Zagrożenia mikrobiologiczne i higiena produkcji żywności

zagrożenia mikrobiologiczne

i Higiena produkcji żywnościTomczuk Paweł

Zagrożenia mikrobiologiczne surowców roślinnych i zwierzęcych

zagr

oże

nia

mik

rob

iolo

gicz

ne

su

row

ców mikroflora

saprofityczna

patogenna

z gleby

z powietrza

z wody

z organizmów żywych

Zagrożenia mikrobiologiczne surowców roślinnych

• Wpływ na skład mikroflory ma skład chemiczny roślin, a głównie zawartość węglowodanów, białek oraz pH.

• Na warzywach o wyższym pH i większą zawartością białek rozwijają się głównie bakterie gnilne

• Na owocach zawierających więcej cukrów i mające niższe pH – drożdże i pleśnie. Fot. 1. Szara pleśń (Botrytis cinerea) na

powierzchni truskawki


• Wśród drobnoustrojów powszechnie zanieczyszczających środowiska roślinne znajdują się mikroorganizmy glebowe z dominującym rodzajem Clostridium, tlenowce przetrwalnikujące z rodzaju Bacillus, tlenowce nieprzetrwalnikujące, promieniowce drożdże i pleśnie.

• Wśród mikroorganizmów znajdują się również bakterie z grupy coli i towarzysząca im mikroflora jelitowa.

Fot. 2.:Mikrofotografia laseczekClostridium perfringens.


• Na owocach, oprócz grzybów (Penicillum, Mucor, Rhizopus), występują bakterie z rodzaju Micrococcus i Bacillus oraz pałeczki z grupy coli.

• Na owocach fermentujących rozwijają się bakterie octowe oraz bakterie kwasu mlekowego.

Fot. 3. Truskawka zaatakowana grzybem z rodzaju Rhizopus

Mikroflora warzyw

• U warzyw zielonych (kapusta, sałata, szpinak) mikroflorę stanowią głownie bakterie fermentacji mlekowej, drożdże oraz pleśnie.

• Na warzywach korzeniowych (marchew, cebula, ziemniaki) znajdują się tlenowe i beztlenowe bakterie przetrwalnikujące wywołujące gnicie i fermentacje masłową E. Coli, niektóre gatunki rodzaju Micrococcus i Serratia. Stwierdza się także obecność drożdży i pleśni.

trwałość mikrobiologiczna

• Wszelkie uszkodzenia skórki ułatwiają wnikanie bakterii i szybszy ich rozwój.

• W trakcie procesu technologicznego duża część mikroflory zostaje usunięta podczas mycia, ale później ich liczba może wzrosnąć w skutek nieprawidłowego ociekania.

• Blanszowanie zmniejsza liczbę drobnoustrojów o 90%, ale niehigieniczne przetwarzanie może przewrócić pierwotna ich ilość.

• Końcowa obróbka termiczna zmniejsza znacząco liczbę drobnoustrojów, podobnie jak dodatek konserwantów chemicznych, suszenie czy mrożenie.

Fot. 4.: Domowe blanszowanie na przykładzie grochu zwyczajnego

Ziemniaki

• Na ziemniakach występuje 90% bakterii i 10% grzybów.

• Niewielki uszkodzenie tkanki powoduje zbieranie się soku i namnażanie drobnoustrojów.

• Ziemniaki psuja się szybciej podczas przechowywania w podwyższanej temperaturze oraz przy obniżonej zawartości tlenu.

Fot. 5.: Parch zwykły (Streptomycesscabies)

Zboże

• Zakażenia zbóż pochodzą z gleby oraz w wyniku czynność podczas żniw, młócenia i transportu.

• Zboża i mąka głównie zakażone się przez pleśnie. U zbóż wywołują stęchliznę w czasie przechowywania w warunkach podwyższonej temperatury i wilgotności.

• Takie zboża mają zmienioną barwę, połysk, zapach oraz zdolność kiełkowania. Obniżają się wartości wypiekowe, jakość glutenu, następuje rozkład tłuszczów.

Fot. 28.: Czerń zbóż wywołana grzybami z gatunków Cladosporium herbarum, Alternariaalternata i Epicoccum

Mąka

• Mąka, która jest przechowywana w podwyższonej wilgotności może zacząć pleśnieć, w wyniku czego straci właściwości wypiekowe oraz zwiększy się jej kwasowość.

• Metoda na obniżenie ilości mikroorganizmów chorobotwórczych w mące jest ogrzanie jej przez 45 sekund w temperaturze 130°C.

Fot. 29.: Pleśń w chlebie

Pieczywo

• Psucie pieczywa spowodowane może być bakteriami z rodzaju Bacillus, wywołującymi chorobę ziemniaczaną objawiającą się śluzowaceniem pieczywa.

• Śluzowacenie występuje latem lub gdy przechowywanie następuje w zbyt ciepłym pomieszczeniu

• Pleśnie na pieczywie powodują powstanie żółtych plam i różowego zabarwienia.

• Pijany chleb otrzymywany jest z mąki skażonej toksynotwórczymi gatunkami Fusarium.

Fot. 6.: Kłosy pszenicy porażone przez grzyby rodziny Fusarium

Patogeny zakażające surowce roślinne

• Clostridium botulinum, ma swoje siedlisko w glebie, skąd trafia do wód, a w kontakcie z roślinną – do surowca roślinnego.

• Podając za badaniami większa część zakażeń chorobą botulinowa było wywołane przez surowce roślinne (53%) niż zwierzęce. Fot. 7.: Apertyzacja przetworów szklanych, nie daje

całkowitej pewności inaktywacji bakterii Clostridium botulinum


• Listeria monocytogeneswystępuje w glebie.

• Warzywa rosnące na polach użyźnianych nawozem naturalnym bądź ściekami są silniej zakażone tym patogenem.

• Martwe i butwiejące szczątki roślinne są także jej źródłem.

Fot. 8.: Nawóz naturalny jest źródłem wielu patogenów


• Bacillus cereus powszechnie skaża glebę rośliny i produkty zbożowe. Zasiedla ryż, warzywa, przyprawy, ziarna zbóż. Właściwy przerób surowców chroni produkty przez zakażeniem tym patogenem

• Yersinia enterocolitica zakaża warzywa pośrednio poprzez fekalia. Najczęściej występuje w pietruszce, marchewce i selerze. Wzrost Yersinia może zachodzić nawet w temperaturze poniżej 1°C.


• Salmonella powoduje 50% zatruć pokarmowych

• Środowiskiem naturalnym Enterococcusspp są gleba, rośliny oraz przewód pokarmowy ludzi i zwierząt.

• Stanowi on powszechne zanieczyszczenie w zakładach produkujących żywność. Obecność enterokoków stwierdza się w mrożonkach warzywnych, przyprawach, paszach i innych surowcach pochodzenia roślinnego

Fot. 10.: Prawidłowe mycie rąk, zimniejsza ryzyko zachorowań na salmonellozę

Mięso

• Identyfikuje się dwa zagrożenia związane z obecnością mikroorganizmów w produktach pochodzenia mięsnego.

• Organizmy saprofityczne, powodują pogorszenie cech smakowych i zapachowych i w końcu całkowite zepsucie. Z kolei organizmy chorobotwórcze mogą wywoływać groźne dla życia i zdrowia zatrucia pokarmowe. Fot. 11.: Zgniłe mięso (high – meat) przez

niektórych uważane jest za przysmak

Mięso

• Znacząca liczba mikroflory przedostaje się do mięsa w trakcie uboju zwierząt.

• Do dużych ilościowo zakażeń dochodzi w przypadku uszkodzenia przewodu pokarmowego, czego następstwem jest zanieczyszczenie tusz kałem. W produkcie gotowym zakażenia są najczęściej spowodowanie dodatkiem składników w procesie technologicznym np. przyprawy.

Fot. 12.: Źle przeprowadzony proces uboju prowadzi do zakażenia mięsa

Mięso

• Jednym z najważniejszych czynników mogących przedłużyć trwałość mięsa jest temperatura przechowywania.

• Szybkie schłodzenie mięsa po rozbiorze w niskiej temperaturze i odpowiedniej wilgotności redukuje liczbę bakterii, podczas gdy łagodne schładzanie powoduje wzrost psychrotrofów.

Fot. 13.: Mięso wołowe w chłodni

MIĘSo

• W warunkach przechowywania chłodniczego (przy obecności tlenu) dominującymi mikroorganizmami saprofitycznymi są: Pseudomonas, Lactobacillus, Aeromonas, Carnobacterium, Leuconostoc.

• Podczas przechowywanie mięsa w warunkach próżniowych lub modyfikowanej atmosferze przeważają bakterie kwasu mlekowego.

• W ostatnich latach zanotowano niezwykle zjawisko psucia się próżniowo zapakowanego mięsa wołowego przechowywanego w warunkach chłodniczych. Spowodowane jest ono rozwojem nowego rodzaju Clostridium – Clostridium laramie. Laseczka jest zdolna do wzrostu w temperaturze 0°C.

Mięso

• Gdy niskie wartości aktywności wody hamują wzrost bakterii, pojawiają się grzyby.

• Najczęściej spotykanymi rodzajami pleśni są Mucor, Rhizopus, Cladosporium– powodują czarne plamy Penicillum –zielone plastry, Sporotrixchum – białe plamy. Drożdże Candida, Torula.

• Nie obserwuje się wzrostu mikroflory w temperaturze poniżej -5°C, aw < 60.

Fot. 14.: Stek zaatakowany przez pleśnie

Mięso

• Drobnoustrojami powodującymi psucie się przetworzonych produktów mięsnych są głównie bakterie Lactobacillus, Enterococcus, Brochotrix subtilis, odpowiadające za wytwarzanie śluzu i zakwaszenie.

• Z kolei Lactobacillus spp. Streptococcus spp. i Leconostocspp. odpowiadają za zielenienie mięsa, a ich obecność wskazuje na złe warunki sanitarno-higieniczne przed przetwarzaniem i podczas tego procesu.

mięso

• O jakości mikrobiologicznej przetworów mięsnych decyduje również możliwość powstania zakażenia wtórnego.

• Jeśli jest ono stosunkowo małe, psucie powodują nieproteolityczne bakterie dające kwaśny zapach.

• Zakażenie, wtórne spowodowane dużą liczbą bakterii proteolitycznych powoduje powstanie zgniłego, cuchnącego zapachu.

Fot. 15.: Smażenie jako jeden z rodzajów obróbki cieplnej mięsa

mięso

• Zanieczyszczenie mięsa i jego przetworów bakteriami chorobotwórczymi dla ludzi może być pierwotne, jeśli zwierzę rzeźne było zakażone zażycia, lub wtórne, jeśli bakterie dostaną się do mięsa już po uboju, np. od ludzi, gryzoni, much lub przez zanieczyszczenie ziemią, kałem itp.

• Na powierzchni mięsa mogą występować drobnoustroje chorobotwórcze, które są obecne w środowisku zewnętrznym lub w środowisku zakładu przetwórczego.

Fot. 16.: Mysz (gryzonie) jest jedną z dróg, którą następuje zakażenie wtórne mięsa

Drób

• Drób jest nosicielem różnej mikroflory w zależności od warunków hodowli, transportu, i przetrzymywania przed ubojem.

• Największe znaczenie ma mikroflora znajdująca się na upierzeniu, skórze i w przewodzie pokarmowym.

• W zależności od warunków uboju mikroflora ta może być przeniesiona na tuszki i stanowić zagrożenie dla ich trwałości i jakości zdrowotnej.

Fot. 17.: Higiena uboju ma znaczący wpływ na mikroflorę tuszki

DRÓb

• Newralgicznym etapami obróbki poubojowej drobiu są oparzanie i mechaniczne usuwanie piór, patroszenie, mycie tuszek i chłodzenie.

• By zapobiec zanieczyszczeniom tuszek, uboju należy dokonywać według zasad dobrej praktyki produkcyjnej i higienicznej.

DRÓB

• Przy przechowywaniu tuszek w temperaturze 2°C na jej powierzchni zwiększa się udział procentowy bakterii psychrotrofowych Pseudomonas.

• Bakterie najczęściej izolowane z drobiu: Campylobacterjejuni, Staphylococcus aureus, Yersinia enterocolitica, E. coli, Clostridium perfringens, Salmonella.

Ryby

• Mięso ryb jest mniej trwałe niż mięso zwierząt stałocieplnych. Jest to spowodowane innym większą aktywnością działania enzymów w powietrzu niż zimniejszej wodzie.

• Ryby świeże powinno się przechowywać w temperaturze blisko -20°C, ale nie wyższych -12°C.

• Ryby przechowywane w wyższych temperaturach powinny być konserwowane w soli. Fot. 19.: Jednym ze sposobów konserwacji ryb,

jest ich solenie

RYBY

• W śluzie występują: Pseudomonas, Aeromonas, Vibro, Flavobacterium. Po śmierci śluz ulega rozkładowi i drobnoustroje obecne w nim przenikają w głąb mięśni podczas przechowywania.

• W przewodzie pokarmowym jest najwięcej mikroflory bakteryjnej. Izoluje się bakterie z rodziny Enterobacteriaceae, rodzaj Vibro i Clostridium. Mogą zanieczyścić mięsnie podczas nieprawidłowego patroszenia.

• Stan mikrobiologiczny ryb wzbogaca mikroflora wtórna, pochodząca z lodu chłodzącego i lądowni jednostki połowowej.

Fot. 20.: Czystość i materiał z jakiego zostały stworzone skrzynki, mają wpływ na stan mikrobiologiczny ryb

RYBY

• Z obserwacji wynika, iż korzystniejsze jest nie patroszenie ryb, gdy rejs jest krótki. Chroni to ryby przed zarażeniem mikroflora z narzędzi, rąk pracowników i z przewodu pokarmowego.

• Z kolei ryby poławiane w wodach tropikalnych powinny być natychmiast patroszone i jak najszybciej schłodzone.

• Powszechnie używa się do chłodzenia ryb lodu, który musi być otrzymywany z wody odpowiadającej warunkom wody zdatnej do picia. Dodatek do lodu środków konserwujących może wpłynąć na przedłużenie trwałości.

Fot. 21.: Długość trwania połowu wpływa pośrednio na jakość ryb

RYBY

• Bardzo ważne jest zmycie powierzchni ryb, częste zmywanie pokładu statku, usuwanie starego, zanieczyszczonego lodu, mycie i dezynfekcja ładowni, zastąpienie skrzynek drewnianych skrzynkami z innych materiałów oraz higieniczne postępowanie w czasie filetowania ryb: mycie ryb przed filetowaniem, zmywanie noży, rąk pracowników i powierzchni strumieniem wody, co może o 90% zredukować mikroflorę zanieczyszczającą filety. Przy filetowaniu maszynowym bardzo ważne są dokładne mycie i dezynfekcja urządzeń.

• Do najważniejszej mikroflory chorobotwórczej ryb należą laseczki jadu kiełbasianego, pałeczki Salmonella, Vibro oraz gronkowce.

Mleko

• Mleko jest bardzo dobrym naturalnym podłożem dla wzrostu drobnoustrojów, gdyż zawiera łatwo przyswajalne białka, aminokwasy, laktozę, tłuszcz i pierwiastki śladowe.

MLEKO

• Mleko pochodzące od krów zdrowych zanieczyszczone jest mikroflora, która łatwo dostaje się do wymienia w czasie laktacji.

• Zwiększona liczba bakterii w mleku spowodowana jest stanami zapalnymi wymion. Przyczyna zapalenia mogą być: Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Bacillus cereus, Escherichacoli, Salmonella.

• Mleko po udoju powinno być natychmiast schłodzone do temperatury niższej niż 7°C. Po przekroczeniu tej temperatury wzrasta ilość bakterii mezofilnych.

Fot. 22. Krowa chora na mastitis

MLEKO

• Mleko może ulec zakażeniu wtórnemu mikroorganizmami pochodzącymi ze ściółki, z paszy, naczyń, ze skóry zwierząt, z rak personelu i powietrza.

• Dlatego ważne jest przestrzeganie higienicznych warunków hodowli i dojenia krów oraz produkcji mleka.

MLEKO

• Czynnikiem hamującym działanie pałeczek z rodzaju Salmonella i Shigella jest szybkie namnażanie paciorkowców mlekowych i wytworzenie kwasu mlekowego.

• W produktach mrożonych Salmonella nie traci swojej żywotności przez kilka lat. Pałeczki te jednak łatwo giną podczas prawidłowo przeprowadzonego procesu pasteryzacji. Najczęstszym źródłem zakażenia są pracownicy, gryzonie, muchy oraz krowy będące nosicielami. Pałeczki Salmonelli mogą się także dostać do mleka z kałem krów.

Fot. 23.: Lactococcus lactis (paciorkowiec mlekowy) w powiekszeniu x20000

MLEKO

• W mleku występować mogą szczepy gronkowców. Jest to główna przyczyna zapalenia wymion zwanym mastitis. Wiele szczepów Staphylococcus jest penicyloodpornych i mogą prowadzić do zatruć pokarmowych mlekiem i jego przetworami.

• Leczenie antybiotykami zapaleń wymienia może hamować działanie naturalnej mikroflory mleka, zwłaszcza bakterii kwasu mlekowego.

Fot. 31.: Krowa chora na mastis

MLEKO

• Wszystkie gatunki Brucella spp. są chorobotwórcze. Zakażenie ludzi przez mleko jest znacznie rzadsze. Komórki te są wrażliwe na pasteryzację.

• Mleko może być również wektorem przenoszenia wirusów. Większość jednak ginie podczas normalnej pasteryzacji. Fot. 24.: Krowa chora na

brucelozę

Jaja

• Jaja ze względu na duża zawartość składników odżywczych i witamin są doskonałym podłożem do rozwoju drobnoustrojów, dlatego bardzo łatwo ulegają one zepsuciu.

• Zanieczyszczenie jaj mikroflora ma miejsce przed zniesieniem, w jego trakcie i po zniesieniu.

JAJA

• Obecność mikroflory na skorupie świadczy o złej higienie hodowli. W jaju drobnoustroje mogą znaleźć się jeszcze przed wyksztalceniem, Są to zwykle bakterie Salmonella.

• W jajach zepsutych występuje mikroflora mieszana: Alcaligenes faecalis (zaczernienie i rozpad żółtka), Proteus vulgaris, Pseudomonasfluorescens (zielone zabarwienie żółtka) oraz pleśnie z rodzaju Penicillum i Cladosporum.

jaja

• Najczęściej występującymi bakteriami znajdujący się w jajach i na ich powierzchni są pałeczki Salmonella, Campylobacter, Yersinia, Shigella, Staphylococcus.

• Zanieczyszczenia jaj pałeczkami Salmonella polegają na przenikaniu przez pory jaja bakterii, znajdujących się m.in. w kale.

• Przenikaniu salmonelli do wnętrza jaj sprzyja podwyższona temperatura, wilgotność oraz współudział pleśni. Zatrucia spowodowane salmonellą występują najczęściej po spożyciu potraw niepoddawanych termicznej obróbce takich jak majonez, kremy cukiernicze, lody, ciasta.

Fot. 24.: Jeden z najłatwiejszych sposobów zarażenia się salmonellozą

Nowoczesne metody utrwalania

• Jedną z najnowszych koncepcji w technologii żywności jest minimalne przetwarzanie, którego celem jest otrzymanie produktu o świeżym wyglądzie, o podwyższonej wartości żywieniowej i brak dodatków chemicznych.

• Tendencje te przyczyniły się do utrwalania żywności różnymi metodami, które nie zmieniają ich cech sensorycznych. Przetwarzanie „minimalne” często jest nazywane „niewidzialnym utrwalaniem” i może być zastosowane w czasie postępowania po zbiorze, w czasie przetwórstwa, pakowania i przechowywania.

Mrożenie

• Produkty mrożone, prawidłowo przechowywane, są trwałe pod względem mikrobiologicznym. Jednak mrożenia nie można uznać za metodę inaktywacji mikroorganizmów w żywności.

• W wielu przypadkach izolowano z mrożonej żywności patogenne mikroorganizmy takie jak np.: Salmonella spp., Listeriamonocytogenes lub Bacillus cereus.

Fot. 25.: Mrożone owoce

Nowe techniki opakowania

• Opakowania uzupełniają zastosowanie technik konserwujących i przedłużają trwałość wyrobów.

• Najczęściej stosowanymi technikami jest pakowanie w atmosferze modyfikowanej i próżniowej oraz coraz częściej w tak zwanych „aktywnych opakowaniach” (wykorzystanie absorbentów pary wodnej, tlenu i innych gazów).

• W opakowaniach aktywnych stosuje się podkładki absorpcyjne zawierające warstwę żelu zatrzymującą płyn i mikroorganizmy, zapobiegając w ten sposób ich wzrostowi. Fot. 26.: Przykład aktywnego

opakowania.

Ogrzewanie omowe

• Łagodne ogrzewanie, polegające na przepuszczeniu prądu elektrycznego przez żywność, sposobem ciągłym. Metodą tą można uzyskać temperatury pasteryzacji i sterylizacji.

• W połączeniu z opakowaniem aseptycznym, produkt jest zabezpieczony przed zakażeniem wtórnym.

Fot. 30.: Zestaw do ogrzewania omowego

Wysokie ciśnienie

• Metoda ta polega głównie na zniszczeniu komórek drobnoustrojów.

• Wrażliwe na działanie wysokiego ciśnienia są drożdże, natomiast efekt inaktywujący na zarodniki pleśni jest niewielki. Zastosowanie ciśnień rzędu 250 - 300 MPa powoduje inaktywację form wegetatywnych większości mikroorganizmów i może być nazwane „zimną pasteryzacją”. W celu sterylizacji, czyli inaktywacji także przetrwalników wymagane są bardzo wysokie ciśnienia (powyżej 400 MPa) i ewentualnie zastosowanie dodatkowo kombinacji innych metod, np. ogrzewanie i zamrażanie poniżej -20°C.

Metoda radiacyjna

• Przy pomocy tej metody i zastosowaniu odpowiedniej dawki, możliwe jest zniszczenie wszystkich rodzajów drobnoustrojów występujących w lub na żywności.

• Jednostką dawki pochłoniętej promieniowania jonizującego elektromagnetycznego jest grej(Gy). Jest to dawka, przy której energia 1J (1 dżula) zostaje pochłonięta przez materiał o masie 1 kg. Za dawkę pasteryzacyjną uznaje się 1 - 10 kGy, natomiast dawka 11 - 50 kGy utożsamiana jest ze sterylizacją.

Fot. 27.: Logo i przykłady zastosowań metody radiacyjnej

Zmienne pole elektryczne

• Pulsujące pole elektryczne o napięciu 10 – 20 kV/cm inaktywuje komórki wegetatywne bakterii i drożdży. Stwierdzono, że przyczyną nie jest ogrzanie czy elektroliza, ale napięcie pola i czas trwania procesu.

• Wykazano, że inaktywacja mikroorganizmów zależy od pH (im niższe pHtym inaktywacja większa), temperatury żywności (lepsze rezultaty przy wyższej temperaturze, np. 50-60°C), początkowej liczby mikroorganizmów, stanu i komórek.

• Lepsze efekty osiągane są w przypadku dużych komórek np. drożdży, natomiast przetrwalniki bakteryjne są oporne na działanie impulsów elektrycznych.

Metoda utrwalania za pomocą światła pulsującego

• Proponuje się zastosowanie tej metody do utrwalania krojonych warzyw i owoców.

• Wydaje się, że można osiągnąć opóźnienie wzrostu pleśni na produktach o 1-2 dni.

Ultradźwięki

• Stosowane w tej metodzie fale o wysokiej amplitudzie powodują powstanie pęcherzyków kawitacyjnych, generujących energię mechaniczną „czyszczącą” powierzchnię produktu.

• Kawitacja polega na tworzeniu się, powiększaniu i zanikaniu pęcherzyków zawierających parę danej cieczy, gazu lub mieszaniny gazowo-parowej, wywołanym zmiennym polem ciśnień.

Bibliografia

• Kołożyn – Krajewska D., 2007, Higiena produkcji żywności.

• Grela E. R., 2010, Lucerna w żywieniu ludzi i zwierząt.

• Hać – Szymańczuk E., 2008, Higiena od pola do stołu, cz.2.,Bezpieczeństwo i Higiena Żywności.

Food

Zagrożenia mikrobiologiczne i higiena produkcji żywności