Význam a klasifikace jednotlivých druhů a skupin mikroorganismů

významných z potravinářského a hygienickéhio hlediska

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

Hazard Analysis and Critical Control Point (HACCP)

• Správná laboratorní praxe – Good Laboratory Practice (GLP)

• Správná výrobní praxe- Good Manufacturing Practice (GMP)

• HACCP program vznikl v 60. letech v NASA-USA, s cílem zajistit nulové riziko z potravin připravovaných pro kosmonauty

• V r. 1973 přijat US Food and Drug Administration pro kontrolu nekyselých konzervovaných potravin

HACCP

• analýza nebezpečí• určení kritických kontrolních bodů• stanovení kritických kontrolních bodů• monitorování kritických kontrolních bodů• záznam o odchylkách kontrolních bodů• dokumentace• VerifikacePro HACCP jsou nutné multidisciplinární týmy:

technolog, inženýr (technik) a manažer jakosti

• hazard – znamená zdroj nebezpečí-nepřijatelná kontaminace, růst a přežití mikroorganismů, které mohou ovlivnit bezpečnost nebo dobu udržnosti dané potraviny

• risk – je odhad pravděpodobnosti výskytu určitého nebezpečí

• Clostridium botulinum – představuje nejvyšší kategorii nebezpečí (hazardu), ale riziko (risk) tohoto nebezpečí je velmi nízké

Určování udržitelnosti potravin

• Celkový počet mikroorganismů

• Počet mikroorganismů působících

kažení potravin

negativně ovlivňují jakost nebo skladovatelnost potravin

znehodnocují potravinu

Rozdíl mezi zdravotní a hygienickou závadnostíZaložen na různé pravděpodobnosti vzniku zdravotního efektu

Hygienicky závadné:

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 zdravíPříklady: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 hmVýsledek: Může v kombinaci s expozicí některých pesticidů znamenat jisté riziko onemocnění pro citlivé jedince

Zdravotně závadné:

Poškození zdraví je pozorovatelné s velkou pravděpodobností u průměrných jedinců v populaciPříklady:Mikrobiální agens:

Počet salmonel v dávce vyšší nežinfekční dávka, t.j.: 100 buněkVýsledek: Běžný konzumentonemocní

Chemické agens:Dávka solaninu, je rovna nebovyšší než 3mg/kg hm./denVýsledek: Neurologické poruchykonzumenta

Určování zdravotní nezávadnosti potravin

• Indikátorové mikroorganismy

• Podmíněnně patogenní mikroorganismy vyvolávájící alimentární infekce

• Patogenní mikroorganismy vyvolávájící alimentární intoxikace

Mikroorganismy působící kažení potravinGram negativní tyčinky

PseudomonasAlteromonas

Potraviny bohaté na bílkoviny při cladicích teplotách

Gram negativní tyčinky

Acetobacter, Acetomonas, Gluconobacter

Alkoholické nápojeLimonády

Gram negativní tyčinky

Fer.:Enterobacteriaceae:Escherichia coli

Většina potravin. bílkovinných surovin

Gram negativní tyčinky

Nefer.:Acinetobacter, Xanthomonas

Většina potravin. bílkovinných surovin

Gram pozitivní nesporulující tyčinky

Koryneformní bakterieCorynebacterium

Nakládané maso a párky, čerstvé maso vakuuově balené,zelenina

Gram pozitivní koky Aer.: Micrococcus Fak.aer.: Staphylococcus

Mléčné výrobky, solené maso

Gram pozitivní nesporulující tyčinky

Homoferm a heteroferm. Lactobacillus sp.

Mléko, mléčné výrobky, ferment. mléč. výrobky, maso a zelenina balená ve vakuu

Mikroorganismy působící kažení potravinGram pozitivní koky Fak.anaer. mléčné bak.:

Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc

Nakladené maso, nízká konc. soli,mléčné výrobky

Gram pozitivní sporotvornétyčinky

Aerobní nebo fakultativně anaer. Bacillus sp.

Ohřívané jídlo pH cca 4

Gram pozitivní sporotvorné tyčinky

Striktně anaerobní bakterierodu Clostridium

Ohřívané jídlo pH>4,5, bez kyslíku

kvasinky Převážně fak.anaer.: Saccharomyces, Candida, Zygosaccharomyces

Potraviny s nízkým pH a nízkou vodní aktivitou s nízkým O2

plísně Převážně striktní aerobní Penicillium, Aspergillus

Potraviny s nízkým pH a nízkou vodní v atmosféře O2

Mikroorganismy působící kažení potravin

• Mesofilní aerobní a fak. anerobní bakterie

• Kvasinky a plísně• Sporotvorné bakterie:

• - aerobní a fak. anaerobní

• - mesofilní

• - termofilní, anaerobní

• Psychrofilní a psychrotrofní• Kyselinotvorné• Proteolytické• Lipolytické• Slizotvorné halofilní, osmolifní, osmotolerantní

• Kyselinotvorné : Bacillus, Clostridium, Streptococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Staphylococcus, Lactobacillus, Propionibacterium, Bifidobacterium, čeleď Enterobacteriaceae, Acetobacter, plísně, kvasinky

• Lipolytické: Pseudomonas, Rhizopus, Geotrichum, Aspergillus, Penicillium, Debaryomyces, Rhodotorula, Hansenula, Candida, Yarrowia

• Proteolytické: Bacillus, Clostridium, Proteus, Serratia, Mucor, Thamnidium, Geotrichum, Aspergillus, Penicillium

Patogenní mikroorganismy

nízká Listeria monocytogenes, Yersnia enterolitica, Vibrio parahaemolyticus. Aeromonas hydrophila, Salmonella sp

Clostridium botulinum E

střední Escherichia colientropatogenní kmenyStaphylococcus aureus

Clostridium perfringensClostridium botulinum A Clostridium botulinum B (bez proteolytických enzymů)

vysoká Campylobacter jejuni Campylobacter coli

min.tepota růstu odolnost vůči teplotě

nízká vysoká

Bakteriální původci onemocnění z potravin (2)Listeria monocytogenes potraviny určené pro kojeneckou a

dětskou výživupotraviny určené k přímé spotřebě (kromě níže uvedených)masné výrobky o aw nižší než 0,92

mražené krémy, zmrzliny apod.

ryby uzené studeným kouřem

negat/25

negat/25

102

102

102

Shigella spp. potraviny určené k přímé spotřebě negat/25

Koagulázopozitivní stafylokoky(Staphylococcus aureus a další druhy)

potraviny neurčené k přímé spotřebě

potraviny určené k přímé spotřebě

potraviny pro kojeneckou a dětskou výživu- neurčené k přímé spotřebě

- určené k přímé spotřebě

105

104

103

102

Vibrioparahaemolyticus

ryby, měkkýši, korýši a hlavonožci z vod tropických a subtropických pásem určené k přímé spotřebě

negat/25

Yersinia enterocolitica Potraviny určené k přímé spotřebě negat/25

Nařízení (ES) č. 2073/2005Sledování přítomnosti MO v potravinách:

• Během doby údržnosti:

- Listeria monocytogenes

- Salmonella

- Stafylokokové enterotoxiny

- Enterobacter sakazakii- E. coli- Histamin

• Ve výrobním procesu:

- Kolonie aerobních MO

- Enterobacteriaceae

- Salmonella- E. Coli- Koagulázopozitivní

stafylokoky- (Bacillus cereus)

Nařízení (ES) č. 1441/2007Mikrobiologická kritéria pro potraviny:

• Kap. 1: Kritéria bezpečnosti potravin

• Kap. 2: Kritéria hygieny výrobního procesu- maso a výrobky z něj

� - mléko a mléčnévýrobky� - vaječné výrobky

- produkty rybolovu� - zelenina a ovoce a výrobky

• Kap. 3: Pravidla pro odběr vzorků a přípravu zkušebních vzorků

Nařízení (ES) č. 1441/2007

• Salmonelly a Cronobacter (Enterobacter) sakazakii jsou nejnebezpečnější MO v počáteční kojenecké výživě, výživě určené pro zvláštní léčebné účely a pokračovací kojenecké výživěNepřítomnost v 10 g / 30 vzorků

• Zohlednění platné specifikace Codexu týkající se výrobků ze sušeného mléka, potravin pro kojence a děti a histaminové kritérium pro některé ryby a produkty rybolovu

• Při označování potravin, nutno uvést návod použití potraviny

Kriteria bezpečnosti potravin

• Kategorie potravin/ mikroorganismus/ plán odběru vzorků/ limity/ metoda/ fáze • m M• 1.1 Potraviny určené Listeria monoytogenes nepřítomnost ve 25 g• k přímé spotřebě pro • kojence a potraviny n c EN/ISO 11290-1• určené k přímé spotřebě 10 0• pro zvláštní léčebné účely produkty uvedené na • trh během doby • údržnosti

• 1.2 Potraviny určené Listeria monoytogenes 100 KTJ/g EN/ISO 11290-2

• k přímé spotřebě, které• podporují růst L.mono- n c produkty uvedené na • cytogenes, jiné než pro 5 0 trh během doby • údržnosti • kojence a pro zvláštní• léčebné účely nepřítomnost ve 25 g• před tím, než • potravina opustí bez• prostřední kontrolu• provozovatele potra-• vinářského podniku,• který ji vyrobil• n počet jednotek tvořících vzorek• c počet jednotek vzorku, jejichž hodnoty převyšují m nebo leží mezi m a M

Hodnota DHodnota D• Mnoho druhů mikroorganismů jsou patogeny, schopné vyvolávat

onemocnění ostatních organismů. Proces sterilizace, jakým je tepelné působení je ničí.

• D-hodnota odpovídá délce času nutného k decimálnímu snížení počtu.

• Čas nutný za dané teploty k usmrcení 90% mikroorganismů byl studován.

• Je-li snížení množství organismů o jeden řád, pak zůstává živých pouze 10% z původní populace. Obecně, každý tepelně odolný organismus má svou jedinečnou D-hodnotu. Uvádíme-li D hodnoty je nutné vyznačit teplotu pro kterou byly naměřeny jako dolní index.

• Např. hypotetický organismus byl redukován o 90% po vystavení teplotě 62 stupňů Celsia po 2 minuty, tudíž tato D-hodnota by s měla psát jako D62C = 2 (minuty).

Hodnota DHodnota D• Obecně, každá skupina organismů rezistentních

ke sterilizaci je charkterizovaná jedinečnou D-hodnotou. U popisu D hodnot je obvyklé uvádět testovanou teplotu jako subscript k D.

• Např., hypothetická bakterie je redukovaná na 90% po expozici 60 stupňů Celsia za 2 minuty. Tudíž D-hodnota se bude psát D60C = 2 min.

• Měření D-hodnoty je také prováděno k určení účinnosti desinfekce – jak snižuje počet microbů přítmných v daném prostředí.

Působení antimikrobiálních látekPůsobení antimikrobiálních látek

Některé látky přítomné v prostředí mají na mikroorganizmy nepříznivý vliv v důsledku svého specifického složení (antimikrobiální).

MikrobistatickéMikrobistatické - látky zastavující rozmnožování mikroorganizmů

MikrobicidníMikrobicidní – látky usmrcující mikroorganizmy

Vliv koncentrace (účinek stimulační)

Podle mechanizmu účinku dělíme Podle mechanizmu účinku dělíme antimikrobiální látkyantimikrobiální látky

Látky poškozující strukturu buňkystrukturu buňky nebo její funkci (např. buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, ribozomy)

Látky působící na mikrobiální enzymymikrobiální enzymy (oxidační činidla, chelatační látky, těžké kovy, antimetabolity)

Látky reagující s DNAreagující s DNA (např. chemické mutageny –alkylační nebo dezaminační činidla, cytostatika)

Cílová místa působení AML na Cílová místa působení AML na bakteriální buňkubakteriální buňku

Přítomnost antibakteriálních Přítomnost antibakteriálních látek (biocidů) v potravináchlátek (biocidů) v potravinách

• Některé potraviny obsahují přirozené antimikrobiální látky (koření, minerální oleje, česnek, hořčice, med)

• Kravské mléko obsahuje laktoferrin, laktoperoxidázový systém, lysozym, kasein

• Vejce lysozym, conalbumin, ovotransferrin, avidin

Antimikrobiální enzymyAntimikrobiální enzymy

Jsou hojně rozšířeny v přírodě a hrají důležitou roli při obranných mechanizmech živých mikroorganizmů proti infekcím.

HydrolázyHydrolázy – degradují klíčové struktury buněčných stěn (peptidoglykan)

OxidoreduktázyOxidoreduktázy – vytváří reaktivní molekuly, které rozrušují vitální proteiny v buňce.

Antimikrobiální enzymyAntimikrobiální enzymy

Bakteriolytické1.1. N-acetylhexosaminidázyN-acetylhexosaminidázy katalyzují štěpení

glukosidických vazeb sacharidů peptidoglykanu2.2. N-acetylmuramyl-L-alaninamidázyN-acetylmuramyl-L-alaninamidázy katalyzují

štěpení mezi sacharidovou a peptidovou částí peptidoglykanu

3.3. EndopeptidázyEndopeptidázy hydrolyzují peptidové vazby peptidoglykanu

4.4. Ostatní Ostatní – chitinázy, ß-glukanázy

Antimikrobiální enzymyAntimikrobiální enzymy

OxidoreduktázyOxidoreduktázy

Glukozooxidázy Glukozooxidázy jsou produkovány některými plísněmi, podstata cytotoxicity spočívá v tvorbě peroxidu vodíku (oxidace glukózy na kys. glukonovou a H2O2

)LaktoperoxidázyLaktoperoxidázy se vyskytují např. ve slinách, mléce

(oxidace thiokyanátu na hyperthiokyanát)LaktoferrinLaktoferrin je glykoprotein tvořící komplexy s ionty

železa

Antimikrobiální enzymyAntimikrobiální enzymy

Bakteriolytické

Lysozym Lysozym je aktivní především u G pozitivních bakterií.

Dezinfekční látkyDezinfekční látky

Sanitace = čištění a dezinfekce

Čištění – odstranění nečistot a zbytků organického materiálu

Dezinfekce – odstranění mikroorganismů.

Teplota a doba působení čistících a dezinfekčních prostředků!

Dezinfekční látkyDezinfekční látky

• buněčná stěna - poškození• cytoplazmatická membrána – indukce difuze látek

z buňky, inhibice enzymů CM, oslabení elektrochemického potenciálu CM

• cytoplazma – koagulace enzymů, ribozomů, NK

Dezinfekční mechanizmusDezinfekční mechanizmus- oxidace, hydrolýza, tvorba solí s bílkovinami,

koagulace bílkovin, změny permeability, poškození enzymatického systému, mechanická disrupce.

Anorganické sloučeninyAnorganické sloučeniny

Silné kyseliny a silné zásadySilné kyseliny a silné zásady- poškozují BS a CM x poškozují povrchy zařízení

Hašené vápnoHašené vápno- dezinfekce stěn, kvasných kádí, atd.

Uhličitan sodný, fosforečnan sodný, polyfosfátyUhličitan sodný, fosforečnan sodný, polyfosfáty- odstranění zbytků tuků a bílkovin x polyfosfáty

ekologicky nežádoucí (eutrofizace vod)

Oxid siřičitýOxid siřičitý- síření ovocných a vinných polotovarů, síření sudů,

sklepů, atd.

Anorganické sloučeninyAnorganické sloučeniny

Oxid uhličitýOxid uhličitý- uchovávání ovocných šťáv

Organocíničité sloučeniny - LastanoxyOrganocíničité sloučeniny - Lastanoxy- antifugální účinek, nátěry stěn, omítek, atd.

Sloučeniny chlóruSloučeniny chlóru- plynný chlór – dezinfekce vody- chlorové vápno – desinfekce podlah, skladovacích

ploch- chloramin – směsné čistící prostředky, velmi časté

použití v lékařství i potravinářství

Anorganické sloučeninyAnorganické sloučeniny

Jodové preparátyJodové preparáty- Jodonal M – desinfekce mléčné žlázy

Peroxid vodíkuPeroxid vodíku- sterilizace korunkových uzávěrů, obalů z plastu

(kelímky, tetrapakové obaly,atd.), sýrařství

Organické sloučeninyOrganické sloučeniny

Organické kyseliny – konzervace potravinOrganické kyseliny – konzervace potravin- kyselina benzoová- kyselina sorbová (plísně)- kyselina mravenčí (kvasinky, plísně)

Kyselina peroctová - PersterilKyselina peroctová - Persteril

Povrchově aktivní látkyPovrchově aktivní látky- mýdla (sodné soli vyšších MK)- kvartérní amoniové báze (Ajatin, Septonex)

AntibiotikaAntibiotika- nisin (konzervace potravin)

Konzervace potravin

• Běžné metody používají následující procesy: sušení, sprejové sušení, lyofilizace, (freeze drying), mražení, vakuové balení, výroba konzerv, konzervace cukernými roztoky, krystalizace cukru, ozařování, přídavky konzervačních látek, balení do inertní atmosféry, oxid uhličitý. Ostatní metody nejen pomáhají uchovat potraviny, ale dávají chuť, nakládání (pickling), nasolování, uzení, zalévání do cukru, alkoholu.

Přehled procesů• Konzervační procesy zahrnují:• Tepelné ošetření s cílem usmrtit nebo denaturovat

microorganismy (např.var) • Oxidace (např. užití oxidu siřičitého) • Toxická inhibice (např. uzení, užití oxidu uhličitého, ocet,

alkohol) • Dehydratace (sušení) • Osmotická inhibice (např. užití sirupů) • Inaktivace nízkými teplotami (např. mražení) • Ultravysoký tlak vody (t.zv. “studená“ pasterace, tlak

usmrcuje jak patogeny, tak mikroorganismy vyvolávající kažení potravin)

• Mnoho kombinací shora uvedených metod