CC BY
68
Применение дезинфицирующих препаратов на основе хлорных перекисных соединений
для обработки овощного сырья и пряной зелени
А.И.Подлесный, О.И.Квасенков
ВНИИ консервной и овощесушильной промышленности
Общеизвестно, что основным источником микробиальной обсемененнос-ти овощного сырья служит почва. Наиболее обсеменены овощи, растущие непосредственно в почве - корне- и клубнеплоды. Технология мойки сырья, используемая при производстве консервов, не всегда дает желаемые результаты. Обсемененность сырья микроорганизмами остается высокой и перед стерилизацией продукта, в ряде случаев превышая существующие нормативы. Брак готовой продукции, выработанной из высокообсемененно-го микроорганизмами сырья, может достигать нескольких процентов: известны случаи пищевых отравлений консервами, приготовленными из моркови, свеклы и огурцов.
Применяемая в консервной промышленности технология мойки томатов не всегда дает хорошие результаты. Бактериальная обсемененность томатов механизированной уборки возрастает в 100 раз и более по сравнению с томатами ручной уборки. За рубежом для снижения обсемененности некоторых видов сырья - картофеля, томатов, плоды моют водой с добавлением антимикробных средств.
Химические антимикробные средства могут быть использованы для санитарной обработки, дезинфекции и стерилизации различных объектов внешней среды. Для санитарной обработки применяют химические средства, уменьшающие количество микроорганизмов до определенного уровня.
К их числу принадлежат хлор и хлорные соединения. Антимикробные свойства хлора и хлорных соединений относят за счет недиссоциированной хлорноватистой кислоты. Хлор, реагируя с водой, образует хлорноватистую и соляную кислоты, затем хлорноватистая кислота распадается на ион гипо-хлорита и водород:
С12+Н20=Н0С1 + НС1
Н0СИН++0СГ.
В водных растворах при рН ниже 2,0 присутствует молекулярный хлор, при рН 2-4- хлорноватистая кислота в не-диссоциированной (Н0С1) форме, она преобладает при рН 4,0-7,5, а от рН 7,5 до 9,5 - превалирует ион гипохло-рита (0С1-), и при рН 10 и более почти
весь хлор присутствует в ионизированном виде. Поэтому при использовании в качестве антимикробного агента большинства хлорных соединений рН среды должен быть доведен по возможности до значения 7,5, но не ниже 2,0.
Хлор и хлорные соединения -
сильные окислительные агенты и, возможно, приводят к гибели микроорганизмы за счет реакции с сульфгид-рильными группами (SH) энзимов микробных клеток.
При определении антимикробного действия имеет значение характер хлорного соединения. При одном и том же количестве активного хлора хлорная известь менее эффективный антимикробный препарат по сравнению с гипохлоритом натрия, а последний менее эффективен, чем двуокись хлора.
Антимикробная активность препаратов в каждом случае зависит от концентрации активного хлора и времени его контакта с микроорганизмами. При обеззараживании воды гипохлоритом, содержащим 100 мг/л активного хлора, число спор Вас. aerothermophilus за 1 ч снижается с 104 до 10"1; при увеличении содержания активного хлора до 1000 мг/л - за 10 мин. Споры Cl. botulinum на 99,9 % инактивируются при концентрации активного хлора 5-10 мг/л и рН 7,0. Споры Вас. cereus при концентрации активного хлора 150 мг/л и рН 8,0 и споры Bac. coagulans при концентрации активного хлора 20 мг/л и рН 7,8 теряют свою термоустойчивость.
Спороцидность хлора резко возрастает при низких значениях рН и при высоких температурах. Так, для инактивации 104 спор Bac. subtilis, var. niger при рН 9,0-10,0 требуется 1 ч, а при рН 7,0 - всего 5 мин. В литературе имеются данные о том, что после обработки клостридий препаратами хлора увеличивается чувствительность спор к последующему нагреванию при 60...80°С.
Из перекисных соединений следует в первую очередь остановиться на перекиси водорода. Последняя обладает бактерицидным и спороцидным действием в концентрации 6-10 %. Ее антимикробная активность усиливается с увеличением температуры и вели-
чины водородного показателя (оптимум рН 7,0). Водные растворы перекиси водорода нестойки и используются в пищевой промышленности для стерилизации упаковок и упаковочного оборудования в системах асептического консервирования продуктов, фасуемых в бумажную полимерную и другую пленочную упаковку.
Действие перекиси водорода на споровые микроорганизмы зависит от наличия в них фермента каталазы -более сильное воздействие перекись водорода оказывает на микроорганизмы, не содержащие каталазы (Clostridium), и менее значительное -на каталазоположительные (Bacillus) микроорганизмы. На неспоровую микрофлору перекись водорода более эффективно воздействует по сравнению со споровой.
Надуксусная (или перуксусная) кислота относится к числу сильных окислителей, разлагается на уксусную кислоту, кислород и воду. Разложение кислоты усиливается при повышении температуры. Антимикробная активность начинает проявляться с 0,01 %-ной концентрации.
Надуксусная кислота нестойка в хранении, к тому же она разрушает резину. На основе надуксусной кислоты в нашей стране и за рубежом были созданы препараты, относительно стойкие в хранении, обладающие высокой антимикробной активностью и не вызывающие разрушение стерилизуемых материалов.
Наибольшее распространение получили различные комбинации надуксусной кислоты и перекиси водорода. Известен препарат «Перстерил», содержащий 36-40 % надуксусной кислоты, 7-10 % перекиси водорода и около 1 % серной кислоты, в Германии - аналогичный препарат «Воф-стерил».
В нашей стране синтезирован препарат «Дезоксон». Этот препарат содержит 5-6 % надуксусной кислоты, 12-15 % уксусной кислоты, 10-12 % перекиси водорода, стабилизирующие добавки и воду. Он не пожароопасен и не взрывоопасен при взаимодействии с катализаторами разложения перекиси водорода (железо, олово, органические соединения). Под действием
HYGIENE AND SANITARY
Продукт На 1 г сырья
общая бактериальная обсемененность споры анаэробов
Морковь 5,0 x 103 до 5,0 x 105 8-9
Свекла 1,0 x 103 - 8,0 x 104 5-7
Огурцы 1,0 x104- 5,0 x 104
прямого солнечного света и нагревания свыше 40оС «Дезоксон» разлагается с выделением кислорода.
Согласно данным, полученным в отделе микробиологии нашего института, «Дезоксон» в концентрации 0,1 % по надуксусной кислоте вызывает гибель спороносных микроорганизмов, нанесенных на различные материалы.
Механизм действия различных хлорсодержащих химических антимикробных средств на микроорганизмы примерно одинаков. Химические антимикробные средства (например, перекись водорода) действуют на белки оболочек спор, нарушают их проницаемость и блокируют работу ферментных систем, поражая те или иные участки цепи в сложных обменных процессах бактериальной клетки, угнетая одни ферменты, освобождая и активизируя другие.
Определение действия антимикробных препаратов на микроорганизмы проводили на тестах, приготовленных из овощей. Используемое для приготовления тестов сырье после удаления с него почвы имеет следующую естественную обсемененность (см.таб-лицу).
Тесты представляют собой кусочки моркови и свеклы, как очищенные с поверхности, так и неочищенные, размером 1,0х2,0х0,2 см. Морковь и свеклу отмывали от следов почвы в проточной воде, вырезали из них тесты, помещали их в стерильную чашку Петри и выдерживали при 4...6°С в течение 1-2 недель (до aw -94,5 %).
В качестве тест-культур для испытания препаратов на моркови и свекле использовали споры термоустойчивых видов микроорганизмов, наиболее часто вызывающих порчу овощных консервов: мезофильных анаэробов Cl. sporogenes 25, вызывающих бомбаж консервов, термофильных бацилл В. аеrothermophilus 7- возбудителя прокисания консервов, а также спор Cl. botulinum В-4, выделенные из бобов.
Суспензии спор наносили в количестве 0,1 см3 (106-107) на поверхность теста за 16-18 ч до начала испытания препарата. За этот срок суспензия подсыхала.
Тесты, зараженные спорами, помещали в растворы антимикробных препаратов заданной концентрации. По истечении определенного срока выдержки тесты переносили из раствора с препаратом последовательно в три пробирки с 5 см3 стерильной воды, в каждой из которых тест отмывали в те-
чение 3 мин от остатков антимикробного препарата; затем тест помещали в пробирки с 10 см3 стерильной водопроводной воды. Через 30 мин споры с тестов тщательно смывали, делали серию десятикратных разведений, затем из этих разведений проводили высевы на оптимальные для роста микроорганизмов питательные среды (для Cl. sporogenes и Cl. botulinum сухой питательный агар, для Вас. aerothermophilus - картофельно-пеп-тонный агар). Термостатирование посевов проводили для мезофильных анаэробов при 37оС, для термофильных бактерий - при 55оС.
Результаты учитывали на следующие сутки и через трое суток; опыты проводили в трех повторностях.
В качестве контроля использовали тесты из овощей, зараженные спорами, но не обработанные антимикробными препаратами.
В предварительных опытах было установлено, что характер теста (очищенные или неочищенные) не оказывал существенного влияния на результаты опытов, и поэтому все опыты проводили на тестах, приготовленных из неочищенной моркови. Общую бактериальную обсемененность и споры анаэробов устанавливали по общепринятой методике.
Определение органолептических показателей сырья, обработанного антимикробными препаратами, проводили после его кулинарной обработки: морковь бланшировали 10 мин текучим паром; свеклу - обрабатывали в автоклаве при давлении 0,5 атм в течение 20 мин; огурцы бланшировали при 50.60° в течение 3-5 мин.
Учитывали наличие специфического запаха, изменение окраски сырья, изменение вкусовых качеств.
Нами было изучено влияние хлорной извести с содержанием 1000 и 4000 мг/л активного хлора, гипохлорита натрия с содержанием 1000 и 4000 мг/л активного хлора, «Дезоксона» в концентрации 0,5 и 1,25 % по надуксусной кислоте, 2,5 и 6 %-ных растворов перекиси водорода на органолептические свойства моркови и свеклы.
Установлено, что после 15-30-минутной выдержки моркови и свеклы в растворах хлорной извести овощи приобретают слабый запах хлора, поверхность становится слегка беловатой. Однако после дальнейшей кулинарной обработки (очистка, термическая обработка) овощи по вкусовым ка-
чествам, цвету, запаху не отличались от свеклы и моркови, не подвергавшихся обработке антимикробными препаратами.
Аналогичные результаты получены при исследовании действия на органолептические свойства овощей гипо-хлорита натрия.
На органолептические свойства моркови и свеклы также не влияет 0,5 %-ный раствор «Дезоксона» и 2,5 и 6 %-ный растворы перекиси водорода при обработке в течение 10 мин. В результате 10-минутной обработки овощей 1,25 %-ным раствором препарата «Дезоксон» свекла и морковь, помимо беловатой окраски, приобретают кисловатый вкус.
Обработка томатов в течение 30 мин раствором гипохлорита натрия, содержащего 500 мг/л активного хлора, не изменяет их внешнего вида и вкусовых качеств.
Влияние антимикробного действия раствора хлорной извести (с рН 11,4) на выживаемость спор Cl. sporogenes изучено в опытах, поставленных при комнатной температуре (20.22° С) на тестах из свеклы и моркови. Результаты опытов показали, что обработка тестов хлорной известью может снизить обсемененность их спорами анаэробов на 2-4 порядка. Повышение концентрации активного хлора с 1000 до 4000 мг/л и увеличение продолжительности экспозиции с 15 до 30 мин существенно не усиливает эффективность антимикробного действия препарата.
Обсемененность моркови спорами Cl. sporogenes после обработки ее хлорной известью во всех случаях более чем в 10 раз больше обсемененно-сти свеклы. Дальнейшие опыты по обеззараживанию овощного сырья проводили на тестах из моркови.
Влияние антимикробного действия раствора хлорной извести (с рН 7,1) на выживаемость спор Cl. sporogenes, Вас. aerothermophilus и Cl. botulinum было изучено в опытах, поставленных при комнатной температуре (20...22°С) на тестах из моркови. Результаты опытов показали, что увеличение концентрации активного хлора выше 2000 мг/ л не дает заметного снижения обсеме-ненности спорами Cl. sporogenes. Снижение водородного показателя препарата с 11,0 до 7,1 приводит к уменьшению обсемененности моркови спорами Cl. sporogenes не менее чем на 5 порядков.
При мойке моркови с естественной обсемененностью раствором, содержащим 2000 мг активного хлора на 1 л, общая бактериальная обсемененность при рН раствора 4,9 снижалась на 4 порядка (с 2,0х105 до 3,3х101). Споры анаэробов не обнаруживали.
Влияние растворов гипохлорита натрия на выживаемость спор С/. sporogenes, Вас. aerothermophilus и CI. botulinum изучено нами в опытах, поставленных при комнатной температуре (20...22°) на тестах из моркови.
Эффективность обработки гипохло-ритом натрия выше по отношению к спорам С/, sporogenes, чем к другим видам бактерий, и мало зависит от концентрации препарата. Наивысший эффект при концентрации 500 мг активного хлора на 1 л отмечен при pH (6,5-8,5.
Препарат «Дезоксон» в концентрации от 0,1 до 1,0 % был испытан в лабораторных условиях для обработки моркови, зараженной спорами С/. sporogenes.
Обработка препаратом «Дезоксон» моркови значительно снижала ее об-семененность. Увеличение концентрации препарата и продолжительности экспозиции повышали эффективность его летального действия.
Общая бактериальная обсеменен-ность при использовании «Дезоксона» в концентрации 0,1 % и экспозиции 10 мин снижалась с 2,0х104 до 1,3х102.
Обработка томатов препаратом «Дезоксон» в 0,05 %-ной концентрации снижала их общую обсемененность на 2 порядка; 0,1 % ~ на 4 порядка; 100-кратное снижение обсемененности зеленого горошка дала обработка 0,030,05 %-ным препаратом «Дезоксон», на 2~3 порядка снижалась общая бактериальная обсемененность картофеля в результате обработки 0,03-0,05 %-ным препаратом. Обработка черного перца препаратом «Дезоксон» в течение 1 мин уменьшала его общую бактериальную обсемененность, а также число дрожжей и плесеней - примерно на 1-1,5 порядка при концентрации препарата 0,01-0,05 %. Увеличение продолжительности обработки до 10 мин существенно не влияло на бактерицидное действие препарата; увеличение продолжительности обработки перца черного до 20 мин и перца душистого до 30 мин приводило к значительному снижению общей обсемененности.
Увеличение температуры препарата «Дезоксон» до 40...60°С существенно не изменяло общей обсемененности перца черного по сравнению с действием препарата при 22°С. Обработка зелени петрушки в течение 5 мин препаратом 0,01 %-0,05 %-ной концентрации уменьшала ее общую обсемененность на 2~3 порядка, а обработка 0,05 %-ным раствором в течение 30 мин - до 4 порядков. Увеличение концентрации препарата до 0,1 % и повышение температуры с 22 до 60°С не давали заметного увеличения бактерицидного эффекта.
Бактерицидный эффект препарата сохраняется в течение 2 ч, т.е. в растворе «Дезоксон» (при соотношении по массе пряной зелени и воды 1:20 и продолжительности обработки 30 мин) петрушку можно обрабатывать 4 раза. В одном и том же растворе препарата 0,1 %-ной концентрации при соотношении сырья и раствора 1:2 томаты можно обрабатывать 3 раза.
Добавление 0,01-0,05 %-ного препарата «Дезоксон» заметно повышает эффект мойки абрикосов и клубники. Более заметный эффект (до 3 порядков) получен при мойке черешни даже от добавления меньшей (0,005%-ной) концентрации препарата.
Для выяснения влияния перекиси водорода на снижение обсемененнос-ти моркови специфическими возбудителями порчи испытана эффективность обработки ее перекисью водорода в концентрации от 1 до 6 %, при продолжительности экспозиции от 1 до 15 мин.
Зависимости отмирания С1. sporogenes от концентраций и продолжительности обработки не отмечено. Количество спор С1. sporogenes за счет добавления различного количества перекиси водорода уменьшалось не более чем на 1 порядок и в отдельных случаях на 1,5 порядка.
Общая бактериальная обсеменен-ность моркови и количество дрожжей и плесеней при обработке ее в течение 15 мин 5,2-6,5 %-ной перекисью водорода снижались на 2-3 порядка.
Эффективность обработки моркови перекисью водорода выше по отношению к плесеням, дрожжам и общей бактериальной обсемененности, чем С1. sporogenes.
При сравнении антимикробной активности различных химических препаратов установлено, что эффективность обработки хлорной известью зависит от концентрации активного хлора и рН растворов. Однако увеличение концентрации активного хлора свыше 2000 мг на 1 л не приводило к увеличению эффективности обработки. Наибольший эффект обработки составил 1,6х105 (при рН 7,1).
Эффективность обработки моркови гипохлоритом натрия при концентрации активного хлора 500 мг на 1 л близка к эффективности при обработке хлорной известью с концентрацией 2000 мг активного хлора на 1 л.
Увеличение эффективности обработки гипохлоритом отмечено только при снижении рН с 11,3 до 8,5, дальнейшее снижение рН не повышало эффективности обработки.
Эффективность действия в отношении спор С1. sporogenes препарата «Дезоксон» в концентрации 0,5 % (по надуксусной кислоте) - 6,0х107, а в 0,1 %-ной концентрации - около 3,5х103.
Эффективность обработки перекисью водорода не зависит от используемой для обработки концентрации и не превышает 1,4х101.
В лабораторных условиях антимикробные средства - хлорная известь и гипохлорит натрия в концентрации 2000-4000 мг активного хлора на 1 л -не изменяли органолептических свойств овощей после их кулинарной обработки, на органолептику не влияли «Дезоксон» в концентрации 0,5 % и перекись водорода в концентрации от 1 до 6 %.
Лабораторные исследования о воздействии антимикробных препаратов на органолептические свойства овощей нельзя считать окончательными, что особенно относится к хлорным препаратам. Последние реагируют с органическими соединениями и могут образовывать вещества, обладающие неприятным запахом. Поэтому необходимо проводить дальнейшие исследования по вопросу влияния антимикробных препаратов на органолепти-ческие свойства обрабатываемого ими сырья.
Следует отработать способ удаления или разрушения препарата, рекомендуемого для обработки овощей, зелени, пряностей. Количество хлорного препарата в смывной воде не должно превышать дозы, допустимой при обработке воды. Для получения разрешения органов здравоохранения на применение антимикробных препаратов в пищевой промышленности нужна не только тщательно отработанная технология использования и удаления препаратов с обрабатываемого сырья, но и методика определения препарата непосредственно в обрабатываемом сырье.
Перспективность использования различных препаратов для обработки овощей, зелени и пряностей при производстве консервов зависит не только от степени их антимикробной активности и безвредности для здоровья потребителя, но и от возможной технологии их использования. Из хлорных препаратов наиболее перспективен гипохлорит натрия. Он может быть получен на установках, находящихся непосредственно на консервных предприятиях.
В качестве перспективного направления исследований по обеззараживанию овощного сырья могут быть рекомендованы хлорные препараты, для пряной зелени и пряностей - препарат «Дезоксон».
