Kvasinky - charakteristika. Plísně - charakteristika. Významné mikroorganismy a mikrobiální změny v potravinách. Výskyt mikroorganismů

Transkript

1 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Ústav konzervace potravin Výskyt mikroorganismů Významné mikroorganismy a mikrobiální změny v potravinách v potravinách Bakterie Kvasinky Plísně Viry Priony (infekční prionová bílkovina PrPc, původci onemocnění u zvířat) Zdroje Endogenní Exogenní Důsledky přítomnosti mikroorganismů nahodilé: vzduch, voda, půda, manipulace záměrné: přídavek, součást technologie Formy Planktonické buňky nebo Biofilmy Součást technologie: mikroorganismy definovaného složení - fermentované výrobky (sýry, jogurty, startovací kultury ) Kažení výrobku: kazící mikroorganismy, snižování jakosti výrobku Onemocnění spotřebitele: patogenní mikroorganismy, onemocnění /otravy aerobní anaerobní Bakterie - charakteristika 560 rodů: Bergeyův manuál systematické bakteriologie Většina nesnáší: Odolnost: fakultativně anaerobní sporulující nízké ph, vysoký osmotický tlak spory, heat-shock proteins, biofilmy Acetobacter, Asaia, Bacillus, Listeria, Pseudomonas Clostridium Escherichia, Salmonella, Lactobacillus, Proteus, Staphylococcus Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum Kvasinky - charakteristika Tolerance prostředí s vyšším osmotickým tlakem: vysoká kyselost, NaCl, různé cukry Termorezistence: tvorba spor Vztah ke kyslíku: aerobní Preference: kyselé prostředí Fermentace: přednostně sacharidy Enzymové vybavení: indukované enzymy Kvasinky spp.. Výskyt - potravina vlastnosti/projev napadení Saccharomyces Pichia zelenina, med, kečupy, džemy ovoce a zelenina, obilí, chleba, maso Rhodotorula maso, ryby, kysané zelí barevné skvrny Torulopsis ovocné šťávy, koncentráty, krmné směsi Candida pivo, mléčné výrobky, maso, zelenina křís, povlaky Plísně - charakteristika Růst plísní tam, kde bakterie obtížně rostou: nepatrné množství živin, nízké ph, nízká aktivita vody, vysoký osmotický tlak Vztah ke kyslíku: aerobní Nesnášejí rychlý pohyb vzduchu (průvan) Enzymové vybavení: značná přizpůsobivost k substrátu - tvorba indukovaných enzymů Produkce toxinů Plíseň spp.. Výskyt - potravina vlastnosti/projev napadení Mucor zelenina Penicillium ovoce a zelenina, obilí, chleba, maso modrozelené sametové kolonie Rhizophus ovoce, zelenina černá plíseň na chlebě (Rhizophus stolonifer) Byssochlamys Aspergillus mošty, ovocné dřeně, kompoty nebo krmiva obilí, džemy, uzené maso, ořechy, ovoce, zelenina termorezistentní, toxinogenní široce rozšířené, hyfy, asexuální spory (černé barvy) na konidiích, xerofilní (rostou při nízké a w) Alternaria rajčata, mléčné produkty černé spóry na konidiích, žluknutí mléčných produktů Geotrichum mlékárenské zařízení světlé, béžové kolonie, vypadající jako kvasinky Onemocnění z potravin Bakteriální infekce Pomnožení patogenních bakterií v zažívacím traktu člověka a produkce (entero)toxinů v organismu. salmonelóza Salmonella enteritidis listerióza Listeria monocytogenes kampylobakterióza Campylobacter jejuni tyfus Salmonella typhi cholera Vibrio cholerae průjmový syndrom Bacillus cereus Otravy z potravin Bakteriální a plísňové toxikózy Produkce toxinu bakteriemi a plísněmi v potravině před její konzumací. Stafylokoková enterotoxikóza - Staphylococcus aureus Emetický syndrom - emetický toxin Bacillus cereus 1

2 Legislativa Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny ČSN Pravidla správné hygienické a výrobní praxe - Mikrobiologická kritéria pro potraviny. Principy stanovení a aplikace Mikroorganismus Bacillus cereus Campylobacter Termotolerantní Clostridium perfringens E. coli O 157 a další E. coli produkující shiga toxin (STEC) Escherichia coli Listeria monocytogenes Pseudomonas aeruginosa Kategorie potravin Legislativa Nejvyšší mezní hodnota na g (ml) 10 2 Všechny potraviny 0/ Všechny potraviny 0/25 Potraviny určené k přímé spotřebě* 10 Negat./25 Negat./25 10 Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny ČSN Pravidla správné hygienické a výrobní praxe - Mikrobiologická kritéria pro potraviny. Principy stanovení a aplikace Mikroorganismus Salmonella spp. Kategorie potravin *Všechny potraviny (mimo potravin, na které se vztahují kritéria uvedená v Nařízení (ES) 2073/2005) Legislativa Nejvyšší mezní hodnota na g (ml) 0/25 Shigella spp. Všechny potraviny 0/25 Koagulázopozitivní stafylokoky (S. aureus a další druhy) Yersinia enterocolitica (suspektní patogenní kmeny) Vibrio parahaemolyticus Všechny potraviny určené pro kojeneckou (mimo pokrmů, na které se vztahují kritéria uvedená v Nařízení (ES) 2073/2005) 10 2 Všechny potraviny 0/25 Ryby, měkkýši, korýši a hlavonožci z vod tropických a subtropických pásem určené k přímé spotřebě 0/25 Otravy z potravin - bakteriální toxikózy Toxin Bakterie Stafylokokové enterotoxiny Staphylococcus aureus Enterotoxin Clostridium perfringens Enterotoxin Bacillus cereus Shiga toxin 1, shiga toxin 2 Escherichia coli, Shigella dysenteriae Hemolytické toxiny - termostabilní Vibrio parahaemolyticus Botulotoxin Clostridium botulinum Otravy z potravin - plísňové toxikózy Toxin Plíseň Aftatoxiny Aspergillus flavus Patulin Penicillium spp., Aspergillus spp., Byssochlamys spp. Ochratoxin Aspergillus ochraceus Kyselina byssochlamová Byssochlamys fulva ČSN Pravidla správné hygienické a výrobní praxe - Mikrobiologická kritéria pro potraviny. Principy stanovení a aplikace Potraviny jsou zdravotně závadné, pokud: a) byly překročeny nejvyšší mezní hodnoty počtu mikroorganismů, b) obsahují toxické produkty mikroorganismů, c) obsahují jiné mikroorganismy a mikrobiální metabolity působící onemocnění z potravin, d) vykazují nežádoucí změny způsobené mikrobiální činností, například zápach, změněnou barvu, povrchovou oslizlost, netypický zákal, tvorbu plynu, změněnou chuť nebo projevují příznaky nežádoucího růstu mikroorganismů, například viditelné kolonie, mycelium, maz. Sterilované potraviny jsou považovány za zdravotně závadné, pokud: a) obal není celistvý (jsou patrné netěsnosti), b) došlo ke ztrátě vakua, c) obal je deformovaný pružným nebo pevným vydutím (bombáž), nebo d) obsah má změněné smyslové vlastnosti (například zápach, atypická barva, chuť, konzistence). 2

3 Plísně a potraviny Penicillium spp. Penicillium camemberti Penicillium roqueforti Penicillium spp. Botrytis cinerea (Tokajské víno) Aspergillus spp. Botrytis cinerea Alternaria spp. Geotrichum spp. 3

4 Ovoce a zelenina Zdroje kontaminace Faktory Výskyt mikroorganismů v potravinách Plísně Kvasinky Baktérie Hmyz, prach, hlína Povrchová kontaminace Klima Fyziologický stav Obrané mechanismy Podmínky skladování Zpracování po sklizni Oslabení (poškození, přezrání) Počty mikroorganismů Výrobní zařízení: 10 3 až 10 5 KTJ/cm 2 Ovoce, zelenina: až 10 7 KTJ/g Syrové maso Mléko a vejce Bakterie včetně patogenů: Salmonella spp., Yersinia enterocolitica Campylobacter jejuni Staphylococcus spp. Clostridium perfringens Zdroje kontaminace Hmyz, prach, hlína Povrchová kontaminace Faktory Podmínky po před a po porážce Průběh post mortem Kontaminace ze zažívacího traktu, exkrementů, prostředí porážky Chladírenské skladování křížová kontaminace Pseudomonas spp. Proteus spp. Enterobacter spp. Salmonella spp. Počty mikroorganismů Syrové mléko: méně než 10 3 KTJ/ml Vejce: povrch skořápky: cca 10 7 KTJ/vejce Počty mikroorganismů Mleté maso: KTJ/g Sterilované konzervy Nekyselé Cukr a cukrovinky Bacillus stearothermophilus Clostridium thermosaccharolyticum Desulfotomaculum nigrificans Zdroje kontaminace Půda Voda použitá k blanšírování Cukr Škrob atd. Termofilní sporulující bakterie Mezofilní bakterie Leuconostoc spp. Lactobacillus spp. Teplota nižší než 30 C: spory neklíčí! V cukerných sirupech mohou růst bakterie! 4

5 Nealkoholické nápoje, ovocné šťávy a stolní vody Asaia spp. Potravina Nealkoholické nápoje Sycené nápoje Ovocné šťávy Kyselé nápoje Stolní vody v lahvích Obsah různých mnikroorganismů tolerujících nízké ph Kvasinky Lactobacillus spp Leuconostoc spp. Patogeny mohou přežívat, ale hynou Flavobacterium spp. Micrococcus spp. Nesmí obsahovat patogeny Majonézy a dresinky Koření Bakterie Lactobacillus spp. Bacillus spp. Acidotolerantní plísně a kvasinky: Geotrichum spp. Aspergillus spp. Saccharomyces cerevisiae Kyselost: ph 3,5 4,0 Různé bakterie včetně patogenních Spory bakterií Spory plísní Lidské zdroje Fekální bakterie Patogenní bakterie u bacilonosičů Staphylococcus aureus - sliny, nosní sekret Cyclospora spp. (druh odolný vůči desinfekčním činidlům) vlasy (folikuly, mazové žlázky) Zdroje kontaminace Kůže suchý povrch, nízké ph bakterie se spíš nemnoží Ruce Vlasy folikuly, mazové žlázky bakterie se mohou množit Sliny Hleny Způsob kontaminace Distribuce Dotyk Počty mikroorganismů Plocha prstu KTJ/cm 2 Formy degradace biologických materiálů pomocí mikroorganismů Formy katabolismu (rozkladu) 1. Plesnivění, houbové hniloby a jiné změny vzhledu 5

6 Skvrny a povlaky: Penicillium spp. Plesnivění I Nízké nároky: a) na vlhkost: Aspergillus spp. b) na kyslík: Mucor spp. Plesnivění II Proces odkyselování: Botrytis spp. (ušlechtilá x zhoubná hniloba) Destrukce struktury rostlinného pletiva: Penicillium spp. Závěrem působí další mikroorganismy: Fusarium spp. Kdy používat, kdy je třeba zlikvidovat? get-answers/food-safety-fact-sheets/safe-food-handling/molds-on-food-are-they-dangerous JÍDLO Manipulace DŮVOD Hotový pokrm, maso, slanina nebo hot dog Tvrdý salám a sušené šunky Vyřadit Použijte, odstraňte plíseň z povrchu Potraviny s vysokým obsahem vlhkosti mohou být kontaminovány pod povrchem. Zaplísněné potraviny mohou obsahovat také bakterie* Je normální, že tyto odolné výrobky mají povrchovou plíseň Vařené obilí a těstoviny Vyřadit * Použijte. Odřízněte alespoň 1 palec Tvrdý sýr Plíseň většinou neproroste moc kolem a pod místem plísně. Znovu hluboko do produktu zabalte sýr do čerstvého obalu. Plísňový sýr Měkký sýr Džemy a želé Ovoce a zelenina -tvrdé pletivo Vyřadit vše co vykazuje známky nekulturní plísně Vyřadit Vyřadit Použijte. Odřízněte alespoň 1 palec kolem a pod místem plísně. Plísně, které nejsou součástí výrobního procesu, mohou být nebezpečné * nakrájené nebo nastrohané sýry mohou být kontaminovány řezacím nástrojem Plíseň by mohla produkovat mykotoxin Malé kolonie plísně mohou být oříznuty. Většinou neproniknou příliš hluboko Chleba a pečivo Vyřadit Může být zasaženo pod povrchem Změny barvy Změny způsobené bakteriemi Červené skvrny (na mase): Serratia marcescens Modré skvrny (na mase): Pseudomonas syncyanea Žluté skvrny: Micrococcus luteus Fotobaktérie: "indikátor čerstvosti" Formy degradace biologických materiálů pomocí mikroorganismů 2. Kvašení Proces přeměny organických látek (nejčastěji sacharidů nebo kyselin), při němž za účasti mikroorganismů a jejich enzymů vznikají látky energeticky chudší. Odkyselení ovocných hmot AEROBNÍ kyselina jablečná + 3 O 2 4 CO H 2 O Schizosaccharomyces pombe (případně plísně) ANAEROBNÍ Kyselina jablečná kyselina mléčná + CO 2 Leuconostoc spp., Micrococcus spp. Podobně: kyselina citronová Kyselina vinná: odkyselování vína: Leuconostoc spp., Pediococcus spp. Produkce biogenních aminů! 6

7 Kvašení (kysání) I Kvašení (kysání) II ETHANOL ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ Saccharomyces cerevisiae CUKERNÝ substrát KYSELINY PLYNY MLÉČNÉ KVAŠENÍ Všechny skupiny MO Různé podmínky Produkce kyselin: snížení ph! Homofermentativní MK: Lactobacillus acidophillus Heterofermentativní MK: Lactobacillus brevis Leuconostoc spp. Cukr + H 2 O kyselina mléčná + kyselina octová + ethanol + CO 2 + H 2 Kvašení (kysání) III SMÍŠENÍ KVAŠENÍ NEKYSELÝCH KONZERV - BOMBÁŽE: Clostridium thermosaccharolyticum Bacillus spp., Proteus spp.: pokud se vyskytuje bílkovinný substrát PLYNUPROSTÉ KYSNUTÍ KONZERV: Bez bombáží Bacillus stearothermophilus Konzervy z tropů pokles ph MÁSELNÉ KVAŠENÍ: Clostridium butyricum Kvašení (kysání) IV HOUBOVÁ MACERACE STERILOVANÉHO OVOCE ROZKLAD ALKOHOLU Pichia spp., Candida spp. (křís) OCTOVÉ KVAŠENÍ ethanol acetaldehyd kyselina octová ethanol Hnití I Formy degradace biologických materiálů pomocí mikroorganismů 3. Hnití Nekyselé, bílkovinné substráty ALKALIZACE (NH 3, aminy), plyny, CO 2, H 2 S, bombáže, dekarboxylace aminokyselin Escherichia coli, Enterobacter spp. (až ph 4,5) Proteus spp. aerobní MO: Bacillus subtilis anaerobní MO: Clostridium sporogenes Clostridium putrefaciens Clostridium perfringens 7

8 Hnití II Pečivo a nitkovitost těsta Růst mikroorganismů AEROBNÍ SPORULUJÍCÍ MIKROORGANISMY: Bacillus spp. Bacillus subtilis Bacillus mesentericus TEXTURNÍ DEFEKTY: Lepivost a nitkovitost těsta ZKAŽENÝ CHLÉB: a) má ovocnou vůni b) mění barvu c) stává se lepivým d) kusy střídy se táhnou e) alimentární onemocnění Překážka Počáteční počet mikroorganismů Skladovací teplota ph Aktivita vody Přítomnost kyslíku Stupeň zahřívání Konzervační prostředky Požadavky Tak nízký jak jen možné. Tak nízká jak jen možné. Čím nižší, tím lepší (inhibice: sporotvorné a toxinogenní bakterie - ph pod 4,0 (4,5). Čím nižší hodnota ph, tím účinnější tepelné zpracování, účinnější konzervace atd. Tak nízká jak jen možné. Nepřítomnost ( anaerobní mikroorganismy). Tak vysoký jak jen možné. Přítomnost v odpovídající koncentraci by měla být přidána v lag fázi mikrobiálního růstu. Mikrobilogické riziko Kvalitativní analýza: Rozhodovací diagramy Literární rešerše Kvantitativní analýza: Prediktivní modely Informační zdroje Webové stránky Prediktivní modely Bad bug book Portál US safety WHO USDA HACCP FDA Centre of Disease Control and Prevention Recall in USA RASFF Prediktivní mikrobiologické modely Matematické modely Food MicroModel Pathogen Modling Program Growth predictor (Clostridium perfingens) Databáze růstových křivek mikroorganismů Com Base Prediktivní software (PMP7) Agricultural Research Service, ARS (U.S. Department ofagriculture's ) 8

9 Prediktivní modely Kontaminace surovin Kontaminace potravinářských surovin patogenními mikroorganismy Doba pro zdvojnásobení patogenních mikroorganismů Vliv teploty Infekční dávka Minimální infekční dávky pro různé skupiny populace 9