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

Transkript

1 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Ústav konzervace potravin Výskyt mikroorganismů Významné mikroorganismy a mikrobiální změny v potravinách Mikroorganismy 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 Součást technologie: mikroorganismy definovaného složení - fermentované výrobky (sýry, jogurty, startovací kultury ) Kažení výrobku: kazící mikroorganismy, snižování jakosti výrobku Formy Planktonní buňky nebo Biofilmy 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 zelenina Pichia ovoce a zelenina, obilí, chleba, maso Rhodotorula maso, ryby, kysané zelí barevné skvrny Torulopsis ovocné šťávy, koncentráty Candida 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 termorezistentní, toxinogenní Aspergillus obilí, džemy, uzené maso, ořechy, široce rozšířené, hyfy, asexuální spory (černé barvy) na ovoce, zelenina konidiích, xerofilní (rostou při nízké a w) Alternaria rajčata, mléčné produkty černé spóry na konidiích, žluknutí mléčných produktů Onemocnění z potravin Bakteriální infekce Pomnožení patogenních bakterií v zažívacím traktu člověka a produkce (entero)toxinů v organismu. Onemocnění 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. Toxikóza Stafylokoková enterotoxikóza - Staphylococcus aureus Emetický syndrom - emetický toxin Bacillus cereus Geotrichum mlékárenské zařízení světlé, béžové kolonie, vypadající jako kvasinky 1

2 Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 o mikrobiologických kriteriích pro potraviny ve znění Nařízení Komise (ES) č. 1441/2007 Onemocnění z potravin - bakteriální infekce Nařízení č. 2073/2005 a 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 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 Onemocnění z potravin - bakteriální infekce Mikroorganismus Salmonella spp. Kategorie potravin *Všechny potraviny (mimo potravin, na které se vztahují kritéria uvedená v Nařízení (ES) 2073/2005) 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. Potraviny jsou z mikrobiologického hlediska 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, též 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 Výrobní zařízení: 10 3 až 10 5 KTJ/cm 2 Ovoce, zelenina: až 10 7 KTJ/g Syrové maso Mléko a vejce Zdroje kontaminace Počty Kontaminace, pomnožení včetně patogenů: Salmonella spp., Yersinia enterocolitica Campylobacter jejuni Staphylococcus spp. Clostridium perfringens Trávicí trakt Exkrementy Prostředí porážky Bourání chladírenské skladování křížová kontaminace Pseudomonas spp., Proteus spp., Enterobacter spp., Salmonella spp. Syrové mléko: méně než 10 3 KTJ/ml Vejce: povrch skořápky: cca 10 7 KTJ/vejce Počty Přibližně 10 1 až 10 3 buněk na 1cm 2 svalu Mleté maso: KTJ/g Sterilované konzervy (ph 4, málo kyselé) Cukr a cukrovinky Zdroje kontaminace Faktory Bacillus stearothermophilus Clostridium thermosaccharolyticum Desulfotomaculum nigrificans Půda Voda použitá na blanšírování Cukr Škrob Koření Termofilní sporulující bakterie Mezofilní bakterie: Leuconostoc spp. Lactobacillus spp. V cukerných sirupech mohou růst bakterie Faktory Teplota 30 C: spory neklíčí! 4

5 Nealkoholické nápoje, ovocné šťávy a stolní vody Asaia spp. Nealkoholické nápoje: obsah různých tolerujících nízké ph Kyselé (ph 4): patogeny mohou přežívat, ale hynou Sycené nápoje: kvasinky Ovocné šťávy: Lactobacillus spp., Leuconostoc spp. Stolní vody v lahvích: Flavobacterium spp., Micrococcus spp., neměly by obsahovat patogeny Majonézy a dresinky Koření Acidotolerantní plísně a kvasinky: Geotrichum spp., Aspergillus spp., Saccharomyces cerevisiae Bakterie: Lactobacillus spp. Bacillus spp. Faktory Kyselost: ph 3,5 4,0 Různé bakterie, včetně patogenních Spory plísní a bakterií Lidské zdroje Kontaminace dotykem Kontaminace při distribuci Fekální bakterie, u bacilonosičů patogenní bakterie Na kůži se bakterie spíše nemnoží - suchý povrch, nízké ph Vlasy (folikuly, mazové žlázky - bakterie se mohou množit, např. kontaminace Cyclospora spp. Kontaminace slinami, nosním sekretem, nejčastěji: Staphylococcus aureus Zdroje kontaminace Ruce Vlasy Sliny Hleny Formy degradace biologických materiálů pomocí mikroorganismů. Formy katabolismu (rozkladu). 1. Plesnivění, houbové hniloby a jiné změny vzhledu Počty Plocha prstu: 10 2 až 10 6 KTJ/cm 2 plochy prstu 5

6 Kontaminace substrátů plísněmi Plesnivění Ovoce a zelenina Plísňové hniloby Skvrny a povlaky: Penicillium spp. Proces odkyselování: Botrytis spp. (ušlechtilá x zhoubná hniloba) Nízké nároky: na vlhkost: na kyslík: Aspergillus spp. Mucor spp. Destrukce struktury rostlinného pletiva: Penicillium spp. Závěrem působí další : Fusarium spp. ZMĚNY BARVY Změny způsobené bakteriemi Formy degradace biologických materiálů pomocí mikroorganismů. Formy katabolismu (rozkladu). Červené skvrny (na mase) Modré skvrny (na mase): Žluté skvrny: Serratia marcescens Pseudomonas syncyanea Micrococcus luteus 2. Kvašení Fotobaktérie: indikátor čerstvosti Proces přeměny organických látek (nejčastěji sacharidů nebo kyselin), při němž za účasti mikroorganismů a jejich enzymů vznikají látky energeticky chudší. Odkyselení ovocných hmot Kvašení (kysání) Aerobní Kyselina jablečná + 3 O 2 4 CO H 2 O Anaerobní Schizosaccharomyces pombe (případně plísně) Leuconostoc spp., CUKERNÝ substrát ETHANOL KYSELINY PLYNY Kyselina jablečná kyselina mléčná + CO 2 Kyselina citronová podobně Micrococcus spp. Kyselina vinná: odkyselování vína: Produkce biogenních aminů! Leuconostoc spp., Pediococcus spp. Všechny skupiny Různé podmínky Produkce kyselin: snížení ph! 6

7 Kvašení (kysání) II Kvašení (kysání) III Alkoholové kvašení Saccharomyces cerevisiae Smíšení kvašení nekyselých konzerv Bombáže Clostridium thermosaccharolyticum Mléčné kvašení pokud se vyskytuje bílkovinný substrát Bacillus spp., Proteus spp.: Homofermentativní MK: Heterofermentativní MK: Lactobacillus acidophillus Lactobacillus brevis Leuconostoc spp. Plynuprosté kysnutí konzerv Bez bombáží Konzervy z tropů Bacillus stearothermophilus pokles ph Cukr + H 2O kyselina mléčná + kyselina octová + ethanol + CO 2 + H 2 Kvašení (kysání) IV Formy degradace biologických materiálů pomocí mikroorganismů. Formy katabolismu (rozkladu). Máselné kvašení Clostridium butyricum Houbová macerace sterilovaného ovoce Rozklad alkoholu křís Octové kvašení ethanol acetaldehyd kyselina octová ethanol Pichia spp., Candida spp. 3. Hnití Hnití Pečivo a nitkovitost těsta Nekyselé, bílkovinné substráty Alkalizace - NH 3, aminy, Escherichia coli, Enterobacter spp. (až ph 4,5) Proteus spp. aerobní : Bacillus subtilis Texturní defekty: Lepivost a nitkovitost těsta Zkažený chléb: ovocná vůně změna barvy Aerobní sporulující : Bacillus spp. Bacillus subtilis Bacillus mesentericus plyny - CO 2, H 2 S, bombáže, dekarboxylace aminokyselin. anaerobní : Clostridium sporogenes Clostridium putrefaciens Clostridium perfringens stává se lepivým kusy střídy se táhnou alimentární onemocnění 7

8 Mikrobiologická kritéria dřívější Vyhláška č. 132/2004 Nový přístup k odběru a vyšetřování potravin Týkala se informací o indikátorových : CPMM koagulázopozitivní stafylokoky, koliformní bakterie, plísně aj. Týkala se informací o patogenních a toxinech: Salmonella spp., Listeria monocytogennes spp., Camplylobacter spp., Vibrio parahaemolyticus. Codex Alimentarius stávající Mikrobiologické riziko Analýza Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 ze dne 15. listopadu 2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny Kritéria bezpečnosti potravin: vztahují se k patogenům a toxinům (hotové výrobky) Salmonella spp. Listeria monocytogennes Enterobacter sakazakii Stafylokokové enterotoxiny Histamin Ojediněle indikátorové : Escherichia coli: indikace fekální kontaminace (mlži - indikátor výskytu virů) Kvalitativní analýza: Rozhodovací diagramy Literární rešerše Kvantitativní analýza: Prediktivní modely Kritéria hygieny výrobního procesu Indikátorové mikroorganismy Nutné přijmutí nápravných opatření Informační zdroje Webové stránky Mikrobiologické riziko 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 Com Base Prediktivní software (PMP7) Agricultural Research Service, ARS (U.S. Department ofagriculture's ) Predikce růstu, inaktivace záhřevem, vlivu chlazení na růst aj. 8

9 Mikrobiologické riziko Kontaminace surovin Kontaminace potravinářských surovin patogenními MIKROBIOLOGICKÉ RIZIKO Doba pro zdvojnásobení patogenních Vliv teploty Mikrobiologické riziko Infekční dávka Minimální infekční dávky pro různé skupiny populace 9