4/2/2020

UZROČNICI KVARAINDIKATOR ORGANIZMIFAKTORI RASTA

MIKROBIOLOGIJA HRANE

prof. dr Snežana BulajićFakultet veterinarske medicine Univerziteta u Beogradu

„HURDLE“ KONCEPT – ALL IN ONE

4/2/2020

K V A R H R A N E

▪ Proces koji čini hranu neprihvatljivom za ishranu; najčešće rezultatbiohemijske aktivnosti specifične mikrobne zajednice, koja na osnovuekoloških determinanti, predstavlja dominantnu populaciju u matriksuhrane

Spoilage is characterised by any change in a food product that renders it unacceptable to the consumer from a sensory point of view.

non-fermentative psychrotrophic Gram-negative bacteria- fermentative Gram negative bacteria-LAB-yeasts-filamentous fungi.

25% hrane- kvar mikrobiološkog porekla

Gram-negative bacteria - fermentative Gram negativebacteria – LAB- yeasts-filamentous fungi.

K V A R H R A N E

▪ Gram-negative proteolitične psihrotrofne bakterije – Pseudomonas spp. i rodovi Enterobacteriaceae familije – hrana čuvana u aerobnim uslovima

▪ Brochothrix thermosphacta i LAB – modifikovana atmosfera

▪ VEĆINA EKSTRACELULARNIH ENZIMA BAKTERIJA – LIPAZE, PROTEAZE; CELULAZE, PEKTINAZE – REGULISANI QS

▪ QUORUM QUENCHING

4/2/2020

Q U O R U M S E N S I N G

▪ Fuqua WC, Winans SC. 1994. A LuxR-LuxI type regulatory systemactivates Agrobacterium Ti plasmid conjugal transfer in the presence of a plant tumor metabolite. J. Bacteriol. 176:2796 –2806.

▪ CELL-TO-CELL COMMUNICATION

▪ Veća raspoloživost hranjivih materija, dostupnost različitih niša; podizanje odbrambene sposobnosti/sekrecija faktora virulencije; optimizacija sposobnosti bakterija da diferencira u različite morfološke forme/biofilm, sporulacija, adaptacija/preživljavanje u neprijateljskom okruženju

SIGNAL MOLEKULE - AUTOINDUCER

▪ (i) N-acyl homoserine lactones (AHLs) – derivati masnih kiselina –AUTOINDUCER – 1; GRAM NEGATIVNE BAKTERIJE; komunikacija unutar vrste

▪ (ii) a furanosyl borate diester,- AUTOINDUCER II; GRAM POZITIVNE I GRAM NEGATIVNE BAKTERIJE; univerzalni signal za komunikaciju unutar i između vrsta

▪ (iii) AUTOINDUCER -3, QS signal za enterohemoragičnu Escherichia coli (EHEC) (geni virulencije)

▪ (iv) AUTOINDUCIRAJUĆI PEPTIDI (AIPs), produkuju i koriste GRAM POZITIVNE BAKTERIJE

KONCEPT SPECIFIČNE MIKROBIOTE KVARA

▪ MIKROBIOTA – funkcija mikrobiote sirovog materijala, prerade (tehnologije), konzervisanja, uslova čuvanja

1. POTENCIJAL KVARA

2. AKTIVNOST KVARA

Thus it is to be evaluated if the levels of the particular organism reached in naturally spoiling foods are capable of producing the amount of metabolites associated with spoilage. In general, it requires a careful

combination of microbiology, sensory analyses and chemistry to determine which microorganism(s) are the SSOs of a particular food

product.

4/2/2020

K V A R P R O I Z V O D A O D M L E K A

▪ Aerobne psihrotrofne gram negativne bakterije, kvasci, plesni, koliformi, heterofermentativni laktobacili, sporogeni organizmi

P S I H O T R O F I vs P S I H R O F I L I

▪ The term "psychrotrophic" (bacteria) was initially introduced by Eddy in 1960 to replace the misnomer "psychrophilic" and was more closely defined at a 1976 meeting of the International Dairy Federation (IDF). The IDF defined psychrotrophs as those "microorganisms that can grow at 7°C or less, irrespective of their optimal growth temperature“.

higijenski uslovi 75%

Psihrotrofna mikrobiota: gram negativni (Pseudomonas, Aeromonas, Serratia,Acinetobacter, Alcaligenes, Achromobacter, Enterobacter, and Flavobacterium) i gram pozitivni(Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Microbacterium, Micrococcus, Streptococcus, Staphylococcus, and Lactobacillus)

S I R O V O M L E K O

▪ Higijenska muža – sirovo mleko < 5000 CFU/ml; Micrococcus, Streptococcus, Lactococcusi Corynebacterium spp.

▪ Neohlađeno mleko i/ili ohlađeno na sobnu T (˃13 oC): BMK- Lactococcus, Lactobacillus, Enterococcus; Streptococcus spp.

▪ Ohlađeno mleko (4-6 oC): gram pozitivne se zamenjuju sa gram negativnim i gram pozitivnim psihrotrofnim bakterijama

▪ Promene u mleku – 107 CFU/ml

▪ I pri niskom nivou kontaminacije (˂ 50 000 CFU/ml), pri skladištenju 3-4 dana na T 4-5 oC - ˃107 CFU/ml

▪ 65-70% psihrotrofa izolovanih iz sirovog mleka – Pseudomonas spp.

▪ Druge nesporogene proteolitične bakterije: Acinetobacter, Flavobacterium, Alcaligenes

▪ Bacillus, Micrococcus, Aerococcus, Lactococcus, familija Enterobacteriaceae (Escherichia, Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella, Proteus i Serratia spp.)

▪ TERMOSTABILNI ENZIMI: fosfolipaze, proteinaze i lipaze; ne gube aktivnost nakon zagrevanja na 100 oC/30 minuta

4/2/2020

Pseudomonas and Acinetobacter were highly lipolytic, Microbacterium was highly lipolytic and proteolytic, and the lactic acid bacteria (Lactococcus and Leuconostoc) evinced

very minor enzymatic ability.

P A S T E R I Z O V A N O I S T E R I L I Z O V A N O M LE K O

▪ Termička obrada eliminiše gram negativnu psihrotrofnu populaciju

▪ KVAR: posledica rasta psihrotrofa pre obrade, ili rezultat naknadne kontaminacije

▪ Psihrotrofne termorezistentne bakterije preživljavaju termičku obradu: Clostridium, Arthrobacter, Microbacterium, Streptococcus, Corynebacterium, i Bacillus spp. (Bacillus cereus, Bacillus circulans, Bacillus mycoides, Bacillus coagulans, B. brevis, Bacillis licheniformis, Bacillus sporothermodurans)

▪ Kvar pasterizovanog mleka – Bacillus spp. – optimal heat activation temperature for spore germination – 65-75 oC

▪ Kvar sterilizovanog mleka – Bacillus spp. (slatko grušanje i defekt tzv. “bitty cream”)

4/2/2020

F E R M E N T I S A N I P R O I Z V O D I OD M L E K A

▪ pH vrednost 4,2-4,6 – nije pogodna za rast većine uzročnika kvara

▪ Favorizuje se rast kvasaca i plesni

▪ Plesni Alternaria spp. i Aspergillus spp. – pojava belih ili plavih kolonija u formi filma ili prerastaju čitavu površinu proizvoda

▪ Promene ukusa: gorak, užegao, ili ukus na sir

▪ Plesni Rhisopus, Penicillium, Candida, Geotrichum spp. (yeast-like fungus)

▪ Kvasci : Saccharomyces spp., Debaromyces hansenii, Kluyveromyces marxianus –kvar 105-106 /g; znaci kvara: izbočenje ambalaže, izrazit miris na kvasce, pojačana sinereza

▪ Kontaminacija preko nedovoljno čiste opreme, uređaja, vazduha, ili kontaminirani dodaci, posebno voće

S I R E V I

▪ Produženo vreme zgrušavanja, slabiji kvalitet sirnog gruša –psihrotrofne gram negativne bakterije (Pseudomonas spp.termostabilni proteolitički enzimi)

▪ Rastresitu, nepovezanu teksturu svežih sireva uzrokuju MO koji stvaraju gas (CO2 i H2): Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Alcaligenes, Achromobacter i Flavobacterium

▪ Uzročnici ranog nadimanja sira: koliformne bakterije – Escherichia, Enterobacter, Aerobacter, Citrobacter, Klebsiella, Proteus, Serratia spp., ali i kvasci (>106 CFU/g)

▪ Mana teksture sira- kasno nadimanje sira, karakteristično za tvrde i polutvrde sireve, javlja se pri kraju zrenja- uzročnici anaerobi ili fakultativno anaerobi koji obilno stvaraju gas ; napukline i/ili pukotine u sirnom testu; Clostridium tyrobutirycum – 5 do 10 spora u litri mleka za kasno nadimanje Gaude

4/2/2020

KASNO NADIMANJE SIRA

I N D I K A T O R O R G A N I Z M I

▪ ZNAK KVALITETA ili HIGIJENSKOG STATUSA HRANE, VODE ili OKRUŽENJA (SREDINE)

▪ Definicija indikatora – koncept indikatora / “something so strictly associated with particular conditions that its presence is indicative of the existence of these conditions”

▪ ISTORIJAT

1.William Budd, 1859. tifoidna groznica – fekalna kontaminacija vode

2. “germ theory” i metodologija izolacije MO u čistoj kulturi: Karl Eberth, 1880. Salmonella typhi – uzročni agens

3. Theodor Escherich, 1885. Bacterium coli (E. coli) – gotovo ubikvitarno prisustvo u fecesu – indikacija fekalne kontaminacije vode

4. Koliformi – alternativa za E. coli – indikatori fekalne kontaminacije

I N D I K A T O R M O

▪ DEFINICIJA – taksonomska, fiziološka ili ekološka grupa mikroorganizama čije prisustvo ili odsustvo obezbeđuje indirektne

informacije koje se odnose na određene karakteristike u proizvodnji i postupanju sa hranom ili istovremenom prisustvu mikroorganizama koji

nisu direktno ispitivani (neki autori predlažu da se, u ovom slučaju, termin INDIKATOR zameni terminom INDEKS)

▪ MO intestinalnog porekla : Enterobacteriaceae, koliformne bakterije, fekalne koliformne bakterije (E. coli) , enterokoke

INDIKATORI HIGIJENE

4/2/2020

International Commission on Microbiological Specification for Foods (ICMSF)

▪ A) prisustvo indikatora – pogreška u procesu, nedozvoljena praksa, ili potencijal za kvar

▪ B) preživljavanje ili stabilnost indikatora mora biti slično ili veće od patogena (bakterija kvara)

▪ C) karakteristike rasta indikatora slične ili brže u odnosu na iste karakteristike patogena (bakterija kvara)

▪ D) karakteristike identifikacije indikatora – stabilne

▪ E) metode za identifikaciju i/ili određivanja broja (kvantifikaciju):jednostavne brze, jeftine, pouzdane, osetljive, validirane, i lako primenjive i van laboratorije (“in-plant use”)

▪ F) rezultati određivanja broja koliforma – korelacija sa brojem patogena ili bakterije kvara

▪ G) rezultati primenjivi u svrhu kontrole procesa

UKUPNI KOLIFORMI – ESCHERICHIA, ENTEROBACTER, KLEBSIELLA, CITROBACTERFEKALNI KOLIFORMI – TERMOTOLERANTNI KOLIFORMI

ENTEROBACTERIACEAE: 20 RODOVA – CITROBACTER, ENTEROBACTER, ERWINIA, ESCHERICHIA, HAFNIA, KLEBSIELLA, PROTEUS, PROVIDENCIA, SERRATIA,SAMONELLA, SHIGELLA, YERSINIA

4/2/2020

Pravilnik o opštim i posebnim uslovima higijene hrane u bilo kojoj faziproizvodnje, prerade i prometa (Sl. glasnik RS broj 72/10).

KRITERIJUMI BEZBEDNOSTI HRANE - kriterijum kojim se definišeprihvatljivost nekog proizvoda ili proizvodne partije proizvoda koji se

primenjuje na proizvode u prometu

KRITERIJUMI HIGIJENE U PROCESU PROIZVODNJE - kriterijum koji se primenjuje na proces proizvodnje i prerade hrane i ukazuje na pravilno

funkcionisanje proizvodnog procesa, tako što predstavlja vrednostkontaminacije iznad koje se preduzimaju korektivne mere kako bi se održala

higijena procesa. Ne primenjuje se na proizvode stavljene na tržište.

KRITERIJUMI HIGIJENE PROCESA I BEZBEDNOSTI

HIGIJENA PROCESA

▪ Salmonella vrste: ISO 6579

▪ Broj aerobnih kolonija, ISO 4833

▪ Enterobacteriaceae: ISO 21528, 1 i 2

▪ Escherichia coli: 16649; 1, 2 i 3

▪ Koagulaza pozitivne stafilokoke: ISO 6888, 1 i 2

BEZBEDNOST (MO, toksini, metaboliti)

▪ Salmonella vrste: ISO 6579

▪ Listeria monocytogenes: ISO 11290, 1 i 2

▪ Stafilokokni enterotoksini: Evropska“skrining” metoda CRL za mleko

▪ Escherichia coli: 16649; 1, 2 i 3

▪ Histamin: HPLC

▪ Cronobacter spp.: ISO 22964

▪ Bacillus cereus: EN ISO 7932

F A K T O R I R A S T A

“INTRINZIČ” “EKSTRINZIČ”

“IMPLICIT”

PROCESNI PARAMETRI

HRANA KAO EKOSISTEM – KONTROLA KONTAMINACIJE HABITATA

4/2/2020

OSNOVE HIGIJENE

▪ “INTRINZIČ” FAKTORI

▪ “EKSTRINZIČ” FAKTORI

▪ “IMPLICIT” FAKTORI

INTRINZIČ FAKTORI: nutrijenti – katabolizam laktoze i proteolitička aktivnost pH i puferski kapacitet redoks potencijal aktivnost vode – aw antimikrobni sastojci i strukture

EKSTRINZIČ FAKTORI: temperatura relativna vlažnost

IMPLICIT FAKTORI: inicijalni broj razvojne faze i ritam reprodukcijemeđusobni odnosi - interakcije