Контрольная работа по учебной дисциплине «Микробиология, санитария и гигиена в пищевом производстве»

Государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования Свердловской области

Екатеринбургский торгово-экономический техникум

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по учебной дисциплине

«Микробиология, санитария и гигиена в пищевом производстве»

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель: Опарина Л.Н.

Выполнил: Т₁₁ – 06/2013

студент группы 1Т1(11) Худяков Александр  Валерьевич

4 ноября 2013г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург, 2013г.

 

Оглавление 

 

 

Вопрос: Типичные брожения: спиртное, молочнокислое, масляно-кислое, пропионово-кислое. Характеристика возбудителей, химизм, промышленное использование  после переработки. Краткая характеристика микроорганизмов-возбудителей.

Типичные брожения

В зависимости  от преимущественно накапливающихся  при брожении веществ различают  спиртовое, молочно-кислое, пропионово-кислое, масляно-кислое брожение и др.

Процессы брожения, а также аэробного дыхания  проходят с использованием в основном углеводов (крахмала, сахаров), но иногда при микробиологических процессах  исходным материалом могут быть спирты, органические кислоты и даже белки.

Спиртовое брожение

Спиртовое брожение лежит в основе целого ряда пищевых производств — виноделия, пивоварения, изготовления спирта. Оно играет существенную роль в процессах хлебопечения, производства диетических  кисло-молочных продуктов и других технических процессах. Оно заключается в превращении углеводов в этиловый спирт, углекислый газ и другие вещества.

Типичными представителями  микроорганизмов — возбудителей этого брожения являются настоящие  дрожжи, в основном из рода сахаромицес.

При определенных условиях слабое брожение могут вызывать некоторые бактерии и плесневые грибы. Непосредственную связь дрожжей и спиртового брожения, издавна известного людям из практики превращения виноградного сока в вино, установил Л. Пастер. В дальнейшем Либихом, Э. Бухнером и А. Н. Лебедевым было доказано, что спиртовое брожение может происходить и без непосредственного участия дрожжей или даже бесклеточных ферментных препаратов, полученных из дрожжей.

В настоящее  время установлено, что спиртовое  брожение представляет собой целый  ряд последовательно совершающихся окислительно-восстановительных и других превращений, в результате которых образуются этиловый спирт, углекислый газ и другие вещества. Легче всего дрожжами сбраживаются простые сахара — фруктоза, глюкоза.

Дисахара (сахароза), мальтоза также могут сбраживаться. Предварительно они гидролизуются дрожжами на составляющие их моносахара (гексозы).

Молочный сахар  — лактоза сбраживается лишь немногими, редко встречающимися расами дрожжей.

Более сложные углеводы (крахмал, гликоген и др.) они не сбраживают. В практике такие углеводы предварительно гидролизуются кислотным или ферментативным методом, после чего становятся доступными для дрожжей.

Дрожжи широко распространены в природе. Встречаются на фруктах, ягодах, винограде, в почве и воздухе, особенно в летнее время. Принято различать культурные и дикие дрожжи. Культурными называются дрожжи, имеющие техническое применение в связи с теми или иными положительными свойствами. Например, дрожжи, применяемые в пивоварении, обладают способностью хорошо осветлять пиво, придавать ему приятные вкус, аромат; виноградные — обеспечивают особый букет; хлебные — отличаются активным размножением и способностью хорошо разрыхлять тесто. Дикие дрожжи имеют более слабую бродильную способность и образуют вещества, придающие неприятные привкус и запах.

Уравнение спиртового брожения в общем виде выглядит следующим  образом:

Расчет, основанный на учете  молекулярных весов сахара и,спирта, показывает, что из каждой весовой  единицы углевода теоретически возможно образование лишь около половины спирта:

Суммарное уравнение  спиртового брожения не раскрывает всей сложности процессов превращения  сахара в спирт и углекислый газ, а также того, что, кроме главных  продуктов брожения, обычно еще образуются в некотором количестве побочные продукты — янтарная и уксусная кислоты, глицерин, уксусный альдегид, сивушные масла (смесь изомеров высших спиртов — амилового, изобутилового, бутилового и прочих), а также ряд веществ, от присутствия ко» торых даже в ничтожных количествах зависят специфические вкус и аромат вина, пива и других продуктов.

Молочно-кислое брожение

Молочно-кислое брожение представляет собой процесс, столь же важный с хозяйственной  точки зрения, как и рассмотренное  выше спиртовое брожение.

Молочно-кислое брожение играет определяющую роль при производстве простокваши, кумыса, кефира, сметаны; при квашении капусты, огурцов; силосовании сочных растительных кормов. Очень важна его роль при изготовлении жидких дрожжей, заквасок, кваса.

Важным техническим  продуктом является сама, молочная кислота, широко применяемая при производстве фруктовых соков, консервов, в кондитерской, кожевенной, текстильной и других отраслях промышленности.

Все микроорганизмы, способные вызывать молочно-кислое брожение, в зависимости от соотношения  получаемых конечных продуктов брожения делятся на две группы — гомоферментативные (типичные) и гетероферментативные (нетипичные).

Гомоферментативные  молочнокислые бактерии являются анаэробами или микроаэрофилами. Они неподвижны, спор не образуют, грамположительны, хорошо выносят высушивание (сухие молочно-кислые закваски сохраняются годами). Требовательны к питательной среде, так как многие нуждаются в свободных аминокислотах и других ростовых веществах, в витаминах.

Среди них встречаются  палочковидные и кокковые формы. Все они кислотоустойчивы. Палочковидные формы образуют до 2—3 % кислоты, кокковые — до 1—1,2 %. В процессе брожения из сахаров образуют в основном молочную кислоту при самом минимальном количестве побочных продуктов. Суммарное уравнение брожения, вызываемого ими, выглядит следующим образом:

Химизм молочно-кислого  брожения сходен со спиртовым. Сбраживанию  могут подвергаться как простые  моносахара, так и дисахара. Более  сложные углеводы перерабатываться не могут, так как молочно-кислые бактерии не имеют ферментов для их расщепления.

В связи с  некоторыми различиями в ферментных системах сходство процессов превращения  сахаров при молочно-кислом и  спиртовом брожениях сохраняется  лишь до образования пировиноградной  кислоты. Отсутствием у гомоферментативной группы молочно-кислых бактерий ферментов, способных вызывать декарбоксилирование пировиноградной кислоты, объясняется невозможность образования уксусного альдегида. Сама пировиноградная кислота, являясь кетонокислотой, восстанавливается в соответствующую оксикислоту. Восстановление осуществляется ферментом лактикодегидрогеназой. Восстановленная форма кофермента лактикодегидрогеназы (НАДН₂) отдает водород пировиноградной кислоте по следующей схеме:

Наибольший интерес  из гомоферментативных возбудителей молочно-кислого брожения представляют следующие.

Молочно-кислый стрептококк — кокки встречаются  в молоке и сквашивают его. Газа не образуют. Лучше всего развиваются  при температуре 30— 35 °С; в этих условиях молоко свертывается через 10—12 ч, В среде накапливают до 1 % кислоты. Кокки соединены в короткие цепочки или попарно.

Сливочный стрептококк  — кокки лучше растут при температуре 25—30 °С. Применяются в заквасках  наряду, с предыдущими. Накапливают  до 0,8% кислоты. Кокки образуют длинные цепочки.

Масляно-кислое брожение

Процесс открыт Л. Пастером в 1861 г. На его примере  была установлена возможность жизни  бактерий в бескислородных условиях, Масляно-кислое брожение является сложным  биохимическим процессом превращения  углеводов, иногда спиртов, других кислот в масляную кислоту. Образуются также уксусная, пропионовая, валериановая, капроновая, янтарная, муравьиная и другие кислоты, этиловый, бутиловый, амиловый, пропиловый спирты, водород и углекислота. При щелочной реакции среды преобладает выход масляной кислоты — бутилового спирта и ацетона. Остальные вещества образуются в незначительных количествах.

Возбудители масляно-кислого  брожения широко распространены в природе. Они встречаются в почве, навозе, загрязненной воде, молоке, сыре и т. д. Особенно широко они представлены в различных почвах — до 90 % образцов почвы содержат эти бактерии.

Возбудители масляно-кислого  брожения имеют характерные отличия  от большинства других бактерий—  в клетках у них откладывается  крахмалоподобное вещество — гранулеза, поэтому клетки при обработке их иодом окрашиваются в синий цвет. Все бактерии этой группы образуют споры, которые имеют эллептическую форму, от 1 до 1,6 мкм в длину и 0,8 мкм в ширину. При образовании споры цилиндрическая форма клеток изменяется; она приобретает вид веретена или барабанной палочки. Размер самих клеток — 4—12 мкм в длину при диаметре 1—1,5 мкм.

Масляно-кислые бактерии —  строгие анаэробы и хорошо растут только при давлении кислорода не боле 3—5 мм ртутного столба. В качестве азотного питания могут использоваться различные азотистые соединения — пептон, минеральные азотистые вещества и др. Лучшая температура для их развития колеблется в пределах 30—40 °С. Споры могут выносить кипячение в течение нескольких минут.

К группе масляно-кислых бактерий – относится много бактерий — клостридиум бутурикум, клостридиум сахаробутурикум, клостридиум пастерианум и др.

Отличаются между собой  в основном способностью накапливать  в разных соотношениях масляную кислоту, ацетон, бутиловый спирт.

Общее уравнение этого  брожения, учитывающее лишь постоянно  образующиеся вещества, выглядит так:

Более подробное рассмотрение химизма брожения затруднительно в  связи с многообразием получающихся веществ. Общим с другими брожениями является лишь часть процесса, заканчивающаяся образованием пировиноградной кислоты.

Масляная кислота представляет собой бесцветную летучую жидкость с резким запахом. При значительном разведении она, так же как и ее соли, имеет неприятный запах пота. В технике масляная кислота находит применение в кондитерском и парфюмерном производствах в виде эфиров, т. е. соединений со спиртами. Эфиры являются ценными ароматическими веществами. При небольших концентрациях запах напоминает некоторые фрукты. Так, например, эфир масляной кислоты имеет яблочный запах, этиловый — грушевый, амиловый — ананасный и т. п.

Не менее ценными промежуточными продуктами являются ацетон, бутиловый  спирт. Для повышения их выхода меняют кислотность среды при брожении, используют особо продуктивные разновидности масляно-кислых бактерий.

В природных условиях масляно-кислое брожение играет громадную роль в  разрушении растительных остатков, богатых  углеводами,— в почве, на дне рек, болот, т. е. везде, куда затруднен доступ воздуха.

Масляно-кислое брожение, однако, часто приносит и вред, вызывая бомбаж в консервах, прогоркание молока, вспучивание сыров и др.

Пропионово-кислые бактерии

Бактерии этой группы сбраживают различные сахара с образованием пропионовой и  уксусной кислот, а также углекислоты. Характерной их особенностью является способность сбраживать также и молочную кислоту, которая частично превращается в пропионовую, а частично идет на образование уксусной кислоты и углекислого газа.

Пропионово-кислые бактерии являются более строгими анаэробами, чем молочно-кислые бактерии. Как правило, в питательных средах развиваются медленно. Оптимальная температура роста лежит в пределах от 14 до 35 °С. Способны в некоторых условиях накапливать до 1,6 % кислоты. Все пропионо-во-кислыг бактерии представляют собой короткие неподвижные палочки, не образующие спор; при выращивании в кислой среде некоторые дают удлиненные клетки, иногда разветвленные; грамположитель-ны; желатин не разжижают. Между собой различаются главным образом способностью сбраживать различные сахара. Наряду с молочно-кислым пропионово-кислое брожение является процессом, формирующим потребительские достоинства сыров в процессе их созревания. В суммарном виде пропионово-кислое брожение выглядит следующим образом:

Пропионово-кислые бактерии, помимо сахаров, способны сбраживать пировиноградную кислоту, глицерин, молочную кислоту. Последнее свойство является очень важным, так как  именно этот процесс лежит в основе формирования рисунка сыра и отчасти  его вкуса и запаха.

Медленно продуцируемый  бактериями углекислый газ образует в сырной массе умеренные глазки. Пропионовая и уксусная кислоты, а также ряд жирных кислот, образующихся при разложении (дезаминировании) пропионово-кислыми бактериями различных аминокислот, придают сырам острый вкус и специфический запах.

Некоторые пропионово-кислые бактерии способны продуцировать значительные количества витамина В₁₂ и в этой связи используются для получения его в промышленных количествах, другие находят применение в промышленных процессах получения, самой пропионовой кислоты.