Конкурс «био/мол/текст»-2015

Эта работа опубликована в номинации «Лучший обзор» конкурса «био/мол/текст»-2015.

---

Спонсором номинации «Лучшая статья о механизмах старения и долголетия» является фонд «Наука за продление жизни». Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon.

---

Спонсоры конкурса: лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

Начнем с того, что видовой состав контаминирующих «пожирателей» зависит от химического состава продукта питания (соотношения белков, жиров, углеводов и различных низкомолекулярных веществ). Можно сказать, что у микроорганизмов есть свои предпочтения. К примеру, порча продуктов, содержащих небольшое количество спирта, таких как квас и пиво, чаще происходит из-за бактерий родов Acetobacter и Gluconobacter [1]. Оптимальные условия для их жизнедеятельности таковы: высокое содержание кислорода, температура около 30 °С и концентрация С₂Н₅ОН не более 12–14% [2]. Поселившиеся бактерии в присутствии кислорода окисляют спирт до уксусной кислоты с образованием незначительных объемов сложных эфиров, альдегидов и других органических соединений, что в результате придает напитку неприятный вкус и запах.

Также известны микроорганизмы, способные сбраживать мед. Главными врагами всех сладкоежек и пасечников являются сахаростойкие (да и вообще осмотолерантные и ксерофильные) дрожжи вида Zygosaccharomyces rouxii (Z. richteri). Оптимальные условия для их жизнедеятельности — температура 14–20 °С и содержание воды в меде более 20%. По мере процесса брожения моносахара меда разлагаются на спирт и диоксид углерода, объем меда увеличивается, на поверхности появляется пена. Далее спирт с помощью уксуснокислых бактерий преобразуется в уксусную кислоту, при этом выделяется вода, и мед разжижается. В нем становится меньше сахаров, но взамен появляются сивушные масла, уксусный ангидрид, нелетучие кислоты и другие соединения, ухудшающие вкусовые качества продукта и делающие его непригодным для употребления [3].

Старейшим методом консервации является высокое содержание соли — оно обеспечивает неблагоприятные условия для развития бактерий. Однако это не препятствие для ряда плесневых грибов (Penicillium, Aspergillus, Cladosporium) [1]. Они могут развиваться и при относительной влажности окружающей среды 10–15%, рН 1,5–11, температуре до −1 °С, высоком осмотическом давлении, а отдельные их виды — и при ограниченном доступе кислорода. Плесневые грибы вызывают глубокий распад белковых веществ, разлагают жиры до жирных кислот, альдегидов и кетонов. Их развитие приводит к плесневению рыбы, сопровождающемуся химическими превращениями, которые ответственны за появление неприятного запаха [2].

Также абсолютное лидерство мицелиальные грибы рода Penicillium держат в порче сырокопченой колбасы [4]. Они не только ухудшают внешний вид, но и «обогащают» продукт микотоксинами. В малых дозах микотоксины микромицетов способны изменять работу желудочно-кишечного тракта человека. Попадая в кровь, они могут поражать печень, почки, нервную систему, негативно влиять на иммунные механизмы и даже вносить вклад в развитие онкологических процессов.

А вот яйца кур привлекают бактерий. Являясь прекрасной питательной средой, они привлекают достаточно много разнообразных микроорганизмов, особенно если хранить яйца при высокой влажности и температуре 16–18 °С и выше [5]. Кто именно вызвал порчу, можно определить по цвету внутри. Бактерии рода Pseudomonas (P. fluorescens, P. aeruginosa) с энтузиазмом гидролизуют составные части яйца с образованием специфических продуктов гниения, благодаря которым белок становится зеленым. При развитии бактерий вида Proteus vulgaris и некоторых псевдомонад содержимое яйца разжижается и приобретает коричневый или черный цвет. Образовавшиеся газы часто разрывают скорлупу, и содержимое выливается на соседние яйца, загрязняя их. Из-за кишечной палочки (Escherichia coli) или золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) изменяются консистенция и окраска белка — он становится жидким и серым, а еще издает гнилостный запах. Хромогенные бактерии Serratia marcescens (ранее — Bacterium prodigiosum; «чудесная палочка») и Micrococcus roseus, а также некоторые дрожжи при развитии в яйце окрашивают его содержимое в красный цвет [2].

Обратная сторона медали

Чтобы микроорганизмы не казались столь враждебными, стоит отметить, что они могут оказывать и полезное влияние на наши продукты питания. Возьмем для примера болгарскую палочку (Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus), используемую при производстве йогурта. Выдающийся русский биолог, профессор Илья Ильич Мечников еще в начале 20 века заинтересовался этой бактерией. Почему? Ученый разработал собственную теорию о хроническом самоотравлении и старении организма. В своей работе «Этюды оптимизма» он утверждал, что причина этих «неприятностей» кроется в нашей толстой кишке: там обитают вредные бактерии, вызывающие процессы гниения и образования вредных веществ, которые активно расходуют силы организма, преждевременно его изнашивая. Мечников обнаружил, что среди 36 изученных им стран именно Болгария выделялась высоким процентом долгожителей, и решил, что это связано с систематическим употреблением кисломолочных продуктов. То есть долгожительству, по мнению ученого, в первую очередь способствует поддержание нормальной микрофлоры кишечника и заселение его полезными лактобактериями. При взаимодействии с веществами, богатыми сахарами, лактобактерии производят молочную кислоту, препятствующую гниению. Поэтому для поддержания здоровья он рекомендовал употреблять кисломолочный продукт, в котором содержится полезная болгарская палочка (кстати, описанная не Мечниковым, а Стаменом Григоровым — Ред.) и термофильный стрептококк (для вкуса) — мечниковскую простоквашу, или просто йогурт, а по-болгарски — «кисело мляко» [6].

Вообще, говоря о микробиологической порче продуктов питания, невозможно не вспомнить Луи Пастера. С именем этого великого французского химика и микробиолога мы сталкиваемся каждый день, читая на пакетах с молоком надпись «пастеризованное». Пастеризация — это способ борьбы с патогенной микрофлорой при помощи высокой температуры [1]. Существует несколько режимов обработки в зависимости от типа продукта и степени бактериальной загрязненности: для молока, например, чаще используется температура 76 ± 2 °С с выдержкой 15–20 секунд, а для вина — 68 ± 2 °С с выдержкой 15–20 минут. Пастеризацией уничтожается до 99% микроорганизмов, за исключением спор и термофилов [6]. Но влияние исследований Пастера на нашу жизнь гораздо шире. Даже краткое перечисление его открытий удивляет, насколько разносторонен и талантлив был этот человек. Свои открытия Луи Пастер совершил в области биологии и медицины, не являясь ни дипломированным биологом, ни врачом. В середине ХIХ века он начал изучать проблемы брожения. Изучать как химик. Ведь практически все в ученом мире считали, что брожение — процесс химический. Пастер же убедительно доказал: брожение — результат жизнедеятельности микроорганизмов. Благодаря дрожжам мы можем производить вино. Больше того, он обнаружил, что их свойства определяют свойства вина. Свои открытия Пастер опубликовал в «Этюдах о вине» (1866).

Спорить о пользе и вреде микроорганизмов не имеет смысла — исключить фактор микробиологической порчи полностью невозможно. Единственное, что мы можем сделать, — это соблюдать условия хранения и правила приготовления пищи.

Литература

1. Кустова Н. (2002). Уксус. Что это такое и как его делают. Наука и жизнь. 7;
2. Блекберн К.В. Микробиологическая порча пищевых продуктов. СПб.: Профессия, 2008. — 781 с.;
3. Querol A. and Fleet G.H. Yeasts in foods and beverages. Berlin: Springer-Verlag, 2006. — 453 р.;
4. Демченко Ю.П. Разработка биологически безопасных методов предупреждения плесневения колбас: автореф. дис. ... канд. ветеринар. наук. — Москва, 2008. — 22 с.;
5. Макаров Г.А. О диетическом значении кислого молока профессора Мечникова. СПб.: Изд-во К.Л. Риккера, 1907. — 35 с.;
6. Джей Д.М., Лесснер М.Д., Гольден Д.А. Современная пищевая микробиология. М: Бином. Лаборатория знаний, 2014. — 888 с..