По сравнению со многими другими пищевыми продуктами чистые жиры и масла значительнее подвержены порче в результате химических превращений, чем в результате жизнедеятельности организмов. Это связано с тем, что микроорганизмы содержат недостаточное количество ферментов, расщепляющих жиры. В чистых жирах и маслах отсутствует вода, жизненно необходимая микроорганизмам, мало и минеральных питательных веществ. Несмотря на это, в свином жире, содержащем всего 0,3% воды, встречаются липофильные бактерии, образующие липазы, микрококки и споры Asp. niger.
Порча жиров ускоряется многими факторами: светом, кислородом влажностью. В процессах ферментативного расщепления жиров могут участвовать не только микроорганизмы, разрушающие жиры, но и ферменты, содержащиеся в сами пищевых продуктах. Испорченные жиры и масла называют прогорклыми. Из-за неприятного запаха и вкуса они непригодны для питания людей. Прогорклость жира вызывается окислительными и гидролитическими процессами, которые чаще всего протекают одновременно. Главной причиной прогорклости является окисление ненасыщенных жирных кислот под действием липоксигеназ , что ведёт к образованию альдегидов и кетонов. Кислотная прогорклость происходит из-за гидролитического расщепления триглицеридов с освобождением жирных кислот. Низкомолекулярные жирные кислоты, например масляная кислота, которая содержится в большом количестве в маслах, является дуронопахнущей водорастворимой жидкостью с острым вкусом.
Глицерин, накапливаемый в жирах при полном их ферментативном гидролизе микроорганизмами, хорошо используется и потребляется бактериями.
Трудно расщепляемые жирные кислоты, освобождающиеся при разложении жира, переходят в субстрат, накапливаются и подвергаются дальнейшим превращениям.
Жирные кислоты, имеющие среднюю длину цепей с 4-12 атомами углерода, могут расщеплять бактериями и гифомицетами до метилкетонов, которые интенсивно воздействуют на органы чувств, так как они ответственны за неприятный запах и вкус прогорклых продуктов. Метилкетоны могут превращаться с помощью редуктаз грибов во вторичные спирты.
Витамин Е и другие антиоксиданты могут препятствовать окислению жиров. Порча фосфатидсодержащих пищевых продуктов происходит в результате гадролиза с образованием 3-метиламинаN(CH3) 3 , из которого путём окисления получается окись 3-метиламина, придающая характерный привкус рыбе.
В прогорклых жирах и маслах также встречаются моно- и диглицериды , окси- и гидрооксижирные кислоты, вторичные спирты и лактоны.
Прогорклость воспринимается органами чувств человека как весьма неприятное свойство продукта. Даже незначительное содержание прогорклого жира может привести к невозможности потребления содержащих эти жиры пищевых продуктов. Например, прогорклое кокосовое масло, добавленное даже в очень малых количествах в выпекаемые изделия, отрицательно сказывается на вкусовых качествах готового продукта. Некоторые разрушающие жиры микроорганизмы (кокки, споровые бактерии, гифомицеты) образуют жёлтые, красные или коричневые жирорастворимые пигменты (красящие вещества), которые путём диффузии попадают в пищевой продукт и вызывают нежелательное окрашивание его.
Возбудителями процессов разложения жира и жирных кислот являются разные бактерии и плесневелые грибы. Среди бактерий к возбудителям процессов разложения относятся роды Bacillus, Pseudomonas, Micrococcus, Serratia, Proteus и Achromobacter. Все эти бактерии, кроме липаз, синтезируют и другие ферменты, расщепляющие белки и углеводы, поэтому они встречаются во многих пищевых продуктах. Психрофильные роды Pseudomonas и Achromobacterявляются причиной порчи пищевых продуктов, содержащих жиры.
Из плесневелых грибов значительной липолитической активностью обладают виды Odiumlactis , Cladosporiumherbarum , Candidalipolitica, Aspergillus, Penicillium, Fusariumи другие. Так как они менее требовательны к влажности, чем другие плесневелые грибы, они играют большую роль при разрушении жиров и масел, а также пищевых продуктов с большим содержанием жиров, таких, как орехи, майонезы, хлебобулочные изделия, масличные семена и другие, нанося большой ущерб.
Для повышения стойкости продукта к прогорканию, особенно при длительном хранении, используют холод. Для маргаринов разработаны специальные пастеризационные установки. В майонезы, которые особенно легко разрушаются бактериями, дрожжами гифомицетами, допускается в ограниченном количестве добавление химических консервантов ( бензойной кислоты и её дериватов). Благоприятные условия создаёт герметичная упаковка, так как разрушающие жир микроорганизмы являются в основном аэробами.
Гниение. Возбудители. Условия, химизм. Практическое значение
Азот – один из важнейших элементов на Земле – входит в состав белков и нуклеиновых кислот, его много в составе атмосферы, в виде органических и минеральных соединений азот находится в почве и воде.
В превращениях азота в круговороте веществ в природе большую роль играют микроорганизмы.
Как и другие высокомолекулярные соединения, белки сначала расщепляются экзопротеазами микроорганизмов на фрагменты – поли- и олигопептиды, аминокислоты, которые могут проникать внутрь клетки. Например, пептиды, попавшие внутрь клетки, могут гидролизоваться эндоферментами до аминокислот и затем использоваться клеткой для синтеза собственных белков или подвергаться дальнейшим изменениям и вовлекаться в обмен веществ.
Распад белков сопровождается выделением аммиака, поэтому этот распад называют ещё минерализацией азота, или аммонификацией, или гниением.Гниение – процесс разложения белковых веществ, вызываемый гнилостными бактериями и сапротрофными грибами с образованием дурнопахнущих конечных продуктов – аммиака и первичных аминов.
Образовавшиеся аминокислоты подвергаются декарбоксилированию , дезаминированию и трансаминированию.
Декарбоксилирование аминокислот происходит в кислой среде и приводит к образованию СО2 и первичных аминов , которые ещё называют биогенными аминами. Из них наиболее известны кадаверин, путресцин и агматин. Их ещё называют трупными ядами. Кадаверин образуется из лизина, путресцин – из орнитина, агматин – из аргинина.
Дезаминирование – процесс отщепления аммиака от аминокислоты. В зависимости от дальнейших превращений углеродного «скелета» аминокислоты различают окислительное и гидролитическое дезаминирование и дезаминирование, заканчивающееся образованием ненасыщенных соединений.
Окислительное дезаминирование – наиболее распространённых тип распада аминокислот, при котором образуются кетокислоты и аммиак. Например, глутаминовая кислота дезаминируется ферментом глутаматдегидрогеназой до 2-оксоглутаровой кислоты. Реакция обратима, поэтому играет важнейшую роль в обмене аминокислот.
Гидролитическое дезаминирование приводит к образованию оксикислот и аммиака.
Гидролитическому расщеплению подвергается мочевина под влиянием фермента уреазы, который является конститутивным у следующих бактерий: Bacilluspasteurii , Proteusvulgarisи других, расщепляющих всю мочевину до аммиака.
Трансаминирование сопровождается переносом аминогруппы аминокислоты на 2-оксикислоту, при этом образуются аминокислоты, которые не могут быть синтезированы путём прямого аминирования аммиаком.
Дальнейшие превращения углеродного «скелета» у разных аминокислот различны. Образуется много разных органических кислот, спиртов и др. Такие продукты дезаминирования, как пировиноградная, щавелевоуксусная , 2-оксоглутаровая кислоты являются одновременно и промежуточными продуктами центральных путей катаболизма. Другие соединения через специальные катаболитические пути вовлекаются в промежуточный обмен.
При разложении некоторых аминокислот образуются такие промежуточные продукты, как фенол, крезол, скамол, индол, которые обладают очень неприятным запахом. При распаде аминокислот, содержащих серу, получается сероводород или его производные – меркаптаны с запахом тухлых яиц, который ощущается даже при ничтожно малых концентрациях.
Дальнейшие превращения азотистых и без азотистых веществ, получающихся при распаде аминокислот, зависят от окружающих условий и состава микрофлоры.
Анаэробные микроорганизмы окисляют аминокислоты с накоплением промежуточных соединений в виде органических кислот, аминов и других, в числе которых могут быть вещества, обладающие ядовитыми свойствами, а также вещества, придающие гниющему материалу отвратительный запах.
Микроорганизмы – возбудители гниения. Аммонификация Полковых соединений является первым микробиологическим процессом по превращению азотистых соединений в природе, который протекает при температуре не ниже 100С и определённой влажности. Аммонификация осуществляется разными микроорганизмами: аэробными, факультативно-анаэробными и анаэробными.
Аэробные микроорганизмы окисляют азотосодержащие вещества до полной минерализации, конечными продуктами которой являются аммиак, СО2 , Н2О, сероводород и другие.
Виды анаэробных бактерий:
Bacillusmycoides- палочковидная, спорообразующая, грамположительная, подвижная (перитрих) бактерия, образующая споры овальной формы. Колонии на агаризованной среде напоминают мицелий, поэтому и названа mycoides, что означает грибовидный.
Bacillusmesentericus – палочковидная грамположительная, подвижная бактерия, образующая овальные споры. На агаризованной среде образует сухие матовые складчатые колонии.
Bacillussubtilis – широко распространённая энергичная перитрих гнилостная бактерия, образующая овальные споры. Окрашивается по Граму положительно. На агаризованной среде образует сухие складчатые непрозрачные колонии.
Bacillusmegaterium – грамположительная, слабо подвижная бактерия, образующая споры. На агаризованной среде образует блестящие колонии с волокнисто-бахромчатыми краями.