Кондитерская промышленность

Микробиологическая безопасность изготовления и хранения шоколада и шоколадных изделий

Высокая калорийность, большая энергетическая и пищевая ценность (1268– 2514 кДж на 100 г), приятный вкус и аромат, привлекательный внешний вид делают незаменимыми шоколад и шоколадные изделия у людей, трудящихся в экстремальных условиях: космонавтов, подводников, геологов, спортсменов и др. Вкусовые и ароматические свойства обуславливают определенную популярность шоколада не только у детей, но и у взрослых.

Считается, что большая концентрация сахара в продукции шоколадного производства является достаточным консервантом, однако современная экологическая ситуация привела к распространению таких видов микроорганизмов, которые обладают психотропными, терморезистентными свойствами и устойчивостью к действию ингибирующих веществ, консервантов и дезинфенктантов. Такая ситуация определяет необходимость тщательного микробиологического контроля даже таких неопасных на первый взгляд продуктов, как шоколад и различные шоколадные изделия.

Шоколад и шоколадные изделия не являются продуктами первой необходимости, тем не менее должны удовлетворять повышенным требованиям к их качеству особенно если учесть, что шоколадная продукция в ряде случаев предназначается для детей или для людей, организм которых ослаблен нахождением в трудных условиях и не обладает достаточной сопротивляемостью к враждебным микроорганизмам и действию их метаболитов.

Научные исследования и практика показали, что товары шоколадного производства содержат большое число микроорганизмов, среди которых не исключено наличие патогенных, вызывающих пищевые заболевания и отравления. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в рамках Комиссии Кодекс Алиментарус (ККА) разработала классификацию пищевых продуктов, в соответствии с которой по степени опасности бактериальных заболеваний или отравлений все они разделены на 6 категорий. По этой классификации товары шоколадного производства отнесены ко второй категории, то есть они могут быть источником не только заболеваний, но и отравлений. В этой связи товароведческая характеристика шоколада на основе традиционных физико*химической и органолептической оценок должна быть обязательно дополнена и микробиологической оценкой, свидетельствующей, как о качестве продукции, так и о полной микробиологической безопасности шоколада и шоколадных изделий, и обоснования необходимой в этой связи технологии шоколадного производства.

В этой связи крайне важно обоснование микробиологических критериев оценки качества шоколадного производства, унификации методов микробиологического контроля для полной комплексной товароведческой оценки шоколадных изделий.

Такая комплексная товароведческая оценка включает в себя:

  • выявление мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (МАФАМ); бактерий группы кишечной палочки (БГКП); дрожжевых организмов (ДО); плесневых
    грибов (ПГ); стафилококков при хранении шоколадных изделий;
  • определение фоновых уровней МАФАМ, БГКП, ДО, ПГ в основных полуфабрикатах шоколадного производства и установка предельно-допустимых уровней микроорганизмов по контролируемым микробиологическим показателям;
  • проверка микробиологических критериев качества шоколадных изделий в начале и конце срока их хранения по микробиологическим показателям и обоснование рекомендаций по уровням микроорганизмов по контролируемым показателям. Такие цифровые показатели позволяют выделить три уровня: 1 – приемлемый; 2 – условно-приемлемый и 3 – браковочный.

Товароведческая оценка шоколадной продукции с помощью микробиологической оценки позволяет оценить качество продукции сразу по двум направлениям: по ее безопасности, с одной стороны, и стойкости при хранении – с другой.

Исследование какао-бобов, сахарной пудры, сухих сливок, орехов арахиса и фундука как основных компонентов шоколадной массы показывают, что в них содержится большое количество микроорганизмов: от сотен тысяч до нескольких миллионов на один грамм продукта.

Термическая обработка снижает контаноминацию какао-бобов: число клеток МАФАМ уменьшается в 37—64 раза, а количество плесневых грибов в 1,2—3,8 раза. Однако, несмотря на высокий деконтаминирующий эффект, нагревание полностью не уничтожает ни бактерии, ни плесневые грибы. Более высокая температура обработки орехов обуславливает больший эффект температурного воздействия на микроорганизмы. Анализ контаноминации сухих сливок, сахарной пудры и других компонентов шоколадной массы показывает, что, несмотря на термообработку, остаточная микрофлора переходит в полуфабрикаты и готовые изделия.

Мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы в сырье для производства шоколада
Таблица 1 — Мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы в сырье для производства шоколада

 

Плесневые грибы в сырье для производства шоколада
Таблица 2 — Плесневые грибы в сырье для производства шоколада
Мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы в полуфабрикатах производства шоколада и какао-порошка
Таблица 3 — Мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы в полуфабрикатах производства шоколада и какао-порошка
Плесневые грибы в полуфабрикатах при производстве шоколада и какао-порошка
Таблица 4 — Плесневые грибы в полуфабрикатах при производстве шоколада и какао-порошка
Таблица 5 - Мезофильные аэробные и факультативно анаэробные микроорганизмы в готовых изделиях шоколада и какао-порошка
Таблица 5 — Мезофильные аэробные и факультативно анаэробные
микроорганизмы в готовых изделиях шоколада и какао-порошка
Таблица 6 - Плесневые грибы в готовых изделиях шоколада и какао-порошка
Таблица 6 — Плесневые грибы в готовых изделиях шоколада и
какао-порошка

Анализ представленных в таблицах 3, 4 результатов показывает, что измельчение какао-бобов (получение какао-крупки) сопровождается повышением их контаноминации.

Число клеток МАФАМ возрастает в 183—245 раз, а количество плесневых грибов может увеличиваться в 17—140 раз. Контаноминация какао тертого несколько меньше: число клеток МАФАМ снижается в 21—28 раз, и количество плесневых грибов может уменьшиться в 16 раз. Очевидно, что снижение контаноминации происходит за счет нагревания, которое сопровождает измельчение. При темперировании какао тертого в нем также происходит уменьшение содержания микроорганизмов: число клеток МАФАМ может уменьшиться в 3 раза, а количество плесневых грибов снижается в 34—150 раз. Таким образом, длительное нагревание снижает контаноминацию какао тертого, причем больше оно сказывается на плесневых грибах, чем на бактериях.

Анализ контаноминации какао-масла, получаемого прессованием какао тертого показывает, что количество микроорганизмов в образцах, отобранных на различных участках производства, значительно различается между собой. Масло какао, выходящее из-под пресса, практически стерильно, однако после прохождения некоторого технологического пути его обсемененность может возрастать до 120 раз по числу клеток МАФАМ, хотя количество плесневых грибов увеличивается незначительно, в 1,5—2 раза.

Результаты исследования количества микроорганизмов в шоколадной массе на различных стадиях производства показывают, что резкое увеличение контаноминации происходит при смешивании исходных компонентов при ее получении. Очевидно это может происходить за счет вторичной контаноминации: многие операции выполняются вручную, допускается нахождение полуфабрикатов в открытых емкостях, происходит непосредственный контакт продукции с окружающей средой и обслуживающим персоналом. На следующем этапе шоколадная масса подвергается тщательному измельчению, после которого количество микроорганизмов в ней снижается: число клеток МАФАМ уменьшается в несколько десятков раз, также как и количество плесневых грибов. Очевидно это происходит также за счет повышения температуры полуфабриката, как и в предыдущих случаях. Во время гомогенизации шоколадной массы количество микроорганизмов в ней может несколько возрастать, вероятно, за счет вторичной контаноминации.

Анализ обсемененности какао-жмыха показывает, что при измельчении блоков, получающихся после отпрессовывания какао-масла, происходит увеличение количества микроорганизмов.

Число клеток МАФАМ возрастает в 12 раз в среднем, а количество плесневых грибов только в 1,2 раза. Тщательное измельчение какао-жмыха сопровождается некоторым снижением контаноминации: число клеток МАФАМ в нем уменьшается в среднем в 1,5 раза, а количество плесневых грибов может уменьшаться в 16 раз.

Определение БГКП в полуфабрикатах показало, что колититр большинства из них колеблется от 0,1 до 0,001 грамма.

Таким образом, температурное воздействие на микроорганизмы, содержащиеся в полуфабрикатах, не уничтожает их полностью, и они переходят в готовые изделия. Также происходит вторичная контаноминация за счет попадания микроорганизмов из воздуха, оборудования, за счет контакта с обслуживающим персоналом и т.п.

Качественный состав микроорганизмов является важным микробиологическим критерием потребительских свойств шоколада. Видовой состав микрофлоры определяет доброкачественность любого продукта, так как присутствие небольшого количества патогенных и условно-патогенных микроорганизмов может оказать отрицательное воздействие на организм человека. Исследования последних лет, проведенные за рубежом, свидетельствуют о том, что в шоколаде могут содержаться различные микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности, которые способны вызывать заболевания и патологические изменения в организме человека, и особенно ребенка.

В настоящее время выделены и идентифицированы наиболее распространенные микроорганизмы в шоколадных изделиях. При определении количественного состава микроорганизмов было установлено, что основную часть микрофлоры составляют бактерии и плесневые грибы.

  • Бактерии. Из шоколада было выделено 360 бактерий. При анализе культуральных признаков бактерий установлено, что наиболее часто встречающимися являются 20 штаммов. Эти культуры и были идентифицированы до вида. Изучены следующие видовые признаки бактерий:
  1. Морфологические признаки: форма, порядок соединения и размер клеток, наличие и расположение спор, способность окрашиваться по Граму, образовывать капсулы. Анализы выполняли в 6-кратных поверхностях;
  2. Культуральные. Характерные особенности роста на плотных средах (желатиносодержащей и среде из сухого питательного агарас глюкозой); жидкой среде (мясопептонный бульон), на картофеле. Посевы выполняли в количестве трех раз в двух поверхностях;
  3.  Физиолого-биохимические признаки: использование в процессе жизнедеятельности углеводов и спиртов (глюкозы, сахарозы, лактозы, мальтозы, ксилозы, галактозы, фруктозы, маннита, дульцита, сорбита, глицерина); способность: разжижать желатину гидролизовать крахмал, образовывать аммиак, сероводород, индол; восстанавливать нитрты, оказывать воздействие на лакмус-молоко; каталазная активность, отношение к кислороду, оптимальная температура роста. Посевы выполняли по три раза в 3-х поверхностях.

Результаты идентификации показали, что наиболее распространенными в шоколадных изделиях являются следующие виды бактерии: Bacillus aterrimus, Bas. cereus, Bas. cohaerens, Bas. danicus, Bas. freudenreihii, Bas. graveolens, Bas. laterosporus, Bas. morulans, Bas. mycoides, Bas. panis, Bas. parvis, Bas. petasites, Bas. simplex, Bas. sphaericus, Bas. subtilis, Bas. vulgatus, Protens asiaticus, Pr. bombicus,  Sarsina subflava, Rhodococcus roseus.

Качественный состав плесневых грибов, выделенных из шоколада и других объектов шоколадного производства, представлен в таблице 7.

Таблица 7 - Качественный состав плесневых грибов, выделенных из шоколада и других объектов шоколадного производства
Таблица 7 — Качественный состав плесневых грибов, выделенных из шоколада и других объектов шоколадного производства

Идентификация плесневых грибов показала, что выделенные штаммы принадлежат к восьми родам и 19 видам. Наибольшее распространение имеют плесневые грибы родов Aspergillus и Penicillium, которые составляют от 50 до 70% всей грибной микрофлоры шоколада. Менее распространены плесневые грибы родов Mucor и Rhizopus (до 20%).

Также из шоколада выделены представители родов: Acremoium, Paccilomyces. Cladosporium и Chactomium, которые встречаются реже, но составляют 3—5% всех плесневых грибов. Микрофлора сырья, полуфабрикатов и окружающей среды цеха представлена преимущественно плесневыми грибами вышеуказанных родов. Исключение составляют плесневые грибы родов Paccilomyces и Chaсtomium, представители которых в окружающей среде практически не встречаются, а в микрофлоре сырых какао-бобов они могут составлять 10—20%.

Видовая идентификация плесневых грибов показала, что среди рода Aspergillus наиболее распространены: Asp. flavus, Asp. niger и Asp. wentii. Большую часть плесневых грибов рода Penicillium составляет Pen. verrucosum, на долю которого приходится 50—60%. Неизменно встречаются в шоколадных изделиях плесневые грибы родов Mucor и Rhizopus. Интересно отметить, что в образцах продуктов, отбираемых для исследования в зимнее время, обнаружены преимущественно представители рода Mucor, а в летнее – рода Rhizopus.

Анализ полученных результатов показывает, что многие плесневые грибы проходят вместе с сырьем и полуфабрикатами тепловую обработку в ходе технологического процесса производства шоколада и попадают в готовые изделия, скорее всего в виде спор. Однако, до тех пор, пока не будет полностью исключена вторичная контаноминация при производстве, происходящая за счет непосредственного контакта сырья и полуфабрикатов с объектами окружающей среды, невозможно полностью, с достаточной достоверностью, проследить путь микрофлоры исходного сырья до микрофлоры готового изделия. При более тщательном изучении штаммов плесневых грибов одного вида, выделенных из сырья, полуфабрикатов и готовых шоколадных изделий установлено, что по мере прохождения ими этапов технологического процесса у грибов могут изменяться культуральные признаки. Многие штаммы, выделенные из полуфабрикатов и готового шоколада, образуют мицелий более ярких, насыщенных цветов и реверзум темного цвета. Известно, что в зависимости от химического состава субстрата, температуры и т.д. плесневые грибы могут различаться не только по культуральным, но и по физиолого-биохимическим признакам. Этот феномен особенно важен при изучении грибной микрофлоры шоколада, т.к. некоторые плесневые грибы, выделенные нами из шоколада, например Asp. flavus, Pen. verrucosum, известны как сильные токсинообразователи. Проведение дальнейших исследований в этом направлении представляется целесообразным и для других отраслей кондитерской и пищевой промышленности.

В настоящее время для оценки качества шоколада и какао-порошка по органолептическим показателям разработана балльная шкала для этих продуктов. Балльная шкала содержит текстовую характеристику качества всех органолептических показателей по пяти уровням и коэффициенты весомости для каждого из них. Текстовая характеристика содержит информацию о положительных свойствах и возможных дефектах шоколада и какао-порошка, присутствие которых допускается данным уровнем. Использование балльной шкалы и соответствующей статистической обработки позволяет получить достоверную информацию об органолептическом качестве шоколада и какао*порошка и определить его соответствие той или иной степени и категории качества.

Методы определения микроорганизмов в продукции шоколадного производства основаны на использовании трех агаризованных сред: сухого питательного агара (СПА) с добавлением глюкозы и дрожжевого экстракта, дрожжевого экстракта (ДЭ) с добавлением глюкозы и мясопептонного агара (МПА) с добавлением дрожжевого экстракта и глюкозы.
Анализ современных технологий приготовления СПА и ДЭ в промышленных масштабах позволяет сделать вывод о целесообразности их применения в области шоколадного производства для контроля микробиологической безопасности по МАФАМ.

Для оценки качества шоколадной продукции по микробиологической безопасности, определяемой допустимым количеством ДО и ПГ, наиболее эффективно применение пептонно-глюкозной среды (ПГС).

Микробиологические исследования всех видов конфетно-шоколадной продукции в течение длительного времени показали, что из состава контролируемых показателей микробиологической безопасности можно исключить процедуры по обнаружению коагулоположительных стафилококков.

При исследованиях количественного содержания микроорганизмов в основном сырье и полуфабрикатах конфетно-шоколадного производства, результаты которых представлены в таблице 8, установлено, что в процессе термической обработки сырых какао-бобов число МАФАМ уменьшается в 100 раз, а обработка сырых какао-бобов бромистым метилом сокращает число клеток МАФАМ в 6 раз.

Основное число МАФАМ в какао-бобах содержится в какаовелле. При размоле какаовеллы число МАФАМ увеличивается в 1,3—2,4 раза за счет вторичной контаноминации какаовеллы в результате нарушения условий хранения немолотой какаовеллы, а также под влиянием окружающей среды и контакта с оборудованием. Если по сравнению с обжаренными какао-бобами в какао тертом число МАФАМ увеличивается в 1,8—11 раз, то это свидетельствует, как правило, о нарушении режимов процесса обжарки какао-бобов с последующей контаноминацией какао тертого.

Результаты исследований наличия дрожжевых организмов в исходном сырье и полуфабрикатах конфетно-шоколадного производства показали, что если после обжарки какао-бобов ДО отсутствуют, то в последующем на всех этапах технологической цепочки приготовления полуфабриката их число увеличивается в 100 раз только за счет контаноминации ДО в процессе производства, а также при повторной обработке возвратных шоколадных отходов.

Таблица 8 - Мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы в сырье и полуфабрикатах конфетно-шоколадного производства
Таблица 8 — Мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные
микроорганизмы в сырье и полуфабрикатах конфетно-шоколадного производства

Результаты исследований по выявлению плесневых грибов (ПГ) в сырье и полуфабрикатах конфетно-шоколадного производства показали, что ПГ содержались в пределах от 128 до 570 КОЕ/г в сырых какао-бобах, не обработанных бромистым метилом. Обработка сырых какао*бобов бромистым метилом влияет на жизнедеятельность ПГ. Число ПГ в сырых какао-бобах, обработанных бромистым метилом, уменьшалось до 0 от 24 КОЕ/г.

Термическая обработка в процессе обжарки какао-бобов также обуславливает гибель ПГ. Установлено, что в обжаренных какао-бобах содержалось от 0 до 17 КОЕ/г ПГ при условии соблюдения режимов процесса обжарки.

Определение ПГ в остальных полуфабрикатах конфетно-шоколадного производства показало, что число ПГ в них не превышало 100 КОЕ/г, что соответствует требованиям санитарной микробиологии.

Содержание бактерий группы кишечной палочки (БГКП) определялось в тех же партиях сырья и полуфабрикатов конфетно-шоколадного производства. Результаты приведены в таблице 9.

Результаты выявления БГКП показали, что в сырых какао-бобах БГКП выявлялись в массе, равной 0,0001 г. Обработка сырых какао-бобов бромистым метилом вызывает гибель клеток БГКП. В сырых какао-бобах, обработанных бромистым метилом, БГКП отсутствовали в массе, равной 1 г, во всех исследованных навесках.

В процессе термической обработки сырых какао-бобов, не обработанных бромистым метилом, наблюдается гибель клеток БГКП. В обжаренных какао-бобах БГКП отсутствуют в массе, равной 1 г, во всех исследованных навесках, при соблюдении режимов процесса обжарки какао-бобов.

В процессе изготовления полуфабрикатов шоколадного производства масса продукта, в которой отсутствуют БГКП может уменьшаться в 100 раз. Результаты исследований какао-жмыха БГКП свидетельствуют о возможности вторичного обсеменения полуфабрикатов в процессе их изготовления.

В полуфабрикатах конфетного производства – помадах (сахарной и молочной), начинке фруктовой отсутствие БГКП объяснимо влиянием режимов технологического процесса их производства.

Таблица 9 - Выявление бактерий группы кишечной палочки из сырья и полуфабрикатов конфетно-шоколадного производства
Таблица 9 — Выявление бактерий группы кишечной палочки из сырья и
полуфабрикатов конфетно-шоколадного производства

Результаты исследований, представленные в таблицах 10, 11 и 12 свидетельствуют о том, что качество какао-порошка соответствует качеству какао-жмыха по всем микробиологическим показателям. Качество исследованных сортов какао-порошка по микробиологическим показателям различно между собой.

Увеличение значений микробиологических показателей является результатом добавления сухой молочной сыворотки при производстве какао-порошка.

Таблица 10 - Мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы в готовых изделиях конфетно-шоколадного производства
Таблица 10 — Мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные
микроорганизмы в готовых изделиях конфетно-шоколадного производства

Остаточная специфическая микрофлора сыворотки увеличивает значения микробиологических показателей готового продукта. Увеличение числа МАФАМ в 4—7 раз и ПГ в 4—20 раз в «производственном» какао порошке по сравнению с товарным «Золотой ярлык» связано с вторичной контаноминацией какао жмыха при хранении и размоле.

Таблица 11 - Плесневые грибы в готовых изделиях конфетно-шоколадного производства
Таблица 11 — Плесневые грибы в готовых изделиях конфетно-шоколадного производства

Результаты исследований качества остальных, представленных в таблицах 10,11 и 12 готовых изделий конфетно-шоколадного производства по микробиологическим показателям показывают, что качество рассматриваемых изделий соответствует требованиям санитарной микробиологии пищевых продуктов и формируется за счет высокого микробиологического качества основных рецептурных компонентов. Проведенные исследования выявили определенную роль вторичной контаноминации в формировании микробиологического качества продукции конфетно-шоколадного производства.

Таблица 12 - Выявление бактерий группы кишечной палочки из готовых изделий конфетно-шоколадного производства
Таблица 12 — Выявление бактерий группы кишечной палочки
из готовых изделий конфетно-шоколадного производства

Разработка критериев качества исследуемой продукции проводилась с учетом рекомендаций Международной комиссии по микробиологическим спецификациям для пищевых продуктов(JCMSFU). Рассматривались три уровня (категории) качества продукта: приемлемый, условно*приемлемый или допустимый и не приемлемый, т.е. браковочный.

Таблица 13 - Уровни критериев качества продукции конфетно-шоколадного производства по микробиологическим показателямТаблица 13 - Уровни критериев качества продукции конфетно-шоколадного производства по микробиологическим показателям
Таблица 13 — Уровни критериев качества продукции конфетно-шоколадного производства по микробиологическим показателям

Примечание: Обозначения
Н – число исследованных навесок;
м – показатель, значения которого не вызывают сомнения в качестве продукта;
М – показатель, значения которого определяют предел, при котором продукт бракуется;
* при определении альтернативным методом не допускаются в определенной массе продукта, г

Основой для выявления каждого уровня исследуемого продукта являлось определение значений двух показателей м и М, где м – показатель, значения которого не вызывают сомнения в качестве продукта, М – показатель, определяющий предел, при котором продукт бракуется. Значение показателя качества, находящегося в интервале между значениями м и М, говорит об условноприемлемом или допустимом качестве продукта.

Исследования показали, что значения м и М зависят от качества сырья и полуфабрикатов, четкого соблюдения режимов технологических процессов и санитарного состояния производства, а также определяются требованиями санитарной пищевой микробиологии.

Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы в 25г продукта не допускаются.

Результаты экспертизы продукции конфетно-шоколадного производства ряда продуктов: какаовеллы, конфет (помадные, пралиновые и типа «Ассорти»), проведенной в начале и конце хранения указанных изделий показали, что увеличение числа клеток контролируемых групп микроорганизмов не наблюдается.

Данный факт свидетельствует о том, что разработанные микробиологические критерии качества исследованных изделий гарантируют их безопасность, как в начале, так и в конце гарантийного срока хранения.