Zanieczyszczenia mikrobiologiczne żywności

Mikroflora surowców i produktów pochodzenia roślinnego i zwierzęcego

Różnice pomiędzy substratem, a produktem:

- różne składy chemiczne

- różna tendencja do zmian chemicznych, fizycznych, biologicznych

Surowiec/produkt:

1. Skład chemiczny:

• Białka

• Tłuszcze

• Węglowodany

• Kwasy organiczne

• Witaminy

2. Czynniki środowiska

• Aktywność wody

• Temperatura

• Tlen

• Wilgotność powietrza

3. Wzajemne oddziaływania między drobnoustrojami

• Pośrednie

• Bezpośrednie

Im roślina jest bliżej gleby, tym jest bardziej zanieczyszczona

Sukcesja – pojawienie się mikroorganizmów w określonej kolejności

Produkt z mikroflorą rządzi się taki samymi prawami, jak biocenoza w środowisku naturalnym.

Surowce i produkty pochodzenia roślinnego:

• Gleba, woda, powietrze, organizmy żywe – miejsca, z których pochodzą mikroorganizmy

• Mikroorganizmy glebowe – bakterie przetrwalnikujące Bacillus sp. i Clostridium sp. , promieniowce, drożdże, pleśnie / zanieczyszcza rośliny

• Rośliny okopowe – 10⁵‑10⁸ komórek/gram

• Mikroflora saprofityczna, patogeny roślin nieszkodliwe dla ludzi oraz patogeny ludzi i zwierząt ( Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Yersinia enterocolitica i E. coli – patogenne szczepy E. coli)

• Rodzaj i liczebność mikroflory

Ziarna zbóż i produkty zbożowe

• Mikroflora pochodzenia glebowego

• Pierwotne, wtórne

• Mikroflora epifityczna – pałeczki Pseudomonas sp., Erwinia herbicola, grzyby: Alternaria sp., Cladosporium sp., Trichoderma sp., Geotrichum sp., drożdże

• Mikroflora wtórna (pojawia się od momentu zbioru) – bakterie fermentacji mlekowej, tlenowe bakterie przetrwalnikujące, bakterie z gr. Coli, ziarniaki: Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Sarcina sp., pleśnie: Aspergillus sp., Penicillum sp., Fusarium sp.

• Mikroflora zbóż – niekorzystne zmiany – nieodpowiednie przechowywanie

• Mielenie zboża – mąki, kasze, otręby – produkty o mniejszej trwałości, trudniejsze do przechowywania.

• Zboże świeższe, gdy 10-13% - poziom wilgotności, przy którym wzrost grzybów zahamowany, pomaga także niższa temperatura.

• Zboża prawie zawsze mają pleśnie

• Pleśnie silosowe – w zbożach – wytwarzają mikotoksyny.

Produkcja pieczywa:

• Fermentacja z udziałem drożdży piekarniczych lub zakwasu

• Fermentację przeprowadza się dla uzyskania porowatej struktury ciasta, która zostaje potem utrwalona w procesie obróbki termicznej

• Fermentacja na zakwasie – produkcja pieczywa żytniego

• Mikroflora zakwasu – bakterie fermentacji mlekowej – Lactobacillus plantarum, L. brevis, L. fermentum i drożdże – Saccharomyces cerevisiae (homo- i heterofermentatywne)

• Zakwas to protokooperacja – bakterie wytwarzają kwas mlekowy (zmiana pH), który wpływa źle na mikroorganizmy, ale pozwala rosnąć drożdżom wytwarzającym CO₂ i H₂O.

Wady pieczywa spowodowane są zanieczyszczeniami mąki lub innych surowców, niewłaściwym stanem higieniczno-sanitarnym piekarni, nieodpowiednimi warunkami przygotowania ciasta lub jego wypieku, transportem, składowaniem itp.

Pleśnie chleba oraz tzw. choroba ziemniaczana (tlenowe bakterie przetrwalnikujące czyli z Bacillus) – do pieczywa wykorzystują zakwas dzięki fermentacji (chleb zyskuje porowatość)

Ziarno jęczmienia

• Produkcja słodu (używany do produkcji np.: piwa)

• Grzyby strzępkowe ( Fisarium, Helminthosporium, Candida, Cladosporium, Alternaria), drożdże dzikie ( Cryptococcus, Rhodotorula, Acinetobacter, Alcaligenes, pałeczki z gr. Coli.)

• W czasie przechowywania – Aspergillus restrictus, A. amstelodami, A. regens, Penicillum sp.

• 1 gram ziarna 2*10³ pleśni, po 8*10⁴ bakterii i drożdży – gdy moczymy, liczba wzrasta.

Najniebezpieczniejsze grzyby powstają podczas magazynowania.

W mące mogą być takie grzyby jak w zbożu – protokooperacja

Owoce

Drożdże – Saccaromyces, Candida, Hansenula, Kloeckera, Pichia, Torylopsis, pleśnie Penicillum, Hucor, Rhizopus + pałeczki Coli (mała ilość)

Podstawowy surowiec w produkcji win – technologie tradycyjne: naturalna mikroflora miąższu, technologie nowoczesne: drożdże winiarskie

Problemy związane z produkcją wina

• Kwaśne – bakterie fermentacji octowej

• Zmętnienie – Acetobacter, Acetobacter tuminum – zużywają alkohol

• Bakterie fermentacji mlekowej

• Drożdże dzikie – śluzowacenie wina

• Bakterie hetero fermentujące – fermentacje mannitowe (fruktoza zamieniana jest w mannitol), a glukoza zamieniana jest w kwas mlekowy, glicerol, CO₂

Niebezpieczne grzyby strzępkowe:

- obniżenie wartości słodu – rozluźnienie struktury ziarna

- słabiej kiełkuje

- ubytek suchej masy

Warzywa

• Zielone – bakterie fermentacji mlekowej, drożdże, pleśnie

• Korzeniowe – tlenowe i beztlenowe, bakterie przetrwalnikujące, bakterie coli, ziarniaki Micrococcus.

• Trwałe są warzywa okopowe i pestkowe

• Najmniej trwałe – jagodowe, ziarnkowe (truskawki) warzywa zielone

• Problemy z przechowywaniem warzyw i owoców

Różne metody utrwalania warzyw i owoców

• Termiczne

- pasteryzacja – zniszczenie form wegetatywnych drobnoustrojów

- sterylizacja – zniszczenie form wegetatywnych i przetrwalników

- zamrażanie

• Oparte na zmianie pH środowiska

- marynowanie – stosowanie octu

- kwaszenie – sól kuchenna, kwas mlekowy (bakterie kwasu mlekowego), etanol, CO₂ (drożdże)

- zmniejszenie kwasowości – rozwój bakterii gnilnych – sukcesja pierwotna

- po dostępie powietrza – amoniak, siarkowodór – produkty te są wtedy wytwarzane. Kiszenie – powoduje to, że białka są lepiej strawione, wytwarzanie acetocholiny (obniżanie ciśnienia), witaminy z grupy B

• Metody chemiczne (oparte na usuwaniu wody)

- solenie

- stosowanie konserwantów np.: przy produkcji wina czy koncentratów ( SO_2, kwas benzoesowy, kwas cytrynowy)

• Przechowywanie w modyfikowanej atmosferze

2 – 12% CO₂

1 – 10% O₂

78 – 97% N₂

W komórkach jest obniżona temperatura, która hamuje procesy biochemiczne. Podwyższone CO2 przy obniżonym O2

Zabiegi powodują hamowanie kiełkowania przetrwalników i konidiów, wzrost drobnoustrojów tlenowych, zahamowanie wzrostu grzybów, także toksynotwórczych.

Owoce i warzywa

• Melasa

- ogólny skład mikroflory 10³-10⁵ mikroorganizmów/gram

- mikroflora melasy zależy od zanieczyszczeń buraka, sposobu jego przerobu i procesu technologicznego

- niekorzystne Bacillus subtilis, B. megaterium, B. coagulans, Leuconosta, Proteus sp., Pseudomonas, dzikie drożdże Candida

• Mleko kazeina – główne białko/ laktoza – główny cukier

- każde mleko jest zanieczyszczone drobnoustrojami – liczba bakterii < 10⁴ w 1cm³

- mikrokoki i saproficzne gronkowce (70%), coli, Streptococcus agalactiae, S. dysgalactiae i inne.

- UE, Dyrektywa 92/46 z dn. 16.06.92 – mleko surowe przeznaczone do przetwórstwa nie może zawierać więcej niż 10⁵/1 cm³

Polska

Norma PN-A-86002 „mleko do skupu – wymagania i badania”. Ogólna liczba bakterii w mleku klasy ekstra nie może przekroczyć 10⁵/cm³. Mleko zawierające > 10⁶ bakterii w 1 cm³ może być przyjęte jako mleko II klasy.

- mleko pozostawione w ciepłym miejscu ulega zakwaszeniu – wieloetapowy schemat współzależności (metabioza)

- temperatura pokojowa – drobnoustroje proteolityczne, pałeczki coli, paciorkowce mlekowe, pałeczki mlekowe, pleśnie, drożdże, bakterie proteolityczne.

- chlorek wapnia – przywraca zdolność do krzepnięcia mleka

- im dłużej przechowywane tym więcej bakterii.

Mięso pH obojętne

• Bogate w białka, cukry, lipidy, pH obojętne – dlatego dobre do rozwoju drobnoustrojów

• Mikroflora tlenowa i beztlenowa

• Tkanka mięśniowa – drobnoustroje saprofityczne, węzły limfatyczne, przewód pokarmowy.

• Stopnień namnażania drobnoustrojów w mięsie zależy od początkowego zanieczyszczenia mięsa, temperatury, odczynu, zawartości wody, temperatury otoczenia.

• Powierzchnia tusz: Pseudomonas, Alaligenes, Escherichia, Micrococcus, Streptococcus, Proteus, Bacillus

• Bakterie chorobotwórcze: Salmonella sp. Yersinia sp.

• Rozkład substratów w mięsie

- sacharydy – bakterie tlenowe Pseudomonas, Micrococcus, pleśnie, drożdże

- białka – bakterie tlenowe i beztlenowe: ziarniaki, pałeczki, laseczki

- tłuszcze- Pseudomonas, laseczki Bacillus oraz Clostridium, drożdże, pleśnie

• Drobnoustroje patogenne – zanieczyszczenia pierwotne (przeżyciowe), wtórne (po uboju) Clostridium perfingens, E. coli, Listeria monocytogenes

• Utrwalanie mięsa: obniżenie/podwyższenie temperatury, odwadnianie, promieniowanie jonizujące, związki chemiczne.

Tłuszcze są rozkładane na końcu – jest ich niewiele.

Jaja

• Zaraz po zniesieniu jajko jałowe, chyba, że kura jest chora

• Białko zbudowane wielowarstwowo, laminarnie

• System zabezpieczający przed infekcjami: skorupka – pory wypełnione śluzem mucynowym, zaschniętym, błony podskorupkowe, samo białko – wyłapuje biotynę i zuboża środowisko

• P. glaucum, Cladosporium herbanum, bakterie coli, P. sluorescens, B. subtilis.

• Powierzchnia jaj - Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia, Staphylococcus.

• Przechowywanie – niskie temperatury, płyny konserwujące, środowisko z CO2, impregnowanie skorupy, termostabilizacja

Zanieczyszczenia mikrobiologiczne żywności:

1. Człowiek (stale bytująca mikroflora, przejściowo bytująca mikroflora, patogeny)

2. Gleba – zarodniki pleśni i drożdży, bakterie przetrwalnikujące (tlenowe – Bacillus, beztlenowe – Clostridium)

3. Woda – skażenia ze ścieków

4. Powietrze – mikrokoki, zarodniki pleśni, niebezpieczne przy silnym napowietrzaniu.

Żywność nie powinna zawierać drobnoustrojów chorobotwórczych, toksyn mikrobiologicznych.

Odpowiednia technologia produkcji, przechowywanie, obrót

- produkty pasteryzowane o pH>4.5 – przetrwalniki bakterii tlenowych i beztlenowych, ciepłooporne ziarniaki

- produkty puszkowane po sterylizacji – ciepłooporne przetrwalniki bakterii tlenowych i beztlenowych, ciepłooporne, sterylność handlowa

- produkty o pH<4,5 - łagodniejsza obróbka termiczna

- produkty suszone – coli, zarodniki pleśni i drożdży

- produkty utrwalone solą lub cukrem – drobnoustroje osmofilne.

Choroby przekazywane przez żywność:

- zakaźne

- odzwierzęce

- zatrucia pokarmowe

Choroby zakaźne:

• Dur brzuszny – Salmonella typhi

• Błonica – Corynebacterium diphtheriae

• Płonica – Streptococcus pyogenes

• Czerwonka – Shigella sp.

• Bruceloza – Brucella sp.

• Gruźlica – Mycobacterium tuberculosis

Choroby odzwierzęce

• Listerioza – Listeria sp.

• Salmonelloza – Salmonella sp.

• Pryszczyca – choroba wirusowa

Zatrucia pokarmowe to ostre schorzenia występujące po spożyciu pokarmów zawierających określone rodzaje drobnoustrojów i ich toksyny lub inne trujące produkty metabolizmu. Objawy: biegunka, nudności, osłabienie, gorączka, bóle brzucha i głowy.