Wykład 22.05.13

MIKROBIOLOGIA ŻYWNOŚCI

Przygotowanie i selekcja nowych szczepów drobnoustrojów stosowanych do wytwarzania gotowego produktu spożywczego

• Przemysł fermentacyjny: wyrób piwa. Wina, octu, spirytusu, kwasu organicznego

• Przemysł mleczarski: sery, kefiry,. Jogurty, śmietana, preparaty probiotyczne

• Przemysł mięsny: kultury starterowe w produkcji kiełbas, peklowanego mięsa

Badania niekorzystnie wypływających drobnoustrojów na surowce i produkty spożywcze

• Zadaniem mikrobiologów żywności jest zmniejszenie/zahamowanie ich wzrostu

• W tym celu wykorzystuje się czynniki zewnętrzne i wewnętrzne środowiska i otoczenia

Liczba drobnoustrojów

Jest zmienna, bo żywność pod względem mikrobiologicznym jest środowiskiem dynamicznym

• Dynamizm ujemny liczby drobnoustrojów np. mrożonki - maleje liczba drobnoustrojów

• Dynamizm dodatni liczby drobnoustrojów np.. owoce, świeże mięso - rośnie liczba drobnoustrojów

Cykl zakażeń

• Zakażenie - wniknięcie i rozwój mikroorganizmów w organizmie człowieka

• Źródło zakażenia - ośrodek, z którego pochodzi mikroorganizm, czyli osoba, zwierze, woda, żywność

• Droga zakażenia - sposób przejścia drobnoustrojów ze źródła na nasz organizm

• Wrota zakażenia - miejsce wnikania mikroorganizmów najczęściej układ pokarmowy, oddechowy, skóra, krew

• Nosicielstwo - drobnoustroje znajdujące się we wrotach ulegają rozmnażaniu bez widocznych objawów chorobotwórczych i utrzymują się w ten sposób w organizmem przez długi czas

• Choroba zakaźna - stan, w którym wtargnięcie do organizmu drobnoustrojów chorobotwórczych doprowadziło do ich rozwoju z wywołaniem objawów miejscowych lub ogólnych

Zapobieganie zakażeniom i zatruciom pokarmowym

• Przeszkolenie personelu

• Kontrola procesu technologicznego

• Zdrowie personelu

• Utrzymanie czystości pomieszczeń i urządzeń

• Kontrola sanitarno-epidemiologiczna i badania mikrobiologiczne żywności

• Akcje sanitarno-oświatowe i znakowanie produktów

ZATRUCIE POKARMOWE

Schorzenie wywołane spożyciem produktu żywnościowego, jednak jego przyczyny, droga przenoszenia i przebieg może być różny.

Najczęściej wywoływane przez baterie(75%) np. Clostridium botulinium, Staphylococcus ureus, pałeczki salmonelli, Shigella. Lub przez grzyby, pierwotniaki, wirusy, pasożyty

Ryzyko zatrucia pokarmowego

• Początkowy stopień skażenia produktu: im bardziej zakażony surowiec tym trudniej ograniczyć zagrożenie

• Sposób przetworzenia surowca, przechowywanie żywności i forma podania do spożycia - łatwość dostania się i namnożenia drobnoustrojów

• Relacje:

• wielkość, dawki mikroorganizmów do reakcji chorobowej organizmu

• stan odporności, wiek. Ogólna kondycja

• grupy dużego ryzyka: dzieci, ludzie starsi, kobiety w ciąży, osoby z obniżoną barierą odpornościową

NOWE PATOGENNY: Campylobacter, E.coli, Vibrio, Yersinia, Plesionas, Aeromonas hilofile

Egzotoksyny - uwalniane do podłoża substancje o charakterze białkowym, silne jady, zwykle wrażliwe na ciepło (wyjątek toksyna gronkowcowa!)

Endotoksyny - gromadzone wewnątrz komórki substancje kompleksowe, słabsze jady, ciepłostabilne (80-120 °C)

Większość drobnoustrojów wywołujący zatrucia pokarmowe rozmnaża się w produktach żywnościowych nie zmieniając ich wyglądu, smaku, zapachu, co mogłoby ostrzec konsumenta przez spożyciem

Wykład 29.05.13

Zatrucie może wystąpić w wyniku:

• Intoksykacji - spożycie żywności z toksyną bakteryjną lub pleśniową np. Stapchylococcus ureus, Clostridium botulinum, Aspergillus flavus. Jest to rzeczywiste zatrucie organizmu.

• Infekcji - rozwój komórek patogennych w organizmie np. Salmonella sp., Camphylobacter jejuni, Escherichia coli, Yersinia enterolitice, Aeromonas hydrophila, wirusy

• Toksyno-infekcji - spożycie żywności zawierającej żywe komórki bakterii patogennych, które ulegają namnożeniu w przewodzie pokarmowym i uwalniają enterotoksyny np. Clostridium perfiners, Bacillus cereus, Vibrio Cholerae, Escherichia coli

DROBNOUSTROJE PATOGENNE

Kocha- ustalił warunki, które musi spełniać drobnoustrój, aby być uznany za czynnik etiologiczny konkretnej choroby

Mikroorganizm powinien:

• Być izolowany od wszystkich chorych osobników wykazując identyczne objawmy choroby

• Być otrzymywany z czystej hodowli in vitro

• Po celowym zakażeniu gospodarza wywołać objawy chorobowe identyczne z poprzednio obserwowanymi

Molekularne postulaty Kocha: opisują kryteria, jakie powinien spełniać gen, aby jego produkty mógł być zakwalifikowany, jako czynnik wirulencji(zdolność wniknięcia, rozmnożenia/namnożenia się oraz uszkodzenia tkanek zainfekowanego organizmu przez określony typ patogenu.)

GEN POWINIEN:

• Odnajdywany jedynie w szczepach chorobotwórczych a jeśli występuje w genomie szczepów nie wirulentnych, to powinien być zmutowany lub nie ulegać ekspresji

• Ulegać ekspresji na pewnym etapie infekcji, a kodowany przez niego produkt powinien indukować pewien typ odpowiedzi immunologicznej

• Unieczynnienie genu kodującego w wyniku wirulencji, powinno choć nie musi prowadzić do obniżenia poziomu wirulencji, zaś jego wprowadzanie do szczepu nie wirulentnego można przekształcić go w szczep chorobotwórczy.

Co czyni drobnoustrój patogenny?

Przykład: infekcje dróg pokarmowych

1. Dotarcie do celu (wiązanie do komórek)

• Przetrwanie przejścia przez żołądek

• Przyczepienie się do nabłonka jelit za pomocą wici, rzęsek

Unikanie lub przezwyciężenie mechanizmów obrony

• Otoczki - chronią przed fagocytozą

• Możliwość życia wewnątrz elementów układu odpornościowego

• Zabijanie nieaktywowanych fagocytów

• Upodobnienie do tkanek gospodarza - nierozpoznawalnie

• Bezpośredni atak na komórki układu odpornościowego

3. Zdolność uzyskania niezbędnych składników odżywczych

• Żelazo - Fe- stężenie jego w tkankach i krwi jest niewielkie ponieważ organizm wytwarza białka wiążące- transferynę, laktoferynę skuteczny system pobierania Fe

4. Powodowanie objawów

5. Występowanie i przebieg choroby zależy od liczby komórek patogennych toksyn wnikającej do organizmu, a także stan zdrowia osobnika

Miarą patogenności jest najmniejsza dawka inwazyjna MID która może wywołać chorobę

MID zależy od:

• Rodzaju patogenu

• Rodzaju żywności

• Wieku stanu zdrowia osobnika (YOPI - young, old, pregnant, immunocompromised)

• Innych czynników

Większość zatruć pokarmowych ulega samowyleczeniu - uzupełnianie płynów przy biegunkach

Podawanie leków przeciwbiegunkowych pogłębia chorobę przetrzymanie patogenów w jelicie

Zapobieganie zatruciom:

• Zapobieganie zanieczyszczeniom surowców ze źródeł pierwotnych i kontrola oraz nadzór sanitarny

• Zapobieganie namnażaniu się drobnoustrojów w żywności - prawidłowa obróbka techniczna, przechowywanie, dystrybucja

BAKTERYJNE ZATRUCIA POKARMOWE - INTOKSYKACJE

Clostridium botulinium

• G(+) laseczki beztlenowe, wytwarzające przetrwalniki

• Temp. wzrostu 3,3-48°C

• pH 4,6-9,0

• wytwarza toksynę otulinową

• występowanie: ryby i przetwory rybne, przetwory mięsne domowej produkcji, konserwy o pH > 4,5

• czas inkubacji: 18-96h

• MID 5µg

Staphylococcus aureus

• G(+) ziarniaki, pałeczki względne beztlenowce

• Wytwarza ciepłoodporną toksynę

• Występowanie: mleko i produkty mleczne, sałatki

• Czas inkubacji 2-6h

• MID 51µg

Toksyny gronkowcowe

Wywołują rzeczywiste zatrucia pokarmowe w odcinku żołądkowo-jelitowym

Warunki tworzenia toksyn:

• Szeroki zakres temp. 10-45°C

• pH powyżej 5,0

• Warunki beztlenowe lub tlenowe

Enterotoksyny gronkowcowe (50-70% szczepów S.aureus 40 kDa o masie cząst. 28)

• Białka rozpuszczalne enterotoksyny: A,B,C1, C2, D, E, F- zatrucia pokarmowe

• Nie ulegają rozkładowi w niskich temperaturach np. podczas mrożenia

• Nie ulegają rozkładowi w żołądku

GRONKOWCE: S.aureus, enterotoksyny, inne toksyny, agresyny, inwazyjny są to:

• Peptydoglikan ściany komórkowej

• Kwasy tejchojowe

• Białka wiążące glikoproteinową macierz komórki i osocza (elastyna, fibronektyna)

• Koagulazododatnie - receptor dla fibrynogenu - czynnik skupienia

• Otoczki, śluzy zewnątrzkomórkowe

• Hemaglutyniny

• Proteazy, koagulaza, lipazy, fosfolipazy, staphyloliaza

• Czynniki hamujące agregacje płytek krwi

• Toksyna wstrząsu toksycznego

• Hemolizy

INFEKCYJNE ZATRUCIA POKARMOWE

Listeria monocytogenes

• G(+) pałeczka tlenowa

• Temp. wzrostu 0-45°C

• pH 5,5-9,6

• czas inkubacji 3-90dni

• „wszędobylska” wytrzymała na wiele czynników

• Występowanie: żywność typu ready to eat przechowywana chłodniczo

• MID > 10³ jtk/g

• Brak oznak zepsucia żywności

• Oporne na sól do 30%

• Infekcje - listerioza

• Może przedostawać się przez łożysko

Salmonella sp.

• G(-) tlenowce

• Temp. wzrostu 5, 2-48°C

• pH 4,5-9

• Czas inkubacji 3-90 dni

• Zakażenia wtórne przez środowisko zakażone

• Choroby brudnych rąk - salmonellozy

• MID 10⁵ jtk/g

Zapobieganie salmonellozy:

• Mycie rąk

• Utrzymanie w czystości naczyń i sprzętów kuchennych

• Przechowywanie żywności w niskich temperaturach np. lodówkach

• Zapobieganie rozmnażaniu i ponownemu zamrażaniu żywności

• Wydzielanie oddzielnego miejsca w lodówce na mięso, ryby i ich przetworów przed ich obróbką termiczną

• Poddawanie żywności wysokiej temperatury

• Mycie jaja przed rozbiciem skorupki

• Parzenie we wrzątku jaj używanych do wyrobu potraw i deserów, niepoddawanym wysokim temperaturom

• Unikanie lodów i ciastek od nieznanych wytwórców i przygodnych sprzedawców

Yersinia enterocolitica

• G(-) względny beztlenowiec

• Temp. wzrostu (-2) - 44 ^oC

• pH 4-10

• Czas inkubacji 1-3 dni

• Występowanie: woda, mleko, mięso, warzywa

• Ciepłoodporne - odporne na pasteryzacji

• MID duża liczba komórek

Aeromonas hydrophilia

• G(-) pałeczki, względne beztlenowce

• „nowy” patogen

• Temp. wzrostu 5-42^oC

• pH 4-10

• Czas inkubacji - nieznany

• Naturalnie wysępują w środowisku wodnym oraz: w odchodach zwierzęcych, wodzei, glebie, rybach i drobiu

• MID :10¹⁰ woda

• MID 10⁶ - 10⁷ -żywność

• Objawy: krwiotoczne biegunki

Plesiomonas shigelloides

• G(-) pałeczki, względne beztlenowce

• Gatunek wyodrębniony z Aeromonas

• Wrażliwy na temp. max do 60^oC

• Występowanie: woda, ryby, ostrygi, kraby

• Objawy: zaburzenia gastryczne - biegunki i wymioty

Enterococcus faecalis

• G(+) paciorkowce kałowe, względne tlenowce

• Temp. wzrostu 7-45^oC

• pH do 9,6

• Obecność NaCl do 6,5%

• Występowanie: woda, przetwory mięsne i mleczarskie

• MID 10⁶-10⁷ jtk/g

• Jest wskaźnikiem diagnostycznym wody, lepszym od E.coli, ponieważ dłużej przeżywa w środowisku

Enterobacter kloace, Enterobacter sakazakii

• G(-) względne beztlenowce przetrwalnikujące

• Występowanie: woda skażona fekaliami, gleba, mleko, warzywa

• MID ok. 10³ jtk

• Groźny dla niemowląt

• Bakterie wskaźnikowe z grupy coli

Camylobacter jejuni

• G(-) pałeczka

• Mikroaerofil (mikroorganizmy, które do życia wymagają tlenu występującego w stężeniu mniejszym niż w ziemskiej atmosferze, tj. ok. 20%.)

• Temp. wzrostu 30-37^oC optymalna 42-45^oC (stenotermofile- wąski zakres temp.)

• pH 4,9-9,5

• czas inkubacji 48h-7 dni

• występowanie : woda, drób, mleko, żywność pochodzenia zwierzęcego

• podatne na pasteryzacji

• MID 500 jtk/g

Shigella sp.

• G(-) pałeczki względnie beztlenowe

• Temp. wzrostu 10-45^oC

• pH 4-9

• Czas inkubacji 1-7 dni

• Zakażenia wtórne przez fekalia w sałacie, mleku

• MID 10⁴ jtk/g

• Czerwonka MID 10¹²

Vibrio cholerae

• G(-) zakrzywione pałeczki

• pH 8,5-9,5

• temp. 5-44^oC

• Czas inkubacji 2-5 dni

• Wytrzymuje do 10-12% stężenia soli

• Występowanie: woda, ryby, owoce morza

• MID: 10⁸ jtk/cm³

Vibrio parahaemolyticus

• G(-) pałeczka, względnie beztlenowe

• Temp. 5-43^oC

• pH 5-11

• Czas inkubacji 4-96h

• Występowanie: przybrzeżne wody morskie, żywność pochodzenia morskiego

• MID > 10⁴jtk/g

Legionella phenmophila

• G(-) pałeczka względnie beztlenowa

• Optymalna temp. 38^oC mezofil 37-42^oC

• Zakażenie przez kontakt z aerozolem

• Występuje w owocach morza

• Choroba legionistów - podobna do zapalenia płuc

• MID 10jtk/cm³

Mezofilami jest większość drobnoustrojów chorobotwórczych, dla których optymalną do rozwoju jest temperatura ludzkiego ciała.

Pseudomonas aeruginosa

• G(-) pałeczki tlenowe

• Temp. 4-43^oC optymalna 37^oC

• „pałeczki ropy błękitnej”

• MID 10⁸-10⁹jtk/g

• Ma zdolność do produkcji barwników:

-piocyjanowe: niebiesko-zielony barwnik

-fluorescencyjne: powoduję zieloną fluorescencję pod wpływem promieniowania UV, wydzielany do podłoża przy braku żelaza

-piombina: czerwony barwnik

-melanina: brązowy barwnik

Wykład 5.06.13

TOKSYNO-INFEKCJE

Escherichia coli

• G(-) pałeczki względnie beztlenowe

• Temp. wzrostu 8-44^oC

• pH 4,4-9,5

• czas inkubacji 4 dni

• występowanie: fekalia, surowce roślinne, mięso, mleko

• MID 10²

Podział E.coli

• EPEC - enteropatogenne- zatrucia pokarmowe

• EIEC - enteroinwazyjne- owrzodzenie śluzówki okrężnicy (ok.100g)

• ETEC- enterotoksyczne- „biegunki podróżnych”

• EHEC - enterokrwiotoczne- E.coli O157: H7

Typy serologiczne

• Antygen somatyczne (otoczkowe):O

• Antygen powierzchniowy: K

• Antygen rzęskowy: H

Clostridium perfingers

• G(+) laseczka beztlenowa przetrwalnikująca

• Temp. wzrostu 10-55^oC

• pH 5-7

• Występowanie: gleba, mięso, warzywa, sosy

• Czas inkubacji: 8-24h objawy: bóle brzucha i biegunki

• MID 7*10⁵

Bacillus cereus

• „laseczka woskowa”

• G(+) laseczka tlenowa przetrwalnikująca

• Temp. 4-50^oC

• pH 4,4-9,3

• występowania: gleba, surowce roślinne i zwierzęce

• czas inkubacji 0,5-1,5h

• rozwojowi sprzyja skrobia środowisku bytowania Bacillusa

• MID 10 ³ komórek

Bacillus anthracis

• Laseczka wąglika

• G(+) laseczka tlenowa

• Patogen najwyższego ryzyka

• 3 formy zakażenia: skórna, płucna, jelitowa

• Występowanie: mięso, skóra i wełna zwierząt

• MID 1-3 spor

WIRUSOWE ZATRUCIA POKARMOWE

Wirusy mogące stanowić potencjalne zagrożenie, jako skażenie żywności i wody:

• Pkornawirusy (zapalenie wątroby, polio, enterowirusy, wirusy ECHO)

• Retrowirusy

• Parvowirusy

• Adenowirusy

• Wirusy EB (Wirus Epsteina-Barr)

Wirus żółtaczki (Hepathis A)

• Występowanie: woda, skorupiaki, warzywa skażone wodą zanieczyszczoną ściekami

• Czas inkubacji 15-45 dni

• Inaktywacja w temp. 90^oC przez około 90 sekund

Wirus SRSV np.Norwalk

• Odpowiedzialny za 1/3 wirusowych zatruć pokarmowych

• Czas inkubacji 18-48h

• Źródło zatruć owoce morza głównie ostrygi

• Eliminacja - obróbka termiczna

Rotawirusy:

• Szczególnie narażone na nie dzieci do 1 roku życia

• Czas inkubacji 1-3 dni

PODSUMOWANIE- zakażenia wirusowe

• Główne źródło wirusów - woda I skorupiaki

• Powodują zatrucia pokarmowe

• Zapobieganie rozprzestrzenianiu się wirusów

-hodowla ostryg w czystej wodze

-dogotowywanie potraw

-przechowywanie w niskich temperaturach

-przestrzeganie zasad higieny

PLEŚNIE I ICH METABOLITY

Mikotoksyny pleśniowe:

• Produkowane przez grzyby strzępkowe

• Rzadko powodują zatrucia pokarmowe

• Kumulują się w narządach wewnętrznych

• Schorzenia, które powodują:

-marskość wątroby - sterigmatocystyna

-uszkodzenia narządów płciowych - zearaleon

-uszkodzenie nerek - ochratoksyna

-krwiotoczność płuc, mózgu, wątroby - paulina

-działanie rakotwórcze - aflatoksyna

Aflatoksyna

• Produkowana przez Aspergillus flavus

• Pozostałości aflatoksyny M1 wykryto nawet w mleku w proszku i odżywkach la dzieci

• Występowanie: świeża wołowina, szynka, piwo, kakao, rodzynki, ser, sok jabłkowy

• Zakażenia krów przez podawanie poasz zakażonych pleśniami toksykotwórczymi

Aflatoksyna M1 - mikotoksyna o najsilniejszych właściwościach mutagennych, toksycznych I rakotwórczych dla człowieka

Trichoteceny

• Produkowane przez Fusarium sp., Trichoderme

• Najsilniejsza grupa mikotoksyn z Fusarium

• Jest ich ponad 140

Zeararaleon

• Wytwarzana przez Fusarium graminearum

• Wykazuje działanie estrogenie I toksyczne dla komórek wątroby

• Wpływa na zwiększenie produkcji estrogenu

• Występowanie: kukurydza i jej przetwory, chipsy

Paulina

• Produkowana przez PEnicillium patulum, P. expansum, Aspergillus clavatus

• Może wtórnie wystąpić w soku jabłkowym, winie, zapleśniałym chlebie

Ochratokysna

• Produkowana przez Aspergillus alutacens, Penicillium verrucosum

• Obecna w ok. 30% badanych zbóż I 10-21% badanej mąki I pieczywa

• Najpowszechniejsze w warunkach klimatycznych Polski

• Uaktywniają się w warunkach składowanie ok.10-12^oC

ODDYCHANIE DROBNOUSTROJÓW:

Typy oddychania:

• Fermentacja beztlenowa

• Utlenianie związków organicznych kosztem innych bez udziału tlenu atmosferycznego

• Utlenianie związków organicznych połączone z redukcją związków mineralnych

• Oddychanie tlenowe (biologiczne)

• Fermentacje tlenowe

Fermentacje stanowią specjalny typ oddychania drobnoustrojów, w których za podstawę klasyfikacji można przyjąć:

• Rodzaj akceptora wodoru

• Stopień utlenienia substratu

• Ilość otrzymanej energii

ETAPY FERMENTACJI CUKRÓW

Wstępny rozkład wielocukrów za pomocą zewnątrzkomórkowych enzymów hydrolitycznych: w warunkach normalnych, duże cząsteczki nie mogą się p[przedostać przez błonęcytoplazmatyczną I mogązostać rozłożone do cukrów prostych

Rozpad heksoz do stadium pirogroniany, kluczowego związku pośredniego w przemianach metabolicznych

Przekształcenie pirognioniany do końcowych produktów fermentacji:

- Glikoliza, szlak Embdena-Meyerhofa-Parnasa - ciąg reakcji biochemicznych, podczas których jedna cząsteczka glukozy zostaje przekształcona w dwie cząsteczki pirogronianu.

Glukoza + 2 P_i + 2ADP + 2NAD⁺ → 2 cząst. pirogronianu + 2ATP + 2NADH + 2H⁺ + 2H₂O

Rodzaje fermentacji:

• w zależności od produktu: alkoholowa, mlekowa, propionowa, masłowa, octowa, cyrynowa

• w zależności od organizmu: dzikie, właściwe(szlachetne)

FERMENTACJE BEZTLENOWE

• Beztlenowy rozkład organicznych substancji do organicznych produktów, które nie mogą być dalej metabolizowane bez udziału tlenu

• Energia jest odkładana w postaci ATP

• Wydajność fermentacji: kilkakrotnie razy mniejsza od oddychania tlenowego

• Zaliczamy do nich: alkoholową, mlekową, propionową, masłową

FERMENTACJA ALKOHOLOWA

• Zależy od pH środowiska :

-pH 4, 5 - etanol

-pH 8, 5 - glicerol

• Prowadzona przez: drożdże: Saccharomyces,

pleśnie: Rhizopus, Mucom, Monilia, Oidium,

bakterie: Thermobaterium mobile

• Bilans fermentacji alkoholowej: (Równanie Gay-Lussaca)

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + E

180g 2x46g

• Zymaza drożdżowa- kompleks enzymów Saccharomyces cerevisiae odpowiada za fermentacje alkoholowe

• Cechy fermentacji alkoholowej:

-Gazowanie CO₂

-Obniżenie gęstości d_c=1, 58 g/cm³ do d_Q=0, 79425 g/cm³

-Nieznaczny wzrost kwasowości o 0, 3 jednostki pH

• Zastosowanie: gorzelnictwo, piwowarstwo, winiarstwo, piekarnictwo

• Metabolizm drożdży: początek glikoliza:

-beztlenowy C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH + ATP (2m)

-tlenowy C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 6CO₂ + 6H₂O + ATP (38m)

Efekty regulacyjne:

• Efekt Pasteura:

-w warunkach tlenowych drożdże produkują swoją biomasę w dużych

ilościach tlen silnie hamuje produkcje etanolu

-w warunkach beztlenowych zachodzi fermentacja alkoholowa

• Efekt obserwowany u wszystkich drożdży z wyjątkiem browarniczych

• W warunkach tlenowych przy nadmiernych stężeniach glukozy w pożywce hodowlanej obserwuje się częściowo hamowane oddychanie komórek drożdży

-ujemny (negatywny) efekt Pasteura - hamowanie biosyntezy enzymów oddechowych

-efekt Cralotree- hamowanie aktywności drożdży

Fermentacja a hodowla biomasy

• Teoria Finka - węgiel zawarty w cząsteczce glukozy jest w 1/3 zużywany na procesy oddychania a w 2/3 na budowę biomasy komórkowej

• Węgiel stanowi 50% komórki drożdżowej

-beztlenowej: C₆H₁₂O₆ 2C₂H₅OH 1/3

-tlenowej: C₆H₁₂O₆ 6C 12g=72g 2/3 48gx 2= 96g

D100

D100=drożdże gdzie sucha masa wynosi 100%

Charakterystyka i rola drożdży w produkcji żywności

Drożdże szlachetne

• Stosowane w piwowarstwie. Winiarstwie, gorzelnictwie, w fermentacji napojów mlecznych, drożdży piekarskich I paszowych

• Temp. 28-32 ^oC

• pH 3-6

• Odfermentowują do 20% cukru

• Produkują 12-18% alkoholu

Drożdże dzikie

• Działają szkodliwie lub nie wywierają żadnego wpływu na przebieg I wydajność danych procesów

• Zawsze obecne w surowcach

• Małe wymagania pokarmowe, ale duże w stosunku do tlenu

• Oporne na środki dezynfekujące

• Np. Hansenula anomala

Drożdże dzikie, jako zanieczyszczenia żywności:

• Stałe zdolności fermentacji

• Tworzą śluzy

• Korzuch na powierzchni cieczy

• Utleniają alkohol

• Są odpowiedzialne za nieporządane zapachy

• Np. Saccharomyces, Hansenula anomala, Pichia ariosa, Candida mycoderma, Torubpsis

• W browarnictwie i winiarstwie - ze względu na niskie wymagania pokarmowe i krótki czas generacji stanowią konkurencje dla drożdży szlachetnych. Szybciej opanowują środowisko, obiżają wydajność procesu, powodują niekorzystne zmiany sensoryczne produktu

• W drożdżownictwie - obniżenie trwałości drożdży i siły pędu (czas podnoszenia ciasta)

• W słodzonych przetworach owocowych (dżemy, galaretki, syropy), miodach, na owocach kandyzowanych rozwój drożdży osmofilnych

• W kiszonkach warzywnych - Korzuch powierzchniowy. Rozkładają kwas mlekowy zmieniają pH, co daje możliwość rozwoju bakterii gnilnych

• W mleku (głownie od krów mastitis) powoduje gorzknienie, „puchnięcie”, smak alkoholowy, różowe plamy (Rhodotorula), bombaże puszek z mlekiem zagęszczonym z cukrem

• W mięsie - przyczyna powstania białego nalotu na powierzchni, związana z właściwościami lipolitycznymi

Drożdże fermentacji

• Górnej - zbierają się w dużej ilości w pianie, tempe. 15-25^oC Np Saccharomyces cerevisae

• Dolnej - szybnklo osiadają na dnie trunku, temp. 5-12^oC Np. Saccharomyces uvarum, S. pastorianus (carlsbergensis)

-Pyliste- pozostają zawieszone w roztworze dając zmętnienie np. piwo pszeniczne

- Kłaczkujące - ulegają flokulacji (kłaczkowania) i wytrącają się w postaci osadu

Drożdże piekarskie:

• Produkowane w warunkach tlenowych na melasie ( gęsta, brązowa ciecz, odrzut z

cukrowni zawiera 50% sacharozy)

• Należą do gatunku Saccaromyces cerevisia

• Drożdże prasowane:

- formowane w kostki

- jasna, kremowa barwa

- swoisty smak i zapach

- odpowiednia siła pędza - zdolność do wytwarzania CO₂ (czas podnoszenia ciasta - suma pędów max 120 minut)

• Drożdże suszone:

- większa trwałość

- łatwiejsza dystrybucja

- obniżona aktywność fermentacyjna

Drożdże paszowe:

• Powinny charakteryzować się:

- Bogatym kompleksem enzymów

- Niską aktywnością fermentacyjną

- Wysoką zawartością białka min. 50%

- Szybkim namnażaniem

- Małą wrażliwością na substancje toksyczne

- Zdolnością do korzystania z różnych źródeł węgla i azotu

- Surowce odpadowe: melasa, wywary gorzelnicze, serwatka, słoma

• Drożdże z gaunków: Saccharomyces cerevisiae, Candida utillis, C. tropicalis, Kluyveromyces marxianus, K. lactis

• Wykorzystywane do produkcji preparatów białkowych tzw. SPC (single cell protein) oraz pasz dla zwierząt

Wykład 14 12.06

FERMENTACJA MLEKOWA

• Występuje w mleku, surowcach I produktach pochodzenia roślinnego

• Minimum cukrowe - zawartość cukru, która pozwala na otrzymanie, takiej ilości kwasu mlekowego aby pH produktu osiągnęło wartość 4,2

• Bakterie fermentacji mlekowej: Lactobacillus, Lactococcus

-G(-), nieprzetrwalnikujące,

- względne beztlenowce lub mikroaerofile,

- wymagają obecności wit. z grupy B,

- produkują kwas mlekowy w ilości >90%

• Bilans fermentacji

C₆H₁₂O₆ 2CH₃CHOH-COOH + energia homofermentacja

180g 2x90g

• Cechy fermentacji:

-brak gazowania (homofermentacja)

- niewielki spadek gęstości

- znaczny wzrost kwasowości (z cukry powstaje prawie czysty kwas mlekowy)

Podział bakterii fermentacji mlekowej wg. Orla- Jansena

Właściwe bakterie mlekowe:

• Homofermentatywne - czysty kwas mlekowy powstaje z Lactobacillus i Lactococcus

• Heterofermentacja - powstaje kwas mlekowy +CO₂+ kwas octowy + glicyna+ alkohol etylowy, powstaje z Lactococcus i Leuconostoc

• Pseudomlekowe- szkodniki w produkcji wina piwa(biologiczne odkwaszanie) z kwasu jabłkowego tworzą kwas mlekowy z wydzieleniem CO_2, powodują zły smak_, zapach, zmętnienie. Pedicoccus i Microbacterium

Wykorzystywanie bakterii kwasu mlekowego:

• Przemysł mleczarski - szczepionki (zakwasy)

- produkcja serów twarogowych dojrzewających, masła, napojów mlecznych

-produkcja kiszonek spożywczych - ogórki, kapusta, sosy orientalne

• Przemysł piekarniczy - produkcja zakwasów piekarniczych

• Przemysł mięsny - produkcja wędlin fermentowanych - salami, metka

• Biologiczne ukwaszanie przecieru w gorzelnictwie rolnym -> spirytus

• Przemysłowa produkcja kwasu mlekowego

• Produkcja dekstranu (znaczący w analizie. Wykorzystywany, jako preparat krwiotwórczy)

• Produkty i preparaty probiotyczne

• Konserwowanie pasz w rolnictwie

Probiotyki i prebiotyki

Probiotyki - mikroorganizmy, specyficzne szczepy , dobrze opisane, podawane człowiekowi lub zwierzęciem wywierające korzystny wpływ, działają w odcinku przewodu pokarmowego, zapewniają właściwą równowagę mikroflory w organizmie np.Lactobacillus, Bifidobacterium

Prebiotyki - składniki żywności nie wytwarzane przez organizm, które pomagają bakteriom probiotycznym przeżyć w przewodzie pokarmowym, np. oligosacharydy błonnika pokarmowego

Symbiotyki - połączenie probiotyku z prebiotykiem

Zanieczyszczenie żywności - bakterie fermentacji mlekowej

• Psucie się przecieru pomidorowego - Lactobacillus casei, Plantarum bevis

• Zepsucia przetworów mlecznych

• Zakażenie drożdży piekarskich i winiarskich

• Sfermentowanie: ciasta, przetwory owocowe, warzywne

• Odkwaszanie win owocowych

• Zmiany sensoryczne w mięsie, kiełbasach - zmiana barwy na szaro- zieloną - utlenienia hemoglobiny

• Zepsucia majonezów, sałatek

• Kwaśnienie mięsa, wędlin

FERMENTACJA MASŁOWA

• Rozkład cukru pod wpływem enzymów bakterio łączony ch z wytwarzaniem kwasu masłowego oraz produktów ubocznych

• Clostriuduim: pasterianum, botylicium, amylolyticm, saccharoacetobutylium

• Bilans:

C₆H₁₂O₆ CH₃CH₂CH₂COOH + CO₂ + 2H_{2 +} E

180 g 88g

• Przebieg zależy od pH - odczyn obojętny- kwas masłowy

- odczyn kwaśny - alkohol butylowy i aceton

• Cechy:

- silne gazowanie

- spadek gęstości

- spadek masy

- silny wzrost kwasowości

Szkodliwe działanie bakterii masłowych

• Przetrwalniki Clostridium - zanieczyszczenie przetworów mięsnych

• Psucie żywności - enzymy proteolityczne - mięso. Sery

• Gnicie ziemniaków -Clostridium butyricum

• Nieprzyjemny zapach, smak serów podpuszczkowych- wzdęcia serów

• Rozwój na materialne roślinnym prowadzi do szkód w zakwaszanych paszach zakwaszenie mleka po przez karmienie takimi paszami krowy

FERMENTACJA PROPIONOA

• Rodzaj propinobacterium: pałeczki G(-) przetrwalnikujące bezwzględne beztlenowce

• Występują w jelitach przeżuwaczy

• Produkują kwas probinowy, Wit. B₁₂, enzymy amylolityczyne, propany wapnia i sodu- utrwalanie żywności i podnoszenie wartości odżywczej żywności np. chleb nie pleśniejący

• Niektóre szczepy probiotyczne

• Bilans fermentacji:

3C₆H₁₂O₆ 4CH₃CH₂COOH ₊ 2CH₃COOH + 2CO₂ + E + H₂O

3x180g 4x75g ↓

Dziury w ementalerze

FEREMNTACJE TLENOWE

FERMENTACJA OCTOWA:

• Niecałkowite utlenianie curów i alkoholi

• Acetobacter, Gluconobacter, Gluconoacetobacter bakterie octowe -> G(-) pałeczki tlenowe, pH 5,4-6,3 opt.temp 25-30^oC

• Bilans fermentacji

CH₃CH₂OH + O₂ CH₃COOH + H₂O + E

• Cechy:

-brak gazowanie

-wzrasta gęstość

- wzrasta kwasowość

Metody produkcji kwasu octowego:

1. Powierzchniowa (Orleaska):

• Acetobacter xylinum - wytwarza celulozę bakteryjną, tworzy gruby Korzuch, A. aceti

• Na powierzchni wina rozlanego do płaskich naczyń- brak fermentacji

• Surowce wadliwe wino gronowe/ owocowe

• Otrzymywanie octu winnego

Generatorowa

• Acetobacter curvum

• Generatory wypełnione wiórami bukowymi, na których umieszczane są bakterie

• Zacier 10-14%, etanol 1-3%, kwas octowy

• Otrzymywanie surowego jasnego octu, rozcieńczonego o 6 lub 10%

3. Wgłębna:

• Gluconobacter, Gluconacetobacter

• Fermentatory gdzie bakterie rozmnażają się w całej masie zacieru

• Bardzo oszczędna, łatwa do automatyzacji

• Musi być mocno napowietrzana

Szkodliwe działanie bakier octowych

• Przemysł spirytusowey, piekarski, winiarski

• Zmętnienie, osad, zmiana smaku, zapachu, zakwaszanie win/ piwa o niskiej zawartości cukru i etanolu

• Zaoctowanie słabych, rozcieńczonych Goszczów owocowych i gorzelniczych

• Zanieczyszczenie w drożdżowniach

Szkodniki:

• Acetobacter xylium- celuloza

• Węgorek octowy- zjada b.octowe

• Muszka octowa - Drosophila aceti

• Drożdże Candida ovi

FERMENTACJA CYTRYNOWA

• Kwas cytrynowy występuję w owocach cytrusowych

• Do produkcji przemysłowej używa siępleśli Aspergillus Niger- powstaje zewnątrzkomórkowo

• Warunki: 15%

-zawartość sacharozy

-pH 2,5-3,5

-Temp. 30^oC

• Bilans fermentacji:

C₆H₁₂O₆ + 1,5 O₂ C₆H₈O₇ + 2H₂O + E

• Cechy fermentacji:

-wzrost masy nasiewu

-nieznaczny spadek gęstości

- znazny wzrost kwasowości

Wzrost masy nasadu= udział tlenu w fermentacji

Status GRAS- Generally Recognized as Safe:

• Substancje oraz organizmy generowanie i znane za bezpieczne nie wytwarzają toksyn lub je wytwarzają w stopniu nie szkodliwym dla ludzi

• FDA przyznaje status GRAS na podstawie zgłoszeń i dokumentacji handlowej potwierdzający bezpieczeństwo danej substancji

• Bakterie probiotyczne: paciorkowce

ZNACZENIE WODY

• Podstawowe środowisko decydujące o Steniu życia na ziemi - 75% powierzchni ziemi to woda a ^% to woda słodka

• Głowny składnik organizm człowieka, komórek roślinnych i zwierzęcych

• Naturalne środowisko bytowania i rozmnażania się różnych grup mikroorganizmów

Mikroflora wody bierze udział w samooczyszczaniu wód

Podział - pochodzenie:

• Mikroflora autochtoniczna

- naturalnie zasiedla wodę,

- należą do nich psychofile, autotrofy

- mają małe wymagania pokarmowe, zdolne do wzrostu przy śladowych ilościach substancji odżywczych

- Vibrio, Pseudomonas, Areomonas, Micrococcus, Sarisa, Nitrosomonas, Nitrobacter, pleśń: Mucom

• Mikroflora allochtoniczna

- naniesiona do wody z gleby, powietrza, roślin i zwierząt, ścieków

- właściwe bakterie ściekowe - szczątki organiczne Proteusz vulgaris, Pseudomonas flovescans, Clostridium sporogenes

-mikroflora jelit - E.coli, paciorkowce kałowe - Clostridium perfinger

- dobronoustroje chorobotwórcze - Salmonelle, Vibrio cholerae, Shigella, nie namnażają się w wodzie, ilość uolega stopniowej redukcji, największa redukcja ilośći - po 2,3 dniach od zanieczyszczenia.

↓

Przyczyny epidemii: picie wody skażonej, Kapeli w wodzie, wodnego aerozolu

Ilość i rodzaj drobnoustrojów w wodzie zależy od: czystości wody, pory roku, temperatury, zawartości tlenu i związków organicznych, głębokości, obecności skupisk ludzkich

Sezonowy rozwój drobnoustrojów

• Wiosną po podniesieniu się temperatury i po zimie jest dużo składników odżywczych wzrost dorboustrojów

• W miarę wyczerpania się składników pokarmowych ilość bakterii chorobotwórczych ulega zmniejszeniu zaczynają obumierać sinicie

Metody wskaźnikowe oceny sanitarnej wody:

• Metody pośrednie - wykazują obecność łatwiej wykrywalnych

• Obecność drobnoustrojów wskaźnikowych w wodzie świadczy o feralnym zanieczyszczeniu, możliwe jest występowanie drobnoustrojów chorobotwórczych

Kryterium doboru bakterii wskaźnikowych:

• Stale występuje w kale ludzi i zwierząt w liczbie znacznie przewyższającą drobnoustroje chorobotwórcze

• Ich liczba powinna być proporcjonalna do stopnie zanieczyszczenia wody

• Nie występuje w wodzei nie zanieczyszczonej

• Nie mogą namnażać sięw wodzie

• W wodzie powinny przeżywać dłużej niż drobnoustroje chorobotwórcze

• Musza byćproste i tanie

• Wskaźniki kału ludzkiego: Escherichia coli, Enterococcus faecali, Clostridium perfingers, Pseudomonas aeurgiviosa

Bakterie wskaźnikowe:

Bakterie z grupy coli: Escherichia col, Enterocbacter klebsilla, Citobacter fermentacja laktozy z wytworzeniem kwasu, gazu, aldehydu

Bakterie z grupy coli typu feralnego (termotolerancyjne):

• Fermentują laktozę w 44^oC,

• Nie należy tu rodzaj Citobacter,

• E.coli jest jedynym typem feralnym pałeczek z grupy coli

Miano coli - najmniejsza ilość wody, w której stwierdza się obecność jednej pałeczki okrężnicy

Enterokoki- paciorkowce kałowe

• Enterococcus faecalis, E. faecium

• Naturalne drobnoustroje przewodu pokarmowego ludzi i zwierząt

• W wodzie Diną szybciej niż E.coli a później niż Salmonella

• Obecność świadczy o świeżym zanieczyszczeniu

• Brak zdrolnośći wytwarzania laktozy

• Miano enterokoków

Clostridium perfingens

• Przeżywają w wodzie bardzo długo bez trcenia zdolności kiełkowania

• Oporne na środki stosowane do dezynfekcji wody

• Świadczy o stałym, odległym w czasie zanieczyszczeniu kałowym

Pseudomonas aerugnosa

• Nosicielstwo ok. 15 % populacji

• Ma zdolnośc wzrostu w wodzie destylowanej

• Wytwarza barwnik

Wymagania dla wody w przemyśle spożywczym (jako czynnik produkcyjny)

• Woda produkcyjna (technologiczna)

• Woda do mycia

• Woda do użytku termicznego

• Woda technologiczna musi odpowiadać wymagania jak woda do picia

MIKROFLORA GLEBY

Zależy od : struktury gleby, wilgotnośći, składu fazy gazowej, zawartośći składników odżywczych, klarowności, temperatury, strefy geograficznej

Podział:

• Autochtoniczne- zawsze w glebie: pleśnie, paciorkowce, Acetobacter, Nitrobacter, Rhizopium, Notrosomonas, Clostridium

• Zymogenie - bytują w glebie okresowo

->źródła: odchody ludzi i zwierząt

-ścieki bytowogospodarcze w gospodarstwach rolnych

-nawozy naturalne

-opady atmosferyczne

Przykłady : Bacillus anthracis, Clostridium cefali, C. botulinium, Salmonelle, Shigela, E.coli

Rola drobnoustrojów chorobotwórczych:

• Rozkład, mineralizacji związków organicznych

• Poprawa struktury gleby

• Poprawa struktury gleby

MIKROFLORA POWIETRZA

• Nie jest to odpowiednie środowisko dla mikroorganizmów

• Przenoszą sięz gleby, wody, wydalin, wydzielin, pomieszczeń produkcyjnych

Bioaerozole: układ dwu-trójfazowy składający się z fazy rozposzającej (powietrza) i fazy rozpraszanej stałej woda, pyłki, zarodki grzybów, bakterie, drożdże, wirusy, enterokoki, mikotoksyny.

Średnica cząstek 0,01µn-100µm średnio 1-40µm

Rozprzestrzenianie się bioaerozoli:

• Droga inhalacyjna- mówienie, kichanie, kaszel patogeny

• System klimatyzująco-wentylacyjny

• Za pomocą prądów konwekcyjnych powietrza

Ilości i skład zależy od: klimatu. Pory roku. Nasłonecznienia, parametry geograficzne

Normy: przemysł spożywczy 600, mięsny 500

Sala wykładowa 500-7000

Kuchani w mieszkaniu 1000-5000

Przeżywanie drobnoustrojów w powietrzu

• Najszybciej giną wrażliwe na wysuszczenie i UV

• Najdłużej pozostają żywe pierwotniaki bakteryjne i zarodniki pleśni

• Bakterie nie przetrwalnikuące - dłużej przeżywają te które wytwarzają barwnik koloru żółtego i czerwonego

Przykłady : ziarniaki: Veriococcus i staphylkococcus, pałeczki Alealigens, laseczki przetrwalnikuące Bacillus, pleśnie: Cladosporium, Penicillum, Aspergillus, Mucom, Rhizopus, drożdże: Rhodotorula, Torulopsis, Candida

Chorobotwórcze: Salmonenna, Shiogella, Clostridium

Wskaźniki:

• Staphylococcus aureus, Satphlococcus ludzie, zwierzęta

• Psudomonas fluorescens gleba

SUROWCE SPOŻYWCZE

• Źródła zanieczyszczeń: surowce zwierzęce, roślinne, pasza, woda, gleba, człowiek

• Mikroflora pochodzi głównie z gleby, powietrza wody, gryzoni

• Im bliżej gleby tym wieksze zanieczyszczenie: warzywa korzeniowe: 10⁵-10⁸jtk/g owce na drzewach 10³jtk/g

Drobnoustroje bytujące na surowcach roślinnych:

• Drobnoustroje glebowe: Bacillus, Clostridium, Promieniowe, Drożdże i pleśnie

• Saprofity - psucie się żywności

• Bakterie chorobotwórcze: Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, E. coli

Skład chemiczny ziarna (zbóż) zależy od: gatunku i odmiany, warunków glebowych, nawożeniu ilości opadów, nasłoneczniania, stopniem dojrzałośći ziarna i jego wysuszenia.

Składniki ziarna:

• Monosacharydy : glukoza, fruktoza

• Di ,Poli-sacharydy: maltoza, celuloza i skrobia(55-75% suchej masy)

• Białka

• Woda 13-14% dobre warunki atmosferyczne, >15% -mogą rozwijać się pleśnie

• Sole mineralne

• Tłuszcze

Wilgotność:

• Zbyt duża: aktywacja endogennych enzymów proteolitycznych, celuloitycznych i amylolitycznych, utrudniony przemiał, produkt gorszej, jakości, nie nadaje Siudo składowania

• Zbyt mała: zmniejszona wydajność przerobowa, większa podatność na infekcje

Mikroflora zbóż:

• Epifityczne(pioerowtne) pleśnie Allernara, Cladosporum, Trichoderma, Fusarium, Rhizopus , Geotrichium. Bakterie: Pseudomonas, fermentacji mlekowej

• Wtórna - Bakterie przetrwalnikuące Bacillus(posiada enzymy amylolityczne), bakterie z grupy coli, ziarniaki:Staphylococcus, Staptococcus, pleśnie: Fusarium, Penicillum, Aspergillus mogą wnikać w ziarna

Wpływ drobnoustrojów na ziarno:

• Samonagrzewanie zairna

• Obniżona zdolność kiełkowania

• Wzrost aktywności proteolitycznych

• Obce zapachy i toksyny stęchły- pleśni, kwaśny - drożdże, bakterie mlekowe

Wykład 15.06

Czynniki wpływające na psucie:

• Wewnętrzne (mikroorganizmy):

- początkowa ilość

- aktywność metaboliczna

- szybkość wzrostu

- interakcje m-dzy mikroorganizmami

• Żywność:

- skład chemiczny

- ph

-zawartość wody, a_w

- obecność konserwantów

• Czynniki zewnętrzne:

- warunki przechowywania i dystrybucji

- czas przechowywania

- atmosfera gazowa wokół produktu

- materiał opakowaniowy

Czynniki wewnętrzne - mikroorganizmy:

• Objawy zepsucia 10⁶ jtk/g

• Trwałość zależy od wyjściowego stopnia zanieczyszczenia, szybkości wzrostu drobnoustrojów, uzdolnienia enzymatyczne

• SSO (specific spoilage organisms) - mikroorganizmy odpowiedzialne za przemiany podstawowych składników żywności z wytworzeniem produktów powodujących psucie żywności podczas standardowych warunków przechowywania

• Interakcje miedzy organizmami:

Oddziaływania antagonistyczne - kwasy, amoniak, bakteriocyny, konkurencja Fe 3+,

protokooperacja, metabioza, komunikacja „quorum sensing” - zdolność komunikowania się za pośrednictwem związków chemicznych

Czynniki wewnętrzne - żywność:

• ph < 4,5

• NaCl 6%

• sorbiniany, benzoesany

• źywność łatwo psująca się: mięsa, ryby, drób, jaja, mleko, większość owoców i warzyw

• źywność w mniejszym stopniu podatna na zepsucia: ziemniaki, buraki, orzechy

• źywność stabilna: mąka, cukier, ryż, fasola

Efekty psucia:

• Obniżenie wartości odżywczej i sensorycznej,

• Zmiany: tekstury, barwy

• Wytworzenie: obcego zapachu, obcego smaku, toksyn, śluzu, gazu

Rozkład białek

Białka -> peptydy -> aminokwasy-> aminy, amoniak, kwasy tłuszczowe, alfa - ketokwasy

• Endopeptydazy rozkładają białka do peptydów

• Egzopeptydazy rozkładają peptydy do aminokwasów

• W środowisku zasadowym wyższą aktywność wykazują deaminazy. Produktami są amoniak, kwasy tłuszczowe, i alfaketokwasy

• W środowisku kwaśnym wyższą aktywność wykazują dekarboksylazy aminokwasowe, produktami aminy i co2

Rozkład lipidów:

lipidy (estry kwasów tłuszczowych i glicerolu) degradują pod wpływem: światła, tlenu, wody, niektórych drobnoustrojów: Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, Flavobacterium, Alcaligenes, Serratia, Proteus, Escherichia, Enterobacter, Geotrichum, Cladosporium, Pennicillium, Aspergillus, Dematium, Fusarium, Rhizopus,

Rozkład sacharydów:

• Do przemian mono i disacharydów na drodze beztlenowej lub tlenowej zdolne są bakterie i drożdże

• Fermentacje

• Niepożądany rozkład polisacharydów: skrobia

Warzywa i owoce:

• Skład chemiczny świeżych owoców i warzyw jest różnorodny i zależy głównie od:

odmiany, stopnia dojrzałości, warunków klimatycznych w czasie wegetacji, warunków transportu i przechowywania

• pH : Owoce 3,0 - 5,0 Warzywa 4,7 - 7,0

• Wytwarzają fitoncydy: czosnek, chrzan, cebula

• Ubogie w lipidy ( wyjątek orzechy)

Skład chemiczny owoców i warzyw(%)

• Gruszki - woda 82,5 %, 11,5 sacharydy, 0,4 białka

• Śliwki - 82,5 woda,

• Truskawki - 88,5 & woda

• Ogórki - 96,2 % woda

• Ziemniaki 75% wody

Owoce:

• Zawierają więcej cukrów

• Mają niższe ph

• Mikroflora to głównie bakterie oporne na zakwaszenie środowiska, acidotolerancyjne drożdże i pleśnie

Mikroflora owoców - bakterie

• Bakterie oporne na zakwaszenie środowiska:

• Ziarniaki i laseczki tlenowe z powietrza micrococcus, bacillus, pseudomonas,

• Bakterie grupy coli

• Laseczki tlenowe alicyclobacillus

• Laseczki beztlenowe clostridium

• Bakterie mlekowe lactobacillus plantarum, Lb. Brevis, Leuconostoc sp.

• Bekterie octowe acetobacter, gluconobacter

Acidotolerancyjne drożdże I plesnie:

• Saccharomyces cerevisiae, bayanus,

• Drożdze dziekie pichia, hansenula, hanseniaspora

• Candida, rhodotorula, Cryptococcus, kloeckera

• Aleternaria, aspergillus, botrytis,

Przetwory owocowe:

• Zaliczamy do nich dżemy, galaretki, syropy owocowe

• Zepsucia powodują najczęściej drożdże i pleśnie osmofilne fermentujące cukry

• Saccharomyces rouxii, sach. Florentinus, penicillium

Mikroflora warzyw:

• Zawierają więcej białka niż owoce

• Warzywa zielone - kapusta, sałata, szpinak: bakterie fermentacji mlekowej, drożdże i pleśnie

• Warzywa bulwiaste i korzeniowe: bakterie glebowe, saprofity pochodzenia jelitowego, bakterie chorobotwórcze

Ziemniaki:

• Ogólna liczba drobnoustrojów

• 10⁵ - 10⁸ jtk/ g

• 90% bakterii, 10% drożdży i pleśni

• Gatunki wytwarzające amylazę

• Psuciu ziemniaków sprzyja przechowywanie w zbyt wysokiej temp i obniżonej zawartości tlenu

• Typowa mikroflora:

• Clostriudium, bacillus, micrococcus, flavobacterium, saprofity pochodzenia jelitowego, bakterie chorobotwórcze : listeria monocytogenes, yersinia enterocolitica

Soki i napoje owocowe i warzywne:

• Środowisko dla rozwoju drobnoustrojów osmotolerancyjnych i acidofilnych
  88% węglowodanów

• 7 % tłuszczu

• 5 % białka

• pH 2,4 - 5,2

Wymagania mikrobiologiczne

Rozporządzenie ministra zdrowia z 13 stycznia 2003:

Bezalkoholowe napoje orzeźwiające mniej niż 0,2 komórki drożdżowej / cm3

Napoje typu cola < 0,1 kom / cm3

Drożdże jako zanieczyszczenia soków i napojów:

• 90 % wszystkich zepsuć

• Zmętnianie, osad, rozerwanie opakowań na skutek fermentacji

• Soki na bazie esencji: Torulopsis, candida, pichia, hansenula, saccharomyces, haseniaspora, Dekkera

• Soki warzywne: Zygosaccharomyces rouxii, z. bisporus, z. balii, z.lentu, candida

Pleśnie odpowiedzialne za zepsucia soków i napojów:

• Zagrożenie dla napojów nisko wysycanych CO₂ i niegazowanych

• Odbarwianie

• Zmiana smaku

• produkcja mikotoksyn

• bassochlamys fulva, b. nivea, talaromyces sp., eupenicillium sp

Soki pasteryzowane: aurebasidium, cladosporium, pennicillum

Napoje niegazowane : penicillium, aspergillus, mucor, fusarium, geotrichum

Bakterie - psucia soków i napojów:

Octowe (przetwarzają alkohol w kwas octowy), mlekowe (fermentują cukry z wytworzeniem mleczanów, etanolu, octanów, CO₂…), przetrwalnikujace, psychrofilne

Alicyclobacillus acidoterrestis:

• acidotermofilna , przetrwalnikujaca, ciepłooporna, laseczka

• W ilości 10 do 5 - 10 do 6 jtk/cm3 powoduje zmętnienie, osad, zapach fenolowy

• Występuje w glebie, na liściach drzew, owocach

• Wzrostu w ph 2,2 - ….

• Mikroflora patogenna stanowi problem tylko w świeżych i niepasteryzowanych sokach i napojach

• zakażenia pochodzą głownie z kontaktu z roślinami skażonymi odchodami zwierząt : salmonella sp, e. coli

Produkty roślinne minimalnie przetworzone:

• Otrzymanie produktu o świeżym wyglądzie, wygodnego, bez dodatków chemicznych, podwyższonej wartości żywieniowej, przydatnego do spożycia nie krócej nic 4-7 dni

• Rozdrobnione owoce do deserów, ciast, sałatek owocowych, i warzywnych

• Obrane i pokrojone warzywa, jako przekąski

• Zestawy warzyw do obróbki cieplnej lub podgrzania

Etapy produkcji:

• Sortowanie surowców

• Czyszczenie, mycie połączone z dezynfekcja

• Osuszanie

• Obieranie

• Mieszanie składników

• Utrwalania- pakowanie, przechowywanie

Zapobieganie zepsuciu:

• Technologia „płotków” - sumaryczne działanie wielu czynników, z których każdy oddzielnie nie jest w pełni skuteczny

• Powłoki i filmy jadalne - utworzona na bazie polisacharydów, białek, tłuszczów, chronią przed dostępem tlenu

• Biologiczna metoda utrwalania żywności - zastosowanie kultur bakteryjnych o działaniu bakteriobójczym lub bakteriostatycznym

Mikroflora żywności minimalnie przetworzonej:

• Saprofity: G(-) z wody

• Patogeny: E.coli, Salmonella typhimurium, Salmonella entertidis, Clostridium botulinum, Listeria monocytogenes, Aeromonas ssp. Pseudomonas aeruginosa

Wpływ warunków przchowywania:

• Warzywa I owoce zimolubne 0-4 ^oC (szparagi, buraki, marchew

• Ciepłolubne >7 ^oC (pomidory, papryka, owoce cytrusowe)

Temperatura	Drodnoustroje
5	Salmonella, Staphylococcus aureus, Micrococcus
3	ClosdriClostridium botulinum, Listeria monocytogenes
2	Lactobacillus sake, Leuconostoc
0	Proteusz, Escherichia, Enterobacter, Serratia
-2	Yersinia enterocolitica, Aeromonas Hydrophila, Listeria monocytogenes
-4	Pseudomonas fluoresces
-5	Pseudomonas, Acinetobacter, Flavobacterium, Bacillus
-8	Mucom, Rhizopus
-12	Cladosporium, Cryptococcus
-18	Fusarium, Penicillum

Mrożonki owoców i warzyw:

• Zamrażanie - oziębianie produktu do -30 st a następnie przechowywanie go w komorach chłodniczych w temp -20 st

• Temperatura wewnątrz produktu min -15

• Blanszowanie hamuje działania enzymów zapobiegając niekorzystnym zmianom barwy, a także powoduje zniszczenie drobnoustrojów

• Stosowanie niskich temperatur nie gwarantuje pełnego bezpieczeństwa produktu, a jedynie wydłużenie trwałości mikrobiologicznej

Mikroflora mrożonek drobnoustroje chorobotwórcze i saprofityczne:

• Odpowiadające, za jakość zdrowotna żywności

• Rozkładające podstawowe składniki żywności

• Odpowiedzialne, za jakość organoleptyczna oraz powstawanie toksycznych produktów przemiany materii

• Penicillium expansum, Listeria monocytogenes, E.coli, Salmonella, Staphylococcus aureus, pleśnie, drozdze, bakterie kwasu mlekowego

Konserwy:

• Zepsucie konserw może być skutkiem:

• Niewystarczającego zniszczenia mikroflory

• Zakażenia w czasie chłodzenia (woda lub powietrz)

• Nieszczelne opakowania

• Niewłaściwych warunków przechowywania

Podział konserw opera się na możliwości wytwarzania toksyn przez c. botuliniumn

Ph> 4,5 , ph<4,5

Konserwy p h > 4,5

- utrwalane przez sterylizacje

- groszek zielone, fasola,

Konserwy o ph < 4,5

• Muszą być sterylizowane

• Koncentraty, marynaty, kompoty, soki owocowe

• Pichia, Koleckera, Candida, Saccharomyces, Peniciullum, Spergillus, Geotruchum, bakterie fermentacji MLEKOWEJ, Plantarum brevis, fermentum, Leuconostoc, octowej Acetobacter

Produkty pochodzenia zwierzęcego

Mięso -przeznaczone do spożycia części umięśnienia zwierząt rzeźnych

Poziom zanieczyszczenia mięsa zależy od:

• Sposobu żywienia zwierząt

• Warunków hodowli

• Wiek, płeć, genotyp

• Warunki przedubojowe

• Higiena uboju

• Czynniki technologiczne

• Transport i magazynowanie mięsa

Źródła mikroflory w mięsie:

• Mikroflora występująca na mięsie jest powiązana ze środowiskiem, w którym zwierze bytuje

• Mikroflora zwierząt rzeznych: z powierzchni skory, z przewody pokarmowego

• Dominują mikroflora saprofityczna, ale nierzadko także i chorobotwórcza

• Nieprawidłowo przeprowadzony ubój oraz dalsze zabiegi technologiczne mogą stać się przyczyna silnego zanieczyszczenie

Przyczyny rozwoju drobnoustrojów w mięsie:

• Znaczna zawartość substancji białkowych

• Prawie obojętne środowisko pH > 6

• Poziom higieny

• Kondycja zwierząt

Mikroflora zwierząt rzeźnych:

• Brak drobnoustrojów w mięśniach i krwi zdrowych zwierząt

• Obecność mikroorganizmów w wątrobie, śledzionie, gruczołach limfatycznych

• W przypadku zwierząt zdrowych i wypoczętych drobnoustroje są niszczone przez mechanizmu obronne organizmy lub lokalizowane w wątrobie i śledzionie

Przyczyny zanieczyszczenia mięsa:

• Woda użyta do przetwórstwa

• Ludzie, nosiciele

• Owady i gryzonie przebywające w niechłodzonych pomieszczeniach ubojni

Liczba bakterii na cm^3	Ocena higieny mięsa	Trwałość w temp. 2^oC
< 5x10^2	Bardzo dobra	18-20 dni
5x10^2-9,9 x10^2	Dobra	15-17 dni
10^3-9,9 x 10^3	Zadowalająca	12-14 dni
10^4-10^5	Wystarczająca	11-9 dni
>10^5	Zła	Mniej niż 9 dni(brak zmian organoleptycznych)

Odporność mięsa:

• Mięso świeże po uboju posiada naturalna odporność ograniczającą rozwój drobnoustrojów

• Jest to odporność krótkotrwała, przemijająca

• Przez pewien czas białek zachowują przyżyciową kompleksowa strukturę niewrażliwą na działanie enzymów bakteryjnych

Czynniki wpływające na rozwój mikroflory mięsa i jego przetworów:

• Skład chemiczny i surowcowy gotowego produktu

• Potencjał oksydoredukcyjny Eh mięsa

• aw

• pH

• Temp przechowywania

• Rodzaj i ilość środków konserwujących

Potencjał oksydoredukcyjny Eh:

• Zdolność układu do przyjmowania i oddawania elektronów

• Wpływa na wzrost drobnoustrojów

• Tlenowa rozwija się przy dodatnim, beztlenowa przy ujemnym

• Podczas życia zwierzęcia Eh = 0

• Bezpośrednio po uboju wzrost Eh, co ogranicza rozwój bakterii, następnie spadek w wewnętrznych warstwach a wzrost w zewnętrznych

Wpływ aktywności wody:

• Mięso świeże aw 0,98 - 0,99

• Warunki korzystne do rozwoju wszystkich, drobonustrojów

• Dodatek soli konserwantów czy suszenie, pozwlalan na obniżenie aw do 0,85

Jest to tzn żywności o pośredniej, aw, która jest trwała i nie wymaga dodatkowej obróbki termicznej

Aw 0, 95 produkty o tzw trwałość półkowej, które należy poddać łagodnej obórce

Aw 0, 95 -, 085 bakterie chorobotwórcze i gronkowce enerototoksyczne

Wplyw pH:

• Mięso świeże 7 - 5,5

• Odpowiednie dla rozwoju licznej mikroflory, związane z warunkami przedubojowymi

• Po uboju: spadek pH na skutek powstawanie kwasu mlekowego z glikogenu

• Im niższe ph tym miększa trwałość mięsa

• Wydłużenie lag fazy oraz czasu generacji drobnoustrojów

Wply temperatury i przechorowywania:

• Temperatura chłodnicza < 10^oC, niska wilgotność

Aspergillus, Cladosporium, Penicilium, Thamnniudium, Mucor, Candida, Torula, Sporotrichum

• Temp chłodnicza i duża wilgotność względna

Flavobacterium, Pseudomonas, Acinetobacter, Alcaligenes,

90% Pseudomonas powoduje gnicie

Dla zapewnienia dobrych cech organoleptycznych I wymaganej jakości mikrobiologicznej korzystne jest przetrzymywanie mięsa do czasu osisgnięcia pH < 6,3 w temp wyższej niż 11^oC dalsze dojrzewanie przeprowadzane jest w temp 3,5^oC

Mrożenie mięsa:

• Powoduje śmierć części bakterii, pozostałe ulęgają uszkodzeniu i przechodzą w stan anabiozy, inne przeżywają ten proces

• Im szybciej prowadzony jest proces mrożenia tym mniej bakterii ginie

• Mrożenie w -29^oC nieznaczna redukcja liczby mikroflory mezofilnej i psychrorfobowej

• Przechowywanie w -30st dominują pałeczki Pseudomonas, Aeromonas, Vibrio

• Rozmrażanie w temp +40^oC rozwój pałeczek z rodziny Enetobacterieceae i gronkowców

Bakterie na mięsie: Pseudomonas, Aclaligenes, Echericchia, Micrococcus, Strepcotoccus, Proteus, Clostridium

Pleśnie na mięsie: Mucor, Rhizopus, Penicilium, Aspergillus, Cladosporium,

Drożdże: Candida, Rhodotorula, Saccharomyces, Torulopsis,

Chorobotwórcze w mięsie świeżym: Salmonella do 55% tusz, Yersinia enterolitica E coli O157:H7 Clistridium perfingers, Listeria monocytogenes

Liczba tych bakterii na mięsie jest mała, ale przy przechowywaniu w temp chłodniczych bakterie mogą się namazać

Mogą pochodzić z zanieczyszczonych pasz

Mięso pakowane:

rodzaje opakowań: folia gazoszczelna, próżnia, atmosfera modyfikowana

Grupy drubnoustrojow:

• Beztlenowce, psychrofilne przy 1,5 % tlenu

• Mikrokoki i bakterie ferm mlekowej Lactobacillus. Plantarum, E. coli, Salmonella sp, Closdtridium sporogenes, Staphylococcus aureus, clostridium botulinium, Campylobacter

• najkorzystniejsze efekty przedłużania trwałości mięsa uzyskuje się przy zastosowaniu mieszaniny gazów CO₂, N₂, H₂

Mikroflora kiełbas:

• Proces produkcyjny ogranicza rozwój mikroflory, mięso peklowane lub solone poddane pieczeiu, suszeniu lub parzeniu

• Produkt gotowy może być źródłem Staphlococcus aureus, Listeria monocytogenes, E.coli, Salmonella

• Zakażenie może nastąpić podczas peklowania (ziarniaki, G(-), pałeczki, G(+) laseczki przetrwalnikujace)

• Rozdrabniania: b. psychrofilne i chorobotwórcze

• Dodatki przypraw: mikroflora ciepłooporna

Podczas psucia mięsa i jego przetworów w wyniku rozwoju niepożądanej mikroflory następują

• Zmiany barwy, zapachu, konsystencji

• Bakterie gnilne wykorzystują: ATP, wolne aminokwasy, cukry, białka i nukleotydy

Gnicie to rozkład białek pod wpływem drobnoustrojów

• Gnicie powierzchniowe: Cacillus, e coli, Klebsiella, Pseudomonas

• Gnicie głębokie Clotriudium

Efekt rozkładu - zapach gnilny, amoniakalno - stęchły, NH₃, H₂S, indol, merkaptany

Mikroflora ryb i owoców morza:

• Ogólna liczba bakterii na powierzchni w wewnątrz od 10² - 10⁷ jtk / cm3 śluzu Pseudomonas, Vibrio

• Najwięcej bakterii znajduje się w przewodzie pokarmowym 10³- 10⁸ / g

• Skorupiaki i owoce morze - taka sama mikroflora jak ryb- odżywianie poprzez filtracje sprzyja gromadzeniu się bakterii Vibrio cholerae, S. aureus, E. coli.

Ryby morskie i słodkowodne:

• Clostridium botulinum typ E, A, C, F

• Toksyna wytwarza po śmierci zwierzęcia S. aureus, Shigella flexnerii

• Slamonella entertidis - zanieczyszczenia ryby morskie i przybrzeżne (ujście kanalizacji)

• Surowe i niedogotowane ryby: Pseudomonas aeruginosa, Areomonas, Vibrio

Drób:

• Charakteryzuje się nosicielstwem różnej mikroflory patogennej: Salmonella, Campylobacter jejuni, Staphylococcus, E.coli, Clostridium perfringens

• Przenoszone przez: pióra, skórę, układ pokarmowy w czasie przemysłowego uboju

• Zakadzenia pochodzą najczęściej z jaj wylęgowych i środowiska wylegli piskląt

Zanieczyszczenia drobiu:

• Oparzanie w 60^oC zabija Enterobiacteriaceae, ale uszkadza naskórek

• Mechaniczne usuwanie pierza

• Patroszenie - uszkodzenie jelit i wydostanie treści

• Mycie i chłodzenie tuszek

Wymagania:

• Ogólna liczba drobnoustrojów 10⁵

• Bakterie gr coli max 10 ² jtk / cm2

• Pałeczki salmonella nieobecne

• Bakterie proteolityczne mniej niż 10 do 3

Jaja konsumpcyjne - jaja kurze

• Na powierzchni jaj drobnoustroje osądzają się w czasie przechodzenia przez kloakę lub w czasie składania

• Niektóre drobnoustroje chorobotwórcze mogą lokalizować się w żółtku

• Liczba droboustrojów na całej skorupce 10⁴ - 10⁶ jtk

• Trwałość jaj świeżych wynosi co najmniej 14 dni (30 st Celsjusza)

Zatrucia Salmonella :

• Bakterie chorobotwórcze: Salmonella, Staphylococcus, Shigella

• Potrawy z dodatkiem jaj będące przyczyną zatruć Salmonella : kremy cukiernicze, lody, ciasta, majonezy

• Produkty te nie są poddawane obróbce termicznej, co powoduje ze Salmonella zawarta w jajach dobrze rozmnaża się w produkcie

• Zakażenie jaj salomnella : Obecność Salmonella stwierdza się na 0,21 - 0,21 %

Zatrucia

pokarmowe

Intoksykacje

Infekcje

Toksyny wytwarzane przez glony

Mikotoksyny

(grzyby)

Toksyny

bakteryjne

biegunkowe

enterotoksyny

wymiotne

neurotoksyny

inne

Infekcje

inwazyjne

Toksyno-infekcje

Nabłonek jelita

ogólnoustropjowe

Inne tkanki i narządu

---