Критерием выбора температуры стерилизации служит вели­чина активной кислотности продукта, поскольку к ней микро­организмы проявляют высокую чувствительность (см. п. 5.3). По принятым в химии критериям все консервируемые пище­вые продукты следует относить к кислым средам (рН менее 7). Исключение составляют некоторые натуральные рыбные и мясные консервы (табл. 16.2).

Несмотря на видовое разнообразие микрофлоры продукта перед стерилизацией, микробиологи установили свой крите­рий кислотности пищевых продуктов для разработки режи­мов стерилизации. Этот критерий основан на отношении к активной кислотности среды микроорганизма Clostridium botulinum.

Обязательным требованием эффективности процесса сте­рилизации консервов во всем мире является полное уничтоже­ние возбудителей такого тяжелого заболевания, как ботулизм, так как примерно в 65 % случаев пищевых отравлений с ле­тальным исходом причиной являются токсины Cl. botulinum. Режимы стерилизации должны обеспечить полную гибель ве­гетативных клеток и спор Cl. botulinum, а режимы субстерили­зации («пастеризации» мясных консервов) - гибель только их вегетативных клеток, так как ограниченная для данных кон­сервов температура хранения (0-5 °С) гарантирует невозмож­ность развития их спор.

Cl. botulinum - токсигенный спороносный анаэроб. Вегета­тивные клетки в процессе жизнедеятельности продуцируют токсин - нервно-паралитический яд сильного действия, смер­тельная доза которого для человека составляет 10^-7г. Долгое время считалось, что Cl. botulinum является сапрофитом и в организме человека развиваться не может. Считалось, что воз­будители ботулизма способны развиваться только на неживых средах, к которым относятся все пищевые продукты, кроме живых органов растений - плодов, ягод, овощей. Однако в по­следнее время зарегистрированы случаи развития Cl. botuli­num в истощенных организмах с ослабленным иммунитетом по типу токсикоинфекции.

Известны семь типов микроорганизмов: А, В, С, D, E, F, G. Только типы С и D не представляют опасности для человека. Человек особенно чувствителен к токсинам типов А и E. Для консервного производства наиболее опасны Cl. botulinum ти­пов А, В и F, отличающиеся высокой термостойкостью.

Оптимум развития для Cl. botulinum типов А, В, С, D со­ставляет 34-35 °С, для E и F - 28-30 °С. Максимальной для развития считается температура 50 °С. Вегетативная форма гибнет при температуре 80 °С за 15-30 мин. Чем меньше на­сыщенность воздуха водяными парами, тем выше термоустой­чивость Cl. botulinum.

Минимальная температура развития для типов А и В, при которой накапливается токсин, составляет 12 °С. Другие типы обычно не образуют токсин при температурах ниже 5 °С. Не зарегистрировано ни одного случая токсинообразования при температурах ниже 3,3 °С. При холодильном хранении токсин не образуется, но и не разрушается. Он имеет белковую при­роду и разрушается при кипячении в течение 10-20 мин.

В сухих пищевых продуктах (активная кислотность воды a_w <0,65) и в продуктах с промежуточной влажностью (a_w = = 0,65-0,85) токсин не образуется, но в высушенном состоянии споры сохраняются десятилетиями. Не образуется токсин и в сре­де, где концентрация поваренной соли составляет 11 %. Копче­ние, вяление и соление пищевых продуктов не ослабляют токсин.

Споры устойчивы к низким температурам (до -190 °С), к нагреванию (выдерживают кипячение в течение 5 ч). Устой­чивы к химическим веществам: в 20 %-ном растворе формали­на гибнут через 24 ч, в 5 %-ном растворе фенола выдерживают до 1 сут и более. В этиловом спирте и 15 %-ном растворе соли споры сохраняют жизнеспособность до 2 мес. Умеренная те­пловая обработка увеличивает вероятность развития Cl. botuli­num, так как при этом из продукта удаляется воздух и создают­ся анаэробные условия. Кроме того, во время нагревания воз­можно уничтожение микробов-антагонистов (например, мо­лочнокислых бактерий).

Тяжесть болезни и высокая летальность (60-85 %) привели к необходимости регистрации каждой вспышки заболевания и анализу. Зарегистрированы случаи заболевания в различной форме - пищевой, раневой, респираторной, детской, неспеци­фической (источник заболевания не был установлен).

Раневой ботулизм. Причиной зарегистрированного случая яви­лось накопление токсина при развитии Cl. botulinum в загрязненных землей ранах.

Детский ботулизм. В конце 70-х гг. прошлого века было зареги­стрировано более 100 случаев заболевания у детей в возрасте от 29 дней до 8 мес. Предпосылкой явилось попадание в желудочно-кишеч­ный тракт ботулинических спор с домашней пылью, почвой комнат­ных растений, с медом.

Респираторный ботулизм. В 1962 г. в ФРГ три научных сотрудни­ка заболели в результате вдыхания пыли, содержащей токсин.

Классически ботулизм протекает, как пищевая интоксика­ция. Описание симптомов заболевания ботулизмом известно еще с ХVIII в. Инкубационный период заболевания составляет от 3 до 10 сут. Чем меньше период, тем тяжелее течение болез­ни. Начальные признаки болезни неспецифические: недомога­ние, общая слабость, головная боль. Могут быть тошнота, рво­та, жжение в желудке, понос.

Позже появляются специфические симптомы - расстрой­ство зрения, паралич мягкого нёба, языка, глотки, гортани, рас­стройство речи (вплоть до полной афонии), ослабление слуха. Нарушаются жевание и глотание, моторная функция кишечни­ка (запор и метеоризм), двигательные функции. Температура тела нормальная или ниже нормы и не соответствует учащен­ному пульсу. На последней стадии болезни - паралич и оста­новка дыхания и сердечной деятельности. Смерть наступает при ясном сознании. Продолжительность болезни - от 4 до 8 сут, реже 3-4 нед. Лечение успешно при своевременном введении специальной сыворотки.

Микроорганизмы Cl. botulinum обладают протеолитиче­ской активностью, могут разлагать растительные и животные белки с образованием газов и появлением бомбажа. Поэтому бомбажные банки рассматриваются как возможный источник ботулинического токсина. Продукт может размягчаться, появ­ляется посторонний запах. Однако нередки случаи, когда ток­син обнаруживали в продуктах, не имеющих внешних призна­ков порчи.

В консервах могут развиваться гнилостные анаэробы с большей термоустойчивостью, чем Cl. botulinum. К таким ми­кроорганизмам относятся Cl. sporogenes, Cl. perfringens, Cl. putrificum. Однако признаки порчи продуктов в данном случае явно выражены, и это служит гарантией против употребления их в пищу. К тому же продукты жизнедеятельности данных клостридий не слишком токсичны. Известны микроорганизмы более токсичные, чем Cl. botulinum, но они вызывают явную порчу или нетермостойки. Вот почему уничтожение спор именно возбудителей ботулизма при стерилизации консервов считается во всем мире обязательным. Поэтому и классифика­ция пищевых консервированных продуктов основана на реак­ции именно Cl. botulinum на активную кислотность среды.

Долгое время считалось, что эндоспоры бактерий родов Ba­cillus и Clostridium не могут прорастать в пищевых продуктах при рН < 4,5. Однако в 1982 г. появились сообщения об образо­вании токсина штаммами Cl. botulinum типа А и В в среде, со­держащей 3-5,5 % белка при рН 4,2-4,4. Было высказано пред­положение, что в среде, содержащей белок в количестве 3 % и выше, внутри матриц агрегатированного белка создается ми­кросреда с более высоким значением рН, что делает возмож­ным развитие Cl. botulinum.

В настоящее время принято считать, что при рН менее 3,7 Cl. botulinum не развивается, а при рН 3,7-4,2 развивается мед­ленно. Значение имеет и природа кислоты (обеспложивающая активность). Максимальная величина рН, подавляющая разви­тие Cl. botulinum, для различных кислот будет разной:

• для соляной кислоты - 3,67-4,46; для винной - 4,11-4,46;
• для яблочной - 4,03-4,44; для уксусной - 4,54-4,84;
• для молочной - 4,09; для лимонной - 4,00-4,85.

Таким образом, выбор температуры стерилизации зависит от активной кислотности продукта, определяющей возмож­ность развития Cl. botulinum. Малокислотные продукты с рН > 4,2 стерилизуют при температуре выше 100 °С, чаще всего при 112-120 °С. Кроме Cl. botulinum в таких продуктах могут раз­виваться и другие термостойкие спорообразующие микроорга­низмы.

Кислотные продукты с рН<4,2, в которых развиваются не­термостойкие микроорганизмы, стерилизуют (пастеризуют) при температурах не выше 100 °С. Но есть и исключения. Так, томатный сок (рН колеблется в пределах 4,0-4,5) оказался средой, в которой при определенных условиях развивается с об­разованием токсина d. botulinum. Начиная с 1973 года стерили­зация консервов «Томатный сок» производится при 120 °С.

По невыясненным причинам консервы из абрикосов, перси­ков и груш (сок, пюре), рН которых может составлять 3,8-3,9 (т.е. среда с высокой кислотностью), также оказались подходя­щим продуктом для развития возбудителей ботулизма. Поэто­му такие консервы, имеющие рН выше 3,8, рекомендуют сте­рилизовать при 110 °С, в крайнем случае, при 100 °С, но значи­тельно дольше, чем в том случае, если их рН ниже 3,8.

В то же время концентрированные томатопродукты, рН ко­торых значительно выше 4,2 и которые следовало бы отнести к первой группе, принято стерилизовать при 100 °С, так как воз­будители ботулизма и другие анаэробы в данных продуктах не развиваются. Наверное, это связано с повышенным содержа­нием сухих веществ. Тормозящее влияние на развитие гни­лостной микрофлоры в томатном пюре и томатной пасте, воз­можно, оказывает и недиссоциированная часть кислотных мо­лекул: общая кислотность концентрированных томатопродук­тов высока - около 2-2,5 %, что значительно выше, чем кис­лотность некоторых фруктовых консервов.

Наконец, более жесткий режим, чем этого можно было ожи­дать, исходя из значения активной кислотности, практикуется при стерилизации салатов из свежих овощей (капусты, слад­кого перца, томатов, моркови, лука, свеклы); рН салатов с по­мощью уксусной кислоты устанавливается в диапазоне 3,7-4,2 (кислые продукты), несмотря на это салаты стерилизуют при температурах 110 °С. По-видимому, в данном случае влияние оказывает тот факт, что сами компоненты консервов являются малокислотными, а внесенная при закладке уксусная кислота из-за отсутствия жидкой фазы (в этих консервах мало заливки или ее нет) не может во время стерилизации равномерно рас­пределиться во всем объеме продукта. Возможно, значение имеет также наличие жира в данных консервах.

Таким образом, критерием выбора температуры стерилиза­ции служит величина активной кислотности продукта. По ГОСТ 4.458-86 «Система показателей качества продукции. Консервы овощные, плодовые и ягодные. Номенклатура пока­зателей» показатель рН отнесен к показателям безопасности консервов.