Mikrobiológia potravín - biológia

The Mikrobiológia potravín je odvetvie mikrobiológie a zaoberá sa interakciami medzi mikroorganizmami a potravinami. Patrí k systémovo orientovaným aplikovaným vedám a ako empirická veda má veľmi dlhú históriu vývoja, počnúc prechodom ľudského vývoja od lovcov a zberačov k usadeným spoločnostiam s potrebou zodpovedajúcim spôsobom skladovať a pripravovať jedlo.

baktérie tvoriace

Mikroorganizmy možno považovať za užitočné alebo škodlivé v súvislosti s jedlom. Sú užitočné, keď sa používajú na výrobu potravín, slúžia ako potraviny samotné alebo sa používajú na biotechnológiu alebo analýzu potravín. Sú škodlivé, ak kazia jedlo alebo ak sa potravou prenášajú patogénne mikroorganizmy.

Výroba potravín pomocou mikroorganizmov

Príklady potravín, ktoré pri svojej výrobe používajú mikroorganizmy:

  • Mliečne výrobky ako jogurt a podobné kyslé mliečne výrobky, kyslá smotana, syry (mliečne baktérie, kefírové droždie), Propionibacterium, Brevibacterium linens (Červené škvrny baktérie), Penicillium camemberti (Biela pleseň), Penicillium roqueforti (Modrá alebo ušľachtilá pleseň) a mnoho ďalších.
  • Kyslá kapusta, nakladané uhorky a iná nakladaná zelenina (mliečne baktérie)
  • Ocot (baktérie kyseliny octovej: Acetobacter, Gluconacetobacter)
  • Alkoholické nápoje, ako je pivo (pivovarské kvasniceSaccharomyces cerevisiae), Víno (vínne kvasnice), pulque (baktéria Zymomonas mobilis), Saké (Aspergillus oryzae, Saké droždie)
  • Biele pečivo (pekárske droždieSaccharomyces cerevisiae)
  • Kváskový chlieb (mliečne baktérie a kvasnice)
  • Solené mäso (koky znižujúce dusičnany, baktérie mliečneho kvasenia, Enterococcus faecium, Vibrio-Druhy, halotolerantné kvasinky)
  • Surové párky (baktérie mliečneho kvasenia, koky redukujúce dusičnany (napr. Staphylococcus carnosus, Streptomyces griseus, Penicillium nalgiovense)

Mikroorganizmy ako jedlo

Príklady mikroorganizmov používaných ako potraviny:

  • Mikroriasy ako Scenedesmus a Chlorella sa pestujú hromadne a používajú sa ako diétne jedlá alebo ako prísady do potravín
  • Sinica Spirulina je lovený z afrických jazier a je tam konzumovaný, v Európe používaný ako diétna potravina
  • Pekárske droždie (Saccharomyces cerevisiae) a hydrolyzáty („extrakty“), ktoré sa z nich vyrábajú, sa používajú ako doplnky vitamínu B, tiež ako dochucovadlá alebo nátierky („Vegemite“ a „Marmite (potraviny)“)
  • Jedlé huby: Ako plodina sa používajú veľké plodnice mnohých Basidiomycota (huby) a niektorých Ascomycota (huby).

Znehodnotenie špecifické pre potraviny alebo mikroorganizmy

Príklady kazenia potravín, ktoré sú špecifické pre určité potraviny alebo pre pôvodné mikroorganizmy:

  • Prekyslenie mlieka baktériami mliečneho kvasenia
  • Nedostatočne zahrievané konzervované potraviny sa kazia anaeróbnymi baktériami, ktoré vytvárajú veľmi tepelne odolné endospóry, napríklad rod Clostridium
  • Zápach masla baktériami produkujúcimi lipázy ako napr Pseudomonas fragi a P. fluorescens
  • Zelenina je zmäkčovaná baktériami, ktoré tvoria pektinázy, hemicelulázy alebo celulázy a rozpúšťajú tak napríklad stredné lamely rastlinného tkaniva. Erwinia carotovora
  • Strunové výrobky z obilia Bacillus subtilis
  • Tvorba slizu a vôňa medu v pive Pediococcus cerevisiae („Biersarcinen“)
  • Okyslenie vína baktériami kyseliny octovej
  • Červené škvrny na pečive v dôsledku tvorby Serratia marcescens-Kolónie („zázrak krvácajúceho hostiteľa“)

Mikrobiálna otrava jedlom

Počas metabolickej aktivity, rastu a reprodukcie v potravinách (a niekedy iba v čreve) tvoria niektoré mikroorganizmy toxíny. Príklady mikroorganizmov produkujúcich toxíny:

  • Staphylococcus aureus a ďalšie stafylokoky (grampozitívne sférické baktérie) tvoria enterotoxíny, ktoré po požití potravy vedú k zvracaniu a hnačkám.
  • Clostridium botulinum (Grampozitívne, anaeróbne baktérie tvoriace endospóry, spôsobujú botulizmus). Botulotoxín je jedným z najsilnejších známych jedov, ale pre svoju funkciu ako inhibítor nervového vedenia si našiel ďalšie použitie v silnom zriedení, konkrétne ako „omladzujúci liek“ botox.
  • Clostridium perfringens (Grampozitívne, anaeróbne baktérie tvoriace endospóry) môže okrem svojej funkcie ako pôvodcu spálenia gangrény/plynu spôsobiť aj gastroenteritídu, pri ktorej sa toxíny tvoria iba počas rastu a tvorby spór v čreve.
  • Bacillus cereus (Grampozitívne, aeróbne baktérie tvoriace endospóry) môže produkovať toxín na zvracanie (v potravinách) aj toxín na hnačky (v čreve).
  • Niektoré plesne tvoria toxíny (tzv. Mykotoxíny), napríklad vysoko toxický pre pečeň a karcinogénne aflatoxín, ochratoxín a patulín.
  • Otrava morských živočíchov používaných ako potrava toxickými riasami, ako sú napr Gonyaulax catenella a G. tamarensis (Dinophyceae) alebo baktériami produkujúcimi toxíny

Potravina ako nosič patogénnych mikroorganizmov

Príklady patogénnych mikroorganizmov, ktoré sa prenášajú potravou:

baktérie

  • Salmonella-Druhy, príčiny hnačiek, brušný týfus, paratyfoid
  • Shigella-Druhy, pôvodcovia úplavice
  • patogénne kmene črevných baktérií Escherichia coli ako je EPEC (enteropatogénny), EHEC (enterohemoragický), EIEC (enteroinvazívny), ETEC (enterotoxický); (posledné dve písmená EC znamenajú Escherichia coli)
  • Yersinia enterocolitica, Patogény enteritídy, z dlhodobého hľadiska možná artritída
  • Vibrio cholerae, Cholera patogén
  • Vibrio eltor, Patogén spôsobujúci choroby podobné cholere
  • Vibrio parahaemolyticus, Patogén spôsobujúci akútnu hnačku, možno septikémiu
  • Aeromonas, Plesiomonas, Patogén pre gastroenteritídu
  • Listeria monocytogenes, Príčiny meningitídy, encefalitídy, granulómov, potratov, predčasných pôrodov a iných chorôb
  • Campylobacter jejuni, najčastejší bakteriálny patogén spôsobujúci gastroenteritídu, pravdepodobne poškodenie nervov z autoimunitného ochorenia (Guillain-Barrého syndróm, GBS) ako dlhodobý dôsledok
Prvoky
  • Lamblia intestinalis, Príčiny úplavice
  • Entamoeba histolytica, Príčiny úplavice
Vírusy,

spôsobujú rôzne choroby, najmä picorna, reo, aréna, arbo, noro a adenovírusy

Opatrenia proti škodlivým účinkom mikroorganizmov

Príklady toho, ako zabrániť alebo oddialiť mikrobiálne znehodnotenie potravín:

  • Sterilizácia zahriatím, napríklad konzervou
  • Zníženie koncentrácie mikroorganizmov zahrievaním (pasterizácia a podobné procesy)
  • Zabitie všetkých mikroorganizmov alebo zníženie koncentrácie mikroorganizmov vystavením gama žiareniu, ultrafialovému žiareniu
  • Konzervácia chladením
  • Konzervácia sušením (zníženie aktivity vody)
  • Konzervácia pomocou solí (zníženie aktivity vody)
  • Konzervácia okyslením (čiastočne pomocou baktérií)
  • Konzervácia fajčením
  • Konzervácia pridaním konzervačných látok, ktoré inhibujú aktivitu mikroorganizmov alebo ich dokonca usmrcujú

Opatrenia na zabránenie kontaminácie potravín patogénnymi, toxickými alebo potravinovými mikroorganizmami:

  • Čistota pri výrobe a spracovaní potravín
  • Uchovávajte mimo dosahu zdrojov kontaminácie
  • Osobná hygiena
  • Čistenie a dezinfekcia miestností a prístrojov