Споровые аэробы рода Bacillus — значимые микроорганизмы порчи для молочных продуктов

Аэробные спорообразующие бактерии рода Bacillus составляют довольно обширную группу микроорганизмов.

Они широко распространены в природе и играют большую роль в разнообразных биологических процессах. Спорообразующие бактерии распространены повсеместно — в воздухе, водоемах, на растительных и животных остатках и других естественных субстратах. Большинство видов спорообразующих бактерий обитает в почве.

По современным представлениям аэробные спорообразующие бактерии или бациллы объединяются в отдельный род Bacillus. Этот род, включающий много разно­образных видов, имеет ряд характерных особенностей и отличается от других бактериальных организмов комплексом морфолого-физиологических признаков, из которых наиболее важными являются палочковидная форма клеток, способность образовывать эндоспоры, потребность в свободном кислороде для роста. Большинство видов является грамположительными бактериями. Оптимальная температура роста варьируется в пределах 30–40 °C. Встречаются виды, развивающиеся при температуре ниже 12 °C и выше 50 °C.

Благодаря способности образовывать споры, обладающие большой устойчивостью к внешним воздействиям, спорообразующие бактерии остаются жизнеспособными при самых неблагоприятных условиях. Эти формы микроорганизмов выдерживают резкие колебания температуры, отсутствие влаги и воздуха, действие различных химических соединений, обычно губительно влияющих на живые организмы. Таким образом, спороносные бактерии имеют по сравнению с другими формами микробов большие возможности приспосабливаться к тем или другим условиям среды.

Спорообразующие бактерии представляют собой основной фактор биологического разрушения пищевых продуктов и различных других материалов. Борьба с ними является одной из главных практических задач в консервной промышленности и во многих других процессах хранения и переработки сельскохозяйственных и пищевых продуктов, в том числе молочных.

В молоко и молочные продукты споровые аэробные микроорганизмы попадают из почвы, кормов, воды, воздуха и оборудования. Их количество остается без изменения после пастеризации молока.

При производстве ряда продуктов, в технологическом процессе которых заложено концентрирование сухих веществ молока (сыры, сгущенные и сухие молочные продукты), происходит увеличение количества бактериальных клеток споровых микроорганизмов за счет их концентрации. Для плавленых сыров и молокосодержащих продуктов, в рецептуре которых используются разнообразные молочные и немолочные компоненты и высокотемпературная обработка сырья (пастеризация или плавление), споровая микрофлора становится подавляющей. Так, в плавленых сырах ее количество может превышать 70 % от общего количества микроорганизмов в продукте. В сухом молоке споровые микроорганизмы являются, вместе с термостойкими кокковыми формами, основной микрофлорой в бактериальном пейзаже.

Для молока и молочных продуктов споровые аэробные микроорганизмы являются микрофлорой порчи. Сильные протеолитические и липолитические системы микроорганизмов приводят к порокам вкуса (горький, прогорклый, неспеци­фический) и снижению хранимоспособности продуктов.

Для молочных продуктов споровые аэробные микроорганизмы не являются санитарно-показательными, поэтому не нормируются и не подлежат обязательному контролю в условиях производственных лабораторий. Однако при появлении ряда характерных пороков вкуса и внешнего вида молочных продуктов и снижении хранимоспособности рекомендуется в порядке усиленного контроля делать посевы 2–4 разведения продукта (после прогрева при 70–80 °С в течение 20–10 мин для уничтожения вегетативных клеток) на среду КМАФАнМ и проводить подсчет и анализ образовавшихся поверхностных колоний через 72 ч культивирования при 30 °С. Обнаружение более 103–104 КОЕ в 1 г или 1 мл продукта спор аэробных бактерий свидетельствует о том, что молоко получено от маститных животных, либо существенно обсеменено спорами данных микроорганизмов за счет низкого уровня санитарии при его получении, транспортировании или в процессе переработки.

Однако до настоящего времени влияние споровых аэробных микроорганизмов на качество и хранимоспособность молочных продуктов, в частности сыра, масла и плавленых сыров, считалось незначительным в связи с отсутствием в данных продуктах свободного кислорода и использования низкотемпературных режимов хранения. НИР, проводимые в отделе микробиологии ГНУ ВНИИМС Россельхоз­академии в последние годы, позволят установить возможность развития данной группы микроорганизмов в продуктах сыроделия и маслоделия и определить степень возникающих рисков. Часть полученных материалов представлена ниже.

Для установления степени влияния температур пастеризации на общее количество клеток споровых аэробов и количество спор, активизацию процесса прорастания спор после температурного воздействия и способность клеток реактивироваться после термошока в молоко вносили разное количество клеток тест-культуры B. subtilis, затем подвергали пастеризации при разных режимах и оставляли при 8–10 °С на 24 ч для реактивации.

Независимо от температурных режимов пастеризации и уровня исходной обсемененности общее количество клеток, включая споры и вегетативные клетки, не снижается, а через 24 ч выдержки после пастеризации при 8–10 °С также остается неизменным. Однако вопреки имеющимся в литературе данным в рамках данного эксперимента не наблюдалось эффекта тепловой активации процесса прорастания спор.

Таким образом, можно предположить, что споровые аэробные микроорганизмы, попавшие в исходное сырье до пастеризации, полностью сохраняются и переходят в продукт. Для выявления возможности споровым аэробным микроорганизмам развиваться в анаэробных условиях была проведена серия экспериментов по культивированию тест-культур двух видов B. subtilis и B. megaterium на разных питательных средах в анаэростатах в условиях глубокого вакуума.

Споровые аэробы в анаэробных условиях на среде СДА, богатой питательными веществами, дают рост, но выявляемость клеток на порядок ниже, чем на среде КМАФАнМ в аэробных условиях. В аэробных условиях B. subtilis на среде КМАФАнМ имеет вид крупных поверхностных колоний бежевого цвета с неровным ползущим краем и глубинных крупных полупрозрачных колоний также с неровным краем. В анаэробных условиях на среде СДА тест-культура B. subtilis образует колонии в виде мелких, глубинных лодочек и дисков или небольшие поверхностные круглые с неровным краем, белого и розового цветов, цвет среды вокруг колоний не изменяет. Следовательно, можно сделать вывод, что исследованные культуры рода Bacillus способны развиваться в отсутствии кислорода, а, значит, относятся к факультативно анаэробным микроорганизмам.

В анаэробных условиях споровые аэробы на среде ЛАССА, не содержащей никаких источников углеводного питания, кроме лактата кальция, не дают видимого роста, что говорит о том, что для их развития, прежде всего, необходимы питательные вещества, в частности источники углеводного питания. Именно не отсутствие кислорода, а недостаточное количество углеводов может быть лимитирующим фактором их развития в масле и сырах.

Возможность или не возможность проявлять психротрофные свойства споровыми аэробными микроорганизмами в условиях холодильного хранения и являться причиной появления органолептических пороков, снижения качества и хранимоспособности молочных продуктов исследовали, обсеменяя стерильное молоко B. megaterium и выдерживая при температурах 30 и 10 °С. Контроль проводили по органолептическим показателям.

В результате проведенных исследований установлено, что бациллы могут развиваться при холодильных температурах хранения, изменяя органолептические характеристики продукта. При оптимальных температурах развития споровые аэробы в молоке дают специфический привкус, вяжущий вкус, запах порченых фруктов, дрожжевой привкус, полынную и хинную горечь, изменение цвета. Прогорклость не выявлена, так как эксперименты проводили на обезжиренном молоке. В условиях холодильного хранения процессы порчи идут аналогично, но значительно медленнее.

Таким образом, в результате проведенных исследований было подтверждено заключение о том, что споровые аэробные микроорганизмы являются значимыми микроорганизмами порчи для молочных продуктов. Основной источник их попадания в молоко — первичное обсеменение с объектов окружающей среды, кормов, из почвы. Пастеризация не снижает уровень исходного обсеменения, а анаэробные условия и низкие температуры хранения задерживают, но не предотвращают развитие данной группы микроорганизмов. Отсутствие источников углеводного питания является фактором, предотвращающим развитие споровых аэробных микроорганизмов рода Bacillus.

Г. Свириденко, Т. Комарова ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии, г. Углич