Пищевые интоксикации (токсикозы).

Возникают при наличии в пищевых продуктах микробных токсинов. Живые токсигенные микроорганизмы при этом в продукте могут присутствовать. Токсины накапливаются в продукте при жизни микроорганизмов и могут сохраняться при тепловой обработке продукта, хотя клетки токсигенных микроорганизмов могут при этом погибнуть.

Пищевые интоксикации бывают бактериальной и грибковой природы.

К бактериальным интоксикациям относятся ботулизм и стафилококковая интоксикация.

Ботулинический экзотоксин - наиболее сильный из известных микробных ядов. Этот токсин чрезвычайно устойчив, он не разрушается под действием соляной кислоты желудочного сока, его активность сохраняется при нагревании продукта до 70-80°С в течении 1 часа и даже при кипячении в течение 10-15 минут, а также при замораживании продуктов, мариновании, посоле, копчении.

Споры возбудителя находятся в воде, почве, иле, кишечнике рыб и животных, откуда они попадают в пищевые продукты. Бактерии–продуценты яда хорошо размножаются и синтезируют токсин при температуре от 12 до 50°С в анаэробных условиях.

Отравление организма чаще всего наступает при употреблении мясных, рыбных, овощных, фруктовых консервов с низкой кислотностью.

Попадая с пищей в кишечник человека, токсин поступает в кровь и поражает сердечнососудистую и центральную нервную систему. Основные признаки отравления - расстройство зрения, речи, дыхания, паралич мышц. Отравление токсином часто заканчивается летальным исходом.

Стафилококковая интоксикация вызывается не всеми типами стафилококками, а только патогенными их видами, среди которых особая роль принадлежит золотистому стафилококку - Staphylococcus aureus, образующему в клетках золотистый пигмент. Развиваясь в пищевых продуктах, он выделяет энтеротоксин - кишечный яд. Помимо энтеротоксина он вырабатывает другие токсины, вызывающие различные гнойно-воспалительные процессы в любой ткани и в любом органе. В процессе жизнедеятельности золотистый стафилококк выделяет в окружающие его ткани ряд активных ферментов, обладающих патогенным действием, например, коагулазу, способную свертывать плазму крови.

Стафилококки, в том числе патогенные, постоянно находятся в воздухе, на коже и на слизистых оболочках верхних дыхательных путей. Они способны развиваться практически на любом пищевом продукте при температуре от 6 до 45°С в аэробных и анаэробных условиях, устойчивы к действию физических и химических факторов. Выживают в 7 -12%-ных растворах поваренной соли, в 60%-ных сахарных сиропах, переносят высушивание, воздействие высоких температур и прямых солнечных лучей.

Инфицирование продуктов происходит воздушно-капельным или воздушно-пылевым путем, через руки, посуду, аппаратуру.

К интоксикациям грибковой природы относятся микотоксикозы - отравления, причиной которых служат токсины мицелиальных грибов. К пищевым микотоксикозам относят алиментарно-токсическую алейкию

(раньше ее назвали септической ангиной) и заболевание, известное как "пьяный хлеб". Эти отравления вызываются разными видами грибов рода Fusarium из класса Deuteromycetes. К микотоксикозам относятся также эрготизм, вызываемый грибом рода Claviceps (возбудитель спорыньи злаковых) и афлатоксикозы, вызываемые грибами родов Aspergillus и Penicillium. Три последних рода грибов относятся к классу Ascomycetes.

Алиментарно-токсическая алейкия связана с употреблением в пищу зерна проса, пшеницы, гречихи, овса, перезимовавшего в поле. Применение в пищу продуктов переработки такого зерна приводит к отравлению токсином, вырабатываемым грибом при отрицательной температуре (от -1 до -5°С).

Токсин обладает высокой устойчивостью, не теряет токсичности при хранении зерна в течение нескольких лет, не разрушается при варке и выпечке хлеба.

Отравление приводит к развитию некроза тканей, угнетению процессов кроветворения.

Пищевое отравление «пьяный хлеб» по симптомам напоминает тяжелое опьянение. Оно возникает при употреблении хлеба, приготовленного из муки, содержащей микотоксин, продуцируемый грибами из рода Fusarium. Микотоксин термоустойчив, сохраняется в готовом хлебе. Поражает центральную нервную систему.

Эрготизм - отравление, возникающее при употреблении зерна, пораженного грибами рода Claviceps – возбудителями спорыньи, когда в колосьях вместо семян образуются твердые «рожки» - особый вид покоящейся стадии гриба. В них содержатся токсины, вызывающие сильные судороги и гангрену. Острое отравление наступает при содержании 1-2% спорыньи в муке.

Афлатоксикозы преимущественно вызываются грибами из родов Aspergillus, Penicillium, Fuzarium. Некоторые аспергиллы при развитии на зерне злаков, сухофруктах, на арахисе и некоторых других продуктах образуют особые токсины - афлатоксины, а пенициллы - токсин патулин. Эти вещества обладают канцерогенными свойствами.

Пищевые токсикоинфекции.

Отравления такого рода возникают при употреблении в пищу продуктов, содержащих большое количество размножившихся в них живых токсигенных микроорганизмов. Их количество может составлять 10⁷-10⁸ КОЕ/1г продукта. В кишечнике человека они продолжают размножаться и отмирать, при этом из их клеток высвобождается очень токсичный термоустойчивый эндотоксин, воздействующий на макроорганизм.

В большинстве случаев пищевые токсикоинфекции вызываются салмонеллами. Наиболее распространенными возбудителями салмонеллезных токсикоинфекций являются Salmonella typhimurium и Salmonella enteritidis. Вызываемые ими отравления протекают как острые желудочно-кишечные заболевания и имеют короткий, в несколько часов, инкубационный период.

Салмонеллы устойчивы к действию низких температур - долго не погибают при температурах от -10 до -20°С, к действию кислот - молочной, уксусной, к высушиванию. Поваренная соль в концентрации 6-8% угнетает их развитие, а при концентрации 10-12% - подавляет. Салмонеллы устойчивы к тепловой обработке. Например, мясо полностью обезвреживается только при отваривании кусками по 500 г при толщине в 6 см в течение 3 часов.

Салмонеллы находятся в кишечнике многих животных, особенно крупного рогатого скота, водоплавающей домашней птицы и грызунов, причём не только у больных, но и у здоровых, являющихся носителями инфекции, а так же у выздоровевших людей.

Мясо, рыба, молочные продукты чаще всего служат причиной отравления.

В ткани рыб салмонеллы попадают преимущественно в местах сброса сточных вод. Переносить возбудители могут мухи, грызуны и некоторые птицы, например чайки. Возбудителями салмонеллёзных токсикоинфекций часто являются утиные и гусиные яйца, поэтому их разрешается использовать только для смазки поверхностей при изготовлении мелкоштучных кондитерских изделий из теста, подвергающихся высокотемпературной обработке.

Изменения органолептических свойств (вкуса, запаха) в заражённых продуктах не наблюдается.

В возникновении пищевых токсикоинфекций значительная роль принадлежит так называемым условно-патогенным микроорганизмам. Они являются постоянными обитателями кожных покровов, кишечника, дыхательных путей человека и при нормальных условиях жизни не проявляют патогенных свойств и не вызывают заболеваний. Однако при изменении условий их существования или при ослаблении макроорганизма они способны вызывать заболевание. Так, у здоровых людей в толстом отделе кишечника постоянно обитает кишечная палочка. Она является комменсалом, т.е. сожителем, не приносящим вреда организму в целом. Но при её попадании в другой орган, в мочевой, желчный пузырь или почки и при ослаблении иммунитета в организме может возникнуть воспалительный процесс.

Некоторые условно-патогенные бактерии способны вырабатывать эндотоксины. Различные представители этих бактерий обладают неодинаковой вирулентностью и токсигенностью. Отравление возникает при употреблении в пищу только обильно обсеменённых пищевых продуктов, содержащих до 10⁵÷10⁶ КОЕ/г. Следует отметить, что органолептические свойства продуктов при этом не меняются.

Токсикоинфекции, вызываемые токсигенными видами условно-патогенных бактерий, протекают наподобие салмонеллёзных токсикоинфекций с симптомами общей слабости, боли в кишечнике, рвоты и т.д.

Токсикоинфекции, вызванные условно-патогенными бактериями, чаще связаны с употреблением в пищу готовых изделий, заражённых уже вторично, т. е. после кулинарной обработки. Быстрому размножению этих бактерий в продуктах способствуют нарушения температурных условий и сроков хранения продуктов.

К условно-патогенным бактериям, наиболее часто вызывающим пищевые токсикоинфекции, относятся бактерии кишечной группы – так называемые энтеробактерии - кишечная палочка, протей, а также фекальный стрептококк, являющиеся постоянными обитателями кишечника человека и теплокровных животных. Они также встречаются в почве и воде. Кроме них возникновение пищевых токсикоинфекций могут вызывать условно-патогенные спорообразующие палочки, относящиеся к родам Clostridium (C. perfringens) и Bacillus (B. cereus).

Для предотвращения возникновения и распространения пищевых инфекций и пищевых отравлений на всех предприятиях пищевой промышленности необходимо строго соблюдать санитарно-гигиенические условия производства, правила личной гигиены, регулярно проводить текущий микробиологический и санитарный контроль производства, сырья, полупродуктов и готовой продукции.

3.3. Профилактика пищевых заболеваний.

Причиной пищевых заболеваний чаще всего являются использование недоброкачественного сырья, нарушения санитарных правил и технологического режима изготовления продукта, а также сроков и температурных режимов хранения, транспортировки и реализации продукции.

Для предотвращения возникновения пищевых заболеваний важнейшими профилактическими мерами должны стать:

- Строгое соблюдение санитарно-гигиенического режима на предприятии.

- Выполнение гигиенических требований к содержанию помещения, оборудования, инвентаря, посуды и тары; периодическая санитарная обработка хранилищ, холодильных камер, тары и т.п.

- Соблюдение санитарных правил, предотвращающих инфицирование микроорганизмами перерабатываемого сырья и полупродуктов, соблюдение технологического режима подготовки сырья, соблюдение условий хранения, транспортировки и реализации продукта, исключающих повторное обсеменение и размножение в них микроорганизмов.

- Систематическая борьба с грызунами и насекомыми.

- Постоянное проведение санитарно-просветительской работы среди персонала предприятия, строгое соблюдение персоналом правил личной гигиены, повышение санитарной культуры.

- Периодическое медицинское обследование работников, соприкасающихся с пищевыми продуктами, отстранение от работы бациллоносителей, лиц с гнойничковыми поражениями кожи, катаром верхних дыхательных путей и другими заболеваниями.

- Выпуск продукции, расфасованной в потребительскую тару на промышленном предприятии, что исключит ее вторичную контаминацию.

- Систематический санитарно-микробиологический контроль перерабатываемого сырья, полупродуктов, готовой продукции, санитарного состояния технологического оборудования и инвентаря.

3.4. Санитарно-показательные микроорганизмы.

Непосредственное выявление патогенных микробов в естественных субстратах, в том числе и в пищевых продуктах, связано с большими трудностями, главным образом из-за их небольшой концентрации. Поэтому кроме прямых методов обнаружения патогенных микроорганизмов применяют косвенные, позволяющие установить факт загрязнения исследуемых объектов выделениями человека и теплокровных животных. Индикатором такого загрязнения служат так называемые санитарно-показательные микроорганизмы.

Санитарно-показательные микроорганизмы являются постоянными обитателями слизистых и кожных покровов тела человека и с его выделениями поступают во внешнюю среду. Так как подавляющее большинство патогенных микробов попадает во внешнюю среду также с выделениями, то обнаружение в объекте сопутствующих им специфических для этих выделений постоянных обитателей слизистых и кожных покровов тела человека может служить сигналом санитарного неблагополучия и потенциальной опасности объекта. Например, выявление бактерий, специфичных для кишечных выделений - кишечной палочки и энтерококка – косвенно указывает на возможность присутствия возбудителей кишечных инфекций (дизентерии, брюшного тифа и др.).

В качестве показателя фекального загрязнения пищевых продуктов и различных объектов окружающей среды используются бактерии группы кишечойх палочки (БГКП-колиформные). В группу, кроме Escherichia coli, входят бактерии других родов семейств Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella, Serratia, которые также встречаются в кишечнике человека и теплокровных животных, но, в отличие от E. coli, имеют более широкое распространение. Некоторые виды этих микроорганизмов обитают в почве, воде, на растениях. Истинная (фекальная) кишечная палочка считается показателем свежего фекального загрязнения и отличается от других БГКП своими биохимическими свойствами. Одним из них является способность сбраживать углеводы при повышенной температуре в 44-45°С.

Для некоторых пищевых продуктов содержание БГКП нормировано СанПиН. На отдельные виды продуктов разработаны рекомендации в виде ведомственных инструкций или указаний, используемые в практической работе.

Допустимое содержание БГКП выражается или в виде «титра БГКП» (коли-титр) или в виде «индекса БГКП» (коли-индекса).

Титр БГКП - это минимальное количество (масса или объем) продукта, в котором БГКП должны отсутствовать. Чем меньше величина коли-титра, тем опаснее данный объект в эпидемиологическом отношении.

Индекс БГКП - это количество бактерий данной группы в единице объема или массы продукта. Чем больше величина этого показателя, тем опаснее данный продукт.

Выявление БГКП при обследовании предприятия свидетельствует о низком санитарном состоянии объекта.

Гемолитические стрептококки и стафилококки, постоянно обитающие на слизистых оболочках полости рта и верхних дыхательных путей, также являются санитарно-показательными. Их наличие указывает на обсеменённость воздушной среды, предметов и продуктов микроорганизмами, среди которой могут быть возбудители ангины, коклюша, туберкулёза и других инфекций, попадающие туда при кашле, разговоре, чихании.

Чем больше количество санитарно-показательных микроорганизмов в исследуемом объекте, тем больше он загрязнён выделениями человеческого организма и тем вероятнее, что в нём содержатся патогенные микроорганизмы - возбудители инфекционных заболеваний.

Качество любого пищевого продукта (мяса, рыбы, молока, фруктов, овощей и др.) зависит, прежде всего, от количественного и качественного состава содержащихся в нем микроорганизмов. При благоприятных условиях они развиваются, вызывая быструю порчу продуктов питания – гниение, прокисание, брожение и т.д. Чтобы сохранить продукты длительное время свежими, создают особые условия, в которых развитие микроорганизмов исключается, замедляется или приостанавливается. С этой целью применяют различные способы «консервирования» - долгосрочного хранения скоропортящихся продуктов и развития в них микроорганизмов. К таким способам относятся воздействие на микроорганизмы различных факторов внешней среды (температуры, высушивания, применение консервантов и др.). Для правильного выбора путей воздействия на микроорганизмы различных факторов с целью увеличения сроков хранения готовых пищевых продуктов необходимо знать микробиологию этих продуктов, закономерность развития и характер воздействия указанных факторов на микроорганизмы пищевых продуктов.

Необходимо учитывать тот факт, что микроорганизмы постоянно адаптируются (приспосабливаются) к условиям внешней среды и регулируют свою жизнедеятельность в соответствии с их изменениями. Внешние факторы, способствующие гибели микроорганизмов, могут быть ликвидированы в определенных условиях, и тогда способность их к росту и размножению восстанавливается. Это явление называется реактивацией микроорганизмов, оно наблюдается, например, после воздействия некоторых видов лучистой энергии и высокой температуры.

Экология микроорганизмов.

Жизнь микроорганизмов непрерывно связана с окружающей средой.

Содной стороны, деятельность микроорганизмов значительно изменяет окружающую среду в результате использования питательных веществ и выделения продуктов обмена; с другой стороны, интенсивность обменных процессов в клетке во многом зависит от условий окружающей среды. Наука о взаимоотношениях живых организмов с окружающей средой называется экологией.

Отдельные свойства среды обитания, воздействующие на микроорганизмы, называются экологическими факторами. Некоторые из них необходимы клетке, а некоторые наоборот, вредны - могут приостановить их рост и размножение, а также привести клетки к гибели. Под воздействием экологических факторов возможен и мутагенез, т.е. изменение наследственных свойств клетки.

Экологические факторы весьма многообразны и изменчивы, поэтому микроорганизмы постоянно адаптируются (приспосабливаются) к ним и регулируют свою жизнедеятельность в соответствии с их изменениями. Интенсивное или длительное воздействие неблагоприятных факторов может вызвать летальный (смертельный) эффект, т.е. привести к гибели клетки (т.е. к необратимой утрате способности микроорганизмов к росту и размножению). Многие повреждения, возникающие в клетках, которые с течением времени могут привести ее к гибели, могут быть ликвидированы в определенных условиях и тогда способность к росту и размножению восстанавливается. Это явление называется реактивацией микроорганизмов, оно наблюдается, например, после воздействия некоторых видов лучистой энергии и высокой температуры.

Экологические факторы имеют разную природу и специфику действия. Они подразделяются на абиотические (факторы неживой природы), биотические (факторы живой природы), и антропогенные (все формы деятельности человеческого общества, которые приводят к изменению природы как среды обитания) (табл.1).

Влияние экологических факторов на микроорганизмы Таблица 1

По отношению к каждому фактору можно выделить три кардинальные точки. Они определяют не только интенсивность роста микроорганизмов, но и возможность их существования. Минимум – минимальное значение фактора, ниже которого рост не происходит. Максимум - максимальное значение фактора, выше которого рост микроорганизмов практически прекращается. Оптимум - оптимальное значение фактора, при котором рост микроорганизмов проявляется наиболее интенсивно.

Абиотические факторы.

К абиотическим факторам относятся физико-химические условия среды обитания. К ним относятся температура, влажность среды, осмотическое давление, различные виды лучистой энергии, концентрация водородных ионов, кислорода. Прокариоты (бактерии) способны существовать в гораздо большем диапазоне изменений среды обитания, чем эукариоты (мицелиальные грибы и дрожжи).

Температура

Температураявляется важнейшим фактором внешней среды. Она определяет скорость размножения микроорганизмов, а также интенсивность протекания химических реакций в процессах обмена веществ в клетках. При переходе к крайним температурам жизненные процессы сначала замедляются, а затем или совсем приостанавливаются, и жизнь переходит в скрытую форму, или вообще прекращаются.

По отношению к температуре различают три группы микроорганизмов: психрофилы, мезофилы и термофилы (табл.2).

Таблица 2. Температура роста микроорганизмов(⁰С)

Группа микроорганизмов	Минимальная	Оптимальная	Максимальная
Психрофилы Мезофиллы Термофилы	-10…0 0…10 30…35	10…15 25…30 50…60	30…35 50…60 70…80

 

Психрофилы (холодолюбивые) – это микроорганизмы, нормально развивающиеся при относительно низких температурах. Представителями этой группы являются некоторые палочковидные бактерии и мицелиальные грибы и др., вызывающие порчу пищевых продуктов в холодильниках.

Мезофилы - наиболее распространенная в природе группа микроорганизмов, обитающих в воде, воздухе, почве, в живых организмах. К ним относятся представители дрожжей, мицелиальных грибов, молочно кислых бактерий, бактерий кишечной группы (стафилококки, фекальные стрептококки) и многие другие, а также возбудители порчи пищевых продуктов, пищевых отравлений и заболеваний человека.

Термофилы (теплолюбивые) довольно широко распространены в природе. Они могут обитать в горячих источниках, в верхних слоях почвы, в горячих источниках, в песках пустынь, в кишечнике человека и животных, так как большинство термофилов образуют устойчивые споры.

Микроорганизмы имеют неодинаковую устойчивость (термостабильность) к повышенным температурам. Так, дрожжи и микроскопические грибы погибают при температуре 60…80⁰С, а споры бактерий наиболее устойчивы к повышенным температурам, некоторые из них выдерживают длительное кипячение и погибают только при температуре 120…130⁰С.

Регулируя температуру, можно управлять жизнедеятельностью микроорганизмов. Действие высоких температур на микроорганизмы является губительным, и это явление используется при консервировании пищевых продуктов с целью уничтожения вызывающих их порчу микроорганизмов.

К тепловым методам обработки пищевых продуктов относятся пастеризация и стерилизация Пастеризация - это процесс уничтожения вегетативных клеток микроорганизмов путем нагревания продукта до 50-60⁰С в течение 15-30 мин или до 70-80⁰С в течение 5-10 мин. Иногда пастеризацию производят кратковременным нагреванием до 90-100⁰С. При пастеризации остаются жизнеспособными некоторые термоустойчивые бактерии и споры многих микроорганизмов. Одним из важнейших и необходимых приемов в микробиологической практике и в пищевой промышленности является стерилизация - полное уничтожение вегетативных клеток и спор микроорганизмов. Выбор способа стерилизации определяется особенностями материала, подлежащего стерилизации, его физическими свойствами и химическим составом.

Термическую стерилизацию осуществляют либо путем воздействия на объект «сухого жара» при 160-180⁰С в течение 1-2 ч в сушильных шкафах, либо насыщенным паром под избыточным атмосферным давлением при температуре 112-125⁰С в течение 20-60 мин в специальных приборах - автоклавах. Для обеспложивания объектов, портящихся под действием температуры выше 100⁰С, применяют дробную стерилизацию (тиндализацию). Этот прием был предложен английским ученым Тиндалем. Принцип тиндализации заключается в том, что продукт обрабатывают в парах кипящей воды - «текучим паром», при нормальном атмосферном давлении несколько раз. В период между прогреваниями обработанный продукт термостатируют с целью прорастания в нем жизнеспособных спор микроорганизмов. Предполагается, что проросшие из спор вегетативные клетки погибают при последующей обработке, не успев образовать новые споры.

В тех случаях, когда субстраты не выдерживают нагревания (витамины, антибиотики, белоксодержащие среды и др.), применяют методы «холодной стерилизации». Это обеспложивание субстратов с применением мембранных фильтров, обработка разных видов электромагнитных излучений и применение химических дезинфицирующих средств.

К низкой температуре микроорганизмы более устойчивы, размножение и биохимическая активность микроорганизмов при температуре ниже минимальной прекращаются, гибель самих клеток чаще всего не наступает, а они переходят в состоянии анабиоза («скрытой жизни»). В таком состоянии многие микроорганизмы, и особенно их споры, не размножаются, но остаются жизнеспособными длительное время (гнилостные бактерии, микроорганизмы, вызывающие пищевые отравления и патогенные). При повышении температуры споры прорастают в вегетативные клетки и начинают активно размножаться.

Низкие температуры вызывают гибель микроорганизмов тогда, когда замерзает среда, в которой они обитают, или происходят резкие скачки температуры, например, при многократно повторяющемся замораживании и оттаивании.

Низкие температуры применяют для сохранения скоропортящихся продуктов. Некоторые микроорганизмы временно выдерживают очень низкие температуры (кишечная палочка, брюшнотифозная палочка, споры бактерий, сохраняют способность к прорастанию, а также некоторые мицелиальные грибы и дрожжи).

Сроки хранения продуктов в охлажденном виде непродолжительны. Холодильные камеры необходимо регулярно дезинфицировать и поддерживать в них определенную температуру и относительную влажность воздуха.

Замороженные продукты остаются доброкачественными более длительное время, чем охлажденные. В замороженном виде хранят плод, овощи, мясо, рыбу и т.д. Размораживать замороженные пищевые продукты следует непосредственно перед употреблением.

Большое значение в сохранении качества продуктов имеют санитарно-гигиенические условия охлаждения продуктов, хранения их в холодильниках и при размораживании.

Влажность среды

Влажность среды оказывает большое влияние на жизнедеятельность микроорганизмов. Содержание свободной влаги в клетках составляет до 75…85% и может меняться в зависимости от условий внешней среды, в которой находится клетка. Обезвоживание субстрата (продукта), и клеток микроорганизмов, приводит к задержке их развития, они остаются недеятельными, хотя и могут сохранять жизнеспособность. При увеличении влажности жизнедеятельность микроорганизмов восстанавливается.

По отношению к влажности среды микроорганизмы делятся на гидрофитов (влаголюбивых), мезофитов (средневлаголюбивых) и ксерофитов (сухолюбивых). Большинство бактерий и дрожжей гидрофиты. Многие мицелиальные грибы - мезофиты, но встречаются гидрофиты и ксерофиты. Для бактерий минимальная влажность субстрата (пищевых продуктов), при которой они еще могут развиваться, составляет 20-30%, мицелиальные грибы могут расти на едва увлажненных субстратах (11-13%).

Для развития микроорганизмов важна не абсолютная величина влаги, а ее доступность (наличие доступной, или свободной влаги), которая носит название активности воды - (a_w) ивыражается отношением давления паров воды над данным субстратом (P) к давлению паров воды над чистой водой (P₀) при одной и той же температуре: a_w= P/ P₀. Значение активности воды (a_w) лежит в интервале от 0 до 1 и характеризует относительную влажность субстрата. Активность дистиллированной воды равна 1, активность воды абсолютно обезвоженного вещества равна 0.

Микроорганизмы могут осуществлять жизнедеятельность при a_w=0,999…0,62. Более низкая активность воды в субстрате задерживает развитие микроорганизмов. Для каждого микроорганизма существуют минимальные значения a_w (критический предел), ниже которых его развитие прекращается. Для большинства бактерий, в том числе и спорообразующих, a_w=0,95…0,90, за исключением галофилов ( солелюбивых), для которых a_w =0,75. Для большинства дрожжей a_w =0,88, за исключением осмофилов, для которых a_w =0,8 и ксерофитных, для которых a_w =0,65. Таким образом, чтобы затормозить развитие большинства бактерий в продукте и предотвратить его порчу, активность воды в нем следует снизить до 0,8; для предотвращения развития дрожжей - до 0,7; мицелиальных грибов - до 0,6.

Существуют различные пути снижения активности воды с целью сохранения пищевых продуктов от микробной порчи: сушка, вяление, добавление в продукт различных растворимых веществ (сахара, соли), а также замораживание.

В высушенном состоянии многие микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в течение длительного времени (брюшнотифозные бактерии, многие стафилококки и микрококки, молочнокислые бактерии и др.). Устойчивые к высушиванию многие дрожжи, и особенно споры бактерий и мицелиальных грибов.

Для сохранения сухих продуктов без порчи необходимо поддерживать определенное значение температуры и относительной влажности воздуха в складских помещениях.

При сублимационной сушке (высушивание под высоким вакуумом в замороженном состоянии) качество и пищевая ценность продуктов (витамины, вкусовые и биологические достоинства) сохраняются значительно лучше. Однако микроорганизмы хорошо переносят такое высушивание и даже после многолетнего пребывания в этом состоянии сохраняют жизнеспособность. Поэтому к продуктам, подвергающимся такой обработке, следует предъявлять строгие санитарно-гигиенические требования.

Осмотическое давление

Осмотическое давление среды имеет большое значение для жизнедеятельности микроорганизмов. Оно определяется концентрацией растворенных в ней веществ. В естественных средах обитания (воде, почве) микроорганизмы встречаются с различным содержанием растворенных веществ, а, следовательно, и с различным осмотическим давлением. Например, в воде пресных водоемов осмотическое давление значительно ниже, чем в соленых и т.п.

В зависимости от среды обитания внутриклеточное осмотическое давление у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. У многих бактерий, в том числе у возбудителей порчи пищевых продуктов, оно составляет 0,5-1,5 МПа, у почвенных бактерий - 5-8 МПа, у обитателей соленых озер и солончаковых почв - 10 МПа, у некоторых мицелиальных грибов (рода Aspergillus) оно достигает 20-25 МПа.

Осмотическое давление внутри клетки микроорганизма несколько выше, чем во внешней среде. Это является условием нормальной жизнедеятельности организмов. Поддержание клетками оптимального для жизнедеятельности данного микроорганизма осмотического давления происходит благодаря их способности к осморегуляции. В результате осморегуляции сохраняется его жизнеспособность, даже если осмотическое давление во внешней среде колеблется в относительно широких пределах.

Функцию осморегуляции осуществляет механизм активного транспорта веществ (транспорт питательных веществ с участием белков-переносчиков - пермеаз). Изменение привычной концентрации среды, а, следовательно, и осмотического давления субстрата может привести к нарушению обмена веществ в клетках микроорганизмов, к приостановке их жизнедеятельности, а иногда и к их гибели.

При попадании микроорганизмов в субстрат с ничтожно малой концентрацией веществ (например, в дистиллированную воду) в их клетках наблюдается плазмоптиз (чрезмерное насыщение цитоплазмы водой), что приводит к разрыву ЦПМ и клеточной стенки и клетка погибает. При попадании микроорганизмов в субстрат с концентрацией веществ выше оптимальных значений в их клетках наступает плазмолиз (обезвоживание цитоплазмы), ее объем уменьшается, что влечет повреждение ЦПМ. При плазмолизе в клетках приостанавливается обмен веществ, они переходят в состояние анабиоза, в котором одни микроорганизмы могут длительно сохраняться, не теряя жизнеспособности, а другие погибают. На этом основаны некоторые способы сохранения различных продуктов с помощью концентрированных растворов сахара или соли.

Одни микроорганизмы могут расти в очень разбавленных растворах, другие - даже в насыщенных растворах поваренной соли. Микроорганизмы, способные существовать в субстратах с высоким осмотическим давлением, называют осмофилами. Большинство природных сред обитания с высоким осмотическим давлением содержит высокие концентрации солей (особенно NaCl). Микроорганизмы, которые растут в таких средах, называют галофилами. Они представлены двумя основными типами: умеренными и крайними галофилами. Умеренные галофилы могут развиваться при концентрации соли 1-2%, хорошо растут в средах с содержанием соли 10%, и могут выносить даже содержание соли в среде 20%. Крайние галофилы не развиваются при содержании соли ниже 12-15% и могут хорошо расти при концентрации соли в среде 30% (насыщенный раствор).

Большинство микроорганизмов обладают слабой устойчивостью к повышенному (свыше 5%) содержанию соли в среде. Размножение многих микроорганизмов замедляется уже при концентрации NaCl 1-3%. Размножение у кишечной палочки прекращается при содержании соли 4-5%, у гнилостных бактерий - при 5-10%. Размножение некоторых патогенных микроорганизмов (например, возбудителя ботулизма) приостанавливается при концентрации NaCl 6-10%. Однако многие из микроорганизмов сохраняют жизнеспособность даже при содержании соли в среде 20%, переходя в состояние анабиоза.

Концентрация соли, необходимая для подавления развития микроорганизмов, изменяется в зависимости от других условий среды, в частности от ее реакции (pH). Развитие дрожжей в соленых продуктах подавляется в кислой среде при содержании соли 14%, а в нейтральной - только при 20%. Имеет значение и температура. При понижении температуры угнетающее влияние соли усиливается. Например, для угнетения роста мицелиальных грибов при температуре 0⁰С достаточно 8% соли, а при 20⁰С необходимо 12%. Имеются сведения об усилении действия NaCl в присутствии других соединений, в частности нитратов и нитритов.

Подавляющее воздействие соли на рост микроорганизмов обусловлено не только повышением осмотического давления. При высоких концентрациях в субстрате поваренная соль оказывает токсическое действие на микроорганизмы: подавляются процессы дыхания, нарушаются функции клеточных мембран и др.

Неспособность большинства микроорганизмов расти на средах с высокими концентрациями солей или сахара успешно используется в пищевой промышленности для консервирования различных продуктов.

В отличие от поваренной соли, растворы сахара являются для многих микроорганизмов хорошей питательной средой и гибель микроорганизмов наступает лишь при концентрациях сахара в растворе выше 65-70%.

Применение концентрированных растворов сахара или соли для сохранения ягод, плодов, овощей, мяса, рыбы и др. фактически является процессом сушки продукта посредством осмоса, так как продукты погружают в растворы сахара или соли, где активность воды меньше ее активности пищевых продуктов. При этом одновременно возникают два противотока: из растворов продукт диффундирует растворенное вещество (соль, сахар), а из продукта в раствор - вода. В продукте происходит снижение активности воды, что делает среду неблагоприятной для развития микроорганизмов и предотвращает порчу продукта.

Поскольку многие микроорганизмы, в том числе и болезнетворные, в плазмолизированном состоянии длительное время не погибают, приостанавливается лишь их активная жизнедеятельность, к перерабатываемому сырью необходимо предъявлять строгие санитарно-гигиенические требования.

Порча соленых продуктов (рыбы, солонины и др.) под влиянием галофильных и солеустойчивых микроорганизмов - явление нередкое. Примером может служить покраснение крепкосоленой рыбы - дефект, называемый фуксином, который вызывается неспорообразующей бактерией Halobacterium salinarium, образующей красный пигмент. Эта галофильная бактерия заносится в продукт с солью. Соленые товары следует хранить при низких температурах, чтобы задержать развитие на них микроорганизмов.

Порчу меда, варенья, джема и других сахаросодержащих продуктов с концентрацией сахара до 90% вызывают осмофильные дрожжи (забраживание продуктов) и мицелиальные грибы (плесневение продуктов).

Порчу многих продуктов, прошедших тепловую обработку вызывают осмофильные теплоустойчивые (выдерживающие пастеризацию продуктов) дрожжи; порча может явиться и результатом вторичного инфицирования продуктов микробами из вне. Для предотвращения этого следует разливать продукт в горячем виде в стерильную тару, герметично укупоривать ее и храни