Состав микрофлоры сельскохозяйственного сырья: его влияние на качество продукта

Порча сельскохозяйственного сырья, в частности, сухофруктов – семечковых, косточковых плодов и ягод изюма – вызывается, главным образом, действием микроорганизмов. В составе плодов и ягод содержится много влаги и таких пищевых веществ, как сахара, органических кислот, азотистых соединений, витаминов, пектиновых вещества и др., являющихся хорошей питательной средой для микробов.

Проникая в плоды и ягоды, микроорганизмы быстро размножаются и потребляют питательные вещества. В процессе размножения и питания микробы разлагают сложные компоненты растительного сырья с образованием спирта и кислот, делая плоды и ягоды непригодными для употребления в пищу. Одним из примеров микробной порчи является спиртовое брожение, вызываемое дрожжевыми организмами, а также некоторыми из плесневых грибов. При разложении сахар превращается в спирт, который является ядом для растительной клетки, и диоксид углерода, выделяющийся в газообразном состоянии и рассеивающийся в окружающей среде. При этом пищевая ценность растительного сырья снижается, происходящие процессы порчи: брожение, прокисание, гниение – являются микробиологическими процессами [4].

Используемые в производстве сушеные фрукты и ягоды или изготовленные из них продукты иногда могут ухудшить качественные показатели в силу различных биохимических процессов, протекающих в самих продуктах или в сырье. Такие биохимические процессы совершаются при наличии биологических катализаторов белковой природы – ферментов. Примером такого процесса, вызванного действием ферментов, является дыхание. Дыхание растительного сырья – это нормальный физиологический процесс, заключающийся в поглощении кислорода воздуха органическими веществами сырья, с последующим их разложением и выделением углекислого газа. Но, с другой стороны, нужно иметь в виду, что плоды – это живые органы растения, которые отделены от него. Поступление извне питательных веществ в эти органы уже прекращено. Поэтому протекающие в таком сырье биохимические процессы (особенно если они происходят интенсивно) приводят только к расходованию ценных питательных веществ, запасы которых истощаются без возобновления. Масса растительного сырья при хранении, превращаясь в газо- и парообразные вещества, уменьшается, пищевая ценность снижается. Таким образом, нормальный, казалось бы, ферментативный физиологический процесс дыхания, если его не ограничить, ведет, в конечном счете, к ухудшению качества сырья даже в отсутствие микроорганизмов [1, 2, 4].

При употреблении в свежем виде, а также для переработки, фрукты и ягоды убирают в потребительской зрелости. Качество свежих плодов каждого вида должно соответствовать стандартам. Слово «conservare» в переводе с латыни означает сохранять, сберегать. Когда, речь идёт о консервировании свежих плодов и ягод, это представляет собой их сохранение. В узком смысле под консервированием подразумевают производство консервов в герметической таре, тогда как под консервированием следует понимать использование различных способов сохранения плодово-ягодной продукции [1, 2].

Для сохранения плодов и ягод в свежем виде до переработки и реализации применяют различные методы или создают при хранении неблагоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, поражающих продукцию. Приемлемость тех или иных способов сохранения определяется индивидуальной реакцией свежих плодов и ягод на применяемые воздействия и чувствительностью к ним микроорганизмов, участвующих в конверсионных процессах [1, 2].

В процессе обработки плодово-ягодной продукции следует применять экологически чистые методы и проводить обработку данной продукции в соответствии с требованиями микробиологического, технологического, токсикологического и экономического характера [3, 4].

Эффективность обработки зависит от способности плодов переносить применяемые воздействия, не понижая товарные качества и есте- ственную устойчивость к поражающим микроорганизмам.

При хранении плодово-ягодной продукции к основным видами заражений относятся: активное (возбудитель болезни проникает в ткани самостоятельно через неповрежденные покровы); пассивное (возбудитель проникает через раны или непосредственно от материнского растения); капельножидкое (возбудитель переносится с каплями влаги), аэрогенное (с помощью ветра); контактное (при соприкосновении больных и здоровых экземпляров); локальное (ограничено близлежащими к возбудителю тканями), и т. д. [3, 4].

Почти все микроорганизмы, являющиеся возбудителями болезней плодово-ягодной продукции - гетеротрофы (организмы, существующие за счёт использования готовых органических веществ). К гетеротрофам относятся человек, все животные, некоторые растения, большинство бактерий, грибы. По степени выраженности паразитических свойств их разделяют на четыре группы: сапрофиты, необязательные сапрофиты, необязательные паразиты или полупаразиты; обязательные или облигатные паразиты.

Согласно литературным данным, эволюция протекала в направлении от сапрофитизма к паразитизму. По современным научным представлениям, первоначально все микроорганизмы обладали способностью к сапрофитному способу питания, а с течением времени сапрофиты вырабатывают способность убивать токсинами живые клетки и готовить себе субстрат для развития. В основе приспособленности микроорганизмов лежат адаптационные способности и естественные защитные силы хозяина, в первую очередь, антибиотические и фитонцидные свойства [1, 2].

К главным факторам патогенности относят токсины, независимо от их химической природы и структуры. Второстепенные факторы патогенности играют вспомогательную роль в развитии болезни.

Большинство бактериальных токсинов относят к белкам. Для многих известных бактериальных токсинов доказан их ферментативный или анти-ферментативный механизм действия. Это подтверждается и высокой биологической активностью токсинов. Механизм действия ряда токсинов еще полностью не выяснен, есть предположения, что токсины могут действовать подобно химическим ядам, а также путем каталитического механизма.

В результате болезней плодовой продукции нарушаются естественные жизненные процессы, происходит изменение нормального состояния и физиологических функций клеток и тканей.

Инфицированное растение представляет собой качественно новую биологическую систему, специфика которой зависит от сдвигов в обмене веществ растения-хозяина и патогена. Исход контакта зависит от способности хозяина противопоставить деструктирующему влиянию метаболитов паразита систему защитных реакций, являющихся выражением его иммунитета. Гибель инфицированной клетки свидетельствует об отсутствии иммунитета у хозяина и наличия свойств иммунитета у паразита к метаболитам, которые он встречает в клетке хозяина. Решающее значение в определении конечного результата встречи хозяина и паразита принадлежит природе возникающих при взаимодействии метаболитов [1, 4].

Способность определенным образом реагировать на инфекцию не локализована в отдельных химических или структурных компонентах протоплазмы. Это выражение динамических свойств протопласта, клетки и ткани, органа и организма в целом [4].

Метаболиты микроорганизмов оказывают сильное влияние на физиолого-биохимические и структурные перестройки растений, но эти изменения зависят от иммунных свойств последних.

Метаболитами микроорганизмов энергетические центры клеток у неиммунных растений поражаются в большей степени, чем у растений иммунных. В инфицированных клетках неиммунных форм растений нарушается способность митохондрий синтезировать макроэргические соединения. У иммунных форм, наоборот, митохондрии сохраняют способность к окислительному фосфорилированию и в ряде случаев отмечено возрастание этой функции. По современным научным представлениям в основу иммунитета растений заложены не отдельные химические соединения, а процессы, в которые вовлечены все центры метаболической активности клеток хозяина и возбудителя.

В процессе анализа фитоиммунитета и проблемы целостности растительного организма Л.В. Метлицкий подчеркивает, что иммунитет -это система защитных реакций, направленная не только против инфекционных болезней, но и контролирующая.

Изменения в иммунитете могут возникать под влиянием самых различных факторов, один из которых - созревание и старение плодоовощной продукции. При старении ее отдельные клетки могут отмирать быстрее и тем самым вызывать непоправимые отклонения в системе защитных реакций.

Микробиологическая порча продукции из плодов и ягод начинается до того, как появляются визуально наблюдаемые признаки болезни и состоит из двух основных этапов (см. рисунок).

Инфекционные болезни растений представляют из себя сложный процесс биологического взаимодействия возбудителя болезни и растения-хозяина, протекающий под непосредственным или косвенным влиянием факторов окружающей среды.

Для возникновения болезни необходимы такие определенные условия, как наличие патогенного организма, причем обязательно располагающего достаточным количеством инфекционного материала, восприимчивого к данному патогену растения-хозяина, и их контакт при соответствующих условиях внешней среды. При отсутствии

Толмачева Т.А.

Состав микрофлоры сельскохозяйственного сырья: его влияние на качество продукта

Инфекционный процесс фитопатогенных микроорганизмов

хотя бы одной из предпосылок развитие инфекционного процесса не может состояться.

Предпосылкой дальнейшего развития болезни и перерастанием ее в патологический процесс являются условия, при которых для каждого из углов классического треугольника: патоген - хозяин -погода присутствуют свои, наиболее важные параметры, знание которых необходимо для того, чтобы предвидеть дальнейший ход течения процесса:

• -    для патогена - наличие первичной инфекции, развитие внутри хозяина, спорообразование и споруляция, необходимые условия для распространения дочерних спор и др.;

• -    для растения-хозяина - восприимчивость к возбудителю болезни в онтогенезе;

• -    для погоды - отдельные элементы и их комплексы, влияющие на восприимчивость хозяина и агрессивность патогена.

При этом факторы, способствующие массовому накоплению и сохранению инфекционного потенциала, повышают частоту инфекций, благоприятствуют их проявляемости и в результате приводят к вспышке болезни [3, 4].

В дальнейшем скорость развития болезни определяет фактор времени, который обуславливает длительность каждой фазы и всего цикла развития возбудителя (инкубационный период), а также продолжительность и последовательность наиболее важных показателей погоды за период от начала заражения до проявления типичных признаков болезни у растения-хозяина.

В результате сложных взаимоотношений между возбудителем болезни и растением-хозяином возникают условия, при которых развитие заболевания усиливается (прогрессирует), либо ослабевает, или прекращается. По этой причине распространение болезни и ее интенсивность колеблются от слабого уровня этих показателей до массового развития болезни - эпифитотии.

Преобладание грибов в процессах порчи плодово-ягодной продукции объясняется широким их распространением в природе, высокой адаптацией к экстремальным условиям, создаваемым в промышленности, способностью усваивать в качестве энергетических субстратов почти все без исключения вещества, содержащиеся в растительном организме, а также способностью развиваться в широком температурном диапазоне в кислой, нейтральной и щелочной средах [3, 4].

Плесени, дрожжи и бактерии способны поражать плодово-ягодную продукцию как в обычных условиях, так и при оптимальных режимах хранения.

Микроорганизмы способны синтезировать огромное количество самых разнообразных ферментов. В микробных клетках имеются конститутивные и адаптивные ферменты, появляющиеся в результате приспособления к новым субстратам и условиям жизни.

Наличие разнообразных ферментов в микробных клетках и возможность возникновения в них новых ферментов позволяют им использовать самые разнообразные вещества, содержащиеся в продукции из плодов и ягод (углеводы, белки, жиры, органические кислоты, пектиновые вещества, витамины и др.).

При хранении продукции в хранилищах в течение длительного времени создаются определенные стабильные условия, к которым микроорганизмы тяготеют в силу специфических физиологических особенностей или быстро адаптируются. Например, по отношению к температуре микроорганизмы подразделяют на психрофилы, мезофилы и термофилы, по отношению к влаге – на ксерофиты, мезофиты, гидрофиты, по отношению к кислороду – аэробные и анаэробные [4]. В промышленных условиях способны размножаться многие виды микроорганизмов, которые входят в состав микрофлоры сельскохозяйственного сырья. Помимо этого происходит очевидная смена одних возбудителей порчи другими. В большинстве случаев экземпляры, частично пораженные садовыми и полевыми микроорганизмами (точечные очаги), могут быть дополнительно поражены бактериями, обитающими и быстро размножающимися в хранилищах. В результате адаптации и естественного отбора агрессивные складские виды микроорганизмов в течение длительных сроков остаются жизнеспособными и попадают на продукцию из воздуха, с потолка, стен, тары, оборудования, инвентаря и др.

Характер, скорость и глубина качественных и количественных изменений продукции в процессе хранения различны. Их зависимость складывается от биологических особенностей популяции, вида, ботанического и товарного сорта, исходной чис- ленности плесеней, дрожжей и бактерий, ответных реакций на применяемые воздействия, природы факторов и продолжительности контакта.

Эффективность всех мероприятий, направленных на предупреждение порчи пищевых продуктов, зависит от следующих факторов: соблюдения общих санитарных требований, товарной обработки и переработки сельскохозяйственного сырья и выполнения установленных режимов при хранении.