Микробиология свежих плодов и овощей

Классификация микроорганизмов плодов и овощей

На поверхности плодов и овощей (кожице) постоянно присутствуют различные микроорганизмы, большая часть которых не участвует в процессах заболеваний и порчи и находится в неактивном состоянии. Если кожица не повреждена и на ее поверхности находится незначительное количество питательных веществ, на ней могут существовать и размножаться очень немногие виды микроорганизмов, которые называются эпифитной микрофлорой. Видовой состав и численность этой микрофлоры зависят от вида растений, географических, климатических и других условий их произрастания.

Микроорганизмы, развивающиеся на плодах и овощах, по времени и месту их наибольшей активности могут быть подразделены на три группы.

К первой группе относятся микроорганизмы, которые развиваются на плодах, клубнях и других запасающих органах растений исключительно во время хранения и не поражают растения в период вегетации. Это типичные сапрофиты, распространенные повсеместно. Споры сапрофитов в больших количествах могут встречаться в почве, воздухе, в помещениях овоще- и плодохранилищ. Сапрофиты способны вызывать заболевания только ослабленных растений через поврежденные покровы. Микроорганизмы этой группы, используя питательные вещества растительных тканей, вызывают серьезные нарушения во всех звеньях обмена веществ и ферментов, а затем развиваются на мертвой ткани, как и на любом другом органическом субстрате.

Весь цикл развития этих микроорганизмов может проходить в хранилище. Споры, находящиеся в воздухе хранилища, а также занесенные с частицами почвы и растительных остатков, вызывают заражение поврежденных при уборке и транспортировании плодов и овощей. Потом быстро наступает новое спороношение, и большое число пылевидных спор разносится по хранилищу, вызывая вторичные заражения. Неблагоприятными условиями хранения являются слишком высокая температура и влажность, способствующие заражению. К микроорганизмам первой группы относятся:

Rhizopus nigricans — возбудитель черной плесневидной гнили многих плодов;

Aspergillus niger — возбудитель черной плесневидной гнили цитрусовых;

Penicillium digitatum — возбудитель оливковой плесневидной гнили цитрусовых;

Erwima carotovora— возбудитель мокрой бактериальной гнили овощей.

Ко второй группе относятся микроорганизмы, которые заражают растения на поздних стадиях вегетации в поле, в основном при неблагоприятных погодных условиях, но их активность особенно сильно проявляется при хранении. Эти микроорганизмы обладают более развитыми паразитическими свойствами по сравнению с микроорганизмами первой группы. Их можно назвать факультативными паразитами, т.е. микроорганизмами, способными переходить к паразитическому образу жизни только при определенных условиях. В почве эти микроорганизмы обычно не развиваются, не выдерживая конкуренции с почвенными сапрофитами. Они нуждаются в растительных остатках, на которых проходят ряд стадий своего развития. Эти микроорганизмы способны заражать только ослабленные и поврежденные плоды и овощи. Патогенность их высока: проникнув в растение, они быстро вызывают нарушение жизнедеятельности и гибель клеток. Микроорганизмы этой группы в своем развитии более тесно связаны с растениями, чем представители первой группы. К микроорганизмам второй группы относятс я:

Fusarium — возбудитель фузариоза картофеля;

Phytophtora infestans ~ возбудитель фитофтороза картофеля;

Sclerotinia libertiana — возбудитель белых гнилей многих плодов и овощей, особенно моркови;

Botrytis cinerea — широко распространенный возбудитель серой гнили многих плодов и овощей;

Phoma — возбудитель фомоза моркови и свеклы;

Rhizoctonia — возбудитель гнили корнеплодов.

К третьей группе относятся микроорганизмы, которые поражают лишь вегетирующие растения. Плоды и овощи, зараженные этими микроорганизмами еще во время вегетации, гораздо легче поражаются при хранении микроорганизмами первой и второй

группы. Например, кочаны капусты, зараженные в поле ложномучнистой росой, сильнее подвержены повреждению серой плесенью и бактериальными гнилями в процессе хранения. Микроорганизмы третьей группы обладают хорошо выраженными паразитическими свойствами и способны заражать сильные растения. Непосредственная активность этих микроорганизмов проявляется главным образом в поле и выражается в снижении активности фотосинтеза, увеличении транспирации и ослаблении растений, что приводит к снижению урожая. Некоторые из этих микроорганизмов не влияют существенно на качество продукции, но снижают ее товарную ценность путем ухудшения внешнего вида (парша яблок и груш). Микроорганизмы третьей группы заканчивают весь цикл развития за период вегетации. Зимующие стадии паразитов развиваются на растительных остатках в поле и прорастают там весной, заражая новые растения.

Болезни плодов и овощей, вызываемые микроорганизмами. Ухудшение качества и потери плодов и овощей в процессе хранения могут быть вызваны разными причинами, в том числе и различными болезнями, как инфекционными, так и физиологическими, или функциональными, возникающими без участия инфекций.

Многие инфекционные болезни начинают развиваться еще в саду или в поле, в период вегетации, а также во время сбора урожая при подготовке его к транспортированию или закладке в хранилище.

В зависимости от вида болезни и особенностей ее возбудителя одни заболевания в период хранения медленно развиваются или совсем прекращают развитие, другие быстро развиваются и легко распространяются на соседние плоды при прямом контакте или по воздуху.

Классификация болезней плодов и овощей. Все болезни, проявляющиеся при хранении плодов и овощей, можно условно подразделить на пять групп.

К первой группе относятся болезни, развитие которых происходит только в саду или поле в период вегетации. Новых перезаражений ими в период хранения не бывает. Все эти болезни являются вирусными и микоплазменными.

Ко второй группе относятся болезни, заражение которыми происходит в период вегетации (обычно незадолго до уборки урожая), а развитие продолжается уже в период транспортирования или хранения, особенно при несоблюдении режимов хранения, т.е. в условиях, приводящих к физиологическим нарушениям и снижению естественной устойчивости плодов и овощей. Многие из этих болезней не только продолжают развиваться в пределах зараженного плода, но и распространяются на окружающие.

К третьей группе относятся болезни, возникновение и развитие которых происходит главным образом (или исключительно) в период хранения. Возбудителями их являются в основном сапрофитные грибы и бактерии, развивающиеся только на мертвых или очень сильно ослабленных растительных тканях. Внутрь ткани они проникают, как правило, через различные механические повреждения (трещины, царапины, места ушибов, нажимов и т.д.). Большая часть возбудителей этой группы болезней способна поражать многие виды растений и легко перезаражать разные виды продукции.

К четвертой группе относятся физиологические, или функциональные, болезни.

К пятой группе относятся болезни или повреждения, нанесенные вредителями (насекомыми, клещами, нематодами).

Помимо того, что повреждения насекомыми снижают товарные качества плодов, во многих случаях именно они (так же, как и функциональные болезни) способствуют расселению на таких плодах сапрофитной микрофлоры (грибов и бактерий), т.е. развитию сопряженного патологического процесса.Развитие болезней в период хранения в очень большой степени зависит от условий хранения. Во многих случаях именно несоблюдение режима хранения становится основной причиной массового развития заболевания. При высоких положительных температурах в хранилищах всегда активно развиваются плесневые грибы. Кроме того, высокие температуры ускоряют старение плодов и, ослабляя их естественные защитные свойства, делают плоды более восприимчивыми к гнилостным микроорганизмам.

Внешние признаки заболеваний. Наиболее распространенными внешними признаками заболеваний являются следующие: пятнистость, гниль, налеты, наросты, язвы.

Пятнистость — отмирание отдельных участков тканей, различающихся по форме, окраске и консистенции (черная пятнистость моркови, фитофтороз картофеля, фомоз капусты). Сухая и мокрая гниль — один из основных типов поражения картофеля и овощей грибами и бактериями. Например, при сухой гнили картофеля клубень сохраняет форму, но подсыхает, сморщивается и часто покрывается подушечками грибницы различных оттенков; при мокрой гнили клубни размягчаются, ослизняются, превращаются в мокрую дурнопахнущую массу.

Налеты — образования, развивающиеся на поверхности пораженных плодов и овощей и состоящие из грибницы и спороношений грибов. Налеты различаются по окраске и бывают белые, бурые, серые, желтые, черные, красные и др. Налеты могут быть пышными и плотными. Например, белая гниль моркови представляет собой пышный ватообразный налет. Наросты — это разрастания тканей плодов и овощей за счет увеличения объема или числа пораженных клеток. Типичным примером является рак картофеля.

Язвы — заболевание, характеризующееся появлением на поверхности плодов и овощей углублений или корочек с неровными краями, иногда содержащих органы спороношения грибов. Болезни с язвенными поражениями поверхности тканей называют паршой, например обыкновенная или бугорчатая парша картофеля.

Квашение (соление, мочение) овощей и плодов основано на молочнокислом брожении сахаров сырья. Накапливающаяся в результате этого процесса молочная кислота придает продукту специфические вкусовые качества. Помимо этого, молочная кислота является антисептиком и подавляет деятельность многих видов микроорганизмов, препятствуя порче продукта. В зависимости от вида консервируемого сырья готовый продукт называют квашеным (капуста), соленым (огурцы, томаты и пр.) или моченым (яблоки и другие плоды или ягоды). Принципиальной разницы между квашением, солением и мочением нет. Соленые и квашеные овощи, а также моченые плоды пригодны непосредственно в пищу без какой бы то ни было дополнительной обработки. Молочнокислое брожение, протекающее при квашении, солении и мочении растительного сырья, является результатом деятельности определенных видов так называемых молочнокислых микроорганизмов, к которым относятся некоторые бактерии и дрожжи. Из них наиболее активно действуют В. cucumeris fermentati, преобладающие в соленых огурцах, В. brassicae acidi, В. brassicae fermentati и Sacch. brassicae fermentati, обеспечивающие высокое качество квашеной капусты. Молочнокислое брожение вызывают также В. listeri, В. leichmani, В. beyerincki, В. ventricocus и пр. Молочнокислые микроорганизмы отличаются друг от друга своей активностью. Поэтому интенсивность брожения зависит от вида преобладающей микрофлоры. Виды микроорганизмов влияют также на характер конечных продуктов распада сахара. Одни из них превращают сахар целиком в молочную кислоту, другие дают, кроме того, побочные продукты распада сахара, в том числе газообразные. При квашении и солении необходимо учитывать возможность развития не только молочнокислых бактерий, но и другой, «посторонней» микрофлоры. В частности, разложение сахаров может идти под действием маслянокислых и уксуснокислых бактерий, гнилостных бактерий, дрожжей и других микроорганизмов. Под действием плесеней разрушается молочная кислота. При этих процессах образуются различные нежелательные вещества, которые значительно ухудшают вкусовые качества соленых, квашеных и моченых продуктов и могут привести их в негодность. Процессы соления и квашения должны проводиться в условиях, стимулирующих действие молочнокислых микроорганизмов и подавляющих деятельность посторонней микрофлоры. Молочнокислое брожение проходит ряд стадий с образованием промежуточных продуктов распада. Начальные этапы разложения сахаров при молочнокислом, а также при спиртовом брожении связаны с образованием фосфорных эфиров гексоз, которые затем превращаются в пировиноградную кислоту. Эти превращения могут протекать как в условиях анаэробного, так и аэробного разложения углеводов. Включая стадию образования пировиноградной кислоты, процессы молочнокислого и спиртового брожения проходят аналогичные этапы. Характер конечных продуктов распада сахара зависит от дальнейших превращений пировиноградной кислоты. При восстановлении она образует молочную кислоту. При спиртовом брожении пировиноградная кислота распадается на ацетальдегид и углекислый газ. В результате восстановления ацетальдегида образуется этиловый спирт. Образование некоторого количества спирта происходит под действием молочнокислых бактерий даже в условиях, когда исключено развитие характерных возбудителей спиртового брожения — дрожжей. В частности, накопление спирта происходит в квашеной капусте под действием В. brassicae fermentati. Небольшое количество спирта (0, 5—0, 7%), образующегося наряду с молочной кислотой, не ухудшает качества готовой продукции, а наоборот, приводит к образованию ароматических веществ, придающих соленым и квашеным овощам хорошие вкусовые свойства. Более или менее значительные количества спирта образуются в тех случаях, когда создаются условия для развития дрожжей, вызывающих спиртовое брожение сахаров. В частности, это имеет место при мочении плодов. Посторонняя микрофлора отрицательно влияет на качество продукции. В частности, маслянокислые бактерии действуют на углеводы, превращая их в масляную кислоту, которая придает продукту неприятный прогорклый привкус. Бактерия coli также разлагает углеводы. При этом выделяется как молочная кислота, так и ряд нежелательных продуктов распада сахаров. Помимо этого, среди продуктов распада сахаров могут быть метан, янтарная, пропионовая и муравьиная кислоты. Аналогично действуют кокки Leuconostoc mesenteroides и др. Сахара под влиянием этих бактерий сбраживаются и образуют молочную и уксусную кислоты, этиловый спирт, маннит, углекислый газ. По данным Б. С. Алеева, продукты сбраживания глюкозы под действием бактерии coli aerogenes количественно распределяются следующим образом (в % от сброженного вещества): молочная кислота — 44, 6, янтарная кислота — 5, уксусная кислота — 16, 8, муравьиная кислота — 0, 8, углекислый газ — 12, 4, этиловый спирт — 16, 1. Характер микробиологических изменений, происходящих в овощах и плодах при квашении, солении и мочении, зависит от условий, в которых протекают эти процессы. Рассмотрим основные факторы, с которыми связаны эти изменения. Влияние поваренной соли на процесс квашения и соления овощей многосторонне. Соль придает продукту определенные вкусовые качества. Кроме этого, она обладает некоторым консервирующим действием, хотя развитие большинства микроорганизмов задерживается лишь при сравнительно высоких концентрациях поваренной соли (5—7%). Главное же назначение соли заключается в том, что она вызывает плазмолиз растительных клеток. В результате плазмолиза происходит извлечение содержащегося в клетках сока, который богат сахаром. Благодаря этому создаются условия, способствующие молочнокислому брожению, что обеспечивает получение продукта, обладающего высокими вкусовыми качествами. Растворы поваренной соли при относительно высоких концентрациях приостанавливают развитие микроорганизмов, в том числе и молочнокислых бактерий. Так как задачей квашения, соления и мочения является обеспечение развития молочнокислых бактерий с одновременным подавлением деятельности других микроорганизмов, то необходимо пользоваться невысокими концентрациями соли. Поваренная соль в количестве 12% в значительной степени ослабляет развитие маслянокислых бактерий и бактерий группы coii. На деятельность молочнокислых бактерий соль в такой концентрации влияет мало. Повышение концентрации соли до 5—6% совершенно приостанавливает деятельность маслянокислых бактерий и кишечной палочки, но вместе с тем снижает активность молочнокислых бактерий примерно на 30%. Для обеспечения нормальных условий молочнокислого брожения соль добавляют к овощам в количестве до 3%. Иногда сырье заливают раствором поваренной соли концентрацией 6—10%. В таком растворе молочнокислые микроорганизмы развиваются очень плохо. Однако рассол вызывает плазмолиз растительных клеток. При этом клеточный сок переходит из клеток в рассол, в результате чего концентрация рассола резко снижается и создаются условия для нормальной деятельности микроорганизмов, вызывающих молочнокислое брожение. Поваренная соль вызывает изменения коллоидной системы растительной ткани. В результате прекращаются биохимические процессы, связанные с жизнедеятельностью ткани, в частности дыхание. Сахар является источником для накопления молочной кислоты. В случае недостаточного содержания сахара в сырье требуемая кислотность готового продукта не обеспечивается и вкусовые качества продукта понижаются. Кроме того, снижается его стойкость при храпении. Поэтому для квашения и соления подбирают сорта сырья, отличающиеся достаточной сахаристостью. Образующаяся в процессе брожения молочная кислота уже в концентрации 0, 5% подавляет жизнедеятельность многих посторонних микроорганизмов, отрицательно влияющих на процесс брожения. При более значительном накоплении (1—2%) молочная кислота подавляет деятельность молочнокислых бактерий и процесс молочнокислого брожения приостанавливается. Предельная достигнутая концентрация молочной кислоты определяется начальным количеством сахара, концентрацией соли, условиями проведения процесса брожения (главным образом температурой), а также видом молочнокислых микроорганизмов. Следует иметь в виду, что молочная кислота не задерживает развития некоторых дрожжей. Хорошо развиваются в кислой среде также плесени. Характер изменений сырья при солении, квашении и мочении в значительней степени зависит от температуры, при которой происходит процесс брожения и последующее хранение готовой продукции. При температуре от 0 до 4° С подавляется деятельность маслянокислых бактерий и некоторых плесеней. Молочнокислое брожение при таких условиях не прекращается, но значительно задерживается. Оптимальная температура для развития большинства молочнокислых микроорганизмов лежит в пределах 36—42° С. Однако при таких температурах стимулируется также и развитие посторонней микрофлоры. Температуру процесса молочнокислого брожения устанавливают в пределах, не превышающих 20° С, учитывая вид перерабатываемого сырья. Такие температурные условия препятствуют деятельности микроорганизмов, которые ухудшают качество продукции. Молочнокислое брожение следует проводить в анаэробных условиях. Молочнокислые бактерии являются факультативными анаэробами, не требующими для своей деятельности обязательного наличия кислорода воздуха. Некоторые из них в присутствии воздуха замедляют свое развитие. В то же время уксуснокислые бактерии и большинство плесеней, которые могут ухудшить качество продукции, являются строгими аэробами и в отсутствие воздуха не развиваются. Микрофлора сырья, вызывающая брожение, носит случайный характер. Для того чтобы стимулировать развитие молочнокислых микроорганизмов, желательно удалить постороннюю микрофлору, которая находится на поверхности сырья. Это нетрудно осуществить путем мытья овощей или плодов. Обычно применяемые в консервном производстве моечные машины обеспечивают удаление около 90% эпифитной (содержащейся на поверхности плодов) микрофлоры. Наряду с этим в начале брожения рекомендуется добавлять к продукту закваску чистых культур молочнокислых микроорганизмов.

Квашение, соление и мочение овощей и плодов основаны на молочнокислом сбраживании сахаров.( это больше подходит для товароведения _ таможенная экспертиза

Под действием молочнокислых бактерий углеводы преобразуются в молочную кислоту по следующему суммарному уравнению: