ljudi hrana mikroorganizmi

Transcript

1 Mikrobiologija - nauka koja se bavi proučavanjem organizama koji su obično toliko mali da se ne mogu videti golim okom. Mikrobiologija hrane - proučava mikroorganizme i njihov odnos sa hranom i ljudima ljudi hrana mikroorganizmi

2 Trenutno su brojne populacije uskraćene za hranu ali proizvesti dovoljno nije jedini problem Problem je distribucija i ĉuvanje Najveći konkurenti u toj potrošnji su mikroorganizmi koji i kvare hranu i izazivaju bolesti koje se prenose hranom i samim tim i već ograniĉene koliĉine hrane više nisu dostupne Mikroorganizmi imaju vaţnu ulogu u prizvodnji hrane Mogu i sami da se koriste kao hrana

3 Hrana je složen problem Proizvodnja hrane Prerada hrane Konzervisanje hrane Skladištenje i distribucija hrane Konzumiranje hrane

4

5 Mikroorganizmi u hrani Svi prehrambeni proizvodi sadrţe jednu ili više grupa mikroorganizama (osim sterilne hrane) Korisna uloga Uĉesnici u proizvodnji hrane - fermentisani proizvodi Aditivi mikrobiološkog porekla Antimikrobni metaboliti Probiotici Štetna uloga Izazivaĉi kvarenja hrane Izazivaĉi bolesti koje se prenose hranom Prouĉavanje uloge m.o. u hrani i njihova kontrola Izolacija ĉistih kultura, prouĉavanje njihovih morfoloških, fizioloških, biohemijskih i genetiĉkih karakteristika.

6 Važne grupe mikroorganizama u hrani Razliĉite vrste bakterija, virusa, plesni i kvasaca Neke alge i protozoe predstavljaju zdravstveni hazard Oboljenja koja se prenose hranom Mnoge bakterijske vrste, virusi i neke plesni ne i kvasci Kvarenje hrane Većina bakterija, plesni i kvasaca Virusi ne mogu da se umnoţavaju u hrani Dobijanje fermentisanih proizvoda Neke vrste bakterija, plesni i kvasaca Zdravstveno bezbedni - food grade

7 Bakterije Prisutan veliki broj razliĉitih vrsta Brz rast

8 Bakterije Prisutan veliki broj razliĉitih vrsta Brz rast Sposobne da koriste hranljiva jedinjenja iz hrane Sposobne da rastu u širokom rasponu temperature aerobioze ph i a w

9

10 Bakterije Prisutan veliki broj razliĉitih vrsta Brz rast Sposobne da koriste hranljiva jedinjenja iz hrane Sposobne da rastu u širokom rasponu temperature aerobioze ph i a w Sposobne za preţivljavanje razliĉitih tretmana Preţivljavanje spora na visokim temperaturama

11 Virusi 1. Izazivaju oboljenja koja se prenose hranom Hepatitis A virus Norovirusi Poliovirus, ehovirus, koksaki virus 2. Neki bakteriofagi se koriste u identifikaciji patogena (Salmonella spp., Staphylococcus aureus sojevi) i za transfer genetiĉkih karakteristika transdukcijom 3. Bakteriofagi bakterija mleĉne kiseline

12 Plesni i kvasci Mogu da rastu u uslovima koji su ograniĉavajući za mnoge bakterije Nizak ph Niska aktivnost vode (a w ) Visok osmotski pritisak Prouzrokuju kvarenje hrane Neke vrste produkuju mikotoksine i izazivaju intoksikacije hranom Mnogi rodovi se koriste u fermentacijama Mnogi rodovi se koriste za proizvodnju aditiva i enzima

13 Mikroorganizmi opšte karakteristike Prvi ţivi organizmi na planeti. Fosilizovane ćelije mikroorganizama pronaċene u stenama zapadne Australije datiraju od pre 3,5 milijardi godina i najstariji su poznat znak ţivota na Zemlji

14 Mikroorganizmi opšte karakteristike Prvi ţivi organizmi na planeti. Najmnogobrojniji stanovnici na Zemlji. Ukupna masa mikroskopskih mikroorganizama premašuje ukupnu masu svih ţivih ţivotinja i biljaka MICROORGANISMS: 1) Spores of fungi, 2) Cladosporium, 3) Trichoderma, 4) Aspergillus, 5) Phialophora, 6) Bacteria, 7) Yeasts, 8)Fusarium, 9) Penicillium, 10)Altemaria, 11)Pullularia, 12) Cytospora.

15 Mikroorganizmi opšte karakteristike Prvi ţivi organizmi na planeti. Najmnogobrojniji stanovnici na Zemlji. Prisutni u svim ekološkim sredinama.

16 Mikroorganizmi opšte karakteristike Prvi ţivi organizmi na planeti. Najmnogobrojniji stanovnici na Zemlji. Prisutni u svim ekološkim sredinama. Uĉesnici u procesima kruţenja materije i protoka energije. Korisni i neophodni ali i štetni i opasni. Uĉesnici u mnogobrojnim aktivnostima ĉoveka.

17 Znaĉaj mikroorganizama Oboljenja Poljoprivreda Hrana Biotehnologija Energija / spoljašnja sredina

18 MIKROORGANIZMI NEĆELIJSKI Virusi Viroidi Prioni ĆELIJSKI Prokarioti Eukarioti

19 B A K GLJIVE ALGE PROTOZOE T E R I J E

20 Klasifikacija: 5 Kraljevstva (Carstva) Whittaker (1969) Plantae Biljke i višećelijske alge Animalia Ţivotinje Fungi Plesni i kvasci Monera Sve bakterije (prokarioti) Protista Protozoe, jednoćelijske alge

21

22 Woese (1977) OdreĊeni ćelijski makromolekuli su evolucioni hronometri - geni koji kodiraju rrnk izuzetno su se oĉuvali tokom evolucije PoreĊenje nukleotidnih sekvenci 16S rrnk iz niza bioloških izvora otkrilo je evolucione odnose meċu veoma razliĉitim organizmima. Uvodi takson - DOMINIUM

23

24

25 Prokariotski mikroorganizmi Bakterije (eubakterije) Jednoćelijski organizmi Veliĉine μm

26 Osnovni oblici bakterija

27 diplokoke streptokoke stafilokoke Streptococcus pneumoniae S. pyogenes Staphylococcus aureus

28 štapići/bacillus Streptobacili Bacillus spp. Escherichia coli Pseudomonas spp.

29 Vibrio Spirilum Helicobacter pylori Spirohete Vibrio cholerae Treponema pallidum

30 Veličina bakterija 1μm

31

32 Epulopiscium fishelsoni

33 Kapsule Ribozomi Ćelijski zid Citoplazmatiĉna membrana Nukleoid Fimbrije Hromozom (DNK) Inkluzije Flagela

34 Ćelijski zid Ĉvrsta struktura oko citoplazmatiĉne membrane. ObezbeĊuje karakteristiĉan oblik ćeliji. Štiti protoplast ćelije od mehaniĉkog oštećenja i osmotskog lizisa. Membrana sa mnoštvo pora kroz koje gotovo sva hemijska jedinjenja mogu da proċu (osim makromolekula). Jedno od najvaţnijih mesta delovanja amtibiotika. ObezbeĊuje pripajanje i receptorna mesta za lekove i viruse. Izaziva simptome oboljenja kod ljudi i ţivotinja. ObezbeĊuje imunološke varijacije meċu sojevima. Moţe biti modifikovan da štiti ćeliju od nepovoljnih uslova spoljašnje sredine: visoka temp., ph, antimikrobna jedinjenja

35 Peptidoglukan Osnovna komponenta ćelijskog zida, velike snage i ĉvrstine. Polisaharid, veliki polimer koji okruţuje ćeliju kao mreţa. Sadrţi tri vrste gradivnih jedinica N-acetilglukozamin (NAG) N-acetilmuraminska kiselina (NAM) Peptid saĉinjen od 4 aminokiseline (tetrapeptid)

36 Bojenje po Gramu (osnova podele je razlika u strukturi ćelijskog zida) Gram-pozitivne bakterije Boje se ljubiĉasto Gram-negativne bakterije Boje se crveno

37 Struktura ćelijskog zida bakterija Gram-pozitivne Gram-negativne

38 Ćelijski zid Gram-pozitivnih bakterija Saĉinjen uglavnom od peptidoglukana Debeo, homogen sloj, nm debljine Sadrţi teihojne i lipoteihojne kiseline Polimeri glicerola i ribitol fosfata Teihojne kiseline: receptorna mesta za pripajanje bakteriofaga

39 Ćelijski zid Gram-negativnih bakterija Saĉinjen od tankog sloja peptidoglukana okruţenog SPOLJAŠNJOM MEMBRANOM Spoljašnja membrana se sastoji od: Lipida Lipoproteina Lipopolisaharida (LPS) Nema teihojne kiseline

40 Lipopolisaharidi Karakteristiĉni za Gram(-) bakterije Nalaze se samo u spoljašnjoj membrani Ćelijski zid Gram(+) bakterija ih ne sadrţe Sastoje se od: Lipid A (endotoksin, deluje kao otrov) Polisaharidni sloj O lanac (O-antigen)- pruţa se poput dlaĉica sa povšine membrane

41

42 Razlike između Gram(+) i Gram(-) bakterija KARAKTERISTIKE Gram-pozitivne b. Gram-negativne b. Osetljivost na penicilin Vrlo osetljive Slabo osetljive Osetlj. na streptomicin Slabo osetljive Vrlo osetljive Toksin koji proizvode Egzotoksini Endotoksini Osetljivost na lizozim Vrlo osetljive Slabo osetljive Koliĉina lipida u ć.z. Mala Velika Mezozomi u citoplazmi Imaju Nemaju Zahtevi za hranlj. mat. Relativno sloţeni Relativno jednostavni Najĉešći izgled Sporogeni štapići i veliki broj okruglih bakterija Štapićaste b. u organima za varenje, mali broj okruglih bakterija

43 Serotipovi Gram negativnih bakterija (na pr. E. coli i Salmonella) Imunoreaktivnost tri klase antigena O-antigen (ćelijski zid) Polisaharid (polimer O-podjedinica, 4-6 šećera) vezan za LPS Varijacije u sastavu šećera i /ili kovalentnom vezivanju H-antigen (flagelarni) Filamentozni deo flagela izgraċen od proteinskih podjedinica - flagelina K-antigen (kapsularni) Specifiĉna kombinacija O- i H- antigena definiše serotip i/ili serogrupe (E. coli O157:H7)

44 Sporogene bakterije

45 Endospore Unutrašnje spore U jednoj bakterijskoj ćeliji formira se samo jedna spora Sluţe za konzervaciju (odrţavanje) Preţivljavaju ekstremne uslove spoljašnje sredine Veliki znaĉaj u prehrambenoj industriji, medicini Stvaraju ih neki Gram(+) rodovi Clostridium (anaerobni) Bacillus (aerobni) Sporosarcina

46 centralna endospora terminalna spora sa proširenom sporangijom centralna spora subterminalna spora Sub-terminalna Figure 3.40 terminalna spora Sporangija vegetativna ćelija terminalna

47 Bacillus spores

48 Clostridium botulinum

49 Karakteristike spora Najotpornije od svih ţivotnih formi Podnose ekstremne uslove temperature, sušenje, zamrzavanje, radijaciju, hemijska jedinjenja Rezistentnost je vezana za visok sadrţaj Ca i dipikolinske kiseline Ca-dipikolinat ĉini 10% suve materije ćelije Dehidratisana, metabolitiĉki neaktivna 10-30% sadrţaja vode Mogu da sadrţe i male proteine rastvorljive u kiselinama Zaštita DNK od UV zraĉenja, isušivanja, suve toplote Izvor ugljenika i energije za vreme procesa klijanja

50 Termorezistentnost Podnose višeĉasovno kuvanje Autoklav: 121 C min Suva sterilizacija: 160 C 2 h Vegetativne forme se uništavaju t Većina spora preţivljava 80 C 70 C 10 min

51 Građa endospora Sobodna opna egzosporium (protein) Zid spore Spoljni omotaĉ (dva sloja proteina sa visokim sadrţajem cisteina) Korteks (labavo vezan peptidoglukan) Unutrašnja membrana Unutrašnjost spore

52 SPORULACIJA formiranje endospore Figure 3.44

53 Transformacija u aktivan vegetativan oblik 1. Aktivacija Zagrevanjem na visokim temperaturama novoformiranih spora 2. Klijanje Spore manje rezistentne Gubitak Ca-dipikolinata i malih sporinih proteina 3. Porast Povećanje obima ćelije Sinteza nove DNK, RNK i proteina

54 Neke značajne sporogene vrste Bacillus anthracis antraks B.cereus trovanja hranom (toksi infekcije) B.thuringiensis biološki insekticid B.subtilis enzim amilaza B.stearothermophilus Kvar sterilizovanog mleka Indikator pravilne sterilizacije Clostridium tetani tetanus C.perfringens gasna gangrena C.botulinum trovanja hranom (intoksikacije), botulizam C. thermosaccharolyticum - Spore izdrţavaju 1320 min na 100 C Razlaţe šećere

55 Osnovne karakteristike endospore i vegetativne ćelije KARAKTERISTIKA VEGETATIVNA ĆELIJA ENDOSPORA Struktura Tipiĉna, Gram (+) Korteks, omotaĉi, exospor. Mikroskopske promene Bez refrakcije Refrakcija Kalcijum (Ca) Malo Puno Dipikolinska kiselina Odsutna Prisutna Enzimaska aktivnost Visoka Niska Metabolizam Visok Nizak ili odsutan Sinteza makromolekula Prisutna Odsutna irnk Prisutna Niska ili odsutna Termorezistencija Mala Velika Rezistencija na hem. jed. Mala Velika Rezistencija na radijaciju Mala Velika Bojenje Lako Specijalnim postupcima Dejstvo lizozima Senzitivna Rezistentna

56 Bakterije mleĉne kiseline Stvaraju relativno velike koliĉine mleĉne kiseline fermentacijom ugljenih hidrata Rodovi: Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus, Streptococcus thermophilus Bakterije sirćetne kiseline Stvaraju sirćetnu kiselinu Acetobacter aceti Bakterije propionske kiseline Stvaraju propionski kiselinu, primena u industriji mleka (fermentacije) Propionibacterium freudenreichii

57 Bakterije buterne kiseline Stvaraju buternu kiselinu Neke Clostridium vrste, Cl. butyricum Proteolitiĉke bakterije Vrše hidrolizu proteina ekstracelularnim proteinazama Vrste rodova: Micrococcus, Staphylococcus, Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium, Alcaligenes, neke Enterobacteriaceae, Brevibacterium Lipolitiĉke bakterije Vrše hidrolizu triglicerida ekstracelularnim lipazama Vrste rodova: Micrococcus, Staphylococcus, Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium

58 Saharolitiĉne bakterije Vrše hidrolizu sloţenih, kompleksnih ugljovodonika Vrste rodova: Bacillus, Clostridium Termofilne bakterije Rastu na temperaturi 50 C Bacillus, Clostridium, Pediococcus, Streptococcus, Lactobacillus Psihrotrofne bakterije Rastu na temperaturi friţidera ( 5 C) Neke vrste: Pseudomonas, Alteromonas, Alcaligenes, Flavobacterium, Serratia, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Leuconostoc, Carnobacterium, Brochotrix, Listeria, Yersinia, Aeromonas

59 Bakterije koje mogu da preţive temperaturu pasterizacije - termorezistentne Neke vrste: Micrococcus, Enterococcus, Lactobacillus, Pediococcus, Bacillus (spore) i Clostridium (spore) Halotolerantne bakterije Preţivljavaju visoke koncentracije soli ( 10%) Neke vrste: Bacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Pediococcus, Vibrio, Corynebacterium Bakterije koje mogu da preţive nizak ph (<4) Lactobacillus, Pediococcus, Lactococcus, Enterococcus, Streptococcus Osmofilne bakterije Rastu u relativno visokom osmotskom okruţenju Neke vrste: Staphylococcus, Leuconostoc, Lactobacillus

60 Bakterije koje stvaraju gas CO 2, H 2, H 2 S Leuconostoc, Lactobacillus, Propionibacterium, Escherichia, Clostridium, Desufotomaculum Bakterije producenti egzopolisaharida Sintetišu polisaharide Neke vrste: Xanthomonas, Leuconostoc, Alcaligenes, Enterobacter, Lactococcus, Lactobacillus Sporogene bakterije Obrazuju spore Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum Aerobne bakterije Zahtevaju prisustvo O 2 za rast i razmnoţavanje

61 Anaerobne bakterije Ne mogu da rastu u prisustvu O 2 Clostridium Fakultativno anaerobne bakterije Mogu da rastu i u prisustvu i u odsustvu O 2 Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc, enteriĉni patogeni i koliformne bakterije Koliformne bakterije Koriste se kao indikatori fekalnog zagaċenja (indeks sanitacije) Vrste: Escherichia, Enterobacter, Citrobacter, Klebsiella Fekalni koliformi Uglavnom se odnosi na Escherichia coli

62 Enteropatogene bakterije Izazivaju gastrointestinalne infekcije Patogene vrste: Salmonella, Shigella, Campylobacter, Yersinia, Escherichia, Vibrio, Listeria, hepatitis A virus, norovirus idr. Zbog znaĉaja ovih bakterijskih grupa u hrani mnoge laboratorijske metode su dizajnirane da detektuju specifiĉnu grupu umesto pojedinaĉnu vrstu. Sliĉno, metode kontrole su katkada dizajnirane da umište ili spreĉe specifiĉnih grupa.

63 VIRUSI Acelularni obligatni intraćelijski paraziti. Umnoţavaju se samo u ţivim ćelijama domaćina. Ĉestice male veliĉine nm, prolaze kroz bakterijske filtre. Široko rasprostranjeni u prirodi.

64 GraĊa virusa Nukleinska kiselina: dvospiralna (ds) ili jednospiralna (ss) DNK ili RNK Proteinski omotaĉ: KAPSID saĉinjen od podjedinica KAPSOMERA NUKLEOKAPSID Mogu imati dvoslojni lipidni omotaĉ OVOJNICU

65 Postoji i treća grupa virusa Koriste obe nukleinske kiseline, DNK i RNK kao svoj genetiĉki materijal ali u razliĉitim fazama svog ciklusa replikacije. Retrovirusi: sadrţe RNK genom u virionu ali se replikuju preko DNK Humani hepatitis B virus: sadrţi DNK u virionu ali se replikuje preko RNK

66

67 Oblik i veličina virusa

68

69

70 Bezbednost hrane / Food Safety Prouĉava se intenzivno već decenijama U mnogim zemljama standardi bezbednosti su porasli Još uvek znaĉajna oboljenja koja se prenose hranom Broj oboljenja koja se prenose hranom ponovo u usponu u nekim razvijenim zemljama

71 1.

72 2. Stalno suočavanje sa novim opasnostima Virusi koji se prenose hranom Virusi u hrani? 1914 prvo zabeleţeno oboljenje prouzrokovano konzumiranjem hrane kontaminirane virusima... 4 sluĉaja paralize dece u Engleskoj Sirovo mleko Poliomielitis agens virus iz porodice Picornaviridae (pico mali, RNA) 2012 oboljenja prouzrokovana virusima koji se prenose hranom veliki zdravstveni problem Norovirus (NoV) gastroenteritis Hepatitis A virus (HAV) oboljenje jetre

73 EU: virusi koji se prenose hranom ( ) Zemlja Broj pojava oboljenja (outbreaks) Nemaĉka 5391 U toku svih pet godina Engleska i Vels 1893 x Holandija 638 x MaĊarska 431 x Finska 312 x Irska 236 Španija 129 x Francuska 109 x Slovenija 86 x Švedska 78 x Danska 54 x Ukupno 13 zemalja 9430 Pojava oboljenja ( outbreaks ) virusnog gastroenteritisa Kaplan-ovi kriterijumi Sluĉajevi povezani u vremenu i prostoru Povraćanje prisutno u 50% od ukupnog broja sluĉajeva Srednje vreme trajanja bolesti 12 do 60 h Inkubacioni period izmeċu 15 i 77 h Uzorci negativni na prisustvo bakterijskih patogena Kroneman et al., 2007 Journal of Public Health

74 9.4 miliona oboljenja 58 % NoV hospitalizacija 35 % Nontyph. Salmonella spp. 26 % NoV smrtnih sluĉajeva 28 % Nontyph. Salmonella spp. 24 % Toxoplasma gondii 19 % Listeria monocytogenes 11 % NoV Centers for Disease Control and Prevention (2011)

75 Virusi - agensi humanog gastroenteritisa Drugi virusi u GI traktu Polio Coxsackie A Coxsackie B Echovirus Enterovirus Hepatitis A Hepatitis E Adenovirus Reovirus

76 Virusi - agensi akutnog gastroenteritisa Sluĉaj virusnog gastroenteritisa Osoba sa simptomima povraćanja (dve ili više epizode u toku 12 h i trajanjem 12 h) i/ili dijareje (dve ili više meke stolice u toku 12 h i trajanjem 12 h). Rotavirus (60-80 nm) Adenovirus (70-90 nm) Astrovirus (27-30 nm) Sapovirus (27-35 nm) Norovirus (27-35 nm)

77 Prenos virusa: oralno fekalni put Radnici koji rukuju hranom Ruke, površine, spoljašnja sredina Oboljenja vrlo ĉesta Norovirus, HAV, HEV Primarna proizvodnja sveţih proizvoda (voće i povrće) i/ili ostriga Otpadne vode, voda za navodnjavanje Oboljenja vrlo ĉesta Norovirus, HAV, HEV

78 Kako se NoV prenose? Fekalno oralni put!!! Direktno Kontaktom sa obolelom osobom Indirektno Kontaminirana hrana voda okolna/spoljašnja sredina i površine AEROSOL prilikom povraćanja Kontaminacija humanim fekalnim materijalom Nedovoljna liĉna higijena radnika koji dolaze u kontakt sa hranom

79 Karakteristike virusa Mala infektivna doza 18 virusnih ĉestica U fecesu se oslobaċaju u izuzetno velikom broju virusa / g Nalaz virusa u fecesu je izuzetno dug 3 nedelje Dobro preţivljavanje van domaćina u vodenim sredinama na površinama u spoljašnjoj sredini na rukama Dobro preţivljavaju uobiĉajene uslove ĉuvanja hrane HlaĊenje i zamrzavanje Rezistentniji prema mnogim dezinfekcionim sredstvima od većine bakterija Otporni na kiselu sredinu, etar, hloroform, blage deterdţente Relativno termostabilni rezistentni na 60 C 30 min

80 Hrana koja predstavlja rizik Ostrige Sveţe voće i povrće Hrana spremna za konzumiranje (RTE: ready-to-eat products) Pekarski proizvodi Naresci proizvoda od mesa Drugo

81 EFSA Panel o Biološkim Hazardima NoV i HAV u školjkama NoV i HAV u sveţem voću i povrću NoV i HAV u hrani spremnoj za konzumiranje Rotavirusi u vodi koja se koristi za pripremu hrane EFSA Journal 2011; 9(7):2190

82 Tretmani koji nisu uticali na smanjenje broja čestica NoV Tretman Proizvod Referenca Toplota Pasterizacija Kuvanje C, 1 min 180 s Ljuti paradajz sos ostrige Mormann et al., 2010 Hewitt i Greening, 2006 Acidifikacija ph 3 ph 3-7 ph 3-4 ph 4.5 ph h 58 dana, 6 C 24 dana, 6 C medium malina Sok od pomorandţe Paradajz keĉap Salata od testa Dolin et al., 1972 Ansar et al., 2006 Ponka et al., 1999 Fleet et al., 2000 Mormann et al., 2010 HlaĊenje 4 C 4 C 6 C 11 C 11 C 4 nedelje 10 dana 2 dana 7 dana 11 dana Marinirane ostrige Zelena salata Mleveno meso Jabuke Salata Iceberg Hewitt i Greening, 2004 Lamhoujeb et al., 2008 Mormann et al., 2010 Zamrzavanje -18 C -18 C 8 dana 7 i 14 dana Mleveno meso Zamrznuta pica Jagodiĉasto voće i lekovito bilje Sladoled i zamrznuti dezerti Mormann et al., 2010 Butot et al., 2008 Hollinger i Ticehurst, 1996

83 Tretmani koji redukuju ili potpuno uništavaju čestice NoV Peĉenje zamrznute pice: 200 C / 12 min; 220 C / 15 min Kuvanje mlevenog mesa u teĉnosti: 30 min U centru 94 C / 15 min Prţenje mlevenog mesa: 200 C / 30 min U centru 96 C / 15 min U kliniĉkim uzorcima: 76,6 C Topping et al., 2009

84 Karakteristike i taksonomija NoV (ICTV, 2012) Linearni (+) ss RNK molekul kb Virioni: bez ovojnice, ikosaedarne simetrije, nm negativnim bijenjem pod EM, nm krio-elektron mikroskopijom Pripadaju porodici Caliciviridae Nebovirus

85

86 Bakteriofagi

87 Litiĉki ciklus bakteriofaga Ţivotni ciklus faga koji se završava lizisom bakterijske ćelije i oslobaċanjem viriona. VIRULENTNI fagi liziraju svog domaćina za vreme replikacije.

88 Umereni bakteriofagi i lizogenija Integracija genoma faga u DNK domaćina. PROFAG integrisani genom faga. LIZOGENE bakterije inficirane UMERENI fagi sposobni da obrazuju lizogeniju

89 Lizogenija je vrlo ĉesta u prirodi Clostridium botulinum prouzrokovaĉ trovanja hranom, stvara 7 razliĉitih toksina od kojih su 2 kodirana genomom profaga. Corynebacterium diphtheriae produkcija toksina. Modifikacija lipopolisaharida Salmonella. BAKTERIJE MLEĈNE KISELINE.

90 PRIONI Proteinske infektivne ĉestice. Nemaju nukleinsku kiselinu. Uzrokuju bolesti centralnog nervnog sistema ţivotinja Scarpia kod ovaca BSE bovine spongiophorm encephalopathy Neurološka oboljenja ĉoveka Creutzfeldt-Jakob Kuru Alchajmerova bolest

91 Normalni oblik proteina (priona) se oznaĉava PrP ili PrPc (PRion Protein Cellular) Promenjena konformacija se oznaĉava PrPsc (PRion Protein SCarpie) PrP i PrPsc sadrţe iste strukturne amino kiseline, razlikuju se u 3D konformaciji.

92 Faktori koji utiču na razviće mikroorganizama u hrani

93 Rast i razmnožavanje mikroorganizama u hrani Hrana kao okruţenje UNUTRAŠNJI FAKTORI Hranljiva jedinjenja (sastojci hrane) Faktori rasta i inhibitori u hrani Aktivnost vode ph Oksido-redukcioni potencijal, kiseonik Spoljašnje okruţenje u kome se hrana skladišti SPOLJAŠNJI FAKTORI Temperatura Relativna vlaţnost Gasovi u okruţenju

94 Sastojci hrane koji utiču na rast mikroorganizama Ugljenihidrati (monosaharidi, disaharidi,oligosaharidi, polisaharidi) Proteini (proteini, pepetidi, amino kiseline, amonijak, urea, kreatinin, amini) Lipidi (slobodne masne kiseline) Vitamini i minerali Faktori stimulacije i inhibicije prisutni u hrani

95

96 Hranljiva jedinjenja Rast mikroorganizama Sinteza ćelijskih komponenata i energije Neophodna hranljiva jedinjenja iz neposredne okoline ćelija Mikroorganizmi prisutni u hrani znaĉajno variraju u svojim potrebama Bakterije kvasci plesni Sposobnost korišćenja makromolekula Ugljeni hidrati (skrob, celuloza), proteini (kazein) i lipidi Specifiĉni ekstracelularni enzimi (egzoenzimi) Plesni su najsposobnije Mogućnost rasta za vrste koje nemaju ovu sposobnost Ćelije mikroorganizama, nakon smrti i lizisa, oslobaċaju intracelularne enzime koji mogu da katališu razgradnju

97 Za vreme rasta u hrani, mikroorganizmi sintetišu energiju i ćelijske komponente Velika koliĉina energije je potrebna za sintezu ćelijskih komponenta Povezivanje reakcija u kojima se stvara energija sa reakcijama sinteze ćelijskog materijala Reakcije u kojima se stvara energija OKSIDACIJE U ćelijama mikroorganizama organizovane u sukcesivnim reakcijama (metabolitiĉki putevi) za postupno oslobaċanje energije iz organskih jedinjenja (koja se nalaze u redukovanom stanju) Energija Koristi se direktno Ĉuva, skladišti u visoko energetskim jedinjenjima: ATP, nukleotid trifosfati, acilfosfati, neorganski polifosfati, acetil-koenzim A

98 Respiracija i fermentacija Hrana kao sistem Ugljeni hidrati, proteini i lipidi Mikroorganizmi u hrani Heterotrofi Zahtevaju organski izvor ugljenika Hemoheterotrofi Koriste organska jedinjenja kao donor elektrona za stvaranje energije Krajnji akceptor elektrona Aerobna respiracija O 2 Anaerobna respiracija neorganska jedinjenja Fermentacija organska jedinjenja

99

100 Aerobna repiracija vs. fermentacija

101 Tipovi fermentacije

102 Metabolizam ugljenih hidrata Razlaganje na ćelijskom novou Monosaharidi, disaharidi, trisaharidi transportuju se u ćeliju i hidrolizuju do monosaharida pre daljnje degradacije Polisaharidi se prvo razlaţu na mono- i disaharide ekstracelularnim enzimima (na pr. α-amilaza) pre nego se transportuju u ćeliju Plesni, neke vrste roda Bacillus, Clostridium i dr. bakterije razlaţu skrob, glikogen, celulozu, pektin i dr. Razlaganje pektina i celuloze u voću i povrću utiĉe na teksturu proizvoda i prema tome na kvalitet

103 Putevi razgradnje monosaharida EMP put Homofermentativne BMK, Enterococcus faecalis, Bacillus spp. i kvasci Heksoza monofosfatni put Heterofermentativne BMK, Bacillus spp., Pseudomonas spp. Entner-Doudroff (ED) put Pseudomonas spp. Pentoza fosfoketolazni put Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Bacillus spp. i neke BMK Heksoza fosfoketolazni put Bifidobacterium spp. Neki specifiĉni putevi Mešana fermentacija Enterobacteriaceae Propionska fermentacija Propionske bakterije i Clostridium spp. Butirat, butanol i aceton ferm. Clostridium spp. Diacetil, acetoin i butandiol f. Neke BMK i neke b-je Enterobacteriaceae PirogroţĊana kiselina Fermentacija Anaerobna respiracija Aerobna respiracija

104 Krajnji produkti fermentacije Figure 5.18b

105 Test fermentacije (a) Neinokulisana epruveta koja sadţi medijum sa ugljenim hidratom manitolom (b) Staphylococcus epidermidis raste na proteinu ali nije koristio ugljeni hidrat. Manitol (-) (c) Staphylococcus aureus stvara kiselinu ali ne i gas. Manitol (+) (d) Escherichia coli je takoċe manitol (+) ali stvara i gas fermentacijom manitola Figure 5.23

106

107 Eukariotski mikroorganizmi

108 Gljive

109 Osnovne karakteristike Jednoćelijski ili višećelijski eukariotski organizmi Ĉvrst ćelijski zid celuloza i/ili hitin Nemaju hlorofil, ne obavljaju fotosintezu Heterotrofi koriste organska jedinjenja Apsorpcija rastvorenih hranljivih materija Razmnoţavaju se polno i bespolno

110 Gljive u industriji Prehrambena: hleb, pivo, vino, soja sos, sirevi Farmaceutska: antibiotici, steroidi i dr. Organske kiseline, alkohol, i dr.

111 Štetna uloga Kvar prehrambenih stoĉne hrane proizvoda i

112 Kvasci (Ascomycetes) Heterotrofni jednoćelijski eukariotski mikroorganizmi Predstavnik: Saccharomyces Oblik Okruglast, elipsoidan, jajast, izduţen, pravougaoni, cilindriĉan, limunast Veliĉina 3 15 µm

113 Stvaraju lažnu miceliju - pseudomicelija

114 Razmnožavanje kvasaca Bespolno PUPLJENJEM Polno obrazuju SPORE u plodonosnim kesiĉastim telima ASKUSIMA.

115 Građa gljiva HIFA konĉasta ćelija, osnovna gradivna jedinica Cenocitiĉna (bez pregrada), ne septirana Septirana, ima septe

116 Segmentacijom hife u debelozidne ćelije Bespolno razmnožavanje: bespolne spore ARTROSPORE Unutrašnje spore Modifikacija ćelija duţ hifa. Tamno obojeni zadebljali zidovi, konzervacija. HLAMIDOSPORE SPORANGIO SPORE Spoljašnje spore KONIDIO SPORE Pupljenjem vegetativnih ćelija. BLASTOSPORE

117 Polno razmnožavanje: polne spore Zigospore krajevi bliskih hifa se spajaju, dolazi do mejoze i formiranja velikih zigospora debelih zidova. Askospore procesom mejoze nastaje ĉetiri do osam spora unutar specijalizovanih ćelija askusa. Bazidiospore procesom mejoze nastaju ĉetiri spore, obiĉno na površini specijalizovanih ćelija bazida.

118 Niže gljive (Zygomycetes) Neseptirane hife (jedra slobodno struje u ćeliji) Pamuĉast, vatast rast na hranljivoj podlozi Bespolno razmnoţavanje: spore u sporangijama Polno razmnoţavanje: zigospore Predstavnici: Rhizopus i Mucor U zemljištu, većinom saprofiti, paraziti, kvar voća Industrijska primena: fermentacije, transformacija steroida

119 Rod Mucor Bela plesan, veoma rasprostranjena Spore glatke, bledo zelenkaste boje U anaerobnim uslovima mukorov kvasac

120 Rod Rhizopus Siva ili crna plesan Sporangije tamne, mrke boje Sporangiospore - izbrazdane Na voću, povrću, ţitaricama U industriji organske kiseline

121 Više gljive (Ascomycetes) Višećelijske septirane hife Somotast, plišast rast na hranljivoj podlozi Bespolno razmnoţavanje: konidiospore - konidije Polno razmnoţavanje: askospore u askusima Predstavnici: Aspergillus, Penicillium Saprofitne, simbiotske, parazitne Industrija: limunska, oksalna, itakonska kiselina; amilaze

122 Aspergillus

123

124 Penicillium

125 Fungi imperfecti (Deuteromycetes) Nije poznata polna reprodukcija Bespolne spore: konidije Predstavnici: Fusarium, Alternaria Većina su saprofiti, biljni paraziti Patogeni ljudi

126 Rod Fusarium Bela gljiva na ţitaricama i proizvodima od ţita Kratke konidiofore Konidije srpaste, višećelijske

127 Rod Alternaria Crna, mrka gljiva na paradajzu, jabuci Kratke konidiofore Konidije kao granate, višećelijske