Úvod do potravinářské mikrobiologie Mikrobiologické zkoumání potravin Food Microbiology
Historie potravinářské mikrobiologie 7000 BC – průkaz výroby piva v Babylonii (fermentace) 6000 BC – První doklad o kažení potravin v historii 3000 BC – Egypťané vyráběli sýry (fermentace) a máslo (fermentace, nízká aw). Několik civilizací se naučilo užívat sůl (nízká aw) ke konzervaci masa a dalších potravin. 1000 BC – Římané užívali sníh ke konzervaci krevet (nízká T), záznamy o uzení a fermentaci masa. 1665 – Italský lékař Francesco Redi prokázal, že červi v hnijícím mase nevznikají spontáně, ale že se jedná o larvy much . Byl to první krok k potlačení doktriny o spontánní tvorbě živých organismů. 1683 – Anton van Leeuwenhoek z Nizozemí ukázal a popsal bakterie pomocí mikroskopu. 1765 – Italský učenec Spallanzani se pokusil popřít teorii spontánní tvorby života pokusy s hovězím bujonem, kdy po převaření a uzavření kapalina zůstala sterilní. Odpůrci argumentovali, tím, že toto ošetření odstranilo O2, o kterém předpokládali, že je nutný pro spontánní vznik. 1795 – Francouzská vláda nabídla 12,000 franků komukoli, kdo objeví praktický způsob konzervace potravin. Francouz Nicholas Appert (cukrář) získal patent konzerveci masa za použití uzavíratelných skleněných nádob, které byly ošetřeny varem roku. 1810.
Historie potravinářské mikrobiologie 1837 – Schwann prokázal, že nálevy po záhřevu zůstaly sterilní v přítomnosti vzduchu ( užil sterilní vatové uzávěry). Kritici opět namítali, že záhřev nějak změnil účinek vzduchu na spontánní tvorbu. 1858 - Až Luis Pasteur jako první prokázal příčinný vztah mezi mikroorganismy v kapalinách a chemickými změnami, které se v nich odehrávají. Svými s experimenty. Pasteur přesvědčil vědecký svět, že všechny fermentační procesy jsou způsobeny mikroorganismy a že specifické typy fermentací jako alkoholové, mléčné, nebo máselné jsou výsledkem specifických typů mikroorganismů. 1861 – patent na mražení ryb 1880 – v Německu zavedena pasterizace mléka 1885 – popsána E.coli 1888 – isolována Salmonella 1892 – E.coli jako indikátor fekálního znečištění vody 1896 – bakterie Clostridium botulinum popsána 1960 – popsán aflatoxin – Aspergillus flavus 1981 – propuknutí listeriosy v USA 1983 – popsán toxin Campylobacter jejuni 2000 – priony, nemoc šílených krav 2011 – patogenní E.coli v Německu
Vnímání rizik z příjmu cizorodých látek laická veřejnost
odborníci
Rezidua pesticidů
Mikrobiologická kontaminace
Kontaminanty životního prostředí
Přírodní toxiny
Potravinová aditiva
Kontaminanty životního prostředí
Mikrobiologická kontaminace
Rezidua pesticidů
Přírodní toxiny
Potravinová aditiva
Potraviny nejsou sterilní !!!! Vzduch, půda, voda
Kontaminace člověkem
• Potraviny Nakládání a příprava potravin konzumenty Výroba, zpracování, marketing
Čím se zabývá potravinářská mikrobiologie 1. Vychází z obecné mikrobiologie 2. Typizace mikroorganismů podle prostředí, ve kterém žijí (půda,voda, vzduch) 3. Faktory působící na růst a přežívání mikroorganismů v potravinách (teplo, ozařování, tlak, chemické látky, vodní aktivita) 4. Mikroorganismy využívané v technologiích 5. Mikroorganismy přenášené potraviny vyvolávající onemocnění 6. Přehled patogenů 7. Kazící mikroflora 8. Metody pro mikrobiologické zkoumání potravin: - přímé metody - nepřímé metody - imunologické metody - molekulárně biologické metody – DNA 8. Legislativa a vzorkování 9. HACCP 10. Probiotika
Bezpečnost potravin •
•
„Nemoci způsobené potravinami jsou pravděpodobně nejrozšířenějším zdravotním problémem v současném světě a jsou vyznamnou příčinou ekonomických ztrát“
WHO
Bezpečnost a kvalita potravin • Bezpečnost – potravina nesmí způsobit onemocnění • Trvanlivost potravin - udržnost kvality, konzument nemusí potravinu spotřebovat ihned po zakoupení • Stála kvalita – důvěra konzumenta
Rozdíl mezi zdravotní a hygienickou závadností • Založen na různé pravděpodobnosti vzniku zdravotního efektu Zdravotně závadné:
Hygienicky závadné:
Poškození zdraví je pozorovatelné s velkou pravděpodobností u průměrných jedinců v populaci Příklady: Mikrobiální agens: Počet salmonel v dávce vyšší než infekční dávka, t.j.: 100 buněk Výsledek: Běžný konzument onemocní
Poškození zdraví je pozorovatelné s malou pravděpodobností. Postiženou částí populace mohou být jedinci - citlivější geneticky, mladí, staří, oslabení a pod. U průměrných jedinců existuje jen malá pravděpodobnost poškození zdraví Příklady: Mikrobiální agens: Celkový počet mikroorganismů je zvýšený. Výsledek: Pro zdravého, průměrného jedince nepředstavuje riziko onemocnění, avšak oslabený jedinec může reagovat jinak a výsledkem může být řetězec změn končící zdravitním postižením jedince. Chemické agens: Dávka solaninu, na př. u brambor asi 200mg/kg brabor což odpovídá denní dávce 1mg/kg hm Výsledek: Může v kombinaci s expozicí některých pesticidů znamenat jisté riziko onemocnění pro citlivé jedince
Chemické agens: Dávka solaninu, je rovna nebo vyšší než 3mg/kg hm./den Výsledek: Neurologické poruchy konzumenta
Kontrola potravinářských výrob • tradiční kontrola • moderní koncepce: HACCP systém • A) odhad nebezpečí založený hlavně na evidenci epidemiologie, spojený s kultivací, sklizní, technologickým procesem, distribucí, přípravou a použitím surového materiálu a potravinářských výrobků • B) stanovení kritických kontrolních bodů • C) zavední metod na monitorování kritických kontrolních bodů
Určování udržitelnosti potravin • Celkový počet mikroorganismů • Počet mikroorganismů působící kažení potravin negativně ovlivňují jakost nebo skladovatelnost potravin znehodnocují potravinu
Určování zdravotní nezávadnosti potravin
• Indikátorové mikroorganismy • Podmíněnně patogenní mikroorganismy vyvolávájící alimentární infekce • Patogenní mikroorganismy vyvolávájící alimentární intoxikace
Mikroorganismy do prostředí uvedené
Přírodní mikroflora
Mikroorganismy v potravinách Kažení potravin Fermentační procesy
•Otravy z potravin
Výskyt mikroorganismů • • • • •
Půda Voda Atmosféra Rostliny Živé organismy (zvířata, lidé)
Výskyt mikroorganismů • • • • •
Půda Voda Atmosféra Rostliny Živé organismy (zvířata, lidé)
Plísně ve vzduchu • Penicillium, Aspergillus (nesmáčenlivé spory) • Fusarium (smáčenlivé spory) • Cladosporium herbarum
Aktivní šíření spor
Bakterie ve vzduchu • Gram pozitivní tyčinky a koky Bacillus, Micrococcus, Corynebacterium, Streptomyces • Kvantitativní stanovení • Význam pigmentů • Souvislosti s kažením potravin
Mikroorganismy v půdě • Nejbohatší výskyt všech typů mikroorganismů • bakterie, kvasinky, plísně, protozoa, řasy • Clostridium, Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Micrococcus, Alcaligenes, Pseudomonas, Actinomycetes, Streptococcus, Leuconostoc, Flavobacterium, Proteus
Přehled evropské legislativy Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 178/2002, kterým se stanoví obecné zásady a požadavky potravinového práva … Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 852/2004 o hygieně potravin Nařízení komise (ES) č. 1662/2006, kterým se mění nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 853/2004, kterým se stanoví zvláštní hygienická pravidla pro potraviny živočišného původu Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 854/2004, kterým se stanoví specifická pravidla pro organizaci úředních kontrol výrobků živočišného původu určených k lidské spotřebě (přechodná opatření č. 2076/06) Nařízení Evropského parlamentu a Rady (ES) č. 882/2004 o úředních kontrolách za účelem ověřování, zda jsou dodržovány právní předpisy o krmivech a potravinách a ustanovení o zdraví zvířat a dobrých životních podmínkách zvířat (přechodná opatření č. 2076/06) Nařízení komise (ES) č. 1441/2007, kterým se mění nařízení (ES) č. 2073/2005 o mikrobiologických kritériích pro potraviny
Hierarchie právních dokumentů EN
Plně závazné
Nařízení REG. Rozhodnutí DEC.
Závazné co do výsledků a cílů
Právně nezávazné
Směrnice DIR. Doporučení REC. Evropské technické normy (EN)
Přehled národní legislativy Zákon o potravinách a tabákových výrobcích č. 110/97 Sb. ve znění zákona 456/04 Sb. Zákon o veterinární péči 166/99 Sb. ve znění zákona 147/06 Sb. Vyhláška č. 289/2007 Sb., o veterinárních a hygienických požadavcích na živočišné produkty, které nejsou upraveny přímo použitelnými předpisy ES Vyhláška č. 356/2004 Sb., o sledování (monitoringu) zoonóz a původců zoonóz Státní zemědělská a potravinářské inspekce - Zákon 146/02 Sb. Ochrana veřejného zdraví - Zákon 258/00 Sb., ve znění zákona 471/05 Sb.
Zákon č. 110/1997 Sb., o potravinách a tabákových výrobcích
§ 10 (1) Do oběhu je zakázáno uvádět potraviny a) jiné než zdravotně nezávadné
Zákon č. 166/1999 Sb.(147/2006) o veterinární péči
ODDÍL 1 § 18 (1) Živočišné produkty musí odpovídat požadavkům stanoveným tímto zákonem a zvláštními právními předpisy na jejich zdravotní nezávadnost a nesmí být zdrojem šíření nákaz a nemocí přenosných ze zvířat na člověka.
Vyhláška č. 289/2007 Sb., o veterinárních a hyg. požadavcích na živočišné produkty, které nejsou upraveny přímo použitelnými předpisy ES Příloha č. 3 POSTUP PŘI ODBĚRU VZORKŮ Část A kdy, jaké a kolik odebírat vzorků k vyšetření (včetně mikrobiologického) při prohlídce jatečných zvířat a v rámci státního veterinárního dozoru Část B Stěry z povrchu výrobního zařízení, odebrané z plochy 10 cm2 po skončení čištění a desinfekce, nesmí obsahovat a) více než 102 aerobních a fakultativně anaerobních mikroorganismů, b) salmonely.
Vyhláška č. 356/2004 Sb., o sledování (monitoringu) zoonóz a původců zoonóz SVS ČR vydává metodické návody pro postupy při monitoringu: 1. Vyšetření čerstvého hovězího a vepřového masa na přítomnost původce zoonóz Salmonella spp. a verotoxigenní E. coli a vyšetření čerstvého drůbežího masa na přítomnost Salmonella spp. Cílem je monitorovat jejich výskyt v surovinách živočišného původu. (Metodický návod SVS ČR č. 1/2005) 2. Sledovat prevalenci antimikrobiální rezistence Campylobacter spp. v hejnech brojlerů a prevalenci Campylobacter spp. a Salmonella spp. v jatečných tělech brojlerů za rok 2008. Cílem je poskytnout informace nutné k vypracování veterinárních právních předpisů Společenství (Metodický návod SVS ČR č. 4/2007)
Nařízení komise (ES) č. 2073/2005/ č. 1441/2007
o mikrobiologických požadavcích na potraviny
Potraviny nesmějí obsahovat mikroorganizmy nebo jejich toxiny či metabolity v množstvích, která představují nepřijatelné riziko pro lidské zdraví.
Nařízení komise (ES) č. 2073/2005 č. 1441/2007 o mikrobiologických kriteriích pro potraviny
• Jsou využitelná pro úřední kontrolu (podle nařízení 882/2004) • Musí je dodržovat provozovatel potravinářského podniku (dle nařízení 852/2004)
• Zahrnují pravidla vzorkování a přípravu vzorků ke zkoušení
Typy rozborů • Kvalitativní stanovení – v daném množství vzorku není přítomna žádná sledovaná bakterie • Kvantitativní stanovení – vzorek obsahuje určitý počet sledovaných bakterií, který buď vyhovuje nebo nevyhovuje příslušné legislativě.
Které mikroorganismy sledujeme? • • • • • • •
Listeria monocytogenes Salmonella Enterobacter sakazakii – Cronobacter spp. Escherichia coli Koagulázopozitivní stafylokoky Bacillus cereus Enterobacteriacae
Vysvětlení pojmů n - rozsah výběru vzorků m - nejvyšší množství mikroorganizmů, které se připouští u všech vzorků výběru n M - nejvyšší množství mikroorganizmů, které se ještě připouští, avšak pouze u počtu vzorků, který je nižší nebo rovný c c - rozhodné číslo, počet vzorků z výběru n, u nichž se připouští nejvýše hodnota M
Požadavky na provozovatele potravinářských podniků (PPP): Nese primární odpovědnost za: Všechny stupně výroby, zpracování a distribuce Registrace pro účely úřední kontroly Sledovatelnost (tracebility) potravin a složek platí pro vývoz i dovoz potravin Nevztahuje se na: Domácí přípravu potravin Dodávání malých množství výrobků konečnému spotřebiteli nebo místnímu maloobchodu
Vztahy mezi mikroorganismy Komenzalizmus - volné sdružení MO, kteří si vzájemně neškodí ani neprospívají (např. mikroflóra úst, kožní mikroflóra, atd.) Synergizmus (syntrofizmus) - umožňuje žít určitým MO v daném prostředí pouze v přítomnosti MO jiných (např. aeroby odčerpávají kyslík z prostředí umožňují růst anaerobů, štěpení makromolekul extracelulárními enzymy, kefírové kultury)
Vztahy mezi mikroorganismy Symbióza - vzájemně prospěšné soužití MO, např. s hmyzem, rostlinami nebo vyššími živočichy (např. rozklad celulózy v bachoru přežvýkavců, produkce vitaminu K bakteriemi střevního traktu) Antagonizmus - nepříznivé působení jedné skupiny mikroorganizmů na druhou (např. bakterie mléčného kvašení a hnilobné bakterie)
Vztahy mezi mikroorganismy Parazitizmus - jeden MO využívá vnitrobuněčných meziproduktů metabolismu jiného druhu a tím jej ničí. Jev častější pro soužití mikroorganizmů s živočichy nebo rostlinami (např. bakteriofágy, mykoviry) Metabióza - produkty metabolismu jedněch mikroorganizmů jsou postupně využívány mikroorganizmy dalšími (např. zoctovatění alkoholických nápojů) - metabióza umožňuje rychlou mineralizaci organických látek v přírodě - koloběh prvků
Římská Deklarace - FAO • World Food Security and the World Food Summit Plan of Action, convened by the United Nations Food and Agriculture Organization, resolved that “food security exists when all people, at all times, have physical and economic access to sufficient, safe and nutritious food to meet their dietary needs and food preferences for an active and healthy life.”
Bezpečné chlazení potravin •
• • • • •
• •
•
Podle vyhlášky jídlo se musí zchladit na 21 oC během 2 hodin a pak za další 4 hodiny na 4 oC (existují drobné odchylky u různých zemí). Následující chladící postupy byly testovány: Chlazení probíhá v mělkých pánvích s výškou jídla 5 cm (2 inches) v chladničce; Chlazení probíhá v mělkých pánvích s výškou jídla 5 cm (2 inches) v chladící komoře; Chlazení probíhá v mělkých pánvích s výškou jídla 5 cm (2 inches) v ledové lázni v chladničce. Tyto 3 metody byly opakovány s výškou jídla 7.6cm (3 inches). Byl také použit chladící kolík (označený jako chladící pádlo) ponořený v hrnci o obsahu 11.4L (3 gallons) jídla. Hrnec i s chladícím kolíkem byl umístěn v chladící komoře. Bylo zjištěno, že pouze mělké pánve s výškou jídla 5 cm umístěné do chladící komory vyhověly požadavkům bezpečnosti potravin. Three food protection trends By Kevin Freeborn June 27, 2013
Šokové chlazení – blast chilling • Šokové chlazení je metoda rychlého chlazení potravin na nízkou teplotu, která zastavuje růst bakterií. • Bakterie se množí nejrychleji mezi +8 °C (46 °F) a +68 °C (154 °F). Snížením teploty uvařeného jídla ze +70 °C (158 °F) na +3 °C (37 °F) nebo méně během 90 minut, je jídlo bezpečné před zkažením a je možné jej později konzumovat. Tato metoda ochrany jídla se běžně užívá ve veřejném stravování (food catering) a v současnosti také pro přípravu „instantních“ jídel, neboť dává bezpečnost a kvalitu. • Šokový chladič je „příbuzný“ chladničky, která má skladovat jídlo typicky od +3 °C až +5 °C, ale jedná se vyšší úroveň a nákladnější zařízení užívané pouze v restauračních kuchyních. V roce 2013, v UK, blast chillers – šokový chladič stál od 2,000 do 8,000 GBP včetně VAT = DPH.
