CC BY
116
Бактерии рода Alicyclobacillus — возбудители порчи фруктовых соков и напитков
1Р.Л. Филиппова, А.Ю. Колеснов, Т.Г. Мухамеджанова
Московский государственный университет пищевых производств
За последние 5 лет появилось огромное количество публикаций, посвященных проблеме микробиологической порчи фруктовых соков и напитков, вызванных жизнедеятельностью ацидотермо-фильных спорообразующих бактерий рода ЛИсус1оЬасШт. Результаты этих исследований приведены в ряде обзорных работ [1, 2, 3, 4]. Наибольший интерес представляет научно-исследовательская работа, опубликованная в Бразильском отчете «Ацидотермофиль-ные спорообразующие бактерии (АТБВ) в апельсиновом соке: метод обнаружения, экология и их роль в порче фруктовых соков» [1]. Эта работа является наиболее полным исследованием, посвященным улучшению качества фруктовых соков и напитков.
Бактерии рода ЛИсус1оЬасШив — широко распространенные контаминан-ты апельсинового сока, а также фруктовых соков с пониженной кислотностью в различных географических регионах.
Впервые бактерии рода ЛИсус1о-ЬасШив были выделены из горячего ис-
точника в Японии в 1967 г. В период длительного и жаркого лета в Германии (1982 г.) эти бактерии нанесли значительный ущерб соковой промышленности и были официально включены в реестр микроорганизмов, вызывающих микробиологическую порчу яблочного сока при хранении [2].
В 1994 г. во время необычайно жаркого лета в Бразилии компании по розливу фруктовых соков столкнулись с проблемой порчи упакованных продуктов, вызванных присутствием неизвестного микроорганизма. В некоторых соках и нектарах, полученных методом горячего розлива, включая апельсиновый сок, через несколько дней после розлива появился неприятный привкус или побочный запах. Выяснилось, что причиной тому были бактерии рода ЛИсус1о-ЬасШив [1].
Считается, что высокая кислотность соков способствует гибели большинства патогенных микроорганизмов. Однако некоторые виды сальмонелл и патогенной кишечной палочки, которые являют-
Таблица 1
ся возбудителями кишечных инфекций, устойчивы в кислой среде. Кроме того, фруктовые соки служат хорошей питательной средой для микроорганизмов, способных расти при низких значениях рН. Бактерии, дрожжи, плесени вызывают порчу соков, расщепляя белки, углеводы и витамины. В результате жизнедеятельности микроорганизмов продукт приобретает нежелательный запах, изменяются его аромат, цвет и рН. При развитии бактерий в готовых соках на дне упаковки может образоваться белый осадок.
К сожалению, традиционно применяемые технологические приемы обработки фруктового сырья недостаточно эффективны для удаления этих бактерий. Не подходят в этом случае и применяемые технологии стерилизации и пастеризации фруктовых соков, так как они оказывают негативное влияние на орга-нолептическую характеристику и состав продукта. Бактерии рода ЛИсус1о-ЬасШив непатогенные и не продуцируют токсины, опасные для здоровья человека. Но при производстве соков они могут нанести значительный ущерб.
Интерес к этим «новым» микроорганизмам вызвал необходимость разработки специальных методов исследования для их выделения и идентификации. К сожалению, эти методы неизвестны широкому кругу микробиологов, осуществляющих рутинный контроль качества и безопасности соков.
В данной статье представлены новые данные о влиянии на загрязнение фруктовых соков и напитков бактериями рода ЛНсус1оЬасШи$, а также микробиологическая характеристика этих бактерий, биохимические процессы, приводящие к порче готового продукта и методы выделения этих микрорга-низмов.
Микробиологическая характеристика бактерий рода ЛИсус1оЬасШи$ — контаминантов фруктовых соков и напитков Бактерии рода ЛИсус1оЬасШив относятся к группе термофильных аэробных спорообразующих бактерий, образующих ю-алициклические жирные кислоты, которые могут быть выделены из множества кислых фруктовых соков. Химический состав спор обусловливает их высокую устойчивость к действию высоких и низких температур, высушиванию, ультрафиолетовому облучению и т. д. Споры бактерий рода ЛИсус1о-ЬасШив выживают при температурных режимах, используемых при пастеризации соков [1, 3].
Из четырех известных видов данного рода только Л. аcidoterrestris, Л. ас1-йоса1йаги1$ и Л. hesperidum образуют в
Продукт рН РСВ,% | Температура, °С | 0-значение, мин Z-значение, °С
Яблочный сок 3,5 11,4 95 2,8 7,7
Виноградный сок 3,3 15,8 95 2,4 7,2
Апельсиновый сок 4,1 5,3 95 5,3 9,5
Ягодный сок 3,5 — 95 1,0 7,2
Холодный чай + яблочный сок 3,5 4,8 95 5,2 10,8
Фруктовый нектар 3,5 6,1 95 5,1 9,6
Примечание. РСВ — растворимые сухие вещества; Э-значение — время инактивации спор микроорганизма Л. acidoterrestris, мин; 2-значение — температурный множитель, число градусов Цельсия, необходимое для уменьшения Э-значения на множитель 10.
Таблица 2
Продукт Число образцов Инфицированные образцы Количество К0Е/мл
Апельсиновый концентрированный сок 17 17 <100-640
Соки, готовые к употреблению 19 8 <100-390
Яблочный сок, обработанный 74 0
при ультравысокой температуре
Яблочный концентрированный сок 182 52 < 100
Вода для мытья плодов 7 6 Не обнаружено
Банановый и абрикосовый концентрированные соки 18 3 < 100
Яблочный сок 25 9 < 100
«Чай & фрукт» (напиток) 10 2 < 100
.....""".......
'3•2004
Таблица 3
Продукт
Количество KOE/мл Компонент запаха
Количество, ppb
Апельсиновый сок 6,0-105 Гваякол 14,1
Яблочный сок 3,0-106 » 17,3
Фруктовый сок 1Д105 » 32,3
Фруктовый чай 4Д-105 2,6-Дибромфенол 5 ppt
Примечание. Гваякол — 2-метоксифенол; ррЬ — 1 мкг/л; рpt — 1 нг/л.
Таблица 4
Количество АИсус1оЬааЧ№ Центральный регион Южный регион
Образец 1 Образец 2 Образец 3 Образец 1 Образец 2 Образец 3
30/07/96* 30/9/96 13/01/97 23/07/96 16/10/96 29/01/97
Плоды в хранилище, КОЕ /кг 6 2 10 10 10 18
Плоды после мойки, КОЕ /кг 4 8 12 2 24 <1
Сок прямого отжима
перед концентрированием 1,7-103 50 1,87'102 6,2'102 10 16
КОЕ /см3
Концентрированный сок
(готовый продукт), 5,4'102 70 3,4'103 4,3-102 1,2'102 1,8'102
КОЕ/см3
Примечание. Урожай апельсинов, собранных в 1996-1997 гг.
мембранах циклогексиловые жирные кислоты, тогда как A. cycloheptnicus образует циклогептиловые жирные кислоты.
При промышленном производстве фруктовых соков и напитков значительный интерес представляют бактерии рода Alicyclobacillus acidoterrestris, как основные контаминанты выпускаемой продукции.
Alicyclobacillus acidoterrestris — ацидофильная спорообразующая бактерия, ее термоустойчивость очень высока (табл. 1). Так, например, для апельсинового сока время инактивации спор при 95 °С составляет 5,3 мин.
Cerny et al. (1984) первыми выделили A. acidoterrestris из яблочного нектара. A. acidoterrestris представляет собой грамположительную облигатную аэробную бактерию в форме палочки, которая способна размножаться даже при рН 2,2. Минимальная температура ее роста зависит от состава соответствующего продукта. Для напитка «Яблочный чай» минимальная температура составляет 23 °С. Рост A. acidoterrestris в яблочном соке наблюдается при содержании растворимых сухих веществ (РСВ) от 10 до 20 %, при 30 % — отсутствует [3].
Микробиологическая характеристика A. acidoterrestris включает:
морфологические характеристики: форма — палочка; окраска по Граму положительная; подвижность — положительная реакция;
характеристики культуры: оптимальная температура роста 42...53 °С; минимальная температура роста 23 °С; рост при рН 2,2-5,8; рост в присутствии 2 % NaCl — положительная реакция; 5 % NaCl — отрицательная реакция;
физиологические характеристики: анаэробный рост — отрицательная реакция; каталаза — положительная или отрицательная реакция; кислота из эрит-ритола — положительная реакция; использование цитрата — положительная реакция;
химические характеристики: ю-циклогексил жирные кислоты —
С17 и С19-
Обзор литературных данных, представленных в табл. 2,свидетельствует о наличии бактерий A. acidoterrestris во всех исследуемых пастеризованных фруктовых соках и основах для напитков, исключение составляет лишь яблочный сок, прошедший жесткую термообработку.
Рост бактерий рода AUcyclobacШus во фруктовых соках зависит от состава соков. Так, наибольший рост отмечен в основном в апельсиновом и грушевом соках, менее интенсивный — в яблочных, грушевых и тропических нектарах, низкий рост — в белом виноградном и грейпфрутовом соках. Сок маракуйи служит стимулятором роста бактерий этого рода. Рост данного микроорганизма не обнаружен в абрикосовом и красном виноградном соках. Развитие бактерий рода AlicyclobacШus отмечено в диетическом апельсиновом и мультивита-минном напитках, но при содержании этанола в напитке более 6 % рост этих бактерий не обнаружен [2].
Метаболиты, образующиеся в процессе жизнедеятельности бактерий рода Alicyclobacillus
Инфицированные бактериями рода Alicyclobacillus соки, не всегда проявляют внешние признаки порчи, такие,
как образование газа, помутнение, формирование белого осадка на дне упаковки и изменение рН. Это так называемое «пассивное» присутствие данных бактерий во фруктовых соках не всегда приводит к их порче. Обнаружение бактерий рода Alicyclobacillus предполагает, что порча сока происходит лишь при благоприятном сочетании условий для развития этих микроорганизмов. Тем не менее сделан важнейший вывод: бактерии рода Alicyclobacillus являются потенциальными контаминантами, вызывающими микробиологическую порчу, которая выражается в появлении в соках метаболитов, обладающих характерным фенольным запахом (антисептика или дезинфицирующего средства) и неприятным привкусом. Одна из основных причин подобного изменения органолептических характеристик соков — образование 2-6-дибромфенола, 2-метоксифенола (гваякола) и 2-6-дих-лорфенола [2].
При обычной пастеризации фруктовых соков споры сохраняются. В процессе жизнедеятельности этих бактерий в зависимости от состава продукта, температуры хранения и первоначальной концентрации побочный привкус может появиться в виде веществ фенольного типа (табл. 3).
Естественная среда обитания
ацидотермофильных
спорообразующих бактерий
рода Alicyclobacillus
Бактерии рода Alicyclobacillus представляют собой гетеротрофные сапрофитные микроорганизмы, выявленные в разных средах и субстратах, включая геотермальные участки. Геотермальные среды — это вода и отложения термальных вод (температура более 50 °С), отложения на дне водостоков и маленьких речушек (температура около 100 °С), влажная почва в зонах фумигирования (вулканическая территория) и подводные горячие источники (острова вулканического происхождения и зоны вулканической активности на дне океана). Бактерии рода Alicyclobacillus обитают также в почве, органическом компосте, навозе и других продуктах [2].
Бактерии рода Alicyclobacillus были обнаружены исследователями в различных частях мира: Японии (1967 г.), США (1971г.), Италии (1978 г.), России (1978 г.).
Источниками заражения продуктов переработки апельсинов бактериями рода Alicyclobacillus служат почва, поверхность листьев, а также вода, используемая для орошения. В табл. 4 представлена обобщенная информация, характеризующая критические точки производства концентрированного апельсинового сока в Бразилии [2].
3•2004 1
ЕШ
НШШ
Анализ технологического процесса получения соков показал, что температура на отдельных стадиях (мойка, экстракция, отделение мякоти), составляющая менее 30 °С, не вызывает активного роста бактерий рода ЛИсу-с!оЬасШи$. Однако последующие стадии, проходящие при более высоких температурах, могут активизировать жизнедеятельность этих спорообразу-ющих бактерий, тем самым создавая источник загрязнения концентрированного сока.
Сравнительный анализ содержания бактерий рода ЛЫсус1оЬасШив в потенциально опасных точках технологического процесса производства апельсинового сока в центральном и южном регионе Бразилии еще раз подтвердил, что сырье (апельсины) служит основным источником загрязнения сока (см. табл. 4). Содержание бактерий рода ЛИсус1о-
bacillus, обнаруженных в различных образцах апельсинового сока, находится в пределах от 102 до 103 КОЕ в 1 см3. Представленные данные также свидетельствуют о высокой термоустойчивости спор, количество которых не уменьшается в процессе концентрирования апельсинового сока [2].
В настоящее время микробиологический анализ бактерий рода Alicyclo-bacillus в сырье, концентрированных соках, а также в готовых упакованных соках проводят в ПНИЛ биотехнологии пищевых продуктов МГУПП (Россия) в рамках исследовательских программ оценки и мониторинга качества соковой продукции, предлагаемой на российском рынке.
ЛИТЕРАТУРА
1. Dr. Silvia Y. Eguchi et al. Acidothermophilic Sporeforming Bacteria (ATSB) in Orange Juices:
Detection Methods, Ecology, and Involvement in Deterioration of Fruit juices//Report of the Research Project, ABECitrus, Campinas (SP) — Brazil, March, 1999.
2. Catherine J. Moir, Craig Andrew-Kabi-lafkas at al. Spoilage of Processed Foods: Causes and Diagnosis//AIFST. Inc. (NSW Branch). Food Microbiology Group. Australia. 2001. Р. 286-293.
3. Dr. J. Baumgart, S. Menje. The Impact of Alicyclobacillus acidoterresris on the Guality of Juices and Soft Drinks//Fruit processing. 2000. №7. Р. 251-254.
4. Филиппова Р.Л., Мухамеджанова Т.Г., Колесное А.Ю. Ацидофильные спорообразующие бактерии рода Alicyclobacillus в апельсиновом соке//Пи-щевая промышленность. 2000. № 10 С. 78-79.
Продолжение обзора, посвященное идентификации и методам борьбы с бактериями рода Alicyclobacillus, читайте в следующем номере журнала.
"".....3
2004
