Livsmedelsmikrobiologi- innehåll

Transkript

1 Livsmedelsmikrobiologi- innehåll Mikrobiell förskämning av livsmedel fysikaliska & kemiska faktorer de kemiska reaktionerna olika livsmedel Patogener infektioner intoxikationer Kontroll av mikrobiell aktivitet värmesterilisering kemisk konservering fermentering av livsmedel Lagstiftning och livsmedelskontroll Naturen är programmerad att recirkulera biologiskt bundet kol och kväve till atmosfären, genom mikrobiell aktivitet CO 2 + N 2 Djur Döda organismer Organisk materia Archae Bakterier Svamp Alger Protozoer Detta utnyttjas vid vattenrening, men det skapar problem i livsmedelshanteringen. Biologisk energi utvinns genom oxidation av reducerade substanser Etanol NAD + S 2- N 2 H 2 O ATP NAD + C red NH 3 S 2- Fe 2+ H 2 O 2 NADH Pyruvat NADH NO 3 - SO ADP CO 2 NO 3 SO 4 Fe 3+ Fermentation Respiration Oxidation av reducerad energikälla Oxiderat co-enzym (t.ex) NAD + är primärt oxidationsmedel men måste re-oxideras genom respiration (areob/anaerob) eller H 2 O 1

2 Summary of microbial reactions Lactic acid Glucose Ethanol Lactate Pyruvate Acetaldehyde Ethanol Oxaloacetate AcetylCoA Formate AcetylCoA + CO 2 +H 2 Succinate Propionate Acetoin Butandiol AcetacetylCoA Acetate Acetate Ethanol H 2 CO 2 Mixed acid Butandiol Butyrate Butanol Acetone 2-propanol Propionic acid Butyric acid/ Aceton-butanol Faktorer som begränsar livsmedels hållbarhet 1. Fysikaliska 2. Kemiska 3. Mikrobiella Uttorkning Endogen metabolism Oxidation Hydrolys Förskämning Bakteriemängder på/i livsmedel (typvärden) Kött f. slakt 0 (primärflora) Kött efter slakt 10 3 cm -2 (kontaminationsflora) Fiskskinn cm -2 (primärflora) Äggskal 10 3 cm -2 (kontminationsflora) Växtytor 10 3 cm -2 (primärflora) Mjölk i juver 0 (primärflora) Mjölk e. mjölkning ml -1 (kontaminationsflora) Förskämningsflora cm -2 ( ml -1 ) 2

3 Mikroflorans utveckling på kyllagrat kött (griskotlettrad) log celler/cm 2 Lukt!! C 8 C 4 C 10 C 0 C 10 3 Hållbarheten av ett livsmedel bestäms av Temperaturen Vattenaktiviteten ph Syrehalt och syretillförsel Tillgängliga kol/energi-källor Strukturen Kemiska inhibitorer Vattenaktiviteten selekterar fram mikrofloran Pseudomonas 0.97 Mjölk.kött,fisk: aw>0.99 E. coli 0.96 Korv,7%salt Clostridium 0.95 Bacillus 0.93 Lactobacillus 0.93 Streptococcus 0.93 Lactococcus 0.93 Micrococcus 0.93 Skinka, 12% salt Staphylococcus 0.86 Sylt, 50% socker Jäst 0.85 Mögelsvampar 0.80 Sill, 20% salt Halofila bakterier 0.75 Marmelad Xerofila mögel 0.65 Säd, 10% vatten Osmofil jäst 0.6 Torkad frukt 3

4 Influence of water activity on relative reaction rates in food Rel. reaction rate Lipid oxidation Lipase protease Molds Yeast Bacteria Water activity Water vapor sorption isotherms 40 Water % Fruit Starch Meat Cellulose Water activity Livsmedels ph och mikrobiell tillväxt Ägg 9.5 Räkor 7 Fisk 7-6 Majs 7-6 Mjölk 6.5 Melon 6.5 Smör 6.2 Kött Ostron 6-5 Ost 5.9 Kål 5.5 Potatis 5.3 Filmjölk 4.5 Tomater 4.2 Yoghurt 3.9 Äpple 3 Citron 2 Bakterier Mögel Jäst 4

5 Antimikrobiella substanser i livsmedel Lingon: Vitlök/lök Oregano m.fl bensoesyra allicin (diallylthiosulfinsyra) eteriska oljor Mikrobiellt producerade ( antibiotika och bacteriociner ) Lactococcus lactis nisin Lactobacillus acidophilus acidocin B Lactobacillus reuterii reuterin Lactoperoxidassystemet inaktiverar transportproteiner i cellmembranet genom oxidation av SH-grupper O 2 oxidas katalas thiocyanat H 2 O 2 SCN - LP H 2 O OSCN - hypothiocyanat HO-S-protein HS-protein Mjölksyrabakterier: Katalas-negativa NADH-OSCN- oxidoreduktas-positiva Corum sensing som strategi för patogenes pectinas AHL Växtcellen bildar antimikrobiella substanser då den skadas av pektinaset. Erwinia carotovora utsöndrar AHL (N-acyl-homoserine lactone)som vid hög koncentration ( cellmängd) inducerar pektinaset. Anfallet börjar alltså först när många anfallare bildats. 5

6 Mikrobiella reaktioner i livsmedel Nedbrytning av N-föreningar - Oxidativ deaminering - Förruttnelse Nedbrytning av fett Härskning Nedbrytning av kolhydrater Surning Slembildning - Hydrolytisk härskning - Oxidativ härskning - Organiska syror - Polysackarider Toxinbildning Matförgiftning Nedbrytning av N-föreningar 1. Oxidativ deaminering deaminas aa + O 2 2. Proteolys protein proteas peptidas peptider aminosyror 3. Förruttnelse aa anaerob metabolism 4. Reduktion av trimetylaminoxid (TMAO) TMAOreduktas TMAO TMA NH 3 + organisk syra aminer org. syror S-föreningar indol Dekarboxylering av aminosyror Lys H 2 N - CH - COOH (CH 2 ) 4 NH 2 CO 2 cadaverin Orn H 2 N - CH - COOH (CH 3 ) 3 NH 2 CO 2 putrecin His H 2 N - CH - COOH CH 2 CO 2 histamin HN N 6

7 Härskning Hydrolytisk Oxidativ Autohydrolys Lipolys Autooxidation Lipoxydaskatalys ß-oxidation enzymatisk mikrobiell FFA + glycerol aldehyder + (metyl) ketoner Autooxidativ härskning Aldehyder + ketoner ROOH R* Ljus / Fe 2+ O 2 ROO* R-H De viktigaste jäsningstyperna Alkohol- EtOH + CO 2 Mjölksyra- homofermentativ: heterofermentativ HLac HLac + Hac + EtOH + CO 2 Propionsyra- HProp + Hac + CO 2 Blandad-syra- 2,3-butandiol- HLac + Hac + EtOH + CO 2 H 2 + HForm CO2 + EtOH + butandiol + HForm + H 2 Smörsyra- HBut + HAc + CO2 + H 2 7