Микробиологический контроль хлебопекарного производства

Микробиология зерновых товаров

Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Оно перерабатывается в муку и крупу. В зерне содержатся углеводы, белки, жиры, витамины, минеральные соли и другие вещества. Воды в зерне значительно меньше, чем в овощах - 14%. Такая сравнительно невысокая влажность препятствует развитию микрофлоры, хотя на зерне находится большое коли­чество различных микроорганизмов. Основная масса их попадает на зерно во время уборки урожая вместе с пылью и части­цами почвы.

Микрофлора зерна

Микроорганизмы зерна подразделяют на сапрофитные, фитопатогенные и патогенные для человека и животных.

1. К группе сапрофитов относят эпифитные микроорганизмы, населяющие здоровые растения в процессе их роста и созревания. Эпифиты не внедряются в ткани растений и не оказывают вредного влияния на их развитие, питаются за счет естественных выделений тканей растения, заносятся на растения ветром, осадками, насекомыми, птицами, из почвы. Численный и видовой состав эпифитной микрофлоры растений зависит от температуры и влажности среды. При теплой влажной погоде среди эпифитов доминируют бесспоровые палочковидные бактерии, а в сухую жаркую погоду преобладающими становятся спорообразующие палочки видов Bacillus subtilis, B. mesentericus и др. В условиях влажной прохладной погоды часто размножаются мицелиальные грибы родов Fusarium,  Rhizopus и др. Содержание микроорганизмов в зерне довольно значительно и достигает 2×10⁷ КОЕ/г.

Типичными эпифитами, постоянно присутствующими на поверхности зеленых растений, являются бактерии родов Erwinia и Pseudomonas.

Erwinia herbicola – мелкие бесспоровые грамотрицательные палочки, подвижные (имеют два полярных жгутика). На мясопептонном агаре образует гладкие колонии золотисто-желтого цвета. На зерне сразу после обмолота содержание Erwinia herbicola достигает 90…96 % от общего числа микроорганизмов. Преобладание бактерий данного вида является показателем свежести и доброкачественности зерна. В процессе хранения количество снижается, возрастает количество спорообразующих микроорганизмов, грибов и дрожжей.

Pseudomonas fluorescens обнаруживается на зерне, имеющем повышенную влажность в момент уборки, и на морозобойном.

Численный и видовой состав зависит от:

1. Климатические условия. Например, во влажную погоду их количество возрастает, в сухую – уменьшается.

2. Обмен веществ. Растения с интенсивным обменом веществ имеют более богатую и разнообразную микрофлору.

3. Фаза зрелости зерна.

4. Морфологические особенности зерна: бороздки, шероховатость. Все это способствует скоплению микробов на зерне.

5. Технологические операции: в момент уборки, транспортировки и обмолота зерна оно сильно загрязняется почвой, песком и другими примесями, содержащими микробов.

Количественный состав микрофлоры зерна различен и зависит от вида растений. Численность микробов (в тыс. на 1 г зерна)

Рожь – 2500

Пшеница – 1500

Горох – 40

Кукуруза – 20

Микрококки, бациллы, дрожжевые грибы выявляются в значительном количестве лишь на влажном зерне, которое не было своевременно подсушено после обмолота и хранилось в ворохе в течение трех-четырех суток при температуре выше 10 °С. На поврежденном зерне обнаруживаются бактерии родов Lactobacillus, Clostridium, Sarcina, Proteus.

Дрожжи родов Saccharomyces, Torulopsis, Candida не оказывают существенного влияния на сохранение и качество злаков, но при повышении влажности способствуют самосогреванию и появлению в зерне «амбарного» запаха.

Зерно злаковых культур часто содержит полевые грибы родов Alternaria, Fusarium, Helmintosporium и др. Мицелий указанных грибов наиболее часто в стадии молочной спелости проникает в зародыш и заходит в эндосперм. В результате образуются дефектные зерна: щуплые, пятнистые, с черным зародышем. 

На сохранность и качество зерна влияют главным образом грибы родов Aspergillus, Penicillium, в меньшей степени – Mucor, Cladosporium, Fusarium, Trichoderma, Rhizopus, Trichothecium, Thamnidium. Эти грибы практически не выявляются на свежеубранном зерне, но обнаруживаются на хранящемся зерне, что может служить одной из причин его самосогревания и порчи. Степень зараженности зерна плесневыми грибами указанных родов зависит от обработки зерна (очистки, подсушивания), а также от возможного вторичного увлажнения зерна при перевозке или хранении.

При длительном хранении зерна с влажностью, не превышающей критическую, происходит постепенное снижение общего числа бактерий и грибов. При этом изменяется соотношение различных групп и видов микроорганизмов, обнаруженных на зерне в начале хранения. В процессе хранения полностью исчезает Erwinia herbicola, но сохраняются споровые виды, количество которых возрастает по отношению к общему количеству микроорганизмов. В значительной степени сохраняют свою жизнеспособность споры грибов Aspergillus, Penicillium.

2. К фитопатогенной группе относятся паразитические виды бактерий и грибов, живущие за счет растения-хозяина. В период роста и созревания они вызывают заболевания – бактериозы и микозы.

- бактериозы пшеницы, ржи, ячменя, кукурузы, риса. Возбудители – некоторые представители бактерий рода Pseudomonas. Заболевание выражается в появлении пятнистости и почернения колосковых чешуек, стержня колоса и верхней части стебля. При сильном развитии болезни зерна темнеют, становятся щуплыми и теряют в массе до 60…70 %.

 - микозы зерновых культур – грибные заболевания – наиболее распространенными являются: спорынья, твердая или мокрая головня, фузариоз и др.

Заболевание спорыньей снижает урожай зерна. Кроме того, попадание склероций в зерно может вызвать сильные отравления человека и животных (токсикозы). Употребление в пищу хлеба из муки, содержащей рожки спорыньи, вызывает слабость, головокружение, судороги (отравление под названием «эрготизм»)

Примесь рожков спорыньи в зерне не должна превышать 0,05 %.

Головня. Пораженный колос имеет темноватый оттенок и напоминает обугленную лучину (отсюда произошло название «головня»). Во время уборки урожая и при обмолоте мешочки разрушаются и споры попадают на поверхность здорового зерна. Зерно приобретает запах селедочного рассола вследствие присутствия в спорах триметиламина. Споры твердой головни гигроскопичны, при отсыревании легко мажутся. Мука из зерна, пораженного твердой головней, приобретает темный оттенок неприятный запах и вкус, может вызвать раздражение слюнных желез и расстройство функций кишечника.

Фузариоз - это болезнь злаковых культур, возбудителем которой являются грибы рода Fusarium. При поражении зерна грибом вида F. graminearum в нем накапливаются микотоксины. Хлеб с примесью муки из фузариозного зерна может стать причиной отравления, известного под названием «пьяная болезнь».

3. Патогенные для человека и животных микроорганизмы являются случайными; они попадают на зерно из почвы, разносятся грызунами и животными. Из почвы на зерновые культуры могут попадать возбудители сибирской язвы, сапа, бруцеллёза, туляремии и др.

Микрофлора муки

Микроорганизмы, попавшие в муку в процессе помола зерна, при неблагоприятных условиях становятся возбудителями разных видов ее порчи: плесневения, самосогревания, прокисания, прогоркания. При попадании большого количества спор гнилостных бактерий видов Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus в муку она становится причиной тягучей порчи хлеба.

В муке, имеющей массовую долю влаги не выше 15 % и хранящейся в условиях низкой относительной влажности и постоянной температуры, микроорганизмы не размножаются и постепенно отмирают. Незначительное увеличение влажности муки (на 1…2 %) приводит к быстрому возрастанию в ней числа бактерий и грибов.

Наиболее распространенным видом порчи муки при хранении является плесневение. Представители грибы родов Aspergillus, Penicillium. Мука начинает плесневеть при относительной влажности воздуха выше 79 %. Заплесневевшая мука становится недоброкачественной (темнеет и приобретает неприятный затхлый и плесневелый запах). Заплесневение муки снижает ее питательную ценность, возрастает титруемая кислотность, ухудшается качество клейковины, которая становится более темной, короткорвущейся, теряет эластичность и плохо отмывается.

Прокисание обычно развивается в глубине массы продукта. Возбудителями этого вида порчи являются молочнокислые бактерии, реже маслянокислые и другие бактерии, сбраживающие сахара с образованием кислот. Мука приобретает специфический кислый запах и вкус, резко возрастает ее титруемая кислотность, ухудшаются хлебопекарные качества.

Прогоркание может происходить без участия микрофлоры в результате процессов окисления липидов муки кислородом воздуха. Прогоркание связано также с ферментативным гидролизом жира, в котором участвуют микроорганизмы, обладающие активными липазами, в первую очередь плесневые грибы. В результате гидролиза жира в муке накапливаются жирные кислоты, придающие ей неприятный вкус и запах, изменяется цвет муки, теряется признак свежести.

Для предотвращения развития перечисленных пороков необходимо соблюдать правила хранения муки, не допуская повышения влажности продукта и колебаний температуры воздуха. Поскольку мука обладает высокой гигроскопичностью, ее следует хранить при относительной влажности воздуха не выше 79 % и постоянной температуре. Влажность продукта не должна превышать 14...15 %.    

МИКРООРГАНИЗМЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Тягучая порча хлеба

Тягучая порча или так называемая «картофельная» болезнь хлеба носит микробиологический характер. Впервые это было установлено в 1885 г. Г. Лораном. Пораженный хлеб имеет влажный, мажущийся мякиш желтого или коричневого цвета, который при разламывании или резке образует тонкие длинные, тягучие, серебристые нити. Хлеб с первыми признаками порчи вначале имеет приятный фруктовый запах, но со временем запах становится неприятным, вызывающим отвращение.

Возбудители данного порока хлеба – споровые палочки видов Bacillus mesentericus (картофельная палочка) и Bacillus subtilis (сенная палочка).

Порче подвержен, как правило, хлеб из пшеничной муки, мякиш которого имеет незначительную кислотность.

Картофельная палочка развивается в среде, близкой к нейтральной, поэтому тягучая болезнь возникает только в пшеничном хлебе, имеющем низкую кислотность, и не наблюдается в ржаном хлебе. Споры сенной и картофельной палочек легко переносят кипячение и высушивание. Они могут сохраняться при выпечке хлеба, если температура внутри мякиша не превышает 100 °С. Губительной для них является температура 121 °С, которая достигается при стерилизации в автоклаве при давлении 0,1 МПа.

Культуры картофельной палочки разжижают желатин, восстанавливают нитраты в нитриты, активно гидролизуют крахмал, что делает мякиш хлеба липким, тянущимся. У сенной палочки ферментативная активность слабее, чем у картофельной, однако она активнее сбраживает сахара с накоплением кислоты.

Оптимальной температурой роста картофельной палочки является 37…40 °С, сенной палочки – 37…50 °С, но они могут размножаться и при более низких температурах – около 30 °С.      

Оптимальными условиями для развития тягучей порчи хлеба являются: высокая влажность воздуха, температура хранения хлеба свыше 20 °С, рН теста около 6,5. В кислой среде при рН 4,5…4,9 эти бактерии не размножаются.

Причины порчи хлеба:

1. Переработка муки с высоким содержанием спор – от 1…5000 спор в 1 грамме. Особенно много спор содержит мука, полученная из зерна, подвергшегося самосогреванию при неправильном хранении, или зерна, выращенного в условиях сухого, жаркого климата. Наибольшую трудность представляет переработка пшеничной муки второго сорта, часто зараженной картофельной палочкой.

2. Инфицирование оборудования и помещений хлебозавода спорами бактерий, которое происходит при переработке зараженной муки и нарушении санитарного режима предприятия.

3. Неправильная вторичная переработка хлеба (приготовление сухарной крошки из зараженного бракованного хлеба, сушка брака при низкой температуре).

4. Нарушение технологических параметров (кислотный режим приготовления опары, влажность, пропеченность мякиша и др.)

5. Несоблюдение режима хранения хлеба (хранение неостывшего хлеба в теплом помещении).

Хлеб, пораженный тягучей болезнью, в пищу не употребляется. Его запрещается перерабатывать и в сухарную муку. При слабой зараженности хлеб может быть использован на сушку сухарей для животных. Если хлеб нельзя использовать в технических целях, его сжигают.

Одной из существенных мер по профилактике тягучей порчи хлеба является ранняя диагностика заболевания, позволяющая своевременно обнаружить возбудителя. По зараженности муки спорами картофельной и сенной палочек ее подразделяют на три группы: не заражена, слабо заражена, сильно заражена.

 Меры борьбы с тягучей болезнью хлеба сводятся, с одной стороны, к созданию условий, препятствующих развитию возбудителей, а с другой стороны, к ликвидации очагов заражения путем дезинфекции: подкисление теста заквасками, уксусной кислотой, применение консервантов, быстрое охлаждение хлеба после выпечки, герметичная упаковка хлеба. Соблюдение санитарных норм и правил на предприятии.

Плесневение хлеба

Плесневение – наиболее распространенный вид микробиологической порчи хлеба. Споры плесеней, находящиеся в муке, как правило, погибают во время выпечки. Хлеб выходит из печи практически стерильным. Однако в процессе охлаждения, транспортировки и хранения хлеба его поверхность обсеменяется спорами плесневых грибов путем непосредственного контакта с загрязненными предметами (транспортные или упаковочные средства, руки и одежда обслуживающего персонала) или через воздух.

Благоприятными условиями для развития плесневых грибов являются температура воздуха 25…30 °С и относительная влажность воздуха 70…85 %.

Возбудители – грибы родов Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus.

Мицелий гриба распространяется вначале по поверхности хлеба, затем по трещинам и порам проникает внутрь мякиша. Плесени образуют на поверхности изделий пушистые или бархатистые налеты разных цветов:

Хлеб, пораженный плесневыми грибами, имеет неприятный затхлый вкус и запах вследствие расщепления белков, жиров и углеводов ферментами грибов. Заплесневевший хлеб уже непригоден к употреблению.

Для предотвращения плесневения хлеб необходимо:

 хранить в сухом, хорошо вентилируемом помещении при температуре воздуха не выше 10…12 °С и относительной влажности 70…75 %;

быстрое охлаждение хлеба непосредственно после его выпечки;

стерилизация путем тепловой обработки хлеба, микроволновая стерилизация, действие инертных газов, и др.

Стерилизация путем тепловой обработки заключается в том, что хлеб сначала упаковывают в герметичную влагонепроницаемую термостойкую пленку и нагревают до 90 °С в течение 30…60 мин, чтобы достичь в центральных слоях мякиша температуры выше 75 ºС.

Микроволновая стерилизация осуществляется в промышленных установках, в которых нарезанный и упакованных хлеб подвергается микроволновому нагреву.

Кроме термической стерилизации предложено обрабатывать хлеб токами высокой частоты или ультрафиолетовым облучением. Однако эти способы требуют особых упаковочных материалов, дополнительных затрат на стерилизацию, что значительно повышает себестоимость готовой продукции.

применение специальных консервирующих средств и органических кислот (пропионовой, сорбиновой, лимонной, янтарной, фумаровой и др), а также их кальциевых и натриевых солей (в основном вводят при замесе теста, в отдельных случаях ими обрабатывают поверхность хлеба);

соблюдение санитарно-гигиенических норм и правил на предприятии.

 «Меловая» порча хлеба

 «Меловая» порча хлеба вызывается несовершенными грибами вида Monilia variabile. При их развитии на поверхности корки хлеба и в мякише появляется белый, сухой, порошкообразный налет, напоминающий мел или мучную пыль. Споры указанных грибов очень устойчивы к высокой температуре и не погибают во время выпечки.

Меловая порча считается неопасной для здоровья человека, однако пораженный ею хлеб теряет свои товарные качества.

Пигментация хлеба

Характерно появление на корке и в мякише пятен желтого, красного цветов. Хлеб непригоден к употреблению. Возбудителями являются грамотрицательные пигментообразующие бактерии (чудесная, синегнойная, флуоресцирующая палочки), которые развиваются при температуре не менее 25^оС, повышенной влажности и малой кислотности хлеба.

Для профилактики необходимо тщательное соблюдение санитарно-гигиенического режима, дезинфекция помещений, инвентаря, одежды рабочих.

Микробиологический контроль хлебопекарного производства

Контроль сырья.

 Мука - подвергается органолептическому контролю. При наличии изменений производится микробиологическое исследование с определением общей бактериальной обсемененности, количества спор бацилл (суспензию муки подвергают пастеризации при температуре 95…97^оС, охлаждают и высевают в чашки на мясо-пептонный агар).

Для определения зараженности спорами бактерий применяют метод лабораторных выпечек (апрель - октябрь). Образцы заворачивают во влажную бумагу и помещают в термостат при температуре 37^оС с целью активизировать развитие спор. Затем хлеб разрезают и проверяют на наличие тягучей болезни.

 Ферментные препараты - каждую партию контролируют на зараженность спорами бактерий методом пробных выпечек.

 Контроль полуфабрикатов - производят определение количества дрожжей, молочнокислых бактерий в 1 г, их соотношение, активность молочнокислых бактерий, постороннюю микрофлору.

Контроль готовой продукции.

 С целью контроля санитарного состояния производства берут смывы с поверхности изделий для обнаружения кишечных палочек в качестве индикатора фекального загрязнения. Содержание спорообразующих бактерий определяют косвенным методом.

                        Вопросы для самопроверки

1. Какое сырье используется в хлебопекарном производстве?

2. Перечислите основные стадии технологического процесса.

   3. Какие виды дрожжей используют в хлебопечении?

  4. Какова роль дрожжей в хлебопекарном производстве?

5. Какие молочнокислые бактерии используют в хлебопечении?

6. Какие микроорганизмы и полуфабрикаты применяют в производстве пшеничного хлеба?

7. Какие болезни хлеба Вам известны?

8. Какие микроорганизмы и полуфабрикаты применяют в производстве хлеба из ржаной муки?

9. Какие микроорганизмы являются вредителями производства?

10. Как контролируют микробиологическое состояние сырья, полуфабрикатов и готовой продукции?

1.2    МИКРОБИОЛОГИЯ МАКАРОННОГО ПРОИЗВОДСТВА И КРУПЫ