Микрофлора консервированной растительной продукции при использовании насыщенного рассола в качестве консерванта

Введение. Несмотря на развитие разнообразных технологий консервирования, засолка остаётся одним из распространённых способов сохранения пищевых продуктов во всём мире [4]. Метод основан главным образом на создании осмотического стресса за счёт снижения водного потенциала, что предотвращает развитие сапротрофных микроорганизмов, вызывающих порчу продукта при хранении [1]. Кроме этого, соль может снижать растворимость кислорода, взаимодействовать с клеточными ферментами, а также вынуждать микробные клетки расходовать дополнительную энергию на вывод ионов натрия, что также способствует снижению скорости роста микроорганизмов в солёной продукции [6]. Тем не менее, при длительном хранении солений в них наблюдается развитие галофильных и галотолерантных бактерий и микроскопических грибов, вызывающих помутнение рассола, изменение цвета, снижение вкусовых качеств продукта, уменьшение содержания биологически ценных веществ [2].

Цель исследования : изучение микрофлоры растительной продукции, консервированной с использованием насыщенного раствора поваренной соли на примере папоротника-орляка Pteridium aquilinum (L.) Kuhn.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования были образцы папоротника-орляка солёного производства ООО «Курагинский промхоз». Данное предприятие осуществляет промышленные заготовки папоротника в Курагинском и Каратузском районах для последующей реализации на территории Российской Федерации и экспорта в Японию и Китай. Особенностями технологии консервирования является использование насыщенных солевых растворов, что достигается наличием в готовой продукции некоторого количества нерастворившейся соли в рассоле. В исследованиях использовали два образца продукции – свежий образец (заготовка в мае-июне 2015 г., хранение после засолки – 3 месяца) и прошлогодний образец (заготовка в мае-июне 2014 г., хранение после засолки – 15 месяцев). В прошлогоднем образце наблюдалось ухудшение органолептических показателей в сравнении со свежим – размягчение стеблей и изменение их цвета с зелёного на бурый.

Общую численность и морфологическое разнообразие микроорганизмов в рассоле, в гомогенате стеблей папоротника и в жидких средах определяли прямым счётом с использованием фазовоконтрастной микроскопии. Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) определяли высевом на ПД-агар (пептон ферментативный, сухой для бактериологических целей – 9,0 г/л; гидролизат казеина ферментативный, неглубокой степени расщепления – 8,0; дрожжевой экстракт – 3,0; хлорид натрия – 5,0; натрий гидроортофосфат – 2,0; агар микробиологический – 10,5 г/л, pH 7,2±0,2) производства ОАО «Биомед» им. И.И. Мечникова, в соответствии с ГОСТ 10444.15-94 «Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов». Скорость роста микроорганизмов рассола при разной концентрации NaCl определяли по числу клеток в микроколониях на агаровых слайдах и по числу клеток в жидкой среде после инкубирования при температурах +28 и +37 °С в течение 14–48 ч в зависимости от варианта эксперимента. Для агаровых слайдов использовали ПД-агар с добавлением соответствующего количества NaCl, в качестве жидкой среды использовали среду того же состава без агара. Время генерации определяли как τ/log 2 (N), где τ – время инкубирования, N – число клеток в микроколониях (в случае высева рассола на агаровые слайды) или отношение численности клеток в среде после инкубирования к стартовой численности клеток (в случае использования жидких сред).

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты прямых микроскопических исследований образцов и анализа КМАФАнМ суммированы в таблице 1.

Таблица 1

Результаты микроскопических исследований и анализа КМАФАнМ образцов папоротника солёного

Как видно из представленных данных, несмотря на достаточно высокую общую численность бактерий в рассоле (2556 · 103 клеток на 1 см3 для свежего образца, и 879 · 103 клеток на 1 см3 для прошлогоднего образца), микроорганизмы, традиционно вызывающие порчу консервированной растительной продукции (мицелиальные грибы и дрожжи), в исследуемых образцах не выявлены. КМАФАнМ рассола (4,40–4,95·103 КОЕ на 1 см3) на 1-2 порядка ниже допускаемых СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» значений для растительной продукции (104–105 КОЕ/г в зависимости от вида продукции и способа употребления). Ткани папоротника в обоих образцах оказались практически стерильными, микроорганизмы в тканях не выявлены ни высевами, ни прямой микроскопией.

Бактерии, присутствующие в растворе, представлены подвижными галофильными палочками не менее чем двух морфологических типов (рис. 1).

Рис. 1. Галофильные бактерии, выделенные из рассола (микроколонии на агаровых слайдах в присутствии 15 % NaCl, фазовый контраст, масляная иммерсия)

Данные бактерии способны расти в диапазоне концентраций NaCl в среде от 15 до 36 %, при этом оптимальная для роста концентрация NaCl, очевидно, лежит несколько ниже 25 %, а оптимальная температура соответствует мезофильным микроорганизмам (рис. 2, табл. 2). Анализ роста при различных концентрациях NaCl в сочетании с температурными характеристиками позволяет идентифицировать данные микроорганизмы как представителей семейства Halobacteriaceae Gibbons 1974, относящегося к домену Archaea (Археи), царство Euryarchaeota, тип Euryarchaeota, класс Halobacteria, порядок Halobacteriales. Ранее архей относили к бактериям из-за прокариотического строения клетки, однако, начиная с 90-х годов XX века, домен Археи, наряду с доменами Бактерии (Bacteria) и Эукариоты (Eukarya), рассматривается как одна из трёх главных эволюционных ветвей живых организмов [7].

Семейство Halobacteriaceae объединяет экстремально галофильных архей, способных к росту при концентрации соли 20–36 % и обитающих в солёных и гиперсолёных водоёмах [5]. Наиболее вероятный путь попадания данных архей в солёную продукцию – соль, используемая при приготовлении рассолов. Представителей Halobacteriaceae нередко выделяют из солевых отложений, причём есть данные, что они способны сохраняться в каменной соли до 200 млн лет [3].

Рис. 2. Рост микроорганизмов рассола в жидкой среде при концентрации NaCl 36 % (фазовый контраст, масляная иммерсия)

Таблица 2

Влияние температуры и концентрации NaCl на рост бактерий, выделенных из рассола (приведены усреднённые значения)

Таким образом, можно констатировать, что использование насыщенных солевых растворов при консервировании растительной продукции делает её безопасной в микробиологическом плане и полностью предотвращает развитие мицелиальных и одноклеточных микроскопических грибов. Однако даже максимально высокая концентрация соли не препятствует развитию в продукции экстремально галофильных архей, численность которых через 3 месяца после засолки может достигать свыше 2·10⁶ клеток на 1 см³ рассола. При этом в случае хранения солёной продукции в тёплом помещении галофильные археи в течение суток могут давать до шести генераций, что соответствует увеличению их численности в 64 раза каждые 24 ч. В этой связи для улучшения сохранности солёной продукции можно рекомендовать хранение при температурах ниже минимальной температуры роста мезофильных микроорганизмов (+8…+10 °С) либо применение дополнительных консервантов, эффективных против Halobacteriaceae .

Выводы

• 1.    Использование насыщенного раствора поваренной соли при консервировании растительной продукции полностью предотвращает развитие мицелиальных и одноклеточных грибов, а также мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, нормируемых СанПиН 2.3.2.1078-01.

• 2.    Микрофлора продукции, консервированной с использованием насыщенного рассола, представлена экстремально галофильными археями семейства Halobacteriaceae . Через три месяца после засолки численность архей в рассоле достигает 2,556 · 10⁶ клеток на 1 см³, через 15 месяцев после консервирования снижается до 0,879·10⁶ клеток на 1 см³.

• 3.    Наиболее эффективным способом предотвращения развития галофильных архей является хранение продукции при температуре +8…+10 °С. В качестве альтернативы пониженной температуре можно рекомендовать поиск безопасных для здоровья человека антимикробных средств, избирательно подавляющих развитие архей.