Интерес к вопросам консервирования пищевых продуктов возник в России давно.
В начале XIX в. Каразин предложил изготовлять концентраты и другие консервированные продукты для армии. Лишь инертностью правительства мог быть объяснен тот факт, что весьма ценные рекомендации Каразина были преданы забвению. В царской России консервное производство, в современном смысле этого слова, не существовало. Оно было организовано лишь после Великой Октябрьской революции, и в настоящее время Советский Союз располагает наиболее передовыми предприятиями данной отрасли пищевой промышленности.
Создание в советский период широкой сети опытных учреждений способствовало решению многих оригинальных проблем, связанных с производством консервов.
Интересующие нас термофильные микроорганизмы имеют в консервной промышленности колоссальное значение. Как известно, после стерилизации консервов в них иногда остаются единичные споры бактерий, могущие вызвать при хранении продукта его порчу. В составе микробов, остающихся после автоклавной обработки, т. е. так называемой «остаточной микрофлоры», основная роль принадлежит термотолерантным и термофильным бактериям, обладающим наиболее терморезистентными спорами. На роль остаточной микрофлоры в порче консервов впервые обратил внимание советский ученый Дьяконов (1924—1927). Позднее данному вопросу большое внимание уделили американские исследователи.
Оценивая значимость отдельных групп микроорганизмов в порче консервированных продуктов, Камерон (Cameron) заявил в 1939 г. на международном конгрессе микробиологов, что основную роль здесь играют зародыши термофильных и термотолерантных бактерий, хорошо выдерживающих высокий нагрев. Вторая группа микробов более многочисленна и широко распространена, почему привлекает особое внимание.
Следует подчеркнуть, что, говоря о микрофлоре консервов, мы имеем в виду лишь микроорганизмы, выносящие режим стерилизации. Загрязнение, попадающее в банку извне в результате ее негерметичности, нами здесь игнорируется.
Остаточная микрофлора консервов ослаблена высоким нагревом при автоклавной обработке. Она может (даже при достаточно благоприятных температурных условиях) лишь медленно развиваться, поэтому нередко вызывает порчу консервов, благополучно прошедших термостатную выдержку.
В умеренном климате консервы, имеющие остаточную микрофлору, хранятся подчас значительное время без какого-либо видимого порока. В условиях жаркого пояса термофилы развиваются быстрее. Это делает понятным, почему (судя по иностранным данным) в последнюю войну интендантские запасы особый ущерб от порчи консервов имели в субтропиках и тропиках.
Таким образом, нестерильность консервов следует признать явлением весьма нежелательным, и должны быть выработаны меры для борьбы с ней. Данная задача сводится по существу к установлению и предупреждению источников загрязнения поступающих на стерилизацию консервов.
Несмотря на то, что консервы подвергаются весьма сильному термическому воздействию, их обсемененноети сапрофитными микроорганизмами перед стерилизацией должно быть уделено особое внимание. В микробной популяции всегда встречаются особо устойчивые к тем или иным факторам (в том числе и к термическому) клетки. Поэтому при сильной обсемененности продукта бактериями всегда возрастает вероятность обнаружения подобных клеток. В подобных случаях, во избежание порчи готовой продукции, заводы вынуждены бывают повышать режим стерилизации. Так, например, горошек в банке № 2 успешно стерилизуется в течение 15 минут при 120°, а при загрязненном термофилами сырье прогрев банок при тех же условиях приходится удлинять до 75 минут.
В настоящей работе мы не можем останавливаться на вопросе термоустойчивости бактериальных спор и отсылаем желающих познакомиться с данным разделом к исследованию Рогачевой «Стерилизация консервов» (1943), в котором он освещен достаточно полно. Здесь же мы хотели лишь отметить принципиальную значимость борьбы за санитарное состояние консервного производства и за снижение обсемененности его линий особенно термофильными микробами. Данный вопрос может считаться вполне назревшим, и неудивительно, что ему в настоящее время посвящается значительная литература. Совершенно очевидно, что стерильность консервов может быть достигнута повышением температуры и продолжительности стерилизации, но этот путь приводит к значительному удорожанию производства и понижению питательных, а также вкусовых свойств консервов.
Остаточная микрофлора консервов в отдельных случаях может быть весьма различной. Доказано, что в ее составе встречаются термофильные и мезофильные бактерии. Последние представлены преимущественно группой картофельной и сенной палочек. Неспороносные бактерии, плесени и дрожжи находятся лишь в недостаточно простерилизованных консервах. В доброкачественной продукции могут быть обнаружены, и то далеко не во всех банках, немногочисленные зародыши главным образом спороносных теплолюбивых бактерий.
Типичные теплолюбивые бактерии были изолированы из консервов Кэркарт. Более обстоятельно их роль в порче консервов была изучена позднее рядом исследователей. В Советском Союзе термоустойчивости бактерий, в том числе термофилов, была посвящена обстоятельная работа Рогачевой (1943).
Порча консервов, происшедшая под влиянием остаточной микрофлоры, может иметь в различных случаях далеко не. тождественное внешнее проявление. В практической обстановке различают обычно три вида порчи, вызываемой теплолюбивыми микробами, оставшимйся в консервах после стерилизации.
1. При плоско-кислотной порче консервов продукты приобретают кислый вкус, но банка не вспучивается, так как бактерии не образуют из сбраживаемых углеводов газа. Содержимое банки при данном пороке может быть разжижено.
Порок вызывается бациллярными формами, образующими молочную кислоту, а иногда также муравьиную и уксусную кислоты.
Среди этих бактерий видную роль играют факультативные и облигатные термофилы. Значительная коллекция, представленная 214 культурами, была изучена Камероном (Cameron, 1928) и его сотрудниками. Характерным для данной группы типом может считаться Bac. stearothermophilus, описанный Донком (Donk, 1920).
Микроорганизмы, обусловливающие плоско-кислотную порчу консервов, были изучены также и другими исследователями.
Рогачева, исследовавшая более 200 культур бактерий, относящихся к факультативным термофилам, выделенным из консервов с плоско-кислотным брожением, считает, что среди них часто обнаруживаются разные виды спороносов.
2. Бомбажная порча, не сопровождаемая выделением сероводорода. Она вызывается анаэробными термофилами или, вернее, термотолерантиыми формами бактерий. При данном пороке банка вспучивается, вследствие выделения микроорганизмами газов, состоящих из углекислоты и водорода. По данным Пэн соотношение CO2 и H2 при этом равняется 1 : 8. Накопившиеся в банке газы нередко образуют в ней свищ. Характерным признаком для данной порчи является пенистое состояние жидкого содержимого банки и кисло-сырный запах.
К числу бактерий, вызывающих только что отмеченный порок, может быть отнесен Clostridium thermosaccharolyticus, описанный Мак Клунгом. Это строго анаэробная спороносная палочка, имеющая температурный оптимум между 55—60°.
По указаниям Рогачевой (1943), аналогичный же порок вызывают Bac. Asterosporus, Bac. polymyxa и Bac. mesentericus ruber. Последние микроорганизмы относятся к группе факультативных анаэробов.
3. Сероводородная порча консервов, обусловленная размножением в продукте теплолюбивых микроорганизмов, продуцирующих H2S. Консервы при этом чернеют и приобретают отвратительный запах. Более подробно некоторые возбудители данного порока были изучены Веркманом и Вивером. Один из них был описан под названием Clostridium nigrificans. Этот организм не сбраживает углеводов и обладает слабо протеолитическими свойствами. Он разлагает цистеин с выделением сероводорода.
В некоторых случаях в консервах может быть обнаружен Bac. botulinuSy в результате жизнедеятельности которого в продукте накапливаются сильно действующие токсины, вызывающие тяжелое отравление человека. Этот микроб является мезофилом.
Таким образом, наличие остаточной микрофлоры в консервах не только таит в себе потенциальную возможность возникновения одного из отмеченных нами пороков, но и может вызвать серьезные заболевания потребителя. В последнее время работами Рогачевой с исключительной четкостью доказано, что процент консервных банок, дающих при хранении порок, стоит в прямой связи с интенсивностью обсеменения спорами продукта, поступающего на стерилизацию. Все это заставляет весьма серьезно отнестись к источникам загрязнения консервной продукции бактериями вообще и термофилами в частности.
В материале, изложенном выше, достаточно наглядно показано, что термофилы распространены повсюду, поэтому в практической обстановке нельзя получить тот или иной продукт, лишенный представителей данной микрофлоры. В частности, многие микробиологи, работающие в консервной промышленности, отмечают богатство, особенно удобренных почв, теплолюбивыми микроорганизмами. Совершенно естественно, что отсюда термофилы могут быть занесены на растительное сырье. Несколько меньшая возможность быть загрязненными этими микробами имеется у мясных продуктов.
В условиях консервного производства термофильные микроорганизмы, при наличии благоприятных условий, чрезвычайно быстро размножаются. Это может произойти при транспортировке продуктов, когда овощи, сложенные в тару большой емкости, остаются в ней продолжительное время. Здесь они подвергаются процессу самонагревания, связанному с размножением термофильной микрофлоры. Аналогичная же обстановка может быть создана на сырьевой площадке, где нередко продукты хранятся сложенными большими кучами. Наконец, сам процесс переработки продуктов на консервном заводе связан на отдельных этапах с повышением температуры, создающим достаточно благоприятные условия для размножений термофильных бактерий. Если при этом в аппаратуре имеются застойные места, то на линии создаются постоянные очаги, загрязняющие продукты термоустойчивыми зародышами.
Размножению термофильных бактерий способствует наличие аппаратуры из дерева или металла, подвергшегося коррозии. В том и в другом случаях имеются трудно очищаемые гнезда, в которых могут существовать микроорганизмы.
Достаточное внимание следует обратить также на отдельные ингредиенты, используемые при приготовлении консервов. Так, например, сахар и специи весьма часто бывают довольно сильно загрязнены микробами. В консервном производстве должна быть организована борьба со всеми источниками термофильной микрофлоры, и лишь при этих условиях может быть получена стерильная, долго сохраняющаяся продукция.
Чтобы более наглядно представить возможные очаги загрязнения перерабатываемого сырья термофилами на консервном заводе, мы кратко обрисуем отдельные этапы производства растительных консервов. Последние мы берем как продукт, получаемый из материала, более обильно загрязненного интересующей нас микрофлорой.
Сырье, прибывающее на консервный завод, может быть не совсем качественным; поэтому оно должно быть пропущено через контрольный пункт, на котором происходит его тщательный осмотр и браковка. Удаление порченых продуктов способствует снижению обсемененности перерабатываемого сырья микроорганизмами.
Организация хранения сырья на заводе весьма сильно сказывается на его микрофлоре, поэтому скоропортящиеся продукты (мясо и рыба) должны содержаться в хорошо вентилируемых и охлаждаемых помещениях. При длительном их хранении необходимо использовать замораживание.
Растительное сырье надлежит складывать на сырьевых площадках, построенных с расчетом максимального предохранения его от нагрева солнечными лучами. Укладывание сырья навалом способствует его саморазогреванию и обогащению термофилами; поэтому для хранения растительных материалов советуют использовать стандартные решетчатые ящики, через стенки которых свободно проходит воздух. В некоторых случаях допускается хранение сырья навалом на деревянных решетчатых подстилках небольшим слоем.
Поступающее на производство сырье подвергается прежде всего мойке. Здесь в некоторых случаях возможно его обогащение термофилами. Это происходит при повторном использовании воды и скоплении в моечных машинах грязи. Возможность подобного рода возрастает при пользовании теплыми промывными водами. Во избежание загрязнения сырья рекомендуется пользоваться заведомо чистой водой, не содержащей теплолюбивой микрофлоры. Температура воды должна быть невысока. Моечные машины должны регулярно чиститься и в нерабочее время содержаться при возможно более низкой температуре. Все это предупреждает размножение теплолюбивых микроорганизмов.
При последующих за мойкой сортировке, очистке и измельчении сырья обычно существенного его загрязнения термофильными микроорганизмами не происходит. Значительно большую опасность в этом отношении представляет бланширование (называемое иногда шпаркой или пропариванием). Этой операцией достигается предупреждение потемнения плодов, удаление воздуха из тканей плодов и овощей и снижение общей обсемененности продуктов микроорганизмами. Бланширование производится горячей водой или паром и протекает обычно при температуре около 90°.
При всевозможных упущениях бланширователь может служить существенным источником загрязнения продукции термофильными бактериями. Например, при загрузке его продукцией температура может снизиться до предела, благоприятствующего размножению термофилов. Так как в воде бланширователя всегда имеется некоторое количество растительных соков, то при подходящей температуре начинается быстрый рост термофилов. Аналогичная обстановка может создаться при остановках производства, при «чистке» аппарата паром и т. д. Вообще следует отметить, что обработка оборудования паром, с точки зрения загрязнения продукции микробами, нередко приносит больше вреда, чем пользы. Так, нередко пар, выходя из шланга, имеет температуру, далеко не отвечающую температуре источника и не могущую вредно повлиять на зародыши микробов. Иногда даже он создает условия, благоприятные для размножения термофилов. Хорошие результаты получаются при использовании перегретого пара.
Для предупреждения нарастания числа зародышей термофилов рекомендуют температуру бланширователя во время производства и кратких остановок держать достаточно высоко — выше температурного максимума для термофилов (выше 80°). При ночных остановках, наоборот, температура должна быть возможно снижена, что также предупреждает размножение бактерий. При этом рекомендуется через бланширователь пустить слабый ток холодной воды. Если температура в бланширователе будет держаться на уровне 20°, то это предотвратит рост теплолюбивых микроорганизмов. Если бланширователь сильно загрязнен, полезно наполнить его холодной водой и достаточно длительный срок (до 24 часов) пустить работать вхолостую. В это время через аппаратуру должно быть пропущено достаточное количество чистой воды.
Аналогичная система очистки может быть применена для других участков линии, особенно на которых используется термическая обработка продуктов.
Консервное сырье, прошедшее через бланширователь, должно быть возможно скорее охлаждено.
Многие пищевые вещества при их консервировании подвергаются обжарке, которая происходит, как правило, в масле. Сухой жар используется лишь для рыбных продуктов. Печи, в которых происходит обжарка, имеют разную конструкцию. В паромасляных печах слой горячего масла располагается над водяной подушкой. В некоторых условиях сильно загрязненная вода, находящаяся под маслом, может сделаться очагом размножения термофилов. Для предотвращения этого необходимо следить за чистотой печи и регулировать температуру находящейся в ней воды, не допуская ее снижения до зоны, благоприятствующей размножению термофилов.
Смесители и наполнители, содержащиеся без достаточно регулярной очистки и пропускающие подогретый продукт, могут также явиться рассадниками термофильных бактерий. Здесь требуется постоянный контроль за температурным режимом и очистка аппаратуры в перерывах. Очистка должна протекать в условиях, исключающих размножение термофилов.
Борьба с теплолюбивыми микроорганизмами в только что отмеченной аппаратуре затрудняется тем, что на ее стенках нередко образуется достаточно трудно снимаемая пленка. Особенно прочно она пристает к различным трещинам и зазорам, образовавшимся при коррозии металла.
Известную роль в обогащении перерабатываемого продукта термофилами может играть неправильно проводимое эксгаутстирование. Под этим процессом понимается нагревание уложенного в банки продукта для удаления из него свободного воздуха. Обычно температура банок создается при эксгаустировании в 80—96°, но случайное снижение ее может вызвать размножение термофилов. На крышках используемых некоторыми заводами эксгаустеров происходит энергичное размножение термофилов. При эксгаустировании вместе с конденсационной влагой эти микроорганизмы попадают в продукт.
Закатанные банки не должны долго сохраняться перед стерилизацией, так как задержка в помещении их в автоклав может привести неповышению бактериальной обсемененноети. Автоклавированные банки надлежит быстро охлаждать для предупреждения развития остаточной микрофлоры.
В настоящей работе мы не можем останавливаться на деталях, связанных с микробиологией консервного производства. Приведенные моменты достаточно ярко указывают, что лишь строгий санитарный и микробиологический контроль консервного производства может обеспечить получение стерильной продукции. При выполнении данной задачи микробиолог на консервном производстве должен быть активным участником производственного процесса, а не регистратором возникающих пороков. Это предусматривает новая система организации микробиологического контроля, разработанная Рогачевой в Научно-исследовательском институте консервной промышленности.
Можно отметить, что, по литературным данным, введение строгого санитарного контроля на некоторых заводах резко понизило порчу консервов при хранении.
Следует иметь в виду, что не только состояние основной линии определяет загрязнение продукта термофилами. На этом может отразиться содержание бактерий в соляных растворах, специях и т. д. Поэтому при правильной организации дела микробиологический контроль должен охватить все виды продуктов и учесть состояние отдельных этапов их переработки на консервном заводе.
Дополнительные сведения о термофильных бактериях консервов можно получить в работах, приведенных в списке литературы.