Εμπόδια μικροβιακής προέλευσης Βιοσυντήρηση

Transcript

1 Εμπόδια μικροβιακής προέλευσης Βιοσυντήρηση

2 Αντιμικροβιακοί παράγοντες - Εμπόδια Φυσικά εμπόδια Φυσικοχημικά εμπόδια Θερμοκρασία (ψύξη/κατάψυξη) Αποστείρωση Παστερίωση Ακτινοβολία Συκευασία (α) Τροπ/νες ατμόσφαιρες (β) Υπό κενό Φυτικής προέλευσης Φαινολικά Αιθέρια έλαια Φυτοαλεξίνες Μικροβιακής προέλευσης Ανταγωνιστική χλωρίδα Καλλιέργειες εκκινητές Βακτηριοσίνες Χημικής προέλευσης Συντηρητικά Ε200 -Ε239 Οργανικά οξέα ph Aλάτι a w Xειλικές ενώσεις (EDTA) Ισορροπία ιόντων Μείωση νερού Καταστροφή κυττάρων Παρεμπόδιση της αναπνοής ή της ζύμωσης Κυτταρικές μεμβράνες Μερική ή ολική λύση κυττάρων Ανταγωνισμός Παραγωγή τοξικών προϊόντων Κυτταρικές μεμβράνες Ενζυμα Κυτταρικός μεταβολισμός Αναπαραγωγή Ανταλλαγή ενέργειας και ύλης

3 Εμπόδια μικροβιακής προέλευσης - Βιοσυντήρηση Η ανταγωνιστική μικροχλωρίδα (competitive microflora) Οι καλλιέργειες εκκίνησης (starter cultures) Οι βακτηριοσίνες (bacteriocins)

4 Ανταγωνιστική μικροχλωρίδα Το περισσότερο χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η διαδικασία της ζύμωσης που οδηγεί στην επικράτηση συγκεκριμένων ειδών μικροοργανισμών Οι μικροοργανισμοί αυτοί με την αύξηση του πληθυσμού τους, η οποία ευνοείται από ενδογενείς και εξωγενείς παράγοντες που σχετίζονται με το τρόφιμο, σταματούν ή εμποδίζουν την αύξηση άλλων μικροοργανισμών Σε μικρότερο βαθμό το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να φανεί ως ανταγωνισμός μεταξύ δύο στελεχών μικροοργανισμών (π.χ. Salmonella με άλλα είδη αρνητικών κατά Gram βακτηρίων) Ως μοναδικό εμπόδιο: Δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί ως μοναδικό εμπόδιο. Η επίδρασή της παρατηρείται σε σχέση με έναν ή περισσότερους ενδογενείς ή εξωγενείς παράγοντες

5 Στάδια της ζύμωσης Στάδιο Ι (48-72 ώρες) Enterobacter cloacae, Citrobacter freudii, Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Aeromonas hydrophila, Flavobacterium diffusum, F. balustinum, Pseudomonas spp. (Gram -) Bacillus spp., Micrococcus spp., Clostridium spp. (Gram +) Στάδιο ΙI (14-15 ημέρες) - Μείωση των Gram- βακτηρίων -Σταδιακή επικράτηση Pediococcus spp. και Leuconostoc spp. (κόκκοι) - Συνολική διάρκεια σταδίου Ι και ΙΙ μέχρι ημέρες, διαφορετικά υπάρχει κίνδυνος εκτροπής της ζύμωσης

6 Στάδια της ζύμωσης Στάδιο ΙΙΙ (κύριο στάδιο ζύμωσης) - Επικράτηση των γαλακτικών βακτηρίων του γένους Lactobacillus και ιδιαίτερα του L. plantarum που αποτελεί την επικρατούσα χλωρίδα - Άλλα είδη γαλακτοβακίλλων: L. brevis, L. fermentum, L. cellobiosus, L. casei - Διάρκεια σταδίου: μέχρι ph 4,0 ή χαμηλότερα Στάδιο VI (μετά το τέλος της ζύμωσης) Παρατηρείται ανάπτυξη προπιονικών βακτηρίων (Propionibacterium acnes, P. acidi-propioni) που καταναλώνουν το γαλακτικό οξύ και παράγουν προπιονικό και οξικό οξύ. Ο έλεγχος γίνεται με ρύθμιση του NaCl σε 8% minimum και τιμη ph 4,0 ή χαμηλότερα.

7 Τελικά προϊόντα ζύμωσης

8 Καλλιέργειες εκκίνησης Η χρήση επιλεγμένων καλλιεργειών βακτηρίων για την επεξεργασία γαλακτοκομικών προϊόντων, ζυμούμενων τροφίμων (πίκλες, ελιές, μπύρα, κρασί), κλπ. Οι μικροοργανισμοί αυτοί είναι συνήθως οξυγαλακτικά βακτήρια τα οποία: Μειώνουν την τιμή τουph Δρουν σαν ανταγωνιστικοί μικροοργανισμοί Παράγουν αντιμικροβιακές ουσίες (βακτηριοσίνες) Ως μοναδικό εμπόδιο: Δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί ως μοναδικό εμπόδιο. Συνήθως συνδυάζεται με άλλα εμπόδια (π.χ. ψύξη)

9 Πληθυσμός (log CFU/g) Καλλιέργειες εκκίνησης Καμπύλες επιβίωσης L. monocytogenes σε μαλακό τυρί Κατίκι Δομοκού C 15 C 10 C 5 C Χρόνος συντήρησης (ημέρες)

10 Επιβίωση του παθογόνου βακτηρίου Escherichia coli O175:H7 κατά τη ζύμωση ph

11 Βακτηριοσίνες Οι βακτηριοσίνες είναι πρωτεΐνες ή σύμπλοκα πρωτεϊνών βακτηριακής προέλευσης που επιδεικνύουν αντιμικροβιακή δράση κατά στελεχών που σχετίζονται στενά με τους μικροοργανισμούς που τις παράγουν. Είναι πρωτεϊνικής φύσεως ουσίες, βιολογικά ενεργές Η δράση τους είναι βακτηριοκτόνος Έχουν περιορισμένο φάσμα δράσης, συνήθως ενάντια σε συγγενή είδη και γένη μικροοργανισμών Προσκολλώνται σε ειδικές θέσεις-δέκτες του μικροβιακού κυττάρου Παρουσιάζουν ευαισθησία σε πρωτεολυτικά ένζυμα Παρουσιάζουν αντοχή στη θέρμανση (80, 100, και 121 C για ορισμένο χρόνο) Η δράση των βακτηριοσινών περιορίζεται σε θετικά κατά Gram μικροβιακά στελέχη και δεν έχει παρουσιαστεί μέχρι τώρα δράση σε αρνητικά κατά Gram βακτήρια.

12 Βακτηριοσίνες Τρόπος δράσης Ο μηχανισμός δράσης των βακτηριοσινών πραγματοποιείται σε δύο φάσεις: 1. Αρχικά έχουμε προσρόφηση των βακτηριοσινών σε εξειδικευμένους υποδοχείς στο κυτταρικό τοίχωμα των ευαίσθητων στελεχών (αντιστρεπτή φάση). Στο στάδιο αυτό οι βακτηριοσίνες είναι ευαίσθητες στα πρωτεολυτικά ένζυμα. Η ανοσία ανθεκτικών στελεχών έναντι των βακτηριοσινών οφείλεται στην παραγωγή πρωτεϊνών ανοσίας (πρωτεολυτικών ενζύμων) 2. Η δεύτερη και μη αντιστρεπτή φάση περιλαμβάνει αλλοιώσεις στα ευαίσθητα κύτταρα που είναι χαρακτηριστικές για κάθε βακτηριοσίνη

13 Βακτηριοσίνες Στέλεχος Βακτηριοσίνη Φάσμα δράσης Lactococcus lactis ssp. lactis Nisin Gram (+) Lactobacillus plantarum Plantaricin B Lb. plantarum Leuconostoc mesenteroides P. damnosus Lactobacillus plantarum Plantaricin C LAB Enterococcus spp. Staphylococcus spp. Clostridium spp. Streptomyces natalensis Natamycin Ζύμες - Μύκητες

14 Βακτηριοσίνες - Νισίνη Θερμοανθεκτικό πολυπεπτίδιο (34 αμινοξέα) Νισίνη Εμποδίζει την αύξηση σπορίων που έχουν βλαστήσει Περιορισμένη αντιμικροβιακή δράση (π.χ. καμία επίδραση έναντι ζυμών και μυκήτων)

15 Βακτηριοσίνες - Νισίνη Η καταλληλότητα της νισίνης ως συντηρητικό τροφίμων: Δεν είναι τοξική, Το παραγωγικό στέλεχος Lactococcus lactis θεωρείται ασφαλές (food-grade) και Αποδομείται ταχύτατα στο πεπτικό σύστημα και είναι σταθερή στην θέρμανση και σε χαμηλό ph.

16

17 Νισίνη - Χρήσεις Τρόφιμο Μικροοργανισμός Φάσμα δράσης Cl. butyricum Cl. tyrobutyricum Μετατροπή γαλακτικού οξέως σε βουτυρικό οξύ δυσοσμία Σχηματισμός αερίων μικρές οπές Γαλακτικά βακτήρια Σχηματισμός ορού στην επιφάνεια λόγω παραγωγής γαλακτικού οξέως από LAB προς το τέλος της διάρκειας ζωής Ολική χλωρίδα Επιτρέπεται σε περιπτώσεις προβλημάτων συντήρησης (κλιματολογικές συνθήκες, μεγάλες αποστάσεις μεταφοράς, ανεπαρκής ψύξη) Κονσερβοποιημένα τρόφιμα (π.χ. τοματοχυμό, φρούτα) Cl. botulinum Ελέγχει και τα σπόρια που βλάστησαν Κρεατοσκευάσματα Cl. botulinum Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μείωση των νιτρωδών αλάτων Ποτά από ζύμωση Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus Εμποδίζει την ανάπτυξη αλλοιογόνων οξυγαλακτικών βακτηρίων. Δεν επηρεάζονται οι ζύμες Σκληρά και ημίσκληρα τυριά (παρεμπόδιση φουσκώματος) Γιαούρτη Γάλα

18 Ναταμυκίνη Τρόπος δράσης

19 Ανάπτυξη υμενίου στην επιφάνεια δεξαμενών ζύμωσης

20 Μικροβιολογική σύνθεση υμενίου Μύκητες Penicillium spp., Aspergillus spp., Paecilomyces spp., Alternaria spp., Rhizopus spp., Monascus spp. Ζύμες Pichia spp., Hansenula spp., Debaryomyces spp., Candida spp., Rhodotorula spp., Torulopsis spp., Trichosporon spp., Kloeckera spp. Βακτήρια Bacillus spp., Micrococcus spp. Balatsouras, G.D., Study of the chemical composition and microflora of directly brined natural black olives of cv. Conservolea, Athens School for Agriculture Edition.

21 Εφαρμογή Ναταμυκίνης στον έλεγχο του υμενίου Η ναταμυκίνη (Ε 235) είναι αντιμικροβιακή ουσία βιολογικής προέλευσης από το Streptomyces natalensis. To τελικό προϊόν αποτελείται από 50% ναταμυκίνη και 50% λακτόζη. Μικρής τοξικότητας LD 50 = 450 mg/kg Δεν μεταβολίζεται από τον άνθρωπο και παρουσιάζει ελάχιστη απορρόφηση από τον εντερικό σωλήνα. Εξαιρετικά δραστική εναντίων μυκήτων και ζυμών. Η ελάχιστη ανασταλτική συγκέντρωση είναι < g/lt

22 Εφαρμογή Ναταμυκίνης στον έλεγχο του υμενίου Μάρτυρας 8% NaCl 8% NaCl + 0,24 g/lt natamycin 8 7 Log CFU/ml Γαλακτικά βακτήρια Ζύμες Εντεροβακτήρια Χρόνος ζύμωσης (ημέρες)

23 ph Εφαρμογή Ναταμυκίνης στον έλεγχο του υμενίου Χωρίς ναταμυκίνη Με ναταμυκίνη Χρόνος ζύμωσης (ημέρες) Ολική ογκομετρούμενη οξύτητα: 0,630 g γαλακτικού οξέως /100 ml άλμης χωρίς ναταμυκίνη 0,983 g γαλακτικού οξέως /100 ml άλμης με ναταμυκίνη

24 15 ημέρες 60 ημέρες

25 Αντιμικροβιακοί παράγοντες - Εμπόδια Φυσικά εμπόδια Φυσικοχημικά εμπόδια Θερμοκρασία (ψύξη/κατάψυξη) Αποστείρωση Παστερίωση Ακτινοβολία Συκευασία (α) Τροπ/νες ατμόσφαιρες (β) Υπό κενό Φυτικής προέλευσης Φαινολικά Αιθέρια έλαια Φυτοαλεξίνες Μικροβιακής προέλευσης Ανταγωνιστική χλωρίδα Καλλιέργειες εκκινητές Βακτηριοσίνες Χημικής προέλευσης Συντηρητικά Ε200 -Ε239 Οργανικά οξέα ph Aλάτι a w Xειλικές ενώσεις (EDTA) Ισορροπία ιόντων Μείωση νερού Καταστροφή κυττάρων Παρεμπόδιση της αναπνοής ή της ζύμωσης Κυτταρικές μεμβράνες Μερική ή ολική λύση κυττάρων Ανταγωνισμός Παραγωγή τοξικών προϊόντων Κυτταρικές μεμβράνες Ενζυμα Κυτταρικός μεταβολισμός Αναπαραγωγή Ανταλλαγή ενέργειας και ύλης

26 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα

27 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα Φαινολικές ουσίες (Phenols) Αιθέρια έλαια από καρυκεύματα και βότανα Φυτοαλεξίνες

28 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα - Φαινόλες Είναι ουσίες από αποτελούνται από 1-3 αρωματικούς δακτυλίους (π.χ. απλές φαινόλες και φαινολικά οξέα) με ένα ή περισσότερα υδροξυ-υποκατάστατα Υπάρχουν όμως και πολυφαινόλες όπως τα φλαβονοειδή καθώς επίσης και αυτές που ανήκουν σε τρείς μεγάλες κατηγορίες πολυμερών: λιγνίνες, μελανίνες, τανίνες. Χαρακτηρίζονται από μεγάλη καυστικότητα και για τον λόγο αυτό σπάνια εμφανίζονται σε ελεύθερη μορφή στους φυτικούς ιστούς. Βρίσκονται σε συζευγμένη μορφή με σάκχαρα, οργανικά οξέα, αμίδια, αμίνες, τερπενοειδή.

29 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα Ρόλος: έλεγχος της μικροβιακής ανάπτυξης στα τρόφιμα αλλά και στην παρεμπόδιση ή μείωση της οξειδωτικής αλλοίωσής τους Φαινολικές ουσίες (Phenols) Απλές φαινόλες (κατεχόλη, θυμόλη, καρβακρόλη, βανιλλίνη) Φαινολικά οξέα (σαλικιλικό, κιναμικό, βανιλλικό) Ακετοφαινόλες (κιναμική αλδεΰδη) Φλαβονοειδή (ανθοκυάνες, φλαβόνες, ισοφλαβονοειδή) Ελευρωπαΐνη Ταννίνες

30 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα - Φαινόλες

31 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα - Φαινόλες Φαινολικές ουσίες που είναι κοινά αποδεκτές για χρήση στα τρόφιμα Παραϋδροξυβενζοϊκό οξύ (parabens) και ιδιαίτερα οι μεθυλ-, αιθυλ-, προπυλ-, επτυλ- εστέρες (methylparaben E218, ethylparaben E214, propylparaben E216, eptylparaben E209) Οι συγκεκριμένοι εστέρες πλεονεκτούν έναντι του βενζοϊκού οξέως γιατί επηρεάζονται λιγότερο από το ph. Δρουν σε εύρος ph 3-8 (άριστο ph για το βενζοϊκό οξύ 2,5-4,0) Το ποσοστό του parabens που είναι δραστικό σε τιμή ph 6,0 είναι 65-70% σε σύγκριση με το βενζοϊκό νάτριο που είναι μόλις 1,8% Πλεονεκτήματα: (1) Ηπιότερη γεύση, και (2) ανθεκτικότητα στην υδρόλυση κατά τη θερμική αποστείρωση των τροφίμων Στη βιομηχανία τροφίμων θεωρούνται ήπια και GRAS συντηρητικά Χρησιμοποιούνται οι μεθυλ- και προπυλ- εστέρες του p-υδροξυβενζοϊκού οξέως σε αναλογία 2-3:1 σε αεριούχα αναψυκτικά, χυμούς φρούτων, μαρμελάδες, ελιές, τουρσιά, κλπ Η συγκέντρωση δεν υπερβαίνει το 0,1%

32 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα - φυτοαλεξίνες Φυτοαλεξίνες (φυτό + αλέξω: προστατεύω το φυτό) Μικρού μοριακού βάρους ουσίες που παράγονται και συσσωρεύονται στα φυτικά κύτταρα ως αποτέλεσμα μόλυνσης από φυτοπαθογόνα, ή άλλης φύσεως μη παρασιτικές αιτίες (π.χ. καταπόνηση) Αποτρέπουν την εγκατάσταση παθογόνων στους ιστούς του ξενιστή Η αντιμικροβιακή δράση απαντάται κυρίως σε μυκητολογικές και λιγότερο σε βακτηριολογικές προσβολές Γλυκοαλκαλοειδή (α-σολανίνη) στις πατάτες Θεοβρωμίνη στο κακάο Ισοφλαβονοειδή σε φασόλια και αρακά Ορυζαλεξίνες σε ρύζι Καφεΐνη, θεοβρωμίνη, χλωρογενικό οξύ σε καφέ και τσάι

33 Φυσικά αντιμικροβιακά συστήματα Αιθέρια έλαια από καρυκεύματα και βότανα (spices and herbs) Καρυκεύματα (spices) είναι τμήματα αρωματικών φυτών, όπως καρποί (τσίλι), ρίζες, σπόροι (μουστάρδα), άνθη (ζαφορά) ή εκκρίματα (μαστίχα) που ευδοκιμούν σε τροπικά και ημιτροπικά κλίματα. Βότανα (herbs) είναι τα φύλλα και οι χλωροί βλαστοί ποωδών φυτών που ευδοκιμούν σε ήπια κλίματα.

34 Βότανα, καρυκεύματα και έλαια με αντιμικροβιακή δράση και τα κυριότερα συστατικά τους Κατηγορία Είδος Μέρος του φυτού Κύριο συστατικό Βασιλικός (Ocimum basilicum) Φύλλα Linalool/methyl chavicol Ρίγανη (Origanum vulgare) Φύλλα Καρβακρόλη /θυμόλη Βότανα Δενδρολίβανο (Rosmarinus Φύλλα Camphor/1,8- offinicalis) cineole/borneol/camphor Φασκόμηλο (Salvia officinalis) Φύλλα Thujone, 1,8- cinole/borneol/camphor Θυμάρι (Thymus vulgares) Φύλλα Θυμόλη/καρβακρόλη Μπαχάρι (Pimenta diocia) Φύλλα Ευγενόλη /b-caryophyllene Κανέλα (Cinnamonum zeylanicum) Γαρύφαλο (Syzgium Καρπός/φύλλα Μπουμπούκι ανθέων Κινναμαλδεΰδη/ευγενόλη Ευγενόλη Καρυκεύματα aromaticum) Μουστάρδα (Brassica) Σπόρος Αλλυλ-ισοθειοκυανικό Μοσχοκάρυδο (Myristica Σπόρος Myristicin/α-πινένιο/Sabinene fragrans) Βανίλια (Vanilla planifola, V. pompona, V. tahitensis) Καρπός/σπόρος Βανιλίνη (4- hydroxymethoxybenzaldehyde)/p- OH-benzyl methyl ether) Έλαια Ελαιόλαδο Καρπός Ελευρωπαΐνη Έλαιο τεϊόδεντρου (Melaleuca Φύλλα Τερπενοειδή alternifolia)

35 Τρόπος δράσης φαινολικών ουσιών και αιθέριων ελαίων Η δράση όλων των αντιμικροβιακών συστημάτων κινείται μεταξύ των εξής τριών αξόνων: επίδραση στην κυτταρική μεμβράνη με επακόλουθη αύξηση της διαπερατότητάς της αδρανοποίηση ενζύμων καταστροφή ή λειτουργική αδρανοποίηση του γενετικού υλικού.

36 Αιθέρια έλαια Μίγματα πτητικών μορίων φυτικής προέλευσης που παραλαμβάνονται από ποικίλα τμήματα των φυτών με απόσταξη μεθ υδρατμών (κλασική μέθοδος) ή εκχύλιση με οργανικό διαλύτη Είναι διαλυτά στην αλκοόλη και λιγότερο διαλυτά στο νερό

37 Απόσταξη για παραλαβή αιθερίου ελαίου και υδρολύμματος

38 Γιατί αιθέρια έλαια; Φυσικά / Φυτικά συστατικά Ευρεία αντιοξειδωτική και αντιμικροβιακή δράση. Μακρόχρονη χρήση ως φαρμακευτικά σκευάσματα, βότανα και καρυκεύματα Ευαισθησία καταναλωτών Αλλαγή στη διατροφή-στροφή προς φυσικά υλικά Ερευνητικό ενδιαφέρον Ερευνητικά προγράμματα

39 Αιθέριο έλαιο ρίγανης Origanum vulgare Κύρια δραστικά συστατικά Θυμόλη Καρβακρόλη

40 Μηχανισμός δράσης CH 3 OH CH 3 thymol H 3 C CH 3 H 3 C CH 3 CH 3 p-cymene OH carvacrol H 3 C CH 3

41 Μηχανισμός δράσης 1. Επίδραση στην κυτταρική μεμβράνη με αποτέλεσμα την αύξηση της περατότητας και την απώλεια κυτταρικών συστατικών 2. Αδρανοποίηση ενζύμων 3. Καταστροφή ή λειτουργική αδρανοποίηση του γενετικού υλικού Gram - > Gram +

42 Βακτήρια σε ηλεκτρονικό μικροσκόπιο έχοντας υποστεί επεξεργασία με αιθέριο έλαιο ρίγανης Μάρτυρας Χειρισμός

43 Στοιχεία τοξικότητας αιθέριων ελαίων

44 Παρεμπόδιση αιθέριων ελαίων έναντι βακτηρίων Πλεονεκτήματα των αιθέριων ελαίων Δε χρωματίζουν το προϊόν στο οποίο προστίθενται Διαθέτουν έντονο άρωμα Δεν περιέχουν ένζυμα και τανίνες Διαθέτουν σημαντική αντιμικροβιακή δράση

45 (Δενδρολίβανο) (Ρίγανη) (Λεμονόχορτο) (Φασκόμηλο) (Γαρίφαλο) (Θυμάρι) MIC: Minimum Inhibitory Concentration Ελάχιστη Ανασταλτική Συγκέντρωση

46 Παράγοντες που επηρεάζουν τη δράση των αιθερίων ελαίων Ενδογενείς παράγοντες του τροφίμου (λιπαρή φάση, πρωτεΐνες, νερό, ph, άλατα, πρόσθετα) Εξωγενείς παράγοντες (θερμοκρασία, συσκευασία σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα, είδος του μικροοργανισμού) αέρα ή Υψηλή συγκέντρωση λίπους ή/και πρωτεΐνης στο τρόφιμο προστατεύει τα βακτήρια από τη δράση των αιθερίων ελαίων. Τα αιθέρια έλαια διαλύονται στη λιπαρή φάση του τροφίμου (γιατί είναι υδρόφοβα) και η συγκέντρωσή τους μειώνεται για δράση έναντι των βακτηρίων που βρίσκονται στην υδατική φάση του τροφίμου. Η μείωση της τιμής του ph αυξάνει την υδροφοβικότητα των αιθερίων ελαίων με αποτέλεσμα να διαλύονται ευκολότερα στα λιπίδια της κυτταρικής μεμβράνης με συνέπεια την αύξηση της δραστικότητάς τους. Γενικά, η δραστικότητα των αιθερίων ελαίων αυξάνει με τη μείωση της τιμής του ph, της θερμοκρασίας συντήρησης και του διαθέσιμου οξυγόνου.

47 Log CFU/g Log CFU/g Log CFU/g Log CFU/g ο C-Παρτίδα ο C-Παρτίδα Μάρτυρας 2 1 Προϊόν με κανέλα Χρόνος (days) Χρόνος (days) 10 8 ο C-Παρτίδα 1 8 C-Παρτίδα Χρόνος (days) Χρόνος (days)

48 Log CFU/g Log CFU/g Log CFU/g Log CFU/g ο C-Παρτίδα Χρόνος (hours) 16 ο C-Παρτίδα 1 Μάρτυρας Προϊόν με κανέλα ο C-Παρτίδα Χρόνος (hours) 16 ο C-Παρτίδα Χρόνος (hours) Χρόνος (hours)

49 Αντιμικροβιακή εμβάπτιση Μικτή καλλιέργεια 3 στελεχών Salm. Typhimurium (DT 193, 4/74 και DSM 554) Φιλέτα μόσχου: Μαρινάρισμα με εμβάπτιση σε (1) κρασί, και (2) κρασί με 0.3% αιθέριο έλαιο θυμαριού, για 12 h σε 4 C Αποθήκευση σε αερόβια συσκευασία και MAP σε 5 C Παρακολούθηση πληθυσμού Salm. Typhimurium και λοιπής χλωρίδας για 19 ημέρες Επιβίωση των στελεχών Salm. Typhimurium με χρήση pulsed field gel electrophoresis

50 log CFU/g log CFU/g log CFU/g log CFU/g Log CFU/g log CFU/g 5 C C I Χωρίς μαρινάρισμα A II A days Μαρινάρισμα με κρασί B days B days Μαρινάρισμα με κρασί και ΕΕ C days C Pseudomonas spp. ( ), lactic acid bacteria ( ), Enterobacteriaceae ( ) και Brochothrix thermosphacta (X)

51 log CFU/g log CFU/g Επιβίωση του παθογόνου βακτηρίου S. Typhimurium κατά τη συντήρηση του μαριναρισμένου κρέατος 8 AIR 8 MAP days days : μάρτυρας, : κρασί, : κρασί και ΑΕΟ Κύτταρα με όξινη προσαρμογή (κλειστά σύμβολα) και χωρίς όξινη προσαρμογή (ανοιχτά σύμβολα) Salm. Typhimurium

52 A 100 B C W WEO C W WEO 4/74 DT 193 DSM 554 Distribution (% percentages) of acid-adapted (A) and nonadapted (B) Salm. Typhimurium strains DSM 554, DT 193 and 4/74 in beef fillets after marination

53 Βακτηριοφάγοι Οι βακτηριοφάγοι ή φάγοι είναι ειδική κατηγορία ιών που προσβάλλουν βακτήρια Είναι ίσως η πιο συχνά απαντώμενη μορφή ζωής στο περιβάλλον. Μία από τις πυκνότερες φυσικές πηγές φάγων είναι το θαλάσσιο ύδωρ, ενώ βρίσκονται επίσης στο πόσιμο ύδωρ και σε ορισμένες τροφές όπως λαχανικά και κρέατα. Αρχικά, οι φάγοι χρησιμοποιήθηκαν στη θεραπεία κατά των λοιμώξεων από βακτήρια σε ζώα και μετέπειτα σε ανθρώπους Η χρήση τους περιορίστηκε με την ανακάλυψη των αντιβιοτικών.

54 Τα τελευταία χρόνια, εξαιτίας της ανθεκτικότητας πολλών βακτηρίων σε αντιβιοτικά και την ευαισθητοποίηση του καταναλωτικού κοινού στον περιορισμό της χρήσης διαφόρων χημικών ουσιών, ξεκίνησε να μελετάται η χρήση τους, ως παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη και επιβίωση των μικροοργανισμών και ιδιαίτερα των παθογόνων.

55 Βακτηριοφάγος τρόπος δράσης

56 T4 βακτηριοφαγος σε κυταρρική επιφάνεια.

57 Βακτηριοφάγος Απαρίθμηση

58 Μελέτη της συμπεριφοράς του βακτηρίου Ε. Coli παρουσία του βακτηριοφάγου Τ4 και των πτητικών συστατικών του αιθέριου ελαίου ρίγανης σε φιλέτα βόειου κρέατος. log cfu/cm 2 log cfu/cm 2 log cfu/cm 2 5 C Αέρας 5 C MAP χρόνος (h) χρόνος (h) 5 C MAP+πτητικά συστατικά A.Ε.Ρ χρόνος (h) Μεταβολή του πληθυσμού του μικροοργανισμού E. coli σε φιλέτο στον αέρα σε ΜΑΡ και σε ΜΑΡ μαζί με την παρουσία πτητικών συστατικών αιθερίου ελαίου ρίγανης (Α.Ε.Ρ.) σε συνάρτηση με το χρόνο συντήρησης. ( )E. coli, ( ) E. coli με Τ pfu/cm 2, ( ) E. coli με Τ pfu/cm 2 Οι καμπύλες που συμβολίζονται με ( ) και (*) αντιστοιχούν στη μεταβολή του βακτηριοφάγου Τ4 σε συνάρτηση με το χρόνο συντήρησης του δείγματος για τις δύο συγκεντρώσεις (10 4 και 10 5 pfu/cm 2 ).

59 10 15 C Αέρας C MAP C MAP+πτητικά συστατικά A.Ε.Ρ Μεταβολή του πληθυσμού του μικροοργανισμού E. coli σε φιλέτο στον αέρα, σε ΜΑΡ και σε ΜΑΡ μαζί με την παρουσία πτητικών συστατικών αιθερίου ελαίου ρίγανης (Α.Ε.Ρ.) σε συνάρτηση με το χρόνο συντήρησης. ( )E. coli, ( ) E. coli με Τ pfu/cm2, ( ) E. coli με Τ pfu/cm2 Οι καμπύλες που συμβολίζονται με ( ) και (*) αντιστοιχούν στη μεταβολή του βακτηριοφάγου Τ4 σε συνάρτηση με το χρόνο συντήρησης του δείγματος για τις δύο συγκεντρώσεις (10 4 και 10 5 pfu/cm2).

60 Ο συνδυασμός βακτηριοφάγου και πτητικών συστατικών αιθερίου ελαίου δε φάνηκε να παρουσιάζει μεγαλύτερη αντιμικροβιακή δράση. Η χρήση των φάγων ως βιοσυντηρητικά για τον έλεγχο των παθογόνων βακτηρίων βρίσκεται ακόμα σε αρχικό πειραματικό στάδιο και απαιτείται περαιτέρω έρευνα κυρίως στην ανάπτυξη των αντιμικροβιακών ικανοτήτων των φάγων καθώς και σε θέματα ασφάλειας Παρόλα αυτά, η πιθανή χρήση τους ως βιοσυντηρητικά φαίνεται να είναι μία πολλά υποσχόμενη εναλλακτική μέθοδος για τη συντήρηση των τροφίμων.

61

62

63

64

65 The deliberate application of specific cultures of meat bacteria or their metabolic products as an extra hurdle in cooked meat products has been proposed as a way to increase their biosafety as well as shelf life (Hugas, 1998). This strategy of biopreservation is largely based on antagonistic interactions between microorganisms that are competing for a specific niche with a limited amount of nutrients

66 Improving safety of salami by application of bacteriocins produced by an autochthonous Lactobacillus curvatus isolate. Matheusde Souza Barbosa et al, Food Microbiology

67 Incorporation of nisin in natural casing for the control of spoilage microorganisms in vacuum packaged sausage Joyce Regina de Barros et al., 2010, Brazilian Journal of Microbiology

68

69

70

71

72 1. Τα περισσότερα θερμόφιλα βακτήρια που είναι σημαντικά στη μικροβιολογία τροφίμων ανήκουν στα γένη Bacillus και Clostridium 2. Οι μεσόφιλοι μικροοργανισμοί είναι προσαρμοσμένοι να αναπτύσσονται στον άνθρωπο και άλλα θερμόαιμα ζώα και για το λόγο αυτό παρουσιάζουν άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης 37 C. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν πολλοί παθογόνοι και αλλοιογόνοι μικροοργανισμοί 3. To βιο-κινητικό εύρος της θερμοκρασίας για την αύξηση ενός μικροοργανισμού χαρακτηρίζεται από την (α) ελάχιστη και (β) μέγιστη θερμοκρασία αύξησης του μικροοργανισμού. 4. Οι θερμόφιλοι μικροοργανισμοί παρουσιάζουν άριστη θερμοκρασία αύξησης μεταξύ C. 5. Οι υποχρεωτικά ψυχρόφιλοι μικροοργανισμοί αποτελούν τη σημαντικότερη κατηγορία μικροοργανισμών γιατί προκαλούν αλλοίωση σε τρόφιμα που συντηρούνται σε θερμοκρασία ψύξης (-1 έως 5 C)

73 6. Σύμφωνα με τη θεωρία των εμποδίων, η συνδυαστική επίδραση των μεθόδων συντήρησης είναι λιγότερο αποτελεσματική από την επίδραση της κάθε μεθόδου ξεχωριστά 7. Οι βακτηριοσίνες είναι ουσίες πρωτεϊνικής φύσεως που παρουσιάζουν ευρύ φάσμα δράσης ενάντια στα βακτήρια. 8. Τα ζυμούμενα τρόφιμα αποτελούν ένα τυπικό παράδειγμα της επίδρασης της ανταγωνιστικής χλωρίδας στην αύξηση της ασφάλειας και διατηρησιμότητας των τροφίμων αυτών. 9. Κατά την επεξεργασία των κατεψυγμένων λαχανικών το ζεμάτισμα (blanching) αποσκοπεί (α) στην αδρανοποίηση των ενδογενών ενζύμων και (β) στη μείωση του πληθυσμού των μικροοργανισμών. 10. Σε ένα οικοσύστημα ενός τροφίμου ο όρος mutualism σημαίνει ότι οι πληθυσμοί των μικροοργανισμών που υπάρχουν στο τρόφιμο λαμβάνουν αμοιβαία ευεργετήματα από την ανάπτυξή τους στο συγκεκριμένο οικοσύστημα