The article presents a tutorial announcement prepared for release of the book of O.D. Sidorenko "Microbiological basis of security products of animal origin." The textbook is devoted to the practical use of microorganisms in the evaluation of the quality of food of animal origin.
microbiology, microbiological risk, biotechnology, animal food, biotechnological process biocenose.
Новый учебник по микробиологическим основам безопасности продуктов животного происхождения профессора РГАУ – МСХА имени К.А. Тимирязева, доктора сельскохозяйственных наук, кандидата биологических наук, автора многочисленных исследований по микробиологии [1–13 и др.], основан на материале лекций по производству продуктов питания животного происхождения, которые автор в течение ряда лет читает в РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева студентам-технологам.
В настоящее время возникла острая необходимость подготовки специалистов нового поколения, владеющих не только особенностями технологии пищевых продуктов, но и готовых работать на опережение биотехнологического процесса, с учетом новейших разделов биотехнологий получения различных биологически активных веществ.
Автор обосновывает, что для реализации основных целей образовательных программ и подготовки специалистов-биотехнологов необходима глубокая информированность в области биохимии и микробиологии [14]. Для них важен материал по обмену веществ, осуществляемый микроорганизмами, как естественный процесс, протекающий в продуктах питания при их хранении, а также взаимоотношения между микроорганизмами в определенной питательной среде.
Микробиологический критерий оценки пищевых продуктов определяет пригодность конкретного продукта и основан на наличии или отсутствии микроорганизмов, их численности, включая патогенные виды, а также на содержании их метаболитов, в том числе токсинов (на единицу массы, объема, площади продукта). Порчу пищевых продуктов можно определить как некоторый процесс или изменение, приводящее к нежелательности употребления данного продукта в пищу. Порча пищевых продуктов может быть микробиологической, физической и химической природы.
Микробиологические критерии порчи продуктов определяются документами: стандартами, рекомендациями, техническими условиями и т.п. Официально приходится говорить о месте микробов в продуктах питания как в среде обитания, а также о формировании разнообразных микробных сообществ. Потому технологу пищевых продуктов необходимы разносторонние знания по микроорганизмам, вызывающих порчу различных продуктов питания для прогнозирования срока их хранения. При изложении материала микробное сообщество продуктов рассматривается во взаимодействии со своей средой обитания на основе трофических связей, которые включают химические трансформации органических веществ как прямой способ получения энергии для деятельности микроорганизмов. В отличие от микробных метаболитов, находящихся в растворе, летучие вещества редко используются микроорганизмами в качестве источника питания или энергии.
Микробиологическую порчу пищевых продуктов рассматриваем в основном с точки зрения деятельности наиболее известных «микроорганизмов порчи», способов их выявления, идентификации и контроля. Выдвигая приоритет безопасности пищевых продуктов, в последнее время уделяют большое внимание именно микроорганизмам порчи.
Книга вынужденно ограничена, так как материалы, касающиеся организации микробного сообщества, и необходимые предварительные сведения о бактериальной клетке изложены в учебнике «Микробиология» (Сидоренко О.Д., Борисенко Е.Г., Ваньковой А.А., Войно Л.И., ИНФРА-М, 2016) [5] и здесь не повторяются. Рассматриваются только вопросы контроля микробиологической порчи пищевых продуктов. Большое внимание уделено наиболее известным микроорганизмам, влияющим на органолептические свойства продуктов и их пищевую безопасность, которые необходимо тщательно контролировать в условиях современной высокой конкурентной мировой экономики.
Существует заинтересованность, прежде всего, в снижении микробиологических рисков у продуктов и ингредиентов, их составляющих. Цена ошибки при микробиологическом контроле бывает разной – от необходимости переработки некачественной продукции до полного отзыва продукта из реализации. Диапазон микроорганизмов порчи очень широк. Растущее число пищевых продуктов разнообразного качества повышает вероятность их микробиологической порчи.
Автор обращает внимание, что материал по дисциплине необъятен и многое осталось за рамками изложения. В частности, он вынужденно дал лишь краткое представление о дрожжах, микроорганизмах семейств Enterobacteriaceae, Bacillaceae, основных клинических симптомах пищевых отравлений и способах профилактики заболеваний (инфекции, интоксикации и токсикоинфекции) пищевыми патогенами. В то же время дрожжи представляют довольно разнообразную группу организмов, способных к образованию не только одиночных клеток, но и типичных мицелиальных структур. Среди остальных микроорганизмов выделяются специфические группы и виды, способные вызывать порчу практически всех пищевых продуктов. Важнейшими и наиболее опасными из них являются роды: Bacillus, Clostridium, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Staphylococcus, Xantomonas и др. Появление новых пищевых продуктов и технологий расширило список «микроорганизмов порчи» (психротрофные клостридии продуктов вакуумной упаковки – C. рutrificus, C. putrefaciens, C. butyricum; факультативные анаэробы – B.сirculans, Paenibacillus macerans, Alicyclobacillus acidoterrestris).
Для принятия правильных решений регулирования микробиологической порчи важно знать законы поведения микроорганизмов в их среде обитания. Необходимо знать также микроорганизмы, свойственные данному пищевому продукту, как и микроорганизмы, вызывающие его порчу. При этом условия роста конкретного микроорганизма пищевого продукта зависят от типа продукта, его химического состава, способа хранения, трофических связей микроорганизмов в продукте и реакций синтеза метаболитов. Порча продукта – это сложный комплексный процесс, который зависит от «внутренних» и «внешних» факторов. Наилучший контроль микробиологической порчи дает подход, основанный на НАССР (Hazard Analysis Critical Control Points) – оценка рисков и критических контрольных точек и соответствующих программах типа «правильные методы производства» GMP – с оценкой рисков. Применяются также и прогностические микробиологические модели. Гигиеническое качество и биологическая стабильность готового продукта являются важными оценочными критериями.
С глобальной точки зрения контроль и оценка стабильности свойств продукта и срока его годности или хранения требуют знаний о соответствующих микроорганизмах и их способности вызывать порчу, позволяющих определить пределы порчи и понять взаимосвязь между общей численностью микроорганизмов и их метаболической активностью.
Материалы лекций менялись по мере расширения знаний о предмете, появления новых аналитических методов и способов исследования различных типов энергетического метаболизма, экспресс-методов микробиологической оценки продуктов питания. В принципе любая научная тема не имеет последней страницы. В области контроля продуктов питания – особенно. Стабильным остается лишь микробиологическая порча пищевых продуктов. Вызывается она разными бактериями, плесенями и дрожжами, численность которых и разнообразие растет за счет изменения сахаров, органических кислот и других легко усваиваемых источников углерода.
Методы микробиологического контроля продуктов питания животного происхождения постоянно должны меняться, совершенствоваться и углубляться, так как управление биосинтезом микроорганизмов основывается на знаниях сложных, динамичных, энзиматических процессов. Большим тормозом в их развитии и совершенствовании является плохое оснащение микробиологических лабораторий, использование устаревших методов исследования, требующих в большинстве случаев больших трудозатрат и длительного времени выполнения исследования.
Однако в последнее время активно внедряются экспресс-методы микробиологического анализа продуктов питания, напитков, фармацевтических препаратов и отходов производства. Микроорганизмы, имеющиеся в исследуемом материале, быстро и точно обнаруживаются культуральными и микроскопическими приемами. В заключительном этапе исследований – проведение идентификации различных групп – используют автоматизацию (микротест-системы) и компьютерные системы идентификационных программ. Уровень автоматизации, несомненно, зависит от мощности микробиологических лабораторий и количества выполняемых исследований, внедрения компьютеризации на различных этапах исследования, оценки и обработки получаемой информации. Например, ПЦР – метод, снискавший себе огромную популярность в мире, благодаря высокой чувствительности, специфичности и быстроте анализа нуклеиновых кислот, используется почти в каждой лаборатории. Благодаря совершенствованию ПЦР – метода (Хигучи, 1992) решаются следующие задачи: количественная детекция патогенов, анализ экспрессии генов, анализ однонуклеиновых замен, анализ хромосомных транслокаций.
Технологии производства пищевых продуктов также не стоят на месте, меняются компоненты продуктов, отдельные ингредиенты из стран с различными санитарно-гигиеническими стандартами. В то же время подобная книга нужна хотя бы для того, чтобы частично изложить разрозненный материал периодических изданий отечественных и зарубежных источников по биологическому контролю продуктов питания.
Критические замечания, советы по содержанию учебника будут с благодарностью приняты автором.
1. Loshakov V. Pozhnivnoe zelenoe udobrenie i biologicheskie faktory cheredovaniya kul´tur v zernovom sevooborote [Tekst] / V. Loshakov, M.M. Sultanov, O.D. Sidorenko. Agrarnaya nauka. - 1984. - № 4. - S. 29.
2. Loshakov V. Vliyanie pozhnivnykh zelenykh udobreniy na mikrofloru dernovo-podzolistoy pochvy v spetsializirovannykh zernovykh sevooborotakh [Tekst] / V. Loshakov, O.D. Sidorenko, M.M. Sultanov. Izvestiya Timiryazevskoy sel´skokhozyaystvennoy akademii. - 1981. - № 5. - S. 70.
3. Mikrobiologiya [Elektronnyy resurs]: uchebnik / O.D. Sidorenko [i dr.]. - M.: INFRA-M, 2005. - URL: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=95840
4. Mikrobiologiya [Elektronnyy resurs]: uchebnik / O.D. Sidorenko [i dr.]. - M.: INFRA-M, 2010. - URL: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=203961
5. Mikrobiologiya [Elektronnyy resurs]: uchebnik dlya agrotekhnologov / Sidorenko O.D. [i dr.]. - M.: NITs INFRA-M, 2016. - URL: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=456113
6. Mikrobiologiya produktov zhivotnovodstva (prakticheskoe rukovodstvo) [Elektronnyy resurs]: uchebnoe posobie / O.D. Sidorenko - M.: NITs INFRA-M, 2015. - URL: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=467210
7. Sidorenko O.D. Perspektivy pererabotki otkhodov tsellyulozno-bumazhnoy promyshlennosti v organicheskie udobreniya [Tekst] / O.D. Sidorenko. Agrokhimiya. - 2003. - № 6. - S. 64, 65.
8. Sidorenko O.D. Primenenie bakterial´nykh preparatov pri vyrashchivanii kartofelya [Tekst] /O.D. Sidorenko, V. Storozhenko, O. Kukharenkova. Mikrobiologicheskiy zhurnal. - 1996. - № 6. - S. 36.
9. Sidorenko O.D. Sposob vyrashchivaniya ovoshchnykh kul´tur: patent na izobretenie RUS 2110170.
10. Sidorenko O.D. Sposob polucheniya organicheskogo udobreniya putem utilizatsii tsellyulozosoderzhashchikh promyshlennykh otkhodov: patent na izobretenie RUS 2257366 15.07.2004.
11. Sidorenko O.D. Mikrobnye peyzazhi v pochvakh, zagryaznennykh neft´yu [Tekst] / O.D. Sidorenko, T.A. Pavlikova. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. - Seriya biologicheskaya. - 2007. - № 1. - S. 106-108.
12. Sidorenko O.D. Perspektivy ispol´zovaniya biologicheskikh preparatov na osnove mikroorganizmov [Tekst] / O.D. Sidorenko. Izvestiya Timiryazevskoy sel´skokhozyaystvennoy akademii. - 2012. - № 6. - S. 70-79.
13. Sidorenko O.D. Vklad bioenergetiki v ekonomiku sel´skokhozyaystvennogo proizvodstva [Tekst] / O.D. Sidorenko. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. - 2006. - № 9. - S. 36, 37.
14. Sidorenko O.D. Mikrobiologicheskie osnovy bezopasnosti produktov zhivotnogo proiskhozhdeniya [Tekst]: uchebnoe posobie / O.D. Sidorenko. - M.: Infra-M, 2017.
