Kazící mikroflora Bakterie a kvasinky
Mikroflora působící kažení potravin • • • • • •
Co to je mikrobiální kažení potravin Faktory ovlivňující kažení potravin Projevy mikrobiálního kažení Přehled kazících mikroorganismů (KM) Potraviny napadané mikroby Bakterie vyvolávající měkkou hnilobu ovoce a zeleniny • Monitorování a detekce KM • Mikrobiální indikátory kvality potravin • Prevence kažení potravin
• Zkažená potravina má odlišné sensorické vlastnosti – vizuální, čichové, chuťové apod. • Kažení se může vyskytovat v kterékoli části potravního řetězce. • Kažení může vznikat po mechanickém ataku hmyzu, fyzikálním poškozením, otlak, zmrznutím,vysušením apod. • Aktivita enzymů z vlastní potraviny • Chemické změny • Kažení je komplex biologických, fyzikálních, chemických a biochemických změn.
Nejčastější kazící mikroorganismy • Gram pozitivní negativní
Gram
Sporotvorné, nesporulující, BMK Koliformní Pseudomonas Bacillus Micrococcus Lactobacillus Citrobacter Acinetobacter Clostridium Brocotrix Streptococcus Serratia Aeromonas Leuconostoc Proteus Alcaligenes Pediococcus Escherichia Moraxella Enterobacter Altermonas Erwinia Flavobacterium Klebsiella Hafnia
Potraviny napadané mikroby • Zdroje kazících organismů pocházejí: z půdy a vody, rostlin a jejich produktů, prachu, gastrointestinální trakt zvířat a lidí, • Zkáze nejrychleji podléhají chlazené čerstvé potraviny bohaté na proteiny (červené maso, drůbež, ryby, mléčné výrobky). Všechny jsou vysoce výživné, mají velký obsah vody – aw , relativně neutrální pH. • Z dalších čerstvých potravin, které jsou napadané je to ovoce a zelenina
Přehled kazících mikromycet a kvasinek Kvasinky: Candida, Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Torulospora, Rhodotorula, Pichia Plísně: Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus, Geotrichum, Botrytis, Cladosporium, Byssochlamys
Otázky spojené s kazícími kvasinkami
•
(i) Co vlastně jsou kazící kvasinky?
• (ii) Má potravinářský průmysl dostatečné informace aby mohl odpověďně řešit mikrobiologické problémy potravin? • (iii) Kde jsou zdroje kazících kvasinek v potravinářském průmyslu? • (iv) Má potravinářský průmysl vhodné zymologické indikátory pro určení kvality potravin a pro zavedení testů na kvalitu potravin a uzavírat čestné (fair) obchodní smlouvy mezi maloobchody a velkoobchody?
Vinařství Produkce 4-etylfenol Brettanomyces/Dekkera spp. v červených vínech je pokládaná za kažení pouze v případě, že že tento sekundární metabolit je přítomen v množství větším než 620 μg/l. • Méně než 400 μg/l, přispívá ke zlepšení komplexity vína neboť podporuje aromat znaky koření, kůže a dalšími aromaty oceňovanými konsumenty. • Nad 620 μg/l, vína jsou pro řadu konzumentů podřadná, ale pro mnohé zůstavají příjemná. •
• Hlavní druhy kazících kvasinek Saccharomyces cerevisiae, Debaryomyces hansenii Pichia anomala, Pichia membranifaciens, Pichia fermentans, Pichia burtonii , Candida parapsilosis, Candida zeylanoides subpelliculosa,Candida guilliermondii, Candida albidus , Candida tropicalis, Torulaspora delbrueckii ,Issatchenkia orientalis Zygosaccharomyces bailii ,, Zygosaccharomyces bisporus, Cryptococcus spp., Zygosaccharomyces rouxii, Hansenula anomala, Kluyveromyces marxianus,,,, Saccharomyces exiguus, Sporobolomyces roseus Trichosporon pullulans ,Trichosporon cutaneum Hanseniapora uvarum
Faktory ovlivňující kazící mikrofloru • 1. Počáteční množství všech mikrobů • 2. Typ potraviny/vnitřní vlastnosti • - pH • - aw • • • • •
- Obsah živin - antimikrobiální látky - Eh Redox potenciál (oxidativně-redukční potenciál) - Biologické struktury
Procesní a skladovací podmínky • • • • • • •
- tepelné zákroky - okyselení (acidifikace) - snížení vodní aktivity - užití konservačních látek - skladování při nízkých teplotách - atmosféra skladování - kombinace shora uvedených
Projevy mikrobiálního kažení Viditelný růst, pigmentové kolonie, hlavně plísně Tvorba plynu Sliz Difuze pigmentů a enzymů Zápach (off-odours) Špatná chuť (off-flavors) Produkce metabolitů: alkohol, estery, ketony, sirné sloučeniny fluoreskující pigmenty organické kyseliny, diaminy
Přehled kazících mikroorganismů • Gram negativní tyčinky: nejčastěji napadají čerstvé chlazené potraviny, min růst T 0-3 oC, při 5-10 oC rostou rychle. Nejvíce se vyskytuje Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Aeromonas, Alteromonas, Flavobacterium • Koliformní tyčinky: poněkud vyšší T optimum, 8-15 oC Citrobacter, Enterobacter, Escherichia, Klebsiella, Proteus. Serratia, Hafnia, Erwinia Gram pozitivní tyčinky: sporulující Bacillus, Clostridium, Alicyclobacillus
Přehled kazících mikroorganismů • Bakterie mléčného kvašení: fermentují cukry za tvorbu kys. mléčné, výsledkem je pokles pH. Vydrží až pH 3,6. • Další Gram pozitivní bakterie: Brocothrix thermosphacta na čerstvém mase, Micrococcus spp. roste i přítomnosti NaCl
Projevy mikrobiálního kažení • Kysnutí - mléčné výrobky, vakuově balené masné výrobky, pivo, víno, ovocné šťávy • Chem. příčina - kys. octová,mléčná, citronová,máselná • Organismus – bakterie mléčného kvašení, Bacillus sp., Brochothrix thermosphacta, spp., •
,-
- bakterie máselného kvašení, Acetobacter příslušníci rodu Clostridium
Projevy mikrobiálního kažení • • •
Kvašení – ovocné šťávy, majonézy, saláty Chem. příčina – etanol Organismus – kvasinky
• • •
Hnojový pach – zelenina Chem. příčina – p-kresol, indol, skatol Organismus – Erwinia sp. Clostridium sp.
• • • •
Sliz – maso, cukr,výrobky Chem. příčina – tvorba polysacharidů Organismus – Pseudomonas fragi, Leuconostoc mesenteroides, Bacillus subtilis
Projevy mikrobiálního kažení • měknutí/hnití – ovoce a zelenina • Chem. příčina – pektinasy, cellulasy, xylanasy • Organismus
– Erwinia, Clostridium, kvasinky, plísně
• Tvorba plynu - sýry, tvaroh, olivy, • Chem. příčina – tvorba oxidu uhličitého • Organismus - bakterie mléčného kvašení, kvasinky • Tvorba biogenních aminů – ryby, sýry
Bakterie vyvolávající měkkou hnilobu ovoce a zeleniny • • • • • •
Erwinia carotovora subsp. atroseptica (většina ovoce a Erwinia carotovora subsp. carotovora zeleniny) Erwinia chrysanthemi (ananas) Pseudomonas marginalis zelenina Pseudomonas viridiflava Fazole Pseudomonas cichori čekanka, endive, zelí, salát
Monitorování a detekce KM • Přímé mikrobiologické metody • Chemické/ fyzikální/ fyzikálněchemické metody • Molekulárně biologické metody - PCR • Kriteria „přijatelnosti“ potravin – sensorické posouzení barvy, textury, vůně, chuti a celkového vzhledu
Biogenní aminy • Biogenní aminy jsou přirozené antinutriční faktory a jsou významné z hygienického hlediska. • Bývají spojovány s celou řadou případů otrav z potravin a jsou schopné iniciovat různé farmakologické reakce. Histamin, putrescin, kadaverin, tyramin, tryptamin, β-fenyletylamin, spermin a spermidin jsou považovány za nejvýznamněší biogenní aminy vyskytující s ev potravinách.
Engogenní a exogenní biogenní aminy Endogenní aminy jsou tvořeny mnoha typy tkání (např.: adrenalin v dřeni nadledvinek, histamin v mast ocytech (žírné buňky pojivové tkáně) a játrech. Aminy se šíří místně nebo přes krevní systém. Exogenní aminy se absorbují z jídla v zažívacím traktu. Alk ohol může zvýšit absorpční rychlost. Monoaminoxidasa (MAO) rozkládá biogenní aminy a brání přebytečné resorpci. MAO inhibitory (MAOI) se také užívají jako medikace léčby depresí, aby zabránily MAO v rozkladu aminů důležitých pro pozitivní účinky.
Biogenní aminy • Histamin – látka odvozená z aminokyseliny histidinu, působí jako neurotransmiter zprostředkovájící přenos signálu, dále je signálem zánětlivých onemocnění. • Histamin je také významným stimulantem sekrece HCl v žaludku, pomocí histamin H2 receptoů. • Tyramin - látka nacházená v mnoha běžných potravinách, je spojován se zvýšným krevním tlakem a bolestmi hlavy.
Serotonin • Serotonin - neurotransmiter centrálního nervového systému, odvozený z amino kyseliny tryptofan – účastní se regulace pochodů jako spánek, chuť k jídlu a sexualita. • Tryptamin - monoamin alkaloid nalezený ve stopových množstvích v mozku savců, a zdá se, že má roli jako neuromodulátor nebo neurotransmitter.
Tři katecholaminové neuropřenašeče: Norepinefrin (noradrenaline) - neurotransmiter regulace spánku, únavy, nespavosti, pozornosti a příjmu potravy, právě tak stresový hormon uvolňovaný nadledvinkami, reguluje nervovou dráhu sympatiku. Epinefrin (adrenaline) - stresový hormon nadledvinek, právě tak neurotransmiter přítomný v nízké koncentraci v mozku. Dopamin - neurotransmiter řídící motivaci, závislosti, posilování chování a koordinaci pohybů těla.
Detekce producentů biogenních aminů • Detekce BA-produkujících bakterií pomocí kultivačních technik je pomalá a nejistými výsledky. Mnoho studií popsalo ztrátu schopnosti tvorby BA u LAB po delším skladování nebo po kultivaci izolovaných kmenů na syntetických mediích. • Metody založené na molekulární biologii jsou rychlé, spolehlivé a nezávislé na kultivaci. • Tyto metody dávají informace o potenciálním riziku tvorby těchto látek.
Proč jsou nebezpečné • Toxicita histaminu se zdá být zesilovaná přítomností ostatních aminů, jako je kadaverin, putrescin a tyramin. Biogenní aminy mohou být také považované za karcinogeny, neboť mají schopnost reagovat s nitrity za tvorby potenciálně karcinogenních nitrosaminů. Obsah biogenních aminů v různých potravinách a krmivech byl sledován a byly nalezeny v sýrech, rybách a masných výrobcích, vejcích a houbách.
Vznik biogenních aminů • Potraviny připravené fermentačními procesy, nebo ty, které byly vystaveny mikrobiální kontaminaci během vyzrávání a skladování pravděpodobně obsahují aminy. • Alkoholické nápoje jako pivo mohou obsahovat biogenní aminy, jako další fermentované potraviny např. kyselé zelí a potraviny ze soji. • Aminy jsou také považované za endogenní rostlinné látky, některé druhy ovoce a zeleniny obsahují vysoké koncentrace různých aminů.
Limity obsahu biogenních aminů • Histamin- rybí výrobky z druhů spojovaných s vysokým obsahem histidinu. • To jsou čeledi: Scombridae, Clupeidae, Coryfenidae, Pomatomidae, Scombresosidae • Vzorkovací plán : n (9), c(2), m 100mg/kg, M 200mg/kg • Dále rybí výrobky které prošly enzymovým zracím ošetřením v nálevu a nejsou vyrobené z druhů spojovaných s vysokým obsahem histidinu. • Vzorkovací plán : n (9), c(2), m 200mg/kg, M 400mg/kg • Analytická metoda - HPLC
