Ο ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ

Η μικροβιολογία είναι ο επιστημονικός κλάδος που περιλαμβάνει τη μελέτη της συχνότητας και της σημασίας των βακτηρίων, μυκήτων, των πρωτόζωων και των φυκών. Οι μικροβιολογοι έχουν απομονώσει μικρόβια από διάφορα οικοσυστήματα, όπως το χώμα, το ύδωρ, τον αέρα, τα ζώα, τα φυτά τους βράχους και ακόμη και τον άνθρωπο. Η μικροβιολογία είναι η μελέτη των μικροοργανισμών που μολύνουν τα τρόφιμα και που προκαλούν τις τροφικές δηλητηριάσεις

1. ΟΙΚΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΜΙΚΡΟΒΙΩΝ Η οικολογία είναι η επιστήμη που μελετά τις αλληλοσυσχετίσεις ανάμεσα στους οργανισμούς και το περιβάλλον που ζουν. Το πρόσφατο ενδιαφέρον στην οικολογία επικεντρώνεται σε δύο κύρια σημεία: α) να διαπιστώσει πως λειτουργεί το περιβάλλον β) να μελετήσει την επιρροή του ανθρώπου σ’ αυτές τις φυσιολογικές συνθήκες.

ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΚΑΙ ΤΡΟΦΙΜΑ Τα τρόφιμα που τρώμε είναι σπάνια στείρα μικροοργανισμών. Φέρνουν τη μικροβιακή χλωρίδα που η σύνθεσή της είναι πολύ διαφορετική από το ένα τρόφιμο στο άλλο. Οι παρόντες μικροοργανισμοί προέρχονται είτε από τη φυσική μικροχλωρίδα της πρώτης ύλης είτε εισάγονται κατά τη διάρκεια της συγκομιδής, της σφαγής, της επεξεργασίας, της αποθήκευσης και της διανομής των τροφίμων.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα τρόφιμα καταναλώνονται χωρίς καμία συνέπεια. Σε άλλες περιπτώσεις, οι μικροοργανισμοί φανερώνουν την παρουσία τους με τους ακόλουθους τρόπους: α) την πρόκληση της αλλοίωσης των τροφίμων β) την πρόκληση τροφογενούς λοίμωξης γ) μπορούν να μετασχηματίσουν τα τρόφιμα με έναν ευεργετικό τρόπο που καλείται ζύμωση τροφίμων

Αλλοίωση τροφών και συντήρηση Είναι γνωστό ότι γίνεται συστηματικά αποθήκευση των ξηρών καρπών, άλλων καρπών και σιτηρών για τους χειμερινούς μήνες τόσον από τα θηλαστικά, όσον και από τον άνθρωπο. Με την πρόοδο στη γεωργία, η ασφαλή αποθήκευση της παραγωγής πλεονάσματος είναι μεγάλης σπουδαιότητας. Οι μικροβιολογικές αρχές αναπτύχθηκαν εμπειρικά από τους ανθρώπους για να συλλάβουν ή να καθυστερήσουν στη φυσική διαδικασία της αποσύνθεσης.

Τον 19ο αιώνα η ανάπτυξη των βιομηχανιών συντήρησης τροφίμων άρχισε Τον 19ο αιώνα η ανάπτυξη των βιομηχανιών συντήρησης τροφίμων άρχισε. Η συστηματική βιομηχανοποιημένη κατάψυξη, κονσερβοποίηση και συντήρηση επέτρεψε την ευρεία και ασφαλή μεταφορά των τροφίμων από τους απομακρυσμένους παραγωγούς.

Ασφάλεια τροφίμων Οι τροφές έχουν μια μακρόχρονη σχέση με τη μετάδοση τροφογενών λοιμώξεων. Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (WHO) στο 1992 αναφέρει ότι: «Η τροφική ασθένεια είναι ίσως το πιο διαδεδομένο πρόβλημα υγέιας στο σύγχρονο κόσμο και μια σημαντική αιτία της μειωμένης οικονομικής παραγωγικότητας». Η καθιέρωση μιας ανεξάρτητης ευρωπαϊκής αρχης τροφίμων θεωρείται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή η πιο κατάλληλη απάντηση στην ανάγκη να εγγυηθεί ένα υψηλό επίπεδο ασφάλειας τροφίμων.

Για να προστατεύσει τους καταναλωτές από τους μικροβιολογικούς κινδύνους στα τρόφιμα, η κοινοτική νομοθεσία καθορίζει τα πολυάριθμα μέτρα υγιεινής (οι βασισμένες στο HACCP αρχές, ο συστηματικός έλεγχος κρέατος κ.τ.λ.) αποκαλούμενα «μικροβιολογικά κριτήρια». Τα μικροβιολογικά κριτήρια είναι εργαλεία που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αξιολόγηση της ασφάλειας και της ποιότητας των τροφίμων

Ζύμωση τροφών Τα μικρόβια μπορούν εντούτοις να διαδραματίσουν κάποιο θετικό ρόλο στα τρόφιμα. Μπορούν να επηρεάσουν τα τρόφιμα αλλάζοντας τις ιδιότητες τους με ΄΄έναν ευεργετικό τρόπο. Το πιο γνωστό παράδειγμα είναι ο Lactobacillus που χρησιμοποιούνται για τη διαδικασία του γιαουρτιού. Η διαδικασία αυτή καλείται ζύμωση τροφίμων.

ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

ΠΟΙΚΙΛΟΜΟΡΦΙΑ ΤΟΥ ΒΙΟΤΟΠΟΥ Μικροοργανισμοί έχουν απομονωθεί σε ένα ευρύ φάσμα του βιότοπων από τα κρύα νερά των πολικών περιοχών στο βράζων ύδωρ των θερμών πηγών και των ηφαιστείων. Βρίσκονται επίσης στο βαθύτερο τμήμα των ωκεανών στις πολύ υψηλές υδροστατικές πιέσεις, στα όξινα απόβλητα των ορυχείων ή στα αλκαλικά ύδατα των λιμνών, στις λάσπες ή στα καθαρότερα ύδατα.

Μικροοργανισμοί κύκλοι άνθρακα, αζώτου και θείου

Μικροοργανισμοί στην ατμόσφαιρα Το πλέον εχθρικό περιβάλλον για τους μικροοργανισμούς είναι η ατμόσφαιρα και αυτό εξηγείται από τα καταστρεπτικά αποτελέσματα που προκαλούνται από την ενέργεια του ήλιου και την καταστροφή της χημικής δραστηριότητας του Ο2. Τα κατά Gram(-) είναι περισσότερο ανθεκτικά στον αέρα

Μικροοργανισμοί του εδάφους Κάθε τύπος εδάφους έχει διαφορετική χλωρίδα βακτηρίων, μυκήτων, πρωτόζωων και αλγών. Το έδαφος είναι πλούσια δεξαμενή των μικροοργανισμών στη φυτική ή τη σπορογόνο μορφή τους. Στο έδαφος απομονώθηκαν μικροβιακά στελέχη που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική παραγωγή αντιβιοτικών, ενζύμων, αμινοξέων ή βιταμινών στις βιομηχανίες φαρμακευτικών ειδών και τροφίμων. Μικροοργανισμοί βρίσκονται επίσης στις επιφάνειες των φυτών (φύλλα, λουλούδια, καρποί, ρίζες), Στις επιφάνειες από τα έντερα των ζώων και του ανθρώπου (δέρμα, εντερική χλωρίδα, φυσιολογική χλωρίδα).

Αερομεταφερόμενα βακτήρια και μύκητες Ο ποσοτικό προσδιορισμός των μικροβίων απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό δειγματοληψίας, αλλά η απλή ποιοτική εκτίμηση μπορεί να γίνει με την έκθεση του τρυβλίου petri με άγαρ στον αέρα για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο. Στη βακτηριακή χλωρίδα του αέρα υπάρχουν: οι κατά Gram (+) βάκιλοι και κόκκοι, οι έγχρωμες αποικίες των μικροκόκκων ή των Corynebacterium, οι μεγάλες κρεμώδεις αποικίες (Bacillus) και οι αποικίες διακλαδούμενων βακτηρίων (Streptomyces).

με τα σταγονίδια του ύδατος κατά τη διάρκεια του βήχα και του πταρμού, Τα αποτελέσματα της ακτινοβολίας και της αποξήρανσης ενισχύονται από τον «υπαίθριο παράγοντα» (open-air-factor) ο οποίος είναι υπεύθυνος για τα ταχύτατα ποσοστά θανάτου των ευαίσθητων Gram- οργανισμών, όπως η E. coli. Τα βακτήρια δεν έχουν κανένα ενεργό μηχανισμό για τη μεταφορά τους. Διασκορπίζονται με τα μόρια σκόνης, με τα σταγονίδια του ύδατος κατά τη διάρκεια του βήχα και του πταρμού, με την έκρηξη των φυσαλίδων, με την ενσφήνωση ενός ρεύματος υγρού επάνω στην επιφάνεια ή κατά την αφαίρεση του πώματος από ένα μπουκάλι με υγρό.

Μικροοργανισμοί των φυτών Όλες οι επιφάνειες των φυτών έχουν μια φυσική χλωρίδα. Η «φυλλοπλάνα» χλωρίδα που απομονώνεται στα φύλλα του φυτού και η «ριζοπλάνα» χλωρίδα αφορά τη χλωρίδα στις ρίζες του φυτού. Οι ζυμομύκητες ανευρίσκονται συχνά και ειδικότερα Cladosporium, Aureobasidium pullulans και Bullera. Η βακτηριακή χλωρίδα των εναέριων επιφανειών των φυτών εξουσιάζεται από Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas και Gram(+) μικροοργανισμούς όπως Lactobacillus, Streptococcus Leuconostoc. Δεδομένου ότι το φυτό ωριμάζει, η βακτηριακή και μυκητισιακή χλωρίδα αλλάζουν. Επομένως τα πεπτονολυτικά βακτήρια αυξάνονται, και μπορούν να προκαλέσουν αλλοιώσεις.

Συμπεράσματα Τα τρόφιμα δεν είναι στείρα, έχουν μια φυσιολογική σταθερή χλωρίδα και μια παροδική χλωρίδα που απεικονίζει το περιβάλλον τους. Οι μικροοργανισμοί μπορούν να μολύνουν τα τρόφιμα και να προκαλέσουν αλλοιώσεις ή προβλήματα υγείας στο ξενιστή που καταναλώνει τα τρόφιμα. Σε αυτές τις περιπτώσεις πρέπει να καταστρέψουμε τους μικροοργανισμούς ή να αποτρέψουμε την ανάπτυξή τους, για τη διαφύλαξη της υγιεινής του τροφίμου και της υγείας μας.

Μικροοργανισμοί του ύδατος Το υδρόβιο περιβάλλον αντιπροσωπεύει σε έκταση και όγκο το μεγαλύτερο μέρος της βιόσφαιρας. Τόσον στα γλυκά νερά όσον και στη θάλασσα περιέχονται πολλά είδη μικροοργανισμών. Τα βακτήρια που απομονώνονται από τα νερά του ανοικτού ωκεανού απαιτούν για την ανάπτυξή τους το αλάτι, αναπτύσσονται καλύτερα σε χαμηλή θερμοκρασία και είναι ευπροσάρμοστα γενικότερα στις χαμηλές συγκεντρώσεις των οργανικών αζωτούχων ενώσεων. Ο επιστημονικός όρος «Ολιγοτροφικά ψυχρόφιλα με απαίτηση σε χλωριούχο νάτριο (NaCl)» είναι αντιπροσωπευτικός της κατηγορίας αυτής των μικροοργανισμών.

Οι επιφάνειες των ψαριών έχουν χλωρίδα που απεικονίζει το ανωτέρω περιβάλλον. Κατά τη διάρκεια του χειρισμού και της προετοιμασίας τους τα ψάρια μπορούν να μολυνθούν από την ανθρώπινη βακτηριακή χλωρίδα με γένη όπως Enterobacteriaceae ή Staphylococcus, οι οποίοι αναπτύσσονται στους 37ο C. Οι θάλασσες γύρω από την ακτή επηρεάζονται τόσον από τους επίγειους όσον και από τους μικροοργανισμούς του «γλυκού νερού», καθώς επίσης και από τις ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως προϊόντα λυμάτων και αποβλήτων.

Μικροοργανισμοί Ζωικής Προέλευσης Όλα τα υγιή ζώα, και ο άνθρωπος έχουν μια σταθερή φυσιολογική χλωρίδα, που προσαρμόζεται στην ανάπτυξη και την επιβίωση του οικοδεσπότη της. Μέρος αυτής της χλωρίδας μπορεί να είναι παροδικό, και απεικονίζει την άμεση αλληλεπίδραση με το συνηθισμένο περιβάλλον.

Το δέρμα Οι επιφάνειες των ανθρώπων και των ζώων που εκτίθενται στον αέρα, το έδαφος και το ύδωρ και θα μπορούσαν να μολύνουν τα τρόφιμα κατά τη διάρκεια του χειρισμού τους. Στον άνθρωπο η φυσιολογική χλωρίδα του δέρματος συντίθεται κυρίως από Gram(+) μικροοργανισμούς, όπως οι Staphylococcus, Corynebacterium και Propionibacterium.

Η μύτη και ο λαιμός Τα βακτήρια αυτών των χλωρίδων είναι συνήθως αβλαβή αλλά μπορούν να αποκτήσουν τη δυνατότητα να προκαλέσουν ασθένεια. Είναι γνωστό ότι ο χρυσίζων σταφυλόκοκκος ανευρίσκεται στις βλεννoγόνους της μύτης «υγιών φορέων» του ανθρώπινου πληθυσμού.

Η ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ

Η βακτηριακή ανάπτυξη αναφέρεται στην αναπαραγωγή του βακτηριακού κυττάρου. Τα βακτήρια μπορούν να αναπαραχθούν με ποικίλους τρόπους. Οι ακτινομύκητες αναπαράγονται διακλαδούμενοι και με θραύση. Οι Streptomycetes παράγουν σπόρους που δημιουργούν μια νέα μικροβιακή αποικία. Μερικά βακτήρια είναι σε θέση να εκβλαστάνουν με την παραγωγή νέων μικρότερων κυττάρων στην επιφάνειά τους. Αλλά η πλειοψηφία των βακτηριακών κυττάρων αναπαράγεται με διχοτόμηση.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ Η βακτηριακή ανάπτυξη μελετάται με τον εμβολιασμό των βακτηρίων σε ένα υγρό υλικό καλλιέργειας και την καταμέτρηση του βακτηριακού πληθυσμού σε κανονικά χρονικά διαστήματα. Αυτά τα αποτελέσματα φέρονται σε μια γραφική παράσταση, και λαμβάνουμε την «καμπύλη ανάπτυξης» που παρουσιάζει 4 διαφορετικές φάσεις.

Φάσης βακτηριακής ανάπτυξης Φάση προσαρμογής Λογαριθμική ή εκθετική φάση Στάσιμη φάση και Φάση θανάτου ή απόκλισης

1.Φάση προσαρμογής Όταν τα μικρόβια βρίσκονται σε ένα νέο περιβάλλον, δεν αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται αμέσως αλλά απαιτούν μια περίοδο ρύθμισης σε αυτό το νέο περιβάλλον προτού αρχίσουν να αυξάνουν τους αριθμούς τους μετά την κυτταρική διαίρεση. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης υπάρχει αναδόμηση των τραυμάτων που προέκυψαν από προηγούμενους τραυματισμούς (προηγούμενη ψύξη ή θέρμανση). Επίσης παλαιά ή τα κύτταρα «εν νάρκη»αποκαθιστούν τα βασικά συστατικά ΄τους που έχουν μειωθεί ή καταστραφεί.

Σε αυτή τη φάση, υπάρχει σύνθεση των απαραίτητων ενζύμων από τα νέα βακτήρια που πρέπει να προσαρμοστούν στο νέο περιβάλλον τους. Βακτηριακά κύτταρα που μεταφέρονται από ένα πλούσιο περιβάλλον σε άλλο που είναι θρεπτικά φτωχό, απαιτούν μεγαλύτερο χρόνο να συνθέσουν τα ένζυμά τους. Η διάρκεια αυτής φάσης προσαρμογής μεταβάλλεται εξαρτώμενη από την ικανότητα προσαρμογής των μικροβίων στο νέο περιβάλλον τους. Σε περίπτωση όπου τα μικρόβια υπό πολλαπλασιασμό εμβολιάζονται σε ίδιου τύπου θρεπτικό υλικό καλλιέργειας, αυτή η φάση μπορεί να εκλείψει.

2.Λογαριθμική ή εκθετική φάση Όταν τα μικροβιακά κύτταρα προσαρμόζονται στο νέο περιβάλλον αρχίζουν να διαιρούνται, και όταν διαιρούνται όλα τα κύτταρα, η καλλιέργεια περνάει στην εκθετική ή λογαριθμική φάση ανάπτυξης. Σε αυτή τη φάση, υπάρχει μια αύξηση κυττάρων σύμφωνα με την απλή εξίσωση του νόμου ανάπτυξης. Ο ρυθμός ανάπτυξης (=μ) είναι ο αριθμός διπλασιασμών ανά ώρα (μ=t/n), επηρεάζεται δε από γενετικούς παράγοντες ειδικούς για κάθε στέλεχος. Το φυσικό περιβάλλον και η θερμοκρασία επώασης των μικροβίων αποτελούν έναν σημαντικό παράγοντα αυτής της φάσης.

Η σύνθεση του υλικού καλλιέργειας και η περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά καθορίζουν το ρυθμό ανάπτυξης της μικροβιακής πίεσης. Μια άλλη σταθερά είναι ο αριθμός των γενεών (=G) που καθορίζουν το χρόνο στον οποίο ο αριθμός των διπλασιασμών πραγματοποιείται (G=n/t). Το τέλος αυτής της φάσης χαρακτηρίζεται από τα εξής: Μείωση των βασικών θρεπτικών ουσιών και Συσσώρευση των ανασταλτικών τοξικών μεταβολιτών. Στο τέλος της φάσης, λιγότερα κύτταρα διαιρούνται και έτσι, η καλλιέργεια εισέρχεται στη στάσιμο φάση.

Η στάσιμος φάση Ο μικροβιακός πληθυσμός εισέρχεται σε αυτή τη φάση λόγω μείωσης των θρεπτικών ουσιών και της συσσώρευσης των τοξικών μεταβολιτών. Οι αερόβιοι μικροοργανισμοί συχνά περιορίζονται από τη διαθεσιμότητα σε οξυγόνο. Κατά τη διάρκεια της στάσιμης φάσης, σταθεροί αριθμοί κυττάρων διατηρούνται διότι ο ρυθμός παραγωγής των κυττάρων είναι ισοδύναμος με τους αριθμούς των κυττάρων που πεθαίνουν. Τέλος, ο ρυθμός ανάπτυξης τείνει στο μηδέν, επειδή η ανάπτυξη παύει και η καμπύλη γίνεται οριζόντια. Ορισμένα βακτήρια πριν την είσοδο σε αυτή τη φάση καθοδηγούνται γενετικά στη διαδικασία της σπορογονίας.

Φάση θανάτου ή απόκλισης Η συσσώρευση των τοξικών αποβλήτων και η θρεπτική στέρηση οδηγούν στη μείωση του αριθμού των βιώσιμων βακτηριακών κυττάρων. Ο αριθμός των βακτηρίων μειώνεται εκθετικά, αλλά με αργότερους ρυθμούς από τη λογαριθμική φάση. Μερικά βακτήρια φέρουν ένζυμα αποκαλούμενα αυτολυσίνες που προκαλούν λύση των κυττάρων καθώς γηράσκουν.

Παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη και την επιβίωση των μικροοργανισμών στα τρόφιμα

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη και την επιβίωση των μικροοργανισμών στα τρόφιμα συλλέγονται σε τέσσερις ομάδες: Οι εγγενείς παράγοντες Αφορούν τις φυσικοχημικές ιδιότητες των ιδίων τροφίμων. Οι εξωγενείς ή περιβαλλοντικοί παράγοντες Σχετικά με τις συνθήκες αποθήκευσης ή το περιβάλλον των τροφίμων. Οι ειδικοί παράγοντες Που εστιάζουν στις ιδιότητες και τις αλληλεπιδράσεις των μικροοργανισμών μεταξύ τους Οι παράγοντες επεξεργασίας Σχετικά με την επεξεργασία και την κατασκευή των τροφίμων

ΟΙ ΕΓΓΕΝΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Θρεπτική απαίτηση Οι σημαντικότερες θρεπτικές ουσίες που είναι απαραίτητες στα βακτήρια για τη δόμηση της μικροβιακής βιομάζας τους είναι: Οι υδατάνθρακες, πηγή αζώτου που ικανοποιείται από τις οργανικές ενώσεις, τα πεπτίδια, τα αμινοξέα ή τις πρωτεΐνες.

Οι υδατάνθρακες πηγή αζώτου που ικανοποιείται από τις οργανικές ενώσεις, τα πεπτίδια, τα αμινοξέα ή τις πρωτεΐνες. Η απαίτηση σε οξυγόνο διαδραματίζει ένα βασικό ρόλο για την ανάπτυξή τους καθώς επίσης και για την ανάγκη σε θείο και φώσφορο. Άλλα χημικά στοιχεία όπως το μαγνήσιο, το κάλιο, ο σίδηρος και το ασβέστιο, είναι απαραίτητα σε μικρότερες ποσότητες. Μικρές ποσότητες άλλων στοιχείων μπορεί να είναι παρούσες.

Υγρασία Το ύδωρ αποτελεί το 80-90% του συνολικού βάρους των ζωντανών κυττάρων και είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη όλων των οργανισμών. Η ζωή εξαρτάται από την παρουσία ύδατος στην υγρή κατάστασή του. Οι αντιδράσεις και λειτουργίες που επιτελούνται στο κυτταρόπλασμα των βακτηρίων είναι εφικτές μόνο σε υγρά μορφή. Η υγρή κατάσταση του ύδατος περιορίζεται μεταξύ του σημείου ψύξης 0oC και του σημείου βρασμού 100oC.

Ουσίες που απαιτούνται από τα αυξότροφα βακτήρια Χημική ουσία Μικροοργανισμός Νικοτιναμίδιο Σταφυλόκοκκος-H. infuengae (Δορυφορισμός) Θειαμίνη (Vit.K1) L. fermentii, C. botulinum, C. tertani Ριβοφλαβίνη (Vit. B2) Γαλακτοβάκιλλος, Στρεπτόκοκκος, Propionibacterium, Clostridium Vit. B6 (πυριδοξάλη, πυριδοξαμίνη, πυριδοξίνη) Γαλακτοβάκιλλος, S.feasalis, Clostridium, Ζυμομύκητες Vit. B12 L. leichmanii, S.feasalis Φολικό οξύ Εντερόκοκκος, Γαλακτοβάκιλος Παρά-αμινο βενζοϊκό (Ρ.Α.Β.Α.) C. acetobutilicum, C. tetanomorphum, Acetobacter suboxydans Παντοθενικό οξύ Στρεπτόκοκκος A, Brucella, Shigella, Proteus Βιοτίνη L. casei, L. plantarum, L. arabinosus Αντισκορβουτικό οξύ (Vit. C) Leischania, Trypanosoma Χολίνη Pneumococcus Μη κορεσμένα λιπαρά οξέα C. tetani, C. diphtariae Βιταμίνη Κ B. melaninogenicus Μυκοβακτίνη Mycobacterium

Το κυτταρόπλασμα του ενεργού βακτηριακού κυττάρου ΑΕΡΙΟΣ ΦΑΣΗ Η2Ο κυτταρόπλασμα Η2Ο ΣΤΕΡΕΑ ΦΑΣΗ ΥΓΡΗ ΦΑΣΗ Το κυτταρόπλασμα του ενεργού βακτηριακού κυττάρου

Μια παράμετρος αποκαλούμενη δραστηριότητα ύδατος (αw =water activity), επιτρέπει την κατανόηση της μεταφοράς ύδατος από το κυτταρόπλασμα στο περιβάλλον και αντίστροφα. αw =Ρ/Ρο =1/100 ERH Η μέτρηση της δραστηριότητας αw επιτυγχάνεται με την μέτρηση της σχετικής υγρασίας ισορροπίας (ERH) της ατμόσφαιρας. Όταν η δραστηριότητα ύδατος αw μειώνεται στο περιβάλλον, ο αριθμός των μικροοργανισμών μειώνεται. Η δραστηριότητα ύδατος αw του καθαρού ύδατος είναι 1,00. Τα περισσότερα βακτήρια αναπτύσσονται καλά σε θρεπτικά υλικά με δραστηριότητες ύδατος αw 0,990 –0,998. Πολλά βακτήρια αποτυγχάνουν να αναπτυχθούν σε επίπεδα αw κάτω από 0,95, με εξαίρεση τους Micrococci και τους staphylococcus που ενέχονται σε επίπεδα κάτω από 0,86.

Η χαμηλή δραστηριότητα ύδατος συνδέεται με 3 τύπους μικροοργανισμών που βρίσκονται στα τρόφιμα. Οσμοανεκτικοί ή οσμόφιλοι, συμπεριλαμβανομένων και των μικροοργανισμών που αναπτύσσονται παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων ζάχαρης. Αλοανεκτική ή αλόφιλοι, (halo:άλας, phile:φίλος), συμπεριλαμβανομένων και των μικροοργανισμών που αναπτύσσονται παρουσία υψηλών αλατισμένων συγκεντρώσεων. Ξηροανεκτικοί ή ξηρόφιλοι, (xero:ξήρανση), συμπεριλαμβανομένων των μικροοργανισμών που αναπτύσσονται στα ξηρά τρόφιμα.

Τρόφιμα και δραστηριότητα ύδατος αw 6% NaCl 0,9 0,6 0,7 0,8 0,95 αw Φρέσκα φρούτα και λαχανικά, κρέας, ψάρι, γάλα και αφεψήματα Γάλα εβαπορέ, ζαμπόν, τυρί γκούντα, σαλάμι, ψωμί αλατισμένο κρέας, πολτός ντομάτας Αποξηραμένο μοσχάρι, αποξηραμένα ή ζυμούμενα αλλαντικά, ξηρά τυριά, κέικ, φασόλια, δημητριακά, χοιρομέρι Μαρμελάδες, καρποί, αλεύρι, παλαιά τυριά Ξηροί καρποί Αποξηραμένα φρούτα, καραμέλες, σοκολάτες, μπισκότα, ζαχαρώδη τσιπς, αποξηραμένο αυγό Τρόφιμα και δραστηριότητα ύδατος αw

Οι ζυμομύκητες κατά γενικό κανόνα είναι ξηρόφιλοι οργανισμοί που συνδέονται με χαμηλότερα επίπεδα δραστηριοτήτων ύδατος και αναπτύσσονται κάτω από δραστηριότητα ύδατος αw 0,70. Το Xeromyces bisporus αναπτύσσεται σε αw 0,60, άλλοι ζυμομύκητες παρουσιάζουν ενδιάμεσα επίπεδα δραστηριότητας ύδατος αw 0,90. Η οριακή τιμή της δραστηριότητας ύδατος για την ανάπτυξη οποιουδήποτε μικροοργανισμού είναι περίπου 0,6 και κάτω από αυτήν την τιμή η αλλοίωση των τροφίμων συνδέεται με ζημία προκαλούμενη από έντομα ή χημικές αντιδράσεις όπως η οξείδωση.

0,61 0,7 0,78 0,81 0,85 0,94 0,96 0,97 Xeromyces bisporus Aspergillus onicus Aspergillus ochraceus Aspergillus flavus Penicillium expansum Rhizopus nigricans Escherichia coli Pseudomonas spp Clostridiym botulinum, Type E 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Οι Micrococci και οι Staphylococci ανέχονται τα επίπεδα δραστηριότητας ύδατος αw κάτω σε 0,86 και αυτό συνδέεται με το γεγονός ότι μπορούν να αναπτυχθούν σε υπεραλατισμένη συγκέντρωση (5-7% NaCl), χωρίς αυτό να είναι απόλυτη απαίτηση. Εντούτοις, υπάρχούν τα βακτηριακά γένη Halobacterium και Halococcus που ανήκουν στα Archaebacteria που εξαρτώνται για την ανάπτυξή τους από υψηλές συγκεντρώσεις άλατος (25-30% NaCl). Αυτοί οι μικροοργανισμοί βρίσκονται σε ακραία περιβάλλοντα όπως είναι η Μαύρη Θάλασσα.

Το κρέας των καταπονημένων ζώων (fatigued animal) αλλοιώνεται γρηγορότερα από αυτό των μη-καταπονημένων, και αυτό λόγω της αλλαγής του pH κατά την πτωτική ακαμψία. Με το θάνατο ενός μη καταπονημένου ζώου, το γλυκογόνο (1%) μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ, που προκαλεί μείωση της τιμής του pH από 7,4 σε 5,6. Τα περισσότερα τρόφιμα οφείλουν τη φυσική οξύτητά τους στην παρουσία ασθενών οργανικών οξέων (εκτός από τα μη αλκοολούχα ποτά που περιέχουν φωσφορικό οξύ)

Μικροβιακή παρεμπόδιση στα τρόφιμα από τα ασθενή οργανικά οξέα κυτταρόπλασμα ΑΤΡ ADP Α- + Η+ ενεργός μεταφορά ασθενή οργανικά οξέα ΗΑ Μικροβιακή παρεμπόδιση στα τρόφιμα από τα ασθενή οργανικά οξέα

Οξειδωαναγωγική ικανότητα (Eh) και οξυγόνο (O2) Η οξειδοαναγωγική αντίδραση είναι το αποτέλεσμα της μεταφορά των ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων ή των μορίων, όπως φαίνεται στων ακόλουθη αντίδραση: (Οξειδωτικό) + Η + ne  (Αναγωγικό) ne = αριθμός ηλεκτρονίων που μεταφέρονται Ο αποκλεισμός του αέρα από το τρόφιμο κατά τη διάρκεια της κονσερβοποίησης μειώνει την οξειδοαναγωγική ικανότητα (Eh(-)). Αντιθέτως κατά τη διάρκεια του τεμαχισμού, κοπής κιμά ή άλλων διεργασιών, τα τρόφιμα οξειδώνονται και η οξειδοαναγωγική ικανότητα (Eh(+)) αυξάνει.

Υποχρεωτικά ή αυστηρώς αερόβια μικρόβια, εξαρτώμενα για την ανάπτυξή τους από το ελεύθερο οξυγόνο που υπάρχει στον αέρα (π.χ. Pseudomonas και ζυμομύκηκες που απομονώνονται στις επιφάνειες τροφίμων που εκτίθενται στον αέρα

Εξίσωση του Nernst Eh = 2.303 RT/F (rH – 2pH) Όπου R = 8.315 Joules (σταθερά αερίου) F = 96.500 Coulomb (σταθερά του Faraday) T = απόλυτη θερμοκρασία

Σαν συμπέρασμα οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη μετρούμενη οξειδοαναγωγική ικανότητα των τροφίμων είναι: τα παρόντα οξειδοαναγωγικά ζεύγη η αναλογία του οξειδοαναγωγικού προς το αναγωγικό το ph η «poising capacity», που ερμηνεύεται ως αντίσταση στην αλλαγή της οξειδοαναγωγικής ικανότητας η διαθεσιμότητα οξυγόνου

Ανασταλτικές ουσίες Τα τρόφιμα περιέχουν ποικίλες ουσίες ή φραγμούς που εμποδίζουν τη μικροβιακή ανάπτυξη. Η παρουσία τους είναι φυσική ή παράγονται κατά τη μικροβιακή ανάπτυξη ή ακόμη προστίθενται τεχνητά.

Κοινά φυτά με αντιμικροβιακή δραστηριότητα

Χαμηλά επίπεδα διαθέσιμου αζώτου Θρέψη Υψηλό pΗ   Χαμηλά επίπεδα διαθέσιμου αζώτου Αντιμικροβιακά Ωοτρανσφερρίνη (12% των στερεών) Λυσοζύμη (3,5% των στερεών) Αβιδίνη (0,05% των στερεών) Ωοφλαβοπρωτεΐνη (0,8% των στρεών) Ωοβλεννώδης και ωοαναστολέας (11% των στερεών)

ΟΙ ΕΞΩΓΕΝΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Θερμοκρασία Σχήμα: Καμπύλη ανάπτυξης των βακτηρίων βάσει της θερμοκρασίας

Καμπύλη ανάπτυξης βακτηρίων: Τα μικρόβια που απαιτούν τις χαμηλές θερμοκρασίες για την ανάπτυξή τους καλούνται Ψυχρόφιλα. Τα βακτήρια που αναπτύσσονται μεταξύ 25ο C και 45o C είναι Μεσόφιλα Εκείνα που αναπτύσσονται βέλτιστα μεταξύ 50ο C και 80o C καλούνται Θερμόφιλα

Σχετική υγρασία Υπάρχει μία σχέση μεταξύ της σχετικής υγρασίας (RH=Relative Humidity)και της δραστηριότητας ύδατος αw. Όπως ήδη προαναφέρθηκε στο τμήμα των εγγενών παραγόντων, η σχετική υγρασία (RH) είναι ουσιαστικά ένας τρόπος μέτρησης της δραστηριότητας του ύδατος αw .

Η αεριώδης ατμόσφαιρα Όπως προαναφέρθηκε ήδη για τους εγγενείς παράγοντες ο ρόλος του οξυγόνου είναι σημαντικός στην ανάπτυξη των μικροοργανισμών. Η σχέση μεταξύ του οξυγόνου και της οξειδοαναγωγικής ικανότητας (Eh) έχει ήδη αναφερθεί. Το οξυγόνο εισάγεται στα τρόφιμα κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας των τροφίμων. Ένα άλλο αέριο, το CO2 έχει γενικά ανασταλτική επίδραση στην αερόβια ανάπτυξη και χρησιμοποιείται στη συσκευασία τροφίμων, στα μεταλλικά νερά και τα ποτά. Η ανασταλτική επίδραση του CO2 αυξάνει με την μείωση της θερμοκρασίας και αυτό λόγω της διαλυτότητας του CO2 στις χαμηλότερες θερμοκρασίες. Το CO2 επηρεάζει επίσης το pH, διότι όταν διαλύεται στο ύδωρ (Η2Ο), παράγει το ανθρακικό οξύ που προκαλεί μείωση του pH.

ΟΙ ΕΙΔΙΚΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΕΣ Οι ειδικοί παράγοντες αφορούν τις ιδιαιτερότητες και τις ιδιότητες των μικροοργανισμών καθώς και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών.

Ειδικός ρυθμός ανάπτυξης Η συγκέντρωση των βασικών θρεπτικών ουσιών καθορίζει το ποσοστό μικροβιακής ανάπτυξης και αυτό εκφράζεται μαθηματικά με την εξίσωση Monod.

ΟΙ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ Η επεξεργασία των τροφίμων συχνά εμποδίζει την ανάπτυξη των μικροβίων. Ο τεμαχισμός θα βλάψει τις αντιμικροβιακές δομές και θα αυξήσει τη θρεπτική διαθεσιμότητα και την οξειδοαναγωγική ικανότητα. Διαδικασίες όπως το πλύσιμο, η συσκευασία, η ακτινοβολία και η παστερίωση οδηγούν σε αποβολή ενός ποσοστού της μικροχλωρίδας των τροφίμων. Συμπέρασμα Στο παρόν κεφάλαιο επεξηγήσαμε εκτενώς τους διάφορους παράγοντες που συμβάλλουν και καθορίζουν τα χαρακτηριστικά των τροφίμων και τον βαθμό ανάπτυξης των μικροοργανισμών.

Η ΑΛΛΟΙΩΣΗ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΚΑΙ Η ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥΣ Κεφάλαιο 5 Η ΑΛΛΟΙΩΣΗ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΚΑΙ Η ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΟΥΣ

Η αλλοίωση των τροφίμων μπορεί να προκληθεί από έναν ή περισσότερους από τους εξής παράγοντες: Φθορά από έντομα Φυσική ζημία λόγω μωλωπισμού, πίεσης, ψύξης, ξήρανσης ή ακτινοβολίας Δραστηριότητα των γηγενών ενζύμων στο φυτό ή το ζώο, που προκαλούν οσμές ή φθορά κατά τη διάρκεια αποθήκευσης του τροφίμου Χημικές αλλαγές μπορούν να προκληθούν από το οξυγόνο. Οξείδωση των λιπών («τάγγισμα») και ελαίων και αποχρωματισμός του «μαριναρισμένου κρέατος». Αλλοίωση που προκαλείται από τους μικροοργανισμούς, ιδιαίτερα τα βακτήρια, και τους ζυμομύκητες.

Τα τρόφιμα συλλέγονται σε 3 ομάδες: α. σταθερά ή μη αλλοιώσιμα π.χ. αλεύρι λόγω της χαμηλής δραστηριότητας ύδατος (αw) β. ημι-αλλοιώσιμα π.χ. μήλα γ. αλλοιώσιμα π.χ. ακατέργαστα κρέατα

ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΓΑΛΑΚΤΟΚΟΜΙΚΩΝ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΤΟ ΓΑΛΑ Σύνθεση Το γάλα είναι το υγρό που εκκρίνεται από τα θηλαστικά για τη σίτιση των νεογνών τους. Κατά τη διάρκεια των πρώτων ημερών μετά από τον τοκετό, ένα περισσότερο συμπυκνωμένο υγρό από το γάλα εκκρίνεται, που ονομάζεται colustrum. Το colustrum περιέχει στερεά υπολείμματα (25%) και κυρίως πρωτεΐνες. Το γάλα περιέχει πρωτεΐνες, λακτόζη, ύδωρ και λίπος. Το ανθρώπινο γάλα έχει τα χαμηλότερα επίπεδα πρωτεΐνης, αλλά υψηλότερα λακτόζης. Η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στο γάλα απεικονίζει το ρυθμό ανάπτυξης του ζώου.

Μικροχλωρίδα του ακατέργαστου γάλακτος Ακόμη και αν ληφθεί κάτω από αποστειρωμένες συνθήκες, το γάλα περιέχει πάντα τους μικροοργανισμούς που προέρχονται από τους γαλακτοφόρους αδένες του μαστού της αγελάδας. Τριών τύπων προέλευσης μικροοργανισμοί βρίσκονται στο γάλα: (1) της χλωρίδας του εσωτερικού του μαστού, (2) της χλωρίδας του εξωτερικού του μαστού και του περιβάλλοντός του και (3) της χλωρίδας του αρμέγματος

Η χλωρίδα του εσωτερικού του μαστού Οι μολυσματικοί παράγοντες που προέρχονται από το εξωτερικό περιβάλλον του μαστού, ενίοτε είναι σε θέση να εισβάλουν από το άνοιγμα της θηλής και στο εσωτερικό του μαστού.

Το άσηπτο ληφθέν γάλα από το άρμεγμα περιέχει βακτήρια της τάξης των 102 - 103 CFU/ml. Πολλοί διαφορετικοί μικροοργανισμοί απομονώνονται και ειδικότερα τα είδη Acinetobacter, Moraxella, Flavobacterium, Pseudomonas, Micrococcus, Streptococcus, Lactobacillus, Enterobacteriaceae και Corynebacterium. Επιπλέον, ο μολυσμένος μαστός προμηθεύει με παθογόνα βακτήρια το γάλα.

 Η φλεγμονή του ιστού του μαστού ονομάζεται μαστίτιδα και αποτελεί σημαντικό αίτιο οικονομικής απώλειας, λόγω της θνησιμότητας των ζώων. Ο αριθμός μικροοργανισμών στη μαστίτιδα παρουσιάζεται σε πληθυσμούς υψηλότερους από 108 CFU/ml. Η υποκλινική μόλυνση παρατηρείται όταν δεν υπάρχει οποιοδήποτε εμφανές σημείο μαστίτιδας αλλά ο αριθμός των μικροβίων είναι σχετικά υψηλός (105 CFU/ml).

Τα πιο κοινά βακτήρια που εμφανίζονται στη μαστίτιδα είναι: Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Streptococcus agalactiae, Streptococcus uberis, Pseudomonas aeruginosa, Corynebacterium pyogenes, Salmonella, Listeria monocytogenes, Mycobacterium bovis, Mycobacterium tuberculosis.

Η χλωρίδα του εξωτερικού του μαστού και το άμεσο περιβάλλον της Οι μολυσματικοί παράγοντες προέρχονται από το περιβάλλον του ζώου, και η μόλυνση θα είναι διαφορετικής προέλευσης ανάλογα με την εποχή και τις τηρούμενες συνθήκες υγιεινής. Συστάσεις και μέτρα έχουν προταθεί από τις εθνικές επιτροπές σε κάθε χώρα, αλλά υπάρχουν συστάσεις κοινές σε πολλές από τις ευρωπαϊκές χώρες που ομαδοποιούνται ως ακολούθως

καθαρή κλινοστρωμνή (έδαφος) αφαίρεση των ακαθαρσιών (περιττώματα και ούρα) δύο φορές την ημέρα αποφυγή δημιουργίας λασπώδους περιοχής ξύρισμα του μαστού και κόψιμο της ουράς πλύσιμο της θηλής του μαστού με θερμό ύδωρ που περιέχει αντισηπτικό και στέγνωμα χωριστά με χάρτινες πετσέτες μίας χρήσεως καθαρή αίθουσα αρμέγματος καθαρισμός των θηλάστρων και απόρριψη του γάλακτος αν τα δοχεία συλλογής μολυνθούν κατά τη διάρκεια του αρμέγματος

Εξοπλισμός μονάδας γάλακτος Δεδομένου ότι το γάλα είναι ένα ιδανικό θρεπτικό υλικό ανάπτυξης για τα βακτήρια είναι σημαντικό να ψύχεται όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Τα θήλαστρα, οι σωληνώσεις, τα δοχεία συλλογής, οι δεξαμενές αποθήκευσης είναι η κύρια πηγή μικροοργανισμών.

Οι δεξαμενές κατάψυξης κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, επιτρέπουν μια καλύτερη βακτηριολογική ποιότητα του γάλακτος αποφεύγοντας το «ξυνίσμα» του. Στις συνήθεις θερμοκρασίες, η ξύνιση του γάλακτος πραγματοποιείται από τα οξυγαλακτικά βακτήρια που παράγουν γαλακτικό οξύ από τη λακτόζη, προκαλώντας μετέπειτα πήξη του γάλακτος.  Σε συστήματα εξοπλισμού ατελώς καθαρισμένα, συσσωρεύονται υπολείμματα γάλακτος στις επιφάνειες που επιτρέπουν τη μικροβιακή ανάπτυξη με αποτέλεσμα την μόλυνση όλων των επόμενων παρτίδων γάλακτος.

Εάν ο καθαρισμός παραμελείται δημιουργείται πέτρα γάλακτος (milkstone), που είναι ένα υδρόφοβο απόθεμα, που επιτρέπει την ανάπτυξη μικροοργανισμών όπως οι Micrococcus και οι Enterococcus. Επομένως, οι μόνοι μικροοργανισμοί ικανοί να το αποικίσουν είναι τα ψυχρότροφα βακτήρια όπως οι Gram-αρνητικοί βάκιλοι, Acinetobacter, Alcaligenes, Flavobacterium, Aerobacter, ψυχρότροφα κολοβακτηρίδια και κυρίως Pseudomonas.  Από τους κατά Gram-θετικούς μικροοργανισμούς, οι Bacillus υπερτερούν. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η χρωστική ουσία μπλε του μεθυλενίου επιτρέπει την ταχεία ανίχνευση των ψυχροτρόφων στο γάλα, αλλά η εξέταση αυτή δεν είναι πολύ ευαίσθητη για να ανιχνεύει χαμηλούς αριθμούς βακτηρίων.

Θερμική επεξεργασία του γάλακτος Η θερμική επεξεργασία άρχισε το 1824 αλλά η παστερίωση του γάλακτος εισήχθη από τη γαλακτοκομική βιομηχανία το 1890.  Το γάλα είναι ένα ιδανικό θρεπτικό υλικό για τη βακτηριακή ανάπτυξη και είναι υπεύθυνο για τις γαλακτογενείς λοιμώξεις

Υπάρχουν 4 τύποι θερμικών επεξεργασιών που εφαρμόζονται στο γάλα: χαμηλή θερμοκρασία, μακρύς χρόνος (LTLT) ή χαμηλή θερμοκρασίας διαδικασία (LTH), που το γάλα επεξεργάζεται θερμικά στους 63 °C για 30 λεπτά. υψηλή θερμοκρασία, σύντομος χρόνος (HTST) όπου το γάλα επεξεργάζεται στους 72 °C για τουλάχιστον 15 δευτερόλεπτα.

εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία (UHT) όπου το ομογενοποιημένο γάλα εκτίθεται σε μια θερμοκρασία 135 °C επί τουλάχιστον 1 δευτερόλεπτο. Το γάλα UHT είναι ένα εμπορικά αποστειρωμένο προϊόν. αποστείρωση όπου το γάλα εκτίθεται σε περισσότερο από 100 °C επί 20 έως 40 λεπτά. Το αποστειρωμένο γάλα με αυτή την διαδικασία είναι ένα προϊόν μικράς σημασίας σήμερα λόγω της ανάπτυξης των καινούργιων τεχνολογιών θερμικής επεξεργασίας.

Μερικά βακτήρια μπορούν να επιζήσουν των διαδικασιών παστερίωσης λόγω της έμφυτης ανθεκτικότητάς τους στην θερμοκρασία. Αυτά τα βακτήρια ονομάζονται θερμοανθεκτικοί μικροοργανισμοί (thermoduric). Τα βακτήρια αυτά αποτελούνται κυρίως από μερικά Gram-αρνητικά βακτήρια όπως Alcaligenes και Gram-θετικά βακτήρια όπως Microbacterium, Micrococcus (M. luteus), Enterococcus, Lactobacillus, Streptococcus (S. thermophilus), Corynebacterium (C. lacticum), μαζί με σπορογόνα βακτήρια όπως Bacillus (Β. cereus). Ο θερμοανθεκτικός Bacillus, ιδιαίτερα ο B. cereus έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει το "bitty cream phenomenon".

 Η εξέταση φωσφατάσης Το γάλα περιέχει την αλκαλική φωσφατάση που αδρανοποιείται από την παστερίωση. Εάν ένα χρωμογενές υπόστρωμα προστεθεί και η αλκαλική φωσφατάση είναι ακόμα παρούσα στο γάλα, θα υδρολύσει το υπόστρωμα παράγοντας χρώμα.  

Ποσοτικές τεχνικές καλλιέργειας Η μικροβιολογική ποιότητα του παστεριωμένου γάλακτος εκτιμάται από τις τεχνικές καλλιέργειας. Το παστεριωμένο γάλα πρέπει να περιέχει λιγότερο από 1 κολοβακτηρίδιο/ml., να έχει πληθυσμό μικρότερο του 3.10 4 μικροοργανισμούς/ml στους 30 οC και μετά από 5 ημερών αποθήκευση στους 6 οC, ο πληθυσμός του στους 21 οC να μην υπερβαίνει τις 10 5 CFU/ml.

έλεγχος θόλωσης Η δοκιμασία θόλωσης είναι απαραίτητη για να ελεγχθεί ο βαθμός αποστείρωσης (λόγω μετουσίωσης των πρωτεϊνών από την θερμότητα). Οι πρωτεΐνες του ορρού γάλακτος μετουσιώνονται και αφαιρούνται με ιζηματοποίηση της καζεΐνης με το θειικό άλας αμμωνίου, και κατόπιν φιλτράρισμα. Η θόλωση δείχνει μια ανεπαρκή διαδικασία αποστείρωσης λόγω παρουσίας πρωτεϊνών ορρού γάλακτος.

ΓΑΛΑΚΤΟΚΟΜΙΚA ΠΡΟΪΟΝΤΑ Οι διαδικασίες παστερίωσης που εφαρμόζονται στην κρέμα και το βούτυρο ανέρχονται συνήθως σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες από εκείνες που χρησιμοποιούνται για το γάλα λόγω της προστατευτικής επίδρασης του λίπους που περιέχουν.  Η αλλοίωση της κρέμας και του βουτύρου οφείλεται γενικά σε μολυσματικούς παράγοντες που αποικούν το γάλα μετά την παστερίωση όπως Pseudomonas και B. cereus.  Το τυρί και το γιαούρτι είναι γαλακτοκομικά προϊόντα που παρασκευάζονται με την προσθήκη μιας μικροβιακής καλλιέργειας εκκινητών.

Η βακτηριακή αλλοίωση των τυριών οφείλεται κυρίως σε Pseudomonas, Enterobacter και Streptococcus lactis. Επίσης ζυμομύκητες όπως Penicillium, Cladosporium και Candida, θεωρούνται υπεύθυνοι για την μόλυνση των τυροκομικών προϊόντων.

ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑΤΟΥ ΚΡΕΑΤΟΣ Τα εσωτερικά όργανα και οι μύες από ένα πρόσφατα θανατωμένο σφάγιο πρέπει να είναι χωρίς μικροοργανισμούς. Τα αποστειρωμένα δείγματα κρεάτων έχουν 10 CFU/kg. Μεγαλύτερο μικροβιακό φορτίο αποικεί τις κρύπτες, τα εντόσθια, και το έντερο. Για τον λόγο αυτό γίνεται συστηματική αφαίρεση των εντοσθίων μετά τη σφαγή του ζώου. Οι μικροβιακοί πληθυσμοί στο πρόσφατα συλλεχθέν κρέας ποικίλλουν από 10 3 έως 10 5 βακτήρια ανά cm2.

Όταν τα ζώα σφαγιασθούν, το γλυκογόνο που αποθηκεύεται στους μυς μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ, και αυτό προκαλεί πτώση του pH του μυός μεταξύ 7 και 5,4, ελαχιστοποιώντας τις συνθήκες βακτηριακής μόλυνσης.  Εντούτοις, εάν ο μυς έχει ασκηθεί (fatigued animal) πριν από τη σφαγή με καταπόνηση (stress), έκθεση στο κρύο, ταραχή, κούραση ή λοιμό, τα αποθέματα γλυκογόνου μειώνονται έτσι ώστε ελάχιστες ποσότητες γαλακτικού οξέος παράγονται. Έτσι λαμβάνεται το σκουρόχρωμο κρέας (dark cutting meat) με pH 6.2, που έχει το χρώμα της μυοσφαιρίνης και ονομάζεται "dry, firm, dark" (DFD) κρέας.

Ένα "χλωμό" χρώμα παράγεται από την οξείδωση της μυοσφαιρίνης σε μεταμυοσφαιρίνη και το κρέας ονομάζεται το "pale, soft, exudative" (PSE).  Μετά τη σφαγή το οξυγόνο που αποθηκεύεται στους μυς μειώνεται προκαλώντας πτώση του δυναμικού οξειδοαναγωγής και δημιουργείται ένα ιδανικό περιβάλλον για την ανάπτυξη των αναερόβιων βακτηρίων. Προϊόντα αποσύνθεσης όπως το σουλφίδιο του υδρογόνου και η αμμωνία παράγονται τότε, και έχουμε τη διαδικασία της σήψης.  Τα υπεύθυνα βακτήρια για την συνήθη αλλοίωση του κρέατος είναι τα Clostridium και ειδικά το C. perfringens. Οι Salmonella είναι επίσης συχνοί μολυσματικοί παράγοντες.

Πουλερικά Ο όρος "πουλερικά" ισχύει για τα οικιακά πτηνά, όπως κοτόπουλο, γαλοπούλα, πάπια και άλλα. Η αλλοίωση των πουλερικών έχει πολλές ομοιότητες με την αλλοίωση του κόκκινου κρέατος.

Αλλοίωση του κόκκινου κρέατος Δεδομένου ότι το κρέας καταψύχεται και αποθηκεύεται σε ψυχρές θερμοκρασίες, τα επιφανειακά στρώματα κρέατος είναι κατάλληλα για την ανάπτυξη των ψυχρότροφων αερόβιων μικροβίων, όπως Pseudomonas fragi, P. hundensis, P. fluorescens), Moraxella, Moraxella - like Acinetobacter, Psychrobacter και ψυχρότροφα Enterobacteriaceae, και ειδικότερα Serratia liquefaciens και Enterobacter agglomerans.

Τα βακτήρια γαλακτικού οξέος και οι Gram-θετικοί οργανισμοί γραμμαρίου, όπως Thermosphacta bronchothrix υπεισέρχονται στην αλλοίωση του κόκκινου κρέατος. Οι Ψυχρότροφες Pseudomonas είναι κυρίαρχοι μικροοργανισμοί, αλλά σε μικρότερους αριθμούς απομονώνονται τα Acinetobacter και Alteromonas

Η ανάπτυξη των Clostridium παρεμποδίζεται στις χαμηλές θερμοκρασίες και κατ’ αυτό τον τρόπο επέρχεται αναερόβια σήψη. Κατά τη διάρκεια των παρατεταμένων περιόδων αποθήκευσης, η ξήρανση του κρέατος και η χαμηλή δραστηριότητα ύδατος () δημιουργούν ευνοϊκότερες συνθήκες για μυκητισιακή ανάπτυξη, από Mucor, Cladosporoides, Penicillium και Sporochrichum. Τα αλατισμένα κρέατα, το μπέικον και το ζαμπόν αποικούνται από Micrococcus και Staphylococcus που αρέσκονται στη παρουσία NaCl, όπως πραναφέρθει.

Συσκευασία κενού και τροποποιημένης ατμόσφαιρας Η αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα και η απουσία οξυγόνου στις συσκευασίες κενού αποτελούν ιδανικό μικροπεριβάλλον για την παρουσία Gram-θετκής μικροχλωρίδας με οξυγαλακτικά βακτήρια του γένους Lactobacillus, Carnobacterium και Leuconostoc. Η ανάπτυξη οσμών (107 βακτήρια ανά cm2) οφείλεται στην παραγωγή οργανικών οξέων, μεθανοθιόλης ή του διμεθυλικού σουλφιδίου. Η χαρακτηριστική οσμή λόγω παραγωγής σουλφιδίου του υδρογόνου από τη shewanella putrefaciens, ανιχνεύεται σε υψηλό pH (pH>6.0) κρέατος.

Οι διαδικασίες κομματιάσματος ή τεμαχισμού του κρέατος φέρνουν σε επαφή το κρέας με το οξυγόνο και η αλλοίωση από αναερόβιους οργανισμούς είναι σπανιότερη. Σε αυτήν την περίπτωση, ανευρίσκονται μικροοργανισμοί του ενέρου όπως Escherichia, Aeromonas, Proteus, Enterobacter, Staphylococcus, Bacillus και Micrococcus.  Η αλλοίωση υπό ψύξη ή κατάψυξη επέρχεται από ψυχρότροφους μικροοργανισμούς, όπως Pseudomonas. Λόγω του έντονα αεροβικού χαρακτήρα αυτού του μικροβίου, η ανάπτυξη του περιορίζεται κυρίως στα επιφανειακά στρώματα.

ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΨΑΡΙΩΝ ΚΑΙ ΑΛΛΩΝ ΘΑΛΑΣΣΙΝΩΝ Σύνθεση Το ψάρι θεωρείται ως τρόφιμο ιδιαίτερα αλλοιώσιμο λόγω αυτόλυσης, οξείδωσης, υδρόλυσης του λίπους και τέλος μικροβιακής αλλοίωσης. Είναι παρόμοιο στη σύνθεση με το κρέας αλλά περιέχει λιγότερα λίπη.

Μικροβιολογία των πρόσφατα συλλεχθέντων ψαριών Γενικά είναι αποδεκτό ότι η σάρκα των πρόσφατα συλλεχθέντων ψαριών είναι στείρα μικροβίων αλλά το δέρμα, τα βράγχια και το πεπτικό σύστημα φέρουν βακτήρια. Το μικροβιακό φορτίο του δέρματος ανέρχεται σε 102 έως 107 ανά cm2, στα βράγχια από 103 έως 106 ανά gr του ιστού και στο πεπτικό σύστημα από 103 έως 108 ανά ml περιεχομένου.

Η έλλειψη συνθηκών υγιεινής στο αλιευτικό σκάφος κατά τη διάρκεια της αρχικής επεξεργασίας του ψαριού συμβάλλει στο υψηλό μικροβιακό φορτίο τους. Οι παραλλαγές στο θαλάσσιο περιβάλλον επηρεάζουν τη βακτηριακή μικροχλωρίδα. Στις κρύες θάλασσες και τον ανοικτό ωκεανό η βακτηριακή χλωρίδα εμφανίζει Gram-αρνητικά ψυχρότροφα βακτήρια, όπως Pseudomonas, Acinetobacter, Shewanella, Moraxella, Psychrobacter, Vibrio, Cytophaga και Flavobacterium.

Στα θερμά ύδατα, το ποσοστό των μεσόφιλων μικροοργανισμών είναι σημαντικό και η βακτηριακή χλωρίδα περιέχει είδη όπως Micrococcus και Corynebacterium.  ψάρια συντηρούνται για πιο μεγαλύτερες περιόδους από ότι τα κοινά ψάρια. Τα αλόφιλα βακτήρια που ανέχονται συγκέντρωση άλατος 2 - 3% απομονώνονται στα θαλάσσια ψάρια. Τα ακραία αλόφιλα όπως Halococcus και Halobacterium που ανέχονται τις συγκεντρώσεις άλατος άνω του 20% NaCl αποικίζουν τα ψάρια της Μαύρης Θάλασσας.  Οι Salmonella βρίσκονται σε ψάρια που προέρχονται από μολυσμένα νερά ποταμών και επίσης ψάρια που αλιεύονται από σκάφη και κατόπιν ξεπλένονται με μολυσμένο νερό στις αποβάθρες.

 Μετά από τη συγκομιδή εν πλω, το ψάρι αποθηκεύεται στον πάγο ή το κατεψυγμένο θαλάσσιο νερό και σε αυτή τη φάση η μόλυνση εμφανίζονται μόνο από ψυχρόφιλα βακτήρια. Η απεντέρωση των ψαριών είναι σημαντική για την αποφυγή της μόλυνσης, αλλά η απουσία τήρησης κανόνων υγιεινής θα μπορούσε να προκαλέσει μεταγενέστερη μόλυνση τους. Ο τεμαχισμός και η περαιτέρω διαδικασίες επεξεργασίας στην αποβάθρα ή το κατάστημα αυξάνουν τον κίνδυνο αλλοίωσης.

Έτοιμα ιχθυηρά προϊόντα, όπως ψάρι παναρισμένο και οι πίτες ψαριών μπορούν να μολυνθούν από Staphylococcus κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας τους. Σε ατμόσφαιρα κενού ή τροποποιημένης συσκευασίας αναπτύσσονται μικροοργανισμοί όπως Shewanella putrefaciens και Photobacterium phosphoreum.

Παράγοντες που επηρεάζουν την αλλοίωση των ψαριών Το είδος και το ποσοστό αλλοίωσης επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες.  Τα επίπεδα ψάρια αλλοιώνονται γρηγορότερα από τα στρογγυλά ψάρια επειδή οδηγούνται στην πτωματική ακαμψία γρηγορότερα. Τα λιπαρά ψάρια αλλοιώνονται λόγω της οξείδωσης των ακόρεστων λιπών (οξειδωτικό τάγγισμα) (rancidity).  Επιπλέον, πρέπει να αναφερθεί ότι η φθορά των ψαριών από τα δίχτυα και τα αγκίστρια κατά τη διάρκεια της σύλληψης αποτελεί εστία αλλοίωσης τους.  Ψάρια που υποβάλλονται σε stress και καταπονούνται ή επεξεργάζονται επί μακρόν αλλοιώνονται ταχύτερα.

Αλλοίωση άλλων θαλασσινών Τα οστρακοειδή υπόκεινται σε μικροβιακή αλλοίωση παρόμοια με εκείνη των ψαριών. Οι γαρίδες είναι συχνά μολυσμένες από βακτήρια της λάσπης. Ξεφλουδισμένες με το χέρι ή με μηχανές οι γαρίδες είναι πρόσθετα μολυσμένες. Τα οστρακοειδή, όπως ο αστακός, είναι εφοδιασμένα με αζωτούχα εκχυλίσματα και είναι έτσι επιρρεπή σε γρήγορη αλλοίωση.

ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΔΗΜΗΤΡΙΑΚΩΝ, ΤΩΝ ΛΑΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΩΝ ΚΑΡΠΩΝ Γενικότητες  Η μικροβιολογική μόλυνση εμφανίζεται σε όλα τα στάδια στην παραγωγή των φυτικών προϊόντων.  Στον αγρό, η μικροχλωρίδα αποικείται κυρίως από τους μύκητες. Ενώ μετά το θερισμό η μικροχλωρίδα είναι πολύ διαφορετική. Τα φυτά έχουν αναπτύξει μηχανισμούς για να προστατεύονται από τα βακτήρια όπως ανθεκτικό εξωτερικό περίβλημα του καρπού, παραγωγή αντιμικροβιακών παραγόντων όπως φαινολικοί μεταβολίτες και φυτοαλεξίνες, χαμηλό pH των καρπών και τελικά διαθεσιμότητα σε ύδωρ.

Αλλοίωση των δημητριακών Η μικροχλωρίδα των δημητριακών αποικείται από ζυμομύκητες σε όλα τα στάδια. Κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του φυτού και του θερισμού, Cladosporium, Alternaria και Epicoccum απομονώνονται. Η αποθήκευση επιφυλάσσει είδη, όπως Penicillium και Aspergillus.

Τα δημητριακά και τα όσπρια είναι αποξηραμένα μετά τον θερισμό και μολύνονται μόνο από τους ξερόφιλους μύκητες.  Σχηματισμοί όπως τα στόματα των φυτών επιτρέπουν τη μικροβιακή εισβολή σε αντίθεση με το περίβλημα που έχει έναν σημαντικό ρόλο στην προστασία του φυτού.

Αλλοίωση των οσπρίων, των ξηρών καρπών και των σπόρων Τα όσπρια, οι ξηροί καρποί και οι σπόροι αποτελούν τη σημαντικότερη πηγή φυτικών πρωτεϊνών. Κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, η αλλοίωση τους προκαλείται από ζυμομύκητες. Εντούτοις, εάν είναι ξηροί καρποί είναι αποθηκευμένοι στη σωστή θερμοκρασία, είναι δυνατό να αποθηκευτούν για μακρά χρονική περίοδο.  Αντίθετα οι διαφορές θερμοκρασίας στα σιλό, προκαλούν μετανάστευση του ύδατος και βλάστηση των μυκητισιακών σπορίων.

Αλλοίωση των φρούτων και των προϊόντων φρούτων Οι καρποί αναπτύσσουν υψηλή δραστηριότητα ύδατος (aw) και χαμηλό pH. Η αλλοίωση τους προκαλείται από μύκητες τόσον κατά τη διάρκεια της συγκομιδής όσον και αργότερα κατά τη διάρκεια της έκθεσης τους στην αγορά και στην κουζίνα του καταναλωτού. Για να αποφευχθεί αλλοίωση των ζυμομύκητων, οι καρποί πρέπει να συλλεχθούν στο κατάλληλο στάδιο της ωριμότητας Η καλή υγιεινή των εμπορευμάτων και η σωστή συσκευασία τους είναι απαραίτητα.

Ατμόσφαιρα πλούσια σε CO2 είναι ευνοϊκή για τη διατήρησή τους, καθώς και μια επαρκής μειωμένη θερμοκρασία.  Οι μύκητες είναι υπεύθυνοι για πολλές ασθένειες στα φρούτα, όπως η γαλαζοπράσινη υφή των πορτοκαλιών, των λεμονιών, των εσπεριδοειδών που προκαλούνται από Penicillium italicum και Penicillium digitatum, η απαλή καφετιά υφή που προκαλείται από το Penicillium expansum που είναι υπεύθυνο και για την παραγωγή της μυκοτοξίνης πατουλίνης που είναι μολυσματικός παράγοντας των χυμών από μήλα, μαύρα στίγματα ή κρούστα προκαλούνται από τον Ασκομύκητα Venturia inaequalis, καφέχρωμη σήψη προκαλείται από τον Ασκομύκητα Monilinia fructigena.

Αλλοίωση των λαχανικών και των προϊόντων λαχανικών Τα λαχανικά έχουν υψηλότερο pH από τα φρούτα και είναι πιο ευαίσθητα στη βακτηριακή εισβολή.   Τα υπεύθυνα βακτήρια για τις ασθένειες τους είναι κυρίως πεκτινολυτικοί μικροοργανισμοί συμπεριλαμβανομένων των Gram-αρνητικών βακτηρίων όπως Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas, Clostridium και Gram-θετικοί μικροοργανισμοί όπως Corynebacterium sepedonicum.

Η συγκομιδή είναι μια κατάσταση φυσιολογικού stress όπου πραγματοποιείται απώλεια ύδατος. Ατμόσφαιρα μειωμένου O2 και υψηλού CO2 είναι απαραίτητη για την αποτροπή της βακτηριακής αλλοίωσης. Η αλλοίωση από τους περιττωματικούς μολυσματικούς παράγοντες που προέρχονται από τα πουλιά, τα ζώα, τον άνθρωπο, το λίπασμα, και τα λύματα προκαλείται κυρίως από Salmonella και Shigella.

Οι σπόροι του Clostridium botulinum έχουν ευρεία κατανομή στο χώμα και το περιβάλλον. Εάν οι όροι αποθήκευσης είναι ανεπαρκείς και επιτραπεί η βλάστηση των σπόρων, παράγεται τοξίνη από το C. botulinum και αυτό αποτελεί ένα σημαντικό πρόβλημα υγείας.  Στα κονσερβοποιημένα τρόφιμα, στις συσκευασίες κενού των τροφίμων, και στις συσκευασίες τροποποιημένης ατμόσφαιρας, η μόλυνση εμφανίζεται από ψυχροτρόπους μικροοργανισμούς όπως Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica και Aeromonas hydrophila.

ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΕΔΕΣΜΑΤΩΝ (DELICATESSEN) ΚΑΙ ΤΩΝ ΣΧΕΤΙΚΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Η φρέσκια πράσινη σαλάτα μολύνεται συνήθως από S. aureus λόγω ανεπαρκούς προετοιμασίας ή μόλυνσης από τη χλωρίδα του δέρματος υγιών φορέων. Η E. coli ανευρίσκεται επίσης σε σαλάτες που δεν έχουν ικανώς πλυθεί. Μικτές σαλάτες μαγειρεμένες ή όχι και σάντουιτς μολύνονται από S. aureus κατά τη διάρκεια της προετοιμασίας τους.

Οι κατεψυγμένες πίτες με κρέας έχουν μεγάλο βακτηριακό φορτίο. Το σύνολο των συστατικών που προστίθενται αυξάνει το συνολικό αριθμό μικροοργανισμών, και ο τελικός μικροβιακός πληθυσμός του ολοκληρωμένου προϊόντος απεικονίσει τη γενική ποιότητα των συστατικών, και των διαδικασιών επεξεργασίας και αποθήκευσης.

ΜΙΚΡΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΑΦΥΔΑΤΩΜΕΝΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Οι ξηρές σούπες μολύνονται από κολοβακτηρίδια, Bacillus, ζυμομύκητες και μύκητες. Το μικροβιακό φορτίο μειώνεται κατά το μαγείρεμα της τροφής.  Μίγματα σάλτσας και μίγματα σάλτσας τυριών μολύνονται τόσον από τους ανωτέρω μικροοργανισμούς όσον και από το C. perfringens.  Τα κονιοποιημένα αυγά και το γάλα περιέχουν υψηλούς αριθμούς μικροοργανισμών (10 6 - 10 8 CFU/g) και αυτό επειδή τα ξηρά προϊόντα είναι συμπυκνωμένα και αποτέλεσμα επεξεργασίας φρούτων.

ΠΑΡΕΝΤΕΡΙΚΑ ΘΡΕΠΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ Σε περίπτωση πλημμελούς αποστείρωσης ή ατελούς χορήγησης μπορεί να μολυνθούν και να είναι υπεύθυνα για σοβαρή «νοσοκομειακή λοίμωξη». Τα βακτήρια που ενέχονται συνήθως στις νοσοκομειακές λοιμώξεις είναι Staphylococcus epidermidis, Corynebacterium, Citrobacter, Acinetobacter, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter cloacae και Salmonella enteritidis.