Оценка зараженности зерна ячменя и солода плесневыми грибами Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УдК 663.421.+663.433

оценка зараженности зерна ячменя и солода плесневыми грибами

|Т. Н. Волкова, канд. биол. наук

ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности

Ключевые слова: пивоваренный ячмень; солод; микробиота зерна; микроскопические мицелиальные грибы; полевые грибы; грибы хранения; способность к прорастанию; микотоксины; микробиологическая оценка зерна ячменя и солода Keywords: malting barley; malt; grain microbiota; microscopic mycelial fungi; wild mushrooms; storage fungi; vigor; mycotoxin; microbiological evaluation of grain barley and malt.

жеподобными грибами — «молочной плесенью» Geotrichum candidum и «черными дрожжами» Aureobasidium ри11и1ат. Изменения, происходящие в ми-кробиоте зерна в ходе соложения, еще заметнее при рассмотрении конкретных индивидуальных примеров — пар «ячмень и произведенный из него солод» (рис. 8, 9).

На рис. 8 показана произошедшая в процессе соложения образца тамбовского ячменя сильная контаминация зерна грибами хранения (сумма пенициллов и аспергиллов возросла в наружной микробиоте с 0% в ячмене до 104% в солоде). Возросла и зараженность фузариумом более чем в 2 раза. Анализ микотоксинов показал, что в исходном ячмене их не

Таблица 7

Продолжение.

Начало см. «Пиво и напитки», № 2, 2010 г.

СОЛОД

Изменения в микробиоте зерна в процессе соложения. Результаты анализа микробиоты зерна 56 образцов свежеотсушенного солода, произведенного на разных солодовенных заводах, показаны в табл. 7 (п = 56).

На рис. 7 проведено сравнение микробиоты зерна ячменя и зерна солода (по средним показателям в группах: ячмени, п = 38; солод, п = 56).

В процессе соложения происходят следующие изменения в составе ми-кробиоты зерна (см. также «ПиН», № 2, рис. 1):

• снижается количество полевых грибов, особенно заметно — аль-тернарии и биполяриса (хотя бывают случаи, когда происходит нарастание дополнительного их количества, а также эпикоккума, кладоспориума и, что особенно опасно, фузариума);

• существенно возрастает зараженность грибами хранения;

• появляется специфическая ми-кробиота соложения, которая численно намного превосходит остальные грибы, а в видовом отношении бывает представлена разнообразными дрожжами, преимущественно с окислительным метаболизмом, такими, как кандида, пихия, родоторула, де-бариомицес и др., а также дрож-

Состав грибов % зерен, зараженных каждым из видов

Пределы варьирования Среднее

Альтернария 0-72 18

Биполярис 0-42 10

Кладоспориум 0-40 8

Эпикоккум 0-62 19

Фузариум 0-64 9

Пенициллы и аспергиллы:

в наружной микробиоте 0-104 42

во внутренней микробиоте 0-70 5

Мукоровые грибы:

в наружной микробиоте 6-112 42

во внутренней микробиоте 0-102 15

Геотрихум 0-100 43

Дрожжи 6-100 84

Ауреобазидиум 8-100 32

I 40

! 30

I

И 20

1.....31..........IT г

5?

I

Виды грибов

I I Ячмень, средние значения, п = 38 О Солод, средние значения, п = 56

Рис. 7. Сравнение микробиоты зерна свежеубранного ячменя и свежеотсушенного солода (% зерен, зараженных данным видом гриба; средние значения: пя=38; пс=56)

90

80

70

60

50

10

0

Виды грибов

I I Ячмень тамбовский, прорастание 95 % О Солод из него

Рис. 8. Изменения в микробиоте зерна ячменя в процессе соложения в солодовне старого типа (ячмень тамбовский со способностью прорастания 95%)

Сумма пенициллов Сумма пенициллов Сумма мукоровых Сумма мукоровых

и аспергиллов наружн. и аспергиллов внутр. грибов наружн. грибов внутр.

Грибы хранения I I Старые солодовни О Солодовни башенного типа

Рис. 10. Содержание грибов хранения (суммы пенициллов и аспергиллов и суммы мукоровых грибов) в наружной и внутренней микробиоте зерна солода, полученного в солодовнях старого типа (средние, п=12) и в солодовнях башенного типа (средние, п=18)

90

80

70

60

50

40

30

20

10

100

ов, 90 б

^ 80 дом 70

и

вым 60

анн 50 | 40

I 30

Я 20

рна, 10

е

ГО

0

1 1—1

иху рит

Виды грибов

I I Ячмень Скарлетт, прорастание 98,5 %; 8 мес хранения О Солод из него

Рис. 9. Изменения в микробиоте зерна ячменя в процессе соложения в автоматизированной солодовне башенного типа (ячмень со способностью прорастания 98,5%)

было, а в полученном из него солоде обнаружено 0,5 ПДК Т-2-токсина.

При соложении образца белгородского ячменя (со способностью прорастания 94,5%) в микробиоте произошли следующие изменения. Резко, почти в 5 раз, возросло содержание грибов хранения пенициллов и аспергиллов (с 22 до 100%). Увеличение содержания фузариума с 26% в ячмене до 64% в солоде привело к появлению в зерне 0,4 ПДК дезокси-ниваленола, 0,5 ПДК Т-2-токсина и следов зеараленона.

Повышение концентрации фуза-риозных микотоксинов в зерновой массе в процессе соложения — явление достаточно частое, что было отмечено ранее разными авторами [12]. Это происходит в тех случаях, когда зерно исходного ячменя уже достаточно сильно контаминирова-но фузариями.

В современных солодовнях башенного типа при проведении интенсивной мойки зерна ячменя и тщательном соблюдении санитарно-гигиенических требований к оборудованию и помещениям добиваются того, что не только не происходит заражения грибами хранения, но и количество их на зерне существенно снижается в тех случаях, когда использовался загрязненный исходный ячмень (имеется в виду поверхностная контаминация). Так, на рис. 9 показаны результаты соложения ячменя, хранившегося перед этим 8 мес и отличавшегося высоким содержанием пенициллов и аспергиллов (100% в наружной микробиоте), которое в готовом солоде снизилось до 8%. Здесь же наблюдалось и снижение контаминации фузариумом с 24% в ячмене до 14% в солоде.

В среднем свежий солод из солодовен старого типа содержит значительно больше пенициллов и аспер-гиллов как в наружной (79%), так и во внутренней (11%) микробиоте по сравнению с солодом, полученным в солодовнях башенного типа (соответственно 26 и 2%) (рис. 10). Содержание мукоровых грибов в солодовнях башенного типа остается на таком же уровне (44 %/24 % — в старых и 45% /16% — в башенных солодовнях).

Роль условий соложения. То, что условия соложения коренным образом влияют на процессы, происходящие в микробиоте зерна, помимо предыдущих примеров пока-

2010

47

Рис. 11. Изменения в микробиоте зерна ячменя (способность

прорастания 90%) в процессе соложения в заводской солодовне старого типа и в лабораторной микросолодовне

зано на рис. 11. Ячмень высокого с микробиологической точки зрения качества солодили в обычной солодовне старого типа и параллельно — в лабораторной микросолодовне. По крайней мере, по четырем показателям солод из заводской солодовни отличался от солода, полученного в микросолодовне. У заводского солода было ниже содержание полевых грибов альтернарии и биполяриса; выше содержание эпикоккума и фу-зариума; существенно выше заражение грибами хранения — пеницил-лами, аспергиллами и мукоровыми грибами. Принципиально отличалась микробиота соложения: в заводском солоде наблюдалось помимо дрожжей 100%-ное инфицирование зерна геотрихумом, тогда как в лабораторном солоде Geotrichum candidum не встречался вообще. В данном случае Geotrichum candidum следует считать специфической инфекцией этой заводской солодовни.

Исследованные одновременно с микологическим анализом органо-лептические и физико-химические показатели двух образцов солода выявили худшие свойства заводского солода по сравнению с солодом из микросолодовни.

Солод, полученный в производственных условиях, отличался по внешнему виду серым цветом и наличием довольно большого количества плесневелых зерен. Общее и белковое растворение заводского со-

лода было хуже, чем у полученного в микросолодовне; лабораторное сусло имело повышенный цвет, сильную опалесценцию, несколько более высокую вязкость и меньшее значение конечной степени сбраживания.

Эти данные еще раз подтверждают общее мнение, что в настоящее время проблема улучшения производственной санитарии на солодовенных предприятиях выдвигается в число основных.

Роль микробиологического состояния исходного ячменя. Существенное влияние на состав микробиоты солода оказывает и микробиологическое состояние исходного ячменя. Анализ образцов солода, произведенных на одной со-

лодовне день за днем в период с 19 по 27 мая 2007 г., показал, что они существенно отличались друг от друга по количественным показателям для разных видов грибов (табл. 8). 26 и 27 мая солод изготавливался из ячменя одного сорта, одной партии, и эти два образца имели почти одинаковые показатели, в частности отличались высоким, около 50%, содержанием фу-зариума. Остальные образцы солода были произведены из ячменей разных сортов и разных районов заготовки и отличались большим разбросом в количественных показателях.

Например, содержание альтернарии колебалось от 0% в образце № 2 до 72% в образце № 3; содержание биполяриса — от 0% в образце № 1 до 42% в образце № 7; сумма пенициллов и аспергиллов — от 12% в образцах № 8 и № 9 до 58% в образце № 1 и т. д.

В образцах № 8 и № 9 в связи с их высокой, до 50%, контаминацией фу-зариумом (Fusarium verticillioides) был проведен анализ содержания микотоксинов дезоксиниваленола (ДОН) и фумонизина, потенциальным продуцентом которых служит данный вид фузариума. Фумонизин не был обнаружен, а ДОН содержался только в образце № 8 в количестве 0,168 мг/ кг, что значительно ниже ПДК, равной 1 мг / кг.

Таким образом, подтверждена важность входного микробиологического контроля ячменя, поступающего на замочку. Это особенно касается фузариума, вторичное развитие которого в ходе соложения, на стадии проращивания, может приводить к ухудшению технологических показателей солода, а также к накоплению в зерновой массе микотоксинов.

Таблица 8

Образцы солода и даты соложения

Вид гриба № 1 19.05 № 2 20.05 № 3 21.05 № 4 22.05 № 5 23.05 № 6 24.05 № 7 25.05 № 8 26.05* № 9 27.05

Альтернария 10 0 72 16 40 24 30 22 20

Биполярис 0 24 2 0 2 24 42 6 6

Кладоспориум 2 0 6 0 6 4 4 6 0

Эпикоккум 2 6 14 0 14 20 14 6 2

Фузариум 0 0 2 0 8 2 6 52 50

Сумма пенициллов и аспергиллов 58 26 30 44 20 30 48 12 12

Сумма мукоровых грибов 26 40 8 22 34 22 16 24 16

Геотрихум 10 75 6 24 12 32 10 30 30

Дрожжи 20 24 74 20 84 70 84 70 80

* Партии солода из ячменя одного сорта и происхождения; остальные партии солода — из ячменей разных сортов и разного происхождения.

Процессы в микробиоте зерна, происходящие при хранении солода. При хранении солода происходит дальнейшее снижение содержания полевых грибов, в том числе и фузариума. При этом количество фузариозных микотоксинов, если они образовались в зерновой массе в процессе соложения, не уменьшается. Количество грибов хранения зависит от их начального содержания в свежеотсушенном солоде, от длительности периода хранения и от соблюдения температурно-влажностного режима и санитарно-гигиенических требований в периоды хранения и транспортирования.

Изменения в составе микробиоты зерна солода одного образца в процессе хранения в условиях лаборатории, т. е. в условиях, приближающихся к идеальным, показаны в табл. 9. В этом случае достоверным можно считать только снижение количества фузариума и геотрихума. Концентрация остальных грибов практически не меняется.

Хранение же в производственных условиях всегда в той или иной степени сопровождается увеличением содержания грибов хранения.

Импортный солод (из стран Европы), так же как и импортный ячмень (см. «ПиН», № 2, рис. 3), отличается крайне низким содержанием или полным отсутствием полевых грибов. Многие образцы европейского солода на 100% бывают контаминированы Geotrichum candidum, так как в ряде стран применяется техника внесения в замочную воду этого дрожжеподоб-ного гриба в качестве стартовой культуры в целях предотвращения развития фузариума (за счет биологической конкуренции) в ходе соложения.

Содержание микотоксинов в зерне солода. В течение нескольких последних лет было обследовано 120 образцов солода (свежеотсушенного или непродолжительно хранившегося), произведенного разными отечественными солодовенными предприятиями. Определяли пять микотоксинов: дезоксиниваленол (ДОН), Т-2-токсин, зеараленон, афлатоксин Bj, охратоксин А (ОТА). Результаты приведены в табл. 6 (см. «ПиН», №2) вместе с результатами по ячменю.

В зерне ячменя из двух случаев с превышением ПДК в одном присутствовал Т-2-токсин в концентрации 0,15 мг/кг = 1,5 ПДК; в другом был обнаружен охратоксин А в концентрации 0,01 мг/кг = 2 ПДК.

Таблица 9

Состав микробиоты, % зерен, зараженных данным видом гриба

Срок хранения я и р а с и р м и р о м 1 м Ä и = 1 м s? и ж

солода н е оля С О о к а m 1 и & X о

ь 5 с и LÛ до а й и с m в W W о â> р

Солод свежеотсушенный 22 6 6 6 52 12 20 38 83 4 мес 20 5 15 15 32 18 20 10 100

1 год 20 4 12 16 16 22 24 4 100

Таблица 10

Груп[1а Микотоксины Лисло Концентрац|ия МТ, микотоксинов случаев ед. ПДК ПДК, мг/кг, не более

м ДОН 0 -Микотоксины, продуцируемые Т-2-токсин 2 2; 3 фузариумом , „-, J Зеараленон 1 2 евр. 1,0* 0,1* 1,0 (Рос) *; 0,05 (евр.) **

Микотоксины, Афлатоксин Bt 3 1; 1; 3 продуцируемые грибами хранения Охратоксин А 3 5; 6; 8; 0,005* 0,005***

' СанПиН 2.3.2. 1078-01; ** ДСП (допустимое суточное потребление) [4]; *** СанПиН 2.3.2.2401-08.

Из девяти случаев обнаружения в зерне солода микотоксинов в количествах, превышающих значения ПДК, распределение по микотоксинам было следующим (табл. 10).

Таким образом, на обследованном материале показано (см. табл. 6 и 10), что в солоде микотоксины обнаруживали приблизительно в 2,5 раза чаще, чем в свежем ячмене; в солоде по сравнению с ячменем в 1,5 раза чаще содержание микотоксинов превышало ПДК, причем если в ячмене это превышение составляло 1,5—2 ед. ПДК, то в солоде достигало гораздо более высоких значений — 3—6—8 ед. ПДК.

В проведенных исследованиях в солоде концентрация микотоксинов, продуцируемых фузариумом, превышала значения ПДК в трех случаях (два случая — Т-2-токсин, один случай — зеараленон), тогда как продуцируемых грибами хранения — в шести случаях (три случая — афлатоксин В1, три случая — охратоксин А). По-видимому, в условиях РФ солод, даже свежеотсу-шенный, гораздо чаще бывает поврежден грибами хранения по сравнению с фузариозной инфекцией, что еще раз подтверждает неблагополучие в санитарно-гигиеническом отношении в ряде солодовен.

Требования к микробиологическим показателям зерна солода. Если в случае ячменя степень отрицательного воздействия плесневых грибов на зерно помимо органолептических и микробиологических характеристик можно контролировать по показателю

прорастаемости зерна и по содержанию микотоксинов, то для оценки качества солода остается только второй показатель. Собранные данные приводят к заключению, что в солоде анализ на содержание микотоксинов желательно делать всегда. Отсутствие мико-токсинов — это не только показатель пищевой безопасности, но и важная технологическая характеристика, так как микотоксины могут угнетать пивоваренные дрожжи в ходе брожения.

Солод свежеотсушенный. Ми-кробиота свежеотсушенного солода, благополучного с микробиологической точки зрения, имеет следующие характеристики:

• инфекционная нагрузка в среднем 4-5 баллов;

• резкие различия в наружной и во внутренней микробиоте зерна по количественному и видовому составу грибов;

• значительную долю в микробиоте в разных количественных соотношениях, зависящих от условий конкретной солодовни, составляют дрожжи, имеющие преимущественно окислительный метаболизм и относящиеся к родам Pichia, Candida, Rhodotorula, Saccharomyces и др., а также дрож-жеподобные грибы Geotrichum candidum, Trichosporon cutaneum, Aureobasidium pullulans и др. (это так называемая микробиота соложения, которая полнее выявляется после удаления поверхностной микробиоты путем мягкой дезинфекции зерен);

4 • 2010

49

• в небольшой концентрации могут сохраняться полевые грибы альтернария, биполярис, эпи-коккум, фузариум, кладоспориум и др.; количество зерен, кон-таминированных фузариумом, должно находиться в пределах 50%; количество фузариозных зерен не должно превышать 1 %, в критических случаях необходим анализ содержания микотоксинов, продуцируемых фузариумом;

• как в наружной, так и во внутренней микробиоте могут присутствовать грибы хранения — пенициллы и аспергиллы. Если принять за норму средние показатели для свеже-отсушенного солода (см. табл. 7, рис. 10), то во внутренней микро-биоте их суммарное количество не должно превышать 10-15%;

• наружная микробиота, как правило, содержит мукоровые грибы разных видов, количество которых в сумме не должно превышать 50%. Солод с такими характеристиками с вероятностью около 92 % будет свободен от микотоксинов в количествах, превышающих ПДК. Он может быть признан пригодным для переработки в пивоваренной про-

мышленности и для хранения в течение нескольких месяцев. Солод в процессе хранения:

• количество фузариозных зерен не должно превышать 1 %;

• после превышения внутреннего показателя для суммы пенициллов и аспергиллов (10-15%) солод не подлежит хранению;

• необходим анализ содержания микотоксинов, продуцируемых грибами хранения (афлатокси-на В1 и охратоксина А), а также фузариями (дезоксиниваленола, Т-2-токсина, зеараленона).

ЛИТЕРАТУРА

1. Гарибова, Л. В. Основы микологии / Л. В. Га-рибова, С. Н. Лекомцева — М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005.

2. ГОСТ 12044—93 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями». — Минск: Изд-во стандартов, 1993.

3. ИК9184-074-00334600-08 «Инструкция контроля микологического состояния зерна пивоваренного ячменя и солода». — М., 2008.

4. Кравченко, Л. В. Биобезопасность. Мико-токсины — природные контаминанты пищи/Л. В. Кравченко, В. А. Тутельян //Вопросы питания. — 2005. — Т. 74. — № 3. — С. 3-13.

5. Кристенсен, К М. Микрофлора/ К. М. Кри-стенсен, Г. Х. Кауфманн//Хранение зерна и зерновых продуктов. — М.: Колос, 1978.

6. Микробиологическая порча пищевых продуктов/под ред. Клива де В. Блекберна. — СПб.: Профессия, 2008.

7. Наумова, Н.А. Анализ семян на грибную и бактериальную инфекцию/Н. А. Наумова. — Л.: Колос, 1970.

8. Брайен, Ф.. Микробиота ячменя и солода. // Микробиология пива/под ред. Ф. Приста и Й. Кэмпбелла./ Ф. Брайен — СПб.: Профессия, 2005.

9. Analytica Microbiologica EBC. 2001.

10. Baker, C. D. Recommended Methods of Analysis. Institute of Brewing /C. D. Baker — London, 1991.

11. Müller, C. Moglichkeiten zur Bewertung des Gesundheitszustandes von Braugerste und Malz / C. Müller // Brauwelt. — 1995. — № 21. — P. 1036-1054.

12. Papadopoulou-Bouraoui, A. Survey of deoxy-nivalenol in beer using a commercially available enzyme immunoassay method//European Comission, DG Joint Research Centre, Institute for Health and Consumer Protection / A Papadopoulou-Bouraoui, T. Vabcheva, J. Stro-ka, E. Anklam // Food Products Unit, 2002.

13. Thorn, J.A. Methos of Analysis, 8th ed. American Society of Brewing Chemists. St Paul, MN, USA, 1992. &