Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Fakulta potravinářské a biochemické technologie Ústav konzervace potravin VÝSKYT MIKROORGANISMŮ PRINCIPY ÚCHOVY POTRAVIN Významné mikroorganismy a mikrobiální změny v potravinách (Sylabus 2) Praha, 22. 2. 2016 Ing. Eva Šviráková, Ph.D. MO: zdroje Všudy přítomné: vzduch, voda, půda, rostliny, živočichové Omezeně přítomné: fermentační výroby MO: forma Planktonní buňky nebo biofilmy MO: potraviny Bakterie Kvasinky Plísně Viry Priony (infekční prionová bílkovina PrPc, původci onemocnění u zvířat) Důsledky přítomnosti MO MO definovaného složení: fermentované výr. MO způsobují kažení výrobku: snižování jakosti MO patogenní: onemocnění / otravy z potravin! BAKTERIE - CHARAKTERISTIKA BAKTERIE - MORFOLOGIE 560 MO rodů: Bergeyův manuál systematické bakteriologie Většina MO nesnáší #: kyselé, vysoký osmotický tlak Odolnost MO: spory, heat-shock proteins, biofilmy Aerobní MO: Acetobacter, Asaia, Bacillus, Listeria, Pseudomonas Fakultativně aerobní MO: Bacillus Anaerobní MO: Clostridium Fakultativně anaerobní MO: Escherichia, Salmonella, Lactobacillus, Proteus Sporulující MO: Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum Bakteriální infekce ONEMOCNĚNÍ Z POTRAVIN Pomnožení patogenních bakterií v zažívacím traktu člověka a produkce (entero)toxinů v organismu! Bakteriální toxikózy OTRAVY Z POTRAVIN Produkce toxinu bakteriemi již v potravině před její konzumací! ONEMOCNĚNÍ Z POTRAVIN II Bakteriální infekce Mikroorganismus Kategorie potravin Nejvyšší mezní hodnota na g (ml) Potraviny určené pro kojeneckou 10 2 Bacillus cereus a dětskou výživu Ostatní potraviny 10 4 Termotolerantní Všechny potraviny 0/25 Campylobacter Potraviny určené pro kojeneckou 10 2 Clostridium perfringens a dětskou výživu Ostatní potraviny 10 4 E. coli O 157 a další E. coli produkující Všechny potraviny shiga toxin (STEC) 0/25 Potraviny určené pro kojeneckou 10 Escherichia coli a dětskou výživu Ostatní potraviny 10 4 Potraviny určené pro kojeneckou Negat./25 Listeria monocytogenes a dětskou výživu Negat./25 Potraviny určené k přímé spotřebě* Potraviny určené pro kojeneckou 10 a dětskou výživu Pseudomonas aeruginosa Ostatní potraviny 10 4 1
ONEMOCNĚNÍ Z POTRAVIN III Bakteriální infekce Mikroorganismus Kategorie potravin Nejvyšší mezní hodnota na g (ml) *Všechny potraviny (mimo potravin, 0/25 Salmonella spp. na které se vztahují kritéria uvedená v Nařízení (ES) 2073/2005) 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 a dětskou výživu Ostatní potraviny (mimo pokrmů, na které se vztahují kritéria uvedená v Nařízení (ES) 2073/2005) 10 2 10 4 Všechny potraviny 0/25 Ryby, měkkýši, korýši a hlavonožci z vod tropických a subtropických pásem určené k přímé spotřebě 0/25 OTRAVY Z POTRAVIN II Bakteriální toxikózy Intoxikace MO tvoří toxin nebo mění potravinu na toxickou Stafylokokové enterotoxiny Enterotoxin (C. perfringens) Enterotoxin (B. cereus) Shigatoxin 1 a 2 (E. coli) Termostabilní hemolytický toxin (V. parahaemolyticus) Botulotoxin Kategorie potravin: všechny potraviny Nejvyšší mezní hodnota: negativní KVASINKY - CHARAKTERISTIKA Tolerance # s vyšším osmotickým tlakem: vysoká kyselost, NaCl, různé cukry Termorezistence: tvorba spor Vztah ke kyslíku: aerobní Preference #: kyselé Fermentace: přednostně sacharidy Enzymové vybavení indukované enzymy Nejčastěji se vyskytující rody: Saccharomyces Pichia Rhodotorula (barevné skvrny na mase, rybách, kyselém zelí) Torulopsis (ovocné šťávy, koncentráty) Candida (křís) PLÍSNĚ - CHARAKTERISTIKA Růst plísní tam, kde bakterie oblížně rostou Nízké ph Nízká a w Vysoký osmotický tlak MO způsobující kažení Produkce toxinů Plísně PLÍSNĚ II PLÍSNĚ Plísňové toxikózy Mucor spp. Rozšířený rod, kažení zeleniny, černá plíseň Rozšířený rod, kažení ovoce, zeleniny, obilí, chleba, masa, modrozelená plíseň Rhizophus spp. Kažení ovoce, zeleniny, chleba (Rhizophus stolonifer), černá plíseň Byssochlamys spp. Termorezistentní, toxinogenní plíseň Aspergillus spp. Rozšířený rod, xerofilní (rostou při nízké aw), černá plíseň Kažení obilí, ořechů, ovoce, džemů, zeleniny, uzeného masa Toxinogenní (Aspergillus flavus) Alternaria spp. Kažení rajčat, žluknutí mléčných výrobků, šedo-černá plíseň Geotrichum spp. Kažení mlékárenských výrobků, tvorba světle béžových kolonií, morfologicky podobné kvasinkám AFLATOXINY: Aspergillus flavus PATULIN: Aspergillus spp. Byssochlamys spp. OCHRATOXIN: Aspergillus ochraceus KYSELINA BYSSOCHLAMOVÁ: Byssochlamys fulva 2
Aspergillus spp. Botrytis cinerea Alternaria spp. Geotrichum spp. PLÍSNĚ A POTRAVINY Penicillium camemberti Penicillium roqueforti Botrytiscinerea (Tokajské víno) 3
OVOCE A ZELENINA VÝSKYT MIKROORGANISMŮ V RŮZNÝCH POTRAVINÁCH Hmyz, prach, hlína Klima Povrchová kontaminace Fyziologický stav Obrana Podmínky skladování Zpracování po sklizni Oslabení (poškození i přezrání) Plísně Kvasinky Baktérie Počty na výrobním zařízení: 10 3 až 10 5 KTJ/cm 2 Počty v potravinářských surovinách: 10 4 až 10 7 KTJ/g Syrové maso SYROVÉ MASO MLÉKO A VEJCE Přibližně 10 1 až 10 3 KTJ/cm 2 svaloviny Včetně patogenů:salmonella spp.,yersinia enterocolitica, Campylobacter jejuni, Staphylococcus spp., Clostridium perfringens aj. Kontaminace ze zažívacího traktu, exkrementů, prostředí porážky Bourání chladírenské skladování křížová kontaminace Včetně: Micrococcus, Bacillus, Staphylococcus Kontaminace, pomnožení Mleté maso: 10 4 KTJ/g Syrové mléko: méně než 10 3 KTJ/ml Vejce: povrch skořápky: cca 10 7 KTJ Složení: Pseudomonas spp., Proteus spp., Enterobacter spp., Salmonella spp. STERILOVANÉ KONZERVY Nekyselé Bacillus stearothermophilus Clostridium thermosaccharolyticum Desulfotomaculum nigrificans CUKR A CUKROVINKY Termofilní sporulující bakterie Mezofilní bakterie: Leuconostoc spp. Lactobacillus spp. V cukerných sirupech mohou růst bakterie! Teplota nižší než 30 C: spory neklíčí! Zdroje: půda, voda použitá k blanšírování, cukr, škrob atd. 4
NEALKOHOLICKÉ NÁPOJE, OVOCNÉ ŠTÁVY A STOLNÍ VODY ASAIA Asaia sp. spp. Nealkoholické nápoje: obsah různých MO tolerujících nízké ph Sycené nápoje: kvasinky Ovocné šťávy: Lactobacillus spp., Leuconostoc spp. Kyselé #: patogeny mohou přežívat, ale hynou Stolní vody v lahvích: Flavobacterium spp., Micrococcus spp., neměly by obsahovat patogeny Majonézy, MAJONÉZY dresinky A DRESINKY Koření KOŘENÍ Kyselost #: ph 3,5 4,0 Acidotolerantní plísně a kvasinky: Geotrichum spp., Aspergillus spp., Saccharomyces cerevisiae Bakterie: Lactobacillus spp. Bacillus spp. Spory plísní a bakterií, různé bakterie, včetně patogenních Ruce, vlasy, LIDSKÉ sliny, ZDROJE hleny RUCE, VLASY, SLINY, HLENY Kontaminace při distribuci Kontaminace dotykem 10 2 10 6 KTJ/cm 2 (plocha prstu) Fekální bakterie, u bacilonosičů patogenní bakterie Na kůži se bakterie spíš nemnoží: suchý povrch, nízké ph Kontaminace pomocí vlasů Vlasy: folikuly, mazové žlázky: bakterie se mohou množit, např. kontaminace: Cyclospora spp. (druh odolný vůči desinfekčním činidlům) Kontaminace slinami, nosním sekretem Nejčastěji: Staphylococcus aureus FORMY DEGRADACE BIOLOGICKÝCH MATERIÁLŮ POMOCÍ MIKRORGANISMŮ Formy katabolismu (rozkladu) 5
KONTAMINACE SUBSTRÁTŮ PLÍSNĚMI Plesnivění Skvrny a povlaky: Nízké nároky: a) na vlhkost: Aspergillus spp. b) na kyslík: Mucor spp. OVOCE A ZELENINA Plesnivění II Proces odkyselování: Botrytis spp. Destrukce struktury rostlinného pletiva: Závěrem působí další MO: Fusarium spp. ZMĚNY BARVY Změny způsobené bakteriemi Červené skvrny (na mase): Serratia marcescens Modré skvrny (na mase): Pseudomonas syncyanea Žluté skvrny: Micrococcus luteus Fotobaktérie: "indikátor čerstvosti" OKYSELENÍ OVOCNÝCH HMOT AEROBNÍ kyselina jablečná + 3 O 2 4 CO 2 + 3 H 2 O Schizosaccharomyces pombe 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! KVAŠENÍ (KYSÁNÍ) KVAŠENÍ (KYSÁNÍ) II CUKERNÝ substrát ETHANOL KYSELINY Všechny skupiny MO Různé podmínky Produkce kyselin: snížení ph! PLYNY ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ Saccharomyces cerevisiae MLÉČNÉ KVAŠENÍ Homofermentativní MK: Lactobacillus acidophillus Heterofermentativní MK: Lactobacillus brevis Leuconostoc spp. Cukr + H 2 O kyselina mléčná + kyselina octová + ethanol + CO 2 + H 2 6
KVAŠENÍ (KYSÁNÍ) III Smíšení kvašení nekyselých konzerv BOMBÁŽE: Clostridium thermosaccharolyticum Bacillus spp., Proteus spp.: pokud se v # vyskytuje bílkovinný substrát PLYNUPROSTÉ KYSNUTÍ KONZERV: Bez bombáží Bacillus stearothermophilus Konzervy z tropů pokles ph KVAŠENÍ (KYSÁNÍ) IV MÁSELNÉ KVAŠENÍ: Clostridium butyricum HOUBOVÁ MACERACE STERILOVANÉHO OVOCE ROZKLAD ALKOHOLU Pichia spp., Candida spp. (křís) OCTOVÉ KVAŠENÍ ethanol acetaldehyd kyselina octová ethanol HNITÍ HNITÍ HNITÍ II Pečivo a nitkovitost těsta 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 AEROBNÍ SPORULUJÍCÍ MO: 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 LEGISLATIVA Dřívější Vyhláška č. 132/2004 Týkala se informací o indikátorových MO: CPMM koagulázopozitivní stafylokoky koliformní bakterie plísně aj. Týkala se informací o patogenních MO a toxinech: Salmonella spp. Listeria monocytogennes Camplylobacter spp. Vibrio parahaemolyticus LEGISLATIVA Stávající Codex Alimentarius Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 ze dne 15. listopadu 2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny Nařízení Komise (ES) č. 1441/2007 ze dne 5. prosince 2007, kterým se nahrazuje příloha I nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 Kritéria bezpečnosti potravin: vztahují se k patogenům a toxinům (hotové výrobky) Salmonella spp. Listeria monocytogennes Enterobacter sakazakii Stafylokokové enterotoxiny Histamin Ojediněle indikátorové MO: Escherichia coli: indikace fekální kontaminace (mlži - indikátor výskytu virů) Kritéria hygieny výrobního procesu Indikátorové mikroorganismy Nutné přijmutí nápravných opatření 7
Analýza Kvalitativní analýza: Rozhodovací diagramy Literární rešerše Kvantitativní analýza: Prediktivní modely INFORMAČNÍ ZDROJE Webové stránky http://www.cfsan.fda.gov/~mow/intro.html www.foodsafety.gov www.who.int/fsf/ www.fsis.usda.gov www.foodhaccp.com www.fda.gov www.cdc.gov www.safetyalerts.com http://ec.europa.eu/food/food/rapidalert/ind ex_en.htm Bad bug book Portál US safety WHO USDA HACCP FDA Centre of Disease Control and Prevention Recall in USA RASFF Prediktivní modely Prediktivní mikrobiologické modely: Matematické modely Food MicroModel Pathogen Modling Program Growth predictor (Clostridium perfingens) Databáze růstových křivek MO Com Base Prediktivní modely II Prediktivní software (PMP7) Agricultural Research Service, ARS (U.S. Department of Agriculture's ) Predikce: růstu MO, inaktivace MO záhřevem, vlivu chlazení na růst MO aj. http://www.arserrc.gov/mfs/pmp7_start.htm Kontaminace surovin Kontaminace potravinářských surovin patogenními MO 8
Doba pro zdvojnásobení patogenních MO Vliv teploty Infekční dávka Minimální infekční dávky pro různé skupiny populace LISTERIE MONOCYTOGENES Výskyt LM v potravinářských surovinách a potravinách Listerióza LM je obecně považována za významnou patogenní bakterii pro člověka Od 80.let XX stol. se mění názor na listeriózu, její původ a dopad na člověka Původně zoonóza, nyní se toto onemocnění zahrnuje do kategorie tzv. onemocnění z potravin (WHO) Tč. známo 17 listeriálních druhů Listerióza - příznaky Listerióza často probíhá v podobě lehčích chřipkových příznaků Komplikované případy přecházejí do meningitíd a sepsí, končí i úmrtím postižené osoby U těhotných žen způsobuje potraty nebo infekci plodu a předčasný porod Postižení vede k závažným komplikacím ohrožujícím život novorozenců Listerióza - infekční dávka, inkubační doba Infekční dávka LM Zdraví jedinci: cca 10 8 KTJ/g (ml) Rizikové skupiny: cca 10 3 KTJ/g (ml) Inkubační doba Několik dnů až týdnů! Závislost na: infekční dávce virulenci baktérií zdravotním stavu pacienta 54 9
Listerióza - ohrožené skupiny lidí Onemocnění postihuje především osoby se sníženou imunitou nebo s fyziologickou zátěží Listerióza: 1965-2005 Listerióza: hlášená onemocnění během let 1965-2005 Rizikovými faktory jsou: Nádorová onemocnění Imunosuprese Vysoký věk (senioři) Diabetes mellitus Alkoholismus Kardiovaskulární a renální onemocnění Léčba chemoterapeutiky, kortikoidy Gravidita 56 Listerióza: 1-4 / 2007, ČR Morfologie buněk Epidemie listeriózy: leden až duben 2007 NRC pro analýzu epidemiologických dat SZÚ-CEM (http://www.szu.cz/cem/), stav databáze Epidatu ke dni 4. 5. 2007 Rok / období 2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 2007 leden - duben 2 3 5 4 4 2 4 4 3 28 duben 2 2 2 1 1 1 0 2 1 1 58 Základní charakteristika Listerie jsou schopny: růst i při teplotách blízkých 0 C tvořit odolné biofilmy, v nichž přežívají běžnou sanitaci a dezinfekci vykazovat nerovnoměrnou distribuci ve výrobcích (velké shluky soustředěné do malého prostoru) - problém vyšetřování a interpretace výsledků infikovat především citlivé skupiny populace způsobit onemocnění i po delší inkubační době způsobit onemocnění závažných důsledků Tvorba biofilmu I Tvorba biofilmu LM na čipu z nerezové oceli při 20 C, snímky z elektronového mikroskopu 60 (Chavant P., Hébraud M., Martinie B., INRA, Theix, FR) 10
Legislativa I Legislativa II Dříve: vyšetřování potravin soustředěno více na indikátorovou mikrofóru (CPMM, koliformní MO, kvasinky a plísně aj.), patogeny sledovány jen u některých potravin Mikroorganismus Kategorie potravin Potraviny určené Nejvyšší mezní hodnota na g (ml) Negat./25 Nyní: od 1. ledna 2006: Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 (z 15.11.2005) o mikrobiologických kritériích pro potraviny, legislativní požadavky zaměřeny na relativně úzký okruh patogenů především na listerie a salmonely Listeria monocytogenes pro kojeneckou a dětskou výživu Potraviny určené k přímé spotřebě (kromě uvedených v Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005) Negat./25 Prevence výskytu Principy technologických ovládacích opatření Teploty podporující růst LM: 0 44 C Doba zdvojení buněk LM: 7,5 dne (180 h) při 0 C 42 min při 35 C Kyselost umožňující růst LM: ph 4,5 9,5 Bezpečná doba záhřevu: 10 min při 72 C Bezpečná aktivita vody: a w 0,92 Inaktivace Tepelné opracování potravin: nejdůležitější součást prevence (masné výrobky, mléko, zmrazená zelenina aj.) Termoinaktivační parametry listerií: 6D: 72 C 1 min, z = 7,5 C Netradiční metody - biologické (startovací kultury - vybrané BMK, bakteriociny, bakteriofágy) SHP a HACCP Zdroje kontaminace LM v PP: úklidové prostředky, utěrky, hadry, houby, kráječe, přepravky, nezakrytý obalový materiál, nevhodné použití tlakového čištění (aerosol), kapající kondenzát, neomezený pohyb osob mezi dílčími provozy aj. Děkuji za pozornost 11