Микробиологические процессы

        при приготовлении пищевого уксуса

 

Получение уксуса известно еще со времен Вавилона.

Добавляя уксус в продукты питания, люди длительно

сохраняли их, т. е. использовали уксус как первый ан-

тибиотик и как обычный напиток для солдат и рабов в

Римской империи. В настоящее время его используют

как консервант пищевых продуктов в концентрации

0,5–2%, для приготовления приправ, для получения ле-

карств и душистых веществ, в химической и тестильной

промышленности. Пищевую уксусную кислоту получа-

ют уксуснокислым брожением спирта, когда уксусно-

кислые бактерии окисляют его в присутствии кислорода

до уксусной кислоты. Для промышленных и техниче-

ских целей применяют уксусную кислоту, полученную

окислением ацетальдегида.

Уксуснокислые бактерии отнесены к роду Acetobacter.

Типичными представителями являются A. aceti, A. pas-

teurianum. A. aceti накапливает в среде до 6% уксусной

кислоты, A. aceti subsp. orleanensis — до 9,5%. Истори-

терий около 30С.

МИКРОФЛОРА ПЛОДОВ, ОВОЩЕЙ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

153

 

ческий интерес представляет A. aceti, использованный

Пастером для доказательства бактериальной природы

процесса образования уксуса.

По морфологии уксуснокислые бактерии представ-

ляют собой полиморфные грамотрицательные палочки

размером 0,5–8 мкм, не образующие спор. Среди них

есть неподвижные и подвижные, с полярно располо-

женными жгутиками. Они относятся к ацидофильным

бактериям, поэтому оптимальное значение кислотности

питательного субстрата для них рН 5,4–6,3. Некоторые

из них способны синтезировать витамины группы В, од-

нако они сами нуждаются для стимуляции роста в пан-

тотеновой кислоте. Они являются строгими аэробами,

оптимальная температура для роста уксуснокислых бак-

 

Если жидкость, содержащую хотя бы незначитель-

ное количество спирта (пиво, вино), оставить на возду-

хе, в ней постепенно появляется уксусная кислота, а на

поверхности питательного субстрата образуется сухая

морщинистая пленка, состоящая из уксуснокислых бак-

терий. В препаратах, приготовленных из поверхностной

пленки, под микроскопом, кроме палочек, видны длин-

ные нити, клеточная оболочка которых обладает спо-

собностью к ослизнению. В неблагоприятных условиях

уксуснокислые бактерии приобретают необычные фор-

мы — появляются длинные толстые нити, иногда разду-

тые уродливые клетки.

Уксуснокислые бактерии в процессе жизнедеятель-

ности используют в качестве источника энергии спирт и

сахаристые вещества субстрата, окисляя их в присутст-

вии кислорода в уксусную кислоту. В промышленности

уксуснокислые бактерии применяют для получения раз-

личных видов уксуса: солодового, виноградного, плодо-

во-ягодного, спиртового. Самые приятные на вкус соло-

довый и виноградный уксус, но наиболее распространен

самый дешевый — спиртовой уксус.

Существует несколько способов получения уксус-

ной кислоты. Процесс ведут в специальных башневид-

ных чанах — генераторах, внутри которых неплотно

154

ГЛАВА 9

 

закладывают буковую стружку (грабовую, сосновую).

В стенках генератора имеются отверстия для вдувания

воздуха, чем лучше аэрация, тем активнее протекает

процесс брожения. Благодаря адгезивным свойствам

уксуснокислых бактерий они плотно заселяют струж-

ки — производственной культурой чаще служит A. aceti,

окисляющий спирт в уксусную кислоту. Через стружку

пропускают уксусноспиртовый субстрат с микроэлемен-

тами, к концу технологической линии он превращается

в 5–9%-ный раствор уксусной кислоты, который нака-

пливается в нижней части генератора. Полученный пи-

щевой уксус не просто раствор уксусной кислоты, в нем

содержатся еще восемь аминокислот, витамины груп-

пы В, этанол и еще десятки неидентифицированных

компонентов, образованных бактериями.

Уксуснокислые бактерии при нарушении технологи-

ческого процесса и недостатке спирта могут окислять по-

лученную уксусную кислоту до углекислого газа и воды.

Этот процесс называется переокислением и приводит к

порче конечного продукта.

Генераторы уксусной кислоты могут работать десят-

ки лет, но и в уксусном производстве есть свои возбуди-

тели порчи. Например, живородящая угрица (длиной

около 1 мм), которая питается уксуснокислыми бакте-

риями. Наличие угрицы вызывает помутнение уксуса

и придает ему неприятный привкус и запах. Поэтому в

конце технологического процесса уксус фильтруют, па-

стеризуют, разливают в потребительскую тару и отправ-

ляют потребителю.

В настоящее время процесс производства уксуса ведут

«глубинным» способом в герметично закрытых аппара-

тах, в которых спиртосодержащий субстрат с введенными

в него уксуснокислыми бактериями аэрируется и переме-

шивается непрерывно подаваемым в аппарат воздухом.

Этот метод имеет ряд преимуществ: меньше требует-

ся производственных площадей, процесс автоматизиро-

ван и протекает значительно быстрее, а самое главное,

исключено попадание из окружающей среды возбудите-

лей порчи уксуснокислого брожения.

МИКРОФЛОРА ПЛОДОВ, ОВОЩЕЙ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

155

9.4. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ
        ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ

        КВАШЕНОЙ КАПУСТЫ И ОГУРЦОВ

 

Термин «квашение» обычно применяют к процессу

консервирования капусты. Хорошо известным примером

природного молочнокислого брожения, осуществляемого

смесью бактерий на общем субстрате, служит сквашива-

ние капусты. Суть приготовления квашеной капусты за-

ключается в том, чтобы создать условия для размножения

особых гетероферментативных молочнокислых бакте-

рий, которые сбраживают растительный сахар мальтозу

до молочной и уксусной кислот, этанола и углекислоты.

При этом происходит снижение рН, появившиеся орга-

нические кислоты (молочная, уксусная) консервируют

продукт, угнетая постороннюю и гнилостную микрофло-

ру. Самое главное, что органические кислоты, в отличие

от процесса маринования, не вносятся в продукт извне, а

образуются в самом сырье в результате жизнедеятельно-

сти молочнокислых бактерий. Поэтому весь технологиче-

ский процесс квашения направлен на создание благопри-

ятных условий для роста и размножения молочнокислых

бактерий и брожения растительных сахаров, в результате

которого образуется молочная кислота.

Технологический процесс начинается с того, что капу-

сту измельчают до нужных размеров, добавляют морковь

(клюкву, тмин, яблоки, хрен и т. д.), вносят 2,2–2,5%

поваренной соли, которая способствует выделению сока

и еще в начальный период, пока нет молочной кислоты,

подавляет рост нежелательной микрофлоры. Капусту

плотно укладывают в емкости, поверхность капусты по-

крывают большими листьями капусты и чистой тканью,

кладут гнет-груз для выделения сока и создания анаэроб-

ных условий, исключающих размножение аэробных ми-

кроорганизмов (гнилостных и плесневых грибов), вызы-

вающих порчу продукта.

Микробиологические процессы в капусте напомина-

ют фазы микробиологических процессов, происходя-

щих при силосовании кормов. Продолжительность фаз

лот, СО и спирта. В конце этой фазы количество молоч-

уксусную, муравьиную), спирт и СО . Благодаря выде-

2

2

156

ГЛАВА 9

 

зависит от соблюдения анаэробных условий и влажности

субстрата, рН субстрата и температуры окружающей

среды.

Во время первой фазы эпифитная микрофлора, со-

стоящая из смеси самых различных бактерий, микро-

скопических грибов и дрожжей, находившихся на по-

верхности капусты, начинает бурно размножаться и

выделять различные органические кислоты (молочную,

 

лению углекислого газа измельченной капустой и газов,

образующихся при брожении, создаются анаэробные

условия, благоприятствующие развитию молочнокис-

лых бактерий. Продолжительность первой фазы обычно

кратковременная, она зависит от скорости создания ана-

эробных условий и появления молочной кислоты.

Во второй фазе, названной фазой главного брожения,

происходят самые интенсивные и важные микробиоло-

гические процессы. В благоприятных условиях основ-

ную роль играют гетероферментативные молочнокис-

лые стрептококки Leuconostoc mesenteroides, которые по

ферментативной активности опережают другие и ощути-

мо подкисляют капусту, этим подавляется рост кишеч-

ных и других сопутствующих бактерий. Выделяемая

им углекислота вытесняет воздух и усиливает анаэроб-

ные условия, что защищает витамин С от окисления.

Через 2–3 дня активной ферментативной деятельности

лейконосток погибает, так как не выдерживает высокой

концентрации им же созданной молочной кислоты. На

4–6 сут на смену лейконостоку приходят другие более

выносливые молочнокислые палочки Lac. plantarum,

Lac. brevis, которые образуют ароматические соедине-

ния и дополнительное количество кислот (до 1,7%),

этиловый спирт, углекислоту, диацетил, ацетальдегид,

летучие серные соединения, придающие специфический

аромат капусте. Позднее остаются кислотоустойчивые

гетероферментативные Lac. brevis, которые образуют

значительные количества молочной и уксусной кис-

 

нокислых бактерий достигает нескольких миллионов

2–3 дней, для накопления 0,3–0,4% молочной кислоты,

После окончания брожения квашеную капусту сле-

МИКРОФЛОРА ПЛОДОВ, ОВОЩЕЙ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

157

 

в 1 г капусты. К этому времени большинство бактерий,

не образующих споры, погибает, а спорообразующие со-

храняются в виде спор.

В третьей, конечной фазе происходит постепенное от-

мирание возбудителей молочнокислого брожения. Мо-

лочная кислота при определенной концентрации инги-

бирует и даже губительно действует на молочнокислые

бактерии, в капусте остается все меньше живых бакте-

рий, наступает массовая их гибель.

 

дует хранить на холоде, при температуре 0–3С. При

низкой температуре лучше сохраняются аромат и вкус

капусты, белый цвет, содержание витамина С.

При нарушении герметичности и доступе воздуха

порчу капусты могут вызывать аэробные пленчатые

дрожжи и плесени. Они используют молочную кислоту,

придают капусте неприятный плесневый запах и горечь.

Некоторые дрожжи вызывают ослизнение капусты, под

действием особых ферментов плесеней происходит по-

темнение цвета и размягчение капусты, а также другие

побочные процессы.

При нарушении технологического режима (аэробные

условия, высокая температура, антисанитарные усло-

вия заквашивания и хранения), при снижении кислот-

ности, кроме микроскопических грибов, порчу капусты

могут вызывать гнилостные и маслянокислые бактерии,

в результате их жизнедеятельности капуста приобретает

прогорклый вкус и резкий неприятный запах.

 

 

Микробиологические процессы
при засолке (квашении) огурцов

 

При засолке огурцов применяют больше поваренной

соли — 6,8–10%, поэтому процесс консервирования

называют солением. Квашение огурцов проводят в две

стадии. Первая стадия — предварительная, в течение

 

проводится при температуре около 20С, вторая стадия

2–4С.

158

ГЛАВА 9

 

проводится в условиях холодильника или подвала, при

 

Микробиологические процессы при засолке огурцов

сходны с процессами, происходящими при квашении

капусты, и обнаруживаются такие же виды бактерий.

В начальный период развивается смешанная эпифит-

ная микрофлора, по мере нарастания кислотности в

результате развития молочнокислых бактерий и нали-

чия поваренной соли, подавляется жизнедеятельность

нежелательной микрофлоры. Из молочнокислых бак-

терий сначала развиваются бактерии рода Leuconostoc,

которые затем вытесняются более сильными гетерофер-

ментативными кислотообразователями Lac. brevis, Lac.

fermentum и гомоферментативными палочками, преи-

мущественно Lac. plantarum.

Виды порчи соленых огурцов сходны с порчей кваше-

ной капусты. В основном это ослизнение, размягчение,

появление на поверхности пленки молочной плесени

или дрожжей, использующих молочную кислоту, что

приводит к снижению кислотности продукта и развитию

нежелательной микрофлоры. Образование пустот вну-

три огурцов происходит при нарушении температурного

режима хранения или в результате размножения дрож-

жей, бактерий группы кишечной палочки, интенсивно

выделяющих газ.

 

9.5. МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ
        ПРОЦЕССЫ ПРИ ХЛЕБОПЕЧЕНИИ

 

Дрожжи для заквашивания теста впервые были ис-

пользованы 6 тыс. лет назад, и с того времени этот способ

получения дрожжевого теста распространился по запад-

ному миру.

Хлеб является одним из основных продуктов пита-

ния. Изготовление его представляет собой сложный

цикл микробиологических и биохимических процес-

сов, происходящих в тесте с момента смешивания муки

2

МИКРОФЛОРА ПЛОДОВ, ОВОЩЕЙ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

159

 

с водой и заканчивая его выпечкой. В состав муки, ис-

пользуемой для выпечки пшеничного и ржаного хлеба,

входят компоненты, необходимые для развития мно-

гих микроорганизмов. Кроме крахмала, в муке имеет-

ся до 2% сбраживаемых сахаров: глюкозы, фруктозы,

мальтозы, сахарозы, раффинозы. Мука сильных сортов

пшеницы содержит до 14% белка. Азотсодержащие ве-

щества муки представлены разнообразными группами

белков — альбуминами, глобулинами и др. Мука содер-

жит до 2% жиров и жироподобных веществ и до 2% ми-

неральных веществ, в том числе микроэлементы.

Решающую роль в приготовлении хлеба наряду с фер-

ментами муки играет жизнедеятельность микроорга-

низмов. Мука всегда содержит значительное количество

различных микроорганизмов, число их зависит от степе-

ни загрязненности зерна и способов его очистки. Однако

из всего разнообразия микроорганизмов теста наиболь-

шее значение имеют два вида микроорганизмов — дрож-

жи Sacch. cerevisiae и молочнокислые бактерии, для

развития которых в тесте есть все необходимые усло-

вия — влажность 40–50%, незначительное содержание

молекулярного кислорода, наличие легкосбраживае-

мых углеводов и питательных веществ. Ведущая роль в

формировании качества хлеба принадлежит дрожжам,

главная функция дрожжей состоит в заквашивании те-

ста, под действием выделяющегося при брожении угле-

кислого газа хлеб становится пористым. Превращение

дрожжами углеводов в спирт сопровождается обильным

выделением углекислоты и некоторых побочных про-

дуктов, придающих хлебу, изготовленному на дрожжах,

только ему присущий вкус, выгодно отличающий его от

хлеба, разрыхленного химическим способом (например,

при помощи пекарского порошка углекислого аммония,

выделяющего при выпечке СО ). Таким образом, именно

микробиологические процессы и продукты бактериаль-

ного брожения в тесте определяют пористость, окраску

и сохранение свежести хлеба, придают ему вкус, аромат

и даже повышают его питательную ценность.

10 мл СО при сбраживании 20 мл 5%-ного раствора глю-

2

объему среды (2  10 клеток).

8

160

ГЛАВА 9

 

Кислотообразующие бактерии разлагают углеводы

с образованием главным образом молочной кислоты и

некоторых летучих кислот, в частности уксусной. Быс-

трое развитие молочнокислых бактерий обусловливает

начальную кислую реакцию теста, которая задерживает

размножение посторонних микроорганизмов и благо-

приятствует развитию дрожжей. Накопление кислот в

пшеничном тесте сравнительно невелико, в ржаном оно

значительно, так как ржаное тесто замешивают на за-

кваске, содержащей, кроме дрожжей, и молочнокислые

бактерии. В пшеничное тесто вносят только дрожжи, а

незначительное количество кислотообразующих бакте-

рий развивается за счет микрофлоры, содержащейся в

муке.

Дрожжи Saccharomyces cerevisiae различных рас яв-

ляются главными разрыхлителями теста. Для хлебо-

печения особенно важны такие свойства дрожжей, как

высокая потенциальная активность гликолитических

ферментов, стойкость при хранении, способность перено-

сить высокие концентрации сахаров и поваренной соли

окружающей в среде. В хлебопечении чаще всего исполь-

зуют быстрорастущие расы сахаромицетов верхового бро-

жения. У дрожжей полноценных рас подъемная сила,

т. е. продолжительность подъема теста на стандартную

высоту 70 мм в стандартной форме, должна быть не более

45 мин, а зимазная и мальтазная активности — до 50 и

75 мин соответственно. Зимазная и мальтазная активно-

сти выражаются временем, необходимым для выделения

 

козы дрожжами, которые вносятся в количестве 2,5% к

 

На хлебозаводах применяют прессованные и сухие

дрожжи. В течение технологического процесса при при-

готовлении жидкой закваски из них дополнительно вво-

дят молочнокислые бактерии Lactobacillus delbrueckii.

Они ускоряют процесс брожения в тесте и обладают вы-

сокой протеолитической активностью, которая позволя-

ет накапливать в тесте значительное количество амин-

ного азота, положительно влияющего на скорость роста

МИКРОФЛОРА ПЛОДОВ, ОВОЩЕЙ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

161

 

и подъемную силу дрожжей. Наряду с сахаромицетами

в тесто спонтанно могут попадать нежелательные, «ди-

кие» дрожжи родов Candida и Pichia.