способ оценки микробиологической чистоты плодов, овощей и продуктов их переработки

Формула изобретения

Способ оценки микробиологической чистоты плодов, овощей и продуктов их переработки, включающий определение концентрации органических кислот методом газожидкостной хроматографии, термостатирование пробы продукта проводят при температуре 35-42°С в течение 10-12 ч, после чего вновь определяют концентрацию органических кислот методом газожидкостной хроматографии и по изменению соотношения между винной и слизевой и между винной и молочной органическими кислотами до и после термостатирования устанавливают наличие токсинов плесневых грибов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам оценки микробиологической чистоты плодов, овощей и продуктов их переработки, в том числе соков, вин, пюре и т.п.

Известен способ оценки жизнедеятельности болезнетворных микроорганизмов и вредителей путем посева проб на элективные среды с последующим анализом динамики роста микрофлоры [Анализ и оценка качества консервов по микробиологическим показателям, Мазохина - Поршнякова Н.Н., Найденова Л.П., Николаева С.А., Розанова И. Изд-во “Пищевая промышленность”, 1977].

Недостатком аналога является то, что в зависимости от типа микроорганизмов необходимо подбирать элективные среды. В зависимости от типа микроорганизмов рост клеток может проходить в течение 7-15 суток. Таким образом, способ продолжителен во времени и с помощью этого способа невозможно отследить влияние вредителей на изменение химического состава продукта.

Еще одним из аналогов можно считать а.с. 1370654. Способ определения степени поражения винограда серой гнилью. Жеребин Ю.М., Куев В.Л., Гаина Б.С.

Этот способ предусматривает хроматографическое определение химического состава продуктов (по идентификации пиков спектров), выделяемых серой гнилью.

Этот метод позволяет только качественно оценить гигиеничность пищевых продуктов и только пораженность серой гнилью.

В современной аналитической химии для оценки микробиологической чистоты сырья и пищевых продуктов применяется газожидкостная хроматография с целью определения концентрации токсинов - патулина, вомитоксина (Методические рекомендации по обнаружению, идентификации и определению патулина в фруктовых и овощных соках и пюре. М.: ГСУ. - 1982), принятый нами за прототип. При этом под микробиологической чистотой (или гигиеничностью) понимается оценка наличия и активности токсинов, образование которых вызывается деятельностью плесневых грибов. Однако развитие различных плесневых грибов приводит к образованию не менее 6 видов токсинов. Следовательно, чтобы оценить микробиологическую чистоту (или гигиеничность) плодов, овощей и продуктов их переработки, необходимо определять качественный состав и количество всех токсинов. Причем в одном опыте невозможно определить сразу все токсины, т.е. необходима постановка такого количества экспериментов, сколько видов токсинов предполагается в исследуемой пробе. Таким образом, способ-прототип не дает общей оценки состояния жизнедеятельности грибов и оценки действия токсинов в целом. Способ продолжителен во времени, требует наличия дорогостоящих стандартных растворов - свидетелей, а также дополнительной пробоподготовки, включающей экстракцию с помощью органических растворителей, например, хлороформа, бензола, толуола, выпаривание пробы, ее очистку, концентрирование и т.п.

Задачей изобретения является обеспечение общей оценки состояния микробиологической чистоты пищевых продуктов, овощей и продуктов их переработки относительно токсинов, сокращение продолжительности и количества анализов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе оценки микробиологической чистоты плодов, овощей и продуктов их переработки, включающем определение концентрации органических кислот методом газожидкостной хроматографии, проводят термостатирование пробы продукта при температуре 35-42°С в течение 10-12 часов, после чего вновь определяют концентрацию органических кислот методом газожидкостной хроматографии, и по изменению соотношения между винной и слизевой и между винной и молочной органическими кислотами до и после термостатирования устанавливают наличие токсинов плесневых грибов.

Если указанные соотношения не изменяются, то плоды, овощи и продукты на их основе не содержат любых токсинов - продуктов жизнедеятельности различных дрожжеподобных грибов. Если же концентрации указанных органических кислот изменяются несущественно, а соотношения между ними не уменьшаются или уменьшаются на 10-20 единиц (например, было 168:1, стало 150:1), то в анализируемом продукте токсины отсутствуют. Указанное допустимое уменьшение объясняется возможной естественной погрешностью хроматографического метода измерений (1. Физико-химические методы анализа. / Бабко А.К., Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В., Рябушко О.П. - М.: Высшая школа. - 1968. 2. Ахназарова С.П., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. - М.: Колос, 1985. - 319 с.).

При развитии дрожжеподобных грибов в естественных условиях концентрация органических кислот изменяется существенно уже на 7-10 сутки с момента начала развития болезни. В то же время концентрации токсинов еще настолько малы, что их очень трудно и даже невозможно установить известными хроматографическими методами, в том числе по способу-прототипу. Следовательно, изменение концентраций предлагаемых органических кислот и соотношений между ними является наиболее объективным методом оценки микробиологической чистоты, а также токсического действия грибов, и что особенно важно - достигается заметное ускорение возможности обнаружения самого проявления токсического эффекта.

Если плоды или овощи повреждаются дрожжеподобными грибками или плесенью, то в них и продуктах их переработки изменяется концентрация некоторых химических соединений, в первую очередь, органических кислот: снижается концентрация винной (ВК) кислоты и увеличивается количество молочной (МК) и слизевой (СК) кислот. Причем, независимо от того, каким плесневым грибом поражаются плоды, овощи или продукты на их основе, независимо от типа образовавшегося токсина, соблюдается общая тенденция снижения концентрации винной кислоты и увеличения концентраций слизевой и молочной кислот. Этот факт позволяет дать комплексную оценку микробиологической чистоты плодов, овощей и продуктов их переработки. Например, в здоровом винограде концентрация винной кислоты находится в пределах 1800-4200 мг/дм³ , молочной - 25-80 мг/дм³, а слизевая практически отсутствует, ее количество не превышает 0,1 мг/дм³ . В винограде, поврежденном плесневыми грибами, концентрация ВК снижается до 1100-2000 мг/дм³ в зависимости от степени поражения ягод, а концентрация МК увеличивается до 100-400, а слизевой - до 5-125 мг/дм³. Наиболее наглядно проявляется токсическое действие плесневых грибов, а следовательно, микробиологическая загрязненность, при определении изменения соотношений между отдельными органическими кислотами: ВК:МК и ВК:СК, которые по приведенным данным составляют: у здорового винограда - ВК:МК 160-52,5:1; ВК:СК 18000-42000:1, a y поврежденного плесневыми грибами ВК:МК 11-5:1; ВК:СК 220-16. При этом в заявляемом способе оценивается наличие не одного какого-либо токсина и плесневого гриба, а их общее токсическое воздействие на плоды, овощи, в частности, на виноград.

Таким образом, совокупность существенных признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяет достичь желаемого технического результата, а именно - обеспечить комплексную оценку микробиологической чистоты пищевых продуктов.

Предварительно на примере томатов и винограда были установленные оптимальные режимы термостатирования (табл.1). В качестве критерия процесса выбрана концентрация винной и молочной кислот.

Представленные в таблице 1 результаты свидетельствуют о том, что оптимальный режим пробоподготовки составляет: температура 35-42°С при продолжительности термостатирования проб 10-12 часов. Уменьшение продолжительности термостатирования проб, равно как и понижение температуры, приводит к получению искаженных результатов: токсичные вещества не успевают накопиться в такой концентрации, чтобы вызвать наибольшее изменение концентрации органических кислот.

Примеры конкретного выполнения

В соответствии с заявляемым способом в исследуемом объекте определяют концентрацию органических кислот методом жидкостной хроматографии (в эксперименте использован хроматограф НРР - 4001 Чехословакия). Затем пробу продукта термостатируют при 35-42°С в течение 10-12 ч. После термостатирования повторно проводят газожидкостную хроматографию, определяют изменение соотношения органических кислот винная : слизевая и винная : молочная, проводят анализ соотношения и по уменьшению соотношения устанавливают наличие токсинов.

Пример 1. В пробе здорового винограда с помощью хроматографа определяют концентрации винной, молочной и слизевой кислот. Затем пробу винограда помещают в термостат и выдерживают при температуре 37°С в течение 11 часов. После термостатирования повторно проводят газожидкостную хроматографию, определяют изменение соотношения органических кислот винная : слизевая и винная : молочная, проводят анализ соотношения и по уменьшению соотношения устанавливают наличие токсинов.

Пример 2. В пробе винограда, поврежденного дрожжеподобными грибами, с помощью хроматографа определяют концентрации винной, молочной и слизевой кислот. Затем пробу винограда помещают в термостат и выдерживают при температуре 34°С в течение 8 часов. После термостатирования повторно проводят газожидкостную хроматографию, определяют изменение соотношения органических кислот винная : слизевая и винная : молочная, проводят анализ соотношения и по уменьшению соотношения устанавливают наличие токсинов.

Пример 3. Аналогичен примеру 2, но температура термостатирования 35°С, продолжительность 9 часов.

Пример 4. Аналогичен примеру 2, но температура термостатирования 40°С, продолжительность 8,5 часов.

Пример 5. Аналогичен примеру 2, но температура термостатирования 38°С, продолжительность 9,5 часов.

Пример 6. Аналогичен примеру 2, но температура термостатирования 35°С, продолжительность 10 часов.

Пример 7. Аналогичен примеру 2, но температура термостатирования 42°С, продолжительность 12 часов.

Пример 8. Аналогичен примеру 2, но температура термостатирования 40°С, продолжительность 13 часов.

Пример 9. В образце вина с помощью хроматографа определяют концентрации винной, молочной и слизевой кислот. Затем пробу вина помещают в термостат и выдерживают при температуре 35°С в течение 12 часов. После термостатирования повторно проводят газожидкостную хроматографию, определяют изменение соотношения органических кислот винная : слизевая и винная : молочная, проводят анализ соотношения и по уменьшению соотношения устанавливают наличие токсинов.

Пример 10. Аналогичен примеру 9, но температура термостатирования 40°С, продолжительность 13 часов.

Пример 11. В образце вина с помощью хроматографа определяют концентрации винной, молочной и слизевой кислот. Затем пробу вина помещают в термостат и выдерживают при температуре 34°С в течение 9 часов. После термостатирования повторно проводят газожидкостную хроматографию, определяют изменение соотношения органических кислот винная : слизевая и винная : молочная, проводят анализ соотношения и по уменьшению соотношения устанавливают наличие токсинов.

Пример 12. Аналогичен примеру 9, но температура термостатирования 34°С, продолжительность 14 часов.

Пример 13. Аналогичен примеру 9, но температура термостатирования 40°С, продолжительность 8 часов.

Пример 14. Аналогичен примеру 9, но температура термостатирования 40°С, продолжительность 10 часов.

Пример 15. В пробе смородины с помощью хроматографа определяют концентрации винной, молочной и слизевой кислот. Затем пробу помещают в термостат и выдерживают при температуре 34°С в течение 8 часов. После термостатирования повторно проводят газожидкостную хроматографию, определяют изменение соотношения органических кислот винная : слизевая и винная : молочная, проводят анализ соотношения и по уменьшению соотношения устанавливают наличие токсинов.

Пример 16. Аналогичен примеру 15, но температура термостатирования 41°С, продолжительность 10 часов.

Пример 17. Аналогичен примеру 15, но температура термостатирования 35°С, продолжительность 11 часов.

Пример 18. Аналогичен примеру 15, но температура термостатирования 35°С, продолжительность 14 часов.

Пример 19. Аналогичен примеру 15, но температура термостатирования 42°С, продолжительность 8 часов.

Полученные результаты приведены в таблице 2.

Полученные результаты показали, что наличие термостатирования способствует провоцированию развития микроорганизмов и образованию токсинов. Так, при температуре термостатирования менее 35°С обнаруживается присутствие токсинов, однако соотношения между ВК и МК еще недостаточно объективно показывают уровень токсикации, т.е. такое соотношение ВК:МК, как в примере 3, может быть у здорового винограда. Однако заметное снижение соотношений, особенно ВК:СК, является признаком не просто наличия дрожжеподобных грибов, но и их развития с образованием токсинов.

Максимальное накопление токсинов приводит к наибольшему снижению соотношений ВК:МК и ВК:СК, которые наблюдались в примерах 6 и 7. Увеличение продолжительности термостатирования при оптимальном значении температуры (пример 8), равно как и увеличение температуры при оптимальной продолжительности термостатирования не приводят к существенным изменениям соотношений ВК:МК и ВК:СК.

Если же плоды, овощи или продукты их переработки не содержат дрожжеподобных грибов или токсинов, то термостатирование даже в оптимальных режимах не вызывает изменения соотношений ВК:МК и ВК:СК (примеры 1, 9, 10).

Аналогичные данные получены при анализе ягод смородины (примеры 15-19). Наличие и развитие дрожжеподобных грибов приводит сначала к обнаружению токсинов (уменьшение соотношений между кислотами) и максимальному накоплению токсинов (примеры 16, 17, 18), при которых наблюдается наибольшее снижение соотношений ВК:МК и ВК:СК.

Как видно из приведенных результатов, для оценки микробиологической чистоты нет необходимости выделять и исследовать каждый из возможных токсинов плодов, овощей и продуктов их переработки. Достаточно оценить концентрации винной, молочной и слизевой кислот и установить изменение соотношений между ними. Уменьшение указанных соотношений является признаком развития и наличия токсинов, а следовательно, токсичности продукции, т.е. нарушения ее микробиологической чистоты.