Сезон 2016 года: слизистый бактериоз Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК 664.124

шша ЛЛАКРОЛЛЕР11

им. B.C. ЛЕБЕДЕВА

Сезон 2016 года: слизистый бактериоз

В.А. СОТНИКОВ, д-р техн. наук, А.В. СОТНИКОВ, вед. менеджер

Совместная сервисная химико-микробиологическая служба (ООО «НПП «Макромер» им. В.С. Лебедева» и ИП Сотников В.А. (ООО «Предприятие ПромАсептика») (e-mail: swa862@mail.ru, +79063238531)

WILD V., вед. менеджер, MOISCH U., технолог «SternEnzym GmbH&Co.KG», Germany (e-mail: vwild@stern-wywiol-gruppe.de, +494102202465)

Отличительной особенностью сезона 2016 г. на предприятиях сахарной промышленности России и Европы явились частые случаи поражения сахарной свёклы слизистым бактериозом.

Провокационных причин, обусловливающих вспышку такого рода инфекций, множество. Это использование нерайонирован-ных и раннеспелых гибридов сахарной свёклы, чей клеточный ма-трикс менее устойчив к микробиологическому и биохимическому распаду по сравнению с клетчаткой районированных сортов. Это нарушения при сборе и хранении свёклы, её большой нынешний урожай, что привело к затягиванию сроков переработки. К тому же вегетационный сезон 2016 г. отличался весьма неблагоприятными климатическими условиями [1].

В прошедший сезон совместной сервисной химико-микробиологической службой (ООО «Предприятие «ПромАсептика» и «НПП «Макромер им. В.С. Лебедева») практически на всех предприятиях отрасли были зарегистрированы частые случаи их инфицирования типичной микрофлорой слизистого бактериоза: лейконостока-ми (Leuconostoc mesenteroides и Leuconostoc аgglutinans), молочнокислыми и гнилостными бактериями.

Особенностью лейконостоко-вой инфекции является неспособность активно продуцировать молочную кислоту, поэтому рН диффузионного сока если и снижается, то очень умеренно, а в некоторых случаях этот показатель даже повышается [2]. Поэтому

технологам бывает очень трудно заметить признаки инфицирования, особенно на ранней стадии развития, и вовремя предпринять соответствующие меры по его ликвидации. При этом на ранних и бессимптомных стадиях (1-й и 2-й) инфицирования потери сахара начинают уже значительно повышаться. Впоследствии, по мере нарастания лейконостоковой инфекции (3-я стадия) и «расползания» её по всей технологической цепочке, на предприятии явственно возникают следующие проблемы [3]:

— резко снижается выход сахара;

— повышается вспениваемость потоков;

— снижается чистота диффузионного и очищенных соков за счёт повышения в них белка и солей кальция;

— повышается цветность очищенных соков;

— повышается вязкость сахарных растворов, заклеиваются поры фильтровальных тканей;

— затрудняется фильтрование за счёт снижения скорости образования зародышей карбоната кальция и формирования его мелкозернистого осадка;

— снижается скорость кристаллизации сахарозы при уваривании утфелей;

— затрудняется фуговка;

— повышается разнородность форм кристаллов сахара (от удлинённых форм до мелких кристаллов, происходит образование друз из кристаллов);

— снижаются потребительские свойства сахара (повышается цветность, сахар даёт мутные и вязкие декстрановые водные растворы);

— в сахаре повышается общее микробное число (на кристаллах обнаруживаются молочнокислые микроорганизмы, в том числе лей-коностоки, термостойкие и ацидофильные бактерии — ТАБы, плесени и т.п.).

На 4-й стадии (терминальной), когда инфицирование предприятия имеет тотальный характер, а содержание декстрана в диффузионном соке превышает 2 000 ррт/л, диффузионный сок становится киселеобразным, что, как следствие, приводит к аварийной остановке предприятия.

В целях борьбы с этой наиболее опасной для сахарных заводов лейконостоковой инфекцией, вызванной слизистым бактериозом, нами были предложены комплексные ферментно-антисептирующие препараты «Декстрасепт 1» и «Дек-страсепт 2». В состав препарата «Декстрасепт 1» входят тензидные и абиотические вещества, действие которых направлено на уничтожение молочнокислых и гнилостных бактерий, а особенно — на уничтожение лейконостоков. Препарат «Декстрасепт 1» является аналогом ранее используемого на предприятиях препарата «Бетасепт», но его бактерицидные свойства дополнительно усилены в отношении лейконостоков и других сли-зеобразующих бактерий. Препарат «Декстрасепт 2» также состоит из антисептирующих веществ, но дополнительно в его состав входит комплекс ферментов, действие которых направлено на уничтожение слизистых веществ (декстранов, леванов и других коллоидных веществ пораженной свёклы). Необходимость применения именно

18 САХАР № 3 • 2017

ЯО ЩЕЛКОВО

Лучший сриди

этого комплекса антисептирую-щих препаратов продиктовано особенностями физиологии и биохимии развития микрофлоры слизистого бактериоза, а также особенностями процессов деструкции клеточного матрикса свёклы под воздействием этой микрофлоры.

По мере поражения свёклы слизистым бактериозом её целлюлоз-но-декстриновая клетчатка все боле и более аморфизируется (разжижается). В корнеплоде накапливаются коллоидные вещества (низкомолекулярная гемицеллю-лоза, целлюлоза и декстрины), белки пептизируются вплоть до аминокислот. Сахароза распадается до глюкозы и фруктозы, что сопровождается увеличением количества редуцирующих сахаров. Такая разжиженная свекловичная клетчатка служит благоприятной средой для развития множественной микрофлоры, которая, в свою очередь, ещё более усугубляет процессы коллоидной деструкции свёклы. Именно на этом этапе в свёкле начинают активно развиваться лей-коностоки и другие слизеобразу-ющие бактерии с формированием микробиально-коллоидного комплекса. Этот сложный комплекс представляет собой смесь различных видов бактерий, значительная часть которых инкрустирована в коллоидные вещества, а меньшая их часть свободно располагается в водной фазе сока свёклы или в диффузионном соке (рис. 1, а). Та часть бактерий (молочнокислые, гнилостные и лейконосто-ки), которые инкрустированы, а значит, защищены коллоидными веществами (декстраном, декстрином, целлюланом, гемицел-люланом и т.п.), приобретают высокую устойчивость ко всем обеспложивающим факторам, в том числе к абиотическим веществам препарата «Декстрасепт 1». Оставшаяся незначительная часть бактерий, не защищённая коллоидными веществами, открыта для атаки абиотическими веществами

№ 3 • 2017 САХАР 19 -

и поэтому легко уничтожается.

Исходя из этого в целях повышения эффективности антисепти-рования микрофлоры слизистого бактериоза нами был предложен комплекс антисептирующих препаратов, механизм действия которых основан на симбиотическом обеспложивающем эффекте двух разнодействующих факторов.

Согласно этому механизму ферменты препарата «Декстрасепт 2» (фактор 1) гидролизуют (растворяют) коллоидные веществ, повышая тем самым их атакуемость ан-тисептирирующими веществами препарата «Декстрасепт 1» (фактор 2) (рис. 1, б), что в значительной степени повышает эффективность обеспложивания микрофлоры слизистого бактериоза и одновременно интенсифицирует процессы разжижения декстранов и других коллоидных веществ.

Для подтверждения правильности выбранной гипотезы были проведены модельные эксперименты, где в качестве объекта исследования использовали пульпу: натуральный сок в смеси со струж-

кой свёклы (1:1), поражённой слизистым бактериозом (14% массы свёклы). Пульпу делили поровну на четыре равные части: в первую часть не вносили никаких препаратов (контрольный вариант), во вторую внесли только препарат «Декстрасепт 1» в минимальной регламентируемой концентрации (0,0001 г/л сока), в третью — только препарат «Декстрасепт 2» также в минимальной концентрации (0,002 г/л сока) и в четвёртую часть внесли одновременно препараты «Декстрасепт 1» и «Декстрасепт 2» в вышеуказанных концентрациях соответственно.

Пульпу выдерживали при 30 оС в течение 12 часов. По окончании эксперимента во всех вариантах определяли количество коллоидных веществ методом прямого микроскопирования и количество микроорганизмов методом высева на соответствующие питательные среды.

В контрольном варианте за время инкубирования достаточно активно развилась бактериальная микрофлора, пейзаж которой

■** ■ im'miH'CLim - - Г"»11НКг№А; HH>:jX45fr

■■— »П'лГ ИчИИГП|-т HUlQQOpr.ll^I'lHlJ

■ -итютиге"1 1 * - попщ* ^гцщрчм matron

Ц» ■ нрактрке™ ■ китощ^ РС1ВСПМ

I-Д -

Рис. 1. Схема биоцидной и ферментативной атаки препаратами «Декстрасепт 1 и 2»_

МАКРОМЕР

им. В.С. ЛЕБЕДЕВА

представлен преимущественно лейконостоками (фото 1), которые активно выделяли декстран и погружены в него (фото 2), гнилостными (фото 3) и молочнокислыми бактериями (фото 4). Суммарная численность этих бактерий в контрольном варианте достигла 40*106 кл/мл, которую мы приняли за 100%-ную инфицирован-ность (рис. 2).

Во втором варианте препарату «Декстрасепт 1» в минимально приемлемой концентрации удалось существенно, но не полностью предотвратить развитие микрофлоры: лейконостоков — до 7%; молочнокислых микроорганизмов — до 9% и гнилостных бактерий — до 15% от количества этих же бактерий в контрольном варианте. Безусловно, что это количественное снижение микрофлоры коррелировало с уменьше-

Рис. 2. Воздействие антисептирующих препаратов на жизнедеятельность микрофлоры

нием количества декстрана в данном варианте эксперимента.

В третьем варианте, где использовался только препарат «Декстра-септ 2» в минимальной дозировке, мы также не ожидали абсолютного обеспложивающего эффекта полного разрушения декстрана.

Примечательно, что при сравнении морфологических структур декстрановых слизей в контрольном варианте с вариантом, где использовался препарат «Декстра-септ 2», отчетливо видно гидро-лизирующую, «растворяющую» декстран функцию входящей в состав препарата декстраназы (производство StemEnzym, GmbH&Co. KG, Германия). Плотная структура слизи (фото 2) по мере воздействия декстраназы на начальном этапе заметно разрыхляется (фото 5), и затем слизь практически полностью растворяется (фото 6), высвобождая включённые в неё бактерии. Поэтому, как и ожидалось, симбиотический антисептирую-щий эффект был получен только в четвёртом варианте, когда одновременно использовались два препарата в тех же минимальных концентрациях. В этом случае степень обеспложивания всех представителей микрофлоры составил 99,9%, а декстран и другие коллоидные

20 САХАР № 3 • 2017

ЯО ЩЕЛКОВО

Лучший сради ри^ыЛ

Таблица. Журнал химико-микробиологического анализа

Степень инфицированности**

Технологическая стадия / проба* рН микроорганизмами

Лейконо- Молочно- Гнилост-

стоками кислыми ными

Текущая инфицированность свёклы слизистым бактериозом, % 9

Транспортёро-моечная вода 7,88 2 3

Транспортёр стружки / сок стружки 5,84 3 2 2

Ошпариватель диффузионной колонны / диффузионный сок 5,73 1 1 1

Центр диффузионной колонны / диффузионный сок 5,46 1 2 2

Сборник ЖПВ / ЖПВ 5,26 2 2 1

Мезголовушка диффузионного сока / диффузионный сок 5,61 1 1 1

Сборник диффузионного сока / диффузионный сок 5,33 3 2 1

I зона Бригеля-Мюллера / осадок 7,9 3 # #

Последняя зона Бригеля-Мюллера/осадок 11,4 1 # #

Дата анализа 20.01.2017

ФИО производившего анализы (подпись)

Примечание: *для получения объективных данных химико-микробиологического анализа последовательность и время отбора проб должны максимально соответствовать времени движения партии свёклы по мере её переработки на протяжении всей технологической цепочки; **степень инфицированности: 0 — отсутствует, 1 — незначительная, 2 — значительная, 3 — сильная, 4 — очень сильная; ***# — не подлежит определению.

вещества в пробе практически не обнаруживались (фото 7).

Столь обнадёживающие результаты модельных экспериментов дали основание для проведения промышленных испытаний комплексного препарата «Декстра-

септ 1 и 2» к концу сезона переработки на тех сахарных предприятиях, где были констатированы факты как явственного (3-я и 4-я степени инфицирования), так и бессимптомного (1-я и 2-я степени инфицированности) проявле-

ния заражения микрофлорой слизистого бактериоза.

Выездной совместной сервисной химико-микробиологической службой были разработаны поэтапные алгоритмы мероприятий по выявлению бактериальной микрофлоры (качественный и количественный анализ), её локализации на том или ином участке технологической цепочки с целью выбора оптимальных антисепти-рующих средств и разработка технологии их применения с учётом специфики технологических схем и аппаратурно-технологического оснащения на конкретном предприятии.

На первом этапе был проведён тотальный микробиологический скрининг технологической цепочки предприятия. Данные скрининга (на примере усреднённых данных, полученных на ряде предприятий) наглядно могут быть представлены в журнале (см. табл.).

На основании микробиологического скрининга были выявлены факты различной степени инфицированности молочнокислыми, гнилостными бактериями и лейконостоками. Эпицентром (источником) инфицирования лейконостоками явилась, безусловно, сахарная свёкла (фото 2) и сама технологическая линия производства. Низкая температура выходящего диффузионного сока (28—30 оС) вследствие переработки

да

Фото 5. Разрыхление декстрана препаратом "Декстрасепт 2" (400-кратное увеличение)

Фото 6. Растворение декстрана препаратом «Декстрасепт 2» (400-кратное увеличение).

Фото 7. Поле микроскопа свободное от декстрановой слизи (400-кратное увеличение)

№ 3 • 2017 САХАР 21

МАКРОМЕР

им. В.С. ЛЕБЕДЕВА

замороженной свёклы и наличие в сборнике диффузионного сока застойных зон провоцировало развитие в нём лейконостоков и молочнокислых бактерий. Столь сильное инфицирование свёклы (2-й и 3-й степени) привело к существенному заражению ЖПВ (2-й степени) этими же бактериями, даже после проведения стандартной процедуры тепловой обработки ЖПВ.

Настораживающим для технологов сигналом сильного инфицирования производства лейконо-стоками может служить факт постоянного и быстрого нарастания на нож-скребке пульполовушки ЖПВ и (или) диффузионного сока серовато-молочной кожистой плёнки колоний этих бактерий.

Другим очень важным прогностическим анализом лейконосто-ковой инфекции является наличие или отсутствие в осадке 1-й зоны Бригель-Мюллера декстрановых слизей в виде светлых включений («облачков») на тёмном фоне поля микроскопа, выявляемых специальными красителями. И чем больше в осадке выявляются «облачка», в которые включены «кальциевые» кристаллы, тем выше степень инфицированности производства лейконостоками (фото 8). Уникальность данного метода анализа заключается в его высокой чувствительности, что позволяет технологам вовремя обнаружить лейконостоковое инфицирование производства даже на самых ранних этапах его развития (1-я степень). Если такие же «облачка» декстрана, даже в единичных случаях, обнаруживаются в осадках из второй, третьей, и особенно из последней зоны пред-дефекатора, это свидетельствует о том, что слизистый бактериоз поразил практически уже весь завод (3-я и 4-я степени инфицирования).

При тотальном инфицировании лейконостоковой инфекцией на предприятии периодически на-

блюдаются затруднения фильтрации сока 1-й сатурации на АМА-фильтрах и суспензии сока 1-й сатурации на пресс-фильтрах (от снижения объёма сока, проходящего через АМА-фильтры до практически полного отсутствия фильтрации суспензии на пресс-фильтрах), вследствие чего неритмичная подача сока из теплого дефекатора и далее по технологическому потоку требует проведения мероприятий по частой замене фильтрующих рукавов и проведению кислотной регенерации ПКФ.

На втором этапе, с учётом характера и локализации источников заражения, а также технологической специфики конкретного предприятия, специалистами сервисной химико-микробиологической службой совместно с технологической службой предприятия были разработаны и апробированы следующие способы и технология применения ферментно-антисеп-тирующих препаратов «Декстра-септ 1 и 2».

Полный отказ от использования в качестве антисептирующего агента формалина как малоэффективного препарата.

Применение препарата «Дек-страсепт 1» из расчёта 1 кг препарата на 1 000 т свёклы в сутки. Причём 1/3 суточной суммарной дозы препарата необходимо вносить в ошпариватель или в центр диффузионных колонн, а оставшуюся часть (2/3 суточной суммарной дозы) необходимо вносить: в первые сутки — в мезголовушку ЖПВ, а на вторые сутки — в мезголовуш-ку ДС-сборника. Далее внесение препарата «Декстрасепт 1» в эти мезголовушки посуточно чередуют в шахматном порядке.

Параллельно с применением препарата «Декстрасепт 1» необходимо использовать препарат «Декстрасепт 2».

Однако препарат «Декстрасепт 2» следует вносить в мезголовушку ЖПВ или на стружку транспортёра ошпаривателя из расчёта 2—6 кг

препарата на 1 000 т свёклы в сутки.

Препараты «Декстрасепт 1 и 2» вносят в выбранные технологические точки в растворённом виде и непрерывно с помощью любых имеющихся на предприятии дозирующих насосов. Однако допустимо двукратное внесение этих препаратов в течение суток, при этом суточную дозу делят на две равные порции.

В результате производственных испытаний комплекса антисепти-рующих препаратов «Декстрасепт 1 и 2» были получены нижеприведённые результаты.

Удалось практически полностью подавить развитие лейконосто-ков, молочнокислых и гнилостных бактерий по всей технологической цепочке предприятия, что подтверждалось практическим равенством величин рН нормального сока свёклы (5,92) и рН диффузионного сока в диффузионных аппаратах (5,88). А в дефекатном осадке I зоны преддефекатора дек-страновые слизи не обнаруживались (фото 9).

2. Снизился уровень пенообра-зования и значительно улучшилось фильтрование (наблюдалось снижение давления на фильтрах, увеличивалась скорость фильтрования сока и улучшились процессы фильтрации на ПКФ).

3. В процессе испытаний препаратов «Декстрасепт 1 и 2» были отмечены их настолько сильные ан-тисептирующие свойства, что закономерное повышение значений рН ДС приводило к снижению содержания СВ в жоме ниже 28% и, следовательно, к снижению эффективности обезвоживания жома на жомопрессах. Поэтому с целью улучшения качества отжима жома, но, к сожалению, в ущерб микробиологической чистоте ДС было принято решение о снижении нормативного расхода препарата «Декстрасепт 1» на 30—50% от рекомендуемой.

4. Во время длительного применения препаратов «Декстрасепт 1 О

22 САХАР № 3 • 2017

ЯО ЩЕЛКОВО

Лучший сради

УДК 664.12

Технологические вспомогательные средства в производстве сахара: от локальных технологий применения к интегрированным

Л.И. БЕЛЯЕВА, канд. техн. наук, доцент

В.Н. ЛАБУЗОВА, А.В. ОСТАПЕНКО, Е.М. СКРИПКО

ФГБНУ «Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности», г. Курск

В производстве сахара технологические вспомогательные средства (ТВС) являются значимым инструментом интенсификации технологических процессов, в связи с чем рынок ТВС динамично развивается, мотивируя сахарные заводы к активному их применению, однако результативность и последствия применения средств требуют более глубокого изучения.

Анализ эволюции использования ТВС в отечественной технологии свекловичного сахара [1] позволяет выделить следующие современные тенденции. Основная масса ТВС зарубежного производства. Большинство из них обладают высоким технологическим эффектом и пролонгированным действием при минимизации расхода, при этом распространение получают узконаправленные препараты внутри каждой функциональной группы и многофункциональные комплексные препараты, сочетающие в себе

композиции действующих веществ разных функциональных групп. Целевое применение каждого средства технологически и экономически оправданно; имеется локальная технология его применения, позволяющая автоматически вести процесс приготовления и дозирования препарата в зависимости от параметров технологического процесса и качества обрабатываемых полуфабрикатов; правила работы закреплены в научно-технической документации (технологических инструкциях, методических рекомендациях и др.). Безопасность ТВС регулируется Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств»: контроль содержания остаточных количеств в готовой и побочной продукции ведётся, как правило, по установленному изготовителем сред-

О и 2» было отмечено статистически достоверное увеличение выработки предприятием сахара на 4—6 т в сутки по сравнению с аналогичной по производительности и качеству свёклы в доиспытательный период.

Выводы. Новый ассортимент ферментно-антисептирующих препаратов «Декстрасепт 1 и 2» является эффективным средством для комплексной борьбы с микрофлорой слизистого бактериоза на свеклосахарных предприятиях.

Именно комплексное и одновременное применение этих препаратов, разноплановое действие которых направленно на обеспложивание микрофлоры слизистого бактериоза, деструкцию декстра-на и других коллоидных веществ, обеспечивает симбатное повышение эффективности уничтожения

№ 3 • 2017 САХАР 23 -

микрофлоры в целом и, следовательно, способствует повышению выхода сахара и улучшению его потребительских качеств.

Список литературы 1. Сапронов, А.Р. Технология сахарного производства / А.Р. Сапронов. - М. : Колос, 1999. - 494 с.

2. Шлегель, Г. Общая микробиология / Г. Шлегель. — М. : Мир, 1972. — 476 с.

3. Сотников, В.А. Миграционный профиль слизистого бактериоза на свеклосахарных предприятиях / В.А. Сотников, А.В. Сотников // Сахар. — 2016. — № 6. — С. 34—39.

Аннотация. В статье представлены данные об особенностях микробиологического поражения свеклосахарных предприятий слизистым бактериозом в сезон 2016 г. В целях эффективной борьбы с этой инфекцией апробирован и рекомендован комплексный антисептирующий препарат «Декстрасепт 1 и 2», эффективно уничтожающий лейконосток и декстрановые слизи. Ключевые слова: диффузионный сок, жомопрессовая вода, Leuconostoc mesenteroides, декстран, коллоидные вещества, антисептирующие препараты, декстраназа.

Summary. The article presents data on the peculiarities of microbiological defeat of sugar beet enterprises with mucous bacteriosis in the season of 2016. In order to effectively combat this infection, a complex antiseptic drug «Dextrasept 1 and 2» effectively destroying leuconostoc and dextran mucus was tested and recommended. Keywords: diffusion juice, pulp-press water, Leuconostoc mesenteroides, dextran, colloidal substances, antiseptic drugs, dextranase.