическими методами. Кроме того, анаэробные бактерии требуют особых условий культивирования, которые не всегда просто создать. Тест-системы GEN-IAL® предназначены для детекции микроорганизмов порчи методом ПЦР в реальном времени. Длительность анализа составляет около 2х часов.

Литература

1. Микробиология пива. Под ред. Фергюса Дж. Приста, Йена Кэмпбелла. Издательство Профессия. Санкт-Петербург, 2005.
2. Банникова Л.А. Микробиологические основы молочного производства. Москва, Агропромиздат, 1987.
3. И.А. Ерёмина. Микробиология молока и молочных продуктов. Учебное пособие. Кемерово 2004
4. Bokulich NA, Bergsveinson J, Ziola B, Mills DA. Mapping microbial ecosystems and spoilage-gene flow in breweries highlights patterns of contamination and resistance. Elife. 2015 Mar 10;4.
5. Sakamoto K, Konings WN. Beer spoilage bacteria and hop resistance. Int J Food Microbiol. 2003 Dec 31;89(2-3):105-24.
6. Yuan Y, Wang X, Hatab S, Wang Z, Wang Y, Luo Y, Yue T. Patulin reduction in apple juice by inactivated Alicyclobacillus spp. Lett Appl Microbiol. 2014 Dec;59(6):604-9.
7. Oteiza, Juan Martin, Soto, Silvina, Alvarenga, Verˆonica O., Sant’Ana, Anderson S., Gianuzzi, Leda, Fate of Alicyclobacillus spp. in enrichment broth and in juice concentrates, International Journal of Food Microbiology (2015).
8. Chang SS, Kang DH. Alicyclobacillus spp. in the fruit juice industry: history, characteristics, and current isolation/detection procedures. Crit Rev Microbiol. 2004;30(2):55-74.
9. Ute Engelmann, Norbert Weiss. Megasphaera cerevisiae sp. nov.: A New Gram-negative Obligately Anaerobic Coccus Isolated from Spoiled Beer. Systematic and Applied Microbiology Volume 6, Issue 3, December 1985, Pages 287–290
10. Satokari R, Juvonen R, Mallison K, von Wright A, Haikara A. Detection of beer spoilage bacteria Megasphaera and Pectinatus by polymerase chain reaction and colorimetric microplate hybridization. Int J Food Microbiol. 1998 Dec 8;45(2):119-27.