ИНДИКАТОРЫ ПОРЧИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Еще недавно (30—40 лет назад) микробиологи пытались использовать в качестве потенциальных индикаторов порчи пищевых продуктов метаболиты микроорганизмов. Высокоактивные штаммы действительно являются продуцентами разнообразных продуктов обмена веществ: антибиотиков, аминокислот, полисахаридов, спиртов, ферментов и др. По мере углубления наших знаний о роли микробных метаболитов в порче продуктов питания вырисовывается все более широкая и многоплановая роль их в регуляции, управлении и поддержании определенного количества на уровне оптимума, не влияющего на безопасность продукта.

Роль микробных метаболитов существенна и разнообразна. Физиологически активные вещества могут выполнять важную роль в межорганизменном обмене при изготовлении продуктов сложного химического состава (табл. 4.5).

Таблица 4.5

Порча различных субстратов

Продукт

Тип порчи

Возбудители порчи

Бекон (вакуум)

Запах капусты

Proteus

Рыба

Посторонний запах

Serratia, Proteus

Сыр

Запах, газы

Proteus, Escherichia

Яйца

Запах «фруктов»

Enterobacter, Serratia

Молоко

Горечь, газы

Лактобактерии, дрожжи

Микробные метаболиты могут вырабатываться одними организмами и воздействовать на другие, тогда конкретная величина такого действия, например в мясных или молочных продуктах, трудноконтролируема. Ассоциации микроорганизмов обладают не только устойчивостью, но и более высокой стабильностью. Помимо неприятного запаха, проявляются другие пороки продуктов, особенно при метаболизме азотистых соединений, которые легко обнаруживаются.

Методы определения метаболитов бактерий при порче продуктов

Первичные метаболиты (о них говорилось выше) — это низкомолекулярные соединения (молекулярная масса менее 1500 Да), необходимые для роста микробов: одни из них являются строительными блоками макромолекул, другие участвуют в синтезе коферментов.

Разработаны специальные миниатюрные стеклянные электроды с диаметром кончика до 2—3 мкм, которые позволяют проводить измерения градиентов pH, Eh, содержания кислорода и многих химических элементов, что важно при изучении структуры и функционирования микробных ценозов. Безусловно, более полная картина порчи продукта будет представлена при получении количественных данных о числе микробов того или иного сообщества, биомассы популяций, скоростей биологических активностей, деления клеток и их отмирания и т.д. Причем эти показатели не должны рассматриваться как взаимозаменяемые.

Микробные клетки, как и клетки других живых существ, не производят избытка первичных метаболитов, что было бы расточительно и уменьшало способность к выживанию. Имеются, однако, микробные штаммы с нарушениями регуляции синтеза этих метаболитов.

Порча мяса и ухудшение органолептических свойств сопровождается активным развитием бактерий, содержащих протеолитические ферменты (псевдомонады, бациллы). Они (при условии смеси культур) последовательно метаболизируют промежуточные соединения. Для исследования высокомолекулярных соединений существует ряд различных методов термического анализа: дифференциальный термический анализ, термогравиметрия, дифференциальная сканирующая колориметрия и др. Каждый из них характеризует разные стороны превращений высокомолекулярных соединений. Однако при использовании только термических методов анализа могут быть получены неполные данные о структуре деструкции продуктов.

Раздробление вещества на более простые фрагменты и воссоздание по ним облика исходного вещества есть путь, по которому издревле шел химик-аналитик. С помощью масс-спектрометра можно «расколоть» молекулу вещества практически по всем связям, «взвесить» все осколки с точностью до четвертого или пятого знака атомной единицы массы. Однако с гораздо большей эффективностью получают результаты, используя электронно-вычислительную технику при масс-спектрометрическом анализе органических соединений.

Для исследования продуктов деструкции используются разнообразные инструментальные методы: газожидкостная хроматография, ИК- и УФ-спектроскопия и масс-спектроскопия. Раньше использовали систему, состоящую из газового лазера, газового хроматографа, масс-спектрометра. Был сделан вывод, что лазерный пиролиз позволяет осуществить дифференциацию органических соединений, имеющих сходные углеводородные скелеты, но различные функциональные группы. При этом низкомолекулярные продукты деструкции дают наибольшую информацию о функциональных группах, в то время как высокомолекулярные фрагменты отражают структуру основного углеводородного скелета (длина, разветвление, ненасы- щенность).

Система газового хроматографа и масс-спектрометра хорошо систематизирует пиролизаты бактерий. Она идентифицирует ряд продуктов деструкции и позволяет установить источники их образования из отдельных классов биологических соединений, таких как белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, порфирины.

Деструкцию сложных соединений получают также с помощью различных способов, среди которых следует отметить методы окисления, термоокисления, гидролиза, различные виды пиролиза и др.

Микробиологическую порчу продуктов (мясных, молочных) определяют по метаболитам микроорганизмов разнообразными методами, вплоть до экспресс-методов. Методы иммунные или молекулярно-генетические (основанные на анализе последовательностей нуклеиновых кислот) позволяют идентифицировать конкретные бактерии, вызывающие порчу и (или) контаминацию пищевых продуктов.

В последнее время широко применяется метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) на основе определения нуклеиновых кислот. Он позволяет селективно определять микроорганизмы путем амплификации специфических фрагментов гена и последующего обнаружения образовавшихся ампликонов методом гель-электрофореза (электрофореза в полиакриламидном геле). ПЦР-анализ является на данный момент самым быстрым методом обнаружения патогенных микроорганизмов в пищевых продуктах.

Количественные методы определения численности микроорганизмов в пищевых продуктах основаны на измерении ЛТФ-био- люминесценции, биоэлектрических явлений или на микроскопии. Эти методы сопровождаются посевами на селективные среды для отдельных групп анализируемых пищевых продуктов. Другие методы направлены на распознавание и количественную оценку запахов — с помощью «электронных носов». Они состоят из системы частично специфичных электронных химических сенсоров, подсоединенной к системе распознавания образцов, способной распознавать простые и составные запахи.

Инфракрасная спектроскопия представляет собой экспресс-метод анализа образцов пищевого сырья. ИК-спектр любого соединения уникален, что дает возможность получать «отпечатки пальцев» любого вещества химического или биохимического происхождения. Как правило, для более полной характеристики высокомолекулярных соединений используется комплексный термический анализ в сочетании с другими методами анализа, такими как ИК- или ЯМР- спектроскопия, масс-спектрометрия, газовая хроматография и др.

Пиролитическая газовая хроматография (пирограммы) анализируемых полимеров позволяет обнаружить не только качественные различия, но и количественные соотношения отдельных компонентов смеси.

Исходя из того что порча продуктов (мяса птицы, говядины) — это образование и распад метаболитов вследствие размножения и ферментативной активности микроорганизмов, спектроскопию использовали для измерения биохимических изменений в мясе. Известно, что при содержании микроорганизмов 107 КОЕ/г доминирующим биохимическим индикатором порчи пищевого продукта является начало протеолиза. После 2000 г. предложены методы виброспектроскопии, позволяющие быстро и количественно определить микробиологическую порчу мясопродуктов.

Безусловно, современные методы ускоренного анализа порчи продуктов можно применять к биологическим системам, но надежный результат может быть получен лишь при обобщенном информационном анализе данных по конкретному продукту. Кроме того, микробиологическая порча молоко- и мясопродуктов представляет собой комплексное явление, необходимы математические модели, учитывающие температуру и влажность, и только после этого эти «ускоренные» методы и найдут свое место в системе НАССР пищевых производств.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >