Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin
Mikroflóra masa Bakalářská práce
Vedoucí práce: Ing. Libor Kalhotka, Ph.D
Vypracovala: Lucie Rymerová
Brno 2012
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Mikroflóra masa vypracovala samostatně a použila jsem pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MRZLU v Brně. Dne………………..2012 Podpis……………..
PODĚKOVÁNÍ Touto cestou bych ráda poděkovala Ing. Liboru Kalhotkovi, Ph.D. za odborné vedení a cenné rady při tvorbě bakalářské práce i při mikrobiologických rozborech. Mé poděkování patří také celému Ústavu agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin.
ABSTRAKT Bakalářská práce se zabývá mikroflórou masa. Popisuje význam masa ve výživě člověka, technologii porážení až po bourání masa pro výsek. Charakterizuje kontaminující mikroorganismy a mikroorganismy způsobující alimentární onemocnění. Popisuje způsoby boje proti nežádoucím mikroorganismům a možnosti prodloužení trvanlivosti masa. Závěrem této práce je experimentální stanovení významných mikroorganismů ve vybraných výrobcích. KLÍČOVÁ SLOVA: maso, technologie porážení, bakterie, kvasinky, plísně.
ABSTRACT This bachelor thesis deals with microflora of meat. It describes an importance of meat in human nutrition, slaughtering technology, up to meat cutting. It defines both contaminating microorganisms and microorganisms which can cause alimentary diseases. It suggests ways to fight against undesirable microorganisms as well as possibilities to extend meat durability. The conclusion of this work includes an experimental determination of some important microorganism categories in specified products. KEYWORDS: meat, slaughter technology, bacteria, yeast, mold.
1
ÚVOD ..................................................................................................... 9
2
CÍL PRÁCE ......................................................................................... 11
3
LITERÁRNÍ PŘEHLED ................................................................... 12
3.1
Maso .................................................................................................................... 12
3.1.1 Definice masa ................................................................................................... 12 3.1.2 Význam masa ve výživě člověka ..................................................................... 12 3.2
Porážení jatečných zvířat .................................................................................. 13
3.2.1 Technologie porážení ....................................................................................... 13 3.2.2 Přihánění zvířat na porážku .............................................................................. 15 3.2.3 Omračování jatečných zvířat............................................................................ 16 3.2.4 Vykrvování jatečných zvířat ............................................................................ 16 3.2.5 Opracování povrchu těla .................................................................................. 16 3.2.6 Vykolování ....................................................................................................... 16 3.2.7 Půlení................................................................................................................ 17 3.2.8 Veterinární prohlídka a konečná úprava masa ................................................. 17 3.3
Mikrobiologie masa ........................................................................................... 17
3.3.1 Mikroorganismy ............................................................................................... 17 3.3.2 Mikroorganismy čerstvého masa ..................................................................... 18 3.3.3 Mikroorganismy chlazeného masa ................................................................... 18 3.3.4 Mikroorganismy mraženého masa ................................................................... 19 3.3.5 Mikrobiální kontaminace masa na jatkách ....................................................... 19 3.3.5.1 Zdroje kontaminace .................................................................................. 19 3.3.5.2 Kontaminující mikroorganismy ................................................................ 22 3.3.6 Podmínky pro činnost mikroorganismů ........................................................... 23 3.3.6.1 Teplota ...................................................................................................... 23 3.3.6.2 pH prostředí .............................................................................................. 25 3.3.6.3 Voda (vodní aktivita) ................................................................................ 26 3.3.6.4 Oxidoredukční potenciál (Eh) ................................................................... 27
3.4
Mikroorganismy způsobující alimentární onemocnění.................................. 27
3.4.1 Alimentární infekce .......................................................................................... 28 3.4.1.1 Salmonella ................................................................................................ 28 3.4.1.2 E. coli ........................................................................................................ 29 3.4.1.3 Yersinia ..................................................................................................... 30 3.4.1.4 Campylobacter jejuni ................................................................................ 31 3.4.1.5 Listeria monocytogenes ............................................................................ 31 3.4.1.6 Clostridium perfringens ............................................................................ 32 3.4.2 Alimentární intoxikace ..................................................................................... 33 3.4.2.1 Bacilus cereus ........................................................................................... 33 3.4.2.2 Staphylococcus aureus .............................................................................. 33 3.4.2.3 Clostridium botulinum .............................................................................. 34 3.4.3 Kvasinky .......................................................................................................... 35 3.4.4 Plísně ................................................................................................................ 35 3.5
Způsoby boje proti nežádoucím mikroorganismům ...................................... 36
3.5.1 Mechanické, fyzikální a chemické prostředky boje proti mikroorganismům .. 36 3.6
Možnosti prodloužení trvanlivosti masa .......................................................... 37
3.6.1 Chladírenství .................................................................................................... 39 3.6.2 Mrazírenství ..................................................................................................... 39 3.6.3 Konzervace jedlou solí ..................................................................................... 39 3.6.4 Konzervace sušením (dehydratací) .................................................................. 39 3.6.5 Balení masa ...................................................................................................... 40 3.6.5.1 Způsoby balení masa ................................................................................ 40
4
MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ ..................................... 41
4.1
Charakteristika výrobků ................................................................................... 41
4.2
Příprava laboratorních pomůcek ..................................................................... 41
4.3
Zpracování vzorku ............................................................................................. 41
4.4
Stanovení mikroorganismů ............................................................................... 42
4.5
Postup při vaření agarových půd ..................................................................... 43
4.6
Způsob vyhodnocení výsledků .......................................................................... 44
5
VÝSLEDKY PRÁCE ......................................................................... 45
6
DISKUZE............................................................................................. 47
7
ZÁVĚR ................................................................................................. 48
8
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY............................................... 49
9
SEZNAM TABULEK ......................................................................... 51
10 SEZNAM ZKRATEK ........................................................................ 52
1
ÚVOD Nahlédneme-li do prehistorie, zjistíme, že primitivní člověk byl od počátku lovec,
později chovatel a lovec současně. Dá se říct, že člověk jedl maso odedávna, už desítky století před Kristem. Od těchto mytických let uplynula do současnosti spousta času a během této doby se maso, jako významná součást lidské výživy stalo také součástí lidské historie. (Steinhauser, 1995) Lidé konzumují maso po více než 15 tisíc generací. Po celé toto období bylo maso v jídelníčku symbolem síly. Rozhodujícím faktorem konzumace potravin se ve středních vrstvách populace rozvinutých zemí stává množství potravin, tedy v našem případě i masa, ale jeho kvalita, pestrost a často i zvědavost v objevování něčeho nového a zajímavého. Celosvětově sice vykazujeme nadbytky potravin, i masa, ale jenom proto, že minimálně 2/3 obyvatel Země nemá dostatečné finanční prostředky na uspokojení svých často i základních, výživových potřeb. Je přirozené, že stránka ekonomická nejvýrazněji ovlivňuje úroveň tj. množství a kvalitu konzumovaného masa jednotlivců i celých společností. Významnou roli však hrají i skutečnosti geografické, náboženské, návykové, výchovné a další. (Steinhauser, 1995) Potřeba červeného masa, jako bohaté energetické a stavební složky potravy je v trvale teplých oblastech nižší než v oblastech, kde se střídají roční období, či dokonce s podnebím trvale chladným. Souvisí to nejen s nižší energetickou spotřebou těla, ale i vyšší pestrostí nabídky ryb, mořských produktů, široké palety čerstvého ovoce a zeleniny a na bílkoviny bohatých rostlin nebo jejich části. (Steinhauser, 1995) Velký významný vliv na druhy konzumovaného masa, včetně způsobů jeho přípravy, mělo vždy náboženství. Prvotní základy je nutné hledat již v animistických náboženstvích. (Steinhauser, 1995) Křesťanské náboženství v zásadě nezakazuje konzumovat žádné druhy masa, ale přesto je mezi křesťany řada zvyků a obecně uznávaných pravidel. Nekonzumují nenarozené plody ani nezralá mláďata před 8 týdnem po porodu, obecně je odmítáno maso šelem, i když psí maso bylo oblíbenou pochoutkou obyvatel starověkého Říma. (Steinhauser, 1995) Žádné jiné náboženství nemá tolik stravovacích předpisů jako židovské náboženství. Pravověrní židé konzumují vše co je košer – čisté, vhodné a přípustné podle staré9
ho zákona. V případě potravin živočišného původu může být košer pouze maso sudokopytníku – skot, ovce, kozy. Nepřípustné je maso vepřové, koňské a zajíců. Přísně zakázána je krev a tuk, kromě součástí obsažených v mase. Maso může být košer, byloli rituálně poráženo. (Steinhauser, 1995) Islámské náboženství v koránu vytvořilo pro muslimy návod ke správnému prožití života. Islám zakazuje konzumaci veškeré krve, masa šelem, dravců a nemocných a uhynulých zvířat. Muslimové preferují maso skopové, drůbeží, rybí, kozí a hovězí pocházející ze zvířat poražených za předepsaných podmínek, nekonzumují maso vepřové. Buddhismus šíří ve svém základu toleranci ke všem živým tvorům. Buddhisté přesto, ale maso konzumují. (Steinhauser, 1995) Hinduismus je z hlediska konzumačních zvyklostí tolerantním náboženstvím. Krávy, býci i telata jsou pro hinduisty posvátnými zvířaty. (Steinhauser, 1995)
10
2
CÍL PRÁCE − Cílem této práce je zpracovat literární rešerši na téma mikroflóra masa. − Charakterizovat mikroorganismy podílející se na kažení masa. − Charakterizovat mikroorganismy způsobující alimentární onemocnění. − Popsat způsoby boje proti nežádoucím mikroorganismům. − Popsat možnosti prodloužení trvanlivosti masa.
11
3
LITERÁRNÍ PŘEHLED
3.1
Maso
3.1.1
Definice masa
Jako maso jsou definovány všechny části těl živočichů v čerstvém nebo upraveném stavu, které se hodí k lidské výživě. V užším slova smyslu se masem rozumí jen příčně pruhovaná svalovina z těl teplokrevných jatečných zvířat, včetně nedílných součástí svalových partií jako jsou vazivové součásti svalů, povrchový a intramuskulární tuk, cévy, mízní uzliny, kosti a v některých případech i opařené kůže. (Steinhauser, 1995, Steinhauser a kolektiv, 2000) 3.1.2 Význam masa ve výživě člověka Maso patří k výživovým zdrojům, které jsou pro člověka velmi důležité. Maso je významným zdrojem bílkovin, které jsou pro život zcela nezbytné, bez nich by byl život zcela nemyslitelný. Člověk v tomto směru nedokáže syntetizovat organické dusíkaté sloučeniny. Je proto odkázán výhradně na konzumaci bílkovin z jiných organismů. Člověk má proto teoreticky i prakticky tři alternativy:
1. Konzumovat výhradně rostlinné bílkoviny, být tedy striktním vegetariánem neboli veganem. 2. Konzumovat výhradně živočišné bílkoviny, jako to činí z živočišné říše šelmy. 3. Konzumovat smíšenou stravu, tj. kombinovat živočišné bílkoviny s bílkovinami rostlinnými. Dlouhodobým vývojem se lidský organismus přizpůsobil konzumaci smíšené stravy, tj. z hlediska využití bílkovin pak využití bílkovin rostlinných spolu s živočišnými. Živočišné bílkoviny (plnohodnotné) mají optimální poměr aminokyselin potřebných pro člověka, na rozdíl od bílkovin rostlinného původu, které byly označovány jako neplnohodnotné. Rostlinné bílkoviny totiž vzhledem ke struktuře aminokyselin u člověka často postrádají některé pro něj důležité aminokyseliny. Zejména se jedná o aminokyseliny obsahující síru, tedy metionin, cystin nebo cystein. (Radoš, 2006)
12
Pokud se týká zmíněného aminokyselinového složení, zde mají maso, mléčná bílkovina a vaječný bílek takové složení, že tyto produkty byly charakterizovány jako tzv. referenční bílkovina. (Radoš, 2006) Vhodnost určité bílkoviny je udávána jako biologická hodnota. Tato vlastnost vyjadřuje, kolik gramů bílkovin člověka vznikne ze sto gramů podané bílkoviny. Biologické hodnoty nejčastěji používaných bílkovinných zdrojů: vejce 92, hovězí maso 76, laktalbumin 84, kasein 68, obiloviny 51, rostlinné bílkoviny průměrně 50. (Radoš, 2006) Druhou velmi důležitou složkou masa pro člověka je obsah železa. Železo je potřebné nejen pro tvorbu erytrocytů, ale je také součástí řady enzymových systémů, sloučeniny železa jsou také důležitou součástí dýchacího řetězce. Železo je zejména potřebné v období růstu, můžeme proto říct, že vegetariánská strava je u malých dětí nevhodná až škodlivá. Karnitin je nutný pro metabolické procesy spojené se štěpením tuku v organismu. (Radoš, 2006)
3.2 Porážení jatečných zvířat Porážení jatečných zvířat je finálním technologickým procesem produkce masa, na který plynule navazují technologické procesy zpracování masa. Předělovým místem mezi produkcí masa a jeho zpracováním je výsledek prohlídky jatečných zvířat a masa, kde veterinární lékař rozhodne přímo na jatkách, bude-li maso určeno k lidské výživě a o způsobu dalšího zpracování. (Steinhauser, 1995) Jatečnictví je označováno jako první výrobní fáze. Na jatkách se porážkou zvířete získává maso, vedlejší produkty, např. krev, kůže, střeva, droby, žlázy, tuková tkáň a řada surovin zařazených do kategorie biologických odpadů. Jatky z hlediska investičního, provozně ekonomického, organizačního, hygienického i ekologického patří mezi velmi náročné provozy. (Steinhauser a kol., 2000) 3.2.1
Technologie porážení Na běžných provozních jatkách se porážejí zvířata zdravá a připravená k porážení
v určitý den. Zvířata nemocná, podezřelá z onemocnění a poraněná – nucená porážka, se porážejí na jatkách nebo v oddělení jatek pro tento účel určený. Se souhlasem okresní veterinární správy mohou být porážena i na jatkách v prostorech určených k porážení zdravých zvířat, avšak celkově odděleně. Odůvodňuje to stav zvířete, je možné tato zví-
13
řata porazit i mimo jatky za podmínek určených veterinárním lékařem. (Steinhauser, 1995) Při jatečném opracování se musí omezit kontaminace masa na minimum, a to jak vytvořením technických předpokladů, sestavením správných technologických postupů, tak i dodržováním všech zásad hygieny a sanitace. Nutností je přitom respektovat skutečnost, že zvířata, která nejeví žádné klinické příznaky onemocnění a byla veterinárně vyšetřena před porážkou, je z hlediska hygieny masa jako potraviny třeba až do skončení veterinární prohlídky masa považovat za materiál, o kterém není známo, zda je či není poživatelný. Z tohoto faktu je třeba vyvodit praktické závěry pro vybavení porážek nebo porážkových linek a pro organizaci práce včetně sanitačních opatření. Bez ohledu na kapacitu porážek je třeba zabránit vzájemné kontaminaci částí a orgánů opracovaných zvířat přímým dotykem nebo zprostředkovaně sekundární kontaminací, např. rukama pracovníků, nástroji a zařízením jateční linky. Proto je důležité po opracování každého kusu zajistit mytí rukou, asanaci nástrojů a zařízení. (Steinhauser, 1995) Pro asanaci nástrojů se nejčastěji používá horká voda o teplotě minimálně 82°C. Před působením horké vody je nutné nástroje opláchnout studenou vodou, aby nedocházelo k denaturaci bílkovin (zejména krve) na povrchu nástrojů. Technika asanace dvou nožů: jeden nástroj se asanuje a druhý se používá. Neméně závažným opatřením je povinnost zabezpečit prokazatelným způsobem vzájemnou identitu části a orgánů jatečných zvířat až do skončení veterinární prohlídky a to opět bez ohledu na kapacitu používaných zařízení. Na velkých jatečných linkách se identita zajišťuje zejména systémem synchronních dopravníků či využitím výpočetní techniky. (Steinhauser a kol., 2000) Pracovníci na porážce nesmí odstraňovat ani umývat části a orgány zvířat před veterinární prohlídkou, aby nedošlo k odstranění zjistitelných změn důležitých pro veterinární prohlídku. Mytí zařízení a jatečných těl zvířat musí být technicky řešeno tak, aby nedocházelo ke kontaminaci pracovního prostředí rozstřikováním nečistot do okolí. Maximální pozornost je třeba věnovat čistotě, pořádku a úklidu celého provozu, dodržováním osobní hygieny pracovníků, čistotě pracovních oděvů, důsledné asanaci pracovních nástrojů, udržováním vhodného mikroklimatu provozu a včasnému kontinuálnímu odstraňování odpadů. Význam hygieny jatečného opracování se stále zvyšuje, neboť při dalším zpracování velmi záleží na kvalitě suroviny a požadavky spotřebitelů jsou stále náročnější. (Steinhauser, 1995) 14
Nelze opominout skutečnost týkající se ochrany zvířat proti týrání. Je to nejen záležitostí etiky, profesionální cti a dodržování příslušného zákona (Zákona o ochraně zvířat proti týrání, z roku 1993), ale i záležitost čistě technologická, protože způsob zacházení se zvířaty během příhonu, omračování a vykrvování rozhoduje zásadním způsobem o kvalitě a údržnosti masa. Zvířata, která mají být poražená, je třeba k porážce připravit – příslušně ošetřit. Ošetření zvířat před porážkou spočívá zejména v očištění povrchu těla. Udržení čistoty povrchu těl jatečných zvířat je úkolem chovatele. Kontrolu čistoty zvířat provádí pracovník pověřený nákupem jatečných zvířat v podniku. Znečištěna zvířata mohou být pro veterinární hygienickou službu podniku důvodem k pozastavení porážky. (Steinhauser, 1995) Přihánění zvířat na porážku je v praxi často velmi problematickým úsekem jatečného opracování. Vzhledem k tomu, že zvířata přiváděná k omráčení se nemají již možnost uklidnit a odpočinout si, veškeré stresové vlivy mají v tomto okamžiku vážné důsledky pro jakost masa. Je proto nutné v této fázi zabránit námaze a jakémukoliv zneklidňování zvířat. (Steinhauser, 1995, Steinhauser a kol., 2000) 3.2.2
Přihánění zvířat na porážku Činnost masného průmyslu začíná již nákupem jatečných zvířat a jejich přepravou
na jatka. Zde se rozhoduje o budoucí jakosti masa. Během dopravy a předporážkového ustájení je třeba přihlídnou k fyziologickým a psychickým nárokům zvířata zabránit jejich týraní. (Kadlec a kol., 2009) Zvířata, která mají být poražena, je třeba k porážce připravit – příslušně ošetřit. Ošetření zvířat před porážkou spočívá v očištění povrchu těla teplou vodou. Přispívá to zároveň k uklidnění před porážkou a zvyšuje se vodivost těla, což je vhodně při omračování elektrickým proudem. Přihánění na porážku je v praxi často velmi problematickým úsekem jatečního opracování. Vzhledem k tomu, že zvířata přiváděna k omráčení již nemají možnost se uklidnit a odpočinout si, mají veškeré stresové vlivy v tomto okamžiku vážné důsledky pro jakost masa. V této fázi je nutné co nejvíce zabránit námaze a jakémukoliv zneklidňování zvířat. Jakost masa výrazně ovlivňuje způsob přihánění zvířat na porážku. Zde je možné se setkat s projevy týrání zvířat, které se negativně odráží nejen v přímých ztrátách na mase (podlitiny), ale i ve snížené jakosti masa (vliv stresů). (Steinhauser, 1995)
15
3.2.3
Omračování jatečných zvířat Vlastní porážka jatečných zvířat začíná omráčením. Důvodem pro omráčení je
ochrana zvířat proti týrání, snadnější manipulace se zvířaty, zajištění bezpečnosti pro pracovníky a dosažení dobrého vykrvení. (Kadlec a kolektiv 2009) Přitom většinou nedochází k usmrcení, naopak je snaha uchovat zvíře i po omráčení při životě, zejména zachovat srdeční činnost, která pak usnadní vykrvení. Srdce po správně provedeném omráčení působí jako přirozená pumpa, která z těla vyčerpává krev.Při omráčení je třeba dbát na to, aby zvíře bylo vystaveno co nejmenšímu psychickému a fyzickému zatížení. Dnes se požaduje, aby ztráta vědomí nastala během první sekundy omráčení. Při omráčení se vždy poruší metabolismus, dojde k uvolnění adrenalinu a noradrenalinu, které vyvolává odbourávání glykogenu a vytváří se kyselina mléčná. Má-li se omezit výskyt myopatií, tj. PSE a DFD masa, je třeba věnovat vhodnému způsobu omráčení mimořádnou pozornost. (Steinhauser a kol., 2002) Omračovat
lze
mechanicky,
chemicky,
a
elektricky.
(Kadlec
a
kol.,
2009)Omračování se uskutečňuje v omračovacích boxech, speciálně konstruovaných omračovacích pastech nebo přímo ve V-dopravnících. (Steinhauser a kol., 1995) 3.2.4
Vykrvování jatečných zvířat Při vykrvování dochází k usmrcení zvířete (pokud již ke smrti nedošlo zástavou
srdce). Svaly a orgány se přitom zbavují krve, která by jinak značně snižovala tržnost. Zároveň se získává krev jako vedlejší jatečný produkt. Vykrvuje se vpichem nebo řezem, nejlépe přetnutím kmenu vedoucího z aorty do hlavy a předních končetin. Krev přitom vytéká proudem do vykrvovacího žlabu. (Steinhauser, 1995) Dokonalost vykrvení má význam pro údržnost i vzhled masa. (Kadlec a kol. 2009) 3.2.5
Opracování povrchu těla U vykrvených zvířat je třeba povrch těla opracovat tak, aby byla zbavena z větší
části mikrobiální kontaminace. (Kadlec a kol., 2009) U většiny zvířat se stahuje kůže, pouze u prasat se odstraňují štětiny a u drůbeže peří. Stahováním kůži končí „nečistá“ část porážky. (Steinhauser a kol., 1995) 3.2.6
Vykolování Vyjímání vnitřních orgánů dutiny břišní se označuje jako vykolování nebo eviscera-
ce, u zvěřiny jako vyvržení a u drůbeže jako kuchání. Tyto operace se musí uskutečnit bez zbytečného prodlení. Je tomu tak proto, že z trávicího traktu se mohou rozšířit do 16
okolního masa mikroorganismy – pak dochází k hnilobným změnám v dutině břišní a rovněž k rozkladu působením trávicích enzymů. Zejména u unavených zvířat. Je třeba dbát i na to, aby nedošlo k proříznutí trávicího traktu a potřísnění masa jeho obsahem, stejně jako je nutné zabránit vylití žluči a moči. (Steinhauser, 1995) 3.2.7
Půlení U skotu, prasat a koní se jatečná těla dělí na dvě půlky. Ovce, kozy a savá telata se
nepůlí. Půlení má usnadnit veterinární prohlídku, umožnit snadnější manipulaci s jatečně opracovanými kusy a umožnit vyjmutí mozku a míchy (Steinhauser, 1995) 3.2.8
Veterinární prohlídka a konečná úprava masa Každý jatečně upravený kus určený pro lidskou výživu musí být veterinárně pro-
hlédnut. Při veterinární prohlídce se zjišťuje výskyt chorob a parazitů v mase. (Kadlec a kol., 2009) Konečná úprava masa tzv. toileta se provádí ihned po ukončení veterinární prohlídky a spočívá v odřezávání nežádoucích, zejména znečištěných částí, upravení vzhledu jatečně opracovaných kusů a důkladném osprchování pitnou vodou. (Steinhauser a kol., 2000, Kadlec a kol., 2009) Součástí konečné úpravy je tzv. košilkování. Jde o balení jatečných těl do plachetek, většinou ze syntetických stahovacích tkanin. Důvodem této operace je vytvoření pěkného vzhledu jatečného těla a omezení sekundární mikrobiální kontaminace povrchu masa při dopravě. Vedlejším faktorem je snížení hmotnostních ztrát. Po všech jatečních operacích se opracované kusy zváží, jakostně zatřídí a přesunou ke zchlazování. (Steinhauser, 1995)
3.3 Mikrobiologie masa 3.3.1
Mikroorganismy Mikroorganismy je společný název pro jednobuněčné nebo vícebuněčné mikroor-
ganismy, tj. bakterie, viry, prvoky, kvasinky a plísně. Společným znakem mikroorganismů jsou velmi malé rozměry těl, od několika µm do několika setin mm. (Šilhánková, 2002) Mikroorganismy jsou nedílnou a nenahraditelnou součásti přírody. Vzhledem k ubikvitárnímu rozšíření snadno kontaminují v závislosti na konkrétních hygienických podmínkách potraviny, suroviny rostlinného a živočišného původu a za vhodných pod-
17
mínek způsobují jejich nežádoucí rozklad. V přítomnosti patogenních mikrobů pak i alimentární onemocnění lidí z potravin. (Steinhauser a kol., 1995) V potravinářství mají největší význam bakterie, kvasinky a plísně. (Hampl, 1968) 3.3.2
Mikroorganismy čerstvého masa Čerstvé maso obsahuje velmi málo mikroorganismů. Jejich počet je vyšší, pokud
zvíře před porážkou trpělo stresem nebo hladem. Maso má vodní aktivitu asi 0,98-0,99, velice příhodnou pro pomnožování mikroorganismů. Je bohatý na bílkoviny, pH bývá kolem 7,0, ale může klesnout až na 5,0, podle obsahu kyseliny mléčné vznikající glykolýzou po porážce. Později stoupá vlivem amoniaku při deaminačních procesech. (Hrubý a kol, 1984) Na výskyt mikroorganismů v čerstvém mase má vliv celá řada faktorů počínaje od intravitálních vlivů až chlazením masa konče. (Cempírková a kol. 1997) Do svaloviny pronikají hlavně aerobní mikroorganismy, v menší míře anaerobní. V mase se můžou vyskytovat salmonely, Yersinia enterocolitida, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus a Clostridium botulinum. (Hrubý a kol., 1984) 3.3.3
Mikroorganismy chlazeného masa Mikrobiologické poměry chlazeného masa jsou závislé na teplotě, relativní vlhkos-
ti, pohybu vzduchu při chlazení, na kvalitě masa a na počtu a složení mikroorganismů masa na začátku chlazení. (Cempírková a kol., 1997) Maso v chladírnách se uchovává mírně nad bodem mrazu. Relativní vlhkost klesá, pokud vzduch proudí, nastává mírné vysychání masa na povrchu. (Hrubý 1984) Pomnožování mikroorganismů omezuje zasychání masa. Na povrchu jatečně opracovaného těla se voda odpařuje rychleji, růst psychrotrofních mikroorganismů se zpomaluje a při hodnotě aw 0,96 přestává. Do hloubky masa pronikají mikroorganismy tím pomaleji, čím nižší teplota se použije. Při rychlém zchlazování nenastávají výrazné mikrobiální změny. Během skladování dochází v chlazeném mase ke kvalitativním a kvantitativním mikrobiálním změnám. (Cempírková a kol., 1997) Dosáhnou-li počty psychrotrofních mikroorganismů na povrchu masa hodnot cca 107.cm-2, jsou již patrné senzorické změny. Maso ztrácí barvu a začíná páchnout, i když jinak než při kažení při vyšších teplotách. (Hrubý a kol., 1984) Pomnožují se rody Pseudomonas a Alcaligenes, v menší míře se vyskytují Serratia, Flavobacterium, Micrococcus, z plísní rody Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopusatd. (Cempírková a kol. 1997) 18
3.3.4
Mikroorganismy mraženého masa Maso se zamrazuje při teplotách cca -30 °C a skladuje při teplotách -18 °C. Při
těchto teplotách se žádné mikroorganismy nerozmnožují. Skladba mikroorganismů závisí tedy na počtu a druhu mikroorganismů, které se na mase nacházely v době zmrazování a také na tom jak tyto mikroorganismy přežívají v době skladování masa při mrazírenských teplotách. (Cempírková a kol., 1997) 3.3.5
Mikrobiální kontaminace masa na jatkách U zdravých zvířat v dobré kondici se dá předpokládat, že v okamžiku porážky je
svalovina a tkáně jatečných zvířat prakticky sterilní. Technologické operace porážení zvířat však svalovinu a orgány kontaminují. Přítomné mikroorganismy se na povrchu masa postupně množí a během uchovávání masa se významně podílí na jeho kažení. Proto je snahou veškeré technologické operace porážení modifikovat tak, aby kontaminace mikroorganismy byla co nejmenší. (Steinhauser, 2002) 3.3.5.1 Zdroje kontaminace Primární napadení masa mikroorganismy začíná v okamžiku porážení, kdy krev vytéká z cév přeřezaných při zabíjení, a žíly jsou pod negativním tlakem, neoslaben zůstává střevní trakt, jehož stěnami mohou projít mikroby do lymfatických cév i do kapilár vrátnice. Tím je rychle infikován krevní oběh a mikroorganismy jsou rozneseny v těle zabitého zvířete. Pronikání mikrobů ze střevního traktu se zvyšuje při porážení zvířat unavených dlouhým transportem, kdy dochází k nedokonalému vykrvení, u zvířat hladových či nemocných. (Steinhauser, 2002) Sekundární infekce masa, zvláště povrchových vrstev, začíná rozříznutím kůže, při stahování kůže kdy jsou mikroby zaneseny na celý povrch masa. Další mikroorganismy, jsou zaneseny na povrch masa nářadím, oděvem, rukama pracujících, vzduchem a používanou vodou. (Hampl, 1968) Při vykrvování zvířat nesterilními vykrvovacími noži nejčastěji kontaminované povrchem kůže a přenášení mikroorganismů do svaloviny. Bakterie se dostávají nejen do vykrvovacího vpichu, ale je dokázáno, že krevními cestami se mohou rozšířit po celém těle. Proto je technologický prvek vykrvení, zvláště u skotu při těžení krve pro potravinářské účely, členěn na naparovací řez kůže krku a následný vykrvovací vpich. Povrch těla je přirozeně kontaminován velkým množstvím mikroorganismů včetně ubikvitárně rozšířených patogenů. Při ručním předpracování 19
kůži a uvolňování kotů, šlach
k zavěšení těla při stahování kůží dochází vždy k určitému stupni kontaminace povrchu svaloviny. Jedinou prevencí omezování této kontaminace je vysoký stupeň hygieny dělníků a vysoký standard hygieny provozu. Prasata, u kterých je povrch těla pařen horkou vodou nebo párou, není možné hodnotit jako povrchově sterilní. Teplota pařící vody, i když se pohybuje okolo 60 °C, není schopna devitalizovat všechny přítomné mikroorganismy. Současně pařicí voda vždy obsahuje nečistoty tukového a bílkovinného charakteru, které přítomné mikroorganismy chrání před použitím vysokých teplot. Ani opalování v plynových pecích, které výrazně povrchovou kontaminaci omezují, však nemůže devitalizovat veškerou mikroflóru, která je například chráněna ve vlasových pouzdrech nebo na nepřístupných místech. Všechny tyto operace nečisté části provozu směřují k jedinému cíli – připravení poraženého kusu k vykolení s minimální kontaminaci jatečného povrchu těla. Nedokonale opracovaný a kontaminovaný povrch těla je prvotním zdrojem další kontaminace obnažované svaloviny – masa a orgánů. (Steinhauser a kol., 2000) Vykolování je nejrizikovější technologickou operací čisté porážky zvířat. Při nedodržování předepsaných technologických postupů jako je podvazování jícnu a konečníků u velkých jatečných zvířat může dojít k potřísnění povrchu svaloviny obsahem trávicího traktu nebo poškození celistvosti střevní stěny prokolením. Střevní stěny obsahují velké množství bakterií, které pokud se dostanou na povrch svaloviny svojí metabolickou aktivitou, nejen že snižují údržnost masa, ale jsou i rizikem zdravotním. Střevní obsah všech zvířat velmi často obsahuje patogenní mikroorganismy a to především salmonely a kampylobaktery. Rizika kontaminace jatečných těl je velice aktuální nejen u manuálních operací velkých zvířat, ale i u automatických eviscerátorů drůbeže. Riziko kontaminace se vždy zvyšuje u všech druhů zvířat při nedostatečném vylačnění před porážkou. (Steinhauser a kol., 2000) Významným zdrojem kontaminace jsou ruce pracovníků, kteří manipulují s masem a používané nástroje a zařízení, pokud nejsou pravidelně a řádně čištěny. Také některé zakázané úkony pracovníků jatek jako je například vpichování nožů do svaloviny a zbytečné hluboké zářezy způsobují zatlačení mikroorganismů do jádra svalu, odkud způsobují kažení masa zevnitř. Zdrojem mikroorganismů kontaminujících povrch masa je i vzduch na porážkách, zvláště aerosol vznikající při oplachování podlah a zařízení tlakovou vodou. Proto není dovoleno používat tlakovou vodu k mytí zařízení nebo ná-
20
strojů během porážení. Veškerá voda používaná na oplachy musí být pitná. Samozřejmé je zamezení kontaminace masa hmyzem. (Steinhauser a kol., 2000) Všechny výše uvedené faktory hrají významnou roli v omezení kontaminace masa a orgánů zvířat při porážení. Proto je snaha přijímat takové postupy a opatření, aby možnosti a stupeň kontaminace byly co nejmenší. Mezi opatření, která mohou ovlivnit kontaminaci, patří již i stavební řešení, porážek a použité materiály. Dnešní veterinární předpisy v souladu s EU jednoznačně uvádí podmínky pro provoz a vybavení jatečných prostor i drůbežích porážek. Jsou uvedeny i požadavky n použité stavební materiály a povrchové úpravy, jejichž cílem je vytvořit podmínky pro možnost dokonalého čistění a dezinfekce pro minimalizaci kontaminace surovin i prostředí jak saprofytickými tak i patogenními mikroorganismy. Základním krokem je rozdělení provozů na čistou a nečistou část. Nečistá část, která představuje zvýšenou pravděpodobnost kontaminace svaloviny, konči technologickou operací stahování kůže nebo pařením. Tyto části musí být od sebe jednoznačně odděleny a cesty čisté a cesty nečisté se v provozu během další manipulace s poráženými kusy nesmí křížit. Totéž platí i o pohybu pracovníků a používaní nástrojů a zařízení na těchto částech. Kromě základních předepsaných technologických postupů, jako již známé podvazování konečníků nebo jícnu je nutné dodržovat i veterinární požadavky např. používání sterilizátorů nožů, dezinfekce rukou, dodržování doby od porážení k vykolení, teplotní podmínky provozů apod. Ke snížení povrchové kontaminace svaloviny se v některých případech používá postřiků organickými kyselinami (kyselinou mléčnou) nebo mžikový postřik teplou vodou. (Steinhauser, 1995) Důležitým preventivním opatřením je důkladná sanitace provozů, nástrojů a zařízení po skončení porážek. Správně vypracovaný a prováděný sanitační řád spolu s vhodným výběrem čisticích a dezinfekčních prostředků podstatně snižují množství mikroorganismů v prostředí porážek. Důležité také je, aby očištěné a dezinfikované povrchy byly suché a omezovaly i touto cestou přežívání a případné pomnožování mikroorganismů. Bylo by naivní se domnívat, že sebelépe provedená dezinfekce devitalizuje všechny přítomné mikroorganismy. Cílem sanitace je devitalizovat patogenní mikroorganismy a výrazně snížit počet saprofytických mikroorganismů. Hodnocení účinnosti sanitace je jedním z hlavních kriterií hodnocení hygieny provozů. (Steinhauser a kol., 2000) V okamžiku smrti zvířete je svalovina prakticky prostá mikroorganismů, ale během technologie porážení je v závislosti na hygienických podmínkách její povrch kontami21
nován – ve špičkových provozech na 102 až 103 u provozů s nedostatečnou úrovni hygieny 106 až 107 mikroorganismů na cm2. (Steinhauser a kol., 2000) 3.3.5.2 Kontaminující mikroorganismy Spektrum mikroorganismů nacházejících se na povrchu masa je velmi široké. Mezi nejčastěji izolované druhy z gramnegativních bakterií patří příslušnici rodu Acinetobacter, Aeromonas, Enterobacter, Citrobacter, Moxarela, Pseudomonas, Escherichia, Serratia, Psychrobacter, Shewanella a Yersinia. Z gram pozitivníchbarterií jsou velmi často nacházeny druhy jako Bacillus, Brochotrix, Carnobacterium, Micrococcus, Microbacterium a Lactobacillus. Většina mikroorganismů, které se vyskytují v prostředí porážek a na povrchu masa a orgánů patří mezi mezofilní mikroorganismy. Mezofilní mikroorganismy rostou mezi 20 až 45 °C s optimem růstu mezi 30 až 40 °C. Při chlazení musí být u masa dosaženo teploty maximálně 7 °C v jádře a pokud je maso dále chladírensky skladováno musí teplota klesnout pod 4 °C. Během zchlazování dochází k rychlé změně kvalitativního složení mikroorganismů ve prospěch psychrotrofních druhů. Psychrotrofní mikroorganismy rostou dobře i pod 7 °C, ale jejich optimální růstová teplota je mezi 20 až 30 °C. Z této skupiny mikroorganismů se na povrchu masa nejčastěji nachází příslušníci rodů Pseudomonas, Enterococcus, Alcaligenes, Psychrobacter, Shewanella, Flavobacterium, Lactobaccilus, Micrococcus a Brochotrix. Celá řada mikroorganismů se vyznačuje proteolytickou a někdy i lipolytickou aktivitou a tak se významnou měrou podílí na kažení masa. Kromě bakterií se na povrchu masa nachází i kvasinky a spóry plísní, které jsou schopny růst i při nízkých teplotách. Mezi nejrozšířenější druhy psychrotrofních plísní patří některé druhy z rodu Aspergillus, Cladosporium, Geotrichum, Mucor, Rhizopus, nebo Thamnidium. Z kvasinek bývají často nacházeny příslušníci rodu Candida, Rhodotorula, Torulopsis a Crytococcus. Je ovšem nutné upozornit, že kromě saprofytických druhů mikroorganismů se na povrchu masa nachází i některé patogeny, které jsou původci alimentárních onemocnění. Mezi nejčastěji se vyskytující patogenní mikroorganismy patří salmonely a Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, Listeria monoctogenes, Clostridium perfringens, E. coli a Staphylococcus aureus. Většina z nich jsou mezofilní druhy, které se při chladírenských teplotách nepomnožují, ale jsou schopny při nízkých teplotách poměrně dlouhou dobu přežívat. Vedle toho existují i druhy jako je Yersinia enterocolitica a Listeria monocytogenes, které jsou schopny růstu i při teplotách pod 4 °C a mohou představovat nebezpečí
22
vzniku alimentárních onemocnění při konzumaci syrového nebo nedostatečně tepelně opracovaného masa. (Steinhauser, 1995) Maso svým složením představuje vhodné prostředí pro množení mikroorganismů. Pro tržnost masa i masných výrobků není důležité jen kvantitativní, ale často i kvalitativní zastoupení jednotlivých druhů mikroorganismů. Ačkoliv v mikroflóře masa jednotlivých druhů se nachází určité odchylky, obecně lze říci, že z hovězího, vepřového, skopového, i drůbežího masa jsou izolovány v podstatě stejné druhy a skupiny mikroorganismů. Kromě mikroorganismů, které se vyskytují v celé řadě jiných potravin i v prostředí, byly identifikovány i takové druhy které jsou specificky vázány jen na maso a v jiných potravinách se vyskytují zcela náhodně. (Steinhauser a kol., 2000) Maso uchovávané při běžné atmosféře má poměrně krátkou dobu údržnosti, která mimo jiné závisí především na kvantitativním a kvalitativním složení primární mikrobiální kontaminace, na teplotě uchovávání, vodí aktivitě, a dostupnosti kyslíku. (Steinhauser a kolektiv 2000) 3.3.6
Podmínky pro činnost mikroorganismů (faktory ovlivňující růst mikroorgasnimů)
3.3.6.1 Teplota Každý mikroorganismus může vegetovat pouze v určitém teplotním rozmezí. Minimální teplota je nejnižší teplota, při níž ještě probíhá růst a množení mikrobů. Optimální teplota je ta, při níž probíhají životní pochody mikrobů nejlépe a nejrychleji. Maximální teplota je nejvyšší teplota, při které ještě probíhá růst a množení mikrobů, pokud ostatní faktory prostředí zůstávají nezměněny (Hampl, 1968, Steinhauser, 1995) Chladírenské teploty mikroorganismy neničí, ale brzdí možnosti jejich rozmnožování. Schopnosti pomnožování se zmenšují s postupně klesající teplotou a při dosažení teplot nižších než je minimální teplota růstu se mikroorganismy přestanou rozmnožovat vůbec. Příčinou je zastavení celé řady enzymů a změny v lipidové části cytoplazmatické membrány související se zpomalením transportu látek. Teploty blízko 0 °C však zvláště u psychrotrofních mikroorganismů nezastavují produkci enzymů. Chladírenské teploty mohou naopak vést u mnohých mikroorganismů i k jejich zvýšené enzymatické aktivitě. Minimální teploty růstu patogenních, indikátorových a saprofytických mikroorganismů mají velký význam pro zdravotní a hygienickou nezávadnost masa. (Steinhauser a kol., 2000) 23
Rozlišujeme zchlazení a chladírenské uchovávání masa. Při zchlazování dojde k rychlému poklesu tělesné teploty z 30-39 °C na 4-7 °C zhruba za 24 - 48 hodin. Při chladírenském skladování rozumíme uchovávání jatečných těl nebo části masa při teplotách 0 – 4 °C po dubu několika dnů a týdnů. (Steinhauser, 1995) Podle současně platných přepisů se maso velkých jatečných zvířat zchlazuje do 48 hodin na 7 °C a do 72 hodin po porážení na teplotu 4 °C. Pokud se maso uchovává déle než 4 dny zchladí se na teplotu 2 °C. Orgány velkých jatečných zvířat se musí zchladit do 12 hodin po poražení na teplotu 3 °C. Maso malých jatečných zvířat se musí zchladit do 2 hodin po poražení na teplotu do 4 °C, s výjimkou těžkých krůt, které musí této teploty dosáhnout do 12 hodin. (Steinhauser a kol., 2000) Tab. 1. Teplotní rozmezí pro růst jednotlivých skupin mikroorganismů (Steinhauser a kol., 2000, tab. 7.2.2.) Skupina mikrobů Psychrofilní Psychrotrofní Mezofilní Termofilní
Minimální °C -10 -5 +5 až 10 25 až 45
teplota Optimální °C 10 až 15 20 až 30 30 až 37 50 až 80
24
teplota Maximální °C 15 až 20 30 až 35 35 až 47 60 až 85
teplota
Tab. 2. Minimální růstové teploty patogenních mikroorganismů způsobující alimentární onemocnění (Steinhauser a kol., 2000, tab. 7.2.1.)
Enteropatogenní E. coli
Růstová teplota (°C) 10
Clostridium botulinum
10
Cl. Perfringens
10
Bacilluscereus
8-10
Staphylococcus aureus
8-10
Staphylococcus aureus
6,7
Salmonellaspp.
6,7
Cl. Botulinum
3,3
Vibrio parahaemolyticus
2-5
Streptococcusspp.
1
Listeriamonocytogenes
0
Yersiniaenterocolitica
-2
Mikroorganismus
3.3.6.2 pH prostředí Růst mikroorganismů a jejich biochemická činnost jsou silně ovlivněny koncentrací vodíkových iontů v prostředí. (Šilhánková, 2002) Každý mikroorganismus se může rozmnožovat pouze v určitém rozmezí pH. Obecně platí, že většina hnilobných patogenních mikroorganismů roste optimálně v rozmezí pH 6,0 až 7,2 hraniční hodnoty. Optimální hodnoty pH jsou proto dost úzké, čehož se s úspěchem využívá k zpomalení růstu mikroorganismů. Postmortální hodnota pH je ovlivněna množstvím kyseliny mléčné vzniklé z glykogenu během anaerobní glykogenolýzy. Pokles pH na hodnoty 5,5 až 6,0 omezuje růst většiny psychtotrofních mikroorganismů. Svalovina zdravého zvířete poráženého bez výrazného stresového zatížení a s dostatečnými zásobami glykogenu dosahuje brzy po poražení hodnot pH pod 6,0. Nejnižší hodnota pH, která je během zrání masa dosažena se nazývá pH ultimate a závisí na celé řadě faktorů. Nízké pH může spolu s klesající teplotou omezit rozmnožování přítomných mikroorganismů. Naproti tomu u svaloviny zvířat, která má díky různým příčinám nízkou hladinu glykogenu nebo vzniklá kyselina mléčná je již intravitálně metabolizována (tzv. DFD maso), nedojde k uvedenému žádoucímu poklesu pH svaloviny a hodnota pH se pohybuje nad 6,0. Takovéto svaly potom nemají vytvořenou přirozenou 25
bariéru a ke kažení dochází ve srovnání s masem s normálním průběhem zráni podstatně rychleji. Přítomné mikroorganismy, které nemají k dispozici snadno štěpitelné uhlohydráty, svými proteolytickými enzymy začnou štěpit proteiny a způsobují kažení masa. (Steinhauser a kol., 1995, Steinhauser a kol., 2000) 3.3.6.3 Voda (vodní aktivita) Obsah vody v prostředí má vliv na vývoj mikrobů, neboť živiny přístupné buňkám se ve vodě rozpouštějí a s vodou odstraňují z buňky metabolity životní činnosti. Jestliže obsah vody klesá, zmenšuje se intenzita životní činnosti, klesne-li obsah vody pod určitou hladinu, zastaví se úplně. Plísně jsou schopny růst při mnohem menším obsahu vody než bakterie. Uvádí se, že minimální vlhkost prostředí, při které ještě rostou bakterie je 30 % , pro plísně 15 %. (Hampl, 1968) Čerstvé maso má hodnotu aw 0,99, což znamená, že představuje ideální podmínky pro růst mikroorganismů. Z tohoto důvodu je velmi důležité vytvoření suchého povrchu u chlazeného masa, což významně prodlužuje údržnost masa. U správně vychlazeného masa s vytvořeným suchým povrchem se dominantní mikroflórou stávají psychrotrofní mikroorganismy, které jsou schopny růst při aw 0,95. V opačném případě dochází na vlhkých místech k rychlému pomnožení psychrotrofním mikroorganismů a následnému osliznutí. Pro vznik suchého povrchu vychlazeného masa je důležitá správná relativní vlhkost vzduchu v chladírně, proudění vzduchu a umístění půlek nebo čtvrtí. Maso se smí chladit pouze ve visu a části masa musí být umístěny tak, aby se vzájemně nedotýkaly. Při přeplňování chladíren pak dochází ke vzájemnému kontaktu těl a v místech dotyku se maso zvláště u tučnějších kusů hůře chladí a nedojde k vytvoření zaschlého povrchu a následnému nebezpečnému osliznutí. Při nedostatečném proudění vzduchu je teplo pomalu odváděno, pokles teploty je nedostatečný a v některých případech hrozí dokonce nebezpečí zapaření. Naopak při příliš intenzivním proudění vzduchu a nízké relativní vlhkosti může na povrchu poměrně silná suchá vrstva, která se nedá dále zpracovat a musí být při bourání masa odřezána. Vytvořením suchého povrchu je však i z ekonomického hlediska problematické. Dochází totiž ke hmotnostním ztrátám, které se podle druhu zvířat pohybují 2-5 %. Současně se především u hovězího masa vytváří díky tvorbě metmyoglobinu tmavohnědá barva, která není z pohledu konzumenta žádaná. (Steinhauser a kol., 2000)
26
Tab. 3. Minimální hodnoty vodní aktivity nutné pro růst potravinářský významných organismů (Steinhauser a kol., 2000) Mikroorganismy Clostridium botulinum, typ E Pseudomonassp. Acinetobactersp. Eschrichia coli Enterobacteraerogenes Bacillussubtilis Clostridium botulinum typ A a B Candidautilis Vibrio parahaemolyticus Botrytiscinerea Rhizopusstolonifer Mucorspinosus Většina bakterií způsobujících kažení Většina kvasinek způsobujících kažení Většina plísní způsobujících kažení Skupina halofilních bakterií Skupina xerofilních bakterií Skupina osmofilních
aw 0,97 0,97 0,96 0,96 0,95 0,95 0,94 0,94 0,94 0,93 0,93 0,93 0,90 0,88 0,80 0,75 0,61 0,61
3.3.6.4 Oxidoredukční potenciál (Eh) Oxidoredukční potenciál je dán přítomností oxidačních a redukčních činidel a je mírou stupně oxidace. Měří se milivoltech a vyjadřuje se jako hodnota Eh. K oxidačním činidlům patří kyslík, dusičnany a peroxidy, k redukčním činidlům vodík a sloučeniny se sulfhydrilovou skupinou nebo reaktivními dvojnými vazbami. Primárně odvisí od chemické skladby potravin a parciálního tlaku kyslíku a jeho přístupu do potraviny. Technologicky se dá ovlivnit přídavkem redukujících substancí (např. kyseliny akorbové), balením ve vakuu, nebo v řízené atmosféře. Eh je důležitým selekčním činidlem pro růst aerobních nebo anaerobních mikrobů. Hodnotou Eh nejsou ovlivňovány fakultativně aerobní mikroorganismy. (Steinhauser, 1995)
3.4 Mikroorganismy způsobující alimentární onemocnění Onemocnění z potravin představuje celosvětový problém. Přítomnost některých mikroorganismů v potravinách může vyvolávat onemocnění člověka. Společným rysem alimentárních onemocnění je, že poměrně brzy po požití infikované potraviny se projeví nevolnost, zvracení, průjmy a hořečnaté onemocnění. V závislosti na typu původce a 27
celkovém zdravotním stavu konzumenta může mít onemocnění závažný průběh nebo může končit smrtí pacienta. Onemocnění alimentárního původu dělíme na alimentární infekce a alimentární intoxikace (Cempírková, 1997, Steinhauser, 1995) 3.4.1
Alimentární infekce Je důsledkem konzumace potravin obsahující danou patogenní bakterií v množství
překračující minimální infekční dávku. Tato bakterie v trávicím traktu vytváří toxiny, které poškozují strukturu nebo funkci tkání hostitele (Komprda, 2007) 3.4.1.1 Salmonella Salmonelózy jsou střevní infekce vyvolané různými sérotypy bakterií rodu Salmonella. (Steinhauser, 1995) jsou to rovné fakultativně anaerobní gram negativní tyčinky běžně rozšířené v přírodě. Optimální teplota pro růst je 37 °C s rozsahem 5 – 46 °C. Teplota 60 °C po dobu 20 minut salmonely ničí. Inhibičně také působí pH nižší než 4 a vyšší než 8. Relativně odolné jsou salmonely vůči solení, vysoušení, uzení a mražení. (Heredia, Wesley, Garcia, 2009) Z pohledu šíření alimentárních onemocnění je možno salmonely rozdělit do tří skupin (rozdělení podle Komprda, 2007) − Druhy primárně patogenní pro člověka: S. typhi, S. paratyphi a šíří se kontaminovanou vodou a potravinami. − Druhy primárně adaptované na hospodářská zvířata: S. choleraesuis (prasata), S. gallinarum (drůbež). − Druhy patogenní pro člověka a zvířata: S. typhimurium, S. enteritidis. Salmonely neprodukují exotoxiny, onemocnění vzniká po požití živých mikroorganismů, které napadají střevní mukózu, kde se množí a produkují endotoxiny a způsobují různý stupeň enteritidy. Salmonelóza probíhá buď jako lokální střevní infekce nebo může vést až ke generalizované nebo lokalizované systémové infekci. Onemocnění má často epidemický charakter a postihuje všechny věkové kategorie lidí. Zdrojem nákazy mohou být kontaminované potraviny nebo voda. Je možný také přenos z člověka na člověka. Potraviny mohou být kontaminovány primárně (z nemocných zvířat) nebo sekundárně. (Steinhauser, 1995) Prevence salmonelóz při průmyslové výrobě potravin nebo při manipulaci s potravinami v domácnosti spotřebitele spočívá především v následujících opatřeních:
28
− Dokonalé provedení veterinární prohlídky všech surovin živočišného původu, včetně mikrobiologického vyšetření. − Provádění bakteriologického vyšetření dovážených potravin, především masa a vajec. − Vysoká úroveň hygieny v potravinářských provozech a při uvádění potravin do oběhu. − Ochrana potravin před hmyzem a hlodavci. − Oddělení čistých a nečistých (rizikových) provozů. − Vyčlenění pomůcek a nástroji pro práci se syrovými potravinami (surovinami). − Oddělení potravin a surovin živočišného původu od ostatních při jejich uložení v chladničce. − Správná tepelná úprava potravin (70 °C po dobu 10 minut ve všech částech potraviny). − Použití pouze nezávadných zdrojů pitné a užitkové vody. − Dodržování pravidel osobní hygieny. 3.4.1.2 E. coli E. coli je rovná, fakultativně anaerobní gram negativní tyčinka patřící podobně jako salmonely do čeledi Enterobacteriaceace. E coli je součástí normální mikroflóry zažívacího traktu většiny teplokrevných zvířat a člověka. E. coli mají velmi široké teplotní rozmezí růstu 10 až 45 °C, snáší kyselé i zásadité prostředí a jsou schopny růst při 5 % NaCl. (Heredia a kol, 2009) V mletém hovězím mase přežívají při teplotě -20°C po dobu překračující 9 měsíců. V chladírenských podmínkách přežívají až několik týdnů při pouze malé redukci buněk. Dle Görner a Valík (2004) rozděluje podmíněně patogenní kmeny do čtyř skupin podle mechanismu vyvolaného onemocnění: − Enteroivazivní E. coli (EIEC) − Enteropagenní E. coli (EPEC) − Enterotoxigenní E. coli (ETEC) − Enterohemoragické E. coli (EHEC) První dvě způsobují převážně potravinové nákazy a druhé dvě skupiny převážně potravinové toxoinfekce. (Görner, Valík, 2004)
29
Nejzávažnější onemocnění způsobena patogenními kmeny E. coli jsou: − Hemoragická kolitida: těžký zánět střeva s krvavými průjmy − Hemolyticko – omický syndrom:s rizikovou skupinou dětí do pěti let, u kterých toto onemocnění je hlavní příčinnou akutního selhávání ledvin, dalšími projevy jsou intravazální hemolýza (rozpad červených krvinek), poruchy srážení krve, nefropatie (onemocnění ledvin), hematurie (přítomnost krve v moči) a proteinurie (přítomnost bílkovin v moči). Pravděpodobným výskytem je syrové nebo nedostatečně tepelně opracované výrobky, zejména hovězí maso a masné výrobky nebo nepasterizované mléko a výrobky z něj, sekundární kontaminace hotových pokrmů. Přítomnost v potravinách nebo surovinách proto indukuje nízkou úroveň hygieny výroby a nevhodné zacházení s potravinou. 3.4.1.3 Yersinia Rod Yersinia patří do čeledi Enterobacteriaceace, a tvoří krátké gram negativní, fakultativně anaerobní tyčinky, pohyblivé při teplotě 30 °C. Existují tři patogenní druhy Y. pestis jako původce moru, Y. pseudotuberculosis, která vyvolává onemocnění podobné tuberkulóze a Y. enterokolitida, která mlže způsobovat onemocnění z potravin. (Steinhauser, 1995) Přesná příčina kontaminace potravin není známa, možným vysvětlením je přítomnost patogena v půdě, ve vodě a volně žijících zvířat. Epidemiologicky významný je její výskyt ve střevě a tedy i v exkrementech zvířat a lidí, a to nejen nemocných, ale i zdravých bacilonosičů. (Komprda, 2007) Za jeden z hlavních zdrojů jsou považována prasata, dalším zdrojem je skot, drůbež, psi a volně žijící hlodavci a ptáci. K přenosu přispívá také špatně provedená sanitace a nedostatečná sterilace při zpracování potravin. (Steinhauser, 1995) Yersinióza patří ty mikroorganismy, které rostou v širokém rozmezí teplot od +1 °C do 43 °C. účinek teploty 60 °C po dobu 3 minut jí devitalizuje. Y. enterocolitica se množí při hodnotách pH mezi 4,6 až 9,0 a hodnotách aw nad 0,95. Jsou však poměrně citlivé na nízké pH a přítomnost organických kyselin především octové a mléčné. (Steinhauser, 1995) Nejčastěji se izoluje z následujících potravinových zdrojů: maso (vepřové, hovězí, jehněčí), ryby a vodní živočichové, syrové mléko, mražené smetanové krémy. Nedosta30
tečně opracované tepelné výrobky. Častou příčinou bývají i tepelně opracované výrobky uchované delší dobu v chladničkách. V tomto případě jde o sekundární kontaminaci, neboť Yersinia se správným tepelným opracováním ničí. (Steinhauser 1995, Komprda, 2007) Yersinióza je ovšem jen sporadicky vyskytující se onemocnění, které se projevuje bolestmi břicha, horečkou, zvracením a především několika týdenním průjmem. (Komprda, 2007) 3.4.1.4 Campylobacter jejuni Campylobacter jejuni je drobná spirálovitě zahnutá, gram negativní tyčinka. Je to mikroaerofilní mikroorganismus, který vyžaduje ke svému růstu přítomnost oxidu uhličitého a dusíku. (Toldrá, 2010) C. jejuni je schopen růst v aerobním prostředí. Růstová teplota se pohybuje od 30 do 45 °C v mirkoaerofilním prostředí. C. jejuni není schopen v potravinách se množit, ale může zde dlouhou dobu přežívat. Při chladírenských teplotách a dostatečné vlhkosti je schopen přežít i několik dnů, zatímco při teplotě 20 °C je devitalizován za několik hodin. Mrazírenské teploty snáší docela dobře. (Steinhauser, 1995) 3.4.1.5 Listeria monocytogenes Listerie jsou krátké, fakultativně anaerobní gram pozitivní tyčinky se zaoblenými konci. V přírodě je rozšířena ubikvátně v půdě, v povrchových vodách, na povrchu rostlin, často v prostředí jatečních provozů odkud se dostává do potravin, ale i ve střevním obsahu zvířat. Existuje několik druhů listerií, ale z epidemiologického hlediska je pro člověka významná jen Listeria monocytogenes.(Bednář, 1999) Listerie rostou v rozmezí teplot 5-45 °C, jsou rezistentní vůči vyšším teplotám, ale teplotami nad 70 °C jsou ničeny během několika minut. Mrazírenské teploty listerie konzervují. Snáší také široké rozmezí pH od 5,5 do 9,0 a velmi vysoké konzervace solí až do 10 % NaCl. Pro rozmnožování potřebuje vodní aktivitu nad 0,95. Jsou do určité míry citlivé na působení organických kyselin a přítomnost laktacidogenní mikroflóry. (Steinhauser, 1995)
Náchylné jsou především těhotné ženy (transplacentární přenos), osoby s oslabeným imunitním systémem, orgánovými chorobami, u starších lidí, novorozenců a dětí. Při výrobě a zpracování hraje velkou roli křížová kontaminace. Významným fak-
31
torem přenosu onemocnění jsou samozřejmě kontaminované potraviny. (Görner, Valík, 2004) Onemocnění listeriózou má u člověka široké spektrum příznaků od banálních chřipkových onemocnění až po těžká, často smrtelná onemocnění mozku nebo potraty u těhotných žen. (Bednář, 1999) Častým zdrojem listerií bývá zejména syrové mléko a sýry vyrobené ze syrového či nízko-pasterizovaného mléka, syrová zelenina, mořští živočichové, výrobky z paštik, kde dochází k sekundární kontaminaci. (Görner, Valík, 2004) 3.4.1.6 Clostridium perfringens Je nepohyblivá gram-pozitivní sporotvorné tyčinky. Zařazuje se mezi anaerobní klostridie, ale pro svůj růst postačuje snížena přítomnost kyslíku. (Görner, Valík 2004) Podle obsahu rozpustných antigenů se dělí do 5 skupin A až E. Pro člověka má význam typ A, který způsobuje onemocnění z potravin a typ C, který vyvolává nekrotizující enterokolitis. Ostatní typy mohou být příčinnou onemocnění zvířat. Clostridum perfingens se běžně vyskytuje v přírodě a je i součástí mikroflóry tlustého střeva řady zvířat a člověka. (Steinhauser, 1995) Spory přežívají teplotu 60 °C a některé i teplotu 10 °C, proto je malé množství spor přítomných v potravě. Nedostatečné chlazení umožňuje růst spor, množení buněk a produkci toxinu. Termolabilní enterotoxin je inaktivovaný při teplotě 60 °C a enzymem pronázou. (Steinhauser, 1995) Cl. perfingens roste při teplotách 15 až 52 °C, při pH 5,0 až 8,5 a hodnotě aktivity vody nad 0,95. Koncentrace NaCl do 6 % růst nezastavuje. Během tepelné úpravy pokrmů jsou zničeny jen vegetativní buňky. (Görner, Valík, 2004) Když se v infikované potravině nachází nejméně 1 až 10 milionů bakterií na gram, tak při jejím požití může dojít k alimentární infekci. Jakmile se bakterie Cl. Perfingens dostanou do střevního systému člověka a začnou sporulovat a současně vytvářet enterotoxin. Právě ten způsobuje průjmové onemocnění s bolestivými křečemi žaludku, většinou bez zvracení. Onemocnění zpravidla do 24 hodin odeznívá. Nejčastější příčinou onemocnění jsou hotové pokrmy, primárně nebo sekundárně kontaminované a nedostatečně zchlazené produkty. (Steinhauser, 1995)
32
3.4.2
Alimentární intoxikace Intoxikace z potravin vznikají účinkem toxických metabolitů, které se vytvoří pří-
tomností bakterií v potravinách. (Steinhauser, 1995) 3.4.2.1 Bacilus cereus Bacilus cereus je velká, gram pozitivní, fakultativně anaerobní sporotvorná tyčinka. (Heredia a kol., 2009) V přírodě je velmi silně rozšířena, zejména v půdě, ve vodě, v odpadních vodách a na rostlinách. Vyskytuje se v řadě potravin, kam se dostává především surovinami (cukr, koření, mouka, škrob apod.). V surovinách se vyskytuje Bacilus cereus ve formě spór, které mohou přežít díky své vysoké termorezistenci tepelné opracování. (Steinhauser, 1995) Vyskytuje se v kontaminovaných potravinách rostlinného a živočišného původu, jako jsou masové hotové jídla, zeleninové pokrmy, masové pokrmy, rýže, zelenina, mléko a mléčné produkty a jiné. (Görner, Valík, 2004) Bacilus cereus je schopen růst při teplotách 7 – 49 °C a v rozmezí pH 4,3 – 9,3. Maximální hodnota chloridu sodného dovolující množení je kolem 7,5 %. Vodní aktivita nutná pro množení vegetativních buněk musí být minimálně 0,95. Vegetativní formy B. cereus se v potravinách pomnožují jen omezeně, protože jejich růstu brání ostatní mikroflóra. (Steinhauser, 1995) Bacilus cereus může vyvolat otravu z potravin a to ve dvou odlišných klinických formách: − První forma (emétická) – úporné zvracení, má krátkou dobu inkubace a hlavním příznakem je především úporné zvracení, obvykle bez průjmu. − Druhá forma intoxikace je spojena s delší dobou inkubace, obvykle 8 až 16 hod., s bolestmi břicha a průjmy. (Bednář, 1999, Steinhauser, 1995) Protože díky svému širokému rozšíření a odolnosti spor při tepelném opracování potravin je prakticky nemožné zabránit kontaminaci potravin B. cereus, je nutné zamezit jeho pomnožení uložením potravin při teplotě pod 10 °C. Při opětovném podávání hotové potraviny je nutné její důkladné prohřátí minimálně na 70 °C. (Steinhauser, 1995) 3.4.2.2 Staphylococcus aureus Jsou ubikvátně rozšířené bakterie, které pomocí exoproteinu vyvolávají nákazy u lidí a zvířat, které působí v rozsahu od mírných až po závažné onemocnění ohrožující lidský život. (Heredia a kol., 2009) 33
Gram pozitivní kokovité buňky. Netvoří spóry, je nepohyblivá a fakultativně anaerobní. Roste při teplotě 6,5 až 46 °C. Kokovité buňky tvoří zpravidla hroznovité útvary nebo krátké řetízky. Stafylokoky jsou odolné vůči dekontaminačním látkám, snášejí záhřev na 60 °C za 30 minut a dobře se rozmnožují v potravinách s vysokým obsahem soli a cukru do hodnoty aw = 0,86. (Görner, Valík, 2004) Na přenosu stafylokoka se významně podílí člověk, u kterého se vyskytují hnisavé procesy na kůži nebo záněty horních dýchacích cest. Takovýto člověk přicházející do styku s potravinami, může způsobit jejich sekundární kontaminaci, a to buď přímo nebo nepřímo přes nástroje nebo pomůcky používané při manipulaci s potravinami. V kontaminované potravině, která není uchovávána při teplotě vyšší než 60 °C nebo nižší než 7 °C dochází k pomnožení stafylokoka a tvorbě toxinu. (Komprda, 2007) Způsobuje nejrůznější hnisavé procesy v organismu člověka a zvířat od lokalizovaných onemocnění až po invazivní. Lokalizovaná onemocnění zahrnují záněty očního víčka, infekce ran, méně časté jsou záněty mandlí, záněty středního ucha. Záněty čelistních a nosních dutin a mastitidy. (Klaban, 2001) Pro stafylokoku enterotoxikózou je typická velice krátka inkubační doba. Příznaky se projeví za 2 až 3 hodiny po konzumaci potraviny kontaminované enterotoxinem: nevolnost, zvracení, silné břišní křeče. V závažnějších případech se mohou přidružit bolesti hlavy, svalové křeče a přechodné změny krevního tlaku a pulzu. Onemocnění obvykle odeznívá po 2 až 3 dnech. (Komprda, 2007) 3.4.2.3 Clostridium botulinum Vyvolává velmi těžké a často smrtelné onemocnění z potravin. Jedná se o striktní anaerobní sporulující gram pozitivní tyčinku, produkující při svém množení velmi nebezpečný toxin. (Steinhauser, 1995) Botulotoxin je pro člověka jeden z nejúčinnějších známých jedů. Podle antigenních vlastností toxinu se Cl. botulinum rozděluje na sedm typů (A, B, C, D, E, F, G). Příčinnou lidského botulismu jsou typy A, B, E, a F. (Komprda, 2007) Pokud jde o nároky na prostředí, vegetativní forma roste v rozmezí teplot 10 až 50 °C. Přestává se množit při pH menším než 4,5. Toxin je vytvářen za anaerobních podmínek při teplotách 4 až 40 °C a v rozmezí pH 4,7 až 8,5. Klostridie jsou citlivé na obsah soli. Dusitan funguje jako účinná zábrana v množení. Spory Cl. botulinum přežívají působení teploty 121 °C po dobu tří minut. (Görner, Valík, 2004)
34
Onemocnění vzniká nečastěji podomácku vyrobených masových konzerv, uzených mas a málo kyselých zeleninových konzerv, u kterých nebyla dodržena správná sterilace konzerv. Otrava se projevuje po konzumaci neohřívaných nebo jen mírně ohřátých potravin. (Steinhauser, 1995) 3.4.3
Kvasinky Kvasinky jsou jednobuněčné mikroorganismy různých tvarů, patří taky do kmene
hub. Mají v potravinářské technologii dvojí účinek jeden, který je prospěšný a využívaný v potravinářském průmyslu a druhý škodlivý účinek, podílejí se na kažení masa, ryb, na výrobcích ze studené kuchyně a další. V přírodě jsou velmi rozšířeny zejména na rostlinách, ale i na většině živočichů. Snadno štěpí především sacharidy, mohou rozkládat i organické kyseliny a tuky, mnohem méně dusíkaté látky, zejména bílkoviny masa a jejich význam jako mikroflóry masa je menší než bakterií, i když nález v mase a masných výrobcích je častý a to zejména druhů Debaryomyces, Saccharomyces, Cryptococcus a Trypchospor. Při velkém pomnožení mohou kvasinky svou metabolitickou činností rozložit potravinu tak, že vzniklé rozkladné produkty mohou ohrozit zdraví. (Görner, Valík 2004, Steinhauser 1995) 3.4.4
Plísně Plísně je souhrnné označení pro heterotrofní mikroorganismy patřící mezi houby.
Rozmnožují se jednak rozrůstáním hyf, spórami vzniklými buď vegetativním (nepohlavním) způsobem, nebo po spájení dvou buněk (pohlavní spóry). (Steinhauser, 1995) Plísně jsou přísně aerobní, rostou proto jen na povrchu potravin nebo ve vzduchových bublinách. U masa podhoubí neproniká zpravidla hlouběji než 2 – 5 mm. Na výživu jsou méně náročné než bakterie, mohou růst nejen při chladírenských teplotách kolem 0°C, ale i v mrazírenských do teploty -10 až -12 °C. Na mase jsou častým nálezem a na skladovaných potravinách mohou způsobit vážné škody, nejen změnou senzorických a nutričních vlastností, ale především tvorbou fyziologicky aktivních až výrazně toxických metabolitů – mykotoxinů. (Steinhauser, 1995) Tvorba mykotoxinů je vždy vázaná na růst plísní a to zpravidla ve stádiu jejich pozdního exponencionálního pomnožování. Mykotoxiny jsou velmi rezistentní, často i vůči sterilačním teplotám a mohou tak v potravině perzistovat i dlouho po vegetativním růstu a odstranění plísní. Z velmi široké škály bývají na mase zastoupeny zejména
35
rody Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Mucor, Alternaria, Cladosporium, Rhizopus a další. (Steinhauser 1995)
3.5 Způsoby boje proti nežádoucím mikroorganismům Většina potravin a potravinářských surovin, meziproduktů a polotovarů je vhodnou živnou půdou pro mikroorganismy, a proto musí být proti jejich rozkladné činnosti během zpracování, skladování, a distribuce chráněna. Potraviny nesmějí být nositeli patogenních ani toxinogenních mikroorganismů, které by mohly ohrozit zdraví konzumenta. (Šilhánková, 2002) 3.5.1
Mechanické, fyzikální a chemické prostředky boje proti mikroorganismům Mechanické prostředky K mechanickým prostředkům boje proti mikroorganismům patří odstraňování pra-
chu, nečistot a zbytků organického materiálů z provozoven, ze strojů a ostatního zařízení, stěn a podlah. Mechanické zákroky se kombinují s fyzikálními a chemickými prostředky.Při omývání horkou vodou se používají detergenční prostředky(tenzidy), které mají vysokou sočivost, emulgují odstraňované zbytky a ničí přítomné mikroorganismy.Důležitým mechanickým prostředkem je tak ventilace provozních místností, jež odstraňuje zvířený prach nebo páru, která by jinak kondenzovala na stěnách, stropech a zařízeních a poskytovala možnost rozvoje mikrobů zvláště plísní. Během zpracování surovin je potřeba omezit na nejmenší míru časové prodlevy mezi operacemi aby se mikroorganismy nepomnožily a tím se zhoršila kvalita výrobků. (Hampl, 1968, Šilhánková, 2002) Fyzikální prostředky Z fyzikálních prostředků se využívá k boji proti mikroorganismům vlhké teplo, filtrace, usazování, odstřeďování, použití různého záření, ultrazvuku a úpravy prostředí, aby rozmnožování a život mikrobů byly znemožněny (např.:vysušování, chlazení, mrazení…atd.). (Hamp,l 1968) Chemické prostředky Chemické prostředky používané v potravinářském průmyslu nesmějí nepříznivě ovlivňovat chuť potravin, výrobní prostředí (např.: zápachem), zdraví zaměstnanců ne-
36
bo konzumentů ani poškozovat výrobní zařízení. Účinek má mít co nejširší spektrum a nemá klesat během uchovávání. (Kozelková 2007) Anorganické sloučeniny Z anorganických sloučenin mají mikrobicidní účinek jak silné kyseliny, tak silné zásady, protože poškozují buněčnou stěnu i cytoplazmatickou membránu buněk. Pro svůj agresivní účinek na zařízení se však uplatňují velmi vzácně. Častěji se používá hašené vápno, hlavně pro dezinfekci stěn. Zásaditou reakcí působí také uhličitan sodný, fosforečnan sodný a polyfosfáty přidávané do mycích roztoků hlavně k odstranění zbytků tuků a bílkovin. Chlorové vápno slouží k dezinfekci podlah v potravinářských závodech. Ozón má silné baktericidní účinky, používá se v malém množství a ve zředěné formě. Slouží hlavně k dezinfekci a dezodorizaci vzduchu v chladírnách masa a prodejnách masa a ryb. Má také repelentní účinky, protože odpuzuje mouchy. (Šilhánková, 2002) Organické sloučeniny Z organických sloučenin je nejvhodnější benzoová kyselina a její deriváty. Jsou to vesměs bakteriostatické látky, které se používají v potravinářství jako konzervační prostředek. Sorbová kyselina působí v kyselém prostředí proti plísním. Mravenčí kyselina se využívá v kyselém prostředí proti kvasinkám a plísním. Z antibiotik je povoleno využití nisinu a to jako pomocné látky při konzervaci. (Šilhánková, 2002)
3.6 Možnosti prodloužení trvanlivosti masa Intenzita mikrobiálního kažení potravin (R) přímo závisí na počtu a virulenci mikroorganismů a nepřímo na odolnosti prostředí proti těmto dějům. Platí proto vztah: =
četnost mikrorganismů. virulence ř í
Je-li hodnota čitatele nepatrná až nulová (termosterilace) nebo je-li hodnota jmenovatele nepoměrně vyšší než hodnota čitatele zlomku (hluboké zmrazení a mrazírenské skladování potravin) může být rozklad potraviny neznatelný nebo může být zcela zastaven. Praktická konzervace potravin využívá uvedeného rozkladu, takže buď potlačuje čitatele zlomku, nebo posiluje hodnotu jmenovatele zlomku. (Ingr 2007) 37
Kyzlink (1988,1990) vypracoval systém konzervačních metod (abiotických a anabiotických), který byl všeobecně přijat a který v redukované podobně vypadá následovně. A. Vylučování mikrobů z prostředí − Omezování kontaminace potravin mikroorganismy (čistota místnosti, nářadí, vzduchu, vody, pomocných látek a přísad, čistota pracovníků). − Ochuzování potravin o mikroorganismy během zpracování (praní surovin, polotovarů, odstřeďování kalových látek, filtrace). − Úplné
vylučování
mikroorganismů
z potravin
(baktofuga-
ce,mechanická sterilace). (Ingr, 2007) B. Přímá inaktivace mikroorganismů (usmrcování mikroorganismů, sterilace potravin) − Fyzikální zákroky (sterilace zvýšenou teplotou přívodem tepla, přívodem
elektrického
proudu,
vysokofrekvenčním
ohře-
vem…atd.). − Chemické zákroky – chemosterilace (sterilace kyslíkem, chemikáliemi, fumiganty). (Ingr, 2007) C. Nepřímá inaktivace mikroorganismů − Konzervace fyzikální a fyzikálně-chemickou úpravou potravin (odnímání vlhkosti, sušení, zahušťování, proslazování, prosolování, snižování teploty chlazením či zmrazováním, odnímáním kyslíku…atd.). − Konzervace chemickou úpravou potravin – chemoanabióza (nepatrné přídavky uměle vyrobených chemikálií, konzervace rafinovanými chemikáliemi, uzením, umělou alkoholizací a okyselováním, konzervace antibiotiky a fytoncidy). − Konzervace biologickou úpravou (konzervace etanolovým a mléčným kvašením sacharidů, přeměnami s převládající proteolýzou). (Ingr, 2007)
38
3.6.1
Chladírenství Chladírenskými teplotami prodlužujeme údržnost potravin na poměrně krátkou do-
bu. (Ingr, 2007) Chlazené potraviny jsou produkty rychle vychlazené na teplotu skladování. Řetězec nízkých teplot nutno dodržet při skladování, rozvozu, v prodejní síti i transportu ke spotřebiteli. Nízké teploty v některých případech podporují a prodlužují hemibiotickou konzervaci potravin. Jatečně opracovaná těla zvířat mají na konci porážkové linky ve svalovině teplotu 35 °C a zchlazují se tzv. rychlým, ultrarychlým nebo šokovým způsobem na teplotu +10 °C. (Ingr, 2007) Teplota se udržuje od 0-5 °C a neměla by klesnout pod 0 °C. (Horčín, 2004) 3.6.2
Mrazírenství Potraviny lze ochránit před mikroby zmrazením pod -12 °C, avšak činnost enzymů
se omezí až při teplotě -30 °C a nižší. Problémem jsou vedlejší účinky zmrazování, hlavně tvorba ledových krystalků různé velikosti, které mohou poškozovat potravinu. (Ingr, 2007) Mrazírenskými teplotami lze růst a činnost mikrobů zcela zastavit a prodloužit tak trvanlivost masa v závislosti na mrazírenské teplotě a způsobu balení na měsíce a roky. Činnost mikrobů při zmrazování je ovlivněna především vymrzáním volné vody a poklesem aw. (Steinhauser, 1995) 3.6.3
Konzervace jedlou solí Využití poměrně vysokého osmotického tlaku chloridu sodného ve vodných rozto-
cích. Solení masa má hned několik důvodů – senzorický, zlepšení vaznosti masa, zachování barevné stability masa a zvyšování údržnosti masa. (Ingr, 2007) K docílení potřebné údržnosti a nezávadnosti masa po dobu nezbytnou k prosolení a probarvení je nezbytné uchovávat maso za chladírenských teplot. Pouze silně solené výrobky s aktivitou vody 0,86 není nutné uchovávat v chladírně, na jejich kažení se můžou podílet jen kvasinky a plísně. (Steinhauser, 1995) 3.6.4
Konzervace sušením (dehydratací) Skutečné odnímání vody potravinám, až se změní na suchou nebo skoro suchou
hmotu, která má pevnou polopevnou nebo práškovitou konzistenci. Vysušené potraviny si musí zachovat schopnost přijmout vodu zpět a přiblížit se svými vlastnostmi původní čerstvé potravině. (Ingr, 2007)
39
3.6.5
Balení masa Význam balení masa je hlavně hygienický – zabránění sekundární kontaminace
masa mikroorganismy, nečistotami a cizorodými látkami v obchodní síti a u spotřebitele. Tímto základním významem jsou plněny i funkce zdravotní, to je snížení rizika onemocnění člověka nemocemi přenosnými potravinami. (Steinhauser, 1995) 3.6.5.1 Způsoby balení masa Zvolená technologie balení masa se podílí rozhodujícím způsobem na vlastnostech a údržnosti baleného masa. Dle Steinhausra 1995 rozdělujeme balící technologie na: − Balení prostá je balení masa do fólie, sáčku, případně do tvarovky bez evakuace vzduchu nebo modifikace složení vzduchu uzavřeného v obalu. − Balení vakuová výhodou je delší údržnost masa − Balení v ochranných atmosférách
40
4
MATERIÁL A METODY ZPRACOVÁNÍ
4.1 Charakteristika výrobků Vepřové maso z plemene Pietrain. Vzorek byl zamražen 24.6 2006. Vzorek čerstvého masa byl zakoupen v prodejní síti Tesco Královo pole, Brno. Dovozené z Německa.
4.2 Příprava laboratorních pomůcek Laboratorní sklo používané při rozborech bylo sterilováno v horkovzdušném sterilizátoru při teplotě 165 °C po dobu 60 minut. Erlenmayerovy baňky s živnými půdami a zkumavky s destilovanou vodou a fyziologickým roztokem byly sterilovány parním sterilizátorem při teplotě 121 °C po dobu 20 minut.
4.3 Zpracování vzorku Z povrchu masa o ploše 5x5 cm byly sterilními tampóny odebrány stěry, které se ponořily do zkumavek s fyziologickým roztokem. Tampóny se poté nechaly vytřepat na třepačce. Z takto připraveného vzorku byla připravena řada desetinného ředění. Inonkulum (1 ml) bylo očkováno do sterilních, řádně označených Petriho misek a zalilo se živnou půdou na cca 45 °C. Inonkulum bylo v Petriho misce s půdou pečlivě promícháno a směs se nechala ztuhnout na vodorovné ploše. Při stanovení sporlujících mikroorganismů se inokulum ve zkumavce nejprve zahřálo na 85 °C po dobu 15 minut, aby došlo k likvidaci vegetativních forem mikroorganismů. Dále bylo inokulum zchlazeno a očkováno na Petriho misky, zalito živnou půdou a pečlivě promícháno. Směs se nechala zatuhnout na vodorovné ploše. Po úplném zatuhnutí se plotny nechaly inkubovat v termostatu při daném čase a teplotě pro určitou skupinu mikroorganismů. Stanovovány byly tyto skupiny mikroorganismů: celkový počet mikroorganismů (CMP), psychrotrofní a sporotvorné bakterie na živné půdě Plate count agar (PCA), koliformní bakterie na živné půdě VRBL, kvasinky a plísně byly stanoveny na živné půdě s chloramfenikolem, kvasničným extraktem a glukózou.
41
4.4 Stanovení mikroorganismů Stanovovány byly skupiny mikroorganismů: CELKOVÝ POČET MIKROORGANISMŮ (CPM) na živné půdě PCA (Plate count agar) o složení: Trypton
5,0 g
Kvasničný extrakt
2,5 g
Glukóza
1,0 g
Agar
12,0 g
Navážka 20,5 g půdy se rozpustí v 1 000 ml destilované vody, upraví se pH 7 ± 0,2 při 25 °C. Živná půda se sterilizuje v autoklávu při 121 °C po dobu 15 minut. (Složení půdy dle ČSN ISO 4833) Výrobce: Bioker Diagnostics, France Inkubuje se v termostatu při 30 °C po dobu 72 hodin. PLÍSNĚ A KVASINKY na agaru s kvasničným extraktem, glukózou a chloramfenikolem (Chlogamphenicol Glukose Agar) o složení: Kvasničný extrakt
5,0 g
Glukóza
20,0 g
Chloramfenikol
0,1 g
Agar
15,0 g
Navážka 40,1g se rozpustí v 1 000 ml destilované vody, a upraví se pH 6,6 ± 0,2 při 25 °C. Půda se sterilizuje v autoklávu při 121 °C 15 minut. Výrobce: Bioker Diagnostics, France (Složení půdy dle ČSN ISO 7954) Inkubuje se v termostatu při 25 °C po dobu 120 hodin.
42
KOLIFORMNÍ BAKTERIE na selektivní půdě VRBL – agar s krystalovou violetí, neutrální červení, žlučí a laktózou, o složení: Pepton
7g
Kvasničný extrakt
3g
Laktóza
10 g
Chlorid sodný
5g
Žlučové soli
1,5 g
Neutrální červeň
0,03 g
Krystalová violeť
0,002 g
Agar
12 g
Voda
1000 ml
Provádí se úprava pH 7,4 ± 0,2 při 25 °C. Půda se nesterilizuje v autoklávu, pouze se 2 minuty povaří. Výrobce: Bioker Diagnostics, France (Složení půdy dle ČSN ISO 4832) Inkubace v termostatu při teplotě 37 °C po dobu 24 hodin. PSYCHROTROFNÍ BAKTERIE na půdě PCA (Plate count agar), o stejném složení jako u CPM. Inkubace při teplotě 6 °C po dobu 10 dní (2400hodin). Výrobce: Bioker Diagnostics, France SPORULUJÍCÍ BAKTERIE na půdě PCA (Plate count agar) o stejném složení jako u CPM. Inkubace v termostatu při teplotě 30 °C po dobu 72 hodin. Výrobce: Bioker Diagnostics, France
4.5 Postup při vaření agarových půd Agar v připravených živných půdách se nechal při běžné laboratorní teplotě dostatečně nabobtnat. Pak byly živné půdy při teplotě 100 °C rozvařeny ve vodní lázni a tekutá půda byla rozlita do Erlenmayerových baněk o objemu 400 ml. Následovala sterili-
43
zace v autoklávu při teplotě 121 °C po dobu 15 až 20 minut. Po ztuhnutí byly živné půdy uchovány v lednici pro další použití. Před vlastní mikrobiologickou analýzou byly živné půdy rozvařeny 5 minut v autoklávu a ochlazeny na teplotu 35 - 40 °C.
4.6 Způsob vyhodnocení výsledků Po ukončení příslušné kultivace pro danou skupinu mikroorganismů byly spočítány na jednotlivých Petriho miskách kolonie mikroorganismů a výsledky vyjádřeny jako tvořící jednotky) na gram, dle rovnice: =
∑a + b + c + d "n1 + 0,1 ∗ n2( ∗ d
Kde: ∑a+b+c+d je součet kolonií na všech miskách; n1
je počet Petriho misek použitých pro výpočet z prvního ředění;
n2
je počet Petriho misek použitých pro výpočet z druhého ředění;
d
je faktor prvního pro výpočet ředění.
44
5
VÝSLEDKY PRÁCE V rámci mikrobiologických analýz vzorků vepřového masa byly stanovovány cel-
kové počty mikroorganismů (CPM), koliformní bakterie, kvasinky a plísně, psychrotrofní bakterie a sporotvorné bakterie. Výsledky analýz jsou uvedeny v následujících tabulkách. TAB. 4. Vyhodnocení výsledků vepřového masa po rozmražení. PO ROZMRAŽENÍ PRŮMĚRNÉ HODNOTY (KTJ/25CM2) SKUPINY MIKROORGANISMŮ CPM
VZOREK 1 A 2
VZOREK 3 A 4
VZOREK 5 A 6
2,8.102
34
68
KOLIFORMNÍ BAKTERIE KVASINKY Kvasinky A PLÍSNĚ Plísně PSYCHROTROFNÍ BAKTERIE SPORULUJÍCÍ BAKTERIE
0
0
0
2 0 0
0 0 0
0 0 0
3
0
1
TAB. 5. Vyhodnocení výsledků vepřového masa po 48 hodinách od rozmražení PO 48 HODINÁCH PO ROZMRAŽENÍ PRŮMĚRNÉ HODNOTY (KTJ/25CM2) SKUPINY MIKROORGANISMŮ
1. A 2. VZOREK
3. A 4. VZOREK
5. A 6. VZOREK
CPM
1,6.106
0
1,1.106
KOLIFORMNÍ BAK11TERIE KVASINKY Kvasinky A PLÍSNĚ Plísně PSYCHROTROFNÍ BAKTERIE SPORULUJÍCÍ BAKTERIE
31
1
0
0 0 0
0 0 0
0 0 0
0
0
0
45
TAB. 6. Vyhodnocení výsledků za 96 hodin od rozmražení PO 96 HODINÁCH OD ROZMRAŽENÍ PRŮMĚRNÉ HODNOTY (KTJ/25CM2) SKUPINY MIKROORGANISMŮ CPM
1. A 2. VZOREK
3. A 4. VZOREK
5. A 6. VZOREK
6,1.106
5,2.106
3,2.106
KOLIFORMNÍ BAKTERIE KVASINKY Kvasinky A PLÍSNĚ Plísně PSYCHROTROFNÍ BAKTERIE SPORULUJÍCÍ BAKTERIE
19
11.101
17
3,2.102 9,9.103 6,4.106
4,1.102 9,1.103 0
1,1.102 2,3.103 0
3,9.103
3,0.103
0
TAB. 7. Vyhodnocení výsledků čerstvého masa ČERSTVÉ MASO PRŮMĚRNÉ HODNOTY (KTJ/25CM2)
CPM
ČERSTVÉ MASO 1,1.103
PO 48 HODINÁCH 0
PO 96 HODINÁCH 9,1.103
KOLIFORMNÍ BAK1,5.102 1,4.102 0 TERIE KVASINKY Kvasinky 0 0 8,9.102 A PLÍSNĚ Plísně 0 0 0 3 3 PSYCHROTROFNÍ 1,3.10 9,6.10 1,9.104 BAKTERIE SPOROTVORNÉ 10 1,1.102 0 BAKTERIE V tabulkách jsou uvedeny průměrné výsledky jednotlivých skupin mikroorganismů. Vyjádření výsledků se provedlo pomocí aritmetického průměru, vždy ze dvou ploten od každého vzorku.
46
6
DISKUZE Analyzovány byly dva vzorky masa, první vzorek byl z masa zamraženého a druhý
vzorek z masa čerstvého. Ke stanovení byl použit rozmražený vzorek masa. Vzorek byl zamražen na mrazírenskou teplotu - 18°C a pozvolným rozmrazením byl vzorek uveden do použitelného stavu. Ke stanovení čerstvého masa byl použit vzorek z prodejní sítě Tesco. Po celý týden byly vzorky uloženy v ledničce při teplotě + 6 až + 8 °C. překryté potravinářskou fólií. Stěry byly odebírány ve třech dnech po 48 hodinách a sledoval se narůst jednotlivých mikroorganismů. U vzorku zamraženého masa nebyl patrný nárůst mikroorganismů, ale změny byly senzorického původu. Maso ztrácelo červenou barvu, zbarvovalo se do šedavého odstínu. Lokálně se dalo sledovat působení enzymů. Povrch masa byl oschlý. Po 96 hodinách se dal, sledoval exponencionální nárůst bakterií, intenzivnější byl také zápach. Při teplotách -18 °C se žádné mikroorganismy nerozmnožují. Skladba mikroorganismů závisí na počtu mikrobů přítomných na mase před zamražením. (Cempírková a kol., 1997) Vzorek čerstvého masa měl světle červenou barvu a viditelný byl taky vyšší odkap mastné šťávy. Mohlo se jednat o odchylku PSE (bledé, měkké, vodnaté). Pach byl charakteristickým pro čerstvé maso. V průběhu týdne se měnila barva, která se začala zbarvovat do šedo - zeleného odstínu. Zápach se stal intenzivnějším a přibližoval se pachu zkaženého masa. Textura masa nebyla ke konci týdne ucelená. Mikrobiální osazení čerstvého masa by se mohlo zdát znepokojivým, avšak tepelnou úpravou a dodržením správných skladovacích podmínek by se mělo maso stát zdravotně nezávadným. V průběhu týdně můžeme sledovat pomalý nárůst mikrobů. Čerstvé maso obsahuje velmi nízké počty mikroorganismů, jejich počet je vyšší, pokud zvíře trpělo před porážkou stresem nebo hladem. V případě zkoumaného čerstvého masa se tak mohlo stát. Skladováním čerstvého masa v ledničce je závislé na mnoha faktorech (teplota, relativní vlhkost, pohyb vzduchu při chlazení atd.). Během skladování dochází v chlazeném mase ke kvalitativním i kvantitativním změnám. (Cempírková a kol., 1997)
47
7
ZÁVĚR Jako maso jsou definovány všechny části těl živočichů v čerstvém nebo upraveném
stavu, které se hodí k lidské výživě. Maso je významným zdrojem bílkovin, které jsou pro život zcela nezbytné, bez nich by byl život zcela nemyslitelný. Dílčím úkolem Bakalářské práce bylo zjistit mikrobiální osídlení vepřového masa a stanovit skupiny mikroorganismů: celkový počat mikroorganismů, koliformní bakterie, kvasinky a plísně, psychrotrofní a sporotvorné bakterie. Hodnoceny byly dva vzorky vepřového masa. První byl vzorek rozmraženého masa a druhý vzorek čerstvého masa. Vzorek rozmraženého masa byl skladován několik let při mrazírenských teplotách, mikroflóra mraženého masa nebyla patrná, viditelné změny byly senzorického původu. U vzorku čerstvého masa se mikroflóra pohybovala v normě. Vhodnou tepelnou úpravou a správným skladováním by nemělo dojít k porušení zdravotní nezávadnosti. V průběhu týdne se pozoroval nárůst bakterií u obou zkoumaných vzorků a působení enzymů.
48
8
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
BEDNÁŘ, Marek. Lékařská mikrobiologie: bakteriologie, virologie, parazitologie. Praha: Marvil, 1996, 558 s. CEMPÍRKOVÁ, Růžena, Jindra LUKÁŠOVÁ a Šárka HEJLOVÁ. Mikrobiologie potravin. 1. vyd. České Budějovice: Jihočeská univerzita, 1997, 165 s. ISBN 80-7040254-7. GÖRNER, Fridrich a L'ubomír VALÍK. Aplikovaná mikrobiológia požívatín: principy mikrobiológie požívatín, potravinársky významné mikroorganizmy a ich skupiny, mikrobiológia potravinárskych výrob, ochorenia mikrobiálného pôvodu, ktorých zárodky sú prenášané poživatinami. Vyd. 1. Bratislava: Malé Centrum, 2004, 528 s. ISBN 80967064-9-7. HAMPL, Bohuš. Potravinářská mikrobiologie: vysokošk. učebnice pro posl. fak. potrav. technologie Vys. školy chemicko-technologické v Praze a v Bratislavě. 1. vyd. Praha: SNTL, 1968. HEREDIA, Norma, Irene WESLEY a Santos GARCÍA. Microbiologically safe foods. Hoboken: John Wiley & Sons, 2009, 667 s. ISBN 978-0-470-05333-1. HORČIN, Vojtech. Konzervovanie potravín. Vyd. 1. Nitra: Slovenská pol'nohospodarska univerzita, 2004, 158 s. ISBN 80-8069-341-2. HRUBÝ, Stanislav. A SPOLUPRACOVNICI. Mikrobiologie v hygieně výživy. 1. vyd. Praha: Avicentrum, 1984. INGR, Ivo. Základy konzervace potravin. Vyd. 3. /. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2007. ISBN 978-80-7375-110-4. KADLEC, Pavel, Karel MELZOCH a Michal VOLDŘICH. Co byste měli vědět o výrobě potravin?: technologie potravin. Vyd. 1. Ostrava: Key Publishing, 2009, 536 s. ISBN 978-80-7418-051-4. KLABAN, Vladimír. Svět mikrobů: ilustrovaný lexikon mikrobiologie životního prostředí. 2., rozš. a přeprac. vyd. Hradec Králové: Gaudeamus, 2001, 416 s. ISBN 807041-687-4.
49
KOMPRDA, Tomáš. Obecná hygiena potravin. dotisk 2007. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2004, 148 s. ISBN 978-80-7157-757-7. KOZELKOVÁ, Monika. Mikrobiální kontaminace kečupů. Brno, 2007, 61 s. RADOŠ, Josef. Řezníci a uzenáři ve světě věku. Praha: Agral, 2006. ISBN 80-2395954-9. STEINHAUSER, Ladislav. Hygiena a technologie masa. 1. vyd. Brno: LAST, 1995, 643 s. ISBN 80-900260-4-4. STEINHAUSER, Ladislav. Produkce masa. Tišnov: Last, 2000, 464 s. ISBN 80900260-7-9. ŠILHÁNKOVÁ, Ludmila. Mikrobiologie pro potravináře a biotechnology. Vyd. 3., opr. a dopl., V nakl. Academia 1. vyd. Praha: Academia, 2002, 363 s. ISBN 80-2001024-6. TOLDRÁ, Fidel. Handbook of meat processing. Ames, Iowa: Wiley-Blackwell, 2010, 566 s. ISBN 978-0-8138-2182-5. ČSN ISO 4832 Všeobecné pokyny pro stanovení koliformních bakterií. ČSN ISO 4833 Všeobecné pokyny pro stanovení celkového počtu mikroorganismů, psychrotrofních mikroorganismů a sporulujících mikroorganismů. ČSN ISO 7954 Všeobecné pokyny pro stanovení kvasinek a plísní.
50
9
SEZNAM TABULEK
TAB. 1 Teplotní rozmezí pro růst jednotlivých skupin mikroorganismů……………...20 TAB. 2 Minimální růstové teploty patogenních mikroorganismů způsobující alimentární onemocnění……………………………………………………………………………..21 TAB. 3 Minimální hodnoty vodní aktivity pro růst potravinářsky významných organismů………………………………………………………………………………………23 TAB. 4 Vyhodnocení výsledků vepřového masa po rozmražení………………………41 TAB. 5 Vyhodnocení výsledků vepřového masa po 48 hodinách od rozmražení……..41 TAB. 6 Vyhodnocení výsledků vepřového masa po 96 hodinách od rozmražení……..42 TAB. 7 Vyhodnocení výsledků čerstvého vepřového masa……………………………42
51
10 SEZNAM ZKRATEK aw - aktivita vody CPM - celkový počet mikroorganismů ČSN - Česká národní norma Eh - oxido - redukční potenciál CHL - Chlogamphenicol Glukose Agar KTJ - kolonii tvořící jednotka PCA - Plate Count Agar VRBL - Violet Red Bile Agar with Lactose
52
