№5. «Адаптація мікроорганізмів до низьких температур. Вплив заморожування на мікроорганізми. Психротрофні мікро-організми їх вплив на якість молока.».
Температура зовнішнього середовища один із важливих факторів після дії світла та ультразвуку, що впливають на мікроорганізми
Розрізняють три кардинальні, температурні границі, що обумовлюють інтенсивність розвитку мікроорганізмів: мінімальну, оптимальну і максимальну Мінімальна — найнижча температура, при якій можуть
Психрофілами називають мікроорганізми, які ростуть при температурі у межах від 0 (або нижче) до 20 °С, тоді як оптимальна температура росту складає 15 °С. Психрофільні мікроорганізми є мешканцями холодних джерел, глибоких озер і океанів. Вони добре розвиваються на продуктах, щозберігаються в холодильниках при низьких плюсових температурах. Найбільш сильною стійкістю до низьких температур володіють цвілі. Деякі з них (Cladosporium, Thamnidium, Rhizopus) можуть розвиватися при —9 °С и навіть — 12°С. Гнильні бактерії пологів Achromobacter і Pseudomonas здатні розмножуватися при — 3…—5 °С. Серед психрофільних мікроорганізмів розрізняють группу психрофітних мікробів.
Психрофітними вважаються всі мікроорганізми, здатні розмножуватися при температурі 5 °С и нижче незалежно від оптимальної температури для їхнього росту. Під час збереження сирогомолока і молочних продуктів в охолодженому стані багато мікроорганізмів адаптувалися до низьких температур. Тому майже у всіх важливих для молочного виробництва групах мікробів знайдені психротрофні штами.
При температурі нижче оптимальній процеси життєдіяльності мікроорганізмів поступово сповільнюються, а нижче мінімальної — припиняються, але життєздатність клітин зберігається. Однак при тривалому впливі температури нижче 0 °С мікроорганізми поступово відмирають, що пояснюється несприятливим впливом на клітн підвищеного осматичного тиску в результаті вимерзання води в цитоплазмі клітини. Холодостійкість мікроорганізмів може коливатися в широких межах. Деякі психрофільні мікроорганізми можуть розмножуватися при мінусових температурах. Більшість гнильних мікроорганізмів, бактерії групи кишкових паличок, багато дріжджів припиняють розвиток при 2—3 °С. Патогенні мікроорганізми і молочнокислі бактерії не розмножуються при температурі нижче 10 °С. У зв’язку з тим що зниження температури гальмує розвиток мікроорганізмів, охолодження використовують як спосіб консервування молока, молочних і інших харчових продуктів. Розрізняють дві форми холодильного збереження молочних продуктів: в охолодженому стані при температурі від 2 до 10 °С и в замороженому стані при температурі від -15 до -25 °С.
Психрофільні мікроорганізми є мешканцями північних морів, ґрунту полярних областей, стічних вод, холодильників. До них відносяться метало бактерії, деякі види не спорових гнилісних бактерій, пліснявих грибів, дріжджів.
Стійкість різних мікроорганізмів до низьких температур коливаються в широких межах.
Існують мікроорганізми, які розмножуються при температурах нижче 0°С. Якщо в продукті зберігається рідина, деякі дріжджі та бактерії можуть існувати при -5°С, а окремі різновиди при -8°С.
Більшість мікроорганізмів не здатне розмножуватись при 0°С. Більшість гнилісних бактерій та бактерій групи кишкової палички припиняють свій розвиток при 2-5°С. Молочнокислі та патогенні бактерії не розмножуються при температурі нижче 10°С.
Низькі температури широко використовують для зберігання багатьох продуктів, які швидко псуються. Розрізняють дві форми холодильного зберігання продуктів: в охолодженому стані при температурі від 10 до 2°С та в замороженому стані при температурі від -15°С до -25°С.
При зберіганні продуктів в охолодженому стані важливе значення має відносна вологість повітря в камерах холодильника, оскільки при високій відносній вологості повітря при температурі вище 0 °С більшість пліснявих грибів та окремі види бактерій розвиваються порівняно інтенсивно.
При зберіганні заморожених продуктів на мікроорганізм неблагоприємно діє сама низька температура, так і зневоднення продукту.
Психротрофні мікроорганізми їх вплив на якість молока.
Психрофілами називають мікроорганізми, які ростуть при температурі у межах від 0 (або нижче) до 20 °С, тоді як оптимальна температура росту складає 15 °С. Психрофільні мікроорганізми є мешканцями холодних джерел, глибоких озер і океанів. Вони добре розвиваються на продуктах, щозберігаються в холодильниках при низьких плюсових температурах. Найбільш сильною стійкістю до низьких температур володіють цвілі. Деякі з них (Cladosporium, Thamnidium, Rhizopus) можуть розвиватися при —9 °С и навіть — 12°С. Гнильні бактерії пологів Achromobacter і Pseudomonas здатні розмножуватися при — 3…—5 °С. Серед психрофільних мікроорганізмів розрізняють группу психрофітних мікробів.
Психрофітними вважаються всі мікроорганізми, здатні розмножуватися при температурі 5 °С и нижче незалежно від оптимальної температури для їхнього росту. Під час збереження сирогомолока і молочних продуктів в охолодженому стані багато мікроорганізмів адаптувалися до низьких температур. Тому майже у всіх важливих для молочного виробництва групах мікробів знайдені психротрофні штами.
Тому, найбільш часто деякі із вчених помилково відносять мікроорганізми, що адаптувались до низьких температур до психрофілів, а не психтортофів. Психрофіли на відміну від психрофітів ростуть і розмножуються лише при низьких температурах [1,2,7].
До психрофілів відносять мікроорганізми родів Pseudomonas, Аеrоmonas, Асhromobacter, Flavobacterium, Alcaligenes, Enterobacterium and Acinetobacter і плісняві гриби та дріжджі [2,6]. Проте, найбільш швидко в молоці розмножуються представники роду Pseudomonas. Найчастіше вчені виділяють Pseudomonas fluorescens [5], рідше Pseudomonas putida та Pseudomonas aureofaciens, P. Chlororaphis [3,7]. Для росту та розмноження цих мікроорганізмів, як в природних так і в штучних умовах, властива низька температура. В таких умовах ці мікроорганізми розвиваються порівняно повільно, проте вони зберігають свою життєздатність і легко переносять низькі температури. Механізм виживання таких мікроорганізмів при низьких температурах ще не досить вивчений.
Психротрофами називають ті мікроорганізми, які довгий час залишаються життєздатними при низьких температурах і при потраплянні у властиві для їх росту та розмноження умови починають активно розмножуватись. Так, серед стафілококів, стрептококів, мікрококів, клостридій, бацил, пропіоновокислих бактерій є психротропні штами. Більша кількість патогенних або небезпечних для людни бактерій, теж є психротрофами – це Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Escherichia coli, Campylobacter jejuni, Proteus vulgaris, Klebsiella та інші. Вперше психрофільні мікроорганізми були виділені із води, ґрунту та інших природних джерел [1,7]. Саме вода є одним із можливих джерел потрапляння психрофільних мікроорганізмів в молоко та молочні продукти. Є відомості про виділення психрофільних мікроорганізмів з сирого молока [2,3,4], пастеризованого молока [5], масла, сиру та інших молочних продуктів [5] . Мінімальні, оптимальні та максимальні температурні режими, що характерні для вищезазначених мікроорганізмів наведені в таблиці 1
Таблиця 1
Температурні режими, що характерні для різних видів мікроорганізмів
|
Мікроорганізми |
Температура, °C |
||
|
Мінімальна |
Оптимальна |
МАксимАльна |
|
|
Психрофільні |
-10 |
-5 |
25 |
|
Психротрофні |
0 |
20 |
40 |
|
Мезофільні |
10 |
30 |
45 |
|
Термотропні |
25 |
45 |
75 |
|
Термофільні |
30 |
50 |
80 |
Важливим моментом у вивченні психрофільних мікроорганізмів є характеристика їх морфологічної будови та їх культуральних властивостей. Деякі особливості морфологічної будови такультуральних властивостях психрофільних мікроорганізмів різних родів наведено в таблиці 2.
Таблиця 2
Особливості морфологічної будови та культуральних властивостей психрофільних мікроорганізмів різних родів
|
Рід |
Форма та розміри бактеріальної клітини (нм) |
Рухливість |
Розміщення джгутиків |
Відношення до кисню |
|
Pseudomonas |
Палички, 0,5 – 1 х1,5 – 5 |
+ |
Монотрих |
Аероб |
|
Enterobacterium |
Палички, 0,3 – 1,5 х 1,0 – 6,0 |
± |
Перетрих |
Факультативнй анаероб |
|
Flavobacterium |
Палички 0,5 х 1,0 – 3,0 |
_ |
_ |
Аероб |
|
Alcaligenes |
Палички або кокоформи, 0,5 – 1 х 0,5 – 2,5 |
+ |
Перетрих |
Облігатний аероб |
|
Acinetobacter |
Палички, 0,9 – 1,6 х 1,5 – 2,5 |
_ |
_ |
Строгий аероб |
|
Aeromonаs |
Палички або коко форми, 0,3 – 1 х 1 – 3,5 |
+ |
Монотрих |
Факультативний анаероб |
Біохімічна та мікробіологічна характеристика психрофільних мікроорганізмів свідчить про те, що вони проявляють різну активність до цукрів строкатого ряду залежно від того на якому середовищі були вирощені. Більшість з цих мікроорганізмів є грам-негативними бактеріями.
Психрофільні мікроорганізми продукують екстра целюлярні термостабільні ферменти – протезу та ліпазу, які діють на складові молока (білки та жир), викликаючи тим самим його вади. Ці ферменти витримують пастеризацію (72 ºС 15 сек) та ультра високу температурну обробку (138 °С протягом 2 сек чи 149 ºС 10 сек). Ліпаза або гідролізований тригліцерид, діє на молочний жир та викликає зміни в кольорі сирого молока, масла, вершків та сиру. Протеаза негативно діє на казеїн морока, викликаючи його зміни. Саме на виявлення в молоці цих ферментів спрямовані більшість наукових робіт зарубіжних вчених та встановлення придатності молока для переробки. Проте кількість психрофільних мікроорганізмів залежить від температури та часу зберігання сирого молока до переробки та параметрів зберігання готової продукції. Для встановлення кількості психрофільних мікроорганізмів застосовують як класичні мікробіологічні методи, так і сучасні такі як ПЦР та ІФА [5,6].В сирому молоці є обов’язковим підрахування загальної кількості мікроорганізмів. Цей показник в сукупності з іншими контрольованими параметрами впливає на встановлення сортності молока. Але, міжнародними нормативами, крім загальної кількості мікроорганізмів в сирому молоці, визначають і кількість психрофільних мікроорганізмів, яка не повинна перевищувати 5 тис КУО/ см³ [2]. Для України такі ліміти для сирого молока не встановлені, а для їх встановлення необхідно проводити відповідні наукові дослідження. Вищезазначене свідчить про важливість та актуальність здійснення наукових досліджень в напрямку поглибленого вивчення мікроорганізмів молока, в тому числі таких, як психрофільні та психротрофні.
Отже,
1. Психрофіли – це мікроорганізми, які ростуть та розмножуються в молоці та молочних продуктах при зберіганні їх за низьких температур (від – 10°C до 25 °C) і за вимогами країн ЄС та СОТ є обов’язковими щодо контролювання в сирому молоці, а за їх кількістю визначають придатність молока до переробки на молочні продукти
2. Психрофільні та психротрофні мікроорганізми потрапляють в молоко та готову продукцію з неякісною водою, яку використовували для миття молочного обладнання та апаратури і найбільш розповсюдженим представником є Pseudomonas fluorescens.
3. Психрофіли виділяють ферменти (протеза та ліпаза), які викликають зміни в хімічному складі молока, викликаючи тим самим його псування та не можливість використання в молочній промисловості і одержання молочних продуктів нижчої якості.
4. Більша кількість патогенних або небезпечних для людни бактерій є психротрофами – це Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Escherichia coli, Campylobacter jejuni, Proteus vulgaris, Klebsiella та інші
5. Визначення та підрахунок психрофільних мікроорганізмів в сирому молоці на даний час в Україні не регламентується, тому це питання є актуальним щодо вивчення та потребує наукової інтерпретації тому що контроль психротрофних та психрофільних мікроорганізмів сирого молока та готової продукції дозволяє оцінити якість та безпеку їх для вживання споживачами.
Питання для самоконтролю.
1. Як мікроорганізми адаптувались до низьких температур?
2. Як заморожування впливає на мікроорганізми?
3. Які є температурні параметри, що обумовлюють інтенсивність розвитку мікроорганізмів?
4. Які мікроорганізми називають психрофітами, а які психротрофами?
5. Як ці мікроорганізми впливають на якість молока?
Реферати
Читати далі