Digitální učební materiál Projekt CZ.1.07/1.5.00/34.0415 Inovujeme, inovujeme Šablona III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT (DUM) Tematická Odborná biologie, část biologie Společná pro celou sadu oblast organismus 2 DUM č. 32_Ch27_2_08 Téma Mikroorganismy v potravinách Vnitřní faktory podmiňující činnost organismů RVP 29-56-H/01 Řezník-uzenář 65-51-H/01 Kuchař-číšník 65-42-M/01 Hotelnictví Ročník 1.-3. Předmět Odborná biologie Základy přírodních věd Nauka o výživě Zpracovala MVDr. Alena Stibůrková Kdy Květen 2013 Klíčová slova alimentární nákazy; patogenní m. o., kulturní m. o.; vnitřní a vnější vlivy (faktory) pro m. o.; psychrofilní, psychrotrofní, mezofilní, termofilní mikroorganismy; aktivita vody aw; ph pro m. o. Toto dílo obsahuje citace v souladu s 31 odst. 1 písm. c) zákona č. 121/2000 Sb., o právu autorském a může být použito výhradně při vyučování. Anotace DUM obsahuje prezentaci v PowerPointu. Prezentace je doplněna jednoduchými (schematickými) obrázky. Biologie používá specifickou terminologii, která je pro žáky na úrovni střední školy obtížná k zapamatování, proto prezentace s výkladem učitele vede k pochopení dané problematiky. DUM přiblíží žákům, jakou zaujímají roli mikroorganismy v potravinách potravinářské technologii. Prezentace je doplněna aktivitou pro žáky na dané téma, s možností využití na interaktivní tabuli. Druh výukového zdroje: prezentace PowerPoint Typ interakce: frontální Soubor název 32_Ch27_2_08_Mikroorganismy_ v_ potravinách Soubor popis obsahu Soubor obsahuje prezentaci v PowerPointu 1. aktivita přiřazování hodnot teplot ke skupinám mikroorganismů, při kterých jsou dané mikroorganismy usmrcovány Metodický list Digitální učební materiál slouží pro výuku daného tématu s možností využití na interaktivní tabuli. S žáky nejdříve učitel probere dané téma pomocí prezentace. Žáci si dělají zápis. Snímky 3 a 4 jsou určeny pro výuku k tématu Mikroorganismy v potravinách Snímek 5 ukazuje přehled podmínek (faktorů) pro činnost mikroorganismů. Snímky 6-8 dělí mikroorganismy podle nároku na teplo a objasňuje graficky vliv teploty na růst mikroorganismů způsobujících kažení potravin. Snímky 9-12 objasňují vliv aktivity vody na růst mikroorganismů a kažení potravin. Snímek 13 popisuje vliv ph na pomnožování mikroorganismů. Na snímku 14 je aktivita, která umožňuje žákům Přiřazovat hodnoty teplot ke skupinám mikroorganismů, při kterých jsou dané mikroorganismy usmrcovány pomocí čar. Střední škola potravinářská, obchodu a služeb Brno Sídlo: Charbulova 106, 618 00 Brno
Obsahově se dotýká probrané problematiky Mikroorganismy v potravinách vliv teplot na růst mikroorganismů. Tuto aktivitu můžeme využít na interaktivní tabuli. Správné řešení ve výuce snímek 7. V případě chybných odpovědí jsou ostatní žáci schopni spolužáka opravit a výsledek upřesnit. Časová náročnost: 20 minut Literatura: JELÍNEK, Jan. ZICHÁČEK, Vladimír. Biologie pro gymnázia. Olomouc: 1. Vyd. Moravské tiskárny, 1999. 551 s. ISBN 80-7182-070-9. BENEŠOVÁ, Marika., HAMPLOVÁ, Hana., KNOTOVÁ, Kateřina., LEFNEROVÁ, Pavlína., SÁČKOVÁ, Ivana., SATRAPOVÁ, Hana. Odmaturuj z biologie. 1. vyd. Brno: Didaktik spol. s r. o., 2003. 224 s. ISBN 80-86285-67-7. STEINHAUSER, Ladislav. Hygiena a technologie masa. 1. vyd. Brno: Spektrum, 1995. 664 s. ISBN 80-900260-4-4. DAVÍDEK, Jiří. a kol. Chemie potravin. 1. vyd. Praha: SNTL, 1983. 629 s. ISBN 04-815-83. ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. 1. vyd. Praha: Prométheus, 2005. 259 s. ISBN 80-7196-223-6. PIPEK, Petr. Technologie masa I. 1. vyd. Kostelní Vydří: Karmelitánské nakladatelství, 1995. 334 s. ISBN 80-7192-283-8 Obrázky: vlastní zdroje: MVDr. Alena Stibůrková Střední škola potravinářská, obchodu a služeb Brno Sídlo: Charbulova 106, 618 00 Brno
VÝUKOVÝ MATERIÁL ZPRACOVANÝ V RÁMCI PROJEKTU Pořadové číslo projektu: CZ.1.07/1:5.00/34.0415 Inovujeme, inovujeme Šablona: 27 Sada: 2 DUM: 8 Ověření ve výuce: Odborná biologie, Základy přírodních věd Třída: Ř 3, K1, KČ 1, Č 1 Klíčová slova:jednobuněční živočichové prvoci, Bičíkovci krásnoočko zelené, bičenky, lamblie, trypanosoma; Kořenonožci měňavky; Výtrusovci kokcidie, axoplazma, krvinkovky,určité druhy hub kvasinky a plísně (mykotoxin) Vytvořila: MVDr. Alena Stibůrková Škola: Střední škola potravinářská, obchodu a služeb Brno, Charbulova 106 Datum vytvoření: květen 2013
Mikroorganismy v potravinách Vnitřní faktory podmiňující činnost organismů
Mikroorganismy v potravinách - potravinářské technologii - z hlediska alimentární nákazy = patogenní m.o. - z hlediska využití = kulturní m.o. Patogenní mikroorganismy jsou nebezpečné pro člověka - svým pomnožením - tvorbou svých metabolitů - toxinů Dalším nežádoucím vlivem na zdraví člověka je působení mikroorganismům v potravině, a to vznikem nebezpečných látek při kažení potravin (rozklad bílkovin, hniloba).
Zdravotní a hygienická problematika potravin nastává při manipulaci se surovinami a potravinami a to: - v prvovýrobách (zemědělská produkce) - při příjmu surovin a jejich uskladnění - zpracování potravin a jejich uchování (skladování) - přepravě - distribuci - kuchyňské úpravě, výdeji Během těchto manipulací je nutné zajistit takové podmínky, aby nedocházelo k přežívání a rozmnožování patogenů, tvorby jejich toxinů nebo k sekundární kontaminaci potravin.
Podmínky pro dané mikroorganismy - faktory Jedná se o působení, fyzikálních a chemických vnitřních vlivů (faktorů). Vnitřní teplota, doba působení dané teploty, aktivita vody (aw ), ph a oxidoredukční potenciál v surovině a potravině Přítomnost m.o. a jejich množství (antagonismus) Přítomnost cizorodých látek chemických Dále pak vnějších vlivů Vnější celkový počet mikroorganismů, teplota, relativní vlhkost a teplotní změny prostředí (klimatizace), kontaminace vnějšího prostředí m.o. (sanitace), sekundární kontaminace potravin člověkem (bacilonosič, osobní hygiena, nekřížit čistou a nečistou část) Uvedené faktory a podmínky se nevyskytují samostatně. Podle předpisů jsou stanoveny technologické postupy výroby, přípravy, uchování, uskladnění potravin a zacházení s nimi. Dodržování těchto podmínek zajišťuje zdravotní a hygienickou nezávadnost potravin.
Základní vnitřní faktory podmiňující činnost organismů 1) Teplota Každý organismus může vegetovat v určitém teplotním prostředí vysvětlení pojmů Teplota Minimální - organismus se rozmnožuje ještě zjistitelnou rychlostí Optimální - organismus se rozmnožuje maximální rychlostí Maximální - organismus je ještě schopen rozmnožování Podle nároku na teplotu se organismy rozdělují Psychrofilní - -5 až 20 Psychrotrofní - -5 až 35 Mezofilní - 5 až 47 Minimální a maximální teploty Termofilní - 40 až 90
Chladem se snižuje aktivita mikroorganismů a většina z nich přežívá i mnoho let, proto chladírenskými ani mrazírenskými teplotami nedochází k devitalizaci všech mikroorganismů. Pomalým zamražením na teplotu pod 0 C, se v potravině vytváří velké krystaly ledu, které buňky (tkáně) nevratně poškozují. Po rozmrazení se potraviny rychleji kazí. Při rychlém zamražení -30 C až -180 C (šokovém), vytvořené malé krystaly buňky minimálně poškozují. Teploty vyšší než maximální hranice - organismy poškozují a usmrcují. Většina vegetativních forem mikroorganismů je usmrcováno v rozmezí od 60 C až 65 C / po dobu 10 minut (pasterací). Mikroorganismy rodu Micrococcus, Laktobacillus a Streptococcus se usmrcují teplotou nad 80 C. Bakteriální spóry rodu Bacillus a Clostridium, jsou usmrcovány teplotou nad 120 C ( sterilizací). Spóry plísní a kvasinek mají nižší odolnost a jsou usmrcovány teplotami 60 70 C za 10 15 minut ( u masa 70 C/10min).
Vliv teploty na růst mikroorganismů způsobujících kažení potravin
2) Voda aktivita vody aw Množství vody v prostředí (potravině) je nezastupitelným faktorem pro vegetaci mikroorganismů. Mikroorganismy nemohou však využít všechnu vodu v potravině, ale jen tzv. vodu volnou. Množství volné vody v potravině závisí na celkovém obsahu vody, množství ve vodě rozpuštěných látek, na relativní vlhkosti a osmotickém tlaku. Proto se vypočítává po vzájemných vztazích těchto faktorů tzv. aktivita vody aw. Voda sama o sobě má aw = 1, se stoupající koncentrací rozpuštěných látek aw klesá. Potraviny s aktivitou vyšší jak 0,98 dávají podmínky vyhovující téměř všem mikroorganismům. Potraviny s aktivitou nižší než 0,60 za této aktivity se již mikroorganismy nemnoží, ale přežívají spory bakterií.
Snížení aktivity vody (snížení volné vody) v potravinách - sušením - zvýšením koncentrace rozpuštěných látek (solí, cukru..) viz Osmotický jev osmóza Sušení -pomocí proudění vzduchu při různých teplotách a tlaku ( extrudace, pufování) - sublimační sušení, kdy po hlubokém zamražení se na potravinu převede teplo, ale jen tolik, aby se ledové krystalky vypařily na koncentraci vody v sušině 2 6%. Příkladem takto upravených výrobků jsou sušená masa, zelenina, těstoviny, ovoce, mléko, smetana, sušené droždí - velké množství konveniencí, extrudované a pufované obilné a bramborové výrobky Tyto výrobky se uchovávají balené v suchu a mnohé z nich např. (sušená masa, chipsy, sušená mléka, smetany) - v řízené atmosféře (dusík a oxid uhličitý) - jsou hygroskopické - mohou se uchovávat až při teplotě 20 C Zvýšením koncentrace rozpuštěných látek (solí, cukru..) viz Osmotický jev osmóza - nasolováním mas, zeleniny - kandování (koncentrovaný cukerný roztok)- ovoce
Výrobky se zvýšenou žádoucí aktivitou vody - tepelně opracované masné výrobky žádoucí zvýšená aktivita vody se docílí dodržením technologií (např. jemné mělnění svaloviny bez tuku, přidání hovězího jemně mělněného masa, kdy svalová bílkovina se solemi velmi dobře váže vodu. Tyto výrobky se musí uchovávat v chladu a snižuje se doba jejich trvanlivosti.
Rozdělení výrobků podle aktivity vody a možnosti růstu mikroorganismů -výrobky s aktivita 0,98 a výše, tato aktivita vyhovuje téměř všem mikroorganismům -výrobky s aktivitou 0,97 0, 94, zde se zastavuje růst salmonel, ale naopak aktivita vyhovuje loktobacilům, streptokokům a spórám -výrobky s aktivitou vody 0,93-0,84 - při ní rostou stafylokoky, vibria, plísně a kvasinky -výrobky s aktivitou 0,84-0,60 - rostou některé bakterie, plísně a kvasinky, ale netvoří toxiny -výrobky, které mají aktivitu pod 6,0, u nich se žádné mikroorganismy nemnoží, ale mohou přežívat
3) ph v potravině ph značně ovlivňuje růst mikroorganismů. Každý organismus se může rozmnožovat pouze v určitém rozmezí ph. Většina patogenních a hnilobných mikroorganismů optimálně roste v rozmezí ph 6,0 až 7,2 Střevní mikroflóra přežívá ve velkém rozmezí ph 4,0 až 9,0 Kvasinky vyžadují pro svůj růst kyselé prostředí plísním vyhovuje spíše neutrální ph = 7 Mohou však růst i v prostředí v rozmezí ph = 2,0 až 11,0 U mnohých potravin i nápojů se upravuje ph na kyselou stranu. Používá se přirozená konzervace mléčným kvašením (kyselina mléčná), marinováním (kyselina octová), dále pomocí kyseliny citrónové, benzoové, mravenčí atd.
Aktivita žáka Hodnoty teplot, při kterých jsou dané mikroorganismy usmrcovány, přiřaďte ke skupinám mikroorganismů nad 120 C ( sterilizací) Bakteriální spóry rodu Bacillus a Clostridium Většina vegetativních forem mikroorganismů 60 70 C za 10 15 minut Mikroorganismy rodu Micrococcus, Laktobacillus a Streptococcus nad 80 C Spóry plísní a kvasinek od 60 C až 65 C po dobu 10 minut (pasterací)
Metodika Digitální učební materiál slouží pro výuku daného tématu s možností využití na interaktivní tabuli. S žáky nejdříve učitel probere danou problematiku pomocí prezentace. Snímky 2-4 jsou určeny pro výuku k tématu jednobuněčné mikroorganismy. Ve snímku 5 jsou uvedeny obecné podmínky (faktory) pro mikroorganismy. Snímky 6-8 obeznamují o teplotních faktorech (vlivech) na mikroorganismy, snímek 8 je tvořen teplotním grafem. Na snímcích 9-12 je řešen vliv množství vody (aktivity vody) na mikroorganismy. 13. snímek se věnuje vlivu ph na růst mikroorganismů. Snímek 14 je aktivita, která umožňuje žákovi přiřazovat hodnoty teplot ke skupinám mikroorganismů, při kterých jsou dané mikroorganismy usmrcovány. Aktivita se obsahově dotýká probrané problematiky jednobuněčné mikroorganismy. Tuto aktivitu můžeme využít na interaktivní tabuli. Správné řešení ve výuce snímek 7.
Použitá literatura: JELÍNEK, Jan. ZICHÁČEK, Vladimír. Biologie pro gymnázia. Olomouc: 1. Vyd. Moravské tiskárny, 1999. 551 s. ISBN 80-7182-070-9. BENEŠOVÁ, Marika., HAMPLOVÁ, Hana., KNOTOVÁ, Kateřina., LEFNEROVÁ, Pavlína., SÁČKOVÁ, Ivana., SATRAPOVÁ, Hana. Odmaturuj z biologie. 1. vyd. Brno: Didaktik spol. s r. o., 2003. 224 s. ISBN 80-86285-67-7. STEINHAUSER, Ladislav. Hygiena a technologie masa. 1. vyd. Brno: Spektrum, 1995. 664 s. ISBN 80-900260-4-4. DAVÍDEK, Jiří. a kol. Chemie potravin. 1. vyd. Praha: SNTL, 1983. 629 s. ISBN 04-815-83. ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. 1. vyd. Praha: Prométheus, 2005. 259 s. ISBN 80-7196-223-6. PIPEK, Petr. Technologie masa I. 1. vyd. Kostelní Vydří: Karmelitánské nakladatelství, 1995. 334 s. ISBN 80-7192-283-8 Obrázky: vlastní zdroje: MVDr. Alena Stibůrková