Zagrożenia mikrobiologiczne w żywności

68
temat wydania
Zagrożenia
mikrobiologiczne
w żywności
Drobnoustroje obecne w produkcie mięsnym
stanowią nie tylko punkt wyjścia do jego zepsucia, lecz są także istotnym zagrożeniem zdrowotnym dla konsumenta. Aktualnie, klienci
wymagają od producentów żywności wygodnej, łatwej w przygotowaniu, o odpowiednich
walorach sensorycznych i wartości odżywczej.
Pojawia się coraz więcej dań gotowych do natychmiastowego spożycia („ready-to-eat”) lub
po krótkiej obróbce cieplnej, np. w kuchni mikrofalowej („ready-to-heat”) lub („ready-to-cook”), czyli tzw. żywności wygodnej („convience food”). Jednoczenie konsumenci zmieniają
swój styl odżywiania i częstotliwość posiłków
oraz miejsca dokonywania zakupów żywności. Najczęściej żywność kupowana jest w dużych centrach handlowych i ma określone cechy produktu wytwarzanego na skalę masową.
W tej sytuacji mogą wystąpić zagrożenia mikrobiologiczne związane z nieprawidłowym
stanem jakościowym produktów, złymi warunkami obrotu lub przechowywania oraz niewłaściwą obróbką termiczną.
Zanieczyszczenia mikrobiologiczne produktów mięsnych mogą mieć dwojaki charakter:
pierwotny - pochodny surowca zwierzęcego, oraz wtórny - powstały w trakcie obróbki technologicznej i przechowywania wyrobu.
Wzrost wymagań co do jakości i trwałości produktów pochodzenia zwierzęcego pociąga za
sobą konieczność zaostrzenia nadzoru weterynaryjnego nad ich wytwarzaniem. Głównym
zagrożeniem jest stan mikrobiologiczny wyrobów mięsnych bezpośrednio po produkcji oraz
ich zanieczyszczenia wtórne. Celem procesów
technologicznych, oprócz uzyskania ostatecznej formy produktu, jest maksymalna redukcja
drobnoustrojów wnoszonych przez surowce.
Kluczowe znaczenie ma pasteryzacja produktu, która powoduje wstępne zmniejszenie liczby drobnoustrojów, lecz przy wysokim zanieczyszczeniu wyjściowym często nie jest
wystarczająca (w przypadku kiełbas dojrzewających na ich ostateczny stan mikrobiologiczny
mają wpływ także procesy fermentacji).
Produkty suszone metodami tradycyjnymi
i liofilizowane należą także do wyrobów, w których zastosowana metoda utrwalania zapewnia
im długi okres trwałości mikrobiologicznej.
Rozwój drobnoustrojów jest ograniczony, poprzez obniżenie wartości aktywności wody poniżej granicy ich rozwoju. Suszenie mięsa jest
jedną z najstarszych metod utrwalania. Obecnie, przemysłowo suszone mięsa są sprzedawane jako produkty przekąskowe („snack food”).
Należy również pamiętać o produktach przechowywanych w temperaturach chłodniczych, (powyżej 0oC lub zamrażanych do - 18oC
i powyżej). Według przeprowadzonych badań,
można wywnioskować, że duża liczba drobnoustrojów zostaje usuwana natychmiast przy
zamrażaniu, niezależnie od zastosowanej metody (mrożenie wolne lub szybkie), a komórki
przeżywające proces zamrażania giną stopniowo w czasie przechowywania zamrażalniczego.
W ostatnich latach, dzięki coraz lepiej funkcjonującemu systemowi norm i wymagań, opracowuję się coraz nowsze sposoby zapobiegania
zagrożeniom mikrobiologicznym.
temat wydania
Wraz ze wzrostem znaczenia przemysłowego pakowania porcjowanego mięsa i wyrobów
mięsnych obserwuje się większą ilość różnego rodzaju opakowań, w których zastosowano atmosferę próżni oraz gazów ochronnych.
W przetworach mięsnych usuwanie tlenu ma
na celu przede wszystkim ograniczenie rozwoju pleśni, jełczenia i niekorzystnych zmian
barwy. Pakowanie próżniowe, w połączeniu
z chłodniczym przechowywaniem, sprzyja
znacznemu zahamowaniu rozwoju tlenowej
mikroflory powodującej psucie się żywności,
co jednocześnie zwiększa trwałość produktów
spożywczych.
Choć najwyższą aktywność przeciwbakteryjną wykazuje lizozym w surowcach roślinnych,
jego wysoką skuteczność, zwłaszcza przeciw
drobnoustrojom Gram-dodatnim, potwierdzono także w surowcach pochodzenia zwierzęcego. Spektrum przeciwbakteryjne lizozymu zwiększa się, z uwagi na jego synergizm
z innymi środkami konserwującymi, a przede
wszystkim z nizyną. Do innych związków chemicznych o potwierdzonym działaniu synergistycznym z lizozymem należą EDTA, azotyny oraz chlorek sodu. Dzięki zastosowaniu
lizozymu, samego lub w kombinacji z innym
środkiem konserwującym, uzyskuje się zabezpieczenie produktu przed szerokim spektrum
drobnoustrojów chorobotwórczych, w tym tak
groźnych jak Salmonella typhimurium, enterotoksyczne szczepy Escherichia coli, czy Listeria
monocytogenes. Niewątpliwą zaletą lizozymu
jest jego termostabilność, dzięki której nie traci on swoich właściwości przeciwbakteryjnych
pod wpływem obróbki termicznej produktu.
Technikę zimnej plazmy określać można jako
perspektywiczny i nowoczesny sposób sanityzacji żywności, w tym nietermicznej sterylizacji surowców żywnościowych, ważnej dla
rozwoju skuteczności badań w zakresie inżynierii bezpieczeństwa zdrowotnego żywności
świeżej, nieprzetworzonej lub częściowo prze-
tworzonej, w tym również rozwijającego się
segmentu novel food, convenience food, jak
również żywności specjalnego przeznaczenia,
np. do celów wojskowych, marynarzy, i innych
grup wybranych konsumentów rynku cywilnego. Technologia zimnej plazmy, jako technika
prewencyjna zmian jakościowych i zepsucia się
żywności łatwo psującej się, dezaktywuje powierzchnię produktu bez niszczenia cech organoleptycznych. Pomimo już wielu badań,
technologia zimnej plazmy wymaga rozwijania w aplikacyjnym zastosowaniu w praktyce, w tym optymalizowaniu parametrów
technicznych dla różnych grup towarów żywnościowych, stanowiący zróżnicowany (pod
względem trwałości) materiał biologiczny, co
uzasadnia, że technika zimnej plazmy stanowi alternatywę dla systemów konserwacyjnych
żywności w przyszłości.
Zainteresowanie ultradźwiękami wynika
z różnorodności zjawisk i efektów przez nie
wywoływanych. Przyczyn ultradźwiękowej inaktywacji drobnoustrojów dopatruje się w szeregu złożonych procesów fizykochemicznych,
u których podstaw leżą szybkozmienne naprężenia mechaniczne, dyssypacja energii, kawitacja wraz z całą gamą zjawisk pochodnych,
a w szczególnych przypadkach tzw. rezonans
komórkowy. Badania laboratoryjne wykazują
destrukcyjny wpływ ultradźwięków na kolonie drobnoustrojów uwidaczniający się w postaci uszkodzeń elementów komórek biologicznych i struktur tkankowych.
Zabiegi przetwórcze, w tym przede wszystkim
metody utrwalania, mają podstawowe znaczenie dla zapewnienia prawidłowej jakości i bezpieczeństwa produktów mięsnych. Jednak przy
wyborze metod konserwujących konieczna jest
znajomość czynników wzrostu drobnoustrojów, którymi są: aktywność wody, obecność
tlenu, stężenie jonów wodorowych, potencjał
oksydoredukcyjny środowiska, temperatura
procesów obróbki technologicznej i przecho-
69
70
temat wydania
wywania, aktywność enzymów pochodzenia
mikrobiologicznego oraz obecność związków lub mikroflory hamujących rozwój określonych grup drobnoustrojów. W środowisku
o kwaśnym pH spowolnione zostają procesy
namnażania większości mikroorganizmów.
Przy pH poniżej 5,0 proliferować mogą komórki tylko specyficznych grup, np. bakterii
kwasu mlekowego, drożdży. Jony wodorowe
hamują procesy oddechowe komórek, enzymatyczne procesy oksydacyjne (powodujące
m.in. utlenianie witaminy C lub brunatnienie
powierzchniowe) oraz enzymatyczne procesy
hydrolityczne, mogące być przyczyną nadmiernego zmiękczenia, rozpadu struktury produktu czy wystąpienia niepożądanych cech smakowo-zapachowych. Wartość pH jest więc
czynnikiem decydującym o trwałości i higienie produktu gotowego. Trwałości i dłuższemu
przechowywaniu wyrobów mięsnych sprzyja również niska wydajność wyrobu gotowego - w przypadku kiełbas drobno rozdrobnionych poniżej 135%. Warunki otoczenia mogą
być modyfikowane przez same drobnoustroje. Pleśnie przyczyniają się do wzrostu pH, co
umożliwia rozwój tym drożdżom i bakteriom,
które w środowisku o kwaśnym pH nie miałyby takich możliwości.
Mimo różnorodności metod utrwalania żywności, nieprawidłowo dobrane ich zmienne parametry mogą przyczynić się do wielu niekorzystnych zmian w produktach.
Mięso i jego przetwory są naturalnym siedliskiem wielu mikroorganizmów, w tym chorobotwórczych, powodujących u człowieka
choroby odzwierzęce, tzw. zoonozy (według
definicji WHO - choroby zakaźne oraz zakażenia, które w warunkach naturalnych mogą
być przenoszone pomiędzy zwierzętami kręgowymi a ludźmi). W wykazie chorób zakaźnych
zwierząt podlegających obowiązkowi rejestracji znajduje się ok. 30 chorób, ale czynników
zoonotycznych jest znacznie więcej.
Najczęściej notowaną zoonozą w 24 krajach
Europy w 2006 r. jest kampylobakterioza, spowodowana obecnością chorobotwórczych bakterii (Campylobacter jejuni) w mięsie drobiowym. Notowano wzrost zachorowalności na
listeriozę oraz wysoką zachorowalność na salmonelozy i jersiniozę. W porównaniu z danymi z lat poprzednich, stwierdzono znaczny
wzrost zachorowalności na włośnicę i bąblowicę.
Wśród czynników biologicznych stwarzających zagrożenie dla zdrowia ludzi bakterie zajmują pierwsze miejsce ze wzglądu na
zróżnicowanie składu gatunkowego, fizjologię i różnorodność środowisk bytowania. Najczęściej zagrożenia powodują bakterie będące
przyczyną ostrych zatruć pokarmowych oraz
stanów zapalnych jelit i żołądka, np.: pałeczki powodujące salmonelozy, czerwonkę, jersiniozę, kampylobakteriozę, listeriozę, pałeczki
okrężnicy, przecinkowce (Vibrio parahaemolyticus, Aeromonas hydrophila) oraz gronkowce (Staphylococcus).
Pałeczki jersiniozy (Yersinia enterocolitica,
Yersinia pseudotuberculosis) występują w przewodach pokarmowych zwierząt, w glebie i wodzie. Bakterie mogą rozwijać się w bardzo szerokim zakresie temperatur - od kilku stopni
poniżej 0 do +75 °C; mają zdolność szybkiego namnażania się (w ciągu 20 minut ich liczba może ulec podwojeniu); są zdolne do życia
zarówno w obecności tlenu, jak i w warunkach
beztlenowych; w niesprzyjających warunkach
mogą produkować przetrwalniki odporne na
wysoką temperaturę, zasolenie, wysuszenie
itp.; mogą też wytwarzać niebezpieczne dla
zdrowia toksyny. Izoluje się je z różnych produktów żywnościowych, min. z mięsa (głównie wieprzowego).
W Polsce od kilku lat systematycznie wzrasta
zachorowalność na kampylobakteriozę. Pałeczki kampylobakteriozy (Campylobacter je-
temat wydania
juni, C. fetus, C. coli) występują w wodzie, także wodociągowej, jelitach niektórych ssaków,
gryzoni i ptaków. Powodują skażenie surowców pochodzenia zwierzęcego (surowe mięso,
drób, przetwory mięsne). Pałeczki te są bardzo
odporne na niską temperaturę, w której mogą
przetrwać kilka miesięcy (zamrażanie).
Stosunkowo rzadką chorobą, ale przebiegającą
z wysoką śmiertelnością - do 30%, jest listerioza. Listeria monocytogenes ma szerokie spektrum działania, ponieważ przeżywa w temp.
od -2ºC do +45ºC (optimum 37oC), bez zmian
swoich funkcji życiowych i patogeniczności.
Może przetrwać krótkotrwałą pasteryzację
i mrożenie, łatwo uodpornia się na podprogowe dawki konserwantów i środków myjących,
tworząc swoiste biofilmy na powierzchni urządzeń przetwórczych. Całkowitą inaktywację
tych bakterii uzyskuje się w temperaturze powyżej 75oC. Mogą one dominować w toksycznej mikroflorze w temperaturze chłodniczej,
zasiedlać środowisko o pH w przedziale od 4,4
do 9,4, z optimum 7,0. Źródłem zakażenia pałeczkami jest najczyściej drób, mięso, suche
wędliny, pasztety, galarety mięsne.
Wśród zanieczyszczeń mikrobiologicznych surowców roślinnych i zwierzęcych szczególne
znaczenie mają grzyby strzępkowe, nazywane powszechnie pleśniami lub grzybami przechowalnianymi. Grzyby pleśniowe produkują
liczne toksyny, tzw. mikotoksyny, wśród których największe zagrożenie stanowią aflatoksyny, uznane za czynnik rakotwórczy. Największe zagrożenie dla zdrowia ludzi, ze strony
żywności pochodzenia zwierzęcego, stanowią
ochratoksyna A (produkowana przez rodzaj
Penicillium verrucosum i Aspergillus spp.) oraz
aflatoksyna B1 (produkowana przez Aspergillus flavus, A. parasiticus i A. nominus) i jej metabolit aflatoksyna M1. Mikotoksyny dostają
się do organizmu drogą pokarmową, oddechową i wykazują działanie toksyczne, rakotwórcze, teratogenne i mutagenne. Mikotoksy-
ny nie ulegają zniszczeniu w trakcie procesów
przetwórstwa pasz i ich przechowywania, a nawet mogą podlegać kumulacji. Dlatego też mikotoksyny lub ich metabolity można wykryć
w mięsie i narządach wewnętrznych zwierząt.
Wirusy mogą dostać się do żywności w ciągu
całego procesu produkcyjnego, głównie jednak zanieczyszczeniu ulegają surowce i produkt końcowy. Najważniejsze wirusy, które
mogą stanowić potencjalne zagrożenie, to wirus żółtaczki (hepatitis A), choroba brudnych
rąk, wirus Norwalk (odpowiedzialny za ok. 1/3
wirusowych zatruć pokarmowych), rotawirusy. Głównym źródłem wirusów powodujących
zatrucia są: woda, mięso i produkty mięsne.
Wirusy mogą bardzo długo zachowywać inwazyjność w obniżonej temperaturze, są oporne
na działanie wielu środków chemicznych, natomiast liofilizowanie i suszenie na powietrzu
może unieczynniać niektóre z nich.
Opracowując nowe produkty mięsne należy
odpowiednio dobrać ich skład i ilość substancji, które będą stabilizować jakość mikrobiologiczną wyrobu, tak aby użyć jak najmniejszych dawek środków chemicznych, a zarazem
nie spowodować mutacji i uodpornienia bakterii na zastosowane dodatki i konserwanty. Odpowiednio dobrane składniki żywności, zawierające w swym składzie naturalne substancje
hamujące pochodzenia mikrobiologicznego, są
skutecznym inhibitorem patogenów pod warunkiem, że nie mają zdolności działania antybiotycznego w stosunku do organizmu człowieka lub jego naturalnej mikroflory jelitowej.
mgr inż. Agnieszka Starek
71