Význam a klasifikace jednotlivých druhů a skupin mikroorganismů významných z potravinářského a hygienickéhio hlediska
Kontrola potravinářských výrob • tradiční kontrola • moderní koncepce: HACCP systém • A) odhad nebezpečí založený hlavně na evidenci epidemiologie, spojený s kultivací, sklizní, technologickým procesem, distribucí, přípravou a použitím surového materiálu a potravinářských výrobků • B) stanovení kritických kontrolních bodů • C) zavední metod na monitorování kritických kontrolních bodů
Hazard Analysis and Critical Control Point (HACCP) • Správná laboratorní praxe – Good Laboratory Practice (GLP) • Správná výrobní praxe- Good Manufacturing Practice (GMP) • HACCP program vznikl v 60. letech v NASA-USA, s cílem zajistit nulové riziko z potravin připravovaných pro kosmonauty • V r. 1973 přijat US Food and Drug Administration pro kontrolu nekyselých konzervovaných potravin
HACCP • analýza nebezpečí • určení kritických kontrolních bodů • stanovení kritických kontrolních bodů • monitorování kritických kontrolních bodů • záznam o odchylkách kontrolních bodů • dokumentace • Verifikace Pro HACCP jsou nutné multidisciplinární týmy: technolog, inženýr (technik) a manažer jakosti
• hazard – znamená zdroj nebezpečí-nepřijatelná kontaminace, růst a přežití mikroorganismů, které mohou ovlivnit bezpečnost nebo dobu udržnosti dané potraviny • risk – je odhad pravděpodobnosti výskytu určitého nebezpečí • Clostridium botulinum – představuje nejvyšší kategorii nebezpečí (hazardu), ale riziko (risk) tohoto nebezpečí je velmi nízké
Určování udržitelnosti potravin • Celkový počet mikroorganismů • Počet mikroorganismů působících kažení potravin negativně ovlivňují jakost nebo skladovatelnost potravin znehodnocují potravinu
Rozdíl mezi zdravotní a hygienickou závadností Založen na různé pravděpodobnosti vzniku zdravotního efektu Zdravotně závadné:
Hygienicky závadné:
Poškození zdraví je pozorovatelné s velkou pravděpodobností u průměrných jedinců v populaci Příklady: Mikrobiální agens: Počet salmonel v dávce vyšší než infekční dávka, t.j.: 100 buněk Výsledek: Běžný konzument onemocní
Poškození zdraví je pozorovatelné s malou pravděpodobností. Postiženou částí populace mohou být jedinci - citlivější geneticky, mladí, staří, oslabení a pod. U průměrných jedinců existuje jen malá pravděpodobnost poškození zdraví Příklady: Mikrobiální agens: Celkový počet mikroorganismů je zvýšený. Výsledek: Pro zdravého, průměrného jedince nepředstavuje riziko onemocnění, avšak oslabený jedinec může reagovat jinak a výsledkem může být řetězec změn končící zdravitním postižením jedince. Chemické agens: Dávka solaninu, na př. u brambor asi 200mg/kg brabor což odpovídá denní dávce 1mg/kg hm Výsledek: Může v kombinaci s expozicí některých pesticidů znamenat jisté riziko onemocnění pro citlivé jedince
Chemické agens: Dávka solaninu, je rovna nebo vyšší než 3mg/kg hm./den Výsledek: Neurologické poruchy konzumenta
Určování zdravotní nezávadnosti potravin • Indikátorové mikroorganismy • Podmíněnně patogenní mikroorganismy vyvolávájící alimentární infekce • Patogenní mikroorganismy vyvolávájící alimentární intoxikace
Mikroorganismy působící kažení potravin Gram negativní tyčinky
Pseudomonas Alteromonas
Potraviny bohaté na bílkoviny při cladicích teplotách
Gram negativní tyčinky
Acetobacter, Acetomonas, Gluconobacter
Alkoholické nápoje Limonády
Gram negativní tyčinky
Fer.:Enterobacteriaceae: Escherichia coli
Většina potravin. bílkovinných surovin
Gram negativní tyčinky
Nefer.:Acinetobacter, Xanthomonas
Většina potravin. bílkovinných surovin
Gram pozitivní nesporulující tyčinky
Koryneformní bakterie Corynebacterium
Nakládané maso a párky, čerstvé maso vakuuově balené,zelenina
Gram pozitivní koky
Aer.: Micrococcus Fak.aer.: Staphylococcus
Mléčné výrobky, solené maso
Gram pozitivní nesporulující tyčinky
Homoferm a heteroferm. Lactobacillus sp.
Mléko, mléčné výrobky, ferment. mléč. výrobky, maso a zelenina balená ve vakuu
Mikroorganismy působící kažení potravin Gram pozitivní koky
Fak.anaer. mléčné bak.: Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc
Nakladené maso, nízká konc. soli, mléčné výrobky
Gram pozitivní sporotvorné tyčinky
Aerobní nebo fakultativně anaer. Bacillus sp.
Ohřívané jídlo pH cca 4
Gram pozitivní sporotvorné tyčinky
Striktně anaerobní bakterie rodu Clostridium
Ohřívané jídlo pH>4,5, bez kyslíku
kvasinky
Převážně fak.anaer.: Saccharomyces, Candida, Zygosaccharomyces
Potraviny s nízkým pH a nízkou vodní aktivitou s nízkým O2
plísně
Převážně striktní aerobní Penicillium, Aspergillus
Potraviny s nízkým pH a nízkou vodní v atmosféře O2
Mikroorganismy působící kažení potravin • Mesofilní aerobní a fak. anerobní bakterie • Kvasinky a plísně • Sporotvorné bakterie:
• - aerobní a fak. anaerobní • - mesofilní • - termofilní, anaerobní
• • • • •
Psychrofilní a psychrotrofní Kyselinotvorné Proteolytické Lipolytické Slizotvorné halofilní, osmolifní, osmotolerantní
• Kyselinotvorné : Bacillus, Clostridium, Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Staphylococcus, Lactobacillus, Propionibacterium, Bifidobacterium, čeleď Enterobacteriaceae, Acetobacter, plísně, kvasinky
• Lipolytické: Pseudomonas, Rhizopus, Geotrichum, Aspergillus, Penicillium, Debaryomyces, Rhodotorula, Hansenula, Candida, Yarrowia
• Proteolytické: Bacillus, Clostridium, Proteus, Serratia, Mucor, Thamnidium, Geotrichum, Aspergillus, Penicillium
Patogenní mikroorganismy min.tepota růstu
odolnost vůči teplotě
nízká
vysoká
nízká
Listeria monocytogenes, Yersnia enterolitica, Vibrio parahaemolyticus. Aeromonas hydrophila, Salmonella sp
Clostridium botulinum E
střední
Escherichia coli entropatogenní kmeny Staphylococcus aureus
Clostridium perfringens Clostridium botulinum A Clostridium botulinum B (bez proteolytických enzymů)
vysoká
Campylobacter jejuni Campylobacter coli
Bakteriální původci onemocnění z potravin (2) Listeria monocytogenes
potraviny určené pro kojeneckou a dětskou výživu potraviny určené k přímé spotřebě (kromě níže uvedených) masné výrobky o aw nižší než 0,92 mražené krémy, zmrzliny apod. ryby uzené studeným kouřem
negat/25
Shigella spp.
potraviny určené k přímé spotřebě
negat/25
Koagulázopozitivní stafylokoky (Staphylococcus aureus a další druhy)
potraviny neurčené k přímé spotřebě potraviny určené k přímé spotřebě potraviny pro kojeneckou a dětskou výživu - neurčené k přímé spotřebě - určené k přímé spotřebě
negat/25 102 102 102
105 104 103 102
Vibrio parahaemolyticus
ryby, měkkýši, korýši a hlavonožci z vod tropických a subtropických pásem určené k přímé spotřebě
negat/25
Yersinia enterocolitica
Potraviny určené k přímé spotřebě
negat/25
Nařízení (ES) č. 2073/2005 Sledování přítomnosti MO v potravinách: • Během doby údržnosti:
• Ve výrobním procesu:
- Listeria monocytogenes - Salmonella - Stafylokokové enterotoxiny - Enterobacter sakazakii - E. coli - Histamin
-
Kolonie aerobních MO Enterobacteriaceae Salmonella E. Coli Koagulázopozitivní stafylokoky - (Bacillus cereus)
Nařízení (ES) č. 1441/2007 Mikrobiologická kritéria pro potraviny: • Kap. 1: Kritéria bezpečnosti potravin • Kap. 2: Kritéria hygieny výrobního procesu - maso a výrobky z něj � - mléko a mléčnévýrobky � - vaječné výrobky - produkty rybolovu � - zelenina a ovoce a výrobky • Kap. 3: Pravidla pro odběr vzorků a přípravu zkušebních vzorků
Nařízení (ES) č. 1441/2007 • Salmonelly a Cronobacter (Enterobacter) sakazakii jsou nejnebezpečnější MO v počáteční kojenecké výživě, výživě určené pro zvláštní léčebné účely a pokračovací kojenecké výživě Nepřítomnost v 10 g / 30 vzorků • Zohlednění platné specifikace Codexu týkající se výrobků ze sušeného mléka, potravin pro kojence a děti a histaminové kritérium pro některé ryby a produkty rybolovu • Při označování potravin, nutno uvést návod použití potraviny
Kriteria bezpečnosti potravin • • • • • • • • •
Kategorie potravin/ mikroorganismus/ plán odběru vzorků/ limity/ metoda/ fáze m M 1.1 Potraviny určené Listeria monoytogenes nepřítomnost ve 25 g k přímé spotřebě pro kojence a potraviny n c EN/ISO 11290-1 určené k přímé spotřebě 10 0 pro zvláštní léčebné účely produkty uvedené na trh během doby údržnosti
•
1.2 Potraviny určené Listeria monoytogenes 100 KTJ/g
• • • • • • • • • • • • • •
k přímé spotřebě, které podporují růst L.monocytogenes, jiné než pro kojence a pro zvláštní léčebné účely
n 5
c 0
EN/ISO 11290-2 produkty uvedené na trh během doby údržnosti
nepřítomnost ve 25 g před tím, než potravina opustí bez prostřední kontrolu provozovatele potravinářského podniku, který ji vyrobil
n počet jednotek tvořících vzorek c počet jednotek vzorku, jejichž hodnoty převyšují m nebo leží mezi m a M
Hodnota D • • • •
•
Mnoho druhů mikroorganismů jsou patogeny, schopné vyvolávat onemocnění ostatních organismů. Proces sterilizace, jakým je tepelné působení je ničí. D-hodnota odpovídá délce času nutného k decimálnímu snížení počtu. Čas nutný za dané teploty k usmrcení 90% mikroorganismů byl studován. Je-li snížení množství organismů o jeden řád, pak zůstává živých pouze 10% z původní populace. Obecně, každý tepelně odolný organismus má svou jedinečnou D-hodnotu. Uvádíme-li D hodnoty je nutné vyznačit teplotu pro kterou byly naměřeny jako dolní index. Např. hypotetický organismus byl redukován o 90% po vystavení teplotě 62 stupňů Celsia po 2 minuty, tudíž tato D-hodnota by s měla psát jako D62C = 2 (minuty).
Hodnota D • Obecně, každá skupina organismů rezistentních ke sterilizaci je charkterizovaná jedinečnou Dhodnotou. U popisu D hodnot je obvyklé uvádět testovanou teplotu jako subscript k D. • Např., hypothetická bakterie je redukovaná na 90% po expozici 60 stupňů Celsia za 2 minuty. Tudíž D-hodnota se bude psát D60C = 2 min. • Měření D-hodnoty je také prováděno k určení účinnosti desinfekce – jak snižuje počet microbů přítmných v daném prostředí.
Působení antimikrobiálních látek Některé látky přítomné v prostředí mají na mikroorganizmy nepříznivý vliv v důsledku svého specifického složení (antimikrobiální). Mikrobistatické - látky zastavující rozmnožování mikroorganizmů Mikrobicidní – látky usmrcující mikroorganizmy Vliv koncentrace (účinek stimulační)
Podle mechanizmu účinku dělíme antimikrobiální látky Látky poškozující strukturu buňky nebo její funkci (např. buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, ribozomy) Látky působící na mikrobiální enzymy (oxidační činidla, chelatační látky, těžké kovy, antimetabolity) Látky reagující s DNA (např. chemické mutageny – alkylační nebo dezaminační činidla, cytostatika)
Cílová místa působení AML na bakteriální buňku
Přítomnost antibakteriálních látek (biocidů) v potravinách • Některé potraviny obsahují přirozené antimikrobiální látky (koření, minerální oleje, česnek, hořčice, med) mléko obsahuje laktoferrin, • Kravské laktoperoxidázový systém, lysozym, kasein • Vejce lysozym, conalbumin, ovotransferrin, avidin
Antimikrobiální enzymy Jsou hojně rozšířeny v přírodě a hrají důležitou roli při obranných mechanizmech živých mikroorganizmů proti infekcím. Hydrolázy – degradují klíčové struktury buněčných stěn (peptidoglykan) Oxidoreduktázy – vytváří reaktivní molekuly, které rozrušují vitální proteiny v buňce.
Antimikrobiální enzymy Bakteriolytické 1. N-acetylhexosaminidázy katalyzují štěpení glukosidických vazeb sacharidů peptidoglykanu 2. N-acetylmuramyl-L-alaninamidázy katalyzují štěpení mezi sacharidovou a peptidovou částí peptidoglykanu 3. Endopeptidázy hydrolyzují peptidové vazby peptidoglykanu 4. Ostatní – chitinázy, ß-glukanázy
Antimikrobiální enzymy Oxidoreduktázy Glukozooxidázy jsou produkovány některými plísněmi, podstata cytotoxicity spočívá v tvorbě peroxidu vodíku (oxidace glukózy na kys. glukonovou a H 2O2 ) Laktoperoxidázy se vyskytují např. ve slinách, mléce (oxidace thiokyanátu na hyperthiokyanát) Laktoferrin je glykoprotein tvořící komplexy s ionty železa
Antimikrobiální enzymy Bakteriolytické Lysozym je aktivní především u G pozitivních bakterií.
Dezinfekční látky Sanitace = čištění a dezinfekce Čištění – odstranění nečistot a zbytků organického materiálu Dezinfekce – odstranění mikroorganismů. Teplota a doba působení čistících a dezinfekčních prostředků!
Dezinfekční látky • buněčná stěna - poškození • cytoplazmatická membrána – indukce difuze látek z buňky, inhibice enzymů CM, oslabení elektrochemického potenciálu CM • cytoplazma – koagulace enzymů, ribozomů, NK Dezinfekční mechanizmus - oxidace, hydrolýza, tvorba solí s bílkovinami, koagulace bílkovin, změny permeability, poškození enzymatického systému, mechanická disrupce.
Anorganické sloučeniny Silné kyseliny a silné zásady - poškozují BS a CM x poškozují povrchy zařízení Hašené vápno - dezinfekce stěn, kvasných kádí, atd. Uhličitan sodný, fosforečnan sodný, polyfosfáty - odstranění zbytků tuků a bílkovin x polyfosfáty ekologicky nežádoucí (eutrofizace vod) Oxid siřičitý - síření ovocných a vinných polotovarů, síření sudů, sklepů, atd.
Anorganické sloučeniny Oxid uhličitý - uchovávání ovocných šťáv Organocíničité sloučeniny - Lastanoxy - antifugální účinek, nátěry stěn, omítek, atd. Sloučeniny chlóru - plynný chlór – dezinfekce vody - chlorové vápno – desinfekce podlah, skladovacích ploch - chloramin – směsné čistící prostředky, velmi časté použití v lékařství i potravinářství
Anorganické sloučeniny Jodové preparáty - Jodonal M – desinfekce mléčné žlázy Peroxid vodíku - sterilizace korunkových uzávěrů, obalů z plastu (kelímky, tetrapakové obaly,atd.), sýrařství
Organické sloučeniny Organické kyseliny – konzervace potravin - kyselina benzoová - kyselina sorbová (plísně) - kyselina mravenčí (kvasinky, plísně) Kyselina peroctová - Persteril Povrchově aktivní látky - mýdla (sodné soli vyšších MK) - kvartérní amoniové báze (Ajatin, Septonex) Antibiotika - nisin (konzervace potravin)
Konzervace potravin • Běžné metody používají následující procesy: sušení, sprejové sušení, lyofilizace, ( freeze drying), mražení, vakuové balení, výroba konzerv, konzervace cukernými roztoky, krystalizace cukru, ozařování, přídavky konzervačních látek, balení do inertní atmosféry, oxid uhličitý. Ostatní metody nejen pomáhají uchovat potraviny, ale dávají chuť, nakládání ( pickling), nasolování, uzení, zalévání do cukru, alkoholu.
Přehled procesů • Konzervační procesy zahrnují: • Tepelné ošetření s cílem usmrtit nebo denaturovat microorganismy (např.var) • Oxidace (např. užití oxidu siřičitého) • Toxická inhibice (např. uzení, užití oxidu uhličitého, ocet, alkohol) • Dehydratace (sušení) • Osmotická inhibice (např. užití sirupů) • Inaktivace nízkými teplotami (např. mražení) • Ultravysoký tlak vody (t.zv. “studená“ pasterace, tlak usmrcuje jak patogeny, tak mikroorganismy vyvolávající kažení potravin) • Mnoho kombinací shora uvedených metod
