Основные группы микроорганизмов инфицирующих пиво
Обновлено: 22.04.2024
Пиво изготовлялось уже древнейшими культурными народами. В найденных документах Шумерского государства за 3 тыс. лет до н. э. сообщалось о приготовлении напитка, который может рассматриваться как древняя форма нынешнего пива. Древние египтяне, греки, римляне и германцы готовили неохмеленное пиво преимущественно из ячменя, пшеницы и других хлебных злаков, а для вкуса и аромата добавляли сосновые побеги и другие ароматические вещества. Хмель начали применять в пивоварении только в IX в. Охмеленное пиво готовили в это же время в Сибири, затем в Киевской и Новгородской Руси.
15.9.1. Пивные дрожжи
Главная роль в пивоварении принадлежит пивным дрожжам. Процесс брожения происходит под действием ферментов дрожжей, катализирующих расщепление углеводов сусла с образованием этилового спирта, диоксида углерода и побочных продуктов, формирующих вкус и запах готового пива. К побочным метаболитам дрожжей относят высшие спирты, ацетальдегид, ацетоин, диацетил, этилацетат, n-пропанол, изобутанол и др.
В пивоварении применяют дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae низового и верхового брожения. Дрожжи низового брожения, развиваясь в сбраживаемом сусле, агрегируются в виде хлопьев и оседают на дно бродильного аппарата, образуя плотный осадок. Дрожжи низового брожения хорошо бродят при низких температурах: 5—10 °С. При температуре около 0 °С брожение прекращается.
Дрожжи верхового брожения поднимаются на поверхность сусла и скапливаются там в виде слоя пены. Процесс брожения ведут при температуре 12—25 °С; при температуре ниже 10 °С он прекращается.
Характерной особенностью дрожжей низового брожения является их способность сбраживать наряду с глюкозой, фруктозой, мальтозой, сахарозой также трисахарид раффинозу. В ферментной системе низовых дрожжей имеются инвертаза и мелибиаза, тогда как у верховых дрожжей присутствует только инвертаза. В связи с этим верховые дрожжи сбраживают раффинозу только на 1/3.
Дрожжи, используемые в пивоварении, должны обладать следующими свойствами: быстро и глубоко сбраживать сусло, давать высокую полноту осветления при низкой температуре; сообщать пиву выраженный аромат и мягкий вкус. В настоящее время среди чистых культур пивных дрожжей имеется много разновидностей, которые называют расами или штаммами. При выборе штамма дрожжей для производства пива важное значение имеют их морфологические и физиологические особенности. На отечественных пивоваренных предприятиях используют следующие штаммы низовых дрожжей Saccharomyces cerevisiae: 129,148, 338, 34/70, Rh и верховых: W 210 — для эля и W 68 — для пшеничного пива.
Морфологические свойства. Форма и размер дрожжевых клеток непосредственно связаны с их физиологическим состоянием, возрастом и составом среды. Если поддерживать условия культивирования дрожжей постоянными, то размеры и форма клеток становятся типичными для данного штамма. Размер большинства клеток пивных дрожжей составляет (9—11) х (5—8) мкм. Различия в форме отдельных клеток обусловлены изменением условий культивирования: состава среды, температуры, наличия вредных примесей и т. п. Здоровые дрожжи всегда наряду с крупными клетками содержат мелкие клетки. Форма мелких клеток обычно круглая, крупных — овальная или продолговатая.
1. Скорость размножения дрожжей имеет большое значение, так как брожение начинается лишь после накопления в сусле определенной концентрации клеток. Нормальным в производстве пива считается 3—4-кратное увеличение биомассы дрожжей в период главного брожения. Если при введении в сусло число клеток дрожжей составляет (7—10) х 10 6 в 1 см 3 , то в период наиболее активного брожения их число достигает (30—70) х 10 6 .
2. Флокуляционная способность — это свойство дрожжей объединяться в мелкие хлопья и оседать в конце главного брожения. Флокуляционная способность дрожжей зависит от их генетических особенностей, состава сусла, температуры брожения, степени аэрации. Флокуляционная способность дрожжей понижается в сусле с высоким содержанием сбраживаемых сахаров, при интенсивной аэрации, низкой засевной норме дрожжей, высокой температуре брожения.
Пылевидные дрожжи в течение всего процесса брожения остаются во взвешенном состоянии и оседают в виде жидкого супообразного осадка. Они дают меньший прирост биомассы, подвержены автолизу, но обладают большей бродильной активностью и полнее сбраживают сусло.
3. Бродильная активность — важное биологическое свойство пивных дрожжей.
Главным показателем, характеризующим бродильную активность дрожжей, является степень сбраживания сусла. По этому показателю все дрожжи можно условно разделить на 3 группы:
✵ слабосбраживающие — степень сбраживания сусла менее 80 %;
Бродильную активность дрожжей определяют различными способами: по конечной степени сбраживания; по количеству выделившегося диоксида углерода в единицу времени; по количеству образовавшегося этанола; по количеству сахара, сброженного в единицу времени (кинетика брожения).
Конечную степень сбраживания определяют в зависимости от начального и конечного содержания сухих веществ в сусле по формуле:
где Е — содержание сухих веществ в исходном сусле; е — содержание сухих веществ в сброженном сусле.
Конечную степень сбраживания определяют 2 раза в месяц, особенно при переходе на новое сырье.
Большое значение для бродильной активности дрожжей имеет их физиологическое состояние: возраст, условия предыдущего хранения, упитанность, жизнеспособность.
4. Потребность в кислороде у разных штаммов пивных дрожжей различна и может колебаться от 2 до 30 мг/л и более. Она зависит от условий их предварительного выращивания. Если дрожжи до брожения длительное время находились в контакте с кислородом, то они могут расти и вызывать брожение независимо от содержания кислорода в сусле. При использовании осадочных дрожжей, полученных после брожения, необходимо обеспечивать кислородом свежее сусло, поступающее в бродильные аппараты.
Для осуществления главного брожения подготовленное сусло перекачивают в бродильный аппарат и вводят в него чистую культуру (ЧК) дрожжей или семенные дрожжи. ЧК дрожжей разводят с целью увеличения биомассы сначала на лабораторной стадии, а затем на цеховой стадии в аппарате ЧК для получения массы дрожжей, задаваемой в бродильный аппарат.
Семенные дрожжи — это дрожжи, осевшие в бродильных аппаратах, которые собирают и используют для последующих производственных циклов несколько раз. Дрожжи каждого цикла брожения называются дрожжами той или иной генерации. Предварительно дрожжи очищают, пропуская их через вибрационное сито, где клетки отделяются от крупных белковых хлопьев и остатков хмелевых веществ. После очистки дрожжи направляют в специальные емкости, заливают их 2—3-кратным количеством воды, охлажденной до 0—2 °С, и тщательно перемешивают. Через 2—3 ч после отстаивания мутную воду сливают, после чего дрожжи хранят под слоем воды с указанной температурой не более 4—5 сут, причем 1—2 раза в сутки воду с поверхности заменяют свежей.
При наличии в семенных дрожжах значительного количества посторонних микроорганизмов их подвергают очистке. Дрожжи, хранившиеся несколько суток, активируют путем смешивания с аэрированным суслом с температурой 15—17 °С в соотношении 1:1, а затем добавляют 1/3—1/4 холодного сусла. Повторно используемые генерации дрожжей должны удовлетворять следующим требованиям: количество мертвых клеток дрожжей должно быть не более 5 %; упитанность дрожжевых клеток по гликогену — не ниже 70 %; присутствие бактерий — не более 0,5 %, присутствие клеток диких дрожжей не допускается.
Биологическая библиотека - материалы для студентов, учителей, учеников и их родителей.
Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.
Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.
Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.
Производство пива является биохимическим процессом, который осуществляется в результате деятельности дрожжей. В пивоварении все микроорганизмы разделяют на полезные, культурные дрожжи и вредные (все остальные).
Жидкие дрожжи задают в количестве 0,5 % к объему сусла; за время брожения количество их возрастает благодаря размножению в 3-3,5 раза.
При производстве пива в ЦКТ дрожжи задают из расчета 300 г прессованных дрожжей на 100 л сусла. Для производства пива используют чистые культуры пивоваренных дрожжей, благодаря чему брожение идет более равномерно, продукт получается однообразный по составу и вкусу, качество улучшается, уменьшается опасность инфицирования пива посторонней микрофлорой.
Среди чистых культур пивоваренных дрожжей имеется много штаммов или рас. Эти дрожжи встречаются лишь в условиях низового брожения, в других субстратах их нет. Штаммы пивоваренных дрожжей различаются физиологическими признаками.
Главными производственными показателями дрожжей в пивоварении являются бродильная активность, скорость размножения, способность к оседанию, а также придание пиву определенных вкусовых и ароматических качеств.
Рис. 30. Форма клеток пивоваренных дрожжей.
Разведение чистой культуры дрожжей на пивоваренном заводе включает следующие необходимые условия:
применение стерильного сусла и стерильной посуды;
постепенное приучение дрожжей к низкой температуре.
Собственно разведение означает увеличение массы дрожжей от пробирки до объема маточных дрожжей, задаваемого в чан.
Процесс разведения состоит из лабораторной и цеховой стадий. После главного брожения дрожжи отделяют, промывают холодной водой и используют повторно для производственных целей, считая их первой генерацией. Производственные дрожжи при условии хороших бродильных свойств и отсутствия в них вредных для пива микроорганизмов можно использовать от 10 до 12 генераций.
Работа по разведению чистой культуры дрожжей, сбору, очистке и хранению семенных (производственных) дрожжей имеет большое значение и отражается на качестве пива. Применение чистой культуры дрожжей с высокой ферментативной активностью обеспечивает энергичный процесс брожения и получение стойкого пива с хорошим вкусом.
Охмеленное пивное сусло обладает естественной устойчивостью против микробов, что обусловлено его химическим составом и физико-химическим состоянием (бактерицидное действие хмелевых смол, низкое значение рН, низкая температура, отсутствие кислорода, содержание СО2 и содержание спирта).
Однако существуют микроорганизмы, которые могут размножаться в условиях пивоваренного производства и представляют опасность, так как они снижают качество пива.
Микроорганизмы, развивающиеся в сусле и пиве, принадлежат к бактериям, плесневым грибам и дрожжам. По количеству представителей, а также по причиняемому ими ущербу первое место принадлежит бактериям. Попав в производство, они постепенно видоизменяются и так приспособляются к условиям технологического процесса, что борьба с ними представляет известные трудности. Наносимый ими вред выражается не только в ухудшении качества (стойкости) пива, но и в порче его вкуса вплоть до полной непригодности.
Вредные микроорганизмы.
Лактобациллы (молочные бактерии из семейства лактобацилловых) наиболее важные потенциальные вредители пива. Это - бесспоровые грамположительные палочки. Они вызывают Помутнение и почти всегда быстрое прокисание пива. Характерное свойство их - высокая спирто- и кислотоустойчивость.
К антисептическому действию хмеля нечувствительны. Размножаться в пиве могут и бактерии рода Педиококкус, относящиеся к семейству стрептококковых. Это неспорообразующие, неподвижные палочки, грамположительны, встречаются в виде одиночных клеток, тетрад, коротких цепочек или комочков. В сусле и пиве образуют муть и мелкозернистый осадок. Вызывают заболевание пива, которое выражается в неприятном вкусе и характерном медовом запахе, появляющемся в пиве.
Эти изменения вызваны особым веществом - побочным продуктом метаболизма педиококков - диацетилом. На развитие педиококков влияет величина рН и присутствие нерасщепленных белков. К спирту нечувствительны - размножаются до содержания 8 % спирта. Могут расти в широком диапазоне температур от 7 до 45 °С.
Защитой от педиококков является соблюдение технологического процесса: осахаривания, охмеления и установления необходимого значения рН (с 5,5 в сусле до 4,6 в пиве).
Уксуснокислые бактерии (ацетобактерии), не образующие спор грамотрицательные палочки, аэробы, могут расти в сусле и пиве в диапазоне температур от 5 до 40 °С. К веществам хмеля нечувствительны, кислотоустойчивы - растут в широком пределе рН (от 4,5 до 3,2). Аэробы, начинают размножаться в пиве даже при малом содержании кислорода; появляются в продолжительно хранящемся сусле, пиве, оставшемся в бочках, задаточных дрожжах, образуя пленку на поверхности.
Некоторые виды ацетобактерий могут образовывать в пиве слизь. Критическим фактором является содержание спирта: если количество его превышает 6%, роста бактерий в пиве не наблюдается.
Уксуснокислые бактерии - аэробы, они интенсивно развиваются, если налив бутылок и бочек неполный, укупорка неплотная, в чанах и бочках осталась жидкость, а также если плохо вымыты чаны, танки, шланги. Высокая температура в бродильном цехе, лагерном и экспедиционном отделениях и в торговых помещениях способствует их развитию. Для предотвращения развития уксуснокислых бактерий необходимо своевременно мыть все емкости и строго соблюдать чистоту оборудования цехов.
Большое количество бактерий попадает в производство с водой. Они хорошо растут в сусле, вызывая его помутнение.
При развитии бактерий из рода Флавобактериум в пиве появляется шелковистая муть, запах сероводорода и яблок. Эти бактерии часто загрязняют производственные дрожжи. В пиве их содержится от нуля до нескольких тысяч палочек в 1 мл (при нагревании пива до температуры 60 °С погибают в течение 5 мин).
Бактерии группы кишечной палочки могут попасть в производство с недоброкачественной водой, семенными дрожжами, возвратной тарой, с загрязненной обуви, одежды и рук рабочих. В период главного брожения пива эти бактерии не размножаются и количество их понижается. Уменьшение количества бактерий в пиве зависит от времени, степени заражения и температуры.
Дикие дрожжи также могут испортить вкус и ухудшить качество пива. При их развитии появляется посторонний запах, сильное помутнение, неприятные горечь и вкус, осадок. Дикие дрожжи оседают хуже культурных, поэтому затрудняют осветление пива и коагуляцию дрожжей. Они образуют различные летучие продукты и горькие вещества, сообщающие пиву посторонние запах и вкус (фруктово-эфирный, лекарственный и др.). Это дрожжи родов Пихия, Ганзенула и др.
Некоторые пленчатые дрожжеподобные грибы, например рода Кандида, развиваются на поверхности сусла и пива в виде белой или сероватой пленки. Они придают пиву неприятный запах, могут вызывать помутнение пива и ухудшить его вкус. Дрожжеподобные грибы рода Торулопсис очень разнообразны по форме и размеру; обычно клетки круглые и более мелкие, чем у культурных дрожжей. Эти дрожжи встречаются в воздухе и на зеленом солоде. В бочках с пивом она отмирает гораздо раньше, и мертвые клетки служат питательным материалом для педиококков.
В качестве вредителей пивоварения определенная роль принадлежит плесневым грибам. Они неприхотливы и при наличии влаги размножаются на стенах и потолках подвалов, в неполных лагерных бочках и в различной таре, пробках и шлангах, чанах - везде, где имеются незначительные остатки сусла или пива. Грибы рода Аспергиллус часто встречаются на поврежденном зерне, хмеле, в сырых помещениях заводов, в емкостях и таре. Конидии грибов рода Пенициллиум постоянно находятся в воздухе, в ячмене и солоде, особенно на раздавленных зернах.
Пенициллиум является паразитом свежепроросшего солода: врастая в ячменное зерно со стороны корешков, он умерщвляет зародыш. Солод при этом темнеет, ферментативная активность его снижается почти до нуля, что сильно затрудняет процесс осахаривания. Сусло, полученное из зараженного солода, имеет более высокую кислотность, чем сусло из здорового солода.
Источники вредных микроорганизмов.
Источниками посторонних микробов на производстве являются воздух, вода, сырье, производственная культура дрожжей, оборудование, руки, одежда и обувь персонала и др.
Загрязненность воздуха микробами опасна для пивоваренного производства, так как попавшие в него микробы могут приспособиться к неблагоприятным условиям и загрязнить производство.
Большое значение чистота воздуха имеет там, где он соприкасается с суслом, дрожжами и пивом. Поэтому недостаточная биологическая чистота воздуха в помещениях, где охлаждается и сбраживается сусло, а также хранятся семенные дрожжи, приводит к обсеменению технологических емкостей и продукта.
Производственная вода, не отвечающая требованиям ГОСТа, может явиться причиной загрязнения производства посторонними и вредными микроорганизмами, особенно теми, которые способны развиваться в сусле и пиве. Общая обсемененность воды (микробное число) не имеет решающего значения, так как многие бактерии хотя и размножаются в сусле, но погибают при главном брожении. Поэтому основным условием использования воды является неспособность ее микрофлоры размножаться в сусле и пиве. Если в воде обнаружены специфические вредители пивоварения (дикие дрожжи, молочнокислые бактерии, педиококки и др.), то данная вода непригодна для производственных целей даже в том случае, если все другие показатели ее удовлетворительны.
Наличие в воде культурных пивоваренных дрожжей свидетельствует о загрязнении ее собственными сточными водами из бродильного подвала или моечного отделения завода. Отдельные споры плесневых грибов, обнаруженные в воде, не вызывают порчу пива, однако большое количество их способствует образованию плесени в производственных помещениях. Решающее значение при оценке качества применяемой воды имеет не количество содержащихся в ней микроорганизмов, а их вредность для пива.
Дрожжи на пивоваренном заводе при недостаточной их чистоте могут служить опасным источником инфекции. При повторном применении дрожжей в течение ряда генераций степень их биологической чистоты постепенно ухудшается: на поверхности дрожжей, осевших в период главного брожения на дно чана, адсорбируются не только механические взвеси, но и различные микроорганизмы.
Для дальнейшего использования дрожжи промывают водой методом декантации. При этом дрожжи освобождаются лишь от посторонних частиц и сопутствующих микроорганизмов, непрочно приклеенных к поверхности клеток. Те же бактерии, которые плотно сорбированы на дрожжевых клетках и значительно мельче их, отделить промыванием водой трудно.
Так как загрязненные семенные дрожжи являются главным источником попадания посторонних микроорганизмов на пивоваренном заводе, контролю их необходимо уделять большое внимание. Семенные дрожжи исследуют из каждой ванночки и передают в бродильное отделение с разрешения микробиолога. Семенные дрожжи проверяют по ряду признаков: морфология клеток, содержание мертвых клеток, биологическая чистота. Наличие в дрожжах вредных для пива микробов не допускается. Дрожжи контролируют и по физиологическому состоянию: наличию в них запасного углевода гликогена, способности к размножению, брожению и оседанию.
В заторе всегда имеются микроорганизмы, попавшие в него из солода или из воды при затирании. При недостаточной чистоте в варочном цехе очаги заражения могут возникнуть в различных частях варочного оборудования.
При нарушениях технологического процесса возникает инфекция затора или первого сусла и кислотность его резко повышается.
Сусло после кипячения обычно стерильно и при содержании трубопроводов в чистоте загрязнения на этом участке не возникает. Опасность ухудшения биологической чистоты сусла наступает при его охлаждении. Возможность размножения посторонних и вредных микробов повышается при плохом техническом состоянии оросительных холодильников, холодильных тарелок и отстойных чанов.
При охлаждении сусла большое внимание уделяют чистоте воздуха. При этом развитие посторонней микрофлоры зависит от температуры сусла, степени обсеменения его и от скорости охлаждения сусла. Возможность микробиального загрязнения возрастает при медленном охлаждении сусла, особенно летом. При задержке на тарелках охлажденного сусла количество бактерий в нем повышается в результате вторичного размножения. Так как охлаждение на тарелках продолжается не менее 2 ч, чистота воздуха имеет большое значение. Опасность загрязнения сусла может быть устранена при использовании чистого или даже стерильного воздуха.
Источником загрязнения является также горячий отстой, образующийся при охлаждении сусла на тарелках.
Причиной постоянного попадания микроорганизмов может быть недостаточная чистота на производстве, так как грязь в большинстве случаев содействует этому. В цехи грязь попадает с обуви, одежды и заносится руками рабочих при несоблюдении санитарных требований. Этот источник инфекции имеет большое значение, и его нелегко контролировать, что затрудняет борьбу с микроорганизмами-вредителями. Строжайшее соблюдение чистоты и личная гигиена рабочих, особенно обслуживающих сусловую линию, дрожжевое хозяйство, массомойку и розлив, являются хорошими профилактическими средствами. Дальнейшие источники загрязнения возникают при главном брожении и дображивании, ими может быть грязное оборудование: бродильные чаны, танки, дрожжевые ванны, коммуникации и т. д.
Деревянные сосуды трудно содержать в биологически безупречном состоянии, особенно при плохом уходе, и они часто являются единственным источником загрязнения микроорганизмами. Различные бактерии могут проникать в емкость с пивом через нарушенное покрытие. При наполнении танка и повышении в нем давления внутренняя поверхность растягивается, при этом даже мелкие трещины в покрытии танка обнажаются и могут стать источником загрязнения пива при соприкосновении с ними. Таким образом, в трещинах, швах, стыках и пузырьках покрытия развиваются очаги микробиального загрязнения, которые трудно обнаружить.
Кроме материала аппаратуры большое значение имеет ее чистота. Пивной камень, имеющий пористую структуру, задерживает значительное количество вредных микроорганизмов.
Коммуникации - суслопроводы, пивопроводы и шланги - также часто являются источниками загрязнения, так как на внутренней поверхности их образуются загрязняющие осадки, которые постепенно затвердевают, становятся пористыми. Это в значительной степени способствует задержанию микроорганизмов.
Чистота тары, т. е. качество мойки ее, имеет большое значение для стойкости пива. Плохая мойка бутылок и бочек, низкий санитарный уровень разливного цеха могут привести к получению нестандартной по стойкости продукции.
Источником микроорганизмов в производстве пива является сырье: ячмень, солод, хмель и др.
Безалкогольные напитки обсеменяют дрожжи, бактерии и плесневые грибы. На размножение микроорганизмов в напитках влияют следующие факторы:
уровень начального обсеменения напитка (чем он ниже, тем длительнее развиваются микроорганизмы);
физико-химические свойства напитка (наличие питательных веществ, азотистых соединений, ростовых и минеральных веществ);
значение рН; низкие рН (2,5-3,5) препятствуют росту многих бактерий, но не останавливают развитие дрожжей, а лишь снижают скорость их роста;
значение окислительно-восстановительного потенциала; низкое - тормозит рост дрожжей, высокое - ускоряет;
температура; у большинства дрожжей температурный оптимум 20-30 °С;
ингибиторы развития, например СО2, а также консерванты: бензойная и сорбиновая кислоты, SО2, эфирные масла и др.
Устойчивость микроорганизмов при различной величине рН напитков показана ниже.
Возможность роста при рН
Бактерии группы кишечной палочки
Микробы-вредители, встречающиеся в производстве безалкогольных напитков, относятся к дрожжам и дрожжеподобным организмам, бактериям и плесневым грибам. Дрожжи и дрожжеподобные организмы, попадая в сахарсодержащие жидкости, могут вызвать спиртовое брожение. Осмофильные дрожжи, размножаясь при 60 % и более сахара, вызывают брожение фруктовых сиропов, соков, купажей и т. д. Дрожжи рода Кандида находятся на поверхности кваса, напитков, образуя белую или сероватую пленку. При этом в соках изменяется цвет и вкус. Являясь аэробами, дрожжи рода Кандида начинают размножаться при неполном заполнении бочек и плохой укупорке.
Лимоновидные дрожжи рода Апикулятус также могут вызвать брожение соков, купажей и фруктовых сиропов, которые при этом мутнеют, количество спирта в них возрастает и выделяется углекислый газ. Дрожжи семейства шизосахаромицетовых в плодово-ягодных соках разрушают яблочную кислоту и понижают кислотность.
Кислотообразующие бактерии вызывают быстрое прокисание квасного сусла, газированных напитков. Они встречаются на ягодах, плодах, в воздухе, в долго стоящей фруктовой мезге.
Уксуснокислые бактерии образуют на поверхности напитков пленку беловатого или серого цвета. Молочнокислые бактерии образуют устойчивую муть и вызывают порчу сырья и продукции.
Слизеобразующие бактерии рода Лейконосток относятся к семейству стрептококковых, они очень термоустойчивы, выдерживают нагревание до температуры 90 °С и непродолжительное кипячение. Размножаются очень быстро при понижении общей кислотности (выше рН 4,0). Вызывают ослизнение напитков, квасного сусла, кваса. В производстве могут размножаться при большой влажности также плесневые грибы Леечная плесень из класса Аскомицетов и некоторые другие.
Источниками микроорганизмов могут быть недоброкачественная вода, сырье, зараженное вредными микробами, полуфабрикаты, грязное оборудование, тара, одежда, обувь и руки рабочих, а также воздух в производственных помещениях.
От чистоты воды в значительной степени зависит биологическое состояние готовой продукции, а также санитарное состояние производства. Вода, идущая на приготовление напитков, должна удовлетворять требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Если вода не удовлетворяет требованиям чистоты и прозрачности, то ее необходимо предварительно очистить, отфильтровать и затем очистить от микроорганизмов (хлорирование).
Основными видами сырья в безалкогольном производстве являются сахар, соки, морсы и экстракты, вино, красители; в производстве кваса - солод ржаной или квасной экстракт. Сахар применяют преимущественно в виде сахарного песка. С инфицированным сахаром в производство попадают бактерии Лейконосток, которые в сахаросодержащих жидкостях образуют слизистую капсулу, вызывая ослизнение.
Сахарный сироп при правильном кипячении содержит небольшое количество спор микробов. Однако при длительном хранении может произойти его загрязнение из воздуха (пыль мешков из-под сахара) или через грязные коммуникации.
Сырье, особенно поврежденные плоды и ягоды, обсеменено большим количеством микробов. Из него в производство могут попасть различные бактерии и дрожжи, в частности шизосахаромицеты.
Доброкачественные соки, экстракты и вино почти не содержат жизнеспособных микробов. Если же они загрязнены, то такое сырье нельзя применять для приготовления напитков.
Красители также могут служить источником микроорганизмов - в длительно хранящихся растворах может развиваться различная микрофлора, которая понижает стойкость напитков или вызывает их порчу.
Применяемое для производства кваса сырье (ржаной солод, квасные хлебцы, ржаные сухари, квасные экстракты) также могут быть обсеменены микробами.
При соблюдении санитарных режимов в процессе изготовления, транспортирования и хранения этот источник загрязнения в значительной степени устраняется.
Источниками микробиального обсеменения при плохой мойке могут быть вся аппаратура, чаны, трубопроводы, шланги, а также фильтрующая масса, особенно разливные машины. Существенное значение имеет конструкция наливателей, так как остающиеся в них фруктовые соки способствуют росту микроорганизмов. При этом дезинфицирующие средства не всегда эффективны. Если разливочные агрегаты нерегулярно моются и дезинфицируются, то обнаруживается большое количество бактерий, чаще кислотообразующих, плесневых грибов и различных дрожжей и дрожжеподобных организмов.
Контролю подлежат сиропные и купажные баки: сиропницы, дозировочные машины, купажные линии, заторные, настойные и бродильные чаны, сусло-, сиропо-, квасопроводы, шланги и др. Чистота тары также имеет большое значение.
В пиве могут размножаться только определенные виды микроорганизмов, приспособившиеся к существованию в специфических условиях пивоваренного производства. Подавление развития многих микроорганизмов вызывают антисептические вещества хмеля, невысокое содержание питательных веществ, кислая реакция среды (pH 5,4—4,6), созревание пива при низких температурах и образование дрожжами этанола. Тем не менее, посторонние микроорганизмы, попав в производство, постепенно адаптируются к условиям среды и технологического процесса и настолько приспосабливаются, что борьба с ними представляет определенные трудности. Благодаря усовершенствованным методам микробиологических анализов в последние годы наряду с известными бактериями, контаминирующими сусло и пиво, выявлены новые виды возбудителей порчи пива: строго анаэробные штаммы бактерий родов Pectinatus и Megasphaera.
Источниками контаминации сусла и пива посторонними микроорганизмами являются сырье, семенные дрожжи, вода, воздух, оборудование, инвентарь, коммуникации, одежда и руки обслуживающего персонала.
В пивоваренном производстве порчу пива могут вызывать как грамположительные, так и грамотрицательные бактерии (табл. 16).
Таблица 16. Микроорганизмы, вызывающие порчу пива
Молочнокислые бактерии рода Lactobacillus:
L. brevis, L. pasteurianus, L. lindneri, L. diastaticus, L. plantarum, L. buchneri, L. casei и др.
Молочнокислые бактерии рода Pediococcus:
Р. datnnosus, Р. acidilactici Р. dextrinicus, Р. pentosaceus Р. inopinatus, Tetragenes halophilus Молочнокислые бактерии родов Leuconostoc и Lactococcus:
Leuc. mesenteroides, Lc. lactis ssp. diacetylactis
Неприятный вкус, быстрое прокисание, вязкость, маслянистый запах диацетила, опалесцирующая муть, слабое молочное помутнение, мелкозернистый осадок
Запах диацетила, вязкость
Бактерии родов Micrococcus, Staphylococcus, Kocuria
(S. epidermidis, S. saprophyticus, K. cristina, K. varians)
Неспецифический вкус, фруктовый запах
Бактерии рода Bacillus
Подкисление пива, образование нитрозамина
Уксуснокислые бактерии родов Acetobacter, Gluconoacetobacter
(A. pasteurianus, G. oxydans)
Кислый вкус, помутнение, появление пленки, образование слизи, возникновение посторонних привкусов и запахов
Сем. Enterobacteriaceae — роды Enterobacter, Hafnia, Klebsiella, Proteus, Serratia
Влияние на ход брожения, фенольный запах, изменение вкуса
Hafnia alvei (синоним Obesumbacterium proteus)
Неприятный фруктовый, молочный, сернистый вкус и запах
Накопление в пиве сероводорода и ацетальдегида, появление привкуса гнилых яблок или фруктов
Накопление в пиве уксусной и пропионовой кислот, ацетоина, сероводорода
Образование в пиве масляной и капроновой кислот, помутнение
Brettanomyces anomalis, Candida tropicalis, C. intermedia, C. sake, Dekkera bruxellensis, Debaryomyceshansenii, Hanseniaspora uvarum, Issatchenkia orientalis, Kluyveromyces marxianus,
Pichia anomala, Pichiafermentans Saccharomyces pasteurianus, S. bayanus, S. unisporus, S. diastaticus, Schizosaccharomyces pombe, Torulaspora delbrueckii, ces bailii, Z. bisporus
Появление посторонних запахов: фруктово-эфирного, лекарственного, неприятные горечь и вкус, сильное помутнение, пленка на поверхности пива, хлопьевидный или гранулированный осадок
Среди грамположительных наиболее распространенными возбудителями порчи пива являются молочнокислые бактерии (МКБ) родов Lactobacillus, Pediococcus, Lactococcus, Leuconostoc.
Лактобациллы — палочки разной длины, неподвижные, не образующие эндоспор и капсул. Вызывают как гомо-, так и гетероферментативное молочнокислое брожение. Чаще всего в пиве обнаруживаются виды L. brevis, L. casei.
Педиококки — гомоферментативные кокки, располагающиеся попарно или терадами. Они давно связаны с микробиологией пива, и первоначально их называли пивными сардинами. Педиококки размножаются при оптимальной температуре 21—25 °С, температурный диапазон их роста 7—45 °С. Чаще всего педиококки размножаются в пиве низового брожения и редко — в пиве верхового брожения. Из выявленных в пиве педиококков наиболее широко распространен и опасен Р. damnosus (синоним Р. cerevisiae). Этот микроб не встречается в сырье и обнаруживается лишь в пиве, пивных дрожжах и винах.
Лейконостоки — гетероферментативные кокки овальной формы, располагающиеся парами или короткими цепочками. Эти МКБ часто встречаются на овощах, фруктах, в бродящих растительных материалах. Единственным выявленным на пивоваренных заводах видом является Leu. mesenteroides.
Лактококки. Среди гомоферментативных кокков на пивоваренных предприятиях встречается иногда Lactococcus lactis ssp. diacetylactis, способный продуцировать диацетил из цитрата.
Микрококки, стафилококки, кокурии широко распространены на пивоваренных предприятиях и в некоторых случаях могут приводить к порче пива. Однако они слабо размножаются при pH 4,5 и ниже, чувствительны к компонентам хмеля. Kokuria varians (ранее Micrococcus varians) иногда выделяется из семенных дрожжей, но является безвредным. Kokuria kristinae представляет собой нетипичный микрококк (является факультативным анаэробом). Штаммы этого вида сравнительно кислото- и хмелетолерантны и могут придавать пиву неспецифический вкус и фруктовый аромат.
Бациллы — грамположительные бактерии, образующие эндоспоры. Споры этих бактерий присутствуют в солоде, они не погибают при кипячении сусла, но затем эти бактерии не могут размножаться в бродящем сусле из-за низкого значения pH, присутствия хмеля. Из солода, сахарного сусла и с оборудования после кипячения были выделены термофильные бациллы видов В. coagulans, В. stearothermophilus.
Присутствие грамотрицательных бактерий в процессе производства пива является весьма нежелательным. К этой группе микроорганизмов относятся уксуснокислые бактерии, представители семейства Еnterobacteriaceae, бактерии родов Zymomonas, Pectinatus, Megasphaera.
Уксуснокислые бактерии — мелкие грамотрицательные палочки, могут быть подвижными или неподвижными, не образуют эндоспор. Строгие аэробы, каталазоположительны и оксидазоотрицательны. Они размножаются в сусле, хранившемся длительное время, в пиве, засевных дрожжах. В жидкой среде ацетобактерии формируют кольца или пленки на поверхности, некоторые штаммы образуют декстрин. Температурный диапазон роста уксуснокислых бактерий 5—40 °С. Они характеризуются устойчивостью к действию хмелевых смол, кислотам (способны размножаться при pH 3,2—2,5), спирту (выдерживают до 8 об. %). Уксуснокислые бактерии подразделяются на роды Acetobacter и Gluconobacter. Представители рода Acetobacter способны окислять спирт сначала до уксусной кислоты, а затем до СО2 и воды. Бактерии рода Gluconobacter морфологически схожи с ацетобактерами, но в отличие от них не окисляют ацетат до СO2 и воды.
Энтеробактерии. В семейство Enterobacteriaceae входят многочисленные роды, среди которых на пивоваренных предприятиях встречаются: Citrobacter, Enterobacter, Hafnia, Klebsiella, Obesumbacterium, Proteus, Rahnella, Serratia. Как правило, на пивоваренных предприятиях не обнаруживались бактерии рода Escherichia и патогенных родов Salmonella и Shigella.
Klebsiella terrigena выделяется на разных стадиях производства пива. Бактерии этого вида, в отличие от других бактерий группы кишечной палочки, неподвижны, образуют классическую капсулу. Обладают способностью размножаться при температуре около 10 °С. Пиво, получаемое из сусла, контаминированного К. terrigena, имеет характерный фенольный привкус. Появление этого привкуса связано с дезаминированием тирозина этими бактериями.
Hafnia alvei (синоним Obesumbacterium proteus) также относится к энтеробактериям и представляет собой толстые, короткие, неподвижные, неспорообразующие палочки размером (0,6—1,5) х (1,0—6,0) мкм, часто соединенные в цепочки. Попадает в производство с водой и семенными дрожжами. В пиве размножается в первые сутки брожения, конкурируя за питательные вещества с почкующимися дрожжами. Hafnia alvei тормозит процесс ферментации, в результате чего пиво приобретает высокие значения плотности и pH. Этот вид способен накапливать в пиве метилсульфид, диметилсульфид, n-пропанол, изобутанол, изопентанол, n-бутандиол и диацетил. Еще одной особенностью Hafnia alvei является его способность в анаэробных условиях бродящего сусла восстанавливать нитрат до нитрита. Последний реагирует с аминами и амидами сусла с образованием N-нитрозаминов.
Rahnella aquatilis (ранее называемый Enterobacter agglomerans) — мелкие грамотрицательные палочки размером (2,0—3,0) х (0,5—0,7) мкм. При температуре 25 °С они подвижны, но при 37 °С подвижность утрачивается. R. aquatilis хорошо размножается в охмеленном и неохмеленном сусле независимо от присутствия дрожжей. При нормальной плотности сусла этот вид выживает в ходе процесса пивоварения, накапливаясь в повторно используемых засевных дрожжах. Однако в высокоплотном пиве R. aquatilis погибает при концентрации спирта 11 — 12 об. %. В пиве, полученном из сусла, содержащего до 10 6 КОЕ/см 3 R. aquatilis, обнаруживалось ненормально высокое количество диацетила (0,7 мг/ дм 3 ) и диметилсульфида (143 мкг/ дм 3 ). Количество этих соединений в пиве зависит от степени его контаминации данным видом бактерий.
Род Zymomonas включает два вида: Z. mobilis и Z. anaerobia. В пивоварении чаще встречается вид Z. mobilis, представляющий собой короткие, толстые палочки размером (1,0—1,4) х (2,0—6,0) мкм. Клетки располагаются чаще парами, у некоторых штаммов — цепочками или розетками. Встречаются неподвижные и подвижные штаммы. У клеток подвижных штаммов имеются от одного до четырех полярных жгутиков. Z. mobilis осуществляет спиртовое брожение по модифицированному пути Энтнера—Дудорова. Побочными продуктами этого брожения являются ацетальдегид, ацетон, уксусная и молочная кислоты. Штаммы Z. mobilis способны размножаться при высоких концентрациях этанола (до 10-12 об. %).
Анаэробные грамотрицательные палочки. Долгое время считали, что в пиве способны размножаться аэробные и факультативно анаэробные бактерии, однако появилась информация о том, что порчу фасованного пива могут вызывать строго анаэробные палочки. Первые из них были названы Pectinatus cerevisifilus, а в дальнейшем в Германии, Японии, скандинавских странах из пива были выделены новые роды анаэробных палочек — Selenomonas и Zymophilus.
Pectinatus cerevismfilus — слегка изогнутые, грамотрицательные, не образующие спор палочки размером (2,0—3,0) х (0,7—0,9) мкм с закругленными концами, располагаются поодиночке, парами, иногда в виде коротких цепочек. У старых клеток отмечается наличие спиралевидных гифов. Бактерии подвижны за счет полярно расположенного жгутика. Данный вид относится к облигатным анаэробам. Сбраживает глюкозу с образованием уксусной и пропионовой кислот.
Анаэробные грамотрицательные кокки. Из образцов испорченного пива с неприятным запахом были выделены бактерии, идентифицированные как Megasphaera cerevisiae, семейства Veilonaceae.
Megasphaera cerevisiae — слегка удлиненные кокки диаметром 1,3—1,6 мкм, встречаются парами, иногда короткими цепочками. Они неподвижны, не образуют спор. Строгие анаэробы. Размножаются в диапазоне температур 15—37 °С, оптимальная температура — 28 °С. М. cerevisiae не имеет каталазы, не образует индол, не восстанавливает нитраты до нитритов, но продуцирует H2S.
1. Дрожжи родов Saccharomyces, Kluyveromyces, Torulaspora и Zygosaccharomyces имеют общие биохимические признаки, поэтому они могут успешно конкурировать с культурными видами S. cerevisiae и практически не оказывают на них никакого ингибирующего действия. Однако если дикие дрожжи растут с более высокой скоростью, то при последующих ферментациях их количество в семенных дрожжах увеличится. Многие дикие дрожжи не флокулируют, и пиво становится мутным. В пиве, подвергаемом оклейке или обработке другими осветляющими препаратами, присутствие дрожжей-контаминантов может стать причиной опалесцирующей мути. Дрожжи вида S. diastaticus присутствуют не только в процессе брожения, но и дображивания, что даже при низких уровнях контаминации может привести к появлению мути, образованию фенольного и других посторонних запахов и привкусов.
2. Дрожжи-киллеры убивают чувствительные культурные дрожжи, после чего они становятся доминирующими при брожении. Это приводит к формированию неприятного запаха пива и различных дефектов вкуса. В условиях пивоваренного производства наиболее вероятными штаммами дрожжей-киллеров являются Saccharomyces spp.
3. Для большинства сортов пива тот или иной штамм дрожжей или их смесь имеют очень большое значение. Замена одного штамма другим может привести к выпуску пива неудовлетворительного качества. Основными важными свойствами отдельных штаммов дрожжей являются скорость брожения, флокуляция, формирование пенной шапки, характер и количество побочных ароматических продуктов брожения. В случае замены одной культуры дрожжей на другую все указанные характеристики будут отличаться от требуемых.
4. Среди этой группы дрожжей наиболее часто встречаются дрожжи рода Pichia, особенно вид Р. membranifaciens. Дрожжи родов Brettanomyces и Dekkera нуждаются в кислороде, продуктом их обмена является уксусная кислота, а у дрожжей родов Pichia и Williopsis — эфиры, что существенно изменяет органолептические свойства готового пива. На состав контаминирующей микрофлоры пива существенно влияет кислород воздуха. Его доступ к укупоренному пиву создает предпосылки размножения любых аэробных дрожжей, выживших после фильтрования и пастеризации. Дрожжи родов Debaryomyces, Dekkera, Issatchenkia, Pichia и Williopsis способны размножаться в пиве лишь в аэробных условиях. Это же относится и ко многим дрожжам рода Candida.
С целью повышения биологической стойкости пива его пастеризуют или фильтруют через мелкопористые фильтры. В готовом пиве определяют:
✵ КМАФАнМ — должно быть не более 500 КОЕ в 100 см 3 ;
✵ колиформные бактерии — не допускаются в 10 см 3 ;
✵ патогенные бактерии, в том числе сальмонеллы, — не допускаются в 25 см 3 ;
Читайте также: