CC BY
43
ПЕРЕРАБОТКА
УДК 579.676: 664.863 ёо1: 10.30766/2072-9081.2018.67.6.83-87
Выделение и идентификация бактерий рода АИсусЬоЬаоШиБ в яблочном концентрированном соке отечественного производства
М.Н. Курбанова, М.В. Тришканева, Ж.А. Семенова, А.Ю. Колоколова, М.Т. Левшенко
Всероссийский научно-исследовательский институт технологии консервирования
- филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова»
РАН, Московская обл., Российская Федерация
В статье представлены результаты исследований по определению бактерий рода АИсусЬоЬасШш в яблочных концентрированных соках, произведенных на перерабатывающих предприятиях Южного Федерального округа Российской Федерации. Микроорганизмы рода АИсусЬоЬасШш представляют собой кислотоустойчивые термофильные, спорообразующие бактерии, которые могут вызывать порчу соковой продукции. Порча в основном проявляется как образование фенольного (лекарственного или дымного) запаха. Посторонний запах является результатом образования гваякола (2-метоксифенола) - продукта жизнедеятельности отдельных штаммов (гваяколобра-зующих) бактерий рода АЫсусЬоЬасШи,. Нами проведены микробиологические исследования 49 образцов концентрированного яблочного сока и 10 образцов промывных вод с оборудования, отобранных в процессе его производства. Исследования показали, что споры бактерий рода АЫсусЬоЬасШи., могут остаться жизнеспособными во фруктовых концентрированных соках и после тепловой обработки, обычно применяемой в пищевой промышленности для микробиологической стабильности. Микробиологический анализ 49 образцов концентрированного яблочного сока показал, что 30 образцов (61% от общего числа исследованных образцов) содержали бактерии рода АЫсусЬоЬасИ/и.1,. При идентификации бактерий рода АЬусусЬоЬасШш в 30 образцах яблочных концентрированных соков, содержащих эти бактерии, 25 образцов (83%) содержали гваяколположительные бактерии и 5 образцов (17%) - гваяколотри-цательные Количество бактерий в 1 см3 яблочных концентрированных соков не превысило значения 400 КОЕ/см3. Полученные результаты послужат основанием для разработки нормативов допустимого содержания бактерий АИсус1оЬасШш в яблочном концентрированном соке.
Ключевые слова: соковая продукция, контаминация микробная, гваякол
Контроль качества пищевых продуктов является неотъемлемой частью программы обеспечения безопасности населения. Основное внимание в этой программе уделено контролю микробиологической контаминации пищевых продуктов, сырья и полуфабрикатов.
Яблочные концентрированные соки (ЯКС) традиционно считаются стойкими к микробиологической порче в силу их физико-химических характеристик. Эти характеристики включают высокую рН 3,5-4,0, низкую активность воды за счет высокой концентрации растворимых сухих веществ (как правило, более 60°Вйх) и высокую вязкость [1, 2].
В последнее время отдельные производители соковой продукции в список контролируемых показателей качества концентрированных соков включают наличие бактерий рода ЛИсусЬЬасШш. Порчу, вызванную бактериями этого рода, трудно обнаружить визуально. Испорченный сок кажется нормальным или имеет небольшой осадок без газообразования. Часто единственным доказательством порчи служит лекарственный аромат. Химическое вещество, создающее этот аромат, было иден-
тифицировано как гваякол (2-methoxyphenol) и является продуктом жизнедеятельности гвая-колобразующих видов бактерий рода ЛИсус!о-ЬасШш. К гваяколобразующим относят следующие виды: A. аcidoterrestris, Л. ааёосаШа-пш, Л. ааЛрИИш, A. сycloheptanicus [3, 4].
Причиной заражения соковой продукции бактериями рода ЛИсус1оЬасШш является недостаточное качество подготовки сырья к переработке (плохо вымытые яблоки), загрязненная вода, используемая в технологическом процессе переработки яблок.
Впервые бактерии рода ЛИсус1оЬасШш sp. были описаны в 1982 году при исследовании порчи яблочного сока [2, 5]. В дальнейшем было доказано, что присутствие бактерий рода ЛИсу-с1оЬасШш может привести к существенной микробиологической порче соковой продукции [6, 7].
В Российской Федерации вопросы контроля бактерий рода ЛИсус1оЬасИ1ш в соковой продукции пищевая отрасль поставила перед собой относительно недавно. В 2013-2014 годах был разработан и утвержден ГОСТ 33163 «Продукция соковая. Определение бактерий рода ЛИсус1оЬасИ1ш», который описывает мето-
ды обнаружения и идентификации данных видов бактерий. Однако на сегодняшний день в Российской Федерации не установлены допустимые нормы наличия бактерий рода ЛИсус!о-ЬасШш в сырье и готовой соковой продукции.
ЛИсусЬЬасШш - аэробные, ацидофильные, термофильные бактерии, живущие в почве с оптимальным диапазоном температуры 42-60°С и значения рН 2,0-6,0. ЛИсус1оЬасШш не является патогенным микроорганизмом и отвечает за плоско-кислый тип порчи и производство гваякола [8-10]. При этом использование высокотемпературной тепловой обработки соковой продукции не всегда обеспечивает гарантированное ингибирование бактерий рода ЛИсу-с1оЬасШш. Споры рода ЛИсус1оЬасШш могут пережить типовые режимы стерилизации, примененные во время производства сока. Кроме того, высокотемпературная тепловая обработка приводит к образованию повышенного количества 5-оксиметилфурфурола (ОМФ), содержание которого является нормируемым показателем для соковой продукции детского питания [11].
Цель исследований - качественное и количественное определение бактерий рода ЛИсус1оЬасШш в концентрированных яблочных соках отечественных производителей и технологической воде, используемой в производстве, как в возможном источнике заражения для последующей разработки нормативов допустимой обсемененности соковой продукции бактериями рода ЛИсусЬЬасШш.
Материал и методы. В качестве объектов исследований были взяты 49 образцов концентрированного яблочного сока от трех отечественных производителей (п = 3) и 10 образцов воды, полученной при санитарной обработке технологического оборудования для концентрирования сока.
Исследования проводили по ГОСТ 33163 «Продукция соковая. Определение бактерий рода Alicyclobacillus», применяя метод мембранной фильтрации для осветленной продукции (21 образец ЯКС) и метод прямого посева для неосветленной (28 образцов ЯКС). При определении наличия бактерий рода Alicyclo-bacillus методом прямого посева анализировали пробы объемом 1 см3 ЯКС с использованием в качестве плотных питательных сред YSG и ВАТ агаров. При определении наличия бактерий методом мембранной фильтрации анализировали пробы объемом 10 см3 ЯКС с использованием фильтровальной установки «HIBLOV MV-1580V» и YSG и ВАТ агаров.
Для выявления спор бактерий рода Alicyclobacillus и подтверждения их принадлежности к роду Alicyclobacillus проводили прогрев проб соковой продукции (тепловой удар) при 80°C в течение 10 минут. Это стимулировало образование спор у бактерий рода Alicycloba-cillus. Для установления наличия спор бактерий проводили просмотр нативного препарата с помощью фазово-контрастной микроскопии.
Для определения способности исследуемых микроорганизмов образовывать гваякол проводили пероксидазный тест, который основан на изменении цвета среды YSG с ванилиновой кислотой после реакции окисления пе-роксидом водорода. Обработку результатов, полученных на плотных питательных средах, проводили по ГОСТ ISO 7218 «Микробиология пищевых продуктов и кормов для животных. Общие требования и рекомендации по микробиологическим исследованиям».
Результаты и их обсуждение. Примеры роста культуры на плотных питательных средах представлены на рисунке 1.
а Ь
Рис. 1. Фотографии колоний бактерий рода ЛИсусЪЪисШш на плотной среде, полученные: а - методом прямого посева, Ь - методом мембранной фильтрации
Микробиологический анализ 49 образ- ЛИсус1оЬасШш, а в 10-ти исследованных об-цов концентрированного яблочного сока пока- разцах технологической воды бактерии отсут-зал, что 30 образцов ЯКС (61% от общего чис- ствовали. Результаты исследований ЯКС и вола исследованных) содержали бактерии рода ды представлены в таблице 1.
Таблица 1
Результаты исследования образцов на присутствие бактерий рода Л11еус1оЪасИЫн
Наименование образца Объем Количество образцов
пробы общее с обнаруженными бактериями
Концентрированный яблочный сок (ЯКС) 10 мл 21 8
1 мл 28 22
Технологические смывы 10 мл 6 Не обнаружены
1 мл 4 Не обнаружены
Данные, приведенные в таблице 1, показали, что оба метода позволяют обнаруживать бактерии рода Л1усус1оЬасШш в исследованных образцах. При этом доля образцов с обнаруженными бактериями в осветленном ЯКС составила 38,0%, в неосветленном - 78,5%.
В образцах ЯКС, содержавших бактерии рода Л1усус1оЬасШш, определяли наличие и количество жизнеспособных бактерий и их спор в каждой пробе. По пероксидазному тесту на гваякол определяли, относятся ли выделенные микроорганизмы к гваяколобразую-щим (гваяколположительным) видам или гвая-колотрицательным (табл. 2 и 3). Таблица 2
Количество выявленных бактерий рода Л1усус1оЪасШин в 1 см3 пробы неосветленного ЯКС методом прямого посева (п = 3)
Номер Количество Тест
образца КОЕ/ см3 на гваякол
1 3,0x102 +
2 8,0x101 +
3 0,4 х101 -
4 7,8х101 +
5 1,4 х 102 +
6 4,0х102 +
7 7,5х101 +
8 5,0х101 -
9 5,0х101 +
10 3,5 х101 +
11 6,5х101 +
12 5,0х101 +
13 2,9х101 +
14 1,2x102 +
15 1,1x101 -
16 3,4x101 -
17 7,0x101 +
18 2,5x102 +
19 1,3х101 +
20 1,4х102 +
21 1,7x101 +
22 1,7x101 +
(+) - гваякол обнаружен; (-) - гваякол не обнаружен
Согласно данным таблицы 2, максимальное количество бактерий в 1 см3 неосветленного ЯКС не превысило значения 400 КОЕ/см3, среднее значение составило 92 КОЕ/см3.
Таблица 3
Количество выявленных бактерий рода А1усус1оЬасШи8 в 10 см3 пробы осветленного ЯКС методом мембранной фильтрации (п = 3)
Номер Количество Тест на
образца КОЕ/ 10 см3 гваякол
23 1,6x101 +
24 0,5 x101 +
25 0,4 x101 +
26 0,2 x101 +
27 0,4 x101 +
28 0,3 x101 -
29 3,6х102 +
30 1,0х103 +
При идентификации бактерий рода А1усус1оЬасШш в 30 образцах ЯКС, содержащих эти бактерии, 25 образцов (83%) содержали гваяколположительные бактерии и 5 образцов (17%) - гваяколотрицательные. В образцах с содержанием бактерий рода АНсус1оЬасШш в количестве 100 и более КОЕ/см3 наблюдались признаки порчи в виде небольшого лекарственного аромата. Полученные результаты определения количества гваяколоположительных бактерий АНсус1оЬасШш в исследованных образцах ЯКС могут быть использованы для накопления данных при разработке нормативов по допустимому содержанию бактерий АНсус-1оЬасШш в соковой продукции.
Выводы. 1. Микробиологический анализ 49 образцов концентрированного яблочного сока показал, что 30 образцов ЯКС (61% от общего числа исследованных) содержали бактерии рода АНсус1оЬасШш. При идентификации бактерий рода А1усус1оЬасШш в 30 образцах ЯКС, содержащих эти бактерии, 25 об-
разцов (83%) содержали гваяколположитель-ные бактерии и 5 образцов (17%) - гваяколот-рицательные.
2. Среднее количество обнаруженных бактерий Alicyclobacillus в 1 см3 осветленного ЯКС составило 92 КОЕ/см3, в неосветленном ЯКС - 17 КОЕ/см3. При этом в образцах с содержанием бактерий рода Alicyclobacillus в количестве 100 и более КОЕ/см3 наблюдались признаки порчи в виде небольшого лекарственного аромата.
3. Полученные результаты определения количества гваяколоположительных бактерий Alicyclobacillus в исследованных образцах ЯКС могут быть использованы для накопления данных при разработке нормативов по допустимому содержанию их в соковой продукции.
Список литературы
1. Шобингер У. Фруктовые и овощные соки: научные основы и технологии: Пер. с нем. / под общ. науч. ред. А.Ю. Колеснова, Н.Ф. Берестеня и А.В. Орещенко. СПб: Профессия, 2004. 640 с.
2. Tayefe M., Zade A.N., Asl M.S., Hashemi S.A. Isolation of Alicyclobacillus acidoterrestris from Commercial Spoiled apple Juice and Study on some Influence Parameters on its Growth in Apple Juice // Biological Forum - An International Journal. 2014. №6(2), pp. 41-45. DOI: 10.15515/abr.0976-4585.5.2.138142.
3. Yokota A., Fujii T., Goto K. Alicyclobacillus: Thermophilic Acidophilic Bacilli, Springer Science & Business Media, 2008. pp. 15-21.
4. Bahgeci K.S., Gokmen V., Acar J. Formation of guaiacol from vanillin by Alicyclobacillus acidoterrestris in apple juice: a model study // Europe-
an Food Research and Technology. 2005. №220 (2), pp. 196-199. DOI: 10.1007/s00217-004-1018-y.
5. Aneja K. R., Dhiman R., Kumar N. A., Aneja A. Review Article. Emerging Preservation Techniques for Controlling Spoilage and Pathogenic Microorganisms in Fruit Juices //International Journal of Microbiology. 2014. Р. 14. Article ID 758942, DOI: 10.1155/2014/758942/.
6. Филиппова Р.Л., Колеснов А.Ю., Муха-меджанова Т.Г. Бактерии рода Alicyclobacillus -возбудители порчи фруктовых соков и напитков // Пиво и напитки. 2004. №3. С. 30-32.
7. Филиппова Р.Л., Мухамеджанова А.А., Колеснов А.Ю. Идентификация бактерий рода Alicyc-lobacillus во фруктовых соках и пути предотвращения их порчи // Пиво и напитки. 2004. №4. С. 66-69.
8. M. Zeki Durak a, John J. Churey a, Michelle D. Danyluk b , Randy W. Worobo Identification and hap-lotype distribution of Alicyclobacillus spp. from different juices and beverages // International Journal of Food Microbiology Vol. 142. 2010. рр. 286-291.
9. Xiao-Chen Huang, Ya-Hong Yuan, Chun-Feng Guo, Vassilis Gekas Alicyclobacillus in the Fruit Juice Industry: Spoilage, Detection, and Prevention/Control // Food Reviews International. Vol. 31. 2015. pp. 91-124. DOI: 10.1080/87559129.2014. 974266.
10. Osopale B. A., Witthuhn C.R., Albertyn J., Oguntoyinbo F.A. Culture dependent and independent genomic identification of Alicyclobacillus spp. in contaminated commercial fruit juices // Food Microbiology Vol. 56. 2016. pp. 21-28.
11. Bevilacqua A., Sinigaglia M., Corbo M.R. Alicyclobacillus acidoterrestris: New methods for inhibiting spore germination // International Journal of Food Microbiology. 2008. №125. С. 103-110. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2008.02.030.
Сведения об авторах:
Курбанова Мадинат Насрудиновна, кандидат биол. наук, ст. научный сотрудник,
Тришканева Марина Валерьевна, кандидат хим. наук, ведущий научный сотрудник, ученый секретарь,
Семенова Жанна Александровна, научный сотрудник,
Колоколова Анастасия Юрьевна, кандидат техн. наук, вед. научный сотрудник, Левшенко Михаил Трифонович, ст. научный сотрудник
Всероссийский научно-исследовательский институт технологии консервирования - филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, ул. Школьная, д. 78, г. Видное, Московская обл., Российская Федерация, 142703, e-mail:[email protected]
Agrarnayа nauka Evro-Severo-Vostoka, 2018. Vol. 67, no. 6, pp. 83-87.
doi: 10.30766/2072-9081.2018.67.6.83-87
Isolation and identification of Alicyclobacillus genus bacteria in domestically produced apple juice concentrates
M.N. Kurbanova, M.V. Trishkaneva, Zh.A. Semenova, A.Yu. Kolokolova, M.T. Levshenko
All-Russian Research Institute of Canning Technology - Branch of V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Moscow region, Russian Federation
The article provides the results of studies on the identification of Alicyclobacillus genus bacteria in apple juice concentrates produced at the processing enterprises of the Southern Federal District of the Russian Federation. Microorganisms of the genus Alicyclobacillus are acid resistant, thermophilic, spore-forming bacteria that can cause
juice products spoilage. Spoilage mainly appears as the formation of a phenolic (medicinal or smoky) smell. An alien odor is the result of the formation of guaiacol (2-methoxyphenol), the product of the vital activity of separate strains (guaiacol-forming) bacteria of Alicyclobacillus genus. Microbiological studies of 49 samples of sterilized apple juice concentrates and 10 samples of washing water from the equipment, selected in the process of apple juice concentrate producing were carried out. The studies have shown that spores of Alicyclobacillus genus bacteria can remain viable in juice concentrates after the heat treatment commonly used in the food processing industry for microbiological stability. Microbiological analysis of 49 samples of apple juice concentrates showed that 30 samples (61% of the total number of examined samples) contained bacteria of the genus Alicyclobacillus. When identifying bacteria of Alycyclobacillus genus in 30 samples of apple juice concentrates containing these bacteria, 25 samples (83%) contained guaiacol-positive bacteria and, accordingly, 5 samples (17%) contained guaiacol-negative bacteria. The number of bacteria in 1 cm3 of apple juice concentrates did not exceed 400 CFU/cm3. The results of the research can serve as the basis for the development of standards concerning the allowable content of Alicyclobacillus bacteria in apple juice concentrate.
Key words: juice products, microbial contamination, guaiacol
References
1. Shobinger U. Fruktovye i ovoshchnye soki: nauchnye osnovy i tekhnologii. [Fruit and vegetable juice: scientific bases and technologies]. Saint-Petersburg: Professiya, 2004. 640 p.
2. Tayefe M., Zade A.N., Asl M.S., Hashemi S.A. Isolation of Alicyclobacillus acidoterrestris from Commercial Spoiled apple Juice and Study on some Influence Parameters on its Growth in Apple Juice. Biological Forum - An International Journal. 2014. no. 6(2). pp. 41-45. DOI: 10.15515/abr.0976-4585.5.2.138142.
3. Yokota A., Fujii T., Goto K. Alicyclobacillus: Thermophilic Aci-dophilic Bacilli. Springer Science & Business Media, 2008. pp. 15-21.
4. Bahgeci K.S., Gokmen V., Acar J. Formation of guaiacol from vanillin by Alicyclobacillus acidoterrestris in apple juice: a model study. European Food Research and Technology. 2005. no. 220(2), pp. 196-199. DOI: 10.1007/s00217-004-1018-y.
5. Aneja K. R., Dhiman R., Kumar N. A., Aneja A. Review Article. Emerging Preservation Techniques for Controlling Spoilage and Pathogenic Microorganisms in Fruit Juices. International Journal of Microbiology. 2014. pp. 14. Article ID 758942. DOI: 10.1155/2014/758942/.
6. Filippova R.L., Kolesnov A.Yu., Mukha-medzhanova T.G. Bakterii roda Alicyclobacillus -vozbuditeli porchi fruktovykh sokov i napitkov. [Bacteria of Alicyclobacillus genus are pathogens of spoilage
of fruit juices and beverages]. Pivo i napitki. 2004. no. 3. pp. 30-32.
7. Filippova R.L., Mukhamedzhanova A.A., Kolesnov A.Yu. Identifikatsiya bakteriy roda Alicyc-lobacillus vo fruktovykh sokakh i puti predotvra-shcheniya ikh porchi. [Identification of bacteria of Alicyclobacillus genus in fruit juices and the ways to prevent product spoilage]. Pivo i napitki. 2004. no. 4. pp. 66-69.
8. M. Zeki Durak a, John J. Churey a, Michelle D. Danyluk b , Randy W. Worobo Identification and haplotype distribution of Alicyclobacillus spp. from different juices and beverages. International Journal of Food Microbiology, 2010. Vol. 142. pp. 286-291.
9. Xiao-Chen Huang , Ya-Hong Yuan , Chun-Feng Guo , Vassilis Gekas Alicyclobacillus in the Fruit Juice Industry: Spoilage, Detection, and Preven-tion/Control // Food Reviews International, Vol. 31. 2015. pp. 91-124. DOI: 10.1080/87559129. 2014.974266.
10. Osopale B. A., Witthuhn C. R., Albertyn J., Oguntoyinbo F. A. Culture dependent and independent genomic identification of Alicyclobacillus spp. in contaminated commercial fruit juices. Food Microbiology. 2016. Vol. 56. pp. 21-28.
11. Bevilacqua A., Sinigaglia M., Corbo M.R. Alicyclobacillus acidoterrestris: New methods for inhibiting spore germination. International Journal of Food Microbiology. 2008. no. 125. pp. 103-110. DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2008.02.030.
Information about authors:
M.N. Kurbanova, PhD in Biology, senior researcher, the Laboratory of food quality and safety, M.V. Trishkaneva, PhD in Chemical sciences, leading researcher, scientific secretary, Zh.A. Semenova, researcher,
A.Yu. Kolokolova, PhD in Engineering, leading researcher, M.T. Levshenko, senior researcher
All-Russian Research Institute of Canning Technology - Branch of V M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS, Shkolnaya str., 78, Vidnoe, Moscow region, Russian Federation, 142703, e -mail:[email protected]
