ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ. εαρινό εξάμηνο

Transcript

1 ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ εαρινό εξάμηνο

2 Αλλοιώσεις των τροφίμων από μικροοργανισμούς (βιοαποικοδόμηση)

3 Bιοαποικοδόμηση, ορισμός: Η ανεπιθύμητη αλλαγή της χημικής σύστασης, των ιδιοτήτων και της δομής ενός υλικού από τη δράση μικροοργανισμών Εξαρτάται από: Τη χημική σύσταση του τροφίμου Το είδος των εμπλεκόμενων μικροοργανισμών Τις συνθήκες του περιβάλλοντος Το είδος των αλλαγών στα τρόφιμα

4 Mέρος Α Μικροβιακή αποικοδόμηση των υδατανθράκων

5 Mέρος Α: Μικροβιακή αποικοδόμηση των υδατανθράκων Υδρόλυση υδατανθράκων από τα εξωκυτταρικά ένζυμα των μικροοργανισμών (βακτήρια, ζύμες, μύκητες) Αναερόβια υδρόλυση της γλυκόζης Ινβερτοποίηση της σακχαρόζης (υδρόλυση σε γλυκόζη και φρουκτόζη) Οξείδωση της γλυκόζης σε γλυκονικό οξύ Γενικά χαρακτηριστικά βιοαποικοδόμησης υδατανθράκων Υδρόλυση πολυσακχαριτών υψηλού μοριακού βάρους (πηκτίνες, κυτταρίνη) σε παραγωγή μείγματος χαμηλού μοριακού βάρους υδατανθράκων (ολιγοσακχαρίτες, δισακχαρίτες, μονοσακχαρίτες) Υδρόλυση δισακχαριτών και μονοσακχαριτών (γλυκόζη, φρουκτόζη, μαλτόζη, λακτόζη) με παραγωγή πυροσταφυλικού. Πρόβλημα στην παραγωγή ζάχαρης όπου οσμόφιλες ζύμες και μύκητες προκαλούν ινβερτοποίηση του καλαμοσάκχαρου Παραγωγή βακτηριακών πολυσακχαριτών ή δεξτρανών από δισακχαρίτες τροφίμων: ανεπιθύμητη γλοιώδης υφή Αποικοδόμηση πηκτινών φρούτων και λαχανικών από πηκτινικές εστεράσες και πολυγαλακτουρονάσες βακτηρίων και μυκητών. Αποδιοργάνωση της δομής των φρούτων, μαλακή υφή

6 Α. 1 Μικροβιολογική φθορά συμπυκνωμάτων και χυμών φρούτων

7 A. 1 Μικροβιολογική φθορά συμπυκνωμάτων και χυμών φρούτων Εδώ έχουμε τον πιο μελετημένο τύπο φθοράς σακχάρων, κύριο προϊόν η αιθυλική αλκοόλη υπό τη δράση των ζυμών σε αερόβιες συνθήκες, υψηλές συγκεντρώσεις σακχάρου και ph από 3,5-5,0. Αύξηση του ph μεταβάλλει την πορεία της ζύμωσης και εκτός από αλκοόλη έχουμε την παραγωγή οξικού οξέως και CO 2 Η δράση των περισσοτέρων μικροοργανισμών αναχαιτίζεται σε Τ κάτω από 8 ºC: αποθήκευση φρέσκων και συμπυκνωμένων χυμών στους 4 ºC Οι λακτοβάκιλλοι είναι οι κυρίως υπεύθυνοι για τη φθορά των χυμών των φρούτων. Μετατρέπουν τα διαλυτά σάκχαρα σε μείγμα γαλακτικού και οξικού οξέως

8 A. 1 Μικροβιολογική φθορά συμπυκνωμάτων και χυμών φρούτων Οι λακτοβάκιλλοι μεταβολίζουν επίσης πολλά οργανικά οξέα, ειδικά σε όξινες συνθήκες. Η μετατροπή του μηλικού (στυφότητα) σε γαλακτικό επηρεάζει τη γεύση κατά την ωρίμανση των κρασιών

9 A. 1 Μικροβιολογική φθορά συμπυκνωμάτων και χυμών φρούτων Οι λακτοβάκιλλοι (Lactobacillus planarum) μπορούν να μεταβολίσουν το τρυγικό οξύ σε γαλακτικό και CO 2 Άλλα μεταβολικά παράγωγα λακτοβακίλλων: οξικό οξύ, διακετύλιο, ακετοΐνη Προσδίδουν βουτυρώδη οσμή Ωστόσο οι Leuconostoc mesenteroides kai Streptococcus viscosum προσδίδουν στούς χυμούς φρούτων γλοιώδη δομή (δεξτράνες) και ανεπιθύμητη οσμή

10 A. 1 Μικροβιολογική φθορά συμπυκνωμάτων και χυμών φρούτων Περίληψη Οι λακτοβάκιλλοι (κυρίως γένη Lactobacillus) είναι οι κυρίως υπεύθυνοι για τη φθορά των χυμών των φρούτων. Μετατρέπουν τα διαλυτά σάκχαρα (γλυκόζη) σε μείγμα γαλακτικού και οξικού οξέως. Μπορούν να μεταβολίσουν το τρυγικό οξύ σε γαλακτικό και CO 2 Μετατρέπουν το κιτρικού σε ηλεκτρικό Μεταβολίζουν επίσης πολλά οργανικά οξέα, ειδικά σε όξινες συνθήκες. Η μετατροπή του μηλικού (στυφότητα) σε γαλακτικό κατά την ωρίμανση των κρασιών, είναι ανεπιθύμητη σε κρασιά υψηλής φυσικής οξύτητος. Οι Leuconostoc mesenteroides kai Streptococcus viscosum προσδίδουν στούς χυμούς φρούτων γλοιώδη δομή (δεξτράνες) και ανεπιθύμητη οσμή Προστασία Η δράση των περισσοτέρων μικροοργανισμών αναχαιτίζεται σε Τ κάτω από 8 ºC: αποθήκευση φρέσκων και συμπυκνωμένων χυμών στους 4 ºC

11 Χαρακτηριστικά των ζυμώσεων από σάκχαρα Παράγονται αρχικά 2 ATP μέσω φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος (γλυκόλυση). Το πυροσταφυλικό οξύ ανάγεται σε ανηγμένα οργανικά οξέα ή αλκοόλες. Για να αναχθεί το πυροσταφυλικό οξύ, το NADH οξειδώνεται σε NAD +, απαραίτητο για τη συνέχιση των γλυκολυτικών οδών. Τελικά προϊόντα (εκκρίνονται): Οξέα: γαλακτικό, οξικό, βουτυρικό, ακετόνη Αλκοόλες: αιθανόλη, ισοπροπυλική αλκοόλη Αέρια: CO 2, H 2 Προσμίξεις Έξτρα ΑΤΡ: οξικό (2), προπιονικό (2), βουτυρικό (2), βουτανόλη (4)

12 Ομογαλακτική ζύμωση γαλακτικού οξέως Παράγονται 2 ATP (ομοζύμωση) Τελικό προϊόν: γαλακτικό οξύ Προκαλεί αλλοίωση των τροφίμων Χρησιμοποιείται στην παραγωγή τροφίμων Γιαούρτι - Γάλα Τουρσιά - Αγγούρια Ξινολάχανο - Λάχανο Γένη: Streptococcus Lactobacillus

13

14 Ζυμώσεις σακχάρων περίληψη

15 Homofermenters, convert sugars primarily to lactic acid, while heterofermenters produce about 50% lactic acid plus 25% acetic acid and ethyl alcohol and 25% carbon dioxide. These other compounds are important as they impart particular tastes and aromas to the final product. The heterofermentative lactobacilli produce mannitol and some species (Leuconostoc) also produce dextran. Major lactic acid bacteria in fermented plant products Homofermenter Facultative homofermenter Obligate heterofermenter Enterococcus faecium Lactobacillus bavaricus Lactobacillus brevis Enterococcus faecalis Lactobacillus casei Lactobacillus buchneri Lactobacillus acidophilus Lactobacillus coryniformis Lactobacillus cellobiosus Lactobacillus lactis Lactobacillus curvatus Lactobacillus confusus Lactobacillus delbrueckii Lactobacillus plantarum Lactobacillus coprophilus Lactobacillus leichmannii Lactobacillus sake Lactobacillus fermentatum Lactobacillus salivarius Lactobacillus sanfrancisco Streptococcus bovis Leuconostoc dextranicum Streptococcus thermophilus Leuconostoc mesenteroides Pediococcus acidilactici Leuconostoc paramesenteroides Pedicoccus damnosus Pediococcus pentocacus

16 Α. 2 Μικροβιολογική φθορά κρασιού, μπύρας και ζυμωμένων ποτών

17 A. 2 Μικροβιολογική φθορά κρασιού, μπύρας και ζυμωμένων ποτών Η πιο συνηθισμένη φθορά είναι η παραγωγή οξικού οξέως από την αερόβια οξείδωση της υπαρχούσης αιθανόλης από τα γένη Acetobacter και Acetomonas Γίνεται σε δύο στάδια: 1. Αφυδρογόνωση της αιθανόλης σε αλδεΰδη (αλκοολικής αφυδρογονάση) CH 3 CH 2 OH + NAD + CH 3 CHO + NADH + H + 2. Aφυδρογόνωση της ακεταλδεΰδης σε οξικό οξύ (αλδεϋδική αφυδρογονάση) CH 3 CHO + H 2 O + NAD + CH 3 COOH + NADH + H + Όλα τα αλκοολούχα με αιθανόλη<15% είναι επιρρεπή σαυτή την οξείδωση Επίσης μπορεί να γίνει η οξείδωση του μηλικού σε γαλακτικό (A.1), ανεπιθύμητη σε κρασιά υψηλής φυσικής οξύτητος

18 A. 2 Μικροβιολογική φθορά κρασιού Η βιοαποικοδόμησή του κρασιού εξαρτάται από: 1. Οξύτητα και ph To χαμηλό ph και η ψηλή συγκέντρωση αλκοόλης περιορίζουν την ανάπτυξη πολλών μικροοργανισμών (λακτοβάκιλλοι ph 3,3!), ιδιαίτερα των παθογόνων. Μείωση του ph επιτυγχάνεται με προσθήκη κιτρικού οξέως ή SO 2 2. Περιεχόμενη ζάχαρη Περιεχόμενο πάνω από 1% (γλυκά κρασιά) είναι επιδεκτικό στη μικροβιακή φθορά. Τα ξηρά κρασιά με συνολική ζάχαρη<1% και χαμηλό ph είναι ανθεκτικά 3. Συγκέντρωση αλκοόλης Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί αναστέλλουν τη δράση τους παρουσία αιθανόλης 8-10%. Οι ετεροζυμωτικοί λακτοβάκιλλοι αντέχουν μέχρι και 20% 4. Παρουσία βιταμινών και αμινοξέων Παραγωγή τους από ζύμες κατά τη ζύμωση. Προσεκτική επιλογή στελεχών, παρακολούθηση της ζύμωσης

19 A. 2 Μικροβιολογική φθορά κρασιού Η βιοαποικοδόμησή του κρασιού εξαρτάται από: 5. Παρουσία ταννινών Αντιμικροβιακές ενώσεις, αναγκαία η χαμηλή τους συγκέντρωση (πικρή γεύση) 6. Προσθήκη SO 2 Προκαλεί ελάτωση του ph, oπότε και την ανάπτυξη μικροοργανισμών. Χρησιμοποιείται σε εμφιαλωμένα κρασιά ή παρασκευάσματα χυμών φρούτων Παρουσία αναγόντων σακχάρων μειώνεται η συγκέντρωσή του. Δραστική συγκέντρωση από ppm. Στα 350 ppm και άνω, εμφάνιση ανεπιθύμητης γεύσης 7. Θερμοκρασία αποθήκευσης Αποθήκευση κάτω από τους 8 ºC περιορίζει τη μικροβιακή φθορά. Οι λακτοβάκιλλοι πχ έχουν βέλτιστη θερμοκρασία ανάπτυξης τους ºC 8. Παρουσία αέρα (O 2 ) Εκτοπισμός αέρα για περιορισμό της ανάπτυξης των Acetobacter. Eλάχιστος ελεύθερος χώρος για αέρα, χρήση Ν 2 ή CO 2. Επιμόλυνση αντιμετωπίζεται με διήθηση, παστερίωση, επεξεργασία του προϊόντος με SO 2 ή διεθυλοπυροκαρβονικά άλατα. Ανάγκη για καλή αποστείρωση φιαλών.

20 Ο ρόλος των θειωδών στήν οινοποιεία

21 1. Εισαγωγή SO 2 : φυσικές ιδιότητες Άχρωμο, άφλεκτο, αέριο, βαρύτερο του αέρος Ισχυρή, πνιγηρή οσμή (σάπια αυγά) Υγρό υπό πίεση (3.4 atm), αποθηκεύεται συμπιεσμένο σε κυλίνδρους Ευδιάλυτο στο νερό. Ως υγρό μπορεί να εγχυθεί απευθείας σε άλλα υγρά Μπορεί να δώσει διαλύματα συγκεκριμένων συγκεντρώσεων σε παγωμένο νερό Σχηματίζει σε διάλυμα θειώδες οξύ (H 2 SO 3 ) SO 2 και τρόφιμα Το SΟ 2 και τα θειώδη χρησιμοποιούνται επί μακρόν ως συντηρητικά Έχουν αντιοξειδωτική και αντιβακτηριακή δράση

22 2. Χρήση και μορφές SO2

23 2.1. Ελεύθερο SO 2 Όταν το SO 2, διαλύεται στο νερό, δημιουργούνται τα ακόλουθα ιόντα: SO 2 (gas) SO 2 (aq) SO 2 (aq) + H 2 O H 2 SO 3 H 2 SO 3 H + + HSO - 3 HSO - 3 H + + SO 2-3 2HSO - 3 S 2 O H 2 O θειώδες οξύ όξινο θειώδες ανιόν θειώδες ανιόν μεταθειώδες ανιόν Όλες αυτές οι μορφές είναι γνωστές ως ελεύθερο SO 2 Θειώδη: όλες οι ουσίες που μπορούν να απελευθερώσουν SO 3 2

24 Το ph του διαλύματος καθορίζει την κυρίαρχη μορφή του SO 2 Ποιά είναι η κυρίαρχη μορφή σε ph 3-4 (ph οίνων);

25

26

27 Tο όξινο θειώδες ανιόν (HSO 3- ) μπορεί να αντιδράσει με αλδεΰδες, δεξτρίνες, πηκτίνες, πρωτεΐνες, κετόνες, και μερικά σάκχαρα και να δώσει ενώσεις προσθήκης γνωστές ως δεσμευμένο SO 2 Tο HSO 3 - στο κρασί αντιδρά με ακεταλδεΰδες*. Περίσσεια HSO 3 - αντιδρά με σάκχαρα Το δεσμευμένο SO 2 κατατάσσεται σε τρεις κατηγορίες: Θειώδες οξύ αλδεΰδών Θειώδες οξύ γλυκόζης 2.2. Δεσμευμένο SO 2 Υπόλοιπο θειώδες οξύ (φαινόλες) Περιέχει χαλαρά δεσμευμένο SO 2 *

28 Ολικό SO 2 = ελεύθερο SO 2 + δεσμευμένο SO 2

29 Red Wine Composition, Minor Components Acetaldehyde Volatile Acidity Glycerol Sugar Higher Alcohols Phenols Sorbitol & Mannitol Sulfites Minerals * Esters Amino acids Acid

30 2.3. Μεταθειώδη (S 2 O 5 2- ) Aντί SO 2, διαφορετικά θειώδη μπορούν να χρησιμοποιηθούν επειδή δίνουν ελεύθερο SO 2 όταν διαλύονται στο νερό Πχ μεταθειώδες κάλιο (K 2 S 2 O 5 ) Οταν το K 2 S 2 O 5 διαλύεται σε υδατικό διάλυμα τα Κ + σχηματίζουν κρυστάλλους με ταρταρικό οξύ. Τα μεταθειώδη σε όξινο περιβάλλον δίνουν SO 2 : S 2 O H + 2SO 2 + H 2 O 57% κ/β του K 2 S 2 O 5 αποτελείται από SO 2

31

32 3. Ο ρόλος του SO 2 (θειώδη) στήν οινοποιεία Το SO 2 (θειώδη) χρησιμοποιείται εκτεταμένα στην οινοποιεία ως: (1) αντισηπτικό ή βακτηριοστατικό Όσο πιο χαμηλό είναι το ph, τόσο πιο ισχυρή είναι η αντισηπτική δράση του SO 2 (2) αντιοξειδωτικό

33 3.1. Αντισηπτικός ή βακτηριοστατικός ρόλος Το θειώδες οξύ (H 2 SO 3 ) αναστέλει κυρίως τις μούχλες και τα βακτήρια και σε μικρότερο βαθμό τις ζύμες Γιαυτό το λόγο το SO 2 χρησιμοποιείται στις ζυμώσεις για τον έλεγχο ανεπιθύμητων βακτηρίων και αγρίων ζυμών, χωρίς να επηρεάζει τις ανεκτικές σε SO 2 καλλιεργήσιμες ζύμες Tο H 2 SO 3 είναι 1000 φορές πιο ενεργό από το HSO 3 - για την Escherichia coli, φορές για τον Saccharomyces cerevisiae και 100 φορές για τον Aspergillus niger

34 3.2. Το SO 2 ως αντιοξειδωτικό Δράση στους οίνους Aπουσία SO 2, οι άχρωμες φαινολικές ενώσεις οξειδώνονται σε σκουρότερες κινόνες με ταυτόχρονη δημιουργία Η 2 Ο 2. ( Το Η 2 Ο 2 αντιδρά με αιθανόλη και δίνει ακεταλδεϋδη (δυσώδης) Παρουσία SO 2 : H 2 SO 3 (aq) + H 2 O 2 (aq) = H 2 SO 4 (aq) + H 2 O(l) To SO 2 δεσμεύεται επίσης στην δυσώδη ακεταλδεΰδη και δίνει άοσμη ένωση

35 Το SO 2 ως αντιοξειδωτικό Δράση στο γλεύκος: αναστολή της πολυφαινολικής οξειδάσης

36 4. Απώλειες SO 2 στους οίνους

37 Α. 3 Μικροβιολογική αποικοδόμηση φυτικών πηκτινών Προκαλείται από πηκτολυτικά ένζυμα τα οποία καταστρέφουν την οργανωμένη δομή των φυτικών ιστών (μαλακή σήψη).

38 Α. 4 Μικροβιολογική αλλοίωση σακχαρόζης και ζαχαρωδών γλυκισμάτων Mετατροπή της σακχαρόζης σε φρουκτόζη και γλυκόζη από το ένζυμο ινβερτάση που παράγεται από ζύμες (πχ Saccharomyces cerevisiae) και μύκητες (πχ Aspergillus glaucus). Η αντίδραση εξαρτάται από την ενεργότητα του νερού Oι κύριες πηγές επιμόλυνσης της ζάχαρης είναι: Ο αέρας: γίνεται κατά το φυγοκεντρικό διαχωρισμό, ευνοείται από ξηρασία και σκόνη το νερό: από το νερό διαχωρισμού του φυγοκεντρικού διαχωριστή, απο το νερό της γραμμής παραγωγής τα μολυσμένα υπολλείματα ζάχαρης: προκαλεί ζύμωση του μαλακού κέντρου με παραγωγή αιθανόλης και CO 2. Στα γλυκίσματα η επιμόλυνση γίνεται από την προσθήκη φρούτων, κακάο, σιταλεύρου και αρωματικών σιροπιών. Επιβάλλεται η αποστείρωση των προσθέτων οι ακατάλληλες συνθήκες αποθήκευσης: ιδανικά είναι τα ξηρά (υγρασία όχι πάνω από 63%) και δροσερά σιλό (όχι πάνω από 43 ºC) με σταθερή θερμοκρασία με αδρανή ατμόσφαιρα (CO 2 ή N 2 )

39 Α. 5 Μικροβιολογική φθορά του γάλακτος Iδανικό μέσο ανάπτυξης μικροοργανισμών η οποία προκαλεί στο γάλα: Παραγωγή γαλακτικού οξέως, Παραγωγή αερίων, Ανάπτυξη ιξώδους ή ινώδους δομής, Πήξη των πρωτεϊνών, Υδρόλυση του λίπους, Ανάπτυξη αλλοιωμένης γεύσης και οσμής Η μεγαλύτερη ομάδα μικροοργανισμών που μπορεί να αναπτυχθεί στο γάλα είναι αυτοί που παράγουν γαλακτικό οξύ με ζύμωση της λακτόζης Ομοzυμωτικοί οργανισμοί (Streptococcus cremoris, St. lactis) που παράγουν μόνο γαλακτικό οξύ Ετεροζυμωτικοί μικροοργανισμοί (Lactobacillus brevis, L. fermenti) που παράγουν γαλακτικό, οξικό οξύ, αιθανόλη και CO 2 H λακτόζη υδρολύεται (λακτάση) σε γαλακτόζη και γλυκόζη. Η γαλακτόζη μετατρέπεται ενζυμικά σε γλυκόζη, η οποία στη συνέχεια φωσφορυλιώνεται (γλυκόζη-1-ρ), ισομερίζεται σε γλυκόζη-6-ρ, μετατρέπεται σε πυροσταφυλικό οξύ (γλυκόλυση) και στη συνέχεια (γαλακτική αφυδρογονάση, NAD) σε γαλακτικό οξύ

40

41

42 Mέρος Β Μικροβιακή αποικοδόμηση πρωτεϊνών και πρωτεϊνούχων τροφίμων

43 Β.1 Μικροβιολογική αποικοδόμηση πρωτεϊνών και πρωτεϊνούχων τροφίμων Είδη αλλοίωσης Σήψη με οσμή μούχλας: δύσοσμες πτητικές ουσίες. 1. Αποτέλεσμα της μικροβιακής αποικοδόμησης χαμηλού μοριακού βάρους πεπτιδίων, αμινοξέων, νουκλεοτιδίων και άλλων χαμηλού μβ αζωτούχων συστατικών 2. Μικροβιακή αποικοδόμηση δομικών πρωτεϊνών όπως κολλαγόνου και ελαστίνης Στάδια αλλοίωσης Αρχική μόλυνση της τροφής από μικροοργανισμούς Γρήγορος μεταβολισμός μικρού μβ πεπτιδίων αμινοξέων και νουκλεοτιδίων. Γρήγορος πολλαπλασιασμός του μικροβιακού πληθυσμού Υδρόλυση των πρωτεϊνών και συνεπακόλουθη απόκτηση νέων θρεπτικών συστατικών (αμινοξέα, πεπτίδια μικτού μβ)

44

45

46 Β.2 Αποικοδόμηση αμινοξέων Απαμίνωση Οξειδωτική απαμίνωση Παραγωγή αμμωνίας και κετο οξέων. Τα κετο οξέα χρησιμοποιούνται ως πηγή ενέργειας από τους μικροοργανισμούς Αναγωγική απαμίνωση (αναερόβια) Παραγωγή αμμωνίας και καρβοξυλικών οξέων (πχ λιπαρά οξέα) Η παραγωγή πτητικών λιπαρών οξέων μικρού μβ (οξικό, προπιονικό, βουτυρικό), χρησιμοποιείται ως δείκτης αλλοιώσεως για ψάρια και θαλασσινά Η παραγώμενη αμμωνία αποτελεί συστατικό της οσμής σήψης

47 Β.2 Αποικοδόμηση αμινοξέων Αποκαρβοξυλίωση Αναερόβια αποκαρβοξυλίωση παράγει αμίνες (οσμή σήψης). Ανάλογα με το αμινοξύ παράγεται η αντίστοιχη αμίνη. Η λυσίνη δίνει κανταβερίνη (πτωμαΐνη), η ιστιδίνη δίνει ισταμίνη, η ορνιθίνη δίνει πουτρεσκίνη, η τυροσίνη δίνει τυραμίνη Παραγωγή υδροθείου Κύριο συστατικό αλλοίωσης τροφών που περιέχουν κυστεΐνη

48 There are three enzymatic pathways involved in the synthesis of hydrogen sulphide (H 2 S) from cysteine in mammals Copyright BMJ Publishing Group Ltd & British Society of Gastroenterology. All rights reserved. Ebrahimkhani M R et al. Gut 2005;54:

49 Β.2 Αποικοδόμηση αμινοξέων Παραγωγή ινδόλης Παράγεται από την τρυπτοφάνη με τη δράση της Escherichia coli. Χαρακτηριστική οσμή αλλοιωμένων ψαριών και θαλασσινών Παραγωγή τριμεθυλαμίνης Από τη μικροβιακή αποικοδόμηση του οξειδίου της τριμεθυλαμίνης. Προσδίδει οσμή σήψης στα αλλοιωμένα ψάρια

50 Mέρος Γ Μικροβιακή αποικοδόμηση λιπών και ελαίων

51 7. Μικροβιολογική αποικοδόμηση λιπών και ελαίων Καθαρά λίπη και έλαια δεν εμφανίζουν εύκολα μικροβιακή αλλοίωση Ακόμα και μικρές ποσότητες νερού μέσα σε λίπη υποβοηθά έντονη μικροβιακή ανάπτυξη. Στα τρόφιμα προκύπτει ταγκή γεύση Στη μαργαρίνη μπορεί να έχουμε αυτοοξειδωτική αποικοδόμηση ή και λιπόλυση από μικροβιακές λιπάσες

52

53 Mέρος Δ Φυσικοχημικοί παράγοντες ανάπτυξης των μικροοργανισμών στα τρόφιμα

54 Φυσικοχημικοί παράγοντες ανάπτυξης των μικροοργανισμών στα τρόφιμα Εκτός από την παρουσία τροφίμων και μικροοργανισμών υπάρχουν και οι παράγοντες 1. Θερμοκρασία Ο πιο σημαντικός παράγων. Με βάση τη θερμοκρασία ανάπτυξης υπάρχουν οι οργανισμοί κατατάσσονται σε ψυχρόφιλους (-2 έως 7 ºC), μεσόφιλους (10-40 ºC) και θερμόφιλους (50-65 ºC). Οι θερμοκρασιές διατήρησης τροφίμων προσδιορίζουν και τον μικροοργανισμό που θα αναπτυχθεί. Στο αποθηκευμένο κρέας στους 5 ºC έχουμε τους ψυχρότροφους Οι μύκητες προτιμούν θερμοκρασίες σχετικά υψηλές ºC Οι παθογόνοι οργανισμοί αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες άνω των 35 ºC 2. Διαθεσιμότητα νερού Είναι απαραίτητο για όλες τις λειτουργίες που συμβαίνουν στο μεταβολισμό των μικροβίων. Διαφορετικές τιμές της ενεργότητας του νερού βοηθούν την ανάπτυξη διαφορετικών τύπων μικροοργανισμών

55

56

57 Φυσικοχημικοί παράγοντες ανάπτυξης των μικροοργανισμών στα τρόφιμα 3. ph Σημαντικός παράγοντας για το είδος του μικροοργανισμού Γενικά τα βακτήρια (Bacillus subtilis, Escherichia coli, Staphylococcus sp) προτιμούν ουδέτερα ph (6,8-7). Οι στρεπτόκοκκοι έχουν βέλτιστο ph το 6,2, ενώ οι λακτοβάκιλλοι το 4,7-7. Τα αναερόβια κλωστρίδια (αλλοιώσεις προϊόντων κρέατος, κονσέρβες κλπ) έχουν βέλτιστο ph το 7,8. Η τιμή του ph στο κρέας καθορίζει την αντίσταση που προβάλλει στην ανάπτυξη μικροοργανισμών. Αυξημένη γλυκόλυση μετά το θάνατο υψηλό γαλακτικό οξύ χαμηλό ph. Όσο περισσότερο γλυκογόνο υπάρχει στο κρέας, τόσο πιο έντονη η μεταθανάτια γλυκόλυση, τόσο πιο ισχυρή η αντίσταση στους μικροοργανισμούς.

58 Φυσικοχημικοί παράγοντες ανάπτυξης των μικροοργανισμών στα τρόφιμα 4. Οξυγόνο Η διαθεσιμότητα και τάση του οξυγόνου, τόσο στην επιφάνεια, όσο και στην ολική μάζα των τροφίμων καθορίζουν τον τύπο και την ποσότητα των αναπτυσσομένων οργανισμών. Οι εκτιθέμενες επιφάνειες κρέατος-ψαριών ευνοούν την ανάπτυξη αερόβιων μικροοργανισμών (Pseudomonas, Achromobacter, βάκιλλοι, μικρόκοκκοι, ζύμες και μύκητες). Στο εσωτερικό των ιστών υπάρχουν συνένζυμα, αιμοσφαιρίνη και μυοσφαιρίνη στην οξειδωμένη τους μορφή τα οποία προάγουν επίσης ένα οξειδωτικό περιβάλλον δεν ευνοείται η ανάπτυξη αναεροβίων ειδών (πχ κλωστρίδια)

59 Mέρος Ε Προστασία των τροφίμων από τη βιοαποικοδόμηση

60 Προστασία των τροφίμων από τη βιοαποικοδόμηση, μέθοδοι: 1. Ασηψία (αποκλεισμός των μικροοργανισμών) Έλεγχος του μικροβιακού φορτίου (είδος, αριθμοί) σε όλα τα στάδια παραγωγής 2. Απομάκρυνση μικροοργανισμών Με πλύσιμο, φυγοκέντριση, διήθηση (ποτά), απομάκρυνση μολυσμένων περιοχών 3. Αναστολή της ανάπτυξης των μικροοργανισμών Χρήση χαμηλών θερμοκρασιών (ψύξη, κατάψυξη), αλλά υπάρχουν και ψυχότροφοι οργανισμοί Αφυδάτωση (ζεστός αέρας, λυοφιλίωση, κάπνισμα) Ακτινοβολία (θερμική, υπεριώδης, ιονίζουσα). Ηλεκτρισμός, μικροκύματα, υπέρυθρη, υπεριώδης. Επιπτώσεις στους οργανισμούς Επιπτώσεις στα τρόφιμα Στο κρέας: αύξηση του ph, καταστροφή της γλουταθειόνης, αύξηση των καρβονυλικών ενώσεων, υδροθείου (H 2 S) και μεθυλομερκαπτάνης (CH 3 SH) Στα λίπη: καταστροφή και οξείδωση των φυσικών αντιοξειδωτικών, μερικός πολυμερισμός, αύξηση καρβονυλικών ενώσεων Στις βιταμίνες: καταστροφή των Β, Β, Β, C, D, E, K

61 Αναστολή της ανάπτυξης των μικροοργανισμών 4. Yψηλές θερμοκρασίες Αντοχή των μικροοργανισμών: θερμοκρασία και χρόνος έκθεσης, συγκέντρωση μικροοργανισμών, φάση ανάπτυξης, σύσταση του υποστρώματος ανάπτυξης (άλατα, υγρασία, πρωτεΐνες, σάκχαρα) 5. Συντηρητικά Παρέμβαση στο σχηματισμό τοιχώματος, δράση ενζύμων, διπλασιασμό Η δραστικότητα τους εξαρτάται από τη συγκέντρωση του φαρμάκου και τις παραμέτρους που αναφέραμε στην προηγούμενη παράγραφο

62 Mέρος ΣΤ Παραγωγή τοξινών στα τρόφιμα

63 Παραγωγή τοξινών στα τρόφιμα Ισταμίνες και τυραμίνες Παραγωγή τοξινών από παθογόνους μικροοργανισμούς Βακτηριακές τοξίνες Μυκοτοξίνες Εργοτισμός: δηλητηρίαση που προέρχεται από την κατανάλωση σιτηρών στα οποία έχει αναπτυχθεί ο μύκητας Claviceps purpurea. Η τοξικότητα οφείλεται σε αλκαλοειδή παράγωγα του λυσεργικού οξέως Παραγωγή μυκοτοξινών (αφλατοξίνες) από τον Aspergillus flavus. Aναπτύσσεται στο βαμβακόσπορο και άλλους σπόρους κάτω από συνθήκες υγρασίας

64 ΤΕΛΟΣ