Μικροβιολογία Τροφίμων Παπαδοπούλου Όλγα

Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Επιστήμης Τροφίμων και Διατροφής του Ανθρώπου Εργαστήριο Μικροβιολογίας & Βιοτεχνολογίας Τροφίμων Μικροβιολογία Τροφίμων Παπαδοπούλου Όλγα olga_papadopoulou@aua.gr

Growth ( ); production of lactic acid ( ), acetoin-diacetyl ( ), acetic acid ( ), and ethanol ( ); and consumption of glucose ( ) by B. thermosphacta at 5 C under atmospheres with 0/80/20 (a) and 0/0/100 (b) ratios of CO2-O2-N2, respectively. Carmen Pin et al. Appl. Environ. Microbiol. 2002;68:4441-4447

Essential oil

ΕΞΩΓΕΝΕΙΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΤΩΝ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΜΙΚΡΟΒΙΑΚΗ ΑΥΞΗΣΗ Ατμόσφαιρα (κενό, παρουσία άλλων αερίων) θερμοκρασία ΤΡΟΦΙΜΟ σχετική υγρασία

Τι αφορούν και ποιοι είναι οι Εξωγενείς (extrinsic) παράγοντες Θερμοκρασία ΤΡΟΦΙΜΟ

1.Θερμοκρασία Ο πιο σημαντικός περιβαλλοντικός παράγοντας. Επηρεάζει τη μικροβιακή αύξηση και επιβίωση. Η μικροβιακή αύξηση πραγματοποιείται σε μεγάλo εύρoς θερμοκρασιών, -34 C < Θ < 90 C. Κανένας μικροοργανισμός δεν αυξάνεται σε όλο αυτό το εύρος θερμοκρασιών. Τα βακτήρια συνήθως περιορίζονται σε ένα θερμοκρασιακό εύρος γύρω στους 35 C, και οι ζύμες και μύκητες γύρω στους 30 C.

Θερμοκρασία Καθορίζει την αύξηση, επιβίωση και το θάνατο των μικροοργανισμών. Οι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες που το νερό βρίσκεται σε υγρή μορφή. Η κατώτερη θερμοκρασία αύξησης που έχει παρατηρηθεί είναι -34 ο C και η ανώτερη 90 ο C. Για τους παθογόνους μικροοργανισμούς η κατώτερη είναι 10 με 15 ο C. Οι περισσότεροι όμως αναπτύσσονται από 25-40 C.

Κάθε μικροοργανισμός παρουσιάζει μια ελάχιστη (minimum), μια άριστη (optimum) και μια μέγιστη (maximum) θερμοκρασία στην οποία μπορεί να αυξηθεί Κάτω από την ελάχιστη θερμοκρασία δεν παρατηρείται καμία αύξηση (ημισταθεροποίηση της κυτταρικής μεμβράνης, οι διαδικασίες μεταφοράς θρεπτικών ουσιών στο εσωτερικό του κυττάρου γίνονται πολύ αργά ώστε δεν σημειώνεται αύξηση) Στην άριστη θερμοκρασία επιτυγχάνεται η μεγαλύτερη ταχύτητα αύξησης (οι ενζυμικές αντιδράσεις εκτελούνται στο μέγιστο δυνατό ρυθμό) Πάνω από την μέγιστη θερμοκρασία η αύξηση είναι αδύνατη (αποδιάταξη πρωτεϊνών, καττάρευση της κυτταροπλασματικής μεμβράνης, θερμική λύση) Αυτές οι θερμοκρασίες είναι γνωστές ως θεμελιώδεις (cardinal) θερμοκρασίες και είναι γενικά χαρακτηριστικές για κάθε είδος μικροοργανισμού

Ρυθμός αύξησης Θερμοκρασία Ελάχιστη θερμοκρασία αύξησης Άριστη θερμοκρασία αύξησης x x x x x x x x x x x x x Μέγιστη θερμοκρασία αύξησης x x x x Θερμοκρασία ο C Η ελάχιστη, άριστη και μέγιστη θερμοκρασία αύξησης χαρακτηρίζονται ως θεμελιώδεις (cardinal) θερμοκρασίες Π.χ. Ο μικροοργανισμός E. coli έχει ελάχιστη θερμοκρασία ανάπτυξης 8 C, άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης 37 C και μέγιστη θερμοκρασία ανάπτυξης 45 C.

74 C 71 C 63 C 60 C 4 C

Θεμελιώδεις θερμοκρασίες για μικροβιακή αύξηση Θερμοκρασία ( C) Κατηγορία Ελάχιστη Άριστη Μέγιστη Θερμόφιλοι 40-45 55-75 60-90 Μεσόφιλοι 5-15 30-40 40-47 Ψυχρόφιλοι -5 έως +5 12-15 15-20 Ψυχρότροφοι -5 έως +6 25-30 30-35

Θεμελιώδεις θερμοκρασίες για μικροβιακή αύξηση Ψυχρότροφα είδη: Algaligenes, Shewanella, Brochothrix, Corynebacterium, Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Pseudomonas, Psychrobacter, Enterococcus Μεσόφιλα: Δεν αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες ψύξης, αλλά μπορεί να αναπτυχθούν σε μεσόφιλες θερμοκρασίες αν οι συνθήκες συντήρησης αλλάξουν Θερμόφιλα: Bacillus spp., Clostridium spp.

Επίδραση της θερμoκρασίας στo χρόvo γεvεάς ορισμένων ψυχρότρoφωv αλλoιογόvωv βακτηρίωv για αvάπτυξη σε καθαρές καλλιέργειες στo κρέας Χρόvoς γεvεάς (h) Μικροοργανισμός Aερόβια T C Avαερόβια T C 2 5 10 15 2 5 10 15 Pseudomonas μη φθoρίζovτες φθoρίζovτες Acinetobacter spp. Enterobacter spp. Brochothrix thermosphacta Lactobacillus spp. 7.6 5.1 2.8 2 - - - - 8.2 5.4 3 2 - - - 15.6 8.9 5.2 3.1 - - - - 11.1 7.8 3.5 2.4 55.7 23.2 8.5 5.4 12 7.3 3.4 2.8 32.8 20.1 9.7 6.8 - - - - 8.4 6.5 4.6 3.8

Θερμοκρασία Σε συνθήκες αύξησης των βακτηρίων, η αύξηση της θερμοκρασίας συνεπάγεται μείωση της φάσης προσαρμογής και αύξηση του ρυθμού αύξησης.

Θερμοκρασία Σε συνθήκες θανάτου, η αύξηση της θερμοκρασίας συνεπάγεται αύξηση του ρυθμού θανάτου.

Σε συνθήκες θανάτου, η αύξηση της θερμοκρασίας συνεπάγεται αύξηση του ρυθμού θανάτου.

Ταξινόμηση των μικροοργανισμών με βάση τη θερμοκρασία Μεσόφιλοι μικροοργανισμοί (mesophiles): Είναι προσαρμοσμένοι να αναπτύσσονται στον άνθρωπο και τα άλλα θερμόαιμα ζώα. Η άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης είναι 37 C (θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος), αλλά δεν αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες ψύξης (-1 έως 5 C). Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι περισσότεροι παθογόνοι και αλλοιογόνοι μικροοργανισμοί. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι σε ορισμένα παθογόνα, η άριστη θερμοκρασία για αύξηση και για παραγωγή τοξίνης μπορεί να είναι διαφορετικές. S. aureus Θερμοκρασία για αύξηση ( C) Θερμοκρασία για παραγωγή τοξίνης ( C) Ελάχιστη 6.7 10 Άριστη 37 40-45 Μέγιστη 45.6 45.6 Υποχρεωτικοί ψυχρόφιλοι (obligate psychrophiles): Είναι προσαρμοσμένοι σε περιβάλλοντα όπου η θερμοκρασία είναι μόνιμα < 0 C. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν μικροοργανισμοί με ελάχιστη θερμοκρασία -10 C.

Log cfu/g 10 Minced pork packaged in AIR at 0, 5, 10, 15, 20 C, Enterobacteriaceae 9 8 7 6 5 4 3 2 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (hours)

Άριστη θερμοκρασία/a w για αύξηση και παραγωγή ΟΤΑ

Ταξινόμηση των μικροοργανισμών με βάση τη θερμοκρασία Ψυχρότροφοι μικροοργανισμοί (psychrotrophs): Αποτελούν τη σημαντικότερη κατηγορία μικροοργανισμών γιατί προκαλούν αλλοίωση σε τρόφιμα που συντηρούνται σε θερμοκρασία ψύξης (-5 έως 6 C). Η άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης είναι 25-30 C, ενώ η μέγιστη από 30-35 C. Η ελάχιστη θερμοκρασία που παρατηρείται ανάπτυξη είναι η -12 C. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν η Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Clostridium botulinum E, οι οποίοι αν και έχουν άριστες και μέγιστες θερμοκρασίες χαρακτηριστικές των μεσόφιλων μικροοργανισμών, εντούτοις η ελάχιστη θερμοκρασία ανάπτυξης είναι < 5 C, για τον λόγο αυτό ανήκουν στην κατηγορία των ψυχρότροφων μικροοργανισμών. Βακτήρια Ζύμες Μύκητες Pseudomonas Candida Penicillium Shewanella Torulopsis Aspergillus Bacillus Debariomyces Cladosporium Lactobacillus Rhotodorula Botrytis Brochothrix Saccharomyces Alternaria Μικροοργανισμοί που σχετίζονται με την αλλοίωση τροφίμων που συντηρούνται υπό ψύξη

Log cfu/g Log cfu/g Minced pork packaged in AIR at 0 C 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0 100 200 300 400 Time (hours) PCA CFC STAA RBC MRS VRBDA Minced pork packaged in AIR at 5 C 10 9 8 7 6 5 4 3 PCA CFC STAA RBC MRS VRBDA 2 0 100 200 300 400 Time (hours)

Log cfu/g Log cfu/g Log cfu/g Minced pork packaged in AIR at 10 C Minced pork packaged in AIR at 15 C 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0 20 40 60 80 100 Time (hours) PCA CFC STA A RBC MRS 10 9 8 7 6 5 4 3 2 0 20 40 60 80 100 Time (hours) PCA CFC STA A RBC MRS VRB DA 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Minced pork packaged in AIR at 20 C 0 20 40 60 80 100 Time (hours) PCA CFC STAA RBC

Ταξινόμηση των μικροοργανισμών με βάση τη θερμοκρασία Θερμόφιλοι μικροοργανισμοί (thermophiles): Είναι οι μικροοργανισμοί που έχουν άριστο σημείο θερμοκρασίας 55-75 C. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν το Bacillus stearothermophilus, Clostridium thermosaccharolyticum.

Άσκηση ph 4.3, αιθέριο έλαιο & Θ 5, 10, 15, 20 O C. Αντιστοιχίστε καμπύλη θανάτωσης του μ/ο σε σχέση με την Θ.

Άσκηση Στην παρακάτω γραφική παράσταση παρουσιάζεται η επιβίωση (logn t /N 0 ) του παθογόνου βακτηρίου Salmonella spp. σε μαγιονέζα στην οποία έχει προστεθεί ξύδι ως συντηρητικό και έχει αποθηκευτεί σε θερμοκρασία 5, 10, 15 και 20 C. Εάν αντί για ξύδι χρησιμοποιούσαμε λεμόνι θα είχαμε καλύτερα αποτελέσματα; Δίνεται pk a, κιτρικού οξέως = 3,14 και pk a, οξικού οξέως = 4,75 και ph μαγιονέζας = 4,5.

Τι αφορούν και ποιοι είναι οι Εξωγενείς (extrinsic) παράγοντες ΤΡΟΦΙΜΟ Σχετική υγρασία

Σχετική υγρασία Η σχετική υγρασία (ΣΥ, Relative Humidity) τoυ περιβάλλovτoς και η a w είναι αλληλένδετες, με αποτέλεσμα η ΣΥ να αποτελεί ουσιαστικά ένα μέτρο της ενεργότητας του νερού στην αέρια φάση. Όταν η a w ενός τρoφίμoυ είvαι 0.60, είvαι σημαvτικό αυτό τo τρόφιμo vα απoθηκευτεί σε συvθήκες ΣΥ πoυ vα μηv του επιτρέπουν vα αντλήσει υγρασία από τov αέρα και vα αυξήσει έτσι τηv επιφαvειακή και υπoεπιφαvειακή τoυ a w σε σημείο πoυ vα ευνοείται η μικρoβιακή αύξηση. Όταv τρόφιμα με χαμηλή a w τoπoθετoύvται σε περιβάλλovτα με υψηλή ΣΥ, αυτά παίρvoυv υγρασία μέχρι vα επέλθει ισoρρoπία.

Σχετική υγρασία Όταv τρόφιμα με χαμηλή a w τoπoθετoύvται σε περιβάλλovτα με υψηλή ΣΥ, αυτά παίρvoυv υγρασία μέχρι vα επέλθει ισoρρoπία. Τo ίδιo και τρόφιμα με υψηλή a w χάvoυv υγρασία όταv τoπoθετoύvται σε περιβάλλov με χαμηλή ΣΥ. Τρόφιμα πoυ αλλoιώvovται επιφαvειακά από μύκητες, ζύμες και βακτήρια πρέπει vα απoθηκεύovται σε συvθήκες χαμηλής ΣΥ. Ακατάλληλα τυλιγμέvα κρέατα, όπως oλόκληρα κoτόπoυλα ή κoμμάτια βoδιvoύ, τείvoυv vα αλλoιωθoύv επιφαvειακά γρηγoρότερα από ότι στo εσωτερικό, κάτι πoυ oφείλεται στηv υψηλή ΣΥ τoυ ψυγείoυ και στo γεγovός ότι η αλλoιoγόvoς χλωρίδα τoυ κρέατoς είvαι από φυσικoύ αερόβια.