1
P ehled zm n probíhající v potraviná ských surovinách a potravinách b hem zpracování a skladování. Smyslem technologického zpracování a skladování potraviná ských surovin a potravin je vytvo it a udržet nutri ní a senzorickou hodnotu potraviny ve stavu o ekávaném spot ebiteli. Dalším velmi významným cílem technologického zpracování a správného nakládání s potravinami je zabránit ohrožení zdraví spot ebitele v pr b hu celého et zce výroby potravin, tj. od produkce surovin po spot ebu konzumentem. B hem celého cyklu zpracování podléhají potraviná ské materiály komplexním zm nám. Komplexní zm ny, ke kterým dochází v potraviná ských materiálech, zahrnují:zm ny fyziologické, enzymové, chemické a mikrobiologické.
Fyziologické zm ny Fyziologické zm ny se uplat ují u erstvého ovoce, zeleniny a u masa po porážce. Jsou to pochody, které navazují na fyziologické procesy v živých rostlinných pletivech a živo išných tkáních b hem jejich zpracování a skladování. P ed ukon ením života zví ete, nebo p ed sklizní všechny procesy probíhají organizovan , fyziologické reakce na sebe navzájem navazují. Po p erušení této dynamické rovnováhy dochází k hromad ní reak ních produkt , které nejsou dále metabolizovány. P íkladem je hromad ní kyseliny mlé né v živo išné tkáni (redukce pyruvátu), které vyvolává pokles pH a nástup posmrtných zm n. Nežádoucí fyziologickou zm nou u masa je nesprávný pr b h posmrtných zm n v mase po porážce v d sledku špatného zacházení se zví etem nebo nevhodných podmínek zacházení s masem po porážce. U rostlinných produkt je nežádoucí fyziologickou zm nou tzv. anaerobní dýchání, které m že nastat nap . p i déle trvajícím "pobytu" plodu ve vod transportu, zabalením
erstvých dýchajících plod
nebo jejich
b hem mytí nebo
ástí pod vakuem nebo
v inertním plynu (také p i sladování v ízené atmosfé e s p íliš nízkou koncentrací kyslíku a vysokou koncentrací oxidu uhli itého). B hem anaerobního dýchání m že dojít ke hromad ní ethanolu v pletivech v d sledku redukce acetaldehydu, který je za normálních okolností prodýcháván až na oxid uhli itý a vodu. P ítomnost ethanolu v pletivech se projeví naho klou chutí a vyvolá další negativní zm ny v pletivu – hnili ení, zintenzivn ní oxida ních reakcí apod.
2
Dalším p íkladem nežádoucích fyziologických zm n je poškození ovoce a zeleniny chladem, které následn urychlí jejich zkázu (viz tabulka I). Tabulka I: Minimální teploty skladování vybraného ovoce a zeleniny Ovoce / Zelenina jablka avokádo banány okurky lilek grapefruit mango erstvé olivy pomeran ananas zelená raj ata zralá raj ata
Min. bezpe ná teplota skladování (°C) 1–2 7 13 7 7 7 10 7 1–2 7 12 10
Projev poškození chladem p i skladování za nižší než bezpe né teploty vnit ní hn dnutí, m knutí vnit ní hn dnutí tmavnutí vysýchání, krabacení, tvorba jamek jamky, prohlubn na povrchu, zv tšení stopky krabacení, prohlubn na povrchu, vodnat ní, vnit ní hn dnutí vnit ní tmavnutí vnit ní tmavnutí barevné zm ny dužniny bledá barva po dozrání, nižší uchovatelnost zkažení
Enzymové zm ny Rozdíl mezi fyziologickými a enzymovými zm nami je ve stupni narušení organizace pletiv a tkání. Jedná se o díl í reakce katalyzované p irozenými enzymy, p ípadn extracelulárními enzymy produkovanými p ítomnou mikroflórou. Obvykle se enzymové zm ny uplatní po mechanickém porušení pletiva v d sledku technologických operací (loupání, d lení, lisování, ale také pomalé zmrazování vlivem tvorby velkých krystal ledu). Enzymové procesy jsou p erušeny inaktivací enzym , nej ast ji záh evem. P i skladování potravin se uplat ují zejména u erstvého ovoce a zeleniny a u výrobk , u kterých nedošlo k dostate né inaktivaci p ed dalším zpracováním (zmrazováním, sušením apod.). Podle obecných d sledk
pro senzorické vlastnosti potravin se enzymové zm ny
mohou rozd lit do ty skupin (viz tabulka II): P íklady spontánních enzymových reakcí po porušení homogenity pletiva, zm nách propustnosti membrán (faktor , které umožní kontakt jinak izolovaných enzym a jejich substrát ) v d sledku zpracování: Oxidace mastných kyselin po homogenaci rostlinného pletiva lipoxygenasou, substrátem enzymu jsou nenasycené zejména C18 mastné kyseliny, reakce b ží p es tvorbu hydroperoxid , št pení molekul a kon í v p ípad v tšiny rostlinných materiál produkcí C6 aldehydu hexanalu, cis a trans hexenalu, které jsou nositeli charakteristického aroma po erstv posekané tráv "grass like flavour", jsou typickou sou ástí v n zelených jablek. V
3
p ípad okurek reakce vede k produkci C9 aldehydu nonadienalu, který má charakteristickou v ni erstv nastrouhané salátové okurky. V tomto p ípad se jedná o reakce žádoucí. Degradace pektinových látek pektolytickými enzymy, d sledky reakcí jsou významné zejména p i výrob citrusových nápoj , protože mohou p sobit destabilizaci nerozpustného podílu a zp sobit usazování sedimentu. Enzymové hn dnutí po mechanickém porušení pletiv. Hydrolýza kyanogenních glykosid
-glykosidasami – kyanogenní glykosidy
amygdalin, prunasin (u erného bezu sambunigrin) se dostávají v d sledku zpracování – lisování peckového ovoce s peckami, p sobení zvýšených teplot (ješt
neinaktivujících)
b hem sterilace apod.-do kontaktu s enzymy, které je hydrolyzují za uvoln ní toxického kyanovodíku (ten m že být v n kterých p ípadech obsažen v potravinách v hygienicky významných množstvích). Tabulka II: Rozd lení enzymových zm n potravin Skupina enzym lipoxygenasy, lipasy a proteasy
D sledky zm n zm ny chuti a v n (cizí p ípachy, chut , nesprávn vyrobená zmrazovaná zelenina apod.) zm ny konzistence (m knutí, tvorba sediment v citrusových nápojích apod.) zm ny barvy (enzymové hn dnutí, degradace chlorofylu)
pektolytické a celulolytické enzymy polyfenoloxidasy, chlorofylasa a áste n peroxidasa askorbatoxidasa, thiaminasa , polyfenoloxidasy
snížení nutri ní hodnoty (rozklad vitamín , snížení stravitelnosti bílkovin)
Chemické zm ny Na zm nách potravin b hem zpracování a skladování se podílí také vzájemné chemické reakce všech složek potraviny, kterých se ú astní také produkty fyziologických a enzymových proces , látky p icházejí do potraviny zven í (kyslík, složky obal , kontaminující látky apod.) a také produkty metabolismu p ítomných mikroorganism . Komplex chemických reakcí r zných složek potraviná ských surovin a potravin navzájem a s látkami z exogenními látkami, které se do potravin dostávají b hem zpracování (kyslík, ionty kovu, aditivní látky, kontaminanty obecné apod.). Ze široké škály r zných chemických reakcí je možné vymezit: Komplex reakcí neenzymového hn dnutí zahrnující Maillardovy reakce aminokyselin s redukujícími cukry, ší eji všech karbonylových slou enin s aminoslou eninami, degradaci
4
cukr
(teplem, p sobením kyselin), degradaci aminokyselin (Streckerovu degradací
aminokyselin, p i které vznikají p íslušné o karboxyl kratší senzoricky velmi významné aldehydy - karbonyl je na míst aminoskupiny), a další reakce se složkami potravin, které v d sledku vedou ke zm nám barvy - tvorb hn dých polymerních produkt , ke zm nám v n a chuti (v d sledku produkce r zných senzoricky aktivních látek b hem reakcí maltol, aldehydy po degradaci aminokyselin apod.). P i zpracování ovoce a zeleniny jsou reakce neenzymového hn dnutí až na výjimky spíše nežádoucí, krom zm n senzorických vlastností dochází i ke snížení nutri ní hodnoty, r zn nutri n významné složky vstupují do reakcí, krom toho n které produkty, vznikající b hem neenzymového hn dnutí mohou byt toxické – karcinogenní, teratogenní apod. Autooxidace tuk zahrnující hydrolytické žluknutí tuk – hydrolýzu triacylglecorolu a zejména oxida ní zm ny nenasycených mastných kyselin. D sledkem zm n je op t snížení nutri ní hodnoty a hlavn zm ny senzorických vlastností – žluklá chu a v n , produkce t kavých karbonylových látek s charakteristickým pro v tšinu potravin nežádoucím pachem (jsou výjimky – tepeln
neopracované salámy uherského typu,
n které sýry apod., kde naopak uvedené jsou nezbytné pro o ekávané senzorické vlastnosti uvedených produkt ). Degrada ní reakce barviv
- chlorofylu, anthokyanových barviv (obvykle zahrnující
zm ny hydrolytické a oxida ní) Reakce fenol s ionty kov bud p irozen se nacházejících v potravinách nebo vnesených b hem výroby, které se projevuji zm nami barvy (modrání kompot
višní po reakci
anthokyanu s cínem, když se použije nelakovaný plech apod.), Neenzymové pokra ování reakcí enzymového hn dnutí (zde splývá všechno dohromady se všemi zm nami, které probíhají v potravinách). Chemické zm ny jsou
asto faktorem, který limituje skladovatelnost potraviná ských
produkt .
Stimulace "obraných systém " nebo vyvolání produkce stresových metabolit b hem skladování a zpracovaní rostlin ada rostlin je schopna produkovat látky, které mají r zné fyziologické ú inky na další živé organismy, n které mohou být baktericidní, jiné pouze zm ní nutri ní a senzorickou hodnotu potraviny. Obecn tato skupina zahrnuje takové látky, jejichž tvorba m že být
5
vyvolána napadením rostliny, nebo p sobením podmínek pro rostlinu (i její ást – plod, hlízu apod.) nep ijatelných (také mechanickým poškozením, volbou nevhodných podmínek p i výrob minimáln opracované zeleniny apod.). P íkladem takových projev mohou být: Produkce steroidních glykoalkaloid brambor a dalších lilkovitých rostlin, se vyvolá nap . skladováním brambor na sv tle, vystavením UV zá ením, mechanickým poškozením apod., tyto látky jsou pro lov ka toxické, (jejich toxicita je srovnatelná se strychninem). Syntéza polyfenoloxidas – aktivace latentních forem, dostanou-li se do kontaktu se substrátem (zejména orto-difenoly). Katalyzují první fázi reakcí enzymového hn dnutí, které kon í produkcí polymerních tmavých látek, které vytvo í mechanickou zábranu proti dalšímu pronikání mikrobiální infekce do rostliny. ada chinon a polymerních produkt vzniklých v dalších fázích enzymového hn dnutí má prokazateln mikrobicidní a viricidní ú inky, ale také karcinogenní i terratogenní ú inky. Reakce obecn negativn ovliv ují senzorické vlastnosti (hlavn barvu) a také nutri ní vlastnosti – chinony tvo í adi ní slou eniny vazbou hlavn s SH- skupinami a aminoskupinami proteinu, ímž se omezí p ístup proteas a sníží se jejich nutri ní hodnota. Zvyšování koncentrace furanokumarinu v celeru, ko enové petrželi apod. – podobn jako v p ípad
steroidních glykoalkaloid
m že docházet ke zvýšení obsahu toxických
furanokumarinu v ko enové zelenin , tyto látky jsou významné také pro své dráždivé ú inky, vyvolávají kožní alergie pracovník p i ru ním išt ní, loupání apod.
Mikrobiologické zm ny Mikrobiologické zm ny jsou z hlediska d sledk
(potenciální ohrožení zdraví
konzumenta snížení nutri ní a senzorické hodnoty potraviny, znehodnocení potraviny) nejvýznamn jšími zm nami, ke kterým v potravinách b hem zpracování a skladování dochází. Potraviná ské suroviny, polotovary a výrobky obsahují mikroorganismy nebo jejich zárodky. Sou ástí každého technologického zpracování je vždy konzerva ní zákrok, který zastaví nebo zpomalí nežádoucí r st mikroorganism , p ípadn usmrtí ty formy, které by se za podmínek skladování mohly množit a potravinu kazit. Zm ny, které jsou zp sobené
inností mikroorganism
Obecn je lze podle d sledku rozd lit:
(bakterií, kvasinek a plísní).
6
Produkce toxických metabolit . Vegetující mikroorganismy p i napadení potraviny produkují r zné zplodiny svého metabolismu, které se dostávají do média – potraviny. ada mikroorganism je schopna produkovat látky s toxickými ú inky nap . plís ové toxiny - mykotoxiny (patulin, kyselina byssochlamová, aflatoxiny apod.), bakteriální toxiny (botulotoxin). Do této skupiny je možné za adit také mikrobiální dekarboxylaci aminokyselin obsažených v potravinách (je to aktuální zejména p i zpracování ryb, výrob n kterých sýr , erveného vína, piva apod.), p i které jsou tvo eny tzv. biogenní aminy, látky s významnými negativními fyziologickými ú inky (histamin apod.). Snížení nutri ní hodnoty. Mikroorganismy spot ebovávají nutri n
významné složky
potravin. Zm ny senzorických vlastností. Povlak plísn
obvykle negativním zp sobem ovlivní
senzorickou p ijatelnost potraviny (s výjimkou uherského salámu a n kterých sýr ), extracelulární pektolytické a celulolytické zm ny konzistenci napadené potraviny (jahodový kompot napadený plísní Byssochlamys fulva). V tšina mikroorganism také produkuje r zné senzoricky významné látky, nebo takové vytvá í zm nou složek potraviny, obvykle s výjimkou klasických technologií zpracování potravin, které využívají mikroorganismy (kvasná technologie, mlé né kvašení zeleniny, startovací kultury v masné technologii, mikrobiální kultury v mléka ství apod.) m ní tyto procesy potravinu nežádoucím a pro spot ebitele nep ijatelným zp sobem. Smyslem konzerva ního zákroku je vhodným zp sobem uvedené zm ny ovlivnit – t m nežádoucím zabránit, ty žádoucí usm rnit.
7
Vybrané informace z potraviná ské mikrobiologie Všeobecn o mikroorganismech Mikroorganismy mají r znou formu, jejich spole ným znakem je, že se jedná o velmi malé organismy, jednotliv obvykle okem nepozorovatelné. Mezi mikroorganismy pat í bakterie, kvasinky a plísn . Hovo íme.li o mikroorganismech v souvislosti se zdravotními nebezpe ími z potravin, je nutné zmínit také „podbun né“ struktury, jako jsou viry a v poslední dob populární priony (p vodce nemoci „šílených krav“ .- BSE). Mikroorganismy jsou všude kolem nás, v trávicím traktu lov ka a dalších organism množí se na povrchu t la, jsou ve vzduchu, ve vod , jsou také p ítomny v surovinách i pokrmech. Pouhým okem lze p ítomnost n kterých mikroorganism rozpoznat teprve poté, kdy se siln pomnožily (z jedné bu ky na n kolik milión ). Pak mohou vyvá et tzv. kolonie (seskupení - skvrny - typického tvaru, n kdy zbarvené). V tekutých potravinách se kolonie projevují jako zákal. Na povrchu masa m že zp sobit nežádoucí innost mikrob oslizlost, zm nu barvy apod. V salátech m že dojít k nadm rnému kvašení , které se projeví p ítomností bublinek apod. Z kolonie plísní je prostým okem viditelná pouze svrchní ást (fruktifika ní mycelium) s rozmnožovacími ásticemi (spóry) obecn se tato viditelná ást ozna uje jako „plíse “. Jsou-li potraviny zne išt ny škodlivými - a obecn jakýmikoli nežádoucími mikroorganismy, hovo íme o „kontaminaci“. Jsou-li mikroorganismy p eneseny z místa, kde se p vodn vyskytovaly (nap . syrové maso, vejce) nebo pomnožily, na nekontaminované potraviny (nap . na erstv vyrobené hotové pokrmy), hovo íme o jejich zavle ení nebo „k ížové kontaminaci“. Mikroorganismy lze rozd lit do dvou hlavních skupin: mikroorganismy s žádoucím ú inkem mikroorganismy s nežádoucím (škodlivým) ú inkem.
Mikroorganismy se žádoucími ú inky P i výrob potravin (pivo, víno, n které mlé né výrobky apod.) se asto k dosažení žádoucích vlastností produkt používají n které mikroorganismy nap .:pivní a vinné kvasinky, peka ské droždí , bakterie mlé ného a octového kvašení ,ur ité plísn dávají r zným druh m sýr typickou chu (Hermelín,Niva, Camembert, Gorgonzola).
8
Mikroorganismy s nežádoucím (škodlivým) ú inkem A) Mikroorganismy p sobící kažení potravin Tyto mikroorganismy se obvykle vyskytují ve velkém po tu. Zp sobují zm nu v n , barvy nebo konzistence potravin, vedou ke kažení, ale nemusí být nutn škodlivé pro lov ka. B) Mikroorganismy jako p vodci onemocn ní K t mto mikroorganism m pat í nap íklad takzvané patogenní bakterie (tj.bakterie, které jsou schopné vyvolat onemocn ní). Tyto bakterie jsou pro lov ka škodlivé až na výjimky tehdy, je-li jich dostate n velký po et (infek ní dávka). Zpravidla nezp sobují smyslové zm ny potraviny. To znamená, že potraviny, obsahující tyto bakterie, nemusí nevykazovat žádnou zm nu v n , chuti nebo vzhledu. C) Mikroorganismy vytvá ející toxiny (jedy) Celá ada mikroorganism v potravinách roste a rozmnožuje se a produkuje p itom toxiny, které mohou poškodit zdraví lov ka.
Bakterie - bu ky a spóry N které bakterie se mohou v potravinách vyskytovat v r zných formách, ve form bun k, které je možné zni it záh evem do 100 °C, nebo ve form spór ochranných orgán , které bu ky vytvá í, aby p ežily p sobení nevyhovujících podmínek (teplo, chlad, kyselost atd.). Spóry bakterií jsou velmi odolné, b žný záh ev je obvykle nezni í, poté, co se podmínky zlepší (nap . záh ev je ukon en) ze spóry se stane normální bu ka, která se v pokrmu rozmnožuje a tvo í toxin.
9
Spóry bakterií Zatímco kvasinky a plísn využívají spór jako rozmnožovacího orgánu a tyto spóry nejsou významn ji odolné v i vliv m prost edí než vegetativní bu ky, mají n které bakterie schopnost vytvá et spóry p i zhoršení životních podmínek. Bakterie vytvo í jednu spóru, ve form spóry vy ká do doby, dokud se životní podmínky (pH, teplota, aw, redox potenciál apod.) nezm ní. Pro innosti v potraviná ství jsou významné rody sporulujících bakterií Clostridium a Bacillus.Oba rody zahrnují adu druh velmi patogenních, nejvýznamn jším zástupcem rodu Clostridium je toxinogenní , p vodce botulismu. Sporulující bakterie p edstavují problém zejména v p ípad pasterace a sterilace, protože spóry jsou schopné p ežít záh evy kolem bodu varu vody. Sporulující bakterie jsou citlivé na pH, nejsou schopny r st v potravinách o pH nižší než 4,0. V p ípad kyselých potravin není nutné se sporami zabývat, protože v kyselém prost edí nemohou spóry vyklí it a nep edstavují nebezpe í, avšak u potravin málo kyselých p edstavují hrozbu zdravotního ohrožení (avšak i kyselé potraviny mohou být kontaminovány toxiny ješt p ed zpracování – viz nap . p ed n kolika lety popsaná otrava botulotoxinem z dovezeného jahodového kompotu). Málo kyselé potraviny musí být sterilovány nebo jinak ošet eny tak, aby byly inaktivovány i odolné spóry (nap . sterilace v autoklávech p i 120°C) nebo musí být zdravotní nezávadnost zajišt na kombinací záh evu do 100 °C, d sledného dodržení chladírenského et zce a vysokou hygienou výroby.
Rozmnožování mikroorganism Potraviny a další suroviny asto obsahují mikroorganismy v etn patogenních, mohou obsahovat i mikrobiální toxiny, toto ješt nemusí znamenat, že potravina ohrozí zdraví. K tomu, aby potravina nebo pokrm byl zdrojem zdravotních nebezpe í musí obsahovat patogenní mikroorganismy nebo toxiny v takovém množství, které je vyšší než tzv. infek ní dávka (= množství, které u strávníka vyvolá onemocn ní). P í inou v tšiny p íklad onemocn ní z potravin bylo rozmnožení mikroorganism b hem p ípravy nebo manipulace s potravinou. Proto je d ležité shrnout informace o rozmnožování mikroorganism (viz obr.1 a 2).
10
Rychlé rozmnožování mikroorganism jejich logaritmický r st, kdy se bu ky d lí, z jedné se stanou dv , ze dvou ty i a tak dále, kdy za optimálních podmínek m že být doba pot ebná ke zdvojnásobení po tu bun k ádov n kolik minut (p íklad r stu je uveden na obrázku), je velmi rychlé. Avšak fáze logaritmického nebo exponenciálního r stu tzv. log fáze, nenastane ihned po p enesení mikroorganismu nap . z rukou pracovníka, z jiné suroviny, ze za ízení apod. do potraviny, ale pr b h r stu mikroorganism v prost edí se ídí r stovou k ivkou. Fázi r stu p edchází adapta ní fáze tzv. lag fáze (za átek k ivky), ve které si bakterie zvyká na podmínky a chystá se na r st. Ve fázi adaptace jsou nap . mikroorganismy v surovinách, kde jsou sice živiny, ale bu ky si zvykají na zatím nep íliš výhodné podmínky pro r st. Fáze adaptace m že být prodlužována podmínkami manipulace,technologickou úpravou a skladováním suroviny, polotovaru nebo rozpracovaného pokrmu, nap . udržováním v chladu, vakuovým zabalením, marinací, nasolením, okyselením, použitím konzerva ních látek a dalšími zákroky. Po ukon ení lag fáze, se bakterie za ínají d lit a nastupuje exponenciální fáze r stu. Nazývá se také logaritmická, nebo logaritmus po tu bakterií v jednotkovém objemu vynesený v závislosti na ase dává p ímku. Znamená to, že každá bu ka v populaci se d lí se stejnou rychlostí a všechny nov vzniklé bu ky jsou životaschopné a mají stejnou velikost. R stová rychlost je stálá a po et bun k stoupá. Po ur ité dob takovéhoto r stu dochází ke zm nám v prost edí. Ubývá živin, hromadí se reak ní zplodiny a stoupá po et bun k na jednotku objemu. Všechny tyto zm ny mají za následek snížení r stové rychlosti, množství bun k vzniklých za jednotku asu klesá . Populace bun k se dostává do další fáze r stu stacionární fáze. B hem této fáze je po et živých bun k ve sledované populaci stálý. Teprve, když za ne docházet k úbytku po tu živých bun k, nastupuje fáze odumírání (úhynu).
Po et bakterií
• 1 – p ežívání, adapta ní fáze tzv. lag fáze • 2 - logaritmický r st (množení) • 3 - stacionární fáze • 4 - fáze odumírání (úhyn)
3 2
4
1
as Po et bakterií
R st (
) Optimální podmínky
(
) Nevyhovující podmínky
Obrázek 1: Pr b h r stové k ivky bakterií
as
11
0 minut 20 minut 40 minut 1 hodina 1 hodina 20 minut Obrázek 2: P íklad r stu mikrobiálních bun k v logaritmické fázi r stu P i zhoršení životních podmínek mají n které bakterie schopnost vytvá et spóry, které jsou odoln jší než vegetativní formy. Bakterie vytvo í spóru a v této form vy ká do doby, dokud se podmínky prost edí (pH, teplota, aw, redox potenciál apod.) nezm ní. Pro innosti v potraviná ství jsou významné rody sporulujících bakterií Clostridium a Bacillus.Oba rody zahrnují adu druh velmi patogenních, nejvýznamn jším zástupcem rodu Clostridium je toxinogenní p vodce botulismu. Sporulující bakterie p edstavují problém zejména v p ípad pasterace a sterilace, protože spóry jsou schopné p ežít záh evy kolem bodu varu vody. Sporulující bakterie jsou citlivé na pH, nejsou schopny r st v potravinách o pH nižší než 4,0. V p ípad kyselých potravin není nutné se sporami zabývat, protože v kyselém prost edí nemohou spóry vyklí it a nep edstavují nebezpe í, avšak u potravin málo kyselých p edstavují hrozbu zdravotního ohrožení (avšak i kyselé potraviny mohou být kontaminovány toxiny ješt p ed zpracování – viz nap . p ed n kolika lety popsaná otrava botulotoxinem z dovezeného jahodového kompotu). Málo kyselé potraviny musí být sterilovány nebo jinak ošet eny tak, aby byly inaktivovány i odolné spóry (nap . sterilace v autoklávech p i 120°C) nebo musí být zdravotní nezávadnost zajišt na kombinací záh evu do 100 °C, d sledného dodržení chladírenského et zce a vysokou hygienou výroby.
Faktory ovliv ující r st mikroorganism Dostupnost živin Intenzita r stu a množení mikroorganism je tím vyšší, ím vyšší je nabídka živin a ím jsou živiny lépe dostupné. Mikroorganismy získávají živné látky (nap .bílkoviny, tuky, cukry, minerální látky) rozkladem potravin . Po rozložení základních živných látek na nižší stavební složky vznikají slou eniny ve vod rozpustné a jenom takové mohou mikroorganismy využívat jako potravu. „Jídelní lístek“ mikroorganism je mimo ádn pestrý. Potraviny s vysokým obsahem bílkovin, jako nap . maso a masné výrobky, ryby a rybí výrobky, dr bež a dr beží výrobky, mlé né výrobky (z nich nejmén podléhají p sobení mikroorganism tvrdé sýry a máslo), výrobky z vajec atd., p edstavují dobré živné substráty pro mikroorganismy.
12
Teplota Teplota je velmi významným faktorem pro r st mikroorganism . Pro pomnožení jsou nebezpe né zejména déletrvající prodlevy p i teplotách od 15 do 50 °C, kdy je r st velkého spektra mikroorganism v etn patogenních nejintenzivn jší. Teplota skladování významn ovliv uje rychlost zm n. S nižší teplotou klesá rozpustnost plyn (kyslíku) v otravin , zpomalují se chemické reakce, tím i rychlost životních projev kontaminující mikroflóry. Vliv záh evu resp. teploty na projevy mikroorganism je z ejmý z obrázku 3. Se zvyšováním teploty nap . od 0 °C je dosažena minimální teplota, p i které je daný mikroorganismus schopen r st, se zvyšující se teplotou vzr stá rychlost r stu (množení), dosahuje maxima p i optimální teplot r stu a dalším zvyšováním teploty se rychlost r stu mikroorganism snižuje a p i ur ité teplot mikroorganismus se p estává množit. Je-li uvažovaný mikroorganismus toxinogenní, je obvykle schopen toxinogeneze od teploty mírn vyšší než je minimální teplota r stu a p ed p iblížením teploty hrani ní teplot pro r st toxinogeneze ustává. Dalším zvyšováním teploty ješt nedochází k inaktivaci bun k, ale vlivem zm n propustnosti bun ných membrán se mikroorganismy stávají citlivými na látky, kterým jsou p i optimálních podmínkách rezistentní. Záh ev na nižší než inaktiva ní teplotu vyvolává subletální poškození bun k, které se mimo popsané zm ny propustnosti membrán m že projevit dalšími d sledky, které snižují životaschopnost bun k. Avšak vystavení mikrobiálních bun k krátkodobému p sobení teplot v rozmezí 45 až 50 °C, které m že nastat p i pomalých záh evech velkých objem potravin b hem pastera ního nebo sterila ního záh evu m že indukovat produkci stresových protein , které zvyšují odolnost bun k v i záh evu. K inaktivaci bun k dochází po dosažení inaktiva ní teploty, tj. teploty která vede k p erušení vitálních funkcí (inaktivaci životn d ležitých enzym bu ky, nevratným zm nám bun ných membrán apod.). Inaktiva ní teplota pro devitalizaci spór je vzhledem ke struktu e spór a menší složitosti teplotou ovliv ovaných d j ješt vyšší. V p ípad spór nebyla popsána možnost zvýšení rezistence k záh evu, ale subletální poškození p i déletrvajícím záh evu na teploty nižší než inaktiva ní m že vést k poškození spór, které se projeví destrukcí složek na povrchu spóry, ztrátou schopnosti vázat vodu p i klí ení a ur itý podíl spór m že ztratit schopnost klí it. Závislost r zných druh mikroorganism na teplot nemá v r zných teplotních rozmezích p esné hranice. Potraviná sky významné mikroorganismy lze podle požadavk na optimální teploty r stu rozd lit do t í skupin na: termofilní mikroorganismy -optimální teplota r stu je kolem 55 °C, rozsah r st v rozmezí 45 až 70 °C mezofilní mikroorganismy - optimální teplota r stu je kolem 35 °C, rozsah r stu mezi 10 a 45 °C psychrofilní mikroorganismy - optimální teplota r stu je 15 °C, rozsah r stu mezi – 5 až 20 °C Uvedené hranice i hodnoty optimálních teplot jsou spíše orienta ní, mohou kolísat v závislosti na vlastnostech konkrétních mikroorganism a prost edí. Další dopl ující údaje jsou uvedeny v tabulkách III, IV a V.
13
Intenzita projevu
R st bun k Produkce toxinu
Teplota subletálního poškození bun k (stress) Teplota inaktivace bun k Teplota inaktivace spór
Teplota
Obrázek 3: Vliv záh evu (teploty) na projevy mikroorganism TabulkaIII: Vliv teploty na životní projevy projevy mikroorganism Teplota Nad 100 °C 65 až 100 °C 65 až 80 °C 50 až 65 °C 15 až 50 °C 0 až 15 °C -5 až 0°C -18 až 0°C
Projev
Jsou usmrceny bu ky mikroorganism a podle podmínek také spóry bakterií
Podle podmínek (doby záh evu) jsou usmrceny bu ky mikroorganism a spóry n kterých bakterií Mikroorganismy prakticky nerostou Minimální r st omezeného spektra mikroorganism Optimální podmínky pro r st mikroorganism Pomalý r st omezeného spektra mikroorganism Velmi pomalý r st vybraných mikroorganism Mikroorganismy prakticky nerostou, látková vým na áste n funguje, metabolické pochody se zastaví zpravidla p i –18 °C
14
Tabulka IV: Minimální teploty r stu a produkce toxin
potraviná sky významných
mikroorganism a n kterých patogenních mikroorganism Teplota (°C) +15 +12 +10
Rody a druhy mikroorganism (projev) Clostridium perfringens (produkce toxin ) Bacillus cereus Bacillus, Clostridium, Clostridium botulinum A,B (produkce toxin ), Staphylococcus aureus (produkce toxin ) +8,7 Staphylococcus (rozmnožování, r st) +8,5 Clostridium perfringens (rozmnožování, r st) +7 Proteus, Escherichia +5 Micrococcus, Citrobacter, Salmonella (rozmnožování, r st), Vibrio parahaemolyticum, S. aureus (rozmnožování, r st) 3,3 Clostridium botulinum E, B* (produkce toxin ) 2 B. thermosphacta, Yersinia enterolytica, Aeromonas hydrophila 0 Lactobacillus*, Streptococus*, Micrococcus*, Brochotris thermosphacta*, Klebsiella, Enterobacter jejuni, Listeria monocytogenes, Aermonas hydrophila -2 B. thermosphacta, Yersinia enterocolytica, Aeromonashydrophila -4 Pseudomonas fluorescens, P. putida -5 Pseudomonas*, Acinetobacter*, Flavobacterium*, Moraxella -6 Pseudomonas fragi, P. putrefaciens -7 Kvasinky -8 Mucor*, Rhizopus*, Thamnidium* -12 Cryptococcus, Cladosporium -18 Fusarium*, Penicillium* *) jednotlivé rody nebo kmeny Tabulka V:Teplotní odolnost bakterií a bakteriálních spor Mikroorganismus
Brucella spp. Salmonella senftenberg 775W Salmonella spp. Staphylococcus aureus Kvasinky, plísn a bakterie zp sobující kažení potravin Spóry mezofilních aerobních MO Bacillus cereus Bacillus subtilis Bacillus polymyxa Spóry mezofilních anaerobních MO Clostridium butyricum Clostridium pefringens Clostridium botulinum proteolytické kmeny typu A a B typ E a neproteolytický typ B A F Spóry termofilních aerobních MO Bacillus coagulans Bacillus stearothermophilus Spóry termofilních anaerobních MO Clostridium thermosaccharolyticum Clostridium nigrificans
Teplota ( C) 65,5 65,5 65,5 65,5 65,5
D hodnota (min.) 0,1 – 0,2 0,8 – 1,0 0,02 – 0,25 0,2 – 2,0 0,5 – 3,0
100 100 100
5,0 11,0 0,1 – 0,5
100 100
0,1 – 0,5 0,3 – 20, 0
100 80
50, 0 1,0
120 120
0,1 4,0 – 5,0
120 120
3, 0 – 4,0 2,0 – 3,0
15
as Vliv jednotlivých faktor na r st nem že být posuzován bez vztahu k asu, zejména p i hodnocení vlivu teploty je významné uvažovat také dobu, po kterou je mikroorganismus vlivu teploty vystaven, toto platí jednak p i úvahách o rychlosti r stu, a také p i posuzování vlivu záh evu na inaktivaci mikroorganism .Co nejkratší doba uchovávání potravin a co nejkratší doba prodlev p i jejich výrob , úprav apod. znamená nižší kontaminaci. Nap . mnoho bakterií m že za ideálních podmínek - tj. optimální okolní teploty, hojné nabídky živin, dostate né vlhkosti a v pro n pot ebné atmosfé e - za každých 15 až 20 minut zdvojnásobit sv j po et. Ze 100 bakterií (jednotlivých) m že takto vzniknout za jednu hodinu 800 bakterií, za dv hodiny 6.400, za t i hodiny 51.200, za ty i hodiny 490.600, za p t hodin 3,276.800. Obdobn se chovají mikroorganismy p sobící onemocn ní. Pokud by nap íklad v 25 gramech masa bylo p ítomno 10 salmonel, bylo by jich po dvaceti minutách již 20, po ty iceti minutách již 80 a po jedné hodin již 160.
P i posuzování rizika, že dojde k pomnožení patogenní mikroflóry nad infek ní dávky se používají r zné modely prediktivní mikrobiologie, které využívají experimentálních údaj o rychlosti r zných mikroorganism za ur itých podmínek. Podobným zp sobem byly získány doby úchovy p i ur itých teplotách, po které je možné produkt považovat za bezpe ný, protože nem že dojít k nár stu po tu patogenního mikroorganismu nad infek ní dávku. V tabulce V (p evzata z materiál FAO WHO) jsou definovány teploty a doby pro vznik nebezpe í v rybách a mo ských živo iších. Poslouží jako vodítko k dalším surovinám jako je maso a vaje né obsahy. V p ípad lah dká ských produkt je možné je pro odhad použít také, u takových výrobk je nutné zapo ítat do odhadu dobu a teplotu skladování surovin, , protože již v dob p ípravy jsou suroviny kontaminovány a kontaminace se m ní (vzr stá) v závislosti na podmínkách. Tabulka VI: Teploty a doby pro vznik nebezpe í v rybách a mo ských živo iších – dosažení infek ních koncentrací patogenní mikroflóry, dosažení nebezpe ných hladin bakteriálních toxin v potravinách Poteotenciální nebezpe í Teplota produktu Maximální kumulativní doba R st Campylobacter jejuni 30-34°C 48 hodin nad 34°C 12 hodin Klí ení, r st a toxinogeneze 10-21°C 12 hodin* Clostridium botulinum typ A a nad 21°C 4 hodin* proteolytický typ B a F Klí ení, r st a toxinogeneze 3,3-10°C 24 hodin Clostridium botulinum typ E a 11-21°C 12 hodin neproteolytický typ B a F nad 21°C 4 hodin* R st patogenních kmen Escherichia 7-10°C 14 dní coli 11-21°C 6 hodin nad 21°C 3 hodin R st Listeria monocytogenes -0,4-10°C 2 dn 11-21°C 12 hodin* nad 21°C 3 hodin* R st rodu Salmonella 5.2-10°C 14 dní 11-21°C 6 hodin nad 21°C 3 hodin R st rodu Shigella 6.1-10°C 14 dní* 11-21°C 6 hodin* nad 21°C 3 hodin* R st a toxinogeneze Staphylococcus 7-10°C 14 dní aureus 11-21°C 12 hodin* nad 21°C 3 hodin R st Vibrio cholerae 10°C 21 den 11-21°C 6 hodin* nad 21°C 2 hodin* R st Vibrio parahaemolyticus 5-10°C 21 den
16
R st Vibrio vulnificus R st Yersinia enterocolitica
11-21°C nad 21°C 8-10°C 11-21°C nad 21°C -1.3-10°C 11-21°C nad 21°C
6 hodin* 2 hodin* 21 den 6 hodin 2 hodin 1 den 6 hodin 2.5 hodin
* Údaj vyžaduje další up esn ní. Údaje uvedené v tabulce se vztahují k rybám a mo ským živo ich m, ale kombinace teplot a as je možné použít na úpravu podmínek r stu také v dalších druzích potravin podobných vlastností (aw, pH, obsah soli apod.)
Obsah vody v potravin - vodní aktivita aw Obsah vody v potravin obvykle vyjad ovaný jako vodní aktivita aw (veli ina, která charakterizuje množství vody využitelné mikroorganismy), závisí na obsahu vody v potravin a na jejím složení (vit tabulka VI). Makromolekulární látky jako škrob a další polysacharidy, bílkoviny apod. a osmoaktivní látky . cukr, s l snižují množství využitelné vody. Hodnota aw se pohybuje od 0 do jedné, vodní aktivita 1 odpovídá velmi z ed nému vodnému roztoku. Mikoorganismy pot ebují pro r st vodu, ím mén vody potravina obsahuje, nebo ím pevn ji je voda v potravin vázána, tím mén jí zbývá pro mikroorganismy, a tím h e a pomaleji rostou. Pokud obsah dostupné vody klesne pod ur itou mez, mikroorganismy p estávají r st, nejsou usmrceny, ale nerozmnožují se, ani netvo í jedy. K op tovnému r stu dojde po p enesení do prost edí s vyšším obsahem dostupné vody, nap . p i p ídavku ko ení do salátové zálivky. Mezi potraviny nebo pokrmy s nízkým obsahem pro mikroorganismy dostupné vody (s nízkou aktivitou vody) pat í sušené potraviny, produkty s vysokým obsahem tuku (majonézy, tukové krémy apod.). Tabulka VII:Vodní aktivita vybraných potravin, p íklady mikroorganism schopných r stu Vodní aktivita aw 0,1 - 0,2 0,60 0,60 - 0,85 0,85 - 0,93 0,93 - 0,98
0,98 - 0,99
P íklady potravin cerálie, cukr, krekry, s l, sušené mléko med, okoláda, špagety, nudle, sušenky džemy, rosoly, sušené ovoce a zelenina, parmezán, siln solené ryby, o echy, sušené vaje né obsahy Fermentované salámy, slazené kondenzované mléko, sušené maso, syrová šunka, slanina Kondenzované mléko, rajský protlak, chléb, ovocné š ávy solené ryby, tepeln opracované salámy, sýry mléko, erstvé maso, ryby, konzervovaná zelenina, ovocné kompoty, vejce
Mikroorganismy schopné r stu mikroorganismy se nerozmnožují, nerostou, p ežívají, jejich po et postupn klesá mikroorganismy se nerozmnožují, nerostou, p ežívají po dlouhou dobu plísn (p i aw 0,80 nedochází k produkci mykotoxin ), mikroorganismy p ežívají Staphylococcus aureus se rozmnožuje, ale netvo í toxin, plísn se rozmnožují v etn tvorby toxinogenních (produkce mykotoxin ) Staphylococcus aureus se rozmnožuje a tvo í toxin, kvasinky a bakterie se rozmnožují pomaleji, e snižující se vodní aktivitou n které ukon ují r st všechny mikroorganismy rostou a rozmnožují se
Potraviny s nízkým obsahem vody jsou zpravidla déle údržné. I zde je t eba po ítat s p ípadnými chemickými procesy, které mohou vést ke kažení potravin (nap . žluknutí tuku), avšak aktivitu mikroorganism lze snížením obsahu vody redukovat. Nejznám jší metodou je sušení potravin rostlinného i živo išného p vodu. Za sníženého obsahu vody je mnoho
17
mikroorganism zbaveno schopnosti p ežít. Také proslazováním a solením potravin se snižuje obsah vody, která je mikroorganism m k dispozici (snížení hodnoty aw). Suroviny a polotovary, jejichž trvanlivost je zajišt na snížením obsahu vody nap . potraviny s vysokým obsahem tuku, sušené produkty apod. jsou údržné za p edpokladu, že nedojde ke zm n aktivity vody. P i manipulaci s takovými surovinami nebo polotovary je nutné mít na pam ti, že p i zvlhnutí m že dojít k nár stu mikroorganism (p vodní mikroorganismy, pro jejichž r st nebyly vytvo eny vhodné podmínky) a asto i k produkci toxin (zejména mykotoxin v d sledku plesniv ní). Velmi d ležité je také p edpokládat, že n které sušené ingredience, zejména ko ení bývá velmi siln mikrobiáln kontaminováno, což m že ovlivnit údržnost a bezpe nost výrobk jako jsou lah dkové saláty, dresinky a jiné za studena p ipravované pokrmy, do nichž je p idáváno ko ení. V konkrétních p ípadech jsou proto používány emulzní ko enící preparáty, extrakty ko ení nebo ko ení ošet ené gama zá ením. Kyselost - pH potraviny Kyselost potraviny je významným faktorem, který ovliv uje r st mikroorganism a jejich odolnost k p sobení dalších vliv , zejména k záh evu. Mírou kyselosti není chu , ale koncentrace vodíkových iont – hodnota pH (záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iont ). Kyselost m že být v rozsahu pH od 0 (velmi kyselé) po 14 (velmi zásadité). Neutrální bod z hlediska chemického je hodnota 7,0 pH, Pod hodnotou pH 7 je prost edí kyselé, nad hodnotu pH 7 je prost edí zásadité. Mikroorganismy se z pravidla mohou množit pouze v oblasti mezi pH 4,5 a 8,0. Bakterie v tšinou lépe rostou v rozmezí hodnoty pH od 5,0 do p ibližn 7,0; plísn a kvasinky mají rozsah hodnot širší. Existují mezi mikroorganismy také „specialisté“, kte í jsou schopni se rozmnožovat i p i hodnotách pH 3,0 a mén (nap . bakterie mlé ného kvašení, kvasinky a plísn ) nebo naopak až 9,0 (plísn ). V tabulce VII jsou uvedeny minimální a maximální hodnoty pH umož ující r st vybraných mikroorganism . Na rozdíl od chemické klasifikace se potraviny d lí podle hodnoty pH na kyselé a málo kyselé, mezní hodnotou je pH 4,0, která je považována za hranici pod kterou neklí í spory sporulujících bakterií (viz tabulky VIII, IX a X) Mikroorganismy v tšinou nesnášejí kyselé podmínky, okyselení (úprava receptury p ídavkem octa, kyselé salátové zálivky, praní masa v octové vod nebo pokapání masa citrónovou š ávou apod.) vede ke snížení rychlosti rozmnožování mikroorganism . V p ípad tepelného opracování okyselení zvyšuje ú inek záh evu. V kyselém prost edí (ovocných š ávách, kompotech, zelenin v kyselém nálevu apod.) nemohou vyklí it spóry patogenních bakteriích, takové potraviny jsou dostate n konzervovány pasterací – tj.- záh evem do 100°C. U málo kyselých pokrm (maso, zelenina), které nejsou konzumovány v teplém stavu po uva ení (anglický rostbeef, paštiky apod.) musí být i v p ípad jejich tepelného opracování v hermeticky uzav eném obalu po ítáno s nebezpe ím množení patogenních sporulujících organism , proto je nezbytné tyto produkty d sledn udržovat v chladu. Úprava receptury, která vede k okyselení je velmi významná i vzhledem ke snížení odolnosti bun k a bakteriálních spor k záh evu. Nap . stejnou dobu trvající záh ev dvou
18
vzork rajské omá ky s rozdílnou hodnotou pH vede k inaktivaci vyššího po tu bun k v p ípad nižšího pH, tj. produkt je bezpe n jší (nap . p i selhání technologického postupu se nemusí ješt projevit nežádoucí následky). Další praktická poznámka se týká použití kyselé zálivky na zeleninou – pro zajišt ní p edpokládaného ú inku je nezbytné dokonalé smo ení veškeré zeleniny zálivkou, inhibi ní ú inek je zajišt n pouze kontaktem s kyselou zálivkou. Tabulka VIII: Minimální a maximální hodnoty pH umož ující r st vybraných mikroorganism Mikrorganismus Gramnegativní bakterie Escherichia coli Proteus vulgaris Pseudomonas aeruginosa Salmonella paratyphi Salmonella typhi Vibrio parahaemolyticus Grampozitivní bakterie Bacillus cereus B. subtilis B. stearothermophilus Clostridium botulinum Cl. sporogenes Enterococcus spp. Lactobacillus spp. Micrococcus spp. Staphylococcus aureus Streptococcus faecium Streptococcus lactis Streptococcus pyogenes Kvasinky Candida pseudotropicalis Hansenula canadensis Saccharomyces spp. Schizosaccharomyces octosporus Plísn Aspergillus oryzae Penicillium italicum Penicillium variabile Fusarium oxysporum Phycomyces blakesleeanus
Minimální pH
Maximální pH
4,4 4,4 5,6 4,5 4,0 – 4,5 4,8
9,0 9,2 8,0 7,8 8,0 – 9,6 11,0
4,9 4,5 5,2 4,7 5,0 4,8 3,8 – 4,4 5,6 4,0 4,4 – 4,7 4,3 – 4,8 6,3
9,3 8,5 9,2 8,5 9,0 10,6 7,2 8,1 9,8 9,2 9,2 9,2
2,3 2,15 2,1 – 2,4 5,4
8,8 8,6 8,6 – 9,0 7,0
1,6 1,9 1,6 1,8 3,0
9,3 9,3 11,1 11,1 7,5
19
Tabulka IX: Klasifikace potravin podle hodnoty pH Skupiny potravin kyselé
P íklad potraviny citronová š áva zelenina v sladkokyselém nálevu ovocné džemy
málo kyselé
pH 2,2 3
kvasinky, plísn
4,2
kysané zelí ananas, jablka, jahody, 3,7 grapefruit raj ata, rajský protlak, 4,0 hrušková š áva, meru ky, broskve, p ezrálé pomeran e bramborový salát 4,5 ravioly fíky, polévky fazole, hršek, mrkev, epa, ch est, brambory olivy, vejce, maso, mléko,
projev
5,0 6,0
bacillus cagulans
hranice pH pro r st Cl. botulinum všechny formy mikroflory
7,0
Tabulka X: P ibližné hodnoty pH vybraných erstvých potravin Potravina maso jate ných zví at dr bež ryby m kkýši korýši Mléko Máslo Jablka Banány Pomeran e Švestky Brambory Rebarbora Špenát kuku ice (sladká)
Rozsah pH 5,6 – 6,4 (výjime n 6,4 – 6,8) 6,6 – 6,8 4,8 – 6,3 6,8 – 7,0 6,3 – 6,5 6,1 – 6,4 2,9 – 3,3 4,5 – 4,7 3,6 – 4,3 2,8 – 4,6 5,6 – 6,2 3,1 – 3,4 5,5 – 5,6 7,3
20
Tabulka XI: Hodnoty pH vybraných potravin a vliv na rozmnožování patogenních mikroorganism Rozsah pH 7
Potraviny vaje ný bílek, erné olivy, kuku ice (sladká)
6 ,5 - 7
mléko, dr bež, šunka, korýši
5,3 – 6,4
hov zí, telecí maso, zelenina
4,5 – 5,2
masové konzervy, m kké sýry, fermentovaná zelenina
3,7 – 4,4
nakládané kyselé okurky, majonéza, ur ité druhy ovoce, džusy, sušené ovoce, jogurt, fermentovaná zelenina, marinované ryby, rajská jablka citrónové džusy, n které ovocné džusy, kvašené zelí, salátové zálivky, ocet
3,7
Patogenní mikroorganismy a jejich rozmnožování v uvedeném rozsahu pH pH 7 je optimem pro v tšinu mikroorganism , p i pH 8 - 9 je v tšina inhibována. N která vibria se rozmnožují až do pH 11. Salmonella, Campylobacter, Yersinia, Escherichia coli, Shigella, Bacillus cereus, Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus Salmonella, Staphylococcus aureus, ostatní výše uvedené mikroorganismy pouze v horní ásti rozsahu. Rozmnožování se zpomaluje p i nižších hodnotách tohoto rozsahu pH. Viz. výše, ale lag-fáze jsou delší, ímž je rozmnožování pomalejší. Rozmnožování n kterých z výše uvedených MO ustává. toxinogenní plísn
mnohé druhy baktérií uhynou
P ístup vzduchu (redox potenciál) Na mikrobiální zm ny potravin má také vliv p ístupu kyslíku k potravin . Obecn všechny anaerobní procesy jsou omezením p ístupu kyslíku urychleny, naopak aerobní zpomaleny. t.j. rozkladná innost aerobní mikroflóry je potla ena zabalením pod vakuem nebo do sm si inertních plyn . Omezení p ístupu vzduchu však podporuje anaerobní mikroorganismy. Množství dostupného kyslíku v daném prost edí ur uje oxidoreduk ní potenciál. Oxida n reduk ní potenciál prost edí ( EH) vyjad ujeme jako rozdíl potenciálu mezi platinovou elektrodou umíst nou do daného prost edí a normální vodíkovou elektrodou. P ítomnost siln oxida ních látek, v etn O2, vytvá í pozitivní oxidoreduk ní potenciál, kdežto redukující látky vedou k negativnímu potenciálu. Pomocí elektrod, m ících aktuální koncentraci rozpušt ného kyslíku v prost edí b hem kultivace sledovaného mikroorganismu, byly nalezeny optimální hodnoty oxida n reduk ního potenciálu pro rozmnožování r zných druh mikroorganism . Obecné rozsahy redoxního potenciálu Eh pro r zné skupiny mikroorganism jsou: aerobní +500 až +300 mV, fakultativn anaerobní +300 až –100 mV, anaerobní +100 až –250 mV a mén . Potraviná ský pr mysl využívá t chto poznatk p i balení finálních výrobk do vakuových obal , nebo do obal se zm n ným složením plyn , a tak se prodlužuje trvanlivost celé ady výrobk .
21
Bakterie, které pro sv j r st vyžadují p ítomnost kyslíku nazýváme obligátními nebo striktními aeroby. Do této skupiny adíme pouze n které bakterie, jako jsou nap . pseudomonády a z ostatních mikroorganism sem náleží plísn . Na opa né stran škály podle požadavk na kyslík jsou obligátní anaerobové, pro které jsou i stopová množství kyslíku toxická. P ísn vzato obligátn anaerobních druh není p íliš mnoho, nebo n které druhy rodu Clostridium mohou tolerovat velmi nízké množství kyslíku. V tšina bakterií náleží n kam mezi tyto dv krajní možnosti. Nejznám jší je skupina fakultativn aerobních mikroorganism , které rostou jak v p ítomnosti, tak nep ítomnosti kyslíku. Dále je možno definovat skupinu mikroaerofilních mikroorganism , které pro r st sice kyslík vyžadují, ale v koncentracích mnohem nižších než je ve vzduchu. Do této skupiny pat í nap . laktobacily. Tabulka XII: P ehled potraviná sky významných mikroorganism a jejich nárok na kyslík
Bakterie rod Salmonella Staphylococcus aureus Clostridium perfringens Clostridium botulinum Yersinia enterocolytica Listeria monocytogenes Bacillus cereus rod Lactobacillus rod Pseudomonas rod Bacillus rod Clostridium Moraxella Acinetobacter
Spory ne ne ano ano ne ne ano ne ne ano ano ne ne
Obrázek 4:R stové k ivky mikroorganism
Vztah ke kyslíku fak. anaer. tolerantní anaerobní anaerobní fak. anaer. aerobní aerobní fak. anaer. aerobní aerobní anaerobní aerobní aerobní
22
Uchováváním potravin v jiné atmosfé e než je vzduch se mikroorganism m, které pot ebují k r stu kyslík, životní podmínky ztíží. Lze nap . balené potraviny vakuovat (vakuum je prost edí bez vzduchu/kyslíku, podtlak). Do vakuového balení se mohou dodate n p idat tzv. ochranné plyny. Obvykle je to dusík, oxid uhli itý nebo oxidy dusíku (oxid dusi itý). Na rozdíl od ostatních faktor p sobí zamezení p ístupu kyslíku, nebo naopak zajišt ní p ístupu kyslíku pouze proti ur ité skupin mikroorganism . V žádném p ípad nelze nap . vakuové balení pokládat za absolutní konzerva ní zákrok, naopak se vytvo í podmínky vhodné pro rozvoj anaerobních mikroorganism , velmi nebezpe ným zástupcem je zejména Clostridium botulinum.Proto je významné dodržovat v p ípad vakuov balených výrobk stanovené podmínky skladování ( nap . chlazení). Použití vakuového balení nebo marinace olejem s ko ením p ípadn v kombinaci s vakuovým balením nap . u syrového masa m že prodloužit údržnost masa proti neošet enému p ibližn jeden a p lkrát až dvakrát, ale zákrok je ú inný pouze k obvykle aerobní mikrofló e.
Mikrobní zm ny - jejich p vodci Z hlediska spot ebitele nejnebezpe n jší toxiny patogenní formy Toxoinfekce - rozvinutí patogenní baktérie v traktu lov ka a produkce toxin v organismu množí se salmonelosa (5°C
45 °C, 80°C 5 min. odumírá)
listeriosa (Lysteria monocytogenes) tyfus cholera (Vibrio cholerae) Toxikózy -otrava toxinem vyprodukovaným mikroorganismy v potravin p ed konzumací botulismus stafylokoková toxikóza (termostabilní enterotoxin)
23
Baktérie Spory - odolnost v i záh ev m (Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum) aerobní
(Pseudomonas, Acetobacter,Bacillus, Lysteria)
fakultativn aerobní
(Bacillus,
anaerobní
(Clostridium)
fakultativn anaerobní(Escherichia, Salmonella, Lactobacillus, Proteus) V tšina nesnese
- kyselé prost edí -
vysoký osmotický tlak prost edí
Houby Kvasinky Plísn Spory Aerobní (ale nenáro né) Preference kyselého prost edí P ednostní využívání sacharid Indukované enzymy Plís ové toxikozy aflatoxiny
Aspergillus flavus
patulin
Penicillium, Aspergillus, Byssochlamys
ochratoxin
Aspergillus ochraceus
kys. byssochlamová
Byssochlamys fulva
24
Výskyt mikroorganism v surovinách Ovoce, zelenina Hmyz, prach, hlína Po así
Povrchová kontaminace
Fyziologický stav Obrana Podmínky skladování Zpracování po sklizni Oslabení (poškození i p ezrání) plísn kvasinky baktérie Maso Hlavn baktérie povrch, nasání do žil, krev
Formy mikrobiálního rozkladu Plesniv ní skvrny, povlaky
Penicillium
nízké nároky - na vlhkost
Aspergillus
na kyslík
Mucor
Plís ové hniloby ovoce a zeleniny odkyselování
Botrytis
destrukce struktury
Penicillium
v záv ru další mo
Fusarium
25
Bakteriální barevné zm ny ervené skvrny na mase
Serratia marcescens
modré
Pseudomonas syncyanea
žluté
Micrococcus luteus
Fotobaktérie - "indikátor erstvosti"
Kvašení (kysání) Ethanol Kyseliny
Cukerný substrát
Plyny
Všechny skupiny mo. R zné podmínky
Odkyselování ovocných hmot aerobní k. jable ná + 3 O2
4 CO2 + 3 H2O
Schizosaccharomyces pombe
anaerobní k. jable ná podobn
k. mlé ná + CO2 -
Leuconostoc, Micrococcus
k. citronová k. vinná - odkyselování vína - Leuconostoc, Pediococcus - biogenní aminy
Alkoholické kvašení
Saccharomyces cerevisiae
26
Mlé né kvašení isté (homo-)
L. plantarumus
ne isté (hetero-) Cukr + H2O
k. mlé ná + k. octová + ethanol + CO2 + H2 L.brevis, Leuconostoc,
Smíšené kvašení nekyselých konzerv bombáže
Cl. thermosaccharolyticum Bacillus, Proteus - pokud je bílk. substrát
Plynuprosté kysnutí konzerv bez bombáží
Bacillus stearothermophilus
tropické konzervy, pokles pH Máselné kvašení Cl. butyricum Houbová macerace sterilovaného ovoce Rozklad alkoholu Pichia, Candida (k ís) Octové kvašení mo. ethanol
chem. acetaldehyd
k. octová ethanol
Hnití Nekyselé, bílkovinné substráty Alkalizace (NH3, Aminy), plyny, CO2, H2S, bombáže, dekarboxylace aminokyselin Escherichia, Enterobacter (až pH 4,5) Proteus
27
aerobní Bacillus subtilis anaerobní Clostridium
sporogenes putrefaciens perfringens
P ehled hlavních p vodc alimentárních onemocn ní Aeromonas hydrophila - jedná se o Gramnegativní, katalasa pozitivní, oxidasa pozitivní ty inky, fermentující glukosu. R stové optimum je p i 28oC. Má schopnost r stu i p i chladni kových teplotách, n které kmeny i p i -0,1 oC. Jeho p írodní ohniska jsou vodní toky, jezera a vodote e odpadních vod. P sobí pr jmová onemocn ní. Nej ast ji je p enášen rybami, masem, dr beží,syrovým mlékem a salátovou zeleninou. Brucella - jedná se o Gramnegativní, katalasa pozitivní, oxidasa pozitivní krátké oválné ty inky. Rostou optimáln p i 37 oC a jsou usmrcovány teplotami nad 63 oC po dobu 6-7 min. Bruceloza je onemocn ní charakterizované inkuba ním obdobím 1-6 týdn , s chronickými opakovanými teplotami, malátností,nevolnostmi, anorexií, bolestmi kon etin a zad a úbytky na váze. Lé ba sestává z podávání sm si tetracyklinu a streptomycinu. Nákaza je p enášena masem infikovaných zví at, jejich syrovým mlékem, eventueln výrobky z n j. Jedná se o fastidiozní mikroorganismus, detekce je nejlepší imunologická. Bacillus cereus - jedná se o Grampozitivní, aerobní, sporotvorné ty inky. Na základ morfologie sporangia se d lí do t í skupin. K diagnostice slouží biochemické testy. Roste v rozmezí 8 až 55 oC, optimáln p i 28-35 oC. Symptomy pr jmového onemocn ní se podobají p ípad m vyvolaným Clostridium perfringens. Nevolnost propuká 8-16 h po požití potravy, trvá 12 až 24 hod, je doprovázená bolestmi b icha a vodnatým pr jmem. Tento sporotvorný mikroorganismus je nej ast ji nacházen v suchých potravinách ( obiloviny a mouka ). V Anglii je onemocn ní nazýváno "syndrom ínské restaurace". Velké množství rýže uva ené na n kolik dní dop edu je ideálním prost edím k pomnožení B.cereus. Campylobacter - Gramnegativní, oxidasa pozitivní ty inka. Tento mikroorganismus nem že fermentovat ani oxidovat cukry a je to na kyslík citlivý mikroaerofil, který roste nejlépe v atmosfé e s 5 až 10% kyslíku a 10% CO2. Jak C.jejuni, tak C.coli rostou optimáln p i 42 až 45 oC, ale nep ežívají pastera ní teploty. Rovn ž teploty pod 28 oC jim neumož ují r st, nicmén mohou p ežívat i p i chladírenských teplotách n kolik týdn a v mrazené dr beži i n kolik m síc . Jejich p írodní výskyt se nachází v zažívacím traktu divokých i domácích zví at (jedná se o hlodavce, psy, ko ky, hov zí dobytek, ovce, prasata. dr bež a divoké ptáky). P es svoji vysokou optimální r stovou teplotu byly tyto bakterie rovn ž isolovány z povrchových vod. Enteropatogenní formy kampylobakter p sobí enterokolitidy s inkuba ním obdobím 1 až 11 dn .Nemoc trvá 3-5 dn je doprovázena slabostí, hore kou, silnými bolestmi b icha a pr jmy. Problémy p sobí specifické toxiny. P i isolaci a identifikaci je nutné vyvolat specifické složení atmosféry, nebo nutri ní nároky nejsou nesplnitelné. Jsou nutné obohacovací kultivace. I když ob as dochází k p enosu onemocn ní z jedné nemocné osoby na druhou, nebo od infikovaných domácích zví at (kontaktem), nejv tším nebezpe ím jsou infikované potraviny. Jedná se hlavn o vnit nosti, a áste n také o maso. Záchyty jsou
28
ast jší u dr beže nežli u erveného masa. Rovn ž m že docházet k druhotné kontaminaci mléka (fekáliemi) nebo z mastitid. Organismus ovšem nep ežije pasteraci. Ojedin lé infekce byly zp sobeny úst icemi a žampiony. Clostridium botulinum - v minulosti velice obávané onemocn ní vyvolané konsumací klobás latinsky : botulus - klobása) dalo druhový název této Grampozitivní , oblogátn anaerobní, sporotvorné bakterii.V sou asnosti se rozeznává 8 serologicky odlišných toxin kmen C.botulinum a to A, B, C1, C2, D, E, F a G. Ur itý kmen vždy produkuje jen jeden typ. Podle své fysiologie se d lí na 4 skupiny (viz tabulka I). Tabulka I: Fysiologické skupiny Clostridium botulinum Skupina
Toxin
Proteasy
Lipasy
I
A,B,F
+
II
B,E,F
-
III
+
Sacharo lytické +
Min teplota r stu (°C) 10-12
+
+
3-5
C1,C2, + + D IV G + +p - ur ení pro koho je daná skupina patogenní
Termorezistence
+p
D1210,1-0,25min
lov k
D800,6-3,3min
lov k
10-12
Inhibice NaCl (aw) 10 % (0,94) 5% (0,975) 3%
neur eno
3%
neur eno
zví ata lov k
V tšina p ípad botulismu u lidí je zp sobena tyty A, B nebo E. A koli je p íležitostn nacházen v zažívacím traktu pták a savc je C.botulinum typickým p dním saprofytem. Botulismus je nejtypi t jším p ípadem otravy z potravin. Problémy p sobí exotoxin vylu ovaný C.botulinum b hem jeho r stu v potravin . Botulotoxin je neurotoxin, který ovliv uje primárn cholinergní nervy periferního nervového systému.. Symptomy nastupují po 8 hodinách a 8 dnech, b žn mezi 12-48 hodinou po požití potraviny obsahující toxin. Jedná se o zvracení, nevolnost, zástavu mo ení, dvojité vid ní, obtíže p i polykání, suchá ústa a obtíže p i artikulaci. Fatální p ípady kon í respira ním nebo srde ním selháním. K isolaci jsou nutné nahroma ovací kultivace s následnými kultivacemi v anaerobních podmínkách na speciálních p dách. P esto, že byla vyvinuta ada imunochemických detekcí nejcitliv jším stanovením stále z stává test na myších (in vivo). Nej ast jší výskyt je konservách s nízkým obsahem kyselin , v sou asné dob jsou záchyty v potravinách uchovávaných pod folií ve vakuu. Clostridium perfringens je v sou asnosti rozt íd n do p ti typ , ozna ených A až E, které se liší produkcí ty hlavních exotoxin : , , , a , a osmi minoritních. Jedná se o Grampozitivní anaerobní, sporotvornou ty inku. Svou relativn zna nou velikostí se odlišuje od ostatních klostridií. P esto, že se jedná o katalasa negativního anaeroba, p íležitostn p ežívá exposici kyslíku. Roste v rozmezí 12 až 50oC, s teplotním optimem mezi 43-47 oC, vyžaduje pH mezi 6,0-7,5, aw -0,95-0,97. Vegetativní bu ky nep ežívají 60 oC, zatímco spory snáší teplotu 100 oC po dobu 0,31 až 38 minut.. C.perfringens typ A je široce rozší en v p írod , p evážn v p d . Typy B, C, D a E jsou obligátní parasité zví at a nejsou tak etné. Onemocn ní vyvolané C.perfringens nastupuje 8-24 hodin po požití potraviny s velkým po tem vegetativních bun k tohoto mikroorganismu. Vzniká pocit na zvracení, bolesti v b iše, pr jem, n kdy zvracení. U jinak zdravých jedinc nemoc odezní bez léka ského zásahu do dvou dn . Déletrvající následky jsou u starých nebo oslabených lidí.. K isolaci se používají selektivní pevná media, využívající resistence k antibiotik m a schopnosti redukovat sulfity. Hlavním nebezpe ím jsou potraviny živo išného p vodu. Velmi
29
astá jsou onemocn ní v hromadných stravovacích za ízeních jako jsou školní kuchyn nebo domovy d chodc . Escherichia coli , který je nejrozší en jším obyvatelem st eva nejen lov ka ale i dalších teplokrevných zví at, m že být p íležitostným patogenem. Z množství dosud popsaných serotyp v poslední dob p evládá serotyp O157:H7. E.coli je katalas pozitivní, oxidasa negativní, Gramnegativní , nesporulující ty inka. Od ostatních zástupc eledi Entarobacteriacae se odlišuje adou biochemických test . E.coli je typický mesofil s optimem kolem 37 oC, pH toleruje až k 4,4 a minimální awje 0,95. Patogenese je zna n složitá v závislosti na typu produkovaného toxinu, který bývá v tšinou kodován na plasmidu. Isolace a identifikace je založena na schopnosti tolerovat prost edí se žlu ovými solemi, organickými barvivy a na produkci -galaktosidasy. Do potravy se dostává fekálním zne išt ním a obecn nižší hygienou p ípravy jídel. Listeria monocytogenes- je vlastn jediným patogenním druhem ze sedmi dosud popsaných Listerií. Jedná se o Grampozitivní, fakultativn anaerobní, katalasa pozitivní, oxidasa negativní nesporulující ty inku. L.monocytogenes produkuje -hemolysin (listriolysin O), který synergisticky p sobí ne hemolysu vyvolanou Staphylococcus aureus . Tato reakce se stala základem CAMP testu pro odlišení od nepatogenní L.innocua. Organismus roste v širokém teplotním rozmezí od 0 do 42oC s optimem mezi 30-35 oC. R st p i teplotách pod 5 o C je extrémn pomalý. Konven ní pasterace snižuje hodnoty p ežívajících mikroorganism o 5,2 ád . R st ustává p i pH hodnot pod 5,5. L.monocytogenes je tolerantní k vyšší koncentraci NaCl (10% ) a p ežívá až do 16% NaCl. Organismus je v p írod zna n rozší ený, nebo byl isolován ze sladké i slané vody,mok isek, vadnoucí vegetace a siláží. Inkuba ní období trvá 1 až 90 dn , typická inkuba ní doba trvá n kolik týdn , což iní identifikaci potravního zdroje nákazy velmi obtížnou. Symptomy onemocn ní, které nej ast ji napadá t hotné ženy, batolata nebo staré lidi, mají ráz od mírné ch ipky až po meningitidy a meningoencefalitidy. U t hotných žen je nej ast jší pr b h podobný ch ipce, s hore kou, bolestmi hlavy a ob asnými gastrointestinálními problémy, avšak m že také docházet k transplacentální infekci plodu a kon ívá potratem nebo p ed asným porodem. Mortalita kolísá mezi 13 až 34%. Isolace a identifikace je zna n složitá a zahrnuje n kolik selek n nahroma ovacích krok . Normativní postup je uveden v ISO norm (1996). Nej ast jší potravní p enos je syrová zelenina (saláty) a mlé né výrobky. Plesiomonas shigelloides - jedná se o katalasa pozitivní, oxidasa pozitivní Gramnegativní ty inku. Roste v rozmezí od 8 do 45 oC s optimem okolo 37 oC. Snáší pH až do hodnoty 4,5 a toleruje NaCl až do 5%. Organismus je velmi astý v povrchových vodách a p d , ast ji v zemích s teplým klimatem. P enaše i jsou studenokrevní živo ichové (žáby, hadi, želvy a ryby), rovn ž byl isolován v z domácích užitkových zví at, ps a ko ek. Infekce jsou ast jší v zemích teplého pásu se symptomy mírného pr jmu až po cholerovité syndromy. Hlavním potravním vehikulem jsou mo ští mlži, korýši a ryby. Salmonella je dnes nej ast jší p í inou nemocí p sobených potravinami. Taxonomie tohoto rodu je komplikovaná, nebo existuje veliké množství serovar .(2200). Nejnov jší systém je založen na DNA/DNA hybridizaci. Z praktických d vod stále p etrvává standardní ozna ení S-. enteritidis. Salmonely jsou p íslušníky eledi Enterobacteriacae, jsou Gramnegativní, fakultativn anaerobní, katalasa pozitivní, oxidasa negativní pohyblivé ty inky. R st byl zaznamenán v rozmezí od 5 do 47 oC, s optimem 37 oC. Minimální aw pro r st je 0,93, ale m že p ežívat i v sušených potravinách. Salmonelózy, které mají r zný klinický pr b h se v podstat d lí na dv skupiny : st evní a systémové onemocn ní. U první skupiny nemoc
30
nastupuje po 6 až 48 hodinách od konsumace infek ní potravy, s r zn závažným pr b hem , závislým od velikosti infek ní dávky a zdravotního stavu pacienta. Systémové onemocn ní má delší inkubaci, 10-20 dn , n kdy i delší (až 56 dn ). Invasivní salmonely pronikají do lymfatického systému a odtud do centrální ob hové soustavy. Ve druhém stadiu se usazují v žlu níku a nemocný se m že stát bacilonosi em. Chroni tí p enaše i musí být lé eni antibiotiky, ale v úporných p ípadech je nutné chirurgické odn tí žlu níku. Isolace a identifikace je normativní a zahrnuje resuscitaci, nahroma ovací kultivaci, následovanou selektivní kultivací. Ke kone né identifikaci se stále více používají imunochemické postupy. Salmonelóza je zahrnována mezi zoonotické infekce, nebo hlavním zdrojem nákazy pro lov ka je infikované zví e. Maso. mléko, dr bež a vejce jsou hlavními možnými zdroji nákazy, v p ípad , že jsou nedostate n tepeln upraveny. Lidští p enaše i jsou mén významní než p enos ze zví at, avšak jakmile ustupují hygienická pravidla, nastupuje možný p enos fekáliemi. Shigella byla popsána jako p vodce dysenterie. V sou asnosti jsou známé 4 druhy : Sh.dysenteriae, Sh.flexneri, Sh.boydii a Sh.sonnei. A koli je Shigella relativn biochemicky neaktivní, zvlášt ve srovnání s druhy Escherichia, studie DNA dokázaly, že se veskute nosti jedná o stejný rod. Zvláštní rodové jméno se udržuje z d vodu, že v tšina kmen Shigella je na rozdíl od Escherichia patogenní a zm na ozna ení by zp sobila zmatky. Bacilární dysenterie zp sobená Shigellou vzniká po požití nízké infek ní dávky (staší 10-100 bun k). Inkubace : 7hodin až 7 dní, nemoc probíhá 3 až 14 dní jako pr jmový katar. T žší formy onemocn ní vyžadují dopl ování elektrolyt a antibiotika. Hlavním zdrojem nákazy je infikovaný lov k, který p ipravuje jídlo, hlavn saláty z mo ských korýš a ryb (bez tepelné úpravy). Staphylococcus aureus je Grampozitivní kok, katalasa pozitivní, oxidasa negativní, fakultativní anaerob. U rodu Staphylococcus se rozeznává 27 druh a 7 poddruh : produkce enterotoxinu je však spolehliv zachycena u druhu Staph. aureus. Jedná se typického mesofila, který roste v rozmezí 7 až 48 oC, s optimem 37 oC. Teplotni rozmezí pro tvorbu endotoxinu je však užší 35-40 oC. Organismus je halotolerantní 5-7% NaCl, n které kmeny rostou i v 20% NaCl. Hlavní výskyt je na k ži, kožních žlázách a mukosních membránách teplokrevných zví at. U lov ka je p ednostn spojen s horními dýchacími cestami, kde je nalézán mezi 20-50% zdravé populace.. Otrava vyvolaná Staph.aureus je charakteristická krátkou inkuba ní periodou, 2-4 hodiny. Hlavní symptomy jsou nausea, zvracení, k e e žaludku. V tšina p íznak odezní nejpozd ki do 2 dn . Do dnešního dne bylo charakterizováno sedm proteinových exotoxin ozna ených :A, B, C1, C2, C3, D a E. Jedná se o relativn malé polypeptidy, které jsou striktní neurotoxiny. Nejúsp šn jší isolace je spojena se jménem Baird-Parker, který navrhl diagnostickou p du, která jednak dob e podporuje r st poškozených bun k a zárove je selektivní díky p ítomnosti LiCl a telutiru. Kolonie typického vzhledu jsou dále potvrzovány testy na koagulasu a termostabilní nukleasu. Staph.aureus je nalézán v dr beži a ostatním syrovém mase jako sou ást mikroflory k že. Dá se rovn ž isolovat ze syrového mléka (mastitidy). K ad kontaminací dochází b hem technologie od obslužných pracovník . Vibrio je Gramnegativní krátká ty inka. Katalasa a oxidasa pozitivní bu ky jsou fakultativn anaerobní a schopné jak respira ního, tak fermenta ního metabolismu.NaCl stimuluje r st a pro v tšinu klinicky významných druh je výhodná koncentrace 1-3%. Optimální teplota pro r st je 37 oC, s dolním limitem 10 oC a horním 43 oC. Vibrio cholerae má na sv domí jedny z nejv tších epidemií sužujících lidstvo. V sou asnosti je v rozvinutých zemích daleko
31
rozší en jší V. parahaemolyticus. K úsp šné isolaci jsou nutná nahroma ovací media, následovaná kultivacemi na selektivních p dách. Cholera je infekce primárn rozši ovaná vodou, a koli potraviny kontaminované touto vodou také p ichází v úvahu. V. parahaemolyticus je jednozna n vázaný na ryby a m kkýše, zvlášt pak pokud jsou konsumovány bez tepelné úpravy. Yersinia enterocolitica je jedním ze t í druh lidských patogen . Zp sobuje hlavn gastronteritidy. Y. psedotuberculosis není tak rozší ena, ale nejhorší pov st získala Y. pestis, p vodce moru. Y.enterocolitica je lenem eledi Enterobacteriacae, je to Gramnegativní fakultativn anaerobní, katalasa pozitivní, oxidasa negativní ty inka. Roste p i teplotách od -1 do +40 oC, s optimem 29 oC. Je dosti citlivá na teplo a pastera ní teploty ji likvidují. Onemocn ní postihuje p evážn d ti mladší 7 let, s typickými b išními bolestmi a pr jmy. Celá ada postup byla vyvinuta pro isolaci a identifikaci. A koli neznám jšími p enaše i jsou vep i, astým zdrojem infekce bývá mléko a voda, druhotn kontaminované výkaly infikovaných zví at.
Indikátorové organismy Rutinní vyšet ování potravin na celou škálu patogenních bakterií je ve v tšin laborato í neproveditelné. Stalo se normální praxí vyšet ovat potraviny pouze na p ítomnost bakterií, jejichž p ítomnost ukazuje na možnost otravy jídlem nebo na p ítomnost jiných patogenních bakterií. Tyto bakterie dostly název "indikátorové organismy" a mají velkou roli p i posuzování mikrobiologcké nezávadnosti a kvality. Hlavní typy bakterií, které používáme jako indikátorové jsou koliformní, enterokoky a nejnov ji Enterobakteriacae. Koliformní organismy Hlavními p edstaviteli koliformních bakterií jsou Escherichia coli a Enterobacter cloacae. Prvý z nich je b žn usídlen v gastrointestinálním traktu lov ka a dalších zví at a z ídka mimo, zatímco E. aerogenes se vyskytuje na vegetaci a z ídka ve st evním traktu. P i vyšet ování vody je E.coli klasickým indikátorem na p ítomnost enteropatogen . Existuje p ímá souvislost mezi rozsahem fekálního zne išt ní a p ítomností E.coli. P i vyšet ování potravin tuto p ímou úm ru nelze uplatnit, nebo mnoho dalších faktor ovliv uje nalezený po et mikroorganism ( možné pomnožení v potravin atd). Enterokoky -Enterococci Tato skupina zahrnuje dva druhy nalézané v lidských a zví ecích st evech a to Streptococcus faecalis a S. faecium. Enterokoky také slouží p i posuzování kvality vody jako indikátory fekálního zne ist ní. Nevýhodou proti E.coli je skute nost, že jsou nacházeny ast ji v p írod a jejich nález nemusí znamenat p ímou kontaminaci fekáliemi. K pr kazu se používají selektivní p dy a inkubace za zvýšené teploty (45oC).
32
Tabulka:Vlastnosti a životní nároky patogenních mikroorganism , významných pro minimáln opracované potraviny (ECFF, poslední revize listopad 1996) R stová kritéria Mikroorganismus Min. Min. teplota1 pH1 ( C) 4 4,3 Bacilus cereus
Min. aw1 0,95
aerobní / anaerobní
Teplotní odolnost (min) D70 C D90 C
D121 C
fakultativn anaerobní mikroaerofilní anaerobní
-
102
-
0,0001 -
0,15 (toxin)
0,2
Campylobacter jejuni mezofilní (proteolytický) C. botulinum
32 10
4,9 4,6
0,99 0,93
psychrotrofní (neproteolytický) C. botulinum
33
5,0
anaerobní
-
0,15 (toxin) 1,5 (MO)
C. perfringens
12
5,0
0,97 (nebo 5,5% NaCl) 0,95
anaerobní
-
-
0,15
E. coli
7
4,4
0,95
0,001
-
-
E. coli 0157:H7
6,5
4,5
0,95
-
-
-
Listeria monocytogenes 0
4,3
0,92
0,3
-
-
Salmonella4
7
4,0
0,94
-
6 4,0 (10 (4,5 pro toxin) pro toxin) 10 5,0
0,0010,01 0,1 (MO)
-
Staphylococcus aureus
fakultativn anaerobní fakultativn anaerobní fakultativn anaerobní fakultativn anaerobní fakultativn anaerobní
-
15 (toxin)
V. cholerae
0,83 (0,9 pro toxin) 0,97
fakultativn 0,3 anaerobní V. parahaemolyticus 5 4,8 0,94 fakultativn 0,001 anaerobní Y. enterocolitica -1 4,2 0,96 fakultativn 0,01 anaerobní 1 Platí za jinak optimálních podmínek – limitní hodnoty budou kolísat v závislosti na kmenu, teplot , typu použité kyseliny, složení a dalších faktorech a v prost edí potraviny budou obvykle vyšší. Na druhé stran však musí být zohledn na variabilita provád ných m ení, Chyby m ení. Uvedená ísla jsou pouze indikativní a nemusí nutn platit pro všechny kmeny uvedeného mikroorganismu v potravinách. 2 Byla popsána vysoce variabilní tepelná rezistence (D121,1°C 1 až 136 minut). 3 Sm rnice ECFF uvádí minimální teplotu 3,3 °C, výsledky posledních výzkum nasv d ují minimální teplot 3°C (Graham A.F., Mason D.R., Maxwell F.J., Peck M.W.: Effect of pH and NaCl on growth of non-proteolytic Clostridium botulinum at chilled temperature. Letters in Applied Microbiology, 24, 95-100, 1997). 4 Minimální teplota pro v tšinu kmen Salmonella je 7 °C, n které kmeny však mohou za ur itých podmínek r st p i teplot 5,2 °C. 5 Podle publikovaných výsledk mohou hodnoty D121,1°C být až 11 minut.
33
Tabulka:Klasifikace vybraných alimentárních patogenních agens do kategorií podle závažnosti (Tuto klasifikaci nelze považovat za nem nnou, záleží na ad okolností a na individuální odolnosti lidí) Kategorie závažnosti:
P íklady alimentárních patogenních agens
p vodci ohrožující život
Clostridium botulinum, Salmonella typhi, Listeria monocytogenes (pro plody, d ti a imunosuprimované osoby), Vibrio cholerae, Vibrio vulnificus, paralytická intoxikace z mlž (úst ic), otrava z mlž p sobící amnesii Brucella, Campylobacter, Escherichia coli, Salmonella spp., Shigella spp., Straptococcu typ A, Vibrio parahaemolyticus, Yersinia enterocolitica, virus hepatitidy A, mykotoxiny, ciquatera-toxin, tetramin Bacillus spp., Clostridium perfringens, Listeria monocytogenes (pokud postihla dosp lé až dosud zdravé lidi), Staphylococcus aureus, Norwalk - like virus, v tšina parazit , pr jmová intoxikace z mlž (úst ic), otrava histaminem, v tšina t žkých kov , které zp sobují mírné onemocn ní
p vodci vážných nebo chronických nemocí p vodci mírných onemocn ní
Tabulka: Ú inky manipulace a zpracování potravin na mikroorganismy Operace išt ní, mytí Antimikrobiální láze Chlazení (pod 10 C)
Potravina Všechny erstvé potraviny V tšinou ovoce, zelenina Všechny potraviny
Zmrazování (pod -10 C) Pasterace (60 - 80 C)
Všechny potraviny Mléko, nápoje atd.
Blanšírování (95 - 110 C)
Zelenina, krevety
Sterilace (nad 100 C)
Konzervované potraviny
Sušení
Ovoce, zelenina, maso, ryby
Nasolování
Zelenina, maso, ryby
Proslazování Okyselování
Ovoce, marmeláda, rosoly Mlé né fermentované a zeleninové výrobky R zné
Oza ování
P edpokládaný ú inek Snižuje celkový po et mikroorganism Usmrcuje vybrané mikroorganismy Omezuje r st v tšiny patogenních bakterií, zpomaluje r st kazících mikroorganism Omezuje r st všech mikroorganism Usmrcuje v tšinu nesporotvorných bakterií, kvasinky a plísn Usmrcuje vegetativní formy bakterií, kvasinky a plísn Usmrcuje všechny patogenní bakterie v etn bakteriálních spór Zastavuje r st všech mikroorganism p i aw 0,60 Zastavuje r st mnoha mikroorganism p i obsahu soli cca. 10% Zastavuje r st p i aw 0,70 Zastavuje r st v tšiny bakterií (ú inek závisí na druhu kyseliny) Usmrtí v závislosti na velikosti dávky
34
35
36
37
Tabulka – P ehled vlastností hlavních patogenních mikroorganism
Zdroje kontaminace
Salmonella Zažívací trakt lov ka a zví at
Campylobacter jejuni Zažívací trakt lov ka a zví at
Clostridium perfringens Zažívací trakt lov ka a zví at Prost edí: p dní bakterie
Potraviny, ve kterých se mohou vyskytovat
Maso, dr bež, vejce, nepasterované mléko
Dr bež, maso, nepasterované mléko, vejce
Masové konzervy
Závažnost
Velmi astý výskyt V n kterých p ípadech mortální (d ti, sta í lidé)
Velmi astá v Severní Americe a Severní Evrop Ne velmi vážná
Infek ní dávka
>106 bakterií
Nízká (500 zárodk /g)
Vysoká (4. 109 bakterií = 10 mg toxinu)
Inkuba ní doba
12 – 72 h
72-120 h
8-24 h
Symptomy
Pr jem, hore ka, zvracení
Pr jem ( asto s krvácením), hore ka, nucení ke zvracení
Pr jem, nucení ke zvracení, není doprovázeno hore kou
Vlastnosti
Gramnegativní; fakultativn anaerobní Gramnegativní, mikroaerofilní t (°C): 5 < 37 < 45 t (°C): 32 < 42-45 < 47 pH: 4,5 < 6.5-7.5 < 9 pH: 4.9 < 6.5-7.5 < 9.5 minimální aw: 0.95 minimální aw: ? max. koncentrace soli: 8% max. koncentrace soli: 2%
astý výskyt, termorezistentní spóry
Grampozitivní, sporulující, anaerobní T (°C): 12 < 43-45 < 50 pH: 4 < 6-7 < 10 minimální aw : 0.95 max. koncentrace soli: 6%
38
Tabulka – P ehled vlastností hlavních patogenních mikroorganism
Zdroje kontaminace
Yersinia enterocolitica Zažívací trakt lov ka a zví at
Escherichia coli (ETEC) Zažívací trakt lov ka a zví at
Escherichia coli O157H7 (EHEC) Zažívací trakt lov ka a zví at
Potraviny, ve kterých se mohou vyskytovat
Maso a masné výrobky nedostate n tepeln opracované (vep ové)
Nedostate n umytá zelenina, sýry
Výrobky z mletého masa nedostate n tepeln opracované
Závažnost
Vzr stající
Vzr stající Thermostabilní a termolabilní toxiny
Vzr stající Velmi nebezpe ná: smrtelný hemolytický uremicky syndrom
Infek ní dávka
Není známa (vysoká)
Vysoká (105-108 zárodk /g)
Není známa
Inkuba ní doba
24 -36 h
12-72 h
2 – 10 dny
Symptomy
Pr jem, hore ka, zvracení, bolest b icha (falešná apendicitida)
Pr jem, hore ka, zvracení
Haemorrhagický zán t tlustého st eva , selhání ledvin
Vlastnosti
Gramnegativní, fakultativn anaerobní t (°C): 0-1 < 32-34 < 45 pH: 4.5 < 7 -8 < 9 minimální aw: 0.95 max. koncentrace soli: 5-8%
Gramnegativní, fakultativn anaerobní t (°C): 4 < 30-37 < 45 pH: 4.4 < 7< 9.5 minimální aw: 0.95 max. koncentrace soli: 6-8%
Gramnegativní, fakultativn anaerobní t (°C): 10 < 37 < 45 pH: 4.4 <7 < 9 minimální aw: 0.95 max. koncentrace soli: 6-8%
39
Tabulka – P ehled vlastností hlavních patogenních mikroorganism
Zdroje kontaminace
Staphylococcus aureus P enášen lidmi (pokožka, mukózní membrány nap . nosní dutina, hnisající rány na pokožce rukou atd.)
Bacillus cereus Prost edí: p dní bakterie
Clostridium botulinum Zažívací trakt lov ka a zví at Prost edí: p dní bakterie
Potraviny, ve kterých se mohou vyskytovat
Hotová jídla, saláty, t stoviny, zákusky atd.)
Rýže
Šunka, masové a zeleninové konzervy, ryby (typ E)
Závažnost
Pom rn astý zdroj alimentárních problém , obvykle není mortální „Onemocn ní z banket “
Produkuje více toxin , labilní toxin vyvolávající pr jem a termostabilní toxin zp sobující zvracení Termorezistentní spóry
Pom rn ídce se vyskytující, ale velmi nebezpe ný. Celková paralýza se smrtelnými následky. Velmi ú inný neurotixn
Infek ní dávka
1 mg toxinu
Vysoká (106 zárodk /g)
Velmi nízká: 0,2 µg toxinu
Inkuba ní doba
2-6h
1-6h
12 – 36 h
Symptomy
Zvracení a pr jem
Zvracení a pr jem
Závra , poruchy vid ní, ochromení hrtanu , celkové ochrnutí, smrt
Vlastnosti
Grampozitivní; fakultativn anaerobní t (°C): 7-11 < 37 < 48 pH: 4 < 6-7 < 10 minimální aw: 0.86 max. koncentrace soli: 20%
Grampozitivní, fakultativn anaerobní, sporulující t (°C): 10 < 30 < 50 pH: 4.4 < 6-7< 9.5 minimální aw: 0.91 max. koncentrace soli: 10%
Grampozitivní, anaerobní, sporulující t (°C): 3.3 < 30-37 < 48 pH: 5 <6.5-7 < 9 minimální aw: 0.94 max. koncentrace soli: 10%
40
Tabulka – P ehled vlastností hlavních patogenních mikroorganism
Zdroje kontaminace
Listeria monocytogenes Prost edí: všudyp ítomný
Shigella Zažívací trakt lov ka a zví at
Toxinogenní plísn Prost edí
Potraviny, ve kterých se mohou vyskytovat
Vep ové maso, sýry vyrobené z nepasterovaného mléka
Zelenina , ru n p ipravované pokrmy
Cereálie, olejniny, ovoce, atd.
Závažnost
Velmi nebezpe ná u imunosuprimovaných jedinc (mortalita 30 %), u gravidních vyvolává poškození plodu
Vysoká (106 zárodk /g)
Významné v ur itých regionech (podle klimatických podmínek). Rostou i v podmínkách, ve kterých se nemohou rozmnožovat bakterie.
Infek ní dávka
Neznámá (nízká pro jedince se sníženou imunitou)
Inkuba ní doba
24 hodin - 3 týdny
24 - 168 h
Onemocn ní se projeví obvykle po dlouhodobém požívání napadených potravin.
Symptomy
zán t mozkových blan, potrat
pr jem , hore ka
Velmi r znorodé (rakovina: aflatoxiny, fumonisin (?); renální toxicita: ochratoxin A, etc.)
Vlastnosti
Gramnegativní; fakultativn anaerobní Gramnegativní, fakultativn anaerobní, t (°C): 5 < 35 < 50 t (°C): 1-4< 37 < 45 pH: 4.4 < 6-7< 9.5 pH: 4 .5< 7-7.5 < 9 minimální aw: 0.95 minimální aw: 0.92 max. koncentrace soli: 5-6% max. koncentrace soli: 10%
R zná
Aerobní t (°C): r zná – 10°C až 45°C pH: r zná: 1.5 to 11 (spíše kyselé potraviny) minimální aw: r zná: 0.7 to 0.99 max. koncentrace soli: r zná: 1 až 20%
