Fermentacja mlekowa – bakterie jakie ją prowadzą, przemiany, zastosowanie.
Występują dwa rodzaje : homofermentacja i heterofermentacja. Mikroorganizmy to m.in. Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris, Lactobacillus i Leuconostoc. Zachodzi synergizm między paciorkowcami Leuconostoc i Lactococcus. Przemiany: z laktozy powstaje kwas mlekowy, w ilościach śladowych powstają: kwas mrówkowy, kwas octowy, etanol i acetoina. Zastosowanie: produkcja żywności fermentowanej o korzystnych cechach i długiej trwałości, np. sery, twarogi, jogurty, mleczne napoje fermentowane; produkcja pieczywa (ciemnego i mieszanego); odkwaszanie win (fermentacja jabłkowo-mlekowa); produkcja kwasu mlekowego.
Mikroflora jaj – bezpieczeństwa żywności produkowanej z nich.
Mechanizmy obronne: skorupka (błona włoskowata zamyka większość por na powierzchnii) błona podskórkowa (wzrost pH po kilku dniach), lizozym (rozkład peptydoglikanu w ścianie bakterii G(+)). Czasem jaja smaruje się specjalną emulsją, która uszczelnia skorupkę i zabezpiecza przed wniknięciem mikroorganizmów do środka. Mikroflora chorobotwórcza: Salmonella sp., Shigella sp., G(-) Pseudomonas sp., Proteus sp. Escherichia coli, G(+) Micrococcus sp. , Bacillus sp., Enterococcus sp.
Człowiek w gastronomii jako źródło infekcji – charakterystyka.
Ludzie mogą przenosić bakterie takie jak m.in. Salmonella, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes. Głównie zanieczyszczenia to wynik nie przestrzegania prawidłowej praktyki higienicznej, która związana jest z: nieprawidłową higieną praciownika, np. myciem rąk itd., znajomością stosowanych środków dezynfekcyjnych i umiejętnym używaniem ich, używaniem dwa razy tych samych nie mytych narzędzi, brakiem książeczki sanitarno – epidemiologicznej.
Wpływ obróbki cieplnej na mikroflorę i jakość gotowych produktów.
Temperatura to bardzo ważny czynnik, ponieważ jeśli znamy temperatury optymalne dla rozwoju mikroorganizmów możemy w ten sposób niwelować procesem technologicznym, aby pozbyć się jak największej ich ilości. Ze względu na temperaturę drobnoustroje dzielimy na: psychrofile (10-15 stopni C, Pseudomonas, Candida, Bacillus, Clostridium), mezofile (25-40 stopni C, większośc bakterii, grzyby) i termofile (45-55 stopni C, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Geobacillus). Możemy spotkać się także z problemem mikroflory ciepłoopornej, która zdolna jest przeżyć proces pasteryzacji w temp. 63,5 stopni C (przeżywa pasteryzację krótkotrwałą, proces pieczenia). Takimi drobnoustrojami są m.in.: Micrococcus sp., Enterococcus sp., przetrwalniki Bacillus sp. i Clostridium sp. Działalność temperatury około 80 stopni C przez 10 minut powoduje, że pozostają już tylko przetrwalniki. Obróbka termiczna kształtuje cechy organoleptyczne i podczas niej mogą być tracone witaminy.
Staphylococcus aureus – chorobotwórczość i charakterystyka.
główne kryterium higieny,
rodzina Micrococaceae,
G(+) ziarniak,
względny beztlenowiec,
tworzy enzymy: katalaza, koagulaza,
nie jest ciepłooporna, ale jej enterotoksyna jest wysoce termostabilna,
człowiek jest jej nosicielem – na skórze i błonach śluzowych gardła i nosa, a także chore zwierzę (zapalenie wymion),
powoduje ropnie, czyraki, zapalenie migdałków,
jej inwazyjność nie ma związku ze spożyciem żywności.
Salmonella sp. - charakterystyka i źródła.
G(-) pałeczka,
względny beztlenowiec,
główne źródło zakażenia: jaja, żywność zanieczyszczona fekaliami, ludzie – nosiciele, żywność pochodzenia zwierzęcego (surowe mleko),
serotypy Salmonella Typhi oraz Salmonella Paratyphi A,B i C wywołują dur brzuszny i rzekomy,
pozostałe serotypy m.in. Salmonella Dublin wywołują salmonellozy, wytwarzając endotoksyny powodujące nieżyty przewodu pokarmowego oraz biegunki o ostrym przebiegu,
czas inkubacji choroby od 3-90 dni.
Mikotoksyny:
wtórne metabolity grzybów strzępkowych wywołujące ostre zatrucia, uszkodzenia nerek i wątroby,
wykazują właściwości kancerogenne i mutagenne,
ze względu na budowę chemiczną należą do różnych grup m.in. pochodne kumaryny, sterydy, cykliczne peptydy,
choroby wywoływane spożyciem mykotoksyn nazywane są mykotoksykozami,
zdolność do syntezy mykotoksyn jest cechą szczepową, która ujawnia się w określonych warunkach t.j.: odpowiednie uwarunkowania genetyczne, odpowiednia temperatura, wilgotność, skład podłoża itd.,
pleśnie o wysokiej aktywności mikotoksyn, aflatoksyn: Mastigomycetes, Zygomycetes, Ascomycetes, Deuteromycetes.
Cukier i sól kuchenna – naturalne konserwanty. Mechanizm działania.
Głównym czynnikiem powodującym psucie się żywności są mikroorganizmy. Zabiegi konserwacyjne mają więc na celu uniemożliwienie im wzrostu i rozwoju w konserwowanym materiale. Zarówno cukier jak i sól kuchenna posiadają zdolność do zabijania bakterii i są naturalnymi konserwantami. Ich działanie konserwujące polega na tym, że obniżają one aktywność wody w procesie osmozy. W roztworze soli jest mniejsze stężenie wody i aby je wyrównać woda przenika z komórki bakterii, powodując jej kurczenie, a w efekcie obumarcie mikroorganizmu. Chlorek sodu obniża także rozpuszczalnośc tlenu, zmienia pH środowiska, a jony chlorkowe wykazują toksyczne oddziaływanie na drobnoustroje.
Wpływ temperatury na rozwój mikroorganizmów.
Działanie na mikroorganizmy może mieć charakter bezpośredni m.in. wpływając na szybkość wzrostu, aktywność enzymów lub pośredni m.in. regulując rozpuszczalność związków wewnątrzkomórkowych i transport jonów. Temperatura może być tez czynnikiem zabójczym jeśli przekroczy maksymalną temperaturę wzrostu drobnoustrojów, ponieważ nastąpi ich termiczna inaktywacja. Wzrost temperatury prowadzi również do obniżenia aktywności i dezaktywacji enzymów podtrzymujących metabolizm komórki. Ze względu na specyficzną oporność mikroorganizmów na działanie wysokiej temperatury wyróżnia się mikroorganizmy ciepłooporne i ciepłowrażliwe. Najbardziej ciepłooporną grupą mikroorganizmów są formy przetrwalne laseczek z rodzaju Bacillus i Clostridium. Mniejszą ciepłoopornością w porównaniu z przetrwalnikami wykazują komórki wegetatywne.
Klasa Ascomycetes.
Drożdże:
temperatura wzrostowa: mezofile (optymalna: 25-28 stopni C),
warunki tlenowe: asymilacja cukrowców do CO2 i H2O,warunki beztlenowe: fermentacja alkoholowa,
rozmnażanie wegetatywne i generatywne,
przedstawiciele i zastosowanie: fermentacja alkoholowa (winiarstwo, gorzelnictwo, browarnictwo), piekarnictwo ( Saccharomyces cerevisiae – spulchnianie ciasta), fermentacja laktozy (Kluyveromyces marxianus var. Lactis – produkcja kefiru), produkcja antygenów szczepionkowych,
oddziaływanie negatywne: powodują gorzknienia produktów, rozwijają się na powierzchnii w postaci grubego nalotu.
Pleśnie (grzyby strzępkowe):
temperatura wzrostowa: mezofile ( optymalna: 20-35 stopni C),
warunki tlenowe: wzrost i metabolizm,warunki beztlenowe: brak wzrostu,
posiada septowana grzybnię,
małe wymagania pokarmowe,
duża zdolność do adoptowania się w różnych środowiskach,
rozmnażanie płciowe i wegetatywne,
przedstawiciele i zastosowanie: Byssochlamys fulva, Byssochlamys nivea – upłynniają żelatynę, porastają owoce, produkty mięsne.
Klasa Deuteromycetes.
Drożdże:
grzyby niedoskonałe, nie rozmnażają się generatywnie,
temperatura wzrostowa: mezofile (optymalna: 25-28 stopni C),
warunki tlenowe: asymilacja cukrowców do CO2 i H2O,warunki beztlenowe: fermentacja alkoholowa,
przedstawiciele i zastosowanie: wady surowców spożywczych (Rhodotorula sp. i Torulopsis sp.), dodatek do pasz (Torulopsis, Candida),produkcja kiełbas fermentowanych ( Candida farnata).
Pleśnie (grzyby strzępkowe):
temperatura wzrostowa: mezofile (optymalna: 20-35 stopni C),
warunki tlenowe: wzrost i metabolizm,warunki beztlenowe: brak wzrostu,
posiada septowaną grzybnię,
rozmnażanie wegetatywne,
przedstawiciele i zastosowanie: produkty zbożowe (Alternaria citri), porost pleśni (Penicillium camemberti), przerost pleśni (Panicillium roqueforti), fermentacja cytrynowa (Aspergillus niger), odkwaszanie odfermentowanych produktów (Geotrichum candidum).
Chemiczne konserwanty:
brak toksyczności w stosowanych dawkach,
wyraźnie określone spektrum działania w konkretnych warunkach środowiska,
szczególna aktywność wobec mikroorganizmów chorobotwórczych,
ich skuteczność musi być cechą trwałą,
brak oddziaływania ze składnikami żywności oraz z opakowaniem,
azotan (III) i (V) potasu, ditlenek siarki oraz siarczany, mrówczany, kwas octowy, kwas propionowy i jego sole, kwas sorbowy i jego sole, difenyl.
Wpływ obróbki termicznej na jakość mikrobiologiczną potraw.
możliwość przeżycia mikroflory przetrwalnikującej: Bacillus cereus (ryż, fasola), Clostridium perfringens (gotowane mięso i drób),
Bacillus cereus – 2 typy toksyn: biegunkowa bądź wymiotna (potrawy z ryżu, kasz, makaronów),
w procesie pasteryzacji niszczone są wszystkie formy wegetatywne bakterii chorobotwórczych, maksymalnie obniża się liczba mikroflory saprofitycznej,
po procesie parzenia pozostaje już tylko Micrococcus sp., niektóre BFM, Enterococcus sp., Bacillus sp., maczugowce.
Wady potraw przechowywanych chłodniczo.
nie wszystkie potrawy mogą być zamrożone,
może nastąpić konieczność modyfikacji receptur ( sosy – konieczność dodania skrobi),
zmiany składników żywności,
nakłady energetyczne.
Mikroflora ryb i owoców morza.
Mikroflora ryb:
dominująca: G(-) Pseudomonas sp., Vibrio sp., Moraxella sp., Flavobacterium sp.,
pozostałe: G(+) Micrococcus sp., Microbacterium sp., Clostridium botulinum, Clostridium tetanii,
ryby mrożone: głównie Enterobacteriaceae,
ryby solone: Micrococcus sp. (90%), pozostałe: Sarcina sp., Pseudomonas sp., Flavobacterium sp.,
ryby wędzone: Micrococcus sp., Pseudomonas cavia, Clostridium botulinum, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Salmonella sp.,
ryby marynowane: BFM ( Leuconostoc i Lactobacillus), Moraxella sp.
Mikroflora owoców morza:
Pseudomonas sp. i Vibrio sp., BFM – Lactobacillus i Enterococcus,
pałeczki grupy coli,
Salmonella, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens, Shigella.
Klasa Zygomycetes.
pleśnie (grzyby strzępkowe),
temperatura wzrostowa: mezofile (20-35 stopni C),
warunki tlenowe: wzrost i metabolizm,
warunki beztlenowe: brak wzrostu,
grzybnia nieseptowana,
rozmnażanie wegetatywne,
wyróżniamy 2 rodzaje: Mucor ( występują w glebie i na szczątkach roślin, grzyb przechowalniczy, zasiedlają ziarno zbóż w trakcie zbioru, transportu), Rhizopus ( występują jako zanieczyszczenia żywności – owoce, chleb, mięso, sery, stosowane z uwagi na wytworzenia kwasu jabłkowego, fumarowego, enzymów lipolitycznych).
Pojęcia:
Katabolizm – reakcje rozkładu związków, które dostarczają energii i składników budulcowych do budowy komórki ( oddychanie i odżywanie).
Anabolizm – reakcje biosyntezy wszystkich składników (cukry proste, aminokwasy, kwasy tłuszczowe, zasady purynowe i pirymidynowe, wielocukry, kwasy nukleinowe, lipidy).
Probiotyki – żywe komórki drobnoustrojów, które podane człowiekowi lub zwierzęciu w odpowiednich ilościach wywierają korzystny wpływ na ich organizm. Efekt korzystny wywierają w jamie ustnej i przewodzie pokarmowym, w górnych drogach oddechowych i w przewodzie moczowo-płciowym.
Prebiotyki – składniki żywności, które nie ulegają strawieniu przez enzymy jelitowe i które mogą korzystnie oddziaływać na organizm człowieka na drodze selektywnej stymulacji w okrężnicy, wzrostu i szczepów korzystnych dla zdrowia gospodarza.
Synbiotyki – mieszanina probiotyków i prebiotyków korzystnie wpływa na zdrowie człowieka poprzez poprawę przeżywalności i kolonizacji żywych mikroorganizmów w przewodzie pokarmowym, osiągniętą na drodze selektywnej stymulacji ich wzrostu i aktywności.
Drobnoustroje ze względu na rodzaje akceptorów protonów i elektronów mogą prowadzić:
oddychanie tlenowe: końcowy akceptor to tlen,, maksymalny pełny łańcuch oddechowy, z przeniesienia 1 pary protonów i elektronów powstają 3 cząsteczki ATP,
oddychanie beztlenowe: końcowy akceptor to związek nieorganiczny (azotany, siarczany), cały lub prawie cały łańcuch oddechowy (z pominięciem oksydazy cytochromowej), z przeniesienia 1 pary protonów i elektronów powstają 2 cząsteczki ATP,
fermentacja: końcowym akceptorem jest związek organiczny ( kwas organiczny lub alkohole: etylowy), bardzo krótki łańcuch oddechowy, z przeniesienia 1 pary protonów i elektronów powstaje 1 cząsteczka ATP.
Fermentacja alkoholowa.
Mikroorganizmy: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces carlsbergensis (d.uvarum), Schizosaccharomyce pombe, Kluyveromyces marxianus ssp. marxianus.
Substraty: glukoza, fruktoza, sacharoza, rafinoza i laktoza.
Przemiany: z glukozy powstają 2 cząsteczki alkoholu etylowego i CO2.
Fermentacja masłowa.
Mikroorganizmy: laseczki z rodzaju Clostridium: C. butyricum, C. pasteurianum, C. tyrobutyricum, C. perfringens.
Substraty: glukoza, laktoza, pektyny, skrobia, celuloza, mleczany.
Przemiany: z glukozy powstają 3 cząsteczki kwasu masłowego, 2 cząsteczki kwasu octowego, 8 cząsteczek CO2, 8 cząsteczek H2O.
Znaczenie: późne wzdęcia serów, bombaże konserw mlecznych i warzywnych, psucie kiszonek warzywnych.
Fermentacja mrówkowa.
Laktoza → kwas mrówkowy + kwas mlekowy + kwas octowy + kwas bursztynowy + alkohol etylowy + CO2 + H2 (1:1) E.coli ; gł. prod. kwaśne
Laktoza → kwas mrówkowy + kwas mlekowy + alkohol etylowy + acetoina + butandiol + CO2 + H2 (3:1) Enterobacter sp., Klebsiella sp., Citrobacter sp. ; prod. kwaśne i aromatyzujące
Substraty: heksozy, laktoza.
Znaczenia: wczesne wzdęcia serów, wady smaku i zapachu, bombaże, bakterie prowadzące proces są wskaźnikami higienicznymi procesu i produktu.
Listeria monocytogenes.
G(+) pleomorficzna pałeczka,
występuje w przewodzie pokarmowym ludzi – nosiciele (5%), w surowym mleku, serach oraz surowych warzywach, głównie żywność ready to eat przechowywana chłodniczo,
choroba: listeriozy – zapalenie opon mózgowych, paraliż układu nerwowego, czas inkubacji: 3-90 dni,
tlenowe lub mikroaerofile.
Yersinia enterocolitica.
G(-) względnie beztlenowa, psychrotrofowa pałeczka,
występuje w surowym mleku, wodzie, w surowym mięsie, owocach morza, surowych warzywach,
choroba: yersinioza – zapalenie jelit, biegunka, wymioty, czas inkubacji: 1-3 dni,
wytwarzają enterotoksyny.
Clostridium perfringens.
G(+) laseczka przetrwalnikująca, beztlenowa,
w żywności zwykle nie tworzy przetrwalników,
źródła izolacji: gleba, drób, mięso, fasola, podgotowane i źle schłodzone potrawy,
tworzy toksyny alfa, beta, gamma i delta – zgorzel gazowa,
zatrucia pokarmowe wywołują enterotoksyny.
Bacillus cereus.
G(+) laseczka przetrwalnikująca, względnie beztlenowa,
wytwarzaja katalazę i lecytynazę, upłynnia żelatynę, tworzy acetoinę,
występuje w przewodzie pokarmowym 10% dorosłej populacji ludzi, w glebie, ryżu surowym, zbożu, mleku,
zatrucia typu biegunkowego i wymiotnego.
Clostridium botulinum.
G(+) beztlenowa laseczka przetrwalnikująca,
tworzy toksyny typu A – G,
chorobotwórcze dla ludzi są toksyny typu: A,B,E i F,
w środowisku, gdzie występują azotany (III) nie namnaża się.