pH en groei - Di-Et-Tri

LLM
Bederf
Functie van micro-organismen:
- Nuttig: zuiveringsinstallaties, producten als kaas, yoghurt, brood, bier
- Lastig: Houdbaarheid/bederf, infecties
- Gevaarlijk: infecties
Bacteriën in levensmiddelen: morfologisch
Fimbriae van belang voor hechting.
Sommige bacteriën kunnen sporen vormen: In spore zit DNA van micro-organisme ingebouwd en als
moedercel gaat lyseren, komt spore vrij. Spore is resistent.
Indeling van bacteriën: * Gram kleuring
Gram negatief: blauw
Gram positief: rood
* Enzymactiviteit
Oxidase test: oxidase negatief of positief geven paarse kleur
Katalase test: H2O2  O2 + H2O. Positief: Bubbeltjes gevormd, omdat zuurstof vrijkomt.
Micro-organismen in levensmiddelen:
- Bacteriën
- Gist = groter dan bacteriecel
- Schimmels: netwerk van hyfen (schimmeldraden) = mycelium
Schimmels met wanden (septa) of zonder septa.
- Parasieten: kunnen niet groeien in voedsel, want ze hebben een gastheer (mens/dier) nodig.
* Protozoën (eencelligen), via water, vlees of huisdieren
* Wormen, vooral via vlees en vis: lintworm, haringworm
- Virussen: planten zich voort in levende cellen
1-10 deeltjes kunnen ziekte veroorzaken
Norovirus is een belangrijke veroorzaker van maag-darm infecties (op cruises)
Vermeerdering
Bacteriën: grootte van 1-5 µm. Deling 1-2-4-8… (=2n). Delingstijd: >10 min.
Gisten: Knopvorming (=aseksuele voortplanting) of ascosporen (=seksuele voortplanting)
Schimmels: Sporen
Bederf: achteruitgang van kwaliteit
Gasvorming (bolstaande producten), verzuring (eiwit slaat neer  klonten), eiwitafbraak (vis)
Microbiologisch: groei m’o.n., toxine productie
Chemisch en enzymatisch (bruinkleuring, vetoxidatie)
Fysisch (uitdrogen, opromen van vet)
VUISTREGEL: microbiologisch bederf bij ongeveer 107 bacteriën per gram
Besmetting en groei
Primaire besmetting = via grondstoffen:
Grond
Mest
Water
Lucht
Dieren
Slachten (darmen)
Secondaire besmetting = tijdens verdere verwerking en bereiding  mensen, apparatuur:
Mensen
App. (routing)
Waswater
Ongedierte
Lucht
Verpakking
Indicator van microbiologische kwaliteit
Parameter: totaal aëroob kiemgetal = getal aan kiemen (levende organismen) die aëroob kunnen
groeien  voor alle producten
Indicatie: slechte grondstoffen/fout bewaren/slechte hygiëne
Parameter: Enterobacteriaceae (entero’s)  voor verhitte producten
Indicatie: onvoldoende verhit, nasmetting, slechte hygiëne
- (fecale) coliformen (zoals E. coli) = fecale besmetting
- Staphylococcus aureus = handwerk
- Gisten, schimmels = bederf groenten, fruit
- Melkzuurbacteriën = bederf groenten, fruit, vlees (MAPs=modified atmosphere packed)
Groei
 producteigenschappen (intrinsiek)
 factoren van buitenaf (extrinsiek)
 m’o.n. onderling (impliciet)
 procesfactoren (verhitten, koelen, …)
Intrinsieke factoren:
~ Structuur
~ pH
~ aw = activiteit water = hoeveelheid vrij water
~ Chemische samenstelling
pH en groei
pH
Bacteriën
Gisten
Schimmels
Zuur (2-5):
Licht zuur (5-7):
Neutraal (6,5-7,5):
Alkalisch (>7):
Range
4-9
1,5-8
1-11
vruchten, soft drinks
vlees, groenten
vis, melk, deeg
ei-wit, garnalen
pHopt
6-8
4,5-6
3,5-4
Zwakke zuren verlagen de pH en remmen de groei van micro-organismen (want H+ transport over
membraan kost E). Bij lagere pH is remming effectiever.
Aw is gerelateerd aan de relatieve vochtigheid van de omgeving = x % / 100.
<0.6 geen groei
0.6-0.9 groei sterk geremd
0.9-0.98 groei geremd
Aw verlaging door bijv. zout, fosfaat, citraat, acetaat, melkeiwit en vet.
0.98-1.0 groei
Min Aw :
Meeste bacteriën
Gr – staafvormige bacteriën
Gr + coccen
Meeste bederfgisten
Meeste bederfschimmels
0,95 – 0,90
0,97 – 0,96
0,90 – 0,86
0,88 – 0,65
0,80 – 0,60
Snelheid (Vrel) van enkele processen en Aw: groeilimiet voor m’o.n., maar bederf kan doorgaan.
E-nummers (additieven)
. Toxicologisch goedgekeurd/veilig
. E100-180 kleurstoffen; E200-252 conserveermiddelen (houdbaarheid); E260-297 en E300-321
voedingszuren, anti-oxidantia
Tgt: te gebruiken tot
Tht: tenminste houdbaar tot
(snel bederfelijke producten)
Vaak helemaal niet op basis van microbiologie
Factoren die groei beïnvloeden:
* Intrinsiek: structuur, pH, Aw, chemische samenstelling
* Extrinsiek: temperatuur, rel. vochtigheid, gassamenstelling
* Impliciet: symbiose, antagonisme
* Proces: verhitten, invriezen, mengen
Extrinsieke factoren
Gassamenstelling: Modified Atmosphere Packaging (MAP)
Vacuüm verpakken
Gasverpakken: Lucht vervangen door gas (mengsel) zoals CO2, N2, O2 of samenstelling
wijzigen door activiteit product
40% CO2 = bacteriegroei remmend (m.n. Gram -, schimmels), lost op in water
55-60% N2 = inert
<5% O2 = kleurbehoud rauw vlees, vetoxidatie, ‘ademende’ producten
Verpakken zonder zuurstof
Voordelen: groei aëroben geremd (vaak bederf m’o.n.: psychotrofe Gram – (Pseudomonas),
schimmels) & houdbaarheidsverlenging
Nadelen: groei (facultatieve) anaëroben niet geremd (pathogenen) & groei melkzuurbacteriën
Gevaar - - > Clostridium botulinum
Temperatuur
< 0°C
 geen groei, afsterving tijdens het invriezen. Verlagen van aw.
(Microbiologische) enzymatische activiteit nog mogelijk – blancheren van groenten.
10-15°C: gekoeld
 Groei van: psychrofielen, psychrotoleranten, mesofielen. Lagfase en
delingstijd nemen toe. Bij lage temp. Is de groei langzamer, maar andere aspecten (slijm- en
kleurvorming) komen beter tot hun recht.
15-35°C: kamer-, omgevingstemp.
 Groei van bijna alle m’o.n., snel bederf.
Thermofielen groeien nog nauwelijks.
35-65°C: hogere temp  Groei thermotolerante en thermofiele m’o.n. Kenmerken groei
thermofielen= korte lagfase, korte delingstijd, snelle afsterving na groeifase (doodgroeien, autosterilisatie). Afsterven van psychrofiele, psychrotolerante en mesofiele m’o.n.
>65°C: inactivatie meeste m’o.n., lagere pH, lagere aw
D-waarde = tijd die nodig is om aantal m.o. 10x te verminderen.
Impliciete factoren: fysiologische eigenschappen m’o.n.
- Antagonisme: vorming antimicrobiële verbindingen (zuur, alcoholen, bacteriocinen), competitie
- Synergisme: vorming essentiële voedingsstoffen & afbreken antimicrobiële verbindingen
Hordenconcept
Voorkomen van microbiologisch bederf:
 zorgen voor een zo laag mogelijke besmetting
 m’o.n. verwijderen (wassen, filtreren, …)
 remmen groei m’o.n.
 doden m’o.n. (verhitten, bestralen, …)
Microbiologische groei wordt dus bepaald door: intrinsieke, extrinsieke, impliciete factoren + proces
Voedselpathogenen
Last: aantallen incidenten en ernst (getalsmatig tot emotie)
Kosten: economisch (producten, consument)
Voedselinfectie  invasie in de darm
Voedselvergiftiging  gif = toxine aanwezig in
voedsel
Micro-organisme
Toxine productie in voedsel
Na 8 - > 24 uur ziek
Na 0 – 6 uur ziek
Buikpijn, diarree
Misselijk, overgeven
Duurt een paar dagen
Duurt ca. een dag
YOPI’s (very young, very old, pregnant, immuno-compromized) zijn het meest vatbaar.
Dosis-response=hoeveel cellen zijn er nodig om ziek te worden?
Oorzaken vergiftiging en infecties
* Besmette grondstoffen
* Onvoldoende koeling
* Slechte algemene hygiëne
* Kruisbesmetting
* Te lang van tevoren bereid
* Onvoldoende opgewarmd
Registratie aantallen: NVWA (NL Voedsel- en Warenautoriteit) en peilstationonderzoek (bij dokter).
In welke producten?
Vooral voedingsmiddelen van dierlijke oorsprong, bv. (pluimvee) vlees, rauwe melk, eieren,
schelpdieren. Maar steeds vaker problemen t.g.v. rauw gegeten groenten/fruit.
Maatregelen: Voorlichting, geen risico-voedsel consumeren, goede tijd/temp., hygiëne
Voorkom kruisbesmetting = Besmetting van producten die niet meer verhit worden door rauwe
producten
Veroorzakers vergiftiging en infecties:
1. Schimmels: mycotoxinen gevormd door schimmels, voor en/of na de oogst.
Vaak zeer stabiel en moeilijk afbreekbaar.
2. Parasieten: - Protozoën (eencellig), via water, vlees, of huisdieren Giardia, Toxoplasma (zwanger!)
- Wormen, vooral via vlees en vis
lintworm, haringworm
3. Virussen: Voedsel vooral fecaal besmet via vies water, groente, fruit, scheldieren, besmette
mensen. Vermeerdering virussen in darm. Hoge concentratie in ontlasting (tot 1011 per gr)
4. Algen: Produceren fycotoxinen die worden opgehoopt in vis of schaal/schelpdieren
5. Bacteriën:
 Gram-negatieven:
1. Salmonella
facultatief anaëroob, staaf
2. Escheria coli
3. Campylobacter
1. Salmonella: Besmetting via eieren (Salmonelle Enteritidis): Groei geremd in eiwit, mogelijk in eigeel.
Besmetting voordat schaal eromheen komt (groei tot 109 cellen/g = ‘Russische roulette’ of
besmetting via buitenkant schaal (groei in eigeel na langdurige opslag – hogere temp.)
2. Escherichia coli: meestal onschuldige darmbewoner.
Indicator-organisme: hygiënische productiewijze, fecale besmetting.
E. coli O257:H7  rundvee. Risicoproducten: onvoldoende verhit vlees, met feces besmette
producten (‘hamburgerziekte’). Lage dosis response (10-100 cellen). (Bloederige) diarree.
Complicatie bij kinderen en ouderen: hemolytisch uremisch syndroom (HUS, nierziekte).
E. coli O104
3. Campylobacter: Staafje/coc. Thermotolerant (C. jejuni, C. coli, C. lari). Groei 30 – 44 °C.
Gastroenteritis, vaak buikpijn, koorts en bloed in feces. Incubatietijd gem. 3 dagen, duur 1-7 dagen.
Tot 20% gewrichtsklachten. Lage D/R (102-103 kve). Mortaliteit ca. 30 pers. per jaar.
Reservoir: landbouw- huis- en wilde dieren, (water) – bacterie kan niet uitgroeien in voedsel.
 Gram positieven:
1. Listeria monocytogenes - facultatief anaëroob, staaf: gevaarlijk voor YOPI. Overal, vooral natte
plekken met voedselresten.
Listeriose: hersenvliesontsteking, bloedvergiftiging, abortus, mortaliteit 30-50%.
In gekoelde producten met een lange houdbaarheid: gekookte vleeswaren (besmetting voor, tijdens en na
snijden door apparatuur, trollies, natte plekken), paté, gerookte vis, zachte/rauwe kaas, kant-en-klaar maaltijden.
Gevaar bij hoge concentraties L. monocytogenes en voor YOPI’s.
2. Staphylococcus aureus - facultatief anaëroob, coc
20-50% van gezonde mensen is drager. Wondjes, steenpuisten. 50-70% vd stammen produceert
enterotoxines (hittestabiel).
Groei > aw 0.86 (laag). Enterotoxine productie bij hoge aantallen (105 N/g).
In gekookte, gezouten vlees- en zuivelproducten (melk, room): besmetting in lage aantallen en groei
mogelijk door temperatuur misbruik, weinig competitie.
‘Voorkomen’: verkouden mensen en met wondjes moeten direct contact met producten vermijden.
Pathogene sporenvormers:
Sporenvorming als reactie als stress; alleen spore blijft uiteindelijk over (lysis moedercel) = overleving
Spore is resistent tegen uitdroging, straling, verhitten…
Overal aanwezig: grondstoffen, omgeving, apparatuur, eindproducten. Overleving
productieprocessen, behalve sterilisatie (=verhitten bij hele hoge temp.)
Ontkieming/uitgroei tijdens distributie en opslag. Kan leiden tot bederf, VV of VI.
1. Bacillus cereus - facultatief anaëroob, staaf plus spore
Maakt toxines: - In voedsel (VV). Hittestabiel braaktoxine gevormd bij 12-37°C. Korte incubatietijd
(0.5-5uur) en duur symptomen ~24 uur. VV lijkt op S. Aureus.
Maakt toxines: - In darm (toxico-infectie). Enterotoxines. Incubatietijd 6-24 uur en duur symptomen
~24 uur. Toxico-infectie lijkt op C. perfringens.
2. Clostridium perfringens - anaëroob, staaf pus spore
In boden, feces (dier en mens). 5 typen A-E en VI door toxine productie in darm:
Type A: milde symptomen zoals diarree, buikpijn, misselijk, gasvorming. Incubatietijd 8-24
uur, duur 1-2 dagen. Toxico-infectie lijkt op B. Cereus.
Type C: ernstige symptomen: enteritis necroticans (darmbrand).
In vlees-, pluimveegerechten, soep, sauzen, saté (kruiden, groei door langzaam afkoelen). Vlees bel.
bron: passage darmbarrière dieren mogelijk bij stress tijdens slachten. 5-10% vormt enterotoxines.
3. Clostridium botulinum – anaëroob, staaf plus spore
In boden, water en feces (dier). 7 typen A-G en VV door toxine productie in product, vnl. type ABE.
Hittelabiel neurotoxine: botuline (blokkade zenuweinden).
Botulisme  slecht zien, spierpijn, overgeven, verlamming.
Groep 1: sporen zeer hitteresistent, geen groei in koelkast, 12D concept inblikken (12
decimalen reductie = afspraak voor veiligheid C. botulinum)
Groep 2: sporen geïnactiveerd bij 90°C, groei mogelijk in koelkast.
Salmonella
E. coli O157
Campylobacter
L. monocytogenes
S. aureus
B. cereus
C. perfringens
C. botulinum
Gevogelte, vlees, melk, groenten
Rundvlees, melk
Kip, melk, water
Zachte kaas, gerookte vis, gekookte
vleesproducten
Mens, eiwitrijke (verhitte) producten
Rijst, granen, kruiden
Kruiden, vleesproducten
(Verpakte) groenten, kruiden