2.3.2016
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Fakulta potravinářské a biochemické technologie Ústav konzervace potravin
VÝSKYT MIKROORGANISMŮ MO: zdroje
Všudy přítomné:
PRINCIPY ÚCHOVY POTRAVIN
Významné mikroorganismy a mikrobiální změny v potravinách (Sylabus 2)
Praha, 22. 2. 2016
Ing. Eva Šviráková, Ph.D.
BAKTERIE - CHARAKTERISTIKA
vzduch, voda, půda, rostliny, živočichové
Omezeně přítomné:
MO: potraviny
MO: forma Planktonní buňky nebo biofilmy
Bakterie Kvasinky Plísně Viry Priony
(infekční prionová bílkovina PrPc, původci onemocnění u zvířat)
fermentační výroby
Důsledky přítomnosti MO MO definovaného složení: fermentované výr. MO způsobují kažení výrobku: snižování jakosti MO patogenní: onemocnění / otravy z potravin!
BAKTERIE - MORFOLOGIE
560 MO rodů: Bergeyův manuál systematické bakteriologie Většina MO nesnáší #: kyselé, vysoký osmotický tlak Odolnost MO: spory, ‘heat-shock proteins’, biofilmy
Aerobní MO:
Acetobacter , Asaia, Bacillus, Listeria, Pseudomonas Fakultativně aerobní MO:
Bacillus
Anaerobní MO:
Clostridium
Fakultativně anaerobní MO:
Escherichia, Salmonella, Lactobacillus, Proteus Sporulující MO:
Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum
Bakteriální infekce
ONEMOCNĚNÍ Z POTRAVIN Pomnožení patogenních bakterií v zažívacím traktu člověka a produkce (entero)toxinů v organismu!
Bakteriální toxikózy
OTRAVY Z POTRAVIN Produkce toxinu bakteriemi již v potravině před její konzumací!
ONEMOCNĚNÍ Z POTRAVIN II Bakteriální infekce Mikroorganismus
Kategorie potravin
Nejvyšší mezní hodnota na g (ml)
Bacillus cereus
Potraviny určené pro kojeneckou a dětskou výživu Ostatní potraviny
102
Termotolerantní
Všechny potraviny
0/25
Clostridium perfringens
Potraviny určené pro kojeneckou a dětskou výživu Ostatní potraviny
102
Campylobacter
E. coli O 157 a další E. coli produkující shiga toxin (STEC)
Escherichia coli Listeria monocytogenes
Pseudomonas aeruginosa
104
104
Všechny potraviny
0/25
Potraviny určené pro kojeneckou a dětskou výživu Ostatní potraviny Potraviny určené pro kojeneckou a dětskou výživu Potraviny určené k přímé spotřebě* Potraviny určené pro kojeneckou a dětskou výživu
10 104 Negat./25 Negat./25
Ostatní potraviny
104
10
1
2.3.2016
ONEMOCNĚNÍ Z POTRAVIN III
OTRAVY Z POTRAVIN II Bakteriální toxikózy
Bakteriální infekce Mikroorganismus
Salmonella spp. Shigella spp.
Koagulázopozitivní stafylokoky ( S. aureus a další druhy)
Yersinia enterocolitica
Kategorie potravin
Nejvyšší mezní hodnota na g (ml)
*Všechny potraviny (mimo potravin, na které se vztahují kritéria uvedená v Nařízení (ES) 2073/2005) Všechny potraviny
0/25
Všechny potraviny určené pro kojeneckou a dětskou výživu
0/25
Stafylokokové enterotoxiny Enterotoxin (C. perfringens) Enterotoxin (B. cereus) Shigatoxin 1 a 2 (E. coli) Termostabilní hemolytický toxin (V. parahaemolyticus) Botulotoxin Kategorie potravin: všechny potraviny Nejvyšší mezní hodnota: negativní
102
Ostatní potraviny (mimo pokrmů, na které se vztahují kritéria uvedená v Nařízení (ES) 2073/2005)
104
Všechny potraviny
0/25
Ryby, měkkýši, korýši a hlavonožci z vod tropických a subtropických pásem určené k přímé spotřebě
0/25
(suspektní patogenní kmeny)
Vibrio parahaemolyticus
Intoxikace MO tvoří toxin nebo mění potravinu na toxickou
KVASINKY - CHARAKTERISTIKA Tolerance # s vyšším osmotickým tlakem: vysoká kyselost , NaCl, různé cukry Termorezistence: tvorba spor Vztah ke kyslíku: aerobní Preference #: kyselé Fermentace: přednostně sacharidy Enzymové vybavení indukované enzymy
Nejčastěji se vyskytující rody: Saccharomyces Pichia Rhodotorula
(barevné skvrny na mase, rybách, kyselém zelí)
Torulopsis
(ovocné šťávy, koncentráty)
PLÍSNĚ - CHARAKTERISTIKA Růst plísní tam, kde bakterie oblížně rostou
• Nízké pH • Nízká aw • Vysoký osmotický tlak • MO způsobující kažení • Produkce toxinů
Candida (křís)
Plísně
PLÍSNĚ II
Mucor spp. Rozšířený rod, kažení zeleniny, černá plíseň Penicillium spp. Rozšířený rod, kažení ovoce, zeleniny, obilí, chleba, masa, modrozelená plíseň Rhizophus spp. Kažení ovoce, zeleniny, chleba (Rhizophus stolonifer), černá plíseň Byssochlamys spp. Termorezistentní, toxinogenní plíseň Aspergillus spp. Rozšířený rod, xerofilní (rostou při nízké aw), černá plíseň Kažení obilí, ořechů, ovoce, džemů, zeleniny, uzeného masa Toxinogenní (Aspergillus flavus) Alternaria spp. Kažení rajčat, žluknutí mléčných výrobků, šedo-černá plíseň Geotrichum spp. Kažení mlékárenských výrobků, tvorba světle béžových kolonií, morfologicky podobné kvasinkám
PLÍSNĚ
Plísňové toxikózy AFLATOXINY:
Aspergillus flavus PATULIN:
Penicillium spp. Aspergillus spp. Byssochlamys spp. OCHRATOXIN: Aspergillus ochraceus KYSELINA BYSSOCHLAMOVÁ:
Byssochlamys fulva
2
2.3.2016
Penicillium spp.
Aspergillus spp.
Botrytis cinerea
Alternaria spp.
Geotrichum spp.
PLÍSNĚ A POTRAVINY Penicillium camemberti
Penicillium spp.
Penicillium roqueforti
Botrytis cinerea (Tokajské víno)
3
2.3.2016
OVOCE A ZELENINA
VÝSKYT MIKROORGANISMŮ V RŮZNÝCH POTRAVINÁCH
SYROVÉ MASO Syrové maso
Přibližně 101 až 103 KTJ/cm2 svaloviny Včetně patogenů:Salmonella spp.,Yersinia
enterocolitica, Campylobacter jejuni, Staphylococcus spp., Clostridium perfringens aj.
Kontaminace ze zažívacího traktu, exkrementů, prostředí porážky Bourání – chladírenské skladování – křížová kontaminace Včetně: Micrococcus,
Hmyz, prach, hlína Klima Povrchová kontaminace Fyziologický stav Obrana Podmínky skladování Zpracování po sklizni Oslabení (poškození i přezrání) Plísně Kvasinky Baktérie Počty na výrobním zařízení: 103 až 105 KTJ/cm2 Počty v potravinářských surovinách: 104 až 107 KTJ/g
MLÉKO A VEJCE Syrové mléko: méně než 103 KTJ/ml Vejce: povrch skořápky: cca 107 KTJ Složení: Pseudomonas spp., Proteus spp., Enterobacter spp., Salmonella spp.
Bacillus, Staphylococcus
Kontaminace, pomnožení
Mleté maso: 104 KTJ/g
STERILOVANÉ KONZERVY Nekyselé Bacillus stearothermophilus
Clostridium thermosaccharolyticum Desulfotomaculum nigrificans
CUKR A CUKROVINKY Termofilní sporulující bakterie Mezofilní bakterie: Leuconostoc spp. Lactobacillus spp. V cukerných sirupech mohou růst bakterie!
Teplota nižší než 30 °C: spory neklíčí! Zdroje: půda, voda použitá k blanšírování, cukr, škrob atd.
4
2.3.2016
NEALKOHOLICKÉ NÁPOJE, OVOCNÉ ŠTÁVY A STOLNÍ VODY
ASAIA Asaia spp sp. .
Nealkoholické nápoje: obsah různých MO tolerujících nízké pH Sycené nápoje: kvasinky Ovocné šťávy:
Lactobacillus spp., Leuconostoc spp. Kyselé #: patogeny mohou přežívat, ale hynou Stolní vody v lahvích:
Flavobacterium spp., Micrococcus spp., neměly by obsahovat patogeny
MAJONÉZY A DRESINKY Majonézy, dresinky Kyselost #: pH 3,5 – 4,0 Acidotolerantní plísně a kvasinky: Geotrichum spp., Aspergillus spp.,
Koření
KOŘENÍ
Spory plísní a bakterií, různé bakterie, včetně patogenních
Saccharomyces cerevisiae Bakterie:
Lactobacillus spp. Bacillus spp.
LIDSKÉ Ruce, vlasy, sliny, ZDROJE hleny RUCE, VLASY, SLINY, HLENY Kontaminace při distribuci Kontaminace dotykem 102 – 106 KTJ/cm2 (plocha prstu) Fekální bakterie, u bacilonosičů patogenní bakterie Na kůži se bakterie spíš nemnoží: suchý povrch, nízké pH Kontaminace pomocí vlasů Vlasy: folikuly, mazové žlázky: bakterie se mohou množit, např. kontaminace: Cyclospora spp. (druh odolný vůči desinfekčním činidlům) Kontaminace slinami, nosním sekretem Nejčastěji: Staphylococcus aureus
FORMY DEGRADACE BIOLOGICKÝCH MATERIÁLŮ POMOCÍ MIKRORGANISMŮ Formy katabolismu (rozkladu)
5
2.3.2016
KONTAMINACE SUBSTRÁTŮ PLÍSNĚMI Plesnivění
OVOCE A ZELENINA
Skvrny a povlaky: Penicillium spp.
Proces odkyselování: Botrytis spp.
Nízké nároky: a) na vlhkost: Aspergillus spp. b) na kyslík: Mucor spp.
ZMĚNY BARVY
Změny způsobené bakteriemi Červené skvrny (na mase):
Serratia marcescens
Modré skvrny (na mase):
Pseudomonas syncyanea Žluté skvrny:
Micrococcus luteus
Plesnivění II
Destrukce struktury rostlinného pletiva: Penicillium spp. Závěrem působí další MO: Fusarium spp.
OKYSELENÍ OVOCNÝCH HMOT AEROBNÍ kyselina jablečná + 3 O2 4 CO2 + 3 H2O
Schizosaccharomyces pombe
ANAEROBNÍ kyselina jablečná kyselina mléčná + CO2 Leuconostoc spp., Micrococcus spp. Podobně: kyselina citronová Kyselina vinná: odkyselování vína:
Leuconostoc spp., Pediococcus spp. Fotobaktérie: "indikátor čerstvosti"
KVAŠENÍ (KYSÁNÍ)
KVAŠENÍ (KYSÁNÍ) II ALKOHOLOVÉ KVAŠENÍ
ETHANOL
CUKERNÝ substrát
Produkce biogenních aminů!
Saccharomyces cerevisiae PLYNY
KYSELINY
MLÉČNÉ KVAŠENÍ Homofermentativní MK:
Lactobacillus acidophillus
Všechny skupiny MO Různé podmínky Produkce kyselin: snížení pH!
Heterofermentativní MK:
Lactobacillus brevis Leuconostoc spp.
Cukr + H2O kyselina mléčná + kyselina octová + ethanol + CO2 + H2
6
2.3.2016
KVAŠENÍ (KYSÁNÍ) III
KVAŠENÍ (KYSÁNÍ) IV
Smíšení kvašení nekyselých konzerv BOMBÁŽE:
Clostridium thermosaccharolyticum Bacillus spp., Proteus spp.:
pokud se v # vyskytuje bílkovinný substrát
MÁSELNÉ KVAŠENÍ:
Clostridium butyricum HOUBOVÁ MACERACE STERILOVANÉHO OVOCE
PLYNUPROSTÉ KYSNUTÍ KONZERV: Bez bombáží
ROZKLAD ALKOHOLU
Pichia spp., Candida spp. (křís)
Bacillus stearothermophilus Konzervy z tropů pokles pH
HNITÍ
HNITÍ
Nekyselé, bílkovinné substráty ALKALIZACE (NH3, aminy), plyny, CO2, H2S, bombáže, dekarboxylace aminokyselin
Escherichia coli, Enterobacter spp. (až pH 4,5) Proteus spp. aerobní MO: Bacillus subtilis anaerobní MO:
Clostridium sporogenes Clostridium putrefaciens Clostridium perfringens
ethanol
OCTOVÉ KVAŠENÍ acetaldehyd kyselina octová ethanol
HNITÍ II
Pečivo a nitkovitost těsta AEROBNÍ SPORULUJÍCÍ MO:
Bacillus spp. Bacillus subtilis Bacillus mesentericus
TEXTURNÍ DEFEKTY: Lepivost a nitkovitost těsta ZKAŽENÝ CHLÉB: a) má ovocnou vůni b) mění barvu c) stává se lepivým d) kusy střídy se táhnou e) alimentární onemocnění
LEGISLATIVA
LEGISLATIVA
Vyhláška č. 132/2004 Týkala se informací o indikátorových MO:
Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005
Dřívější
CPMM koagulázopozitivní stafylokoky koliformní bakterie plísně aj.
Týkala se informací o patogenních MO a toxinech: Salmonella spp. Listeria monocytogennes Camplylobacter spp. Vibrio parahaemolyticus
Stávající
Codex Alimentarius ze dne 15. listopadu 2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny
Nařízení Komise (ES) č. 1441/2007
ze dne 5. prosince 2007, kterým se nahrazuje příloha I nařízení Komise (ES) č. 2073/2005
Kritéria bezpečnosti potravin: vztahují se k patogenům a toxinům (hotové výrobky) Salmonella spp. Listeria monocytogennes Enterobacter sakazakii Stafylokokové enterotoxiny Histamin
Ojediněle indikátorové MO: Escherichia coli: indikace fekální kontaminace (mlži - indikátor výskytu virů)
Kritéria hygieny výrobního procesu Indikátorové mikroorganismy Nutné přijmutí nápravných opatření
7
2.3.2016
MIKROBIOLOGICKÉ RIZIKO Analýza
Kvalitativní analýza: Rozhodovací diagramy Literární rešerše Kvantitativní analýza: Prediktivní modely
INFORMAČNÍ ZDROJE Webové stránky
http://www.cfsan.fda.gov/~mow/intro.html
Bad bug book
www.foodsafety.gov
Portál US safety
www.who.int/fsf/
WHO
www.fsis.usda.gov
USDA
www.foodhaccp.com
HACCP
www.fda.gov
FDA
www.cdc.gov
Centre of Disease Control and Prevention
www.safetyalerts.com
Recall in USA
http://ec.europa.eu/food/food/rapidalert/ind ex_en.htm
RASFF
MIKROBIOLOGICKÉ RIZIKO
MIKROBIOLOGICKÉ RIZIKO
Prediktivní mikrobiologické modely: Matematické modely
Prediktivní software (PMP7) Agricultural Research Service, ARS (U.S. Department of Agriculture's )
Prediktivní modely
Food MicroModel Pathogen Modling Program Growth predictor (Clostridium perfingens) Databáze růstových křivek MO Com Base
Prediktivní modely II
Predikce: růstu MO, inaktivace MO záhřevem, vlivu chlazení na růst MO aj. http://www.arserrc.gov/mfs/PMP7_start.htm
MIKROBIOLOGICKÉ RIZIKO Kontaminace surovin
Kontaminace potravinářských surovin patogenními MO
8
2.3.2016
MIKROBIOLOGICKÉ RIZIKO
MIKROBIOLOGICKÉ RIZIKO
Vliv teploty
Minimální infekční dávky pro různé skupiny populace
Infekční dávka
Doba pro zdvojnásobení patogenních MO
LISTERIA MONOCYTOGENES Listerióza
LISTERIE MONOCYTOGENES
Výskyt LM v potravinářských surovinách a potravinách
LISTERIA MONOCYTOGENES Listerióza - příznaky
Listerióza často probíhá v podobě lehčích chřipkových příznaků
Komplikované případy přecházejí do meningitíd a sepsí, končí i úmrtím postižené osoby U těhotných žen způsobuje potraty nebo infekci plodu a předčasný porod
Postižení vede k závažným komplikacím ohrožujícím život novorozenců
LM je obecně považována za významnou patogenní bakterii pro člověka Od 80.let XX stol. se mění názor na listeriózu, její původ a dopad na člověka Původně zoonóza, nyní se toto onemocnění zahrnuje do kategorie tzv. „onemocnění z potravin“ (WHO) Tč. známo 17 listeriálních druhů
LISTERIA MONOCYTOGENES
Listerióza - infekční dávka, inkubační doba Infekční dávka LM Zdraví jedinci: cca 108 KTJ/g (ml) Rizikové skupiny: cca 103 KTJ/g (ml) Inkubační doba Několik dnů až týdnů! Závislost na: infekční dávce virulenci baktérií zdravotním stavu pacienta
54
9
2.3.2016
LISTERIA MONOCYTOGENES
LISTERIA MONOCYTOGENES
Onemocnění postihuje především osoby se sníženou imunitou nebo s fyziologickou zátěží
Listerióza: hlášená onemocnění během let 1965 - 2005
Listerióza - ohrožené skupiny lidí
Listerióza: 1965 - 2005
Rizikovými faktory jsou: Nádorová onemocnění Imunosuprese Vysoký věk (senioři) Diabetes mellitus Alkoholismus Kardiovaskulární a renální onemocnění Léčba chemoterapeutiky, kortikoidy Gravidita
56
LISTERIA MONOCYTOGENES
LISTERIA MONOCYTOGENES
Morfologie buněk
Listerióza: 1 - 4 / 2007, ČR
Epidemie listeriózy: leden až duben 2007 NRC pro analýzu epidemiologických dat SZÚ-CEM (http://www.szu.cz/cem/), stav databáze Epidatu ke dni 4. 5. 2007
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
1998
Rok / období
leden - duben 2
3
5
4
4
2
4
4
3
28
duben
2
2
1
1
1
0
2
1
1
2
58
LISTERIA MONOCYTOGENES Základní charakteristika
Listerie jsou schopny: • růst i při teplotách blízkých 0 °C • tvořit odolné biofilmy, v nichž přežívají běžnou sanitaci a dezinfekci • vykazovat nerovnoměrnou distribuci ve výrobcích (velké shluky soustředěné do malého prostoru) - problém vyšetřování a interpretace výsledků • infikovat především citlivé skupiny populace • způsobit onemocnění i po delší inkubační době • způsobit onemocnění závažných důsledků
LISTERIA MONOCYTOGENES Tvorba biofilmu I
Tvorba biofilmu LM na čipu z nerezové oceli při 20 °C, snímky z elektronového mikroskopu 60 (Chavant P., Hébraud M., Martinie B., INRA, Theix, FR)
10
2.3.2016
LISTERIA MONOCYTOGENES Legislativa I
Dříve: vyšetřování potravin soustředěno více na indikátorovou mikrofóru (CPMM, koliformní MO, kvasinky a plísně aj.), patogeny sledovány jen u některých potravin
LISTERIA MONOCYTOGENES Legislativa II
Nejvyšší Mikroorganismus
Kategorie potravin
mezní hodnota
na g (ml) Potraviny určené
Negat./25
pro kojeneckou
Nyní: od 1. ledna 2006: Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005 (z 15.11.2005) o mikrobiologických kritériích pro potraviny, legislativní požadavky zaměřeny na relativně úzký okruh patogenů – především na listerie a salmonely
a dětskou výživu
Listeria monocytogenes
Potraviny určené
Negat./25
k přímé spotřebě (kromě uvedených v Nařízení Komise (ES) č. 2073/2005)
LISTERIA MONOCYTOGENES
LISTERIA MONOCYTOGENES
Principy technologických ovládacích opatření
Tepelné opracování potravin: nejdůležitější součást prevence
Prevence výskytu
Teploty podporující růst LM: 0 – 44 °C Doba zdvojení buněk LM: 7,5 dne (180 h) při 0°C 42 min při 35 °C Kyselost umožňující růst LM: pH 4,5 – 9,5 Bezpečná doba záhřevu: 10 min při 72 °C Bezpečná aktivita vody: aw ≤ 0,92
Inaktivace
(masné výrobky, mléko, zmrazená zelenina aj.)
Termoinaktivační parametry listerií: 6D: 72 °C 1 min, z = 7,5 °C Netradiční metody - biologické (startovací kultury - vybrané BMK, bakteriociny, bakteriofágy)
LISTERIA MONOCYTOGENES SHP a HACCP
Zdroje kontaminace LM v PP: úklidové prostředky, utěrky, hadry, houby, kráječe, přepravky, nezakrytý obalový materiál, nevhodné použití tlakového čištění (aerosol), kapající kondenzát, neomezený pohyb osob mezi dílčími provozy aj.
Děkuji za pozornost
11
