2. Мікробіологічні процеси в м’ясі

Одним з найважливіших зовнішніх чинників, що корінним чином змінюють всі властивості м’яса, є діяльність мікроорганізмів. Мікроорганізми, або мікроби — мікроскопічні організми, занадто маленькі, щоб бути видимими неозброєним оком. Вивченням мікроорганізмів займається мікробіологія. Мікроорганізми можуть бути бактеріями, археями, грибами або деякими іншими (ніж грибами) еукаріотами, але не вірусами або пріонами, бо останніх загалом класифікують як неживих, хоча мікробіологія вивчає і ці об’єкти. Мікроорганізми часто описують як одноклітинні організми; проте, деякі одноклітинні бактерії або протисти видимі неозброєним оком, а деякі багатоклітинні види мікроскопічні.

Мікроорганізми живуть майже усюди на Землі, де є рідка вода, зокрема у вологому ґрунті, у гарячих джерелах, у верхніх шарах океанської води і глибоко усередині скель в межах земної кори. Мікроорганізми критично важливі для харчового ланцюжка в природі, особливо переробки поживних речовин в усіх екосистемах. Оскільки деякі мікроорганізми можуть також фіксувати азот, вони — важлива частина азотного циклу. Проте, патогенні мікроби можуть вторгатися до інших організмів і спричиняти інфекційні хвороби.

М’ясо, завдяки високому вмісту вологи і білків, є сприятливим поживним середовищем для мікроорганізмів. Розвиваючись на м’ясі, мікроорганізми викликають його псування, оскільки для свого обміну вони використовують складові частини м’яса і виділяють такі продукти життєдіяльності, які різко погіршують його смак, запах, колір, консистенцію. Багато які з цих продуктів можуть бути причиною харчових отруєнь. Найхарактернішим і небезпечним видом псування м’яса під дією мікрофлори є гнильне розкладання. Метою майже всіх прийомів технологічної обробки є збільшення стійкості м’яса до гнильного розкладання.

Природна стійкість м’яса до гнильного псування. Ознаки гнильного розкладання з’являються тільки після деякого періоду зберігання м’яса, тривалість якого обумовлена активністю бактерій і стійкістю білків м’яса до розкладаючої дії мікробіальних ферментів. Перш за все це стосується збереження прижиттєвої структури саркоплазми, на стійкість якої впливає ряд чинників. За життя тварини такими чинниками є порода тварин, їх вік, раціон годування, стан здоров’я, фізіологічний стан перед забоєм.

Хвороби, перевтома, стреси викликають зниження вуглеводів і порушення прижиттєвих метаболічних процесів. Цим пояснюється прискорене гнильне розкладання швидко дозріваючого м’яса і м’яса з тимчасовим зсувом рН у кислу сторону.

Біологічна активність мікрофлори залежить від кількості мікроорганізмів, їх виду, а також умов середовища, в яких вони розвиваються (температура, вміст вологи, активність води, величина рН, окислювально-відновний потенціал). Уповільнення мікробіологічних процесів під час дозрівання м’яса обумовлено відсутністю умов, необхідних для життєдіяльності мікроорганізмів.

Первинне мікробіологічне обсіменіння м’яса. Інфікування м’ясних туш і інших продуктів забою відбувається ендогенним і екзогенним шляхом.

Ендогенне обсіменіння мікроорганізмами тканин і органів може відбуватися за життя тварин або після забою. М’ясо, одержане від здорових, відпочилих тварин, практично не містить мікроорганізмів і може обсіменятися тільки екзогенним шляхом з поверхні туші.

У виснажених і стомлених тварин знижується стійкість організму і бактерії з кишечнику і лімфовузлів проникають у кров і тканини, в цьому випадку у м’ясі знаходять кишкову паличку, паличку протея, стафілококи, анаероби. Таке м’ясо швидко псується і може бути потенційним джерелом харчових токсикоінфекцій і токсикозу.

Чинники, які поліпшують мікробіологічний стан туш при забої:

• душування перед забоєм;
• повне знекровлення;
• відсутність контакту шкури і туші при зйомці шкури,
• видалення забрудненої води в шпарильному чані;
• проведення нутровки без порізів і не пізніше 30 хв. після оглушення;
• якісна обробка при сухій і мокрій зачистці;
• нанесення захисних покриттів;
• високий санітарний стан інструментів, машин і приміщень.

Особливо активне обсіменіння м’яса спостерігається під час забою тварин і виконання основних операцій обробки туш, коли розчленовують тушу тварини, виймають внутрішні органи і знімають шкуру. При цьому всі частини туші контактують з навколишнім середовищем, інструментами і устаткуванням.

Серед різних джерел обсіменіння при забої головним є шлунково-кишковий тракт, звідки при незадовільній технології оброблення на м’ясо може потрапляти велика кількість мікрофлори. Екзогенне обсіменіння м’яса продовжується і під час подальшого холодильного зберігання і транспортування.

Розвиток мікрофлори м’яса. Мікробіологічне псування розвивається в результаті розмноження гнильної і анаеробної мікрофлори аероба. Якісний і кількісний склад мікрофлори на поверхні м’яса коливається: від 15 до 45 % – бактерії; від 2 до 40 % – мікрококи, стрептококи, молочнокислі бактерії і спорові аероби. На санітарну якість м’яса впливають як патогенні (сальмонели, ентеротоксичні стафілококи, гемолітичні стрептококи, із спорових – Вас. сеreus, з клостридій – Cl. botulinym, СІ. реrfingens і ін.), так і умовно патогенні мікроорганізми (Pfoteus vulgaris, E. coli і ін.). Дуже часто псування м’яса і м’ясопродуктів викликають Brochotrix thermospacta. Ці бактерії сприяють розкладанню білків, жирів, утворенню неприємного запаху. З патогенних мікроорганізмів останнім часом почастішали харчові отруєння, викликані Listeria monocytogenes. За даними American Meat Institute, лістерія викликає 28 % смертельних випадків серед всіх харчових отруєнь. Це грам-позитивний мікроорганізм, широко поширений в навколишньому середовищі. Лістерія стійка до високих і низьких значень рН, а також при заморожуванні і сушці протягом тривалого періоду.

Мікрофлора, яка потрапила на м’ясо, швидко проникає у товщу м’язів, особливо біля кісток, сухожиль і зв’язок. Швидше всього проходить у м’ясо умовно патогенна і патогенна мікрофлора. Інтенсивність і характер розвитку мікробіологічних процесів залежить не тільки від виду і кількості мікрофлори, але і від інших чинників.

Чинники, що уповільнюють мікробіологічні процеси:

• зсув рН у кислу сторону;
• низький вміст вільної води в м’ясі (a_w не більше 0,8);
• відносна вологість повітря менше (90-95 %);
• наявність скориночки підсихання;
• швидке зниження температури м’яса нижче 15 °С;
• відсутність коливань параметрів зберігання;
• наявність захисних покриттів і упаковок;
• наявність бактерицидних і бактеріостатичних засобів (консервантів, інгібіторів, УФВ, газового середовища, вакууму і т.п.).

Природним стабілізатором м’яса, що захищає від ферментативної активності мікрофлори, є зсув реакції середовища в кислу сторону. Кисла реакція середовища впливає, перш за все, на життєдіяльність вегетативних форм бактерій. В той же час кисле середовище сприятливе для розвитку цвілі.

Розвиток мікрофлори м’яса швидшає при збільшенні вмісту води у м’ясі і навколишньому середовищі. При цьому в обміні речовин мікробних кліток бере участь тільки вода, що знаходиться у вільному стані, тобто біологічно доступна вода. У міру зниження активності води збільшується стійкість м’яса до гнильного розкладання, хоча може розвиватися цвіль. Прижиттєво сталий вміст біологічно доступної води залежить від породи худоби, її віку і кормового раціону. Для сирого м’яса характерний показник a_w, рівний приблизно 0,99.

Глибокі стадії автолізу супроводжуються зниженням водозв’язуючої здатності і збільшенням активності води, що прискорює інтенсивність гнильного розкладання м’яса.

Збільшення вологості навколишнього середовища також сприяє розвитку мікрофлори. Прискорення гнильного розкладання м’яса при підвищеній вологості обумовлене безпосереднім поглинанням мікроорганізмами водяної пари з навколишнього середовища, збільшенням обсіменіння повітря, конденсацією води на поверхні м’яса у разі невеликих коливань температури. Найінтенсивніше бактерії розвиваються на м’ясі при відносній вологості повітря більше 90-95 %.

Зволоження поверхні м’яса водою особливо сприятливе для розвитку мікрофлори, оскільки частина вологи залишається незв’язаною і доступною для мікроорганізмів. Якщо на поверхні м’яса утворюється скориночка підсихання, то стійкість його до гнильного розкладання підвищується. Температура є одним з важливих чинників, що впливають на розвиток мікрофлори. Бактерії, що найінтенсивніше розкладають білки, відносяться до мезофільних мікроорганізмів, тому гнильне розкладання м’яса найшвидше відбувається при температурі 25-40 °С. Прискорене охолоджування м’ясних туш після забою до 15 °С гальмує ці процеси і використовується як спосіб консервування м’яса.

Вживання захисних покриттів, пакувальних матеріалів (особливо вакуум-упаковка), бактерицидних і бактеріостатичних засобів підвищують стійкість сировини до дії гнильної мікрофлори.

Гнильне псування м’яса. Різні види псування м’яса взаємозв’язані в своєму розвитку. Розкладання м’яса починається, як правило, з поверхні під дією мікроорганізмів аеробів (В. proteus, Вас. Subtilis, Pseudomonas, Cl. Sporogenes, Cl. Putrificus і ін.), які надалі проникають углиб прошарками сполучної тканини.

Аероби готують умови для анаеробів, оскільки м’ясо звичайно має кислу реакцію середовища, несприятливу для розвитку гнильних бактерій. Цвіль (Penicillium, Aspergillus, Cladosporium), що розвивається у кислому середовищі, виділяє ферменти, продукти життєдіяльності яких зсовують рН в лужну сторону і створюють умови для розвитку гнильних. Першою ознакою псування є ослизнення, що супроводжується суцільним зростанням бактерій. Процес швидшає при підвищених температурах і відносній вологості повітря.

Гнильні мікроорганізми виділяють у зовнішнє середовище протеолітичні ферменти, які викликають гідролітичний розпад білків м’яса. У початковий період гнильне розкладання супроводжується реакцією гідролізу, а після гідролізу пептидних ланцюгів і звільнення амінокислот відбувається дезамінування, декарбоксилування, окислення і відновлення.

У процесі розпаду білкових речовин у м’ясі утворюються різні хімічні продукти, що роблять істотний вплив на органолептичні показники і харчову цінність м’яса,  що зрештою викликає повну втрату його доброякісності.

У м’ясі нагромаджуються карбонові жирні (оцтова, масляна, мурашина) і оксикислоти, аміни, альдегіди, неорганічні речовини (Н₂0, NH₃,C0_2, N₂, H₂S) і речовини, що змінюють смак і запах (фенол, крезол, індол, скатол, меркаптан). Ці речовини не тільки мають неприємний запах, але і отруйні, особливо індол і скатол. Гнильному псуванню частково піддається і жирова складова м’яса, що супроводжується гідролізом і окисленням жирів.

Запах м’яса гнильного псування спочатку слабкий, неприємний, з кислуватим відтінком, а потім змінюється до огидного, гнильного. Міняється також і колір м’яса внаслідок глибоких змін гемоглобіну і міоглобіну. В початковій стадії він коричневий, потім набуває сірого кольору, а на глибоких стадіях – зеленуватого відтінку.

Консистенція м’яса стає в’ялою в результаті руйнування волокон м’яса.

Вживання в їжу м’яса, що зіпсувалося, може привести до харчових отруєнь, які можуть бути двоякого типу: токсикоінфекції і токсикоз. Токсикоінфекції викликаються попаданням в організм бактерій, що виділяють отрути в травному тракті (сальмонели, кишкова паличка, протей, дизентерійна паличка і ін.). Токсикоз виникає при попаданні в організм бактерійних отрут (токсинів), які виділяють деякі види мікроорганізмів (стафілококи, стрептококи, паличка ботулінус) в процесі їх життєдіяльності.

Використовування м’яса з ознаками гнильного розкладання категорично заборонено.

Діагностику глибини післязабійних змін м’яса проводять за комплексом органолептичних показників, у спірних випадках доповнюють хімічними дослідженнями і бактеріоскопією.

Направлене використовування мікрофлори в технології м’ясопродуктів. При виробництві м’ясопродуктів мікрофлора виконує не тільки негативну роль, викликаючи псування. Разом з гнильними в м’ясопродуктах присутні і корисні мікроорганізми – молочнокислі бактерії, мікрококи, дріжджі. В багатьох технологічних процесах розвиток певної мікрофлори сприяє гальмуванню гнильного псування, формуванню бажаних органолептичних характеристик, прискоренню термінів дозрівання.

Молочнокислі і деякі інші корисні бактерії, розвиваючись на м’ясі в ході дозрівання, виділяють і протеолітичні ферменти, які виконують важливу роль в протеолізі білків тканин і, таким чином, покращують смак, запах, колір, консистенцію, підвищують рівень водозв’язуючої здатності сировини.

Багато бактерій є антагоністами гнильної мікрофлори. При тривалому мокрому посолі сировини в розсолах має місце селективний розвиток мікрофлори з інгібуванням гнильної і стимулюванням молочнокислої, діяльність якої підвищує ніжність сировини, додає смак і аромат, збільшує стійкість продукту до зберігання. Технологія сирокопчених і сиров’ялених ковбас заснована на використовуванні мікрофлори, яка сприяє біохімічним процесам гліколізу і протеолізу, і створенню умов, що пригнічують розвиток гнильної мікрофлори. Склад і властивості сировини при цьому набувають принципово нових якісних характеристик.

Для прискорення цих процесів застосовують спеціально підібрані бактерійні культури – молочнокислі закваски і денітрифікуючі бактерії. Останні беруть активну участь в реакціях кольороутворення м’ясних виробів з використанням нітриту натрію.

Ефективний захист виробів тривалого зберігання від дії зовнішніх чинників забезпечує обробка поверхні м’ясопродуктів антиплісневими дріжджами з роду Debaryomyces klocekery.