Маслянокислые бактерии

Хотя и очень медленно, но все же книгу о сыроделии я пишу. Поскольку этой весной многие столкнулись с проблемой брака в сырах из-за обсеменения молока маслянокисялыми бактериями, я хочу предложить для общего пользования одну часть одной главы будущей книги. Глава будет называться предположительно «Вредные нашему делу микроорганизмы». А та часть, с которой мне хочется вас познакомить —

Маслянокислые бактерии (клостридии)

Маслянокислые бактерии относятся к роду Clostridium, отсюда и их второе название — клостридии. Это строгие (облигатные) анаэробы. То есть развиваются эти бактерии без доступа кислорода. Кислород даже подавляет их рост, поэтому в молоке, особенно пастеризованном молоке, маслянокислые бактерии не размножаются. Питанием для них служат как углеводы (лактоза и продукты ее распада), так и соли органических кислот и, в некоторых случаях, даже белки. Таким образом, сыр — это практически идеальная среда для роста и размножения клостридий. В сыре для них всегда достаточно питания и созданы комфортные для них анаэробные условия. Ни кислотность сыра, ни пониженная температура созревания не останавливают полностью рост клостридий. Они растут при pH=4,8 и температуре 8°С. Особенно неприятным для сыродела свойством клостридий является то, что они образуют споры, которые не уничтожаются пастеризацией, и потом, в процессе выдержки, из этих спор прорастают новые живые бактерии. В общем, эти микроорганизмы для нашего дела вредны особенно. Заражение ими происходит до того, как молоко попадает к сыроделу и сам сыродел на это повлиять не может. И пастеризация от них не спасает. В процессе питания маслянокислые бактерии выделяют масляную кислоту и очень большое количество газов — углекислого газа и водорода. Этот процесс, называемый маслянокислым брожением, вызывает позднее вспучивание сыров (образование большого количества газов через три-четыре недели выдержки). Это приводит к образованию «сплитов» — тонких щелевидных разрывов внутри головки или, в предельном случае, вообще разрыву головок на части и возникновению прогорклого вкуса. Если с сырами было все в порядке в первые три-четыре недели, а потом они начали вздуваться и даже трескаться — это верный признак заражения их клостридиями. При обсеменении молока спорами маслянокислых бактерий, не превышающем норму, обычно достаточно 2,5% соли в сыре (6% соли в водной фазе сыра) для подавления маслянокислого брожения. Если же первоначальное обсеменение молока спорами клостридий велико, ни соль, ни пастеризация, ни высокая кислотность не спасут от брака. Клостридии — не патогенные микроорганизмы. Некоторое количество токсинов (вредных для здоровья веществ) они способны вырабатывать, но считать их вредными для здоровья человека все же нельзя. А вот испортить как внешний вид сыра, так и его вкус они способны, да еще как.

Определить наличие маслянокислых бактерий в молоке можно довольно простым методом, который называется «проба Вейнцирля» по имени ее изобретателя. Молоко наливают в пробирки и добавляют кусочек плавкого парафина или воска. Молоко в пробирках нагревают на водяной бане при 90°С в течение 10 минут. При этом парафин расплавляется и закупоривает молоко в пробирке, создавая анаэробные условия.

Проба Вейнцирля отрицательная

Затем пробирки выдерживают в термостате при 30°С в течение трех суток. Наличие маслянокислых бактерий определяют по возникновению газообразования и запаху масляной кислоты.

Проба Вейнцирля положительная

Подавлять рост маслянокисслых бактерий в сырах способен вырабатываемый некоторыми штаммами Lc. lactis природный антибиотик низин. Но искусственное внесение низина, к сожалению, подавляет и рост бактерий стартерных культур. Достаточно эффективно борются с клостридиями Lb. Plantarum потому, что они выделяют перекись водорода, являющуюся ядом для маслянокислых бактерий. Если спор клостридий изначально в молоке было слишком много, Lb. Plantarum не справятся с подавлением их всех. Эффективным методом борьбы с клостридиями является перекисно-каталазная обработка молока. Обработку молока проводят непосредственно в сыродельной ванне (сыроизготовителе) перед внесением в него хлористого кальция и закваски. В смесь с температурой +32… + 40°С добавляют 0,03-0,05% чистой перекиси водорода, предварительно растворенной в воде в соотношении 1:3. Продолжительность обработки 40 мин. После этого добавляется фермент каталаза в концентрации 75 мг/л, при этом продолжительность инактивации перекиси водорода составляет 15 мин. Метод очень эффективен, но проблема в каталазе. Возможно, раньше каталазу вырабатывали из натурального сырья и она стоила вменяемых денег. Сейчас импортные препараты каталазы стоят столько, что даже называть цены не хочется, не то что использовать их.

По сути, внесение Lb. Plantarum и обработка молока перекисью водорода одинаковые процессы. Действие лактобацилл вида плантарум основано на том, что они ту же перекись водорода выделяют в процессе своей жизнедеятельности. В литературе есть данные, что максимальное количество перекиси водорода, вырабатываемое Lb. Plantarum, равно 0,005% к объему молока. Опыт с добавлением 0,005% перекиси к молоку без последующей обработки каталазой дает полное уничтожение клостридий при сильном начальном обсеменении. На приведенных ниже фотографиях один и тот же сыр, сильно зараженный маслянокислыми бактериями, сыр из того же зараженного молока, но изготовленный с внесением Lb. Plantarum и сыр, сделанный с предварительной обработкой зараженного молока внесением в него 0,005% перекиси водорода.

Сильное обсеменение клостридиями

Сыр Том, из молока, сильно обсемененного клостридиями через два месяца созревания

 

Частричное подавление клостридий Lb.Plantarum

Сыр Том, сделанный из того же молока в то же время с внесением в молоко при изготовлении Lb.Plantarum Сыр на том же сроке созревания — 2 месяца

 

Подавление клостридий перекисью

Тот же сыр Том, сделанный из того же молока в то же время с внесением в молоко при изготовлении 0,005% перекиси водорода. Сыр на том же сроке созревания — 2 месяца

 

Видно, что лактобациллы частично купируют вредное воздействие клостридий, но не могут справиться с ним полностью. Перекисная обработка справляется со всеми маслянокислыми бактериями даже при большом их начальном количестве. Но в опыте с внесением перекиси без последующего добавления каталазы перекись оказала негативное влияние и на работу бактерий стартерных культур. Кислотность сыра оказалась низкой и консистенция его мажущей. Однако понятно, что можно подобрать количество перекиси таким образом, чтобы избавиться от спор клостридий и не нанести вред полезным бактериям закваски. Либо просто увеличить время выдержки молока при перемешивании до внесения закваски, поскольку перекись вещество нестойкое и самопроизвольно разрушается достаточно легко. Собственно на этом и базировалась идея обработки молока перекисью без каталазы — внести перекиси столько, сколько естественным образом вырабатывают Lb. Plantarum и выдержать молоко с перекисью до ее самопроизвольного разрушения.

Довольно эффективно споры маслянокислых бактерий удаляются из молока бактофугированием (проще говоря — пропусканием молока через специальную центрифугу) и микрофильтрацией. Но оба эти способа требуют дорогостоящего оборудования.

Подавляют прорастание спор клостридий нитраты. Причем не сами нитраты, а образующиеся при их восстановлении в сырах нитриты. И, хотя применение нитратов в пищевой промышленности не запрещено в определенных нормативами дозах, внесение нитратов в сыр, конечно, не вызывает удовольствия у сыродела и уж точно не вызовет радости у потребителя. Нитриты, хотя и применяются в мясной промышленности наравне с нитратами, являются признанными канцерогенами. В сырах, созревающих с участием пропионовокилых бактерий, применение нитратов вовсе невозможно. Нитраты подавляют рост этих бактерий. Опытами у становлено, что полное подавление маслянокислых бактерий достигается при внесении нитратов в количестве 2% от объема обрабатываемого молока, при этом количество соли должно быть не менее 3,8% в сухом веществе сыра или 2,3% от общей его массы. При уменьшении дозы нитратов, так же как и при снижении содержания соли полного подавления маслянокислого брожения не достигается. Опыты проводились при изготовлении сыров с промытым зерном. Для других сыров эти цифры будут отличаться в большую сторону.

Споры маслянокилых бактерий уничтожает лизоцим. Лизоцим — это фермент, который содержится в небольших количествах в коровьем молоке, в грудном молоке, в слюне человека и в желудочно-кишечном тракте. Это природный антибактериальный агент. Промышленный препарат лизоцима получают из куриных яиц. Лизоцим выдерживает температуру до 90°С и связывается казеином настолько хорошо, что от 80 до 99 процентов добавленного в молоко фермента переходит в сыр. Лизоцим борется не только с клостридиями, но и с бактериями группы кишечной палочки и другими вредными для сыра микроорганизмами. Но и лизоцим опять же не панацея. В больших количествах лизоцим начинает подавлять рост и активность бактерий стартерных культур. Поэтому при сильном обсеменении молока спорами клостридий для полного их уничтожения может понадобиться такая доза лизоцима, которая существенно повлияет на активность молочнокислых бактерий и, следовательно, на рост кислотности. Как маслянокислые бактерии, так и бактерии стартерных культур могут иметь разную устойчивость к лизоциму. Поэтому данные о дозах лизоцима, которые можно использовать в сыроделии без потери активности стартерных культур, разнятся в десятки раз. Если вы решите попробовать применять лизоцим, то для начала можно опереться на одну базовую цифру: во Франции разрешается использовать лизоцим при изготовлении сыра в количестве не более 30 мг на 1 литр молока. При этом еще раз повторю, при большом количестве спор клостридий в исходном молоке эта доза может оказаться недостаточно эффективной для борьбы с ними, а при большей дозе лизоцима развитие кислотности может значительно затормозиться.

Есть технологические приемы, которыми можно пользоваться для снижения вредного влияния маслянокислых бактерий. Поскольку рост клостридий стимулируется наличием в сыре большого количества органических кислот, можно разбавлять сыворотку водой. Но только до такой степени, чтобы pH на конечной стадии изготовления не был выше значения, необходимого для данного конкретного сыра. Следующим дающим эффект технологическим приемом является снижение температуры рассола до 6-7°С. Описано также предотвращение вспучивания сыров путем выдержки их в первые 15-30 суток при 5°С. Срок зависит от размера сыра. При таком способе выдержки соль при низкой температуре успевает достигнуть центра головки и подавить развитие клостридий. При pH 5,5 рост клостридий подавляется при концентрации соли 4,1% в водной фазе сыра или 2% в общей массе сыра влажностью 45%. Помните при этом, что такие концентрации соли препятствуют росту пропионовокислых бактерий и, следовательно, для сыров этой группы неприемлемы. После выдержки сыров в течение какого-то времени при 5°С такое же время придется добавить к общему сроку созревания сыра, потому что при 5°С процессы созревания практически не идут. И во время последующего созревания температуру лучше поддерживать на минимальном уровне, позволяющем сырам нормально зреть. Это 10-12°С, не более.

Но все эти методы подавления клостридий, конечно, лечение уже существующей болезни. Гораздо лучше этой болезни не допускать и заранее предотвращать попадание клостридий в молоко. Основным источником маслянокислых бактерий является силос. Какое-то количество клостридий в силосе есть всегда, а не использовать силос для кормления животных в наших климатических условиях затруднительно. В силосе создаются анаэробные условия, подобные условиям в созревающих сырах. В процессе хранения силоса идет конкурентная борьба между нормальным молочнокислым брожением (а ферментация силоса обусловлена именно молочнокислыми бактериями) и маслянокислым брожением. Анаэробные условия хранения силоса создают возможность и для размножения возбудителей ботулизма. Случаи гибели скота из-за них — зарегистрированный факт.

Силос с большим содержанием маслянокислых бактерий не только наносит вред сыроделию, но и имеет более низкую пищевую ценность и неохотно поедается животными.

Для того, чтобы избежать развития большого количества клостридий в силосе, нужно достаточно большое содержание в нем углеводов, что достигается правильным подбором компонентов силосуемой массы. Углеводы в силосе — основная пища молочнокислых бактерий, и при достаточном их количестве молочнокислое брожение получает преимущество перед маслянокислым. Смесь для заготовки силоса не должна быть влажной, ее следует тщательно измельчать, утрамбовывать и при этом закладку силоса осуществлять в максимально короткое время. Нельзя допускать загрязнения силосной массы землей и, тем более, навозом. Силос нужно тщательно укрывать. Силосование предварительно подвяленной травы снижает возможность маслянокислого брожения. Чем активней молочнокислое брожение в силосе, чем быстрее pH в силосной массе опустится до 4,2 (значение кислотности, при котором рост клостридий останавливается), тем меньше возможностей для размножения клостридий. Хорошие результаты дает добавление к силосу при закладке культур молочнокислых бактерий. На экспериментальной биофабрике в г. Углич даже производилась специальная культура ВНИИМС-ИНБИ для внесения в силос. Кормление животных силосом желательно проводить после дойки, чтобы ни сам силос, ни навоз животных, поедающих его, не были источником маслянокислых бактерий.

Наравне с силосом подходящей средой для роста клостридий является и недостаточно высушенное, влажное сено, собранное в большие тюки.

Очень желательно вообще с осени до весны при кормлении животных силосом не делать сыров, требующих длительной выдержки. Особенно головками большого размера.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

3 комментариев к записи “Маслянокислые бактерии”

  1. AndreyBelik:

    Павел, спасибо за информацию. Интересно, познавательно. Ненапряжно для чайника .

  2. Radik:

    Большое Спасибо Павел за Вашу статью и за сайт. Читаю с большим интересом!

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.

Яндекс.Метрика