Реферат: Микробиология дрожжевого производства
Нитриты чрезвычайно - ядовиты. Содержание их в среде даже в количестве 0,0005.% задерживает нормальное почкование дрожжевых клеток. При содержании в среде нитритов 0,004% накопление дрожжей снижается на 40—50%. Концентрация нитритов в количестве 0,02% почти полностью подавляет рост и размножение дрожжевых клеток и даже вызывает их частичную гибель.
Чтобы не допустить размножения нитритообразующих бактерий в приточной мелассе, применяют способ горячего осветления, подкисление среды серной кислотой до рН 3,5 — 4,0, а также быстрое использование осветленной мелассы. Но, если, несмотря на принятые меры, нитриты в дрожжерастильных аппаратах все же образуются (покраснение среды при смешивании с реактивом Грисса), это является косвенным показателем недостаточности аэрации, как только растущие дрожжи используют весь растворенный кислород бактерии вынуждены для получения необходимой энергии восстанавливать нитраты мелассы в нитриты. При обнаружении такого явления количество воздуха, подаваемого в аппарат, немедленно увеличивают. При этом нитритообразующие микроорганизмы перейдут на дыхательный обмен, т. е. начнут усваивать растворенный кислород воздуха и восстановление нитратов в нитриты прекратится.
Неспороносные гнилостные бактерии представлены многими представителями рода Pseudomonas, а также кишечной палочкой, протеем, микрококками. Все они снижают выход дрожжей и их качество, вызывают разложение белков дрожжей, что приводит к быстрой порче прессованных дрожжей (разжижению) и появлению неприятно пахнущих продуктов гниения (сероводорода, индола, скатола и др.).
Группа молочнокислых бактерий. В эту группу входят микроорганизмы, относящиеся к гетероферментативным молочнокислым бактериям, которые при сбраживании сахаров разлагают их с образованием молочной кислоты и ряда других продуктов: летучих кислот, этилового спирта. Чаще всего встречается широко распространенный в природе вид Leuconostoc mesenterioides. Этот микроорганизм попадает в мелассу из свёклы, иногда размножается в процессе сахарного производства и переходит в мелассу. Чаще его обнаруживают в виде диплококков или коротких цепочек — стрептоформ. Они неподвижны, окрашиваются по Граму положительно, как и все молочнокислые бактерии. Спор не образуют, но легко образуют капсулу.
Особенно большая капсула образуется при росте культуры на среде с сахарозой. Благодаря этому свойству микроорганизм устойчив к нагреванию, может выдержать даже непродолжительное кипячение или нагревание до 90°С.
В жидких средах, содержащих сахарозу, Leuconostoc mesenterioides образует декстрин и вызывает ослизнение среды, особенно интенсивное при слабо кислой или нейтральной реакции среды при рН 5,5—7,0; в подкисленной среде рН 5,0 и ниже размножения бактерий и ослизнения среды почти не наблюдается.
На среде с сахарозой эти бактерии образуют характерные слизистые, почти прозрачные, выпуклые, гладкие, довольно крупные колонии диаметром 2—4мм, а на сусло-агаpe с мелом — мелкие, полупрозрачные, слегка опалесцирующие, гладкие с зоной просветления вокруг. Этот микроорганизм обычно вызывает закисание мелассы при хранении её в хранилищах. Размножение бактерий усиливается только в тех случаях, когда меласса почему либо разбавляется водой. Haпpимеp, при попадании атмосферных осадков происходит местное разбавление верхнего слоя мелассы, но этого бывает иногда достаточно, чтобы с течением времени инфицировалась вся хранящаяся меласса.
Существенным различием между этими двумя микроорганизмами является свойство Leuconostoc agglutinans прилипать к дрожжевым клеткам и склеивать их в комки, быстро оседающие на дно, т. е. вызывать агглютинацию дрожжей в дрожжерастильных аппаратах. Это явление чрезвычайно нежелательное, так как нарушается правильное питание дрожжевых клеток и замедляется их почкование, в результате снижается выход дрожжей, затрудняется их промывка и прессование, ухудшается товарный вид дрожжей. Однако подъемная сила дрожжей и стойкость их при хранении не изменяются.
Микроорганизмы Leuconostoc agglutinans встречаются в мелассе очень редко и в небольшом количестве, но, прилипая к дрожжевым клеткам, размножаются в хранящихся засевных дрожжах, задерживаются в изгибах трубопроводов, размножаются там на остатках питательной среды и на разлагающихся дрожжевых клетках. Капсула увеличивает их устойчивость к дезинфектантам и к высокой температуре при пропаривании трубопроводов.
Кокковая микрофлора. Это микроорганизмы — представители родов Micrococcus, Tetracoccus, Sarcina. Они попадают в мелассу так же из свеклы, в процессе сахарного производства, из воздуха и воды и являются в значительной мере случайной микрофлорой, но постоянно присутствующей в мелассе. Морфология: мелкие кокки род Micrococcus, педиококки или тетра-кокки — род Tetracoccus, пакеты по восемь, шестнадцать и более клеток — род Sarcina. Размеры их в поперечнике от 1,2 до 2,5 мкм. Эти микроорганизмы неподвижные, грамположительные. Колонии их на агаровых средах гладкие, блестящие, с ровным краем или складчатые (у Sarcina), цвет— от белого до желтого и желто-оранжевого. В хранящейся мелассе размножаются медленно и в больших количествах обнаруживаются редко.
Дрожжевые грибки. Рода Saccharomyces, Torulopsis, Candida. Они попадают в мелассу случайно, из воды, воздуха или аппаратуры и в зависимости от рода грибков могут причинить различным вред. В густой мелассе дрожжевые грибки, как и все микроорганизмы, не размножаются, однако некоторые из них сохраняются в жизнеспособном состоянии и при разбавлении мелассы водой (атмосферными осадками или паром при сливе) начинают размножаться и сбраживать сахар мелассы, превращая его в спирт и углекислоту.
Дрожжевые грибки, особенно из родов Torulopsis и Candida, попадая вместе с мелассой в дрожжерастильные аппараты, при благоприятных для них условиях аэрации и притока питательных веществ могут быстро размножаться. Скорость роста и почкования этих дрожжей в несколько раз больше, чем основной культуры пекарских дрожжей, вследствие чего может появиться опасность снижения качества готовой продукции. Поэтому мелассу, содержащую дрожжевые грибки нельзя использовать для приготовления чистой культуры маточных и засевных дрожжей.
Рис. 3. Несовершенные дрожжи: а — род Candida; б — род Torulopsis
Морфология: форма клеток дрожжевых грибков очень разнообразная — круглая, овальная, продолговатая, в виде колбасок, иногда мицелиевидная. Размеры также различные: длина их от 4 до 10 мкм, ширина от 3 до 7 мкм.
На агаровых сахарных средах (сусло-агар с мелом и агаризованная дрожжевая вода с сахарозой) образуют довольно крупные колонии белого или розового цвета, слегка выпуклые, с гладкой или морщинистой поверхностью или реже плоские, матовые, при росте внутри среды колонии чечевицеобразные или треугольные, иногда разрывающие агар. В жидких сахаристых средах — солодовом сусле или дрожжевой воде с сахарозой некоторые виды дрожжей бродят сильно, другие — слабее, третьи — совсем не бродят.
3.2 МИКРОФЛОРА ВОДЫ И ВОЗДУХА
Дрожжевое производство характеризуется большим расходом воды. Вода используется для разбавления мелассы, для промывания дрожжей после их отделения от питательной среды, для мойки аппаратуры, регулирования температуры в дрожжерастильных аппаратах. Вода, сильно обсемененная микроорганизмами, может стать серьезным источником инфекции на заводе, поэтому к воде в производстве дрожжей предъявляют те же требования, что и к питьевой. Она должна соответствовать действующему ГОСТу.
Для того чтобы обеспечить энергичное размножение и накопление биомассы хлебопекарных дрожжей, необходимо огромное количество воздуха — от 10 до 80 тыс. м3/ч (в зависимости от мощности завода). В атмосферном воздухе находится значительное количество микроорганизмов и он может стать дополнительным источником проникновения в производство посторонней микрофлоры. Поэтому воздух подвергается фильтрованию.
3.3 ВТОРИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФЕКЦИИ
К вторичным источникам инфекции относятся микроорганизмы, обнаруживаемые в аппаратуре, приточной мелассе, засевных дрожжах.
Аппаратура. Для производства хлебопекарных дрожжей применяется следующее оборудование:
- дрожжерастильные аппараты емкостью от 1 м3 до 150— 200 м3, в которых имеются змеевики и лестницы. Аппараты снабжены аэрационными системами, состоящими из многочисленных перфорированных с мелкими отверстиями трубочек или пластин;
- мелассовые кларификаторы, машины, состоящие из большого количества частей;
- сборники приточной мелассы и сборники для растворов солей, многочисленные трубопроводы и воздухопроводы, часто изогнутые со слепыми отростками, суживающиеся и расширяющиеся, растянутые на десятки и сотни метров.
Все это оборудование (аппаратуру) необходимо поддерживать в чистоте, в противном случае на остатках питательной среды и дрожжей, задержавшихся в изгибах трубопроводов, в аэрационной системе и других труднодоступных местах бактерии и посторонние дрожжевые грибки начинают быстро размножаться. Эта вторичная инфекция является даже более опасной и многочисленной, чем первичная инфекция, вносимая с сырьем или водой, так как здесь происходит как бы отбор микроорганизмов, хорошо размножающихся в условиях дрожжевого производства
Микроорганизмы, наиболее часто попадающие из аппаратуры.
1. Посторонние дрожжевые грибки являются наиболее опасными микроорганизмами, так как примесь их снижает подъемную силу готовой продукции. Candida Guillermondii. Форма клеток довольно изменчива — удлиненная или овальная, иногда вытянутая; почкование прямое или под углом; в дрожжерастильных аппаратах при сильной аэрации образуются довольно крупные сростки (веточки) почкующихся клеток. При высеве на сусло-агар Candida guillermondii образует колонии диаметром от 1 до 2 мм, желтовато сероватые, слегка выпуклые, гладкие. В жидком солодовом сусле образует кольцо и осадок. Эти дрожжевые грибки сахара сбраживают слабо. Очень воздухолюбивы в условиях сильной аэрации в дрожжерастильных аппаратах быстро размножаются, часто опережая рост основной культуры сахаромицетов. Оптимальная активная кислотность (рН) Candida guillermondii 3,5—6,0. Оптимальная температура роста 28—33 °С.
У другого дрожжеподобного грибка Candida Krusei форма клеток еще более изменчивая — круглая, овальная; почкование прямое или иногда под углом. В дрожжерастильных аппаратах при сильной аэрации одиночные клетки иногда трудно отличить по форме от основной культуры. Изредка можно наблюдать небольшие сростки почкующихся клеток, но сцепленные непрочно и быстро рассыпающиеся. Candida Krusei глюкозу, мальтозу, сахарозу, галактозу почти не сбраживают, но интенсивно утилизируют для своего роста. Они чрезвычайно воздухолюбивы и очень быстро размножаются в дрожжерастильных аппаратах, нетребовательны к составу среды. Они развиваются при рН ниже 4,0 размножаются также интенсивно; температура 35 °С.