Temat: Wpływ środków konserwujących i dezynfekcyjnych na drobnoustroje.

CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Niektóre substancje, jak np. sól lub dwutlenek węgla, stosowane są do konserwowania żywności od wielu setek lat. Obecnie znanych jest wiele innych substancji chemicznych zapobiegających niekorzystnym zmianom w żywności. Związki chemiczne mogą być wprowadzane do żywności tylko w przypadku, gdy trwałości produktu nie można osiągnąć innymi sposobami, takimi jak np. pasteryzacja, sterylizacja, suszenie lub mrożenie.

Środki konserwujące powinny wykazywać następujące właściwości :

1. odznaczać się działaniem bakteriobójczym lub bakteriostatycznym w małych stężeniach,

2. wykazywać dużą odporność na temperaturę, utlenianie oraz wysoką kwasowość,

3. nie wpływać ujemnie na cechy organoleptyczne produktu,

4. dobrze rozpuszczać się w wodzie,

5. w stosowanych stężeniach nie wykazywać toksyczności w stosunku do ludzi.

Przed wprowadzeniem do powszechnego użycia muszą być przeprowadzone dokładne badania nieszkodliwości stosowanej substancji i jej metabolitów. W badaniach toksykologicznych uwzględnia się badania toksyczności ostrej, podostrej, przewlekłej oraz działanie kancerogenne. Substancję uważa się za nieszkodliwe pod względem toksyczności ostrej, jeśli LD₅₀ dla żadnego gatunku zwierząt nie jest niższe od 1 g na 1 kg masy ciała. LD₅₀ - dawka śmiertelna - jest to dawka substancji chemicznej wyrażona w mg na kg masy ciała zwierzęcia, która u połowy (50%) zwierząt doświadczalnych powoduje zejście śmiertelne. Obserwacje w celu ustalenia LD₅₀ prowadzi się zwykle 7 - 14 dni.

Badania nad toksycznością przewleką prowadzi się ponadto stosując dodatek środków konserwujących do paszy przez dwa lata. Za nieszkodliwą dawkę dla człowieka ustaloną przy badaniu toksyczności przewlekłej przyjmuje się 1 / 100 dawki nieszkodliwej dla zwierząt.

Do chemicznych środków konserwujących zalicza się takie związki, które wykazują efekty abiotyczne w niskich stężeniach rzędu 0,1 - 0,3 % lub mniej. Dlatego niektóre substancje (np. sól) jakkolwiek w odpowiednich stężeniach spełniają rolę konserwantów, to nie są zaliczane do konserwujących środków chemicznych w pełnym znaczeniu.

W Polsce dopuszcza się do użycia m.in. następujące związki: saletrę sodową i potasową, bezwodnik kwasu siarkawego, ester etylowy i propylowy kwasu p-hydroksybenzoesowego, kwas benzoesowy i jego sól sodową, kwas mrówkowy itp. Lista dopuszczonych związków jest zawarta w Rozporządzeniu Ministra Zdrowia.

Do środków, które wykazują działanie konserwujące, ale nie są substancjami konserwującymi w ścisłym tego słowa znaczeniu należą m. in.: sól kuchenna, cukier, alkohol etylowy, dwutlenek węgla, dym wędzarniczy oraz kwasy : mlekowy, winowy, cytrynowy, ortofosforowy itp.

Rodzaje środków konserwujących

1. Dwutlenek siarki - jego działanie konserwujące polega na redukcji wiązań S - S w białkach enzymów. W stosowanych stężeniach (0,1 - 0,3%) działa skutecznie przeciwko rozwojowi pleśni i bakterii. Słabiej hamuje wzrost drożdży. SO₂ służy do utrwalania suszów, soków, przecierów, żelatyny spożywczej. Niszczy całkowicie witaminę B₁ (tiaminę) i dlatego m. in. nie nadaje się konserwowania mięsa.

2. Kwas benzoesowy i benzoesany - w przyrodzie występuje w owocach jagodowych (czarne jagody i borówki - 0,1 - 0,2 %, żurawiny - 0,02 - 0,06%), dzięki czemu ich przetwory wykazują dużą trwałość bez dodatku środków konserwujących. Jako środek konserwujący stosowany jest w stężeniu 0,1%. Podobnie jak dwutlenek siarki kwas benzoesowy działa skutecznie tylko w środowisku kwaśnym, wykazując działanie hamujące w stosunku do drożdży i bakterii kwasu masłowego. Słabiej działa w stosunku do bakterii kwasu octowego, a prawie w ogóle nie hamuje rozwoju bakterii mlekowych. Działanie hamujące kwasu benzoesowego polega na oddziaływaniu na błonę komórkową oraz na inhibitowaniu niektórych reakcji enzymatycznych.

3. Estry kwasu p-hydroksybenzoesowego. Związki te dodaje się w ilości 0,1%. Stosuje się je do przetworów owocowo - warzywnych, margaryny, konserw rybnych i żelatyny.

4. Kwas mrówkowy - jest to bezbarwna ciecz dobrze rozpuszczalna w wodzie o drażniącej woni i żrącym działaniu na skórę. Stosowany jest do konserwowania soków owocowych (malinowy i wiśniowy) w dawce 0,15% i do syropów owocowych w dawce 0,1%. W przyrodzie występuje w miodzie pszczół, w malinach oraz jako uboczny produkt niektórych fermentacji. Wykazuje o wiele silniejsze działanie niż homologi (kwas octowy i kwas propionowy). Skuteczniej działa na drożdże i pleśnie niż na bakterie.

5. Kwas sorbowy stosowany jest w dawkach 0,1 - 0,2% do konserwowania przetworów owocowo - warzywnych, wyrobów garmażeryjnych, win, serów i margaryny. Środek ten skutecznie hamuje rozwój pleśni, drożdży i bakterii Salmonella. Nie hamuje wzrostu Clostridium oraz bakterii octowych i mlekowych. W dawkach 0,05% dodawany bywa do kiszonej kapusty i kiszonych ogórków. Jego obecność nie tylko zapobiega odkwaszaniu kiszonki przez drożdże i pleśnie, ale również hamuje proces powstawania pustych przestrzeni w ogórkach, tworzących się w wyniku wydzielania enzymów pektolitycznych przez drożdże i pleśnie.

6. Kwasy organiczne. Kwasy takie jak mlekowy i octowy używane są jako konserwanty przy produkcji marynat. Kwas mlekowy spełnia rolę środka konserwującego w kiszonkach, gdzie powstaje w drodze fermentacji, ale bywa też dodawany jako czysta substancja chemiczna. Kwas mlekowy wykazuje właściwości konserwujące w stężeniu 1,5%, a kwas octowy w stężeniu 1 - 4%. Konserwujące działanie kwasów polega przede wszystkim na obniżeniu pH,

7. Antybiotyki - zasadą stosowania antybiotyków do konserwowania żywności jest używanie antybiotyków nieleczniczych np. Nizyna. Rolę konserwantów żywności spełniają również Fitoncydy - nazywane antybiotykami roślinnymi. Zalicza się do nich olejki musztardowe (chrzan, rzepak, gorczyca), olejki czosnkowe, substancje goryczkowe chmielu oraz różne alkaloidy i glukozydy.

8. Sól i cukier. Jakkolwiek sól i cukier nie są substancjami konserwującymi w ścisłym znaczeniu, stosuje się je powszechnie. Użycie soli i cukru zalicza się do tzw. osmoaktywnych metod utrwalania żywności.

Działanie soli polega na odciągnięciu wody zarówno z powierzchni utrwalanej żywności, jak i z komórek mikroorganizmów, co wywołuje plazmolizę a w rezultacie zahamowanie rozwoju i śmierć komórki. Wskutek małej masy cząsteczkowej i dysocjacji elektrolitycznej sól ma o wiele większą zdolność hamowania wzrostu drobnoustrojów niż sacharoza. W stężeniu 1 - 3% sól odgrywa rolę przyprawy i działa stymulująco na wzrost większości drobnoustrojów. W stężeniu ponad 3-procentowym działa hamująco na wzrost niektórych drobnoustrojów, ale dopiero przy 15 - 16% działa w pełni konserwująco. Bakterie z grupy pałeczki okrężnicy i bakterie gnilne z rodzaju Proteus nie rozwijają się już przy stężeniu 1 - 2% NaCl, bakterie mlekowe dobrze rosną do 3% soli. Niektóre drożdże rozwijają się w stężeniach do 19% NaCl. Pleśnie wytrzymują stężenia ponad 22% soli. Na szczególną uwagę zasługuje grupa drobnoustrojów halofilnych, którym sól jest niezbędna do normalnego wzrostu, ponadto wyróżnia się grupę drobnoustrojów solotorelancyjnych, które rozwijają się dobrze zarówno bez soli, jak i w stężeniach przekraczających 5%. Wyróżnić można również grupę bakterii soloopornych, które nie rozwijają się w wysokich stężeniach soli, ale również nie giną, przebywając długi czas w solankach.

Cukier (sacharoza) wykazuje działanie konserwujące w stężeniach o wiele wyższych niż sól (60 - 70%). Najmniej oporne na podwyższone stężenie są bakterie, a najbardziej oporne są pleśnie. Drożdże na ogół rozwijają się w stężeniach do 30-procentowych, ale występują również gatunki drożdży osmofilnych z rodzaju Saccharomyces (S. rouxii, S. mellis), które mogą rozwijać się nawet w 60-procentowych roztworach cukru. Podobnie jak w przypadku soli, wyróżnia się grupę drobnoustrojów osmoopornych, które nie rozwijają się w wysokich stężeniach cukru, ale również nie giną.

Środki dezynfekcyjne - Virkon - uniwersalny środek dezynfekcyjny dodatkowo o działaniu myjącym. Ma udowodnione silne działanie bakteriobójcze, wirusobójcze i grzybobójcze (m.in. HIV/AIDS, Pseudomonas, salmonelle, gronkowce - ponad 300 szczepów bakterii i 18 rodzin wirusów). Sprawdza się bardzo dobrze w polskiej Służbie Zdrowia - osiem lat na naszym rynku przy braku doniesień o powstaniu szczepów opornych. Zarejestrowany i stosowany w kilkudziesięciu krajach świata na wszystkich kontynentach.

Zastosowanie:

• Idealny do dezynfekcji powierzchni i sprzętów wykonanych z gumy, szkła, tworzyw sztucznych i metali.

• Uniwersalny w użyciu - może być stosowany nie tylko w części leczniczej szpitala, lecz także w zapleczu gastronomicznym - dopuszczony przez PHZ do dezynfekcji powierzchni kontaktujących się z żywnością, a nawet do dezynfekcji skorupek jaj przeznaczonych do spożycia (Salmonella).

Typowe zastosowania to:

• w służbie zdrowia: dezynfekcja narzędzi lekarskich i sprzętu medycznego, podłóg, ścian, sufitów, łóżek, inkubatorów dla noworodków, wózków szpitalnych, sedesów, umywalek, nocników, brodzików, pojemników na odpadki i zużyte materiały opatrunkowe, podkładów nieprzemakalnych, termoforów, środków transportu (karetek pogotowia);

• w mieszkaniach - do dezynfekcji pomieszczeń, sprzętów, sanitariatów, wyposażenia kuchni i łazienki, zabawek dla dzieci;

• w przemyśle spożywczym i gastronomii - do dezynfekcji linii produkcyjnych, sprzętów i urządzeń technologicznych, sztućców, talerzy i naczyń kuchennych, ścierek, szczotek, mioteł i pojemników na odpady, pomieszczeń produkcyjnych i sklepowych, urządzeń sanitarnych, środków transportu;

• w weterynarii VIRKON stosuje się do dezynfekcji pomieszczeń inwentarskich (ściany, podłogi, sufity, kanały gnojowe, koryta, klatki, kojce, urządzenia dojarskie, pojemniki na karmę, sprzęt do pielęgnacji).

CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Zbadać wpływ wybranych konserwantów (cukier, sól, ocet (kwas octowy) i dezynfekantu (virkon) w różnych stężeniach na wybrane drobnoustroje (Aspergillus niger, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli).

1. W probówkach znajduje się 5 ml sterylnego podłoża Sabourauda - podłoże do wzrostu pleśni Aspergillus niger i drożdży - Saccharomyces cerevisiae lub 5 ml sterylnego bulionu odżywczego - podłoże do wzrostu E. coli.

2. Badamy wpływ 4 - substancji w 2- stężeniach + kontrola na 3-rodzajach drobnoustrojów. Testujemy wpływ: virkonu, cukru, soli - NaCl, ocetu - kwasu octowego w następujących stężeniach:

• Virkon: 0% (kontrola), 2% (1,25ml), 5% (5ml);

• Cukier: 0%, 15% (5ml z 30%), 60%(7,5ml ze 100%);

• NaCl: 0%, 5% (5ml z 10%); 15%(5ml z 30%);

• Ocet: 0%, 2% (1,25ml), 5% (5ml).

(Dla danego drobnoustroju przygotowywana jest jedna kontrola - probówka oznaczona np. E (jako E. coli) lub D (drożdże - S. cerevisiae) lub A (A. niger) i literką K - kontrola ponieważ nie dodajemy do niej żadnej substancji, jedynie wybrany drobnoustrój.).

3. Dysponujemy

• 10% roztworem Virkonu;

• 30% i 100% roztworem cukru;

• 10% i 30% roztworem soli;

• 10% roztworem octu

4. Opisać dokładnie probówki. Na każdej probówce napisać odpowiednio: E lub D lub A - skróty od nazw drobnoustrojów; V lub C lub S lub O - skróty od nazw substancji; na jednej probówce z danym drobnoustrojem K, na pozostałych odpowiednio 2% lub 5% lub 15% itp. - stężenie substancji. Każda probówka powinna mieć informację: jaki drobnoustrój, jaka substancja, w jakim stężeniu została do niej dodana.

5. Przed dodaniem substancji każdą probówkę zaszczepić odpowiednio przygotowanymi kulturami drobnoustrojów. Ze skosu lub płytki z np. E. coli pobrać 3 oczka ezy i dodać do kolbki z 30 ml RF. Dokładnie wymieszać i z tak przygotowanej kolbki dodać po 1 ml zawiesiny do każdej probówki oznaczonej E. Tak samo postępować z drożdżami i pleśnią.

6. Wykonać obliczenia stężeń i do przygotowanych probówek dodać odpowiednią ilość środków konserwujących i virkonu.

(Studenci powinni sami policzyć ile jakiej substancji dodać do 5 ml podłoża , aby uzyskać określone jej stężenie w probówce, mając na uwadze z jakiego stężenia wyjściowego substancji wychodzili. Ponieważ słabo im to wychodzi na tablicy piszę im ściągę w nawiasach podaję konkretne ilości substancji i stężeń )

7. Tak przygotowane próby zostawić do inkubacji. (Nie podawałam konkretnej temperatury i czasu, pozostawiałam w temp. pokojowej do następnych ćwiczeń)

8. Na następnych ćwiczeniach jeżeli probówki będą się nadawać do obserwacji należy sprawdzić czy zastosowane substancje w określonych stężeniach hamują, czy może stymulują wzrost testowanych drobnoustrojów w porównaniu do kontroli.

- 4 - Wpływ środków konserwujących i dezynfekcyjnych na drobnoustroje

---