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
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 vaţnu
Mikroorganizmi imaju ulogu u prizvodnji hrane
Mogu i sami da se koriste kao hrana
Hrana je složen problem
Proizvodnja hrane Prerada hrane Konzervisanje hrane
Skladištenje i distribucija hrane Konzumiranje hrane
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.
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”
Bakterije Prisutan veliki broj razliĉitih vrsta Brz rast
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 aw
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 aw
Sposobne za preţivljavanje razliĉitih tretmana
Preţivljavanje spora na visokim temperaturama
Virusi Izazivaju oboljenja koja se prenose hranom
1.
2.
3.
Hepatitis A virus Norovirusi Poliovirus, ehovirus, koksaki virus
Neki bakteriofagi se koriste u identifikaciji patogena (Salmonella spp., Staphylococcus aureus sojevi) i za transfer genetiĉkih karakteristika transdukcijom Bakteriofagi bakterija mleĉne kiseline
Plesni i kvasci
Mogu da rastu u uslovima koji su ograniĉavajući za mnoge bakterije Nizak pH Niska aktivnost vode (aw) 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
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
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.
Mikroorganizmi – opšte karakteristike
Prvi ţivi organizmi na planeti. Najmnogobrojniji stanovnici na Zemlji. Prisutni u svim ekološkim sredinama.
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.
Znaĉaj mikroorganizama
Oboljenja Poljoprivreda Hrana Biotehnologija Energija / spoljašnja sredina
MIKROORGANIZMI
NEĆELIJSKI Virusi Viroidi Prioni
ĆELIJSKI Prokarioti Eukarioti
B A K T
GLJIVE
E
ALGE
R
PROTOZOE
I
J E
Klasifikacija: 5 Kraljevstva (Carstva) Whittaker (1969)
Plantae
Animalia
Fungi
Biljke i višećelijske alge
Ţivotinje
Plesni i kvasci
Monera
Protista
Sve bakterije (prokarioti)
Protozoe, jednoćelijske alge
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
Prokariotski mikroorganizmi Bakterije (eubakterije) Jednoćelijski organizmi Veliĉine 0.1-10 μm
Osnovni oblici bakterija
diplokoke
Streptococcus pneumoniae
streptokoke
S. pyogenes
stafilokoke
Staphylococcus aureus
štapići/bacillus
Streptobacili
Bacillus spp.
Escherichia coli
Pseudomonas spp.
Vibrio
Spirilum
Helicobacter pylori
Spirohete
Vibrio cholerae
Treponema pallidum
Veličina bakterija
1μm
Epulopiscium fishelsoni
Kapsule
Ribozomi
Ćelijski zid
Citoplazmatiĉna membrana
Nukleoid
Fimbrije
Hromozom (DNK)
Inkluzije
Flagela
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
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)
Bojenje po Gramu (osnova podele je razlika u strukturi ćelijskog zida)
Gram-pozitivne bakterije
Boje se ljubiĉasto
Gram-negativne bakterije
Boje se crveno
Struktura ćelijskog zida bakterija
Gram-pozitivne
Gram-negativne
Ćelijski zid Gram-pozitivnih bakterija
Saĉinjen uglavnom od peptidoglukana Debeo, homogen sloj, 20-80 nm debljine Sadrţi teihojne i lipoteihojne kiseline
Polimeri glicerola i ribitol fosfata
Teihojne kiseline: receptorna mesta za pripajanje bakteriofaga
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
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
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 Štapićaste b. u organima broj okruglih bakterija za varenje, mali broj okruglih bakterija
Serotipovi Gram – negativnih bakterija (na pr. E. coli i Salmonella)
Imunoreaktivnost tri klase antigena
O-antigen (ćelijski zid)
H-antigen (flagelarni)
Polisaharid (polimer O-podjedinica, 4-6 šećera) vezan za LPS Varijacije u sastavu šećera i /ili kovalentnom vezivanju 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)
Sporogene bakterije
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
centralna
centralna spora endospora terminalna spora sa proširenom sporangijom
subterminalna spora
Sub-terminalna
terminalna
terminalna spora Figure 3.40
Sporangija – vegetativna ćelija
Bacillus
spores
Clostridium botulinum
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
Dehidratisana, metabolitiĉki neaktivna
Ca-dipikolinat ĉini 10% suve materije ćelije 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
Termorezistentnost
Podnose višeĉasovno kuvanje Autoklav: 121 C 15-30 min Suva sterilizacija: 160 C 2 h Vegetativne forme se uništavaju t 70 C Većina spora preţivljava 80 C 10 min
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
SPORULACIJA – formiranje endospore
Figure 3.44
Transformacija u aktivan vegetativan oblik Aktivacija
1. •
Zagrevanjem na visokim temperaturama novoformiranih spora
Klijanje
2. • •
Spore manje rezistentne Gubitak Ca-dipikolinata i malih sporinih proteina
Porast
3. • •
Povećanje obima ćelije Sinteza nove DNK, RNK i proteina
Neke značajne sporogene vrste
Bacillus anthracis – antraks
Clostridium tetani – tetanus
B.cereus – trovanja hranom (toksi infekcije)
C.perfringens – gasna gangrena
B.thuringiensis – biološki insekticid
C.botulinum – trovanja hranom (intoksikacije), botulizam
B.subtilis – enzim amilaza
B.stearothermophilus – Kvar sterilizovanog mleka
C. thermosaccharolyticum - Spore izdrţavaju 1320 min na 100 C
Indikator pravilne sterilizacije
Razlaţe šećere
Osnovne karakteristike endospore i vegetativne ćelije VEGETATIVNA ĆELIJA
ENDOSPORA
Tipiĉna, Gram (+)
Korteks, omotaĉi, exospor.
Bez refrakcije
Refrakcija
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
Senzitivna
Rezistentna
KARAKTERISTIKA Struktura Mikroskopske promene Kalcijum (Ca)
Dejstvo lizozima
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
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
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
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
Bakterije
koje stvaraju gas
CO2, H2, H2S 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 O2 za rast i razmnoţavanje
Anaerobne
bakterije
Ne mogu da rastu u prisustvu O2 Clostridium
Fakultativno
anaerobne bakterije
Mogu da rastu i u prisustvu i u odsustvu O2 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
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.
VIRUSI
Acelularni obligatni intraćelijski paraziti. Umnoţavaju se samo u ţivim ćelijama domaćina. Ĉestice male veliĉine 20-300 nm, prolaze kroz bakterijske filtre. Široko rasprostranjeni u prirodi.
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
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
Oblik i veličina virusa
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
1.
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
EU: virusi koji se prenose hranom (2002-2006) Zemlja
Broj pojava oboljenja (outbreaks)
U toku svih pet godina
Nemaĉka
5391
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
9.4 miliona oboljenja 58 % NoV
55.961 hospitalizacija 35 % Nontyph. Salmonella spp. 26 % NoV
1.351 smrtnih sluĉajeva 28 % Nontyph. Salmonella spp. 24 % Toxoplasma gondii 19 % Listeria monocytogenes 11 % NoV
Centers for Disease Control and Prevention (2011)
Virusi - agensi humanog gastroenteritisa Drugi virusi u GI traktu Polio Coxsackie A Coxsackie B Echovirus Enterovirus Hepatitis A Hepatitis E Adenovirus Reovirus
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).
Astrovirus (27-30 nm)
Rotavirus (60-80 nm)
Sapovirus (27-35 nm) www.virology.net/Big_Virology/BV/FamilyIndex.html
Adenovirus (70-90 nm)
Norovirus (27-35 nm)
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
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
Karakteristike virusa
Mala infektivna doza
U fecesu se oslobaĊaju u izuzetno velikom broju
u vodenim sredinama na površinama u spoljašnjoj sredini na rukama
Dobro preţivljavaju uobiĉajene uslove ĉuvanja hrane
104- 1010 virusa / g
Nalaz virusa u fecesu je izuzetno dug ≥ 3 nedelje Dobro preţivljavanje van domaćina
18 virusnih ĉestica
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
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
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
Tretmani koji nisu uticali na smanjenje broja čestica NoV Tretman
Proizvod
Referenca
Ljuti paradajz sos ostrige
Mormann et al., 2010 Hewitt i Greening, 2006
Dolin et al., 1972 Ansar et al., 2006 Ponka et al., 1999 Fleet et al., 2000 Mormann et al., 2010
Toplota Pasterizacija Kuvanje
72-74 C, 1 min 180 s Acidifikacija
pH 3 pH 3-7 pH 3-4
3h
medium
pH 4.5 pH 5.0-5.5
58 dana, 6 C 24 dana, 6 C
malina Sok od pomorandţe Paradajz keĉap Salata od testa
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
8 dana 7 i 14 dana
Mleveno meso Zamrznuta pica Jagodiĉasto voće i lekovito bilje Sladoled i zamrznuti dezerti
Mormann et al., 2010
HlaĊenje 4C 4C 6C 11 C 11 C Zamrzavanje -18 C -18 C
Butot et al., 2008 Hollinger i Ticehurst, 1996
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
Prţenje mlevenog mesa: 200 C / 30 min
U centru 94 C / 15 min U centru 96 C / 15 min
U kliniĉkim uzorcima: ≥ 76,6 C
Topping et al., 2009
Karakteristike i taksonomija NoV (ICTV, 2012)
Linearni (+) ss RNK molekul 7.4 -8.3 kb Virioni: bez ovojnice, ikosaedarne simetrije, 2740 nm negativnim bijenjem pod EM, 35-40 nm krio-elektron mikroskopijom Pripadaju porodici Caliciviridae
Nebovirus
Bakteriofagi
Litiĉki ciklus bakteriofaga
Ţivotni ciklus faga koji se završava lizisom bakterijske ćelije i oslobaĊanjem viriona. VIRULENTNI fagi – liziraju svog domaćina za vreme replikacije.
Umereni bakteriofagi i lizogenija
Integracija genoma faga u DNK domaćina. PROFAG – integrisani genom faga. LIZOGENE bakterije – inficirane UMERENI fagi – sposobni da obrazuju lizogeniju
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.
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
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.
Faktori koji utiču na razviće mikroorganizama u hrani
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
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
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
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
Respiracija i fermentacija
Hrana kao sistem
Ugljeni hidrati, proteini i lipidi
Mikroorganizmi u hrani
Heterotrofi
Hemoheterotrofi
Zahtevaju organski izvor ugljenika Koriste organska jedinjenja kao donor elektrona za stvaranje energije
Krajnji akceptor elektrona
Aerobna respiracija – O2 Anaerobna respiracija – neorganska jedinjenja Fermentacija – organska jedinjenja
Aerobna repiracija vs. fermentacija
Tipovi fermentacije
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
Putevi razgradnje monosaharida
EMP put
Mešana fermentacija
Propionska fermentacija
Heterofermentativne BMK, Bacillus spp., Pseudomonas spp.
Clostridium spp.
Diacetil, acetoin i butandiol f.
Pseudomonas spp.
Propionske bakterije i Clostridium spp.
Butirat, butanol i aceton ferm.
Enterobacteriaceae
Neke BMK i neke b-je Enterobacteriaceae
Pentoza fosfoketolazni put
Homofermentativne BMK, Enterococcus faecalis, Bacillus spp. i kvasci
Entner-Doudroff (ED) put
Neki specifiĉni putevi
Heksoza monofosfatni put
Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Bacillus spp. i neke BMK
Heksoza fosfoketolazni put
Bifidobacterium spp.
PirogroţĊana kiselina
Fermentacija Anaerobna respiracija Aerobna respiracija
Krajnji produkti fermentacije
Figure 5.18b
Test fermentacije
(a) (b) (c) (d)
Neinokulisana epruveta koja sadţi medijum sa ugljenim hidratom – manitolom Staphylococcus epidermidis raste na proteinu ali nije koristio ugljeni hidrat. Manitol (-) Staphylococcus aureus stvara kiselinu ali ne i gas. Manitol (+) Escherichia coli je takoĊe manitol (+) ali stvara i gas fermentacijom manitola Figure 5.23
Eukariotski mikroorganizmi
Gljive
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
Gljive u industriji
Prehrambena: hleb, pivo, vino, soja sos, sirevi Farmaceutska: antibiotici, steroidi i dr. Organske kiseline, alkohol, i dr.
Štetna uloga
Kvar prehrambenih stoĉne hrane
proizvoda i
Kvasci (Ascomycetes)
Heterotrofni jednoćelijski eukariotski mikroorganizmi Predstavnik: Saccharomyces
Oblik
Okruglast, elipsoidan, jajast, izduţen, pravougaoni, cilindriĉan, limunast
Veliĉina 3 – 15 µm
Stvaraju lažnu miceliju - pseudomicelija
Razmnožavanje kvasaca Polno – obrazuju SPORE Bespolno – PUPLJENJEM u plodonosnim kesiĉastim telima ASKUSIMA.
Građa gljiva
HIFA – konĉasta ćelija, osnovna gradivna jedinica
Cenocitiĉna (bez pregrada), ne septirana Septirana, ima septe
Segmentacijom hife u debelozidne ćelije
Bespolno razmnožavanje: bespolne spore ARTROSPORE
Modifikacija ćelija duţ hifa. Tamno obojeni zadebljali zidovi, konzervacija. HLAMIDOSPORE
Unutrašnje spore SPORANGIO SPORE Spoljašnje spore KONIDIO SPORE
Pupljenjem vegetativnih ćelija. BLASTOSPORE
Polno razmnožavanje: polne spore
Zigospore
Askospore
krajevi bliskih hifa se spajaju, dolazi do mejoze i formiranja velikih zigospora debelih zidova.
procesom mejoze nastaje ĉetiri do osam spora unutar specijalizovanih ćelija askusa.
Bazidiospore
procesom mejoze nastaju ĉetiri spore, obiĉno na površini specijalizovanih ćelija bazida.
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
Rod Mucor
Bela plesan, veoma rasprostranjena Spore glatke, bledo zelenkaste boje U anaerobnim uslovima “mukorov kvasac”
Rod Rhizopus
Siva ili crna plesan Sporangije tamne, mrke boje Sporangiospore - izbrazdane Na voću, povrću, U industriji
organske kiseline
ţitaricama
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
Aspergillus
Penicillium
Fungi imperfecti (Deuteromycetes)
Nije poznata polna reprodukcija Bespolne spore: konidije Predstavnici: Fusarium, Alternaria Većina su saprofiti, biljni paraziti Patogeni ljudi
Rod Fusarium
Bela gljiva na ţitaricama i proizvodima od ţita Kratke konidiofore Konidije srpaste, višećelijske
Rod Alternaria
Crna, mrka gljiva na paradajzu, jabuci Kratke konidiofore Konidije kao granate, višećelijske