1.3 Загрязнение микроорганизмами и их метаболитами

Загрязнение вызывает две формы заболеваний: пищевое отравление (пищевая интоксикация) и пищевую токсикоинфекцию.

Пищевая интоксикация: ее вызывает токсин, продуцируемый микроорганизмом, который попадает и развивается в продуктах. Типичными примерами пищевой интоксикации являются стафилококковое отравление и ботулизм.

Пищевые интоксикации можно условно подразделить на бактериальыне токсикозы и микотоксикозы.

Бактериальные токсикозы.В качестве примера можно привести стафилококковое пищевое отравление. Вызывается энтеротоксином, который продуцируется бактерией Staphylococcus aureus (S. aureus) в период ее роста в пищевых продуктах. Идентифицировано шесть энтеротоксинов: А, В, С, D. E. и F; выделены и получены две формы энтеротоксина С – С₁ и С₂. Бактерия устойчива к нагреванию, сохраняет активность при 70 ⁰С в течение 30 мин, при80 ⁰С – 10 мин. Еще более устойчивы к нагреванию энтеротоксины S. Aureus, окончательная инактивация которых наступает только после 2,5-3 ч кипячения. S. Aureus выдерживает высокие концентрации поваренной соли и сахара. Жизнедеятельность бактерии прекращается при концентрации хлорида натрия (поваренной соли) в воде более 12 % сахара – 60 %, что необходимо учитывать при консервировании пищевых продуктов. При температуре 4 – 6 ⁰С и ниже размножение S. Aureus также прекращается. Оптимальная температура для размножения стафилококков – 22-37 ⁰С.

Источником инфекции могут быть и человек, и сельскохозяйственные животные. Через последних заражается в основном молоко, мясо и продукты их переработки. У человека стафилококковая инфекция локализуется на кожных покровах, в носоглотке, кишечнике, других органах и тканях.

Попадая в продовольственное сырье, пищевые продукты и кулинарные изделия, стафилококки продуцируют токсины с различной интенсивностью, зависящей от уровня обсеменения, времени и температуры хранения, особенностей химического состава объекта загрязнения (содержание белков, жиров, углеводов, витаминов, рН среды и т.д.). наиболее благоприятная среда для жизнедеятельности бактерий – молоко, мясо и продукты их переработки, поэтому именно эти пищевые продукты чаще вызывают стафилококковое отравление.

Молоко и молочные продукты. Загрязнение молока стафилококками может происходить от коров, больных маститом, при контакте с кожными покровами больных животных и человека, занятого переработкой молока.

Отмечено, что стафилококки размножаются и продуцируют энтеротоксины в сыром молоке слабее, чем в пастеризованном, поскольку они являются плохим конкурентом в борьбе с другими микроорганизмами молока. Этим объясняется отсутствие энтеротоксинов и стафилококков в кисломолочных продуктах, для закваски которых используются активные молочные культуры. Кроме того, молочная кислота, образующаяся в процессе изготовления этих продуктов, тормозит размножение данных микроорганизмов.

Попадая в молоко, стафилококк начинает продуцировать энтеротоксины при комнатной температуре через 8 ч, при 35-37 ⁰С – в течение 5 ч. При обсеменении стафилококками молодого сыра энтеротоксины выделяются на 5-й день его созревания в условиях комнатной температуры. По истечение 47-51 дня хранения сыра происходит гибель стафилококков, энтеротоксины же сохраняются еще в течение 10-18 дней.

В других молочных продуктах энтеротоксины можно обнаружить, если эти продукты были изготовлены из молока и молочных смесей, обсемененных стафилококками.

Мясо и мясные продукты. Загрязнение мяса стафилококками происходит во время убоя животных и переработки сырья. Как и в сыром молоке, конкурирующая микрофлора не дает возможности быстрого размножения этих бактерий в сыром мясе. При определенных технологических условиях, особенно при ликвидации конкурирующей микрофлоры, стафилококки могут активно размножаться в мясопродуктах и продуцировать энтеротоксины.

В мясном фарше, сыром и вареном мясе стафилококки продуцируют токсины при оптимальных условиях (22-37 ⁰С) через 14-26 ч. Добавление в фарш белого хлеба увеличивает скорость образования токсических метаболитов в 2-3 раза. Концентрация соли, используемая для посола, не ингибирует S. Aureus; уровень рН мяса и мясных продуктов, предотвращающий развитие бактерий, должен быть не выше 4,8. Копчение колбас при определенной температуре способствует росту стафилококков. В готовых котлетах, после их обсеменения, энтеротоксины образуются через 3 ч, в печеночном паштете – через 10-12 ч. Вакуумная упаковка мясопродуктов ингибирует рост стафилококков.

Для мяса птицы, описанные выше данные аналогичны. Стафилококки не проникают и не растут в целых сырых яйцах. При тепловой обработке яиц их бактериостатические свойства уничтожаются, и они могут заражаться стафилококками в результате мойки и хранения.

Другие пищевые продукты. Благоприятной средой для размножения S. Aureus являются мучные кондитерские изделия с заварным кремом. При обсеменении крема в условиях благоприятной для бактерий температуры (22-37 ⁰С) образование токсинов наблюдается через 4 ч. Концентрация сахара в таких изделиях обычно составляет менее 50 %; содержание сахара в количестве 60 % и выше ингибирует образование энтеротоксинов.

Меры профилактики:

1.Не допускать к работе с продовольственным сырье и пищевыми продуктами людей – носителей стафилококков (с гнойниковыми заболеваниями, острыми катаральными явлениями верхних дыхательных путей, заболеванием зубов, носоглотки и т.д.).

2.Обеспечение санитарного порядка на рабочих местах.

3.Соблюдение технологических режимов производства пищевых продуктов, обеспечивающих гибель стафилококков. Определяющее значение имеют тепловая обработка, температура хранения сырья и готовой продукции.

Микотоксикозы. Наиболее распространенные и хорошо изученные микотоксикозы – афлатоксикоз (см. раздел 1.3.1), фузариотоксикоз и эрготизм.

Фузариотоксикозы. Согласно принятой в нашей стране классификации, к фузариотоксикозам относят следующие заболевания:

1.Алиментарно-токсическая алейкия – вызывается продуцентами микроскопических грибов Fusarium sporotrichiellf var. Болезнь поражает как людей, так сельскохозяйственных животных. Заболевание затрагивает кроветворные органы. У человека количество лейкоцитов снижается до 1000 и менее в 1 мм³, количество эритроцитов повышается до 1800 тыс., что служит наиболее ранними и объективными показателями алиментарно-токсической алейкии. Вспышки заболевания наблюдались у людей после употребления хлеба, изготовленного из пораженного зерна.

2.Отравление «пьяным хлебом». Болезнь обусловлена воздействием на организм токсического продуцента гриба. Токсины гриба обладают нейротропным действием, сходным с действием алкоголя, отсюда и название болезни.

3.Уровская болезнь (болезнь Кашина-Бека). Впервые заболевание выявлено в 1860 г. Н. И. Кашиным у населения, проживающего в долине р. Уровы (Восточная Сибирь). В 1906 г. болезнь повторно зарегистрирована и изучена Е. В. Беком. Предполагают, что болезнь вызывается токсинами гриба Fusarium sporotrichiellf vappoae, который поражает злаковые культуры. Болезнь появляется в нарушении остеогенеза у детей, подростков и юношей, в задержке роста отдельных костей, деформации скелета. Другая гипотеза связывает возникновение уровской болезни с высоким содержанием стронция в географической зоне проживания этих людей на фоне низкого содержания кальция.

Имеется ряд других данных по этиологии рассматриваемого заболевания, что свидетельствует о необходимости проведения специальных исследований и выявления истинных причин заболевания.

Эрготизм. Возникает при употреблении изделий из зерна, зараженного спорыньей. Последняя представляет собой склероции гриба Сlaviceps purpurea, содержит высокотоксичные алкалоиды (эрготоксин, эрготамин, эргометрин) и биогенные амины (гистамин, тирамин и др.). Эти соединения могут поражать нервную систему (судорожная форма) или нервно-сосудистый аппарат (гангренозная форма).

Ядовитые соединения спорыньи устойчивы при термической обработке и хранении хлебопродуктов. Гигиенические нормы допускают содержание спорыньи в муке не более 0,05 %. Вопросам загрязнения пищевых продуктов микотоксинами и профилактики алиментарных микотоксикозов посвящен раздел 3.2.1.

Пищевая токсикоинфекция: ее вызывает микроорганизмы – вирусы, сальмонеллы и др., - попавшие в продукт в большом количестве. Загрязнение пищевых продуктов происходит в основном бактериями, риккетсиями, вирусами, плесенями и паразитами.

Clostridium perfingens – спорообразующие анаэробные грамположительные бактерии, широко распространенные в природе вследствие свой стойкости к различным воздействиям. Вегетативные клетки бактерий имеют вид прямых толстых палочек размером 2-6 х 0,8-1,5 мкм. Изучено шесть штаммов Сl. perfingens: А, В, С, D, Е и F, которые продуцируют многообразные по своим свойствам токсины. Пищевую токсикоинфекцию вызывают главным образом штаммы А и D. Токсикологическую картину при этом определяет А-токсин. Сl. perfingens развивается при температуре от 15 до 50 ⁰С и рН 6,0-7,5. Оптимальные температура 45 ⁰С и рН 6,5 обеспечивают продолжительность генерации около 10 мин. Энтеротоксины высвобождаются из вегетативных клеток в период образования из этих клеток зрелых спор. Это может происходить и в пищевых продуктах, и в кишечнике человека. Источником заболевания служат в основном продукты животного происхождения – мясные и молочные, обсеменение которых происходит как при жизни животных (больных и бациллоносителей), так и после убоя (при нарушении санитарно-гигиенических норм переработки и хранения сырья). Источниками инфекции могут быть рыба и морепродукты, бобовые, картофельный салат, макароны с сыром.

После попадания инфекции в организм инкубационный период длится от 5 до 22 ч. Характерные признаки заболевания – понос, спазмы и боли в животе. Профилактические мероприятия предусматривают соблюдение санитарно-гигиенических требований при переработке сырья, хранении готовой продукции.

Бактерии рода Salmonella. Изучено более 2000 серологических типов сальмонелл. Бактерии представляют собой грамположительные палочки, не образующие спор, длиной от 2 до 3 мкм и шириной около 0,6 мкм.

Существуют три основных типа сальмонеллеза: брюшной тиф, гастроэнтерит и септицемия. Каждый штамм сальмонеллы способен вызвать любой из указанных выше клинических типов инфекции. 80-90 % сальмонеллезов вызывается четырьмя видами этих бактерий. Сальмонеллы характеризуются устойчивостью к воздействию различных физико-химических факторов. Растут при температуре от 5,5 до 45 ⁰С, оптимальная – 37 ⁰С. Сохраняют жизнеспособность при охлаждении до 0 ⁰С в течение 142 дней, при температуре 10 ⁰С – 115 дней. Нагревание до 60 ⁰С приводит к гибели сальмонелл через 1 ч, при 70 ⁰С – через 15 мин, при 75 ⁰С – 5 мин, при кипячении наступает мгновенная гибель.

Заражение пищевых продуктов сальмонеллами может происходить как через животных, так и через человека. Основные пищевые продукты, передающие сальмонеллезные токсикоинфекции, - мясо и мясопродукты, обсеменение которых осуществляется и при жизни животных, и после их убоя.

Животные, больные сальмонеллезами, выделяют сальмонеллы с молоком, следовательно, молоко и молочные продукты также способствуют распространению сальмонеллезных токсикоинфекций. Кроме того, переносчиками сальмонелл могут быть работники пищевых предприятий, болеющие скрытыми формами сальмонеллезов или являющиеся бактерионосителями.

Особую роль в этиологии сальмонеллеза играют прижизненно зараженные пищепродукты: яйца, мясо уток, гусей, кур, индеек.

Меры профилактики:

1.Работа ветеринарно-санитарной службы непосредственно в хозяйствах по выявлению животных и птицы, больных сальмонеллезом.

2.Проведение санитарно-ветеринарной экспертизы во время первичной переработки сырья и изготовления продуктов питания. Необходимо соблюдать санитарные требования по размораживанию мяса, хранить сырье и полуфабрикаты при температуре не выше 4-8 ⁰С, использовать холод на всех этапах производственного процесса, включая транспортировку сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, соблюдать сроки реализации, установленные для каждого продукта, а также режимы тепловой обработки.

Последнее имеет принципиальное значение в предупреждении сальмонеллезных токсикоинфекций, учитывая губительное действие нагревания (не ниже 80 ⁰С) на бактерии. Не разрешается реализация населению не кипяченого и непастеризованного молока.

3.Осуществление систематической борьбы с грызунами как источником обсеменения сырья и продуктов на пищевых предприятиях.

4.Соблюдение соответствующих санитарных требований в отношении воды, льда, инвентаря, посуды и оборудования.

5.На предприятиях пищевой промышленности и общественного питания:

• необходимо выявлять и направлять на лечение работников, болеющих сальмонеллезом или являющихся бактерионосителями;

• не допускать таких людей к работе до полного выздоровления;

• ставить на учет хронических бактерионосителей.

Пункты 3 –5 имеют значение в профилактике заражения сальмонеллезом продуктов растительного происхождения, хотя такие случаи встречаются редко.

Бактерии рода Еscherichia cjli. Патогенные штаммы кишечной палочки способны размножаться в тонком кишечнике, вызывая токсикоинфекцию (основной симптом болезни – водянистый понос). Источником патогенных штаммов могут быть люди и животные. Обсеменяются продукты и животного, и растительного происхождения. Пути заражения те же, что и при сальмонеллезах.

Меры профилактики:

1.Выявление и лечение работников пищевых предприятий – носителей патогенных серотипов кишечной палочки.

2.Осуществление ветеринарного надзора над животными. Мясо животных, больных колибацеллезом, считается условно годным и подлежит специальной тепловой обработке.

3.Выполнение санитарных норм и режимов технологии изготовления и хранения пищевых продуктов.

4.Соблюдение санитарного режима на предприятии (мытье и дезинфекция инвентаря и оборудования и т.д.).

Бактерии рода Proteus. Род Proteus включает пять видов. Возбудители пищевых токсикоинфекций – в основном Рr. mirasilis и Pr. vulgaris . Оптимальные условия для развития этих бактерий – температура 25-37 ⁰С. Выдерживают нагревание до 65 ⁰С в течение 30 мин, рН в пределах 3,5-12, отсутствие влаги – до 1 года, высокую концентрацию поваренной соли (13-17 %) – в течение 2 суток. Все это свидетельствует об устойчивости Proteus к воздействию внешних факторов среды.

Причинами возникновения протейных токсикоинфекций могут быть наличие больных сельскохозяйственных животных, антисанитарное состояние пищевых предприятий, нарушение принципов личной гигиены. Основные продукты, через которые передается это заболевание – мясные и рыбные изделия, реже блюда из картофеля. Отмечены случаи заражения других пищевых продуктов.

Энтерококки. Потенциально патогенными штаммами среди энтерококков являются Str. Faecalis var. Liguefaciens и Str. Faecalis var. Zumogenes. Размножаются при температуре от 10 до 15 ⁰С. Устойчивы к высыханию, воздействию низких температур, выдерживают 30 мин при 60 ⁰С; погибают при 85 ⁰С в течение 10 мин.

Источники инфекции – человек и животные. Пути обсеменения пищевых продуктов такие же, что и при других видах токсикоинфекций.

Ботулизм – представляет собой тяжелое пищевой отравление, вызывается токсинами, выделяемыми Clostridium botulinum. Изучение семь видов токсинов - А, В, С, D, Е, f и G. Наиболее токсичны ботулотоксины А и У.

Бактерии Cl. Botulinum широко распространены в окружающей среде. В виде спор попадают в почву при удобрении ее навозом, поэтому продукты растительного происхождения загрязняются спорами через почву.

Споры, по сравнению в вегетативной формой Cl. Botulinum, устойчивы к воздействию физико-химических факторов окружающей среды. При 100 ⁰С они сохраняют жизнеспособность в течение 6 ч, при 120 ⁰С – 10 мин. Споры прорастают при концентрации хлорида натрия до 6 –8 %. Размножение бактерий прекращается при рН 4,4 и температуре 12-10 ⁰С и ниже, при 80 ⁰С они погибают в течение 15 мин. Оптимальной для жизнедеятельности Cl. Botulinum является температура 20-37 ⁰С.

Ботулотоксины характеризуются высокой устойчивостью к действию протеолитических ферментов, кислот и низких температур, однако инактивируются под влиянием щелочей и высокой температуры: при 80 ⁰С – через 30 мин, при 100 ⁰С – через 15 мин.

Описанные свойства вегетативных форм Cl. Botulinum, спор и токсинов должны учитываться в технологии изготовления пищевых продуктов.

Меры профилактики:

1.Предупреждение загрязнения туш сельскохозяйственных животных частицами земли, навоза, а также в процессе их разделки – содержимым кишечника; посол в условиях холода; соблюдение режимов термической обработки.

2.Испоьзование свежего растительного сырья; предварительная мойка и тепловая обработка; стерилизация продукта с целью предупреждения прорастания спор, размножения вегетативных форм и образование токсинов.

1.3.1. Микотоксины в пищевых продуктах, профилактика алиментарных микотоксикозов

Микотоксины (от греч. Mykes – гриб) (МТ) представляют собой вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов. Из кормов и продуктов питания выделено около 30 тыс. видов плесневых грибов, большинство из которых продуцируют высокотоксичные метаболиты, в частности более 120 микотоксинов. С биологических позиций, микотоксины выполняют в обмене микроскопических грибов функции, направленные на их выживание и конкурентоспособность в борьбе за место в различных экологических нишах. С гигиенических позиций – это особо опасные токсичные вещества, загрязняющие корма и пищевые продукты.

По данным ФАО, более 10 % пищевых продуктов и кормов ежегодно теряется вследствие поражения плесневыми грибами. В продуктах питания и продовольственном сырье наиболее распространены следующие высокотоксичные МТ: афлатоксины, стеригматоцистин, охратоксины, патулин, исландитоксин, зеараленон, рубратоксины, цитреовиридин и др.

Рассмотрим наиболее типичных токсичных представителей микотоксинов, а также микотоксикозы, которые они вызывают.

Афлатоксины (АТ) . Наиболее опасны и лучше изучены. Продуцируются главным образом грибами Aspergilus flavus и A. Parasiticus. К семейству АТ относится более 20 соединений, 4 из которых – основные: В₁, В₂, G₁, G₂. Остальные – их производные или метаболиты. Наиболее токсичные и широко распространенные АТ –В₁.

Немаловажный интерес в плане загрязнения пищевых продуктов представляет АТ М₁, который является метаболитом АТ В₁ и выделяется с молоком у животных после употребления зараженного корма.

Развитие грибов и продуцирование АТ наблюдается в арахисе и арахисовой муке, реже в злаковых культурах (пшеница, рожь, ячмень, кукуруза и мука из них), бобовых и масличных культурах, молоке, мясе, яйцах и др. Оптимальные условия для роста и развития грибов: температура 20-30 ⁰С, влажность – 85-89 %. Грибы продуцируют АТ и при более низких температуре и влажности (даже в холодильнике), хотя и не так активно.

АТ характеризуется широким спектром токсического действия ЛД₅₀ (летальная доза – наименьшая доза, вызывающая смертность 50 % подопытных животных) АТ В₁ для человека составляет около 2 мг на 1 кг массы тела.

Заболевание, вызываемое АТ, получило название афлатоксикоз. Основную роль в механизме токсического действия АТ играет нарушение проницаемости мембраны субклеточных структур и подавление синтеза ДНК и РНК. Последнее приводит к нарушению синтеза митохондральных белков и липидов, других обменных процессов, что проявляется в ряде серьезных клинических заболеваний.

Наряду с общетоксическим действием проявляется канцерогенная, мутагенная (генные и хромосомные мутации), тератогенная, гонадотоксическая и эмбриотоксическая активность АТ, что делает проблему профилактики алиментарных афлатоксинов особо актуальной.

Качественный и количественный состав рациона оказывает значительное влияние на токсический эффект АТ. Этот эффект усиливается при дефиците белков, незаменимых жирных кислот и ретинола. При избытке белков также наблюдается усиление канцерогенного действия, что объясняется снижением активности эпоксидгидролазы и глутатионтрансферазы – ферментов, ответственных за детоксикацию АТ и их метаболитов.

Согласно данным ВОЗ, человек при благоприятной гигиенической ситуации потребляет с суточным рационом не более 0,19 мкг АТ, что не оказывает отрицательного воздействия на организм. Однако чем выше суточная доза АТ (например, в Мозамбике – до 15,5 мкг), тем вероятнее заболеваемость первичным раком печени.

В России ПДК АТ В₁ для всех пищевых продуктов, кроме молока, составляет 5 мкг/кг, для молока и молочных продуктов – 1 мкг/кг АТ М₁ – 0,5 мкг/кг. Допустимая суточная доза этих веществ для взрослого человека массой 60 кг – в пределах 0,3-0,6 мкг (0,005-0,010 мкг/кг массы тела).

Патулин, продуцируемый пенициллами и аспергиллами, обнаруживается преимущественно в продуктах, полученных из заплесневелых фруктов и ягод. Во фруктовых и овощных соках, пюре для взрослых показатель ПДК патулина составляет 50 мкг/кг, для детского питания – 20 мкг/кг.

Система мер профилактики микотоксикозов включает в себя санитарно-микологический анализ пищевых продуктов. Кроме этого, много внимания уделяется изысканию способов деконтаминации и детоксикации сырья и пищевых продуктов, загрязненных АТ. С этой целью используют механические, физические и химические методы:

• механические – отделение загрязненного материала вручную или с помощью электронно-калориметрических сортировщиков;

• физические – термическая обработка, ультрафиолетовое облучение;

• химические – обработка растворами окислителей, сильных кислот и оснований.

Применение механических и физических методов очистки не дает высокого эффекта, кроме того, химические методы вызывают разрушение не только АТ, но и полезных нутриентов, а также приводят к нарушению их всасывания.

При профилактике алиментарных микотоксикозов основное внимание уделяют зерновым культурам. В этой связи необходимо соблюдать следующие меры по предупреждению загрязнения зерновых культур и пищевых продуктов:

• своевременная уборка урожая с полей и последующая его правильная агротехническая обработка и хранение;

• санитарно-гигиеническая обработка складских емкостей и помещений (чистка от ранее хранившихся продуктов и пыли, дезинфекция парами формальдегида);

• закладка на хранение только кондиционного зерна;

• выбор способа технологической обработки в зависимости от загрязнения сырья;

• определение степени загрязнения сырья и пищевого продукта.

Важной задачей является выведение сортов, устойчивых к аспергиллам. Установленные медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества продовольственного сырья и пищевых продуктов критерии безопасности включают определение следующих четырех групп микроорганизмов:

1 группа – санитарно--показательные микроорганизмы. Определение мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, что выражается количеством колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 г или 1 см³ продукта. Показатель «Бактерии группы кишечных палочек» (БГКП) практически идентичен показателю «Колиформные бактерии». К этой группе относят грамотрицательные, не образующие спор палочки с учетом как цитратотрицательных, так и цитратположительных вариантов БГКП, включая роды: Eschеrichia, Klebsiella, Enterobacter, Сitrobacter, Cerratia.

П группа – потенциально патогенные микроорганизмы: коагулазоположительный стафилококк, Bacilius cereus, сульфитредуцирующие клостридии, парагемолитическая галофильные вибрионы.

Ш группа –патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы.

N группа – показатели микробиологической стабильности продукта, включают дрожжи и микроскопические грибы (плесени).

Микробиологические исследования проводят в соответствии с ГОСТ, СанПиН, методическими указаниями, методическими инструкциями, другими нормативными документами, содержащимися в медико-биологических требованиях (МБТ).