Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών Τμήμα Επιστήμης Τροφίμων και Διατροφής του Ανθρώπου Εργαστήριο Μικροβιολογίας & Βιοτεχνολογίας Τροφίμων Μικροβιολογία Τροφίμων Παπαδοπούλου Όλγα olga_papadopoulou@aua.gr
Πλεονεκτήματα/Μειονεκτήματα της θεωρίας των εμποδίων Εμπόδιο Πλεονέκτημα Μειονέκτημα Low dose irradiation Inactivate vegetative microorganisms In package treatment Additional shelf life Microbial spores resistant Consumer resistance Capital costs Modified atmospheric packaging Reduces oxidation and microbial spoilage No significant effect on pathogen Freezing Longer shelf life Thawing required Higher costs High hydrostatic pressure Chemicals (ph, salt, spices) Protective cultures Bacteriocins In- package treatment Low cost Effective against spore formers Many are heat stable Effective against spore formers Spores resistant Possibility of textural changes Impact on sensory quality Cost of handling cultures Heat sensitivity Inconsistency of inhibitory effect Decompose during storage
Food Spoil age m/o
Πληθυσμός (log cfu/ml) 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Χρόνος ζύμωσης (ημέρες) Στην παραπάνω γραφική παράσταση που προέκυψε από την παρακολούθηση της ζύμωσης επιτραπέζιας ελιάς (αλάτι 6%, ενώ στη διάρκεια της ζύμωσης η ογκομετρούμενη οξύτητα αυξάνεται από 0,1 σε 1,2 g γαλακτικού οξέως/100 ml άλμης) παρουσιάζεται η εξέλιξη των γαλακτικών βακτηρίων, των ζυμών και των Εντεροβακτηρίων. Η ζύμωση διήρκεσε 55 ημέρες ενώ ο πληθυσμός κάποιων από τους παραπάνω μικροοργανισμούς έφτασε κάποια στιγμή σε 7,5 log cfu/ml. (α) Αν ο σκοπός μας ήταν να ελέγξουμε τον πληθυσμό των Εντεροβακτηρίων και των ζυμών, να αντιστοιχίσετε τα σύμβολα της γραφικής παράστασης με τους μικροοργανισμούς που μελετήσαμε. (β) Περιγράψτε αναλυτικά την γραφική παράσταση και εξηγείστε το λόγο (π.χ. δράση αλατιού, δράση οξύτητας, κλπ) που οι μικροοργανισμοί που συμβολίζονται με τρίγωνο και κύκλο, παραμένουν στο αρχικό πληθυσμό ή μειώνονται.
1. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη/επιβίωση των μικροοργανισμών στα τρόφιμα διακρίνονται σε (α) ενδογενείς (π.χ. ph, aw, δυναμικό οξειδωαναγωγής, δομή) και (β) εξωγενείς (π.χ. θερμοκρασία, αέρια ατμόσφαιρα, υγρασία) 2. Οι τεχνικές συντήρησης που βασίζονται στην αφυδάτωση, συμπύκνωση και κατάψυξη σκοπό έχουν να καταστήσουν το νερό μη διαθέσιμο από τους μικροοργανισμούς 3. Τρόφιμα με χαμηλή αλατοπεριεκτικότητα είναι δυνατόν να χαρακτηρίζονται από χαμηλή τιμή ενεργότητας νερού 4. Ως ενεργότητα νερού ορίζεται η παράμετρος που εκφράζει την ποσότητα νερού στο τρόφιμο που είναι διαθέσιμη για τις ανάγκες ανάπτυξης των μικροοργανισμών 5. Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια έχουν την ικανότητα να αναπτύσσονται σε χαμηλότερη τιμή ενεργότητας ύδατος σε σχέση με τα Gram θετικά
6. Αλόφιλοι χαρακτηρίζονται οι μικροοργανισμοί που αναπτύσσονται σε μεγάλες συγκεντρώσεις άλατος. 7. Το δυναμικό οξειδοαναγωγής στο εσωτερικό μεγάλων τεμαχίων κρέατος είναι θετικό με αποτέλεσμα να αναπτύσσονται μόνο αναερόβιοι μικροοργανισμοί 8. Υποχρεωτικά αναερόβιοι μικροοργανισμοί είναι αυτοί που αναπτύσσονται σε τρόφιμα με πολύ υψηλό Eh (πχ σε κονσέρβες, ή τρόφιμα συσκευασμένα σε κενό). 9. Οι αερόβιοι μικροοργανισμοί είναι αυτοί που αναπτύσσονται σε τρόφιμα με θετικό δυναμικό οξειδοαναγωγής (Eh) 10. Οι ζύμες και οι μύκητες αναπτύσσονται σε μεγαλύτερο εύρος ενεργότητας νερού σε σχέση με τα βακτήρια
11. Σε συνθήκες ανάπτυξης των μικροοργανισμών, η μείωση της θερμοκρασίας συνεπάγεται μείωση της φάσης προσαρμογής και αύξηση του ρυθμού ανάπτυξης 12. Η καμπύλη αύξησης ενός βακτηρίου περιλαμβάνει τρείς φάσεις, (α) τη φάση προσαρμογής, (β) τη φάση εκθετικής αύξησης, και (γ) τη φάση θανάτου του μικροοργανισμού 13. Κατά τη φάση προσαρμογής ενός μικροοργανισμού παρατηρείται έντονη ανάπτυξη καθώς ο μικροοργανισμός προσαρμόζει τη φυσιολογία και τις βιοχημικές του λειτουργίες ώστε να ανταποκριθεί στις νέες περιβαλλοντικές συνθήκες 14. Ο χρόνος διπλασιαμού ενός βακτηριακού κυττάρου περιγράφεται από την εξίσωση. Να εξηγήσετε τι σημαίνουν οι όροι της εξίσωσης. GT=.. N t = N 0 = t =. GT 0,3 t log N log N t 0 0,3 120 6 4 18 min
15. Οι κυτταρικές μεμβράνες των βακτηρίων είναι αδιαπέρατες στα ιόντα Η+ και ΟΗ-, ενώ ταυτόχρονα έχουν μηχανισμούς για την αποβολή των ιόντων Η+. 16. Το ph στο εσωτερικό των βακτηριακών κυττάρων είναι περίπου 7,0 με εξαίρεση π.χ. τα κύτταρα των ζυμών όπου η τιμή του ph είναι στο 5,8 17. Το γαλακτικό οξύ παρουσιάζει αντιμικροβιακή δράση εναντίον σπορογόνων και μη βακτηρίων, ενώ σε υψηλότερες συγκεντρώσεις είναι δραστικό και κατά των ζυμών και μυκήτων. 18. Σε ένα τρόφιμο με σχετικά χαμηλό ph (π.χ. 4,0) θα πρέπει να επιλέξουμε για τη συντήρησή του ένα οργανικό οξύ με τιμή pka μικρότερη από την τιμή του ph του τροφίμου, ώστε το μεγαλύτερο μέρος του οξέως να είναι σε αδιάστατη μορφή και επομένως να παρουσιάζει αντιμικροβιακή δράση.
Τιμές pka των κυριότερων οξέων και ποσοστό (%) αδιάστατου οξέος σε σχέση με το ph Συντηρητικό pka ph 3.5 4.5 5.0 Οξικό 4.75 95% 63% 35% Κιτρικό 3.14 30% 4.1% 1.3% Γαλακτικό 3,86 15% 1.7% 0.5% Τρυγικό 2.98 23% 2.9% 0.9% Βενζοϊκό 4.19 83% 33% 13% Προπιονικό 4.87 96% 70% 43% Σορβικό 4.75 95% 65% 37%
Οργανικό οξύ Τιμές ph 4 5 6 7 Οξικό 84.5 34.9 5.1 0.54 Κιτρικό 18.9 0.41 0.006 <0.001 Γαλακτικό 39.2 6.05 0.64 0.0064