Предисловие

Учебник предназначен для студентов вузов, специализирующихся в пищевой биотехнологии и познающих обмен органических веществ, осуществляемый микроорганизмами. При этом микробный метаболизм рассматривается как процесс, приводящий к порокам, порче продуктов питания или к ферментации и биотрансформации, выгодной и полезной человеку.

Учебник необходим при подготовке специалиста в области технологии переработки и хранения продуктов животноводства, производства пищевых продуктов и продуктов биотехнологии. Однако до настоящего времени в учебной литературе отсутствует изложение основ и принципов порчи продуктов животноводства. Это первая попытка создать учебный материал специальной дисциплины «Микробиологические основы безопасности продуктов питания» согласно учебному плану подготовки технологов технологического факультета РГАУ—МСХА имени К.А. Тимирязева. Необходимость издания подобного учебника диктуют требования перестройки высшей школы и введения двухуровневой системы подготовки специалистов с высшим образованием — бакалавров и магистров. При этом общая, техническая и пищевая микробиологии не в состоянии в нужном объеме вместить информацию о процессах, происходящих в продуктах питания при изготовлении, длительном хранении, появлении порчи и т.д, которые должен знать технолог.

Данный учебник ставит своей целью восполнить недостающий материал по основам безопасности продуктов питания для сохранения здоровья человека. Назрела необходимость подготовки специалистов нового поколения, владеющих особенностями технологии и биотехнологиями получения пищевых продуктов. Для этого необходимы углубленные знания в области химии пищи, биохимии и микробиологии.

Курс предусматривает подготовку студентов в двух направлениях:

  • 1) использовать результаты лабораторных исследований в создании масштабных учебно-производственных процессов;
  • 2) базируясь на знаниях микробиологии, химии, биохимии, углубленно рассматривать биохимические и микробиологические основы синтеза определенных биологически активных соединений, вызывающих порчу пищевых продуктов, и научиться управлять метаболическими процессами живого организма. Знать основных возбудителей порчи продуктов питания и возможных патогенных для человека возбудителей опасных болезней.

Материалы, содержащиеся в двух частях и шести главах учебника, призваны помочь студентам старших курсов бакалавриата и магистрата и всем, кто хочет более основательно изучить отдельные проблемы пищевой биотехнологии, микробного контроля и признаки порчи пищевых продуктов. В конце книги приводится список монографий, учебников, различных руководств и глоссарий для удобства освоения курса.

После изучения курса «Микробиологические основы безопасности продуктов питания» студент должен обладать следующими компетенциями:

знать

  • • микробиологические процессы трансформации органических соединений продуктов животного происхождения;
  • • метаболизм микробной клетки и регуляцию обменных процессов, протекающих в живом организме;
  • • процессы, протекающие в продукте питания, такие как биодеградация, ферментация, биотрансформация;
  • • микроорганизмы пороков и порчи пищевых продуктов;
  • • пищевые патогенные микроорганизмы продуктов животного происхождения;
  • • современные методы обнаружения метаболитов микроорганизмов как индикаторов порчи пищевых продуктов;

уметь

  • • ориентироваться в многочисленных процессах порчи продуктов питания животного происхождения;
  • • различать контаминацию, порок или порчу пищевых продуктов животного происхождения;
  • • выявлять причины микробного порока продуктов питания;
  • • предусмотреть скорость порчи данного пищевого продукта;
  • • принять правильное решение относительно возможного регулирования микробиологической порчи пищевого продукта;

владеть

  • • навыками применения полученных знаний при оценке качества пищевых продуктов;
  • • экспресс-методами при оценке микробиологической порчи продуктов питания и их пищевой безопасности;
  • • навыками индикации «подозрительных» микроорганизмов;
  • • навыками оценки типа пищевых продуктов и способов устранения причин порчи или порока.

Предлагаемая читателю книга основана на материале лекций, которые автор в течение ряда лет читает в РГАУ—МСХА имени К.А. Тимирязева студентам-технологам по производству продуктов питания животного происхождения. Необходимо обеспечение опережающего характера биотехнологического образования с учетом новейших разделов биотехнологий получения различных биологически активных веществ. Для реализации основных целей образовательных программ и подготовки специалистов-биотехнологов необходима их глубокая информированность в области биохимии и микробиологии. Для студентов важен материал по обмену веществ, осуществляемый микроорганизмами, как естественный процесс, протекающий в продуктах питания при их хранении, а также взаимоотношения между микроорганизмами в определенной питательной среде. Развитие микроорганизма определяется его биологическими особенностями, энергетическим обменом, кинетикой роста, регуляцией, способностью к адаптации, устойчивостью и т.д.; важны физико-химические условия обитания организмов в продуктах. Жизнедеятельность микроорганизмов приводит к изменению окислительно-восстановительного потенциала среды и, соответственно, к определенным продуктам метаболизма и их концентрации. Поэтому ключевое значение в скорости порчи продукта имеют сродство к субстрату, скорость роста клеток, скорость потребления субстрата и, в целом, конкуренция микроорганизмов за использование субстрата.

Микробиологический критерий оценки пищевых продуктов определяет пригодность конкретного продукта и основан на наличии или отсутствии микроорганизмов, их численности, включая патогенные виды, а также на содержании их метаболитов, в том числе токсинов (на единицу массы, объема, площади продукта). Порчу пищевых продуктов можно определить как некоторый процесс или изменение, приводящее к нежелательности употребления данного продукта в пищу. Порча пищевых продуктов может быть микробиологической, физической и химической природы.

Микробиологические критерии порчи продуктов определяются документами: стандартами, рекомендациями, техническими условиями и т.п. Официально приходится говорить о месте микробов в продуктах питания как в среде обитания, а также о формировании разнообразных микробных сообществ. Большинство микроорганизмов встречается в продуктах питания в прикрепленном (иммобилизованном) состоянии, в виде биопленок или наростов. Прикрепленные микроорганизмы находятся в ином физиологическом состоянии по сравнению с бактериями биопленки и по разному обеспечивают гомеостаз организма в изменяющихся условиях. Технологу пищевых продуктов необходимы разносторонние знания о микроорганизмах, вызывающих порчу различных продуктов питания, для прогнозирования срока их хранения. При изложении «материала микробное сообщество продуктов» рассматривается во взаимодействии со своей средой обитания на основе трофических связей, которые включают химические трансформации органических веществ как прямой способ получения энергии для деятельности микроорганизмов. В отличие от микробных метаболитов, находящихся в растворе, летучие вещества редко используются микроорганизмами в качестве источника питания или энергии.

Микробиологическую порчу пищевых продуктов мы рассматриваем в основном с точки зрения деятельности наиболее известных «микроорганизмов порчи», способов их выявления, идентификации и контроля. Выдвигая приоритет безопасности пищевых продуктов, совершенно правильно ученые в последнее время уделяют большое внимание именно микроорганизмам порчи.

Книга вынужденно ограничена, так как материалы, касающиеся организации микробного сообщества, и необходимые предварительные сведения о бактериальной клетке изложены в учебнике «Микробиология» [16] и здесь не повторяются. Рассматриваются только вопросы контроля микробиологической порчи пищевых продуктов. Большое внимание уделено наиболее известным микроорганизмам, влияющим на органолептические свойства продуктов и их пищевую безопасность, которые необходимо тщательно контролировать в условиях современной высококонкурентной мировой экономики.

Существует заинтересованность прежде всего в снижении микробиологических рисков у продуктов и ингредиентов, их составляющих.

Цена ошибки при микробиологическом контроле бывает разной — от необходимости переработки некачественной продукции до полного отзыва продукта из реализации. Диапазон микроорганизмов порчи очень широк. Растущее число пищевых продуктов разнообразного качества, повышает вероятность их микробиологической порчи.

Материал по дисциплине необъятен, многое осталось за рамками изложения. Вынужденно даем краткое представление о грибах, дрожжах, микроорганизмах семейств Enterobacteriaceae, Bacillaceae, основных клинических симптомах пищевых отравлений и способах профилактики заболеваний (инфекции, интоксикации и токсикоин- фекции) пищевыми патогенами. В то же время дрожжи представляют довольно разнообразную группу организмов, способных к образованию не только одиночных клеток, но и типичных мицелиальных структур. Среди остальных микроорганизмов выделяются специфические группы и виды, способные вызывать порчу практически всех пищевых продуктов. Важнейшими и наиболее опасными из них являются роды: Bacillus, Clostridium, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Staphylococcus, Xantomonas и др. Появление новых пищевых продуктов и технологий расширило список «микроорганизмов порчи» (психротрофные клостридии продуктов вакуумной упаковки — Clostridium putrificus, С. putrefaciens, С. butyricum факультативные анаэробы — Bacillus circulans, Paenibacillus macerans, Alicyclobacillus acidoterrestris).

Для принятия правильных решений в отношении регулирования микробиологической порчи очень важно знать законы поведения микроорганизмов в их среде обитания. Необходимо знать также как микроорганизмы, свойственные данному пищевому продукту, так и микроорганизмы, вызывающие его порчу. При этом условия роста конкретного микроорганизма пищевого продукта зависят от типа продукта, его химического состава, способа хранения, трофических связей микроорганизмов в продукте и реакций синтеза метаболитов. Порча продукта — это сложный комплексный процесс, который зависит от «внутренних» и «внешних» факторов. Наилучший контроль микробиологической порчи дает подход, основанный на НАССР (Hazard Analysis Critical Control Points) — анализ рисков и критических контрольных точек и соответствующих программах типа «правильных методов производства» GMP — с оценкой рисков. Применяются также и прогностические микробиологические модели. Гигиеническое качество и биологическая стабильность готового продукта являются важными оценочными критериями.

С глобальной точки зрения контроль и оценка стабильности свойств продукта и срока его годности или хранения требуют знаний о соответствующих микроорганизмах и их способности вызывать порчу, позволяющих определить пределы порчи и понять взаимосвязь между общей численностью микроорганизмов и их метаболической активностью.

Материалы лекций менялись по мере расширения знаний о предмете, появления новых аналитических методов и способов исследования различных типов энергетического метаболизма, экспресс- методов микробиологической оценки продуктов питания. В принципе, любая научная тема не имеет последней страницы, а в области контроля продуктов питания — особенно! Стабильной остается лишь микробиологическая порча пищевых продуктов. Вызывается она самыми разными бактериями, плесенями и дрожжами, численность которых и разнообразие растет за счет изменения сахаров, органических кислот и других легкоусвояемых источников углерода.

Методы микробиологического контроля продуктов питания животного происхождения постоянно должны меняться, совершенствоваться и углубляться, так как управление биосинтезом микроорганизмов основывается на знаниях сложных, динамичных энзиматических процессов. Большим тормозом в их развитии и совершенствовании является плохое оснащение микробиологических лабораторий, использование устаревших методов исследования, требующих в большинстве случаев больших трудозатрат и длительного времени выполнения исследования.

Однако в последнее время активно внедряются экспресс-методы микробиологического анализа продуктов питания, напитков, фармацевтических препаратов и отходов производства. Микроорганизмы, имеющиеся в исследуемом материале, быстро и точно обнаруживаются культуральными и микроскопическими приемами. На заключительном этапе исследований — проведение идентификации различных групп — используют автоматизацию (микротест-системы) и компьютерные системы идентификационных программ. Уровень автоматизации, несомненно, зависит от мощности микробиологических лабораторий и количества выполняемых исследований, внедрения компьютеризации на различных этапах исследования, оценки и обработки получаемой информации. Например, ПЦР-метод, снискавший себе огромную популярность в мире благодаря высокой чувствительности, специфичности и быстроте анализа нуклеиновых кислот, используется почти в каждой лаборатории. Благодаря совершенствованию ПЦР-метода (Хигучи, 1992) решаются следующие задачи: количественная детекция патогенов, анализ экспрессии генов, анализ однонуклеиновых замен, анализ хромосомных транслокаций.

Технологии производства пищевых продуктов также не стоят на месте, меняются компоненты продуктов, отдельные ингредиенты из стран с различными санитарно-гигиеническими стандартами. В то же время подобная книга нужна хотя бы для того, чтобы частично изложить разрозненный материал периодических изданий отечественных и зарубежных источников по биологическому контролю продуктов питания.

Критические замечания, советы по содержанию учебника будут с благодарностью приняты автором.

Приношу глубокую благодарность моим рецензентам за ценные критические замечания.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >