Содержание страницы
1. Микрофлора растительного сырья
На поверхности плодов и овощей находится разнообразная микрофлора, попадающая главным образом из почвы. Некоторые микроорганизмы вызывают заболевания плодовых и овощных культур еще в период произрастания, снижая урожайность и ухудшая качество получаемого сырья.
Многие грибы, бактерии, вирусы при проникновении в растения нарушают процессы ассимиляции, затрудняют развитие плодов, вызывают их опадание до созревания. Болезнь растений часто сопровождается некрозами (омертвение тканей), необычным разрастанием тканей и другими нарушениями нормального развития растений. Некоторые микроорганизмы вызывают порчу плодов и овощей после уборки урожая – в период транспортировки и хранения.
Плодовая гниль. Вызывается Monilia fructigena из класса Ascomycetes. Гриб имеет хорошо развитый многоклеточный мицелий, короткие конидиеносцы с цепочками бесцветных одноклеточных конидий лимоновидной формы. Зимует гриб в остатках плодов, упавших на землю. Заражение плодов конидиями вызывают насекомые, повреждающие кожицу. Часто поражает семечковые плоды – яблоки, груши.
Около поврежденной части плода появляется бурое пятно, которое довольно быстро разрастается и приобретает коричневую окраску. На пораженной поверхности видны конидиеносцы гриба с конидиями в виде круглых серых бородавок, расположенных концентрическими окружностями. Под пятном мякоть плода становится губчатой, коричневого цвета (рис. 1). При низких температурах (0–5 °С).
1 2
Рисунок 1 – Плодовая гниль яблок и груш: 1 – яблоко, пораженное Monilia fructigena; 2 – конидиальное спороношение гриба
Пораженные плоды мумифицируются, становятся черными и затвердевают. Коричневая гниль абрикосов и персиков. Появляется при хранении плодов и вызывается грибами Monilia fructigena.
На поверхности плодов появляются желто-бурые подушечки довольно крупных размеров, расположенные концентрическими кругами. На пораженных участках мякоть плодов становится коричневой. Затем начинают развиваться сапрофитные грибы Rhizopus nigricans, Aspergillus niger, Penicillium.
Серая гниль косточковых плодов. Вызывает болезнь Monilia cinerea. Мицелий гриба многоклеточный, конидии образуют цепочки эллипсоидальной формы. Поражает во время цветения побеги абрикосов, вишен, вызывая «монилиальный ожог». На косточковых плодах образует небольшое бурое пятно, которое, постепенно разрастаясь, охватывает почти всю поверхность. На пораженных участках видны беспорядочно расположенные бородавки серого цвета.
Дырчатая пятнистость, или кластероспориоз. Возникает при развитии Clasterosporium carpophilium из группы несовершенных грибов. Мицелий многоклеточный, конидиеносцы короткие, неразветвленные, светло-бурые. Гриб поражает плоды, листья, ветки косточковых. Пораженная грибом ткань выпадает, края вокруг утолщаются и образуются глубокие язвочки.
Горькая гниль. Порчу плодов вызывает гриб Gloeosporium fructigenum, образующий короткие конидиеносцы с одной конидией цилиндрической формы (рис. 2).
Рисунок 2 – Горькая гниль яблок и груш: а – яблоко, пораженное Gloeosporium fructigena; б – конидиальное спороношение гриба
На поверхности яблок при хранении образуется слегка углубленное буроватое пятно с бледно-розовыми точками. Гниль проникает глубоко внутрь, при этом мякоть становится водянистой и плод приобретает горький вкус.
Горькую гниль плодов при их хранении вызывает также и гриб Trichothecium roseum, образующий на поверхности плодов розовый налет. Конидии грушевидные, двухклеточные одиночные или собранные в головки (рис. 24). Гриб проникает в семенную полость, образуя розовый налет.
Рисунок 24 – Органы плодоношения Trichothecium roseum
Черная плесневидная гниль. Развивается при хранении хурмы, черешни, земляники, малины. Порча вызывается грибом Rhizopus nigricans. На пораженных плодах образует бурые водянистые пятна, которые затем чернеют.
Голубая гниль. Penicillium italicum поражает цитрусовые плоды в период транспортировки и хранения. Конидии, попав на поврежденную корку, образуют мицелий. Корка становится водянистой, появляется белый налет, состоящий из переплетающихся гиф.
От каждого конидиеносца отходит от 2 до 5 стеригм с цепочками круглых конидий голубовато-зеленого цвета. При созревании конидии рассыпаются и загрязняют другие плоды. Особенно быстро происходит заражение поврежденных, перезревших плодов при повышенной температуре и влажности воздуха. При низких температурах хранения, около + 1 и 0 °С, развитие Penicillium italicum почти прекращается.
Оливковая гниль. При механическом повреждении цитрусовых плодов вытекает сок, создаются благоприятные условия для развития гриба Penicillium digitatum. Сначала на поверхности образуется белая грибница, и пораженная ткань корки превращается в широкую липкую белую полосу. В центре грибницы – налет оливкового цвета, состоящий из скопления эллипсоидальных конидий. На пораженных участках мякоть сильно размягчается и приобретает горький вкус. Затем другие грибы превращают плоды в разложившуюся бесформенную массу.
Черная гниль цитрусовых. Поражает лимоны, мандарины при длительном хранении. Гриб Alternaria citri появляется у основания плода, откуда проникает внутрь. Мицелий сначала серовато-коричневого, затем черно-зеленоватого цвета. Внутри плодов появляется черное окрашивание и ткань размягчается. Конидии Alternaria многоклеточные, с поперечными и продольными перегородками (рис. 3).
а б
Рисунок 3 – Черная гниль цитрусовых: а – лимон, пораженный Alternaria citri; б – плодовые тела гриба
Черная гниль ягод винограда. Болезнь вызывает гриб Phoma uvicola. Пораженные ягоды приобретают темную окраску, сморщиваются и засыхают. На поверхности видны черные точки, это пикниды гриба, которые имеют полые образования округлой формы, покрытые внутри короткими прямыми ко-нидиеносцами с конидиями (рис. 4).
Рисунок 4 – Черная гниль ягод винограда. Виноград, пораженный Phoma uvicola
Серая гниль винограда, ягод, овощей. Вызывается грибом Botrytis cinerea. Конидии гриба разносятся потоком воздуха и проникают внутрь ягод через поврежденные ткани. Ягоды винограда буреют и загнивают.
Botrytis cinerea поражает ягоды земляники в период созревания. Ягоды становятся водянистыми, покрываются бурыми пятнами, затем появляется серый пушистый налет. Вызывает серую гниль капусты и свеклы в период хранения.
Шейковая гниль лука. Заражение лука грибом Botrytis allii происходит в поле до уборки урожая, но порча возникает в период хранения. Луковица поражается грибом около шейки; ткань становится водянистой, приобретает желто-розовую окраску и покрывается серым плотным налетом (рис. 5). Постепенно окраска буреет, образуются мелкие черные склероции, сливающиеся в сплошную черную пленку. Ткань размягчается и сгнивает.
а б
Рисунок 5 – Шейковая гниль лука: а – луковица, пораженная шейковой гнилью; б – конидиальное спороношение Botrytis allii
Фитофтора. Грибок Phytophthora infestans – представитель грибов класса Phycomycetes. Мицелий состоит из одноклеточных многоядерных гиф. Конидиеносцы – разветвленные, на концах сидят одноклеточные бесцветные лимоновидные конидии. Гриб поражает картофель и вызывает порчу томатов, собранных до появления розовой окраски. Вначале на поверхности томатов образуются коричневые пятна, которые затвердевают. Мякоть под кожицей приобретает светло-коричневую окраску. Затем порчу заканчивают бактерии.
Черная гниль томатов. Около плодоножки образуется вдавленное водянистое пятно, затем появляется много выпуклых черных бугорков – пикниды гриба. Порчу вызывает гриб Diplodia destructive, который растет при высокой влажности воздуха на поврежденных участках кожицы. Проникая внутрь, образует почернение отмирающей ткани. Внутри пикнид находятся короткие конидиеносцы с двухклеточными конидиями.
Розовая гниль томатов. Вызывает гриб Fusarium solani. Проникая через поврежденную кожицу томатов, гриб размягчает ткань, образует на поверхности белый или розовый плотный налет. Этот же гриб вызывает сухую гниль картофеля.
Черная гниль моркови. Порчу вызывает гриб Alternaria radicina. Грибница многоклеточная, конидиеносцы с короткими ответвлениями. Конидии вытянутые, бурые и черные с поперечными (2–6) и продольными (2–3) перегородками (рис. 6). На верхушке корнеплода появляется черное пятно, затем почернение распространяется на сердцевину, гниль проникает внутрь. Кроме того, на поверхности образуются черные язвы.
Рисунок 6 – Черная гниль моркови: а – морковь, пораженная черной гнилью; б – конидии гриба Alternana radicina
Белая гниль. Гриб Sclerotinia (рис. 7) поражает морковь, петрушку, огурцы, томаты. На поверхности овощей образуются белые пушистые хлопья. Sclerotinia при высокой влажности развивается даже при низкой температуре хранения.
Кроме различных плесневых грибов, в порче овощных культур участвуют многие бактерии. Например, бактериальное побурение кабачков вызывают бациллы, близкие Bacillus mesentericus vulgatus. Bacillus lycopersici поражает верхушки томатов, образуя бурые вдавленные пятна.
а б
Рисунок 7 – Белая гниль моркови: а – морковь, пораженная Sclerotinia; б – апотеция гриба
Фитопатогенные бактерии Bacterium carotovorum вызывают мокрую гниль овощей, ослизняют морковь, помидоры, капусту и другие овощи, превращая их в слизистую массу с неприятным запахом. Бактерии Bacterium carotovorum, неспорообразующая палочка, может образовать небольшие цепочки, подвижная, размером 3,2×0,8 мкм. Углеводы сбраживает с образованием кислоты и газа.
Бактерии Bacterium phythophthorum – грамотрицательная, подвижная палочка, поражает рассаду томатов.
Картофель, томаты, огурцы, тыква и другие овощи поражаются вирусными болезнями.
Защита плодов, овощей от заражения. На свежих плодах и овощах обнаруживается различная микрофлора, характер которой зависит от условий произрастания, методов сбора, транспортировки и хранения. Однако в сырье, не имеющем повреждений, микроорганизмы находятся только на поверхности, так как ряд факторов мешает им проникать внутрь. Микроорганизмы, приспособившиеся к существованию на поверхности растений, получили название эпифитных. Первой преградой является кожица.
Кроме того, многие плоды покрыты восковым налетом, при удалении которого порча возникает быстрее. Восковые вещества являются сложными эфирами жирных кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов жирного или ароматического ряда.
Плоды персиков, абрикосов покрыты пушком, который также мешает микроорганизмам проникать внутрь. Барьером для микроорганизмов в клубнях картофеля служит суберии, образующийся в виде пробкового слоя в поврежденных и инфицированных местах клубня.
Различные растения выделяют фитонциды, обладающие антимикробным действием. Фитонциды являются как летучими, так и нелетучими соединениями, содержащимися в кожице плодов и тканевых соках. Так, в чесноке обнаружено вещество аллиин, легко превращающееся в аллицин, проявляющий бактерицидное действие в отношении гноеродных бактерий, холерного вибриона:
Чеснок оказывает губительное действие и на грибы рода Fusarium и Oidium lactis. Антимикробные свойства корицы связывают с наличием в эфирных маслах коричного альдегида, гвоздики – фенола эвгенола.
Устойчивость яблок к поражению различными видами антракноза (Gloeosporium) зависит от концентрации в месте внедрения возбудителя инфекции фенольных соединений, таких, как хлорогеновая и n-кумарилхинная кислоты, катехин, кварцетин, антоцианы. Б.А. Рубин установил, что окислительные превращения фенольных соединений приводят к образованию веществ, участвующих в защитных реакциях растений.
Присутствие в тканях моркови бензойной, оксибензойной, кофейной и хлорогеновой кислот защищает растение от некоторых грибов. Антибактериальные свойства красного стручкового перца зависят от наличия капсаицина.
Хрен содержит глюкозид синигрин, который под действием ферментов расщепляется с образованием аллилового масла C3H5NCS, вызывающего гибель плесневых грибов.
Кожица многих плодов, например, цитрусовых, выделяет эфирные масла, которые оказывают бактерицидное действие. Повышенное содержание органических кислот в некоторых плодах и овощах задерживает развитие многих бактерий и ускоряет их гибель.
Однако антимикробные вещества не обладают универсальным действием, вызывая гибель одних микроорганизмов, они не могут предотвратить развитие других.
2. Порча растительного сырья
Плоды чаще поражаются плесневыми грибами и дрожжами, которые хорошо развиваются в кислой среде. Значительно реже порчу вызывают бактерии.
По мере созревания плодов и особенно при перезревании кожица легко повреждается, споры грибов, проникая внутрь, прорастают. Разрастающийся мицелий может чисто механически повреждать мякоть плодов. Кроме того, многие грибы вырабатывают целлюлазу, гидролизующую клетчатку растительных клеток до целлобиозы. Разрушая стенки клеток плодов, грибы получают доступ к клеточному соку, богатому питательными веществами. Затем мицелий может частично выходить на поверхность, образуя органы плодоношения.
Грибы, обладая различными ферментами, используют ценные составные части плодов, ягод в процессе питания, дыхания. Так, при помощи пектинэстеразы, полигалактуроназы они расщепляют пектиновые вещества плодов, соединяющие между собой клетки, ткани. Поэтому мякоть яблок, груш приобретает на пораженных участках рыхлое, губчатое строение. Многие грибы гидролизуют крахмал и другие полисахариды.
В процессе питания и дыхания грибы в первую очередь используют углеводы, окисляя их в органические кислоты: янтарную, яблочную, уксусную, лимонную и др. В результате этих процессов происходит повышение кислотности. Часть углеводов сбраживается в спирт. Затем грибы начинают разрушать органические кислоты, спирты, окисляя их до конечных продуктов. Таким образом плоды теряют ценные вещества, входящие в их состав.
Понижение кислотности в плодах способствует развитию различных бактерий, которые заканчивают процесс разложения.
При развитии грибов на поверхности и внутри плодов образуются темно-коричневые пятна. Появление их связано с окислительным действием ферментов грибов на дубильные вещества плодов; образующиеся флобафены имеют бурую окраску.
Обычно порчу плодов и овощей вызывает смешанная микрофлора. После поражения растительного сырья паразитическими грибами либо при заражении одним из видов сапрофитных грибов довольно быстро обнаруживаются самые разнообразные представители родов Mucor, Aspergillus, Penicillium и др.
Овощные культуры также поражаются грибами, однако большинство овощей имеет более низкую кислотность, поэтому они значительно легче подвергаются бактериальному разложению.
Растительное сырье, богатое углеводами, при накоплении дрожжей может подвергаться спиртовому брожению. Прокисание плодов, ягод, некоторых овощей вызывают уксуснокислые, молочнокислые и другие бактерии.
3. Методы консервирования
Различные методы консервирования плодов и овощей основаны либо на подавлении развития нежелательной микрофлоры и прекращении биохимических процессов, которые она вызывает, либо на уничтожении микроорганизмов, способных портить пищевые продукты и вызывать пищевые отравления.
Для подавления микрофлоры на консервных заводах, перерабатывающих растительное сырье, широко используют различные методы, основанными на применении биоза, анабиоза, ценанабиоза, абиоза. Принцип биоза заключается в продолжении жизненных процессов, происходящих в сырье, и использовании природного иммунитета. Так, для увеличения сроков хранения плодов и овощей создают условия, поддерживающие нормальные процессы дыхания и тормозящие процессы перезревания и анаэробного распада.
Методы хранения сырья и консервирования, основанные на принципе анабиоза, сводятся к подавлению развития микроорганизмов действием различных физико-химических факторов.
Применение принципа ценанабиоза заключается в вытеснении нежелательной микрофлоры при помощи других видов микроорганизмов. Так, квашение и соление основаны на накоплении молочнокислыми бактериями молочной кислоты, которая в сочетании с солью подавляет развитие гнилостных, масляно-кислых и других бактерий, способных вызывать порчу.
Методы, основанные на применении абиоза, предусматривают уничтожение микрофлоры либо ее удаление из продукта путем фильтрации через биологические фильтры.
Основным методом консервирования пищевых продуктов в герметически укупоренной таре является уничтожение патогенных бактерий, а также микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов, при помощи высоких и низких температур.
В последние годы разрабатывают новые методы уничтожения бактерий в консервах. К ним относят стерилизацию консервов при помощи ионизирующего излучения, комбинированное действие на микроорганизмы антибиотиков и гамма-лучей, антибиотиков и высоких температур и др.
Сушка дает возможность довести содержание воды в продукте до такого количества, при котором микроорганизмы уже не могут развиваться. Например, для развития бактерий требуется не менее 30 %, а плесеней – 15 % влаги. Сушка является самым древним способом консервирования и в настоящее время она продолжает совершенствоваться. Например, сейчас используют сублимационную сушку (сублимация – испарение льда при низких отрицательных температурах в вакууме).
Проводят ее в аппаратах-сублиматорах с последующим досушиванием при температуре около 40 °С. При этом получают сушеные продукты наиболее высокого качества. Многие микроорганизмы, особенно их споры, остаются в сушеных продуктах, и если влажность продуктов повысится, то микроорганизмы начинают развиваться и портят их. Поэтому необходима герметизация высушенной продукции (особенно с остаточным содержанием влаги 4–5 %) или хранение в сухих хранилищах и складах.
Замораживание плодов и ягод при температуре –25, –35 °С и последующее хранение замороженной продукции при –18 °С приостанавливают все физиологические процессы и деятельность микробов, но не уничтожают их. Поэтому для сохранения качества этого вида продуктов необходимо строго соблюдать условия их хранения и быстро использовать в пищу после размораживания. По качеству замороженные плоды и ягоды мало отличаются от свежих.
Охлаждение – это обработка и хранение свежих плодов и ягод при температуре около 0 °С. Клеточный сок при этом не замерзает (ягоды замерзают при –0,7–1,5 °С, яблоки при –1,5–4 °С в зависимости от сорта и продолжительности хранения). Охлаждение замедляет биохимические процессы, приостанавливает развитие микроорганизмов, но не уничтожает их.
Консервирование продуктов высоким осмотическим давлением происходит при использовании в больших концентрациях сахара и соли.
Осмос – медленное проникновение растворителя в раствор через тонкую перегородку, разделяющую их. В данном случае растворителем является вода микробов, и она выходит через их оболочки в раствор сахара или соли. Так, в варенье с массовой долей сахара около 65 % развивается такое высокое осмотическое давление, при котором микроорганизмы обезвоживаются и не могут развиваться. Подобное наблюдается и в соленой продукции с концентрацией соли более 10 %. Однако если хранить плоды и ягоды, консервированные сахаром, в открытой таре и во влажных условиях, то концентрация сахара уменьшится и продукция может начать портиться, поэтому консервы необходимо укупоривать.
К физическим методам консервирования относят и стерилизацию фильтрованием, когда применяют тонкие пластины отфильтровывающие микроорганизмы. В продукте (обычно это прозрачный сок) остаются ферменты, поэтому применения одних фильтров для сохранения сока недостаточно. Необходимо нагревание или охлаждение.
Химические методы. Основаны на применении различных химических веществ, губительно действующих на микроорганизмы. В первую очередь к ним относят антисептики – вещества, подавляющие развитие микроорганизмов. Наиболее распространенный антисептик – диоксид серы (сернистый ангидрид), или 0,1–0,2 %-я сернистая кислота. Этот метод консервирования называется сульфитацией. Диоксид серы сильно действует на бактерии, меньше – на плесени и дрожжи. Он ядовит, поэтому сульфитированное сырье является полуфабрикатом и используется для переработки после удаления диоксида серы нагреванием (десульфитацией). Сульфитацию применяют главным образом для консервирования пюре, обработки сырья перед сушкой и др.
Для консервирования кислых соков применяют бензойную кислоту в виде натриевой соли, которая хорошо растворяется в воде. 0,05–0,1 %-й бензойнокислый натрий губительно действует на дрожжи и плесени, слабее – на бактерии. Этот консервант безвреден для человека.
В последние годы в качестве антисептика стали широко использовать 0,05–0,1 %-ю сорбиновую кислоту, которая подавляет в кислой среде развитие плесеней и дрожжей. Ее успешно применяют в сочетании с сахаром, например, при выработке протертой ягоды. Эта кислота также безвредна для человека.
Кроме антисептиков, для консервирования продуктов используют винный (этиловый) спирт, уксусную или молочную кислоту. Высокая концентрация кислот делает продукт непригодным к употреблению, поэтому их используют для заготовки полуфабрикатов или применяют в сочетании с другими методами консервирования. Например, при производстве маринадов используют невысокие дозы уксусной кислоты и стерилизацию в герметически укупоренной таре.
Микробиологические методы. При квашении, солении, мочении продукции, а также при производстве вина происходят микробиологические процессы, в результате которых образуется консервант – молочная кислота или спирт.
Однако для консервирования продуктов только молочной кислотой или спиртом необходима ее высокая концентрация, которая не может образоваться в результате микробиологических процессов. Поэтому здесь также применяют сочетание физических (хранение при низкой температуре) и химических (применение спирта или соли) методов консервирования.
Консервы, которые выпускают в банках без стерилизации, называют пресервами. Они сохраняются благодаря применению консервирующих веществ (сахара, соли, уксусной кислоты и т. д.) или хранению при низкой температуре.
