Хранителна микробиология - Биология

The Хранителна микробиология е клон на микробиологията и се занимава с взаимодействията между микроорганизмите и храната. Той принадлежи към системно ориентираните, приложни науки и като емпирична наука има много дълга история на развитие, започвайки с прехода на човешкото развитие от ловци и събирачи към уредени общества с необходимостта от съхранение и подходящо приготвяне на храна.

микробиология

Микроорганизмите могат да се считат за полезни или вредни във връзка с храната. Те са полезни, когато се използват за производство на храна, служат сами за храна или се използват за биотехнологии или анализ на храните. Те са вредни, ако развалят храната или ако патогенните микроорганизми се предават чрез храната.

Производство на храна с помощта на микроорганизми

Примери за храни, които използват микроорганизми при производството си:

  • Млечни продукти като кисело мляко и подобни млечни продукти, заквасена сметана, сирене (млечнокисели бактерии, кефирна мая, Propionibacterium, Спално бельо Brevibacterium (Бактерии с червени мазки), Penicillium camemberti (Бяла плесен), Penicillium roqueforti (Синя или благородна плесен) и много други.
  • Кисело зеле, мариновани краставици и други кисели зеленчуци (млечнокисели бактерии)
  • Оцет (оцетно-кисели бактерии: Acetobacter, Gluconacetobacter)
  • Алкохолни напитки като бира (бирена маяSaccharomyces cerevisiae), Вино (винена мая), пулк (бактерията Zymomonas mobilis), Саке (Aspergillus oryzae, Sake мая)
  • Бели сладкиши (хлебна маяSaccharomyces cerevisiae)
  • Заквасен хляб (млечнокисели бактерии и мая)
  • Солено месо (нитратно-редуциращи коки, млечнокисели бактерии, Enterococcus faecium, Вибрион-Видове, халотолерантни дрожди)
  • Сурови колбаси (млечнокисели бактерии, нитратно-редуциращи коки (напр. Staphylococcus carnosus, Streptomyces griseus, Penicillium nalgiovense)

Микроорганизмите като храна

Примери за микроорганизми, които се използват като храна:

  • Микроводорасли като Scenedesmus и Хлорела се отглеждат масово и се използват като диетични храни или като хранителни добавки
  • Цианобактерията Спирулина се лови от африкански езера и се яде там, използва се в Европа като диетична храна
  • Хлебна мая (Saccharomyces cerevisiae) и хидролизатите ("екстракти"), направени от тях, се използват като добавки с витамин В, също като подправки или намазки ("Vegemite" и "Marmite (храна)")
  • Годни за консумация гъби: Големите плодни тела на много Basidiomycota (гъби от щанд) и някои Ascomycota (гъби гъби) се използват като храна.

Специално разваляне на храна или микроорганизми

Примери за разваляне на храни, които са специфични за определени храни или за причиняващите микроорганизми:

  • Подкисляване на млякото от млечнокисели бактерии
  • Недостатъчно загрято разваляне на консерви поради анаеробни бактерии, които образуват много топлоустойчиви ендоспори, например родът Клостридий
  • Гранясването на маслото от бактерии, произвеждащи липаза, като Pseudomonas fragi и P. fluorescens
  • Зеленчуците се омекотяват от бактерии, които произвеждат пектинази, хемицелулази или целулази и по този начин разтварят средните ламели на растителната тъкан, например Erwinia carotovora
  • Нанизване на зърнени продукти Bacillus subtilis
  • Образуване на слуз и мирис на мед в бирата Pediococcus cerevisiae ("Biersarcinen")
  • Подкисляване на виното от оцетнокисели бактерии
  • Червени петна върху печени изделия поради образуването на Serratia marcescens-Колонии ("чудо на кървящия гостоприемник")

Микробно хранително отравяне

По време на метаболитната активност, растежа и размножаването в храната (а понякога и само в червата) някои микроорганизми образуват токсини. Примери за микроорганизми, произвеждащи токсини:

  • Стафилококус ауреус и други стафилококи (грам-положителни, сферични бактерии) образуват ентеротоксини, които водят до повръщане и диария след поглъщане с храна.
  • Clostridium botulinum (Грам-положителни, образуващи ендоспори, анаеробна бактерия, причинява ботулизъм). Ботулиновият токсин е един от най-силните известни отрови, но поради функцията си на инхибитор на нервната проводимост, той е намерил и друга употреба при силно разреждане, а именно като "подмладяващо лекарство" ботокс.
  • Clostridium perfringens (Грам-положителна, образуваща ендоспора, анаеробна бактерия) може, в допълнение към функцията си като причинител на гангрена/изгаряне на газ, да причини и гастроентерит, при което токсините се образуват само по време на растежа и образуването на спори в червата.
  • Bacillus cereus (Грам-положителна, образуваща ендоспора, аеробна бактерия) може да произведе повръщане токсин (в храната) и токсин от диария (в червата).
  • Някои плесени образуват токсини (така наречените микотоксини), например силно токсичен за черния дроб и канцерогенен афлатоксин, охратоксинът и патулинът.
  • Отравяне на морски животни, използвани като храна от токсични водорасли като Gonyaulax catenella и G. tamarensis (Dinophyceae), или от бактерии, произвеждащи токсини

Храната като носител на патогенни микроорганизми

Примери за патогенни микроорганизми, които се предават чрез храната:

бактерии

  • Салмонела-Видове, причини за диария, коремен тиф, паратиф
  • Шигела-Видове, причинители на дизентерия
  • патогенни щамове на чревни бактерии Ешерихия коли като EPEC (ентеропатогенен), EHEC (ентерохеморагичен), EIEC (ентероинвазивен), ETEC (ентеротоксичен); (последните две букви ЕО означават Ешерихия коли)
  • Yersinia enterocolitica, Патогени на ентерит и др. U. Артритът като дългосрочна последица
  • Вибрион холера, Патоген на холера
  • Vibrio eltor, Патоген, причиняващ холероподобни заболявания
  • Vibrio parahaemolyticus, Патоген на острата повръщане диария и др. U. Септицемия
  • Aeromonas, Плезиомонас, Патоген на гастроентерита
  • Listeria monocytogenes, Причини за менингит, енцефалит, грануломи, спонтанни аборти, преждевременни раждания и други заболявания
  • Campylobacter jejuni, възможно най-често срещаният бактериален патоген, причиняващ гастроентерит Увреждане на нервите от автоимунно заболяване (синдром на Guillain-Barré, GBS) като дългосрочна последица
Протозои
  • Lamblia intestinalis, Причини за дизентерия
  • Entamoeba histolytica, Причини за дизентерия
Вируси,

които причиняват различни заболявания, особено пикорна, рео, арена, арбо, норо и аденовируси

Мерки срещу вредното въздействие на микроорганизмите

Примери за това как да се предотврати или забави микробното разваляне на храната:

  • Стерилизация чрез нагряване, например консерви
  • Намаляване на концентрацията на микроорганизми чрез нагряване (пастьоризация и подобни процеси)
  • Убиване на всички микроорганизми или намаляване на концентрацията на микроорганизми чрез излагане на гама лъчение, ултравиолетово лъчение
  • Консервиране чрез охлаждане
  • Консервиране чрез изсушаване (намаляване на активността на водата)
  • Консервиране чрез соли (намаляване на водната активност)
  • Консервиране чрез подкисляване (отчасти с помощта на бактерии)
  • Консервиране чрез пушене
  • Консервиране чрез добавяне на консерванти, които инхибират активността на микроорганизмите или дори ги убиват

Мерки за предотвратяване на замърсяването на храните с патогенни, токсични или развалящи храната микроорганизми:

  • Чистота при производството и преработката на храни
  • Пазете от източници на замърсяване
  • Лична хигиена
  • Почистване и дезинфекция на помещения и устройства