ANALIZA MIKROBIOLOGICZNA ŻYWNOŚCI

W PRZECHOWYWANEJ ŻYWNOŚCI NASTĘPUJĄ PROCESY:

1. Oddychanie- jest procesem zachodzącym w surowcach, które nie zatraciły cech żywych organizmów; zjawisko to powoduje obniżenie wartości odżywczej surowców w czasie przechowywania.

2. Dojrzewanie- odbywa się pod wpływem enzymów zawartych w tkankach; prowadzi do poprawy wyglądu, smaku, zapachu warzyw i owoców.

W wielu przypadkach celem przechowywania jest zahamowanie procesów dojrzewania.

Czynnikami, które regulują proces dojrzewania są:

- temperatura,

-zawartość tlenu i dwutlenku węgla w atmosferze,

-wilgotność.

Jednym ze sposobów zapobiegania tym procesom jest stosowanie odpowiednich opakowań surowców, np. pakowanie próżniowe lub w atmosferze CO2.

3. Autoliza- samotrawienie, zachodzi pod wpływem enzymów autolitycznych i prowadzi do rozkładu składników odżywczych wewnątrz komórek i przyspiesza psucie się żywności

4. Wysychanie- jest zjawiskiem fizycznym prowadzącym do utraty wody z tkanek, co powoduje wiotczenie i kurczenie się, wpływa to niekorzystnie na wartość odżywczą warzyw i owoców, zmniejsza się zawartość witaminy C i obniża się, jakość surowców.

5. Kiełkowanie- występuje w surowcach roślinnych, jest to zjawisko niepożądane i należy mu zapobiegać przez przechowywanie surowców w pomieszczeniach chłodnych i suchych.

DROBNOUSTROJE WYSTĘPUJĄCE W ŻYWNOŚCI

Źródła drobnoustrojów w produktach spożywczych:

• Surowce

W warunkach wysokiej higieny produkcji, w produkcie końcowym obecne są tylko drobnoustroje pochodzące z surowca, które przeżyły cały proces produkcji.

- Są to najczęściej bakterie:przetrwalnikujące lub ciepłooporne.

• Stosowane dodatki

Najczęściej są źródłem pleśni i drożdży, chociaż mogą także wprowadzać mikroflorę chorobotwórczą. Szczególnie niebezpieczne są pleśnie wytwarzającemykotoksyny.

• Proces produkcji

Zależne od rodzaju procesu i higieny produkcji, podczas jego trwania może zachodzić nie tylko zanieczyszczenie nowymi drobnoustrojami, ale również rozwój obecnych już drobnoustrojów (sprzyja temu przetrzymywanie półproduktów).

Skażeniu mogą ulegać:

• Powierzchnia maszyn i urządzeń

• Powietrze

• Zbiorniki, różne przewody

• Woda

• Opakowania

Opakowania bezpośrednie - często wskutek niedostatecznej ich dezynfekcji przyczyniają się do zwiększenia liczby drobnoustrojów w produkcie.

W żywności wyróżnia się drobnoustroje:

• Saprofityczne (nie są chorobotwórcze, ale mogą powodować zepsucie produktów) - mogą występować w pewnych ilościach dopuszczonych normami mikrobiologicznymi.

• Chorobotwórcze- nie powinno ich być (występują, jeśli nie przestrzegana jest higiena produkcji).

Ważne:poszczególne grupy produktów spożywczych wykazują charakterystyczny skład mikroflory.

Utrwalanie żywności - rola

Cel: utrzymanie żywności w stanie możliwie niezmienionym pod względem cech: fizycznych ( struktura, smak, zapach), biologicznych (zachowanie wartości odżywczej), higienicznych (ochrona przed infekcjami).

Utrwalanie albo konserwowanie żywności jest to działanie zamierzające do przedłużenia trwałości żywności przez:

• Niedopuszczenie do rozwoju i działalności drobnoustrojów, przez ich zabicie lub usunięcie połączone z zabezpieczeniem przed zakażeniem wtórnym.

• Wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych, np. utleniania biologicznego, fermentacji, reakcji enzymatycznego rozpadu różnych związków org oraz brunatnienia.

• Hamowanie zmian chemicznych, np. autooksydacji tłuszczu, utlenianie witamin.

• Wstrzymanie zmian fizycznych, jak zbrylania się, twardnienia, rozwarstwiania i innych zmian struktury i konsystencji.

• Zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem różnego rodzaju szkodników, np. szkodników magazynowych (gryzoni, owadów, roztoczy, itp.).

• Zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami fizycznymi, chemicznymi i pochodzenia organicznego (kurz, różne substancje zapachowe i barwne, sierść itp.)

Skuteczne utrwalanie żywności

3 główne procesy

- biochemiczne (oddychanie)

-mikrobiologiczne (eliminacja skażenia żywności drobnoustrojami chorobotwórczymi)

-chemiczne (utlenianie)

W praktyce przemysłowej okazało się, że najistotniejszym czynnikiem powodującym straty i warunkującym skuteczne utrwalanie żywności jest czynnik mikrobiologiczny.

ZAGROŻENIE MIKROBIOLOGICZNE

Zagrożenia mikrobiologiczne:

• Sa to zakażenia wywołane mikroorganizmami patogennymi (grzyby, pierwotniaki, wirusy, bakterie).

• Źródłem zagrożeń może być sam człowiek, w wyniku niezachowania zasad higieny żywności w łańcuchy żywnościowym.

• Obecność szkodników -gryzoni, owadów.

• Surowce użyte do produkcji żywności.

SPOSOBY UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

• Metody związane z zahamowanie drobnoustrojów przez wpływ na ich środowisko bytowania.

• Metody związane z niszczeniem drobnoustrojów.

• Metody związane z usunięciem drobnoustrojów.

1. Zahamowanie rozwoju drobnoustrojów

• Obniżenie temperatury (chłodzenie i zamrażalnictwo).

• Zwiększenie ciśnienia osmotycznego, np. słodzenie i solenie.

• Zwiększenie aktywności jonów wodorowych (obniżenie pH), np. zakwaszanie, kiszenie, wysycenie dwutlenkiem węgla.

Zakwaszenie polega na utrwalaniu produktów za pomocą kwasu octowego o stężeniu 1-4%

Produkty utrwalane kwasem octowym nazywane są marynatami- zostaje wstrzymany rozwój drożdży i bakterii.

Kwaszenie polega na fermentacyjnym wytwarzaniu kwasu mlekowego w surowcach, zwłaszcza roślinnych, o udziale około 1,5 %, co prowadzi do obniżenia pH środowiska do pH 3,5-4.

2. Niszczenie drobnoustrojów żywności

• Metody termiczne- pasteryzacja, sterylizacja

• Metody chemiczne- środki chemiczne konserwujące

• Metody fizyczne- działanie promieniami jonizującymi

Chemiczne metody konserwujące:

- mają charakter pomocniczy lub uzupełniający;

- zwiększają efekt konserwujący wywołany innymi metodami.

3. Usuwanie drobnoustrojów.

• Usuwanie z ciekłych produktów żywnościowych: filtrowanie lub wirowanie.

Skuteczne wyjaławianie cieczy za pomocą filtrów wymaga wstępnego termicznego wyjałowienia filtru wraz z urządzeniem pomocniczym.

PODZIAL METOD UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

1. Metody fizyczne utrwalania żywności

Polegają na wykorzystaniu zjawisk fizycznych lub stosowaniu substancji zwiększających ciśnienie osmotyczne, którymi często są składniki środków żywnościowych (sól, cukier).

Utrwalanie środków żywnościowych metodami fizycznymi polega na stosowaniu w przetwórstwie wysokich i niskich temperatur, odwodnienia, solenia, cukrzenia.

Metody fizyczne:

Konserwowanie za pomocą niskiej temperatury:

• Chłodzenie - proces polegający na wymianie ciepła między produktami a środkiem chłodzącym

• Chłodnictwo zwykłe (plusowe) - chłodzenie lub chłodnicze przechowywanie.

• Chłodnictwo minusowe (zamrażalnictwo) -chłodzenia wymagają takie produkty jak: mięso, ryby, tłuszcze, wędliny, jaja, owoce, warzywa

• Zamrażanie - proces polegający na przemianie wody zawartej w produktach w lód, dzięki czemu produkty zamrożone wykazują większa trwałość i zdolność do przechowywania niż produkty ochłodzone.

UTRWALANIE NISKIMI TEMPERATURAMI

Chłodnictwo żywności:

• 10 - 0 st.C

• obniżenie temperatury do 10st.C powoduje 2-3 krotnie zmniejszenie szybkości reakcji chemicznych

• przez obniżenie pokojowej temperatury do około 0 st.C zmniejsza się 5 - 10 krotnie szybkość przemian biologicznych surowców, przedłuża się okres ich przydatności do przerobu czy spożycia

• nie każda żywność może być chłodzona (Jeśli temperatura owoców jest np. obniżona poniżej ich specyficznego optimum, występują tzw. uszkodzenia chłodnicze spowodowane różnymi zmianami fizjologicznymi, jak wewnętrznie lub zewnętrzne brązowienie, brak dojrzewania, plamy na skórze. Uszkodzenia obserwuje się np. w jabłkach przechowywanych w temperaturze niższej niż 2 - 3 st.C, w pomidorach w temp. niższej niż 7 - 10 st.C, czy bananach w temp. niższej niż 12 13 st.C)

Zamrażalnictwo żywności:

• polega na szybkim schłodzeniu produktu do temperatury (- 20)do (- 40) st. C (ale zwykle nie poniżej - 30 st. C i rzadko dochodzącej do (- 40st.C)) i utrzymaniu jej poniżej (- 18st.C) w czasie całego okresu przechowywania produktów w chłodni

• wstrzymuje rozwój i działanie drobnoustrojów powodujących psucie żywności i zatrucia

• dzięki niskiej temperaturze znacznie zwalnia się przebieg reakcji chemicznych oraz procesów enzymatycznych i biochemicznych, jakie zachodzą w żywności nie zamrożonej

• zamiana wody w lód, przy jednoczesnym zwiększeniu stężenia substancji rozpuszczalnych, stwarza warunki, w których drobnoustroje nie mogą się rozwijać

Konserwowanie za pomocą wysokiej temperatury:

• Pasteryzacja - ogrzewanie produktu w pasteryzatorach w temp. nie przekraczającej 100 st.C

• Zadaniem pasteryzacji jest osiągnięcia możliwie największego stopnia wyjałowienia towaru, przy jednoczesnym zachowaniu podstawowych cech towaru „świeżego”.

• W procesie tym giną jedynie formy wegetatywne.

• Proces ten stosuje się w przypadku produktów żywnościowych, których składniki w temperaturach powyżej 100 ⁰C mogą ulec rozkładowi, a także konserw o pH poniżej 4,5 (mikroorganizmy acydofilne charakteryzuje obniżona odporność cieplna).

• Wrażliwe na wysokie temperatury produkty (mleko, śmietanki, moszcz, soki, piwo, inne) wyjaławia się wykorzystując modyfikacje tego procesu. Jest to pasteryzacja:

• Pasteryzacja długotrwała, czyli niska

62-65 st C/ 20-30 min

• Pasteryzacja krótkotrwała, czyli wysoka

72 st C/ 15 s

• Pasteryzacja momentalna

85-90 st C/ 1-2 s

Termizacja

Łagodniejsze od pasteryzacji ogrzewanie płynnej żywności, nie pozwala na skuteczne wyeliminowanie drobnoustrojów chorobotwórczych, ale jej celem jest przedłużenie trwałości żywności, np. mleka surowego przez ogrzanie go w temp. 55 - 65 st.C przez około 15s.

Może być połączona z hermetycznym pakowaniem i stanowi wtedy dodatkowy, bardziej efektywny, zabieg utrwalający, n. delikatnych sosów czy niektórych przetworów mleczarskich.

• Tyndalizacja - odmiana pasteryzacji, polega na kilkakrotnym ogrzewaniu produktu do temp. nie wyższej niż 100 st.C, w odstępach dobowych.

• Sterylizacja - metoda termicznego utrwalania żywności, polegająca na ogrzewaniu produktów w sterylizatorach prze określony czas, w temp. powyżej 100 st.C, zwykle w granicach od 112 st.C do 121 st.C w nadciśnieniu 1 atmosfery.

Procesowi sterylizacji poddaje się także konserwy o pH powyżej 4,5- eliminacja from przetrwanych zapobiega możliwości pojawienia się form wegetatywnych bakterii, które w warunkach niskiej kwaswowści znajdują odpowiednie warunki do rozwoju

Niektóre termo wrażliwe produkty płynne (mleko) poddaje się sterylizacji błyskawicznej (UHT) w temperaturze 135- 150 st C w czasie 2-9 s.

Zmiany destrukcyjne temperatury powyżej 130 st C na drobnoustroje przebiegają względnie szybciej, niż reakcje powodujące degradacje składników żywności.

• W przemyśle stosowane są dwie metody tego procesu:

• Sterylizacja żywności w opakowaniach hermetycznych, czyli tzw. apertyzacja lub puszkowanie

• Sterylizacja żywności przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie, sterylizacja przepływowa głównie żywności w postaci ciekłej- proces fasteryzacji lub uperyzacji

• Obróbka cieplna - procesy ogrzewania, parzenia, smażenia, duszenia, pieczenia lub blanszowania.

Blanszowanie - zabieg konserwujący, stosowany w przetwórstwie owocowym, umyte produkty zanurza się na krótko w gorącej wodzie, co niszczy enzymy, które powodują utlenianie.

• Suszenie - proces technologiczny mający na celu prawie całkowite usunięcie pierwotnie zawartej wody w produkcie przez jej odparowanie:

• Suszenie naturalne - słoneczno - powietrzne oraz wietrzno - powietrzne

• Suszenie sztuczne - polega na użyciu ciepła uzyskiwanego z urządzeń grzejnych i odbywa się w rożnego typu suszarkach

• Suszenie konwekcyjne - ogrzany czynnik gazowy suszący owiewa produkty, wysuszając je i jednocześnie odprowadza parę z suszarki

• Suszenie promiennikowe - (suszenie promieniami podczerwieni) przy użyciu lamp

• Suszenie sublimacyjne (liofilizacyjne)

Liofilizacja

Polega na odwodnieniu produktu poprzez sublimację lodu (lód gaz),pod zmniejszonym ciśnieniem.

Dzięki temu, że produkt jest suszony z zamrożonego i w niskich temp. to nie ulegają degradacji jego najcenniejsze składniki i właściwości: witaminy, składniki mineralne, zapach, smak, kolor.

Dobrze zachowana struktura komórkowa pozwala na szybkie ponowne uwodnienie produktu.

Produkty liofilizowane są bardzo higroskopijne i odpowiednich opakowań zabezpieczających przed niekorzystnymi zmianami.

Zagęszczanie

Zagęszczanie czyli koncentracja, polega na częściowym usunięciu wody z ciał płynnych, zwykle do zawartości ok. 30% wody.

Powoduje to skoncentrowanie składników suchej substancji w mniejszej masie produktu, który nosi wtedy nazwę koncentratu.

Metody stosowane do zagęszczenia żywności można podzielić na takie, w których:

• Zachodzi przemiana fazowa wody i maksymalne oddzielenie wody w momencie osiągnięcia równowagi fazowej tzw. koncentracji równowagowej, należą tutaj: odparowanie i kriokoncentracja (zamrożenie żywności i usunięcie z niej kryształków lodu)

• Nie zachodzi przemiana faz i woda jest w tzw. koncentracji nierównowagowej, należą tutaj metody stosujące półprzepuszczalne błony (metody membranowe, jak np. odwrócona osmoza, mikrofiltracja, ultrafiltracja)

2. Fizykochemiczne metody konserwowania

Wędzenie - polega na obsuszaniu, przenikaniu i chemicznym oddziaływaniu składników dymu:

• Wędzenie zimne -dymem o temp. ok. 30 st. C, produkt uprzednio jest solony, proces trwa długo i dym dokładnie przenika produkt.

• Wędzenie gorące - temp. dymu wynosi powyżej 100 st. C, proces przebiega szybko, ale dym nie ma możliwości przenikania produktu do głębi.

3. Metody osmoaktywne

Metody te polegają na dodawaniu do żywności substancji podwyższających ciśnienie osmotyczne.

Substancjami stosowanymi do podwyższania tego ciśnienia są: cukier (sacharoza) i sól kuchenna (chlorek sodu).

• Utrwalanie przez solenie

Konserwujące działanie dużej ilości soli kuchennej (12 - 16%) polega na silnym odwodnieniu środowiska oraz samych komórek drobnoustrojów, związanym ze wzrostem ciśnienia osmotycznego w komórce, co uniemożliwia rozwój mikroflory.

• Utrwalanie przez zwiększenie koncentracji cukru

Koncentracja cukru powyżej 60% powoduje bardzo duże zwiększenie ciśnienia osmotycznego.

Działa odwadniająco na komórki drobnoustrojów (podobnie jak solenie).

Dodatek cukru do żywności w ilości zapewniającej jego stężenie 25 - 35% w środowisku wodnym skutecznie hamuje rozwój większości bakterii.

Aby zahamować rozwój drożdży trzeba zwiększyć stężenie cukru do 65%, a w przypadku pleśni nawet do ok. 75 - 80%.

Produkty utrwalane metodami osmoaktywnymi maja postać gęstych syropów, past i produktów półpłynnych; ograniczona trwałość i dla zwiększenia trwałości dodaje się konserwantów, które zapobiegają zwłaszcza pleśnieniu warstw powierzchniowych.

Pleśnie z rodzaju Aspergillus i Penicillum mogą rozwijać się przy stężeniu sacharozy ponad 80 %, jeżeli wilgotność powietrza nad roztworem wynosi ponad 65%.

Osmoaktywne metody utrwalania żywności maja zastosowanie w przemyśle owocowo- warzywnym do produkcji koncentratów soków owocowych, powideł, past i koncentratów warzywnych.

Są także stosowane w mleczarstwie do produkcji mleka zagęszczonego i w przemyśle ziemniaczanym do produkcji syropów skrobiowych.

Osmoaktywne utrwalanie za pomocą chlorku sodowego dotyczy żywności, zwłaszcza pochodzenia zwierzęcego, białkowe przyprawy do zup oraz do surowców warzywnych.

Chlorek sodowy ma większa zdolność hamowania rozwoju drobnoustrojów niż cukier. Roztwór NaCl o stężeniu 1% jest izotoniczny z 11% roztworem sacharozy.

Rozwój bakterii gnilnych z rodzaju Proteus jest hamowany przy stężeniu około 1% NaCl

Bakterie mlekowe i drożdże mogą się jednak rozwijać przy stężeniu chlorku sodowego 12-15%.

W praktyce dopiero przy stężeniu 18-20% NaCl uzyskuje się pełny efekt konserwujący ( egzosmoza- odciągnięcie wody z komórek

4. Metody chemiczne utrwalania żywności

Utrwalanie metodami chemicznymi polega na dodawaniu do przetworów w małych dawkach związków chemicznych, które hamują lub niszczą drobnoustroje, ale nie wpływają ujemnie na smak i zapach gotowego wyrobu oraz są nieszkodliwe dla zdrowia konsumenta.

• Utrwalanie za pomocą chemicznych środków konserwujących stosowanych w małych dawkach.

W żywności dozwolone są konserwanty zaliczane do GRAS- ogólnie rozpoznane jako bezpieczne.

EDI- Estimated Daily Intake- szacowana dzienna dawka; służy do przedstawienia ilości danej substancji jaką dziennie przyjmuje przeciętny człowiek we wszystkich spożywanych pokarmach

NOAEL- No Observed Adverse Effect Level- poziom nie powodujący niekorzystnych obserwowanych zmian

LOAEL- Lowest Observed Adverse Effect Level- poziom wywołujący najmniejsze niekorzystne obserwowalne zmiany; symbol od E200 do E283

Środków chemicznych używa się głównie do utrwalania półprzetworów. W Polsce są dozwolone następujące konserwanty

• Chemiczne środki konserwujące

Roztwór wodny lub gazowy DWUTLENKU SIARKI	Stosowany do utrwalania półprzetworów owocowych (pulpy, przeciery, soki)	W dawkach 0,1 - 0,3%	Wstrzymuje rozwój bakterii, dzikich drożdży i pleśni
KWAS BENZOESOWY (i jego rozpuszczalna w wodzie sól sodowa)	Stosowany do zabezpieczania powierzchni marmolady przed rozwojem pleśni	Dozwolona dawka 0,1%	-
KWAS MRÓWKOWY	Stosowany do utrwalania półprzetworów	W dawkach 0,1 - 0,15%	Hamuje rozwój drożdży i pleśni
KWAS SORBOWY (lub jego sole)	-	Dawka wynosi 0,1%	Hamują rozwój drożdży i pleśni
Azotan sodu	Mięso peklowane i wędliny
Nizyna (antybiotyk)	Sery dojrzewające i topione

• Utrwalanie za pomocą kwasów organicznych.

Czynnikiem konserwującym w marynowanych owocach i warzywach jest KWAS OCTOWY dodany do przetworów, często z domieszką KWASU MLEKOWEGO.

Stężenie kwasu w marynatach łagodnych wynosi 0,45 - 0,80%, w średnio ostrych 1 - 1,5%, w ostrych do 3%.

Marynaty utrwala się za pomocą pasteryzacji.

Marynaty z owoców wymagają dodatku 10 - 25% cukru, do marynat warzywnych cukier dodaje się w małych ilościach.

• Utrwalanie za pomocą kwasów nieorganicznych.

Zastosowanie kwasów nieorganicznych jest bardzo ograniczone. Sprowadza się ono w praktyce do ukwaszania, a tym samym i utrwalania różnych napojów chłodzących, zwykłych i gazowanych przez dodanie do nich KWASU FOSFOROWEGO lub DWUTLENKU WĘGLA.

KWAS FOSFOROWY	Napoje typu Cola	W ilości 0,6 g/l	Nawet w małej dawce może obniżyć pH środowiska; hamuje/uniemożliwia rozwój bakterii i drożdży
DWUTLENEK WĘGLA	Napoje gazowane (np. woda sodowa, wody mineralne); w roztworach alkoholowych wysyconych CO2 dodatkowe konserwujące działanie spowodowane jest połączeniem CO2 i alkoholu

PODSUMOWANIE

Konserwowanie metodami chemicznymi - zapobiega niekorzystnym zmianom artykułów, utrwala je i zmniejsza straty masy.

Metody chemiczne:

• Peklowanie - solenie połączone z dostatkiem azotanem potasu, służy do utrwalania mięsa i jego przetworów.

• Marynowanie - dodawanie związków chemicznych, jak kwas octowy, mlekowy, winowy.

5. Biologiczne metody konserwowania

Kiszenie -utrwalenie głównie warzyw: kapusty białej i czerwonej, ogórków, a także papryki, pomidorów i grzybów.

• Czynnikiem utrwalającym podczas kiszenia jest KWAS MLEKOWY wytwarzany przez bakterie kwasu mlekowego z cukru znajdującego się w produkcie.

• Oprócz bakterii kwasu mlekowego w procesie kiszenia biorą udział również inne bakterie i drożdże wytwarzające alkohol.

• Trwałość produktów kiszonych uzyskuje się przy pH poniżej 3,5.

• Powstający w czasie fermentacji mlekowej kwas mlekowy chroni produkt przed gniciem, nie zabezpiecza natomiast przed pleśniami.

• Kiszonki należy chronić przed rozwojem pleśni przez odcięcie dostępu tlenu i stosowanie możliwie niskiej temp. przechowywania (0 - 10 st.C).

• Do produktów przeznaczonych do kiszenia dodaje się soli kuchennej.

• Sól kuchenna dodana w ilości ok. 3% przyspiesza rozwój bakterii kwasu mlekowego i osłabia działalność bakterii niepożądanych.

6. Utrwalanie żywności metodami niekonwencjonalnymi i metodami skojarzonymi

METODY NIEKONWENCJONALNE UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

Są to metody nietypowe, nowoczesne, z wykorzystaniem najnowszych urządzeń technicznych.

Przykładowo, są to metody wykorzystujące w celu utrwalenia żywności:

• promieniowanie jonizujące

• promieniowanie nadfioletowe

• pulsujące światło

• pulsujące pole elektryczne

• pulsujące pole magnetyczne

• drgania dźwiękowe i naddźwiękowe

• wysokie hydrostatyczne ciśnienie (HHP)

SKOJARZONE ALBO KOMBINOWANE METODY UTRWALANIA ŻYWNOŚCI

Są to metody (procesy technologiczne), w których wykorzystuje się nie jeden czynnik konserwujący (oziębienie, ogrzewanie, odwodnienie, zakwaszanie, itd.), ale więcej, przy czym czynniki te mogą występować jednocześnie, bądź następować po sobie, stanowiąc kolejne bariery, przeciwdziałające szkodliwemu działaniu drobnoustrojów i innych czynników destrukcyjnych.

Metoda kombinowana, nazywana też „technologią płatków” daje dobre wyniki utrwalania żywności, gdyż wykorzystuje się w niej bardzo skuteczne sumaryczne działanie wielu czynników konserwujących, z których każdy oddzielnie nie jest w stanie zagwarantować pożądanej trwałości i jakości żywności.

ANALIZA ŻYWNOŚCI

Zadania analizy żywności:

• określenie zawartości składników pokarmowych w surowcach, półproduktach i produktach gotowych

• kontrola jakości produkcji i przetwórstwa żywności

Analiza żywności obejmuje następujące działy:

1. Analiza sensoryczna (za pomocą zmysłów i organoleptycznie)

2. Analiza składu chemicznego (metody chemiczne, enzymatyczne, instrumentalne)

3. Analiza mikrobiologiczna (liczba i rodzaj drobnoustrojów występujących w żywności)

• Wśród mikroorganizmów istot czynnik narażenia zdrowotnego konsumentów stanowią bakterie względnie beztlenowe.

• Do rodzajów o szczególnym znaczeniu dla bezpieczeństwa żywności zaliczane są:

Salomonella, E.coli, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni

• Dla niektórych z nich przyjmuje się kryterium tzw, zero tolerance, co oznacza ich bezwarunkową nieobecnośc w środkach spożywczych.

• Do takich należą m.in. Listeria monocytogenes i Salmonella

• Wymagania higieniczne wykazują na koniecznośc prowadzenia produkcji w sposób pozwalający na wyeliminowanie obecności tych drobnoustrojów w określonej masie nie mniejszej niż 10 lub 25 g

• W przypadku produktów płynnych ten wymóg dotyczy 25 ml płynu

Według obowiązujących przepisów w żywności oznacza się grupy drobnoustrojów określane jako wskaźniki higieny procesu oraz wskaźniki bezpieczeństwa produktu.

Producenci żywności poszerzają zakres analiz o znaczenie grup drobnoustrojów mogących ze względu na swój metabolizm powodować wady produktów lub znacznie skracać jego termin przydatności do spożycia.

Przed podjęciem decyzji o zakresie wykonywanych analiz mikrobiologicznych żywności trzeba dobrze poznać specyfikę produktu (rodzaj i jakość surowców używanych do jego produkcji, proces technologiczny, sposoby przechowywania).

W produktach fermentowanych:

• Nie oznacza się liczby mezofilnych bakterii tlenowych, ponieważ na agarze odżywczym może wrosnąć obok drobnoustrojów zanieczyszczających produkt część mikroflory technologicznej (mikroflor szczepionek lub zakwasów).

• Natomiast bardzo często oznacza się w tej żywności liczbę drobnoustrojów dodanych jako szczepionki, np. w jogurcie oznacza się liczbę Streptococcusthermophilus i Lactobacillusdelbrueckiissp. bulgaricus.

W produktach przechowywanych chłodniczo:

Istotny jest poziom zanieczyszczenia drobnoustrojami psychrotrofowymi, np. przy przechowywaniu mięsa drobiowego w temp. 2 st.C bakterie psychrotrofowe i psychrofilne stopniowo opanowują to środowisko i mogą stanowić nawet 96% ogólnej liczby drobnoustrojów.

W produktach o znacznie obniżonej aktywnościwody, np. w przyprawach.

• najczęstszą mikroflorą będą przetrwalniki Bacillus sp. i Clostridium sp. oraz zarodniki grzybów

Przepisy określające warunki jakie musi spełnić produkt spożywczy:

• ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. O bezpieczeństwie żywności i żywnienia, która określa: wymagania zdrowotne żywności i wymagania dotyczące przestrzegania zasad higieny żywności oraz materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością

• normy ustala POLSKI KOMITET NORMALIZAYCYJNY (PKN) powołany i nadzorowany przez Prezesa Rady Misistrów

• komórką podwykonawczą są Normalizacyjne Komisje Problemowe NKP odpowiadające za treść merytoryczną norm

Wskaźniki higieniczne żywności:

Są to grupy bakterii dostające się do żywności w wyniku niewłaściwej higieny produkcji i braku higieny osobistej pracowników.

Przez wiele lat podstawowymi wskaźnikami higienicznymi w produkcji żywności były BAKTERIE POCHODZENIA KAŁOWEGO (często obok nowych wymagań są one nadal stosowane jako wymagania norm zakładowych):

• pałeczki grupy coli

• paciorkowce z rodzaju Enterococcus

Obecnie w wyniku zmian zachodzących w prawie żywnościowym, które maja na celu ujednolicenie przepisów wszystkich państw członkowskich Unii Europejskiej wprowadzono pojęcia:

1. Kryterium higieny procesu: wymagania (dozwolona liczba określonych drobnoustrojów lub objętość produktu, w którym mogą być one obecne), których spełnienie pozwala na akceptacje funkcjonującego procesu produkcji.

• Stosuje się do oceny stanu produkcji (w trakcie trwania procesu produkcyjnego), a nie do oceny produktów wprowadzanych na rynek.

• Kryterium bezpieczeństwa: określa dopuszczalne poziomy zanieczyszczeń mikrobiologicznych, których przestrzeganie pozwala na akceptacje produktu przeznaczonego do obrotu lub znajdującego się w obrocie.

Próbkę laboratoryjna otrzymujemy:

• Poprzez dokładne zmieszanie próbek jednostkowych i ich zmniejszenie

Pobór materiału i przygotowanie do posiewu

Metoda tamponowa:

Stosowana do oceny zanieczyszczenia mikrobiologicznego dużych powierzchni(kadzie fermentacyjne, beczki, kontenery) oraz powierzchni wewnętrznych (przewodów, zaworów, uszczelek).

Materiał pobiera się przecierając jałowym tamponem z waty lub gazy powierzchnie przeznaczoną do badania. Tampony umieszczamy w probówce z jałowym płynem. Dokładne wstrząsanie, zawiesina z materiałem wysiewana na odpowiednie podłoże.

Pobieranie materiału z powierzchni płaskich:

-jałowy szablon w postaci kwadratu/ prostokąta o znanej powierzchni (25 lub 100 cm2)

Metoda wypłukiwania:

Do oceny czystości opakowań szklanych lub metalowych. Wewnętrzne powierzchnie naczynia opłukuje się przez wytrząsanie określoną ilością jałowego płynu fizjologicznego lub wody destylowanej. Zawiesina do dalszych badań ilościowych.

Metoda odciskowa:

Ocena czystości materiałów opakowaniowych, korków, wieczek lub innych małych powierzchni. Badany materiał przyciska się do powierzchni zestalonego podłoża agarowego. Po określonym okresie inkubacji w odpowiedniej temp. określa się obecność kolonii mikroorganizmów.

Kontrola powierzchni może być przeprowadzona za pomocą różnych urządzeń np. płytki kontaktowe z podłożem stałym (np. RODAC) lub plastikowe ramki wypełnione podłożem stałym (np. Envirocheck).

Przygotowanie próbek żywności do badań mikrobiologicznych:

ogólne zasady przygotowania zawiesiny wyjściowej i rozcieńczeń dziesięciokrotnych do badań mikrobiologicznych wg PN-EN ISO 6887-1:2000

Pobieranie próbek żywności do badań

próbka powinna być reprezentatywna- powinna odzwierciedlać stan całego badanego produktu

najczęściej do badań ilościowych pobiera się 10 g lub 10 cm3 produktu

produkty płynne przed pobraniem należy dokładnie wymieszać

z produktów stałych i sypkich jałowym skalpelem, łyżeczką pobiera się 10 g produktu, przenosi do jałowego woreczka, dodaje się do 90 cm3 płynu do rozcieńczeń i homogenizuje ( np. w stomacherze) w celu ujednolicenia próby

żywność o spodziewanej dużej liczbie drobnoustrojów należy przed posiewem rozcieńczyć- zwykle stosuje się szeregi 10-krotnych rozcieńczeń w postępie geometrycznym

najczęściej stosowane rozcieńczalniki to:

• Płyn fizjologiczny- 0,85% r-r wodny NaCl

• Płyn Ringera- mieszanina: wody, chlorków: sodu,potasu, wapnia i dwuwęglanu wapnia

• Płyn fizjologiczny z peptonem- z dodatkiem 0,1% peptonu kazeinowego

Pobieranie produktów o konsystencji stałej:

• Mięso, wędliny, podroby, sery itp. - jałowym skalpelem i wyjałowianą pincetą ok. 200 g próbki; osobno z warstw powierzchniowych i z głębszych, wycinki do jałowych płytek Petriego lub kolebek z korkiem; w laboratorium rozdrobnić. Pobrać próbkę ( na ogół o masie 10, 20 lub 25 g) i zhomogenizować z jałowym rozcieńczalnikiem (rozcieńczenie 1: 10), przygotować do posiewu.

Metody bezpośredniego liczenia drobnoustrojów

Liczenie drobnoustrojów przy użyciu komór BURKERA i THOMA.

Komory do liczenia drobnoustrojów pod mikroskopem to najczęściej szklane płytki z wyciętym wgłębieniem, podzielonym na kwadraty lub prostokąty o znanej powierzchni. Po naniesieniu rozcieńczenia do komory dokonuje się liczenia komórek widocznych w obrazie mikroskopowym, a następnie przelicza się ich liczbę na 1cm3 badanego materiału. Najczęściej stosuje się komory BURKRA i THOMA.

Posiew ilościowy

Metoda oznaczania drobnoustrojów przez posiew na podłoże stałe zakłada, że liczba powstających kolonii odpowiada liczbie żywych komórek w badanej próbie.

Wynik podaje się w jednostkach tworzących kolonie- jtk w 1g lub 1 cm3 produktu

Przygotowanie kolejnych rozcieńczeń:

-odważyć lub odmierzyć określoną ilość produktu (np. 1g lub 1 cm3; 10g),

-rozdrobnić (homogenizator, stomacher),

-umieścić w naczyniu i zalać 9 lub 90 cm3 roztworu rozcieńczalnika,

-wymieszać- uzyskuje się rozcieńczenie wyjściowe 10-1 (1:10),

-kolejne rozcieńczenie 10-2 (1:100) sporządza się przenosząc 1cm3 zawisiny do kolejnej probówki z 9 cm3 rozcieńczalnika

Oznaczanie ogólnej liczby drobnoustrojów metoda posiewu powierzchniowego:

• Na gotowe płytki z zastygłym podłożem agarowym przenieść po 0,1 ml z odpowiedniego rozcieńczenia.

• Rozprowadzić równomiernie po powierzchni jałową, szklaną bagietką.

Wstawić do cieplarki i inkubować w temp. 30 st.C przez 72h.

Obliczanie ogólnej liczby drobnoustrojów

Do liczenia wybrać płytki, na których jest nie więcej niż 300 kolonii.

Z dwóch rozcieńczeń następujących po sobie.

Przynajmniej jednaz 4 płytek powinna zawierać nie mniej niż 15 kolonii.

Wzór:


C- suma kolonii na wszystkich płytkach wybranych do liczenia

n1- liczba płytek brana pod uwagę przy niższym rozcieńczeniu

n2- przy wyższym rozcieńczeniu

d- wskaźnik rozcieńczenia odpowiadający pierwszemu (niższemu) rozcieńczeniu.

Otrzymana liczbę zaokrąglić do 2 cyfr znaczących.

Wynik powinien być wyrażony jako liczba pomiędzy 1,0 a 9,9 pomnożona 10x, gdzie x jest wykładnikiem potęgi.

Jeżeli na płytkach wyrosło mniej niż 15 kolonii należy obliczyć średnią arytmetyczną z liczby kolonii i podać wynik:

dla liczby bakterii w 1 ml L1=m

dla liczby bakterii w 1 g L2=m x 1/d

m- średnia arytmetyczna liczby kolonii

d- stopień rozcieńczenia wyjściowej zawiesiny (10-1)

Jeśli dwie płytki posiane bezpośrednio z wyjściowej zawiesiny nie zawieraja w ogóle żadnej kolonii to wynik podać jako: mniej niż 1 drobnoustrój w 1ml (dla płynnej próbki); mniej niż 10 drobnoustrojów w 1 g (dla stałej próbki).

Modyfikacje metody płytkowej oznaczania liczby drobnoustrojów

Oznaczanie liczby drobnoustrojów metoda sączenia przez filtr membranowy.

Dla prób o niewielkiej liczbie drobnoustrojów (np. napoje, woda wodociągowa).

Przesączenie badanej próbki (np. objętości 100 cm3) przez sączek membranowy; położenie sączka na podłożu stałym; inkubacja; policzenie kolonii które wyrosły na powierzchni sączka.

Oznaczanie najbardziej prawdopodobnej liczby (NPL) bakterii

Do oznaczania tylko nielicznych grup bakterii, które występują w badanej żywności w niewielkich ilościach lub takich drobnoustrojów, których hodowla metoda płytkowa jest niemożliwa lub utrudniona.

Najczęściej oznaczenia pałeczek z grupy E. coli lub bakterii fermentacji masłowej i gnilnych beztlenowców przetrwalnikujących.

W badaniach wykorzystuje się pożywkę selektywną albo specjalne warunki hodowli i pożywki, które zapewniają wykrycie konkretnej badanej grupy bakterii.

Zasada oznaczania - posiew próbki i jej kilku rozcieńczeń do pożywek selektywnych w probówkach (w trzech równoległych powtórzeniach). Warunki inkubacji dla danej grupy bakterii; po inkubacji zapisuje się liczbę prób dodatnich; do odczytu wybiera się trzy kolejne rozcieńczenia z zapisanych dla nich sekwencji trzech liczb odczytuje się ze specjalnych tabel wskaźnik NPL, którego wartość mnoży się przez współczynnik pierwszego z 3 rozcieńczeń wybranych do odczytu - w ten sposób uzyskuje się wartość NPL w 1 cm3 lub 1g.

Petrifilmy

Składa się z 2 części:

• papierowej podstawy, podzielonej na kwadraty i pokrytej warstwą polietylenu, na której jest naniesiona pożywka hodowlana (agar odżywczy, podłoże wybiórcze, itp.)

• przezroczystej foli propylenowej, zawierającej czynnik żelujący i wskaźnik barwny

Wykonanie posiewu: na podstawę z wybranym podłożem nanosi się 1 cm3 produktu lub jego rozcieńczenia, przykrywa warstwą foliową i odciska folię „głaszczką”; warunki inkubacji - odpowiednie dla oznaczanej grupy drobnoustrojów.

Odczytanie wyników: po inkubacji liczy się wszystkie charakterystyczne kolonie dla oznaczonej grupy drobnoustrojów, następnie uwzględniając rozcieńczenie przelicza się liczbę kolonii na 1 cm3 lub 1 g próby, a wyniki podaje się w jtk w 1 cm3 lub 1 g produktu

Metody oznaczania liczby drobnoustrojów na podstawie ich aktywności metabolicznej

1. Testy reduktazowe - są oparte na obserwacji zmian zachodzących w podłożach w wyniku aktywności metabolicznej drobnoustrojów.

Enzymy bakterii przenoszą atomy wodoru na barwniki (błękit metylenowy, resazuryna, chlorek tertazoliowy) powodując zmianę ich barwy. Aktywność enzymów jest zależna od ilości mikroorganizmów, więc miernikiem ich liczby jest czas, w którym zajdzie zmiana zabarwienia stosowanego barwnika.

2. Metoda impedymetryczna - polega na pomiarze zmian parametrów elektrycznych środowiska w wyniku rozwoju drobnoustrojów.

Mikroorganizmu podczas wzrostu powodują zmiany przewodności elektrycznej układu, przekształcając polisacharydy, białka i tłuszcze do dobrze dysocjujących związków takich jak: kwasy organiczne, aminokwasy i kwasy tłuszczowe. W miarę gromadzenia produktów metabolizmu następuje obniżenie oporu w czasie przepływu prądu elektrycznego pomiędzy elektrodami zanurzonymi w hodowli mikroorganizmów, co zostaje zarejestrowane przez instrument pomiarowy.

3. Cytometria przepływowa - polega na pomiarze fizycznych oraz niekiedy chemicznych cech komórek, które są zawieszone w roztworze i pojedynczo przepływają przez sensory optyczne gdzie są oświetlane źródłem światła, co pozwala na rejestrację ich liczby.

4. Bioluminescencja (pomiar ATP) - metoda oparta na wykrywaniu ATP (ATP występuje we wszystkich żywych komórkach, gdzie pełni funkcję nośnika energii).

Podczas hydrolizy ATP wydzielana jest duża ilość energii swobodnej, która mierzona jest jako emisja kwantów światła widzialnych w czasie reakcji.

Zjawisko to chemiluminescencja, której szczególnym przypadkiem jest bioluminescencja. Jest to proces enzymatyczny, następuje utlenianie lucyferyny przy użyciu enzymu lucyferazy w obecności jonów magnezu. Reakcji towarzyszy impuls świetlny, którego natężenie jest skorelowane z ilością ATP.

Zjawisko zostało wykorzystane do kontroli stanu higienicznego linii produkcyjnych i urządzeń technologicznych - kontrola skuteczności procesu mycia i dezynfekcji.

Pozwala na jednoznaczne stwierdzenie liczby żywych komórek na badanych powierzchniach.

Wysoki poziom ATP wskazuje na niską skuteczność procesów mycia i dezynfekcji.

(termin bioluminescencja pochodzi od greckiego słowa „bios” - życie i łacińskiego słowa „lumen” - światło)

1

---