Mikrobiologija - skolapkb.edu.rs · Mikrobiologija - nauka koja se bavi proučavanjem organizama koji su obično toliko mali da se ne mogu videti golim okom. Mikrobiologija hrane

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 populacijeuskraćene za hranu ali proizvestidovoljno nije jedini problem

Problem je distribucija i ĉuvanje

Najveći konkurenti u toj potrošnjisu mikroorganizmi koji i kvarehranu i izazivaju bolesti koje seprenose hranom i samim tim i većograniĉene koliĉine hrane višenisu dostupne

Mikroorganizmi imaju vaţnuulogu u prizvodnji hrane

Mogu i sami da se koriste kaohrana

Hrana je složen problem

Proizvodnja hrane

Prerada hrane

Konzervisanje hrane

Skladištenje i distribucija hrane

Konzumiranje hrane

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.

Mikroorganizmi u hrani

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

1. Izazivaju oboljenja koja se prenose hranom

Hepatitis A virus

Norovirusi

Poliovirus, ehovirus, koksaki virus

2. Neki bakteriofagi se koriste u identifikaciji patogena (Salmonella spp., Staphylococcus aureus sojevi) i za transfer genetiĉkih karakteristika transdukcijom

3. 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

E

R

I

J

E

GLJIVE

ALGE

PROTOZOE

Klasifikacija: 5 Kraljevstva (Carstva)

Whittaker (1969)

Plantae

Biljke i višećelijske alge

Animalia Ţivotinje

Fungi

Plesni i kvasci

Protista Protozoe, jednoćelijske alge

Monera

Sve bakterije

(prokarioti)

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 stafilokoke

Staphylococcus aureus

streptokoke

Streptococcus pneumoniae S. pyogenes

Streptobacilištapići/bacillus

Bacillus spp.

Escherichia coli Pseudomonas spp.

Vibrio

Vibrio cholerae

Spirilum

Helicobacter pylori

Spirohete

Treponema pallidum

Veličina bakterija

1μm

Epulopiscium fishelsoni

Ćelijski

zid

Citoplazmatiĉna

membranaRibozomiKapsule

Fimbrije Hromozom (DNK) Inkluzije Flagela

Nukleoid

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

broj okruglih bakterija

Štapićaste b. u organima

za varenje, mali broj

okruglih bakterija

Serotipovi Gram – negativnih bakterija(na pr. E. coli i Salmonella)

Imunoreaktivnost tri klase antigena

O-antigen (ćelijski zid)

Polisaharid (polimer O-podjedinica, 4-6 šećera) vezan za LPS

Varijacije u sastavu šećera i /ili kovalentnom vezivanju

H-antigen (flagelarni)

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

Figure 3.40

endospora

Sporangija –

vegetativna ćelija

centralna spora

subterminalna

spora

terminalna

spora

terminalna spora

sa proširenom

sporangijom

centralna

Sub-terminalna

terminalna

spores

Bacillus

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

Ca-dipikolinat ĉini 10% suve materije ćelije

Dehidratisana, metabolitiĉki neaktivna

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

Figure 3.44

SPORULACIJA – formiranje endospore

Transformacija u aktivan vegetativan oblik

1. Aktivacija

• Zagrevanjem na visokim

temperaturama

novoformiranih spora

2. Klijanje

• Spore manje rezistentne

• Gubitak Ca-dipikolinata i

malih sporinih proteina

3. Porast

• Povećanje obima ćelije

• Sinteza nove DNK, RNK i

proteina

Neke značajne sporogene vrste

Bacillus anthracis – antraks

B.cereus – trovanja hranom (toksi infekcije)

B.thuringiensis – biološki insekticid

B.subtilis – enzim amilaza

B.stearothermophilus

– Kvar sterilizovanog mleka

Indikator pravilne sterilizacije

Clostridium tetani – tetanus

C.perfringens – gasna gangrena

C.botulinum – trovanja hranom (intoksikacije), botulizam

C. thermosaccharolyticum

- Spore izdrţavaju 1320 min na 100 C

Razlaţe šećere

Osnovne karakteristike endospore i vegetativne ćelije

KARAKTERISTIKA VEGETATIVNA ĆELIJA ENDOSPORA

Struktura Tipiĉna, Gram (+) Korteks, omotaĉi, exospor.

Mikroskopske promene Bez refrakcije Refrakcija

Kalcijum (Ca) 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

Dejstvo lizozima Senzitivna Rezistentna

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 - termorezistentneNeke vrste: Micrococcus, Enterococcus, Lactobacillus,

Pediococcus, Bacillus (spore) i Clostridium (spore)

Halotolerantne bakterijePreţivljavaju 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 bakterijeRastu 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

Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium

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)

ZemljaBroj 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

Kroneman et al., 2007 Journal of Public Health

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

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

Rotavirus (60-80 nm) Adenovirus (70-90 nm)

Astrovirus (27-30 nm)

www.virology.net/Big_Virology/BV/FamilyIndex.html

Virusi - agensi akutnog gastroenteritisa

Sapovirus (27-35 nm) Norovirus (27-35 nm)

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).

Prenos virusa: oralno – fekalni put

Primarna proizvodnja sveţih proizvoda

(voće i povrće) i/ili ostriga

Otpadne vode, voda za navodnjavanje

Oboljenja – vrlo ĉesta

Norovirus, HAV, HEV

Radnici koji rukuju hranom

Ruke, površine, spoljašnja sredina

Oboljenja – vrlo ĉesta

Norovirus, HAV, HEV

Kako se NoV prenose?

Direktno Indirektno

Kontaktom sa obolelom

osobom

Kontaminirana

hrana

voda

okolna/spoljašnja sredina i

površine

AEROSOL prilikom povraćanja

Fekalno – oralni put!!!

•Kontaminacija humanim fekalnim materijalom

•Nedovoljna liĉna higijena radnika koji dolaze u

kontakt sa hranom

Karakteristike virusa Mala infektivna doza

18 virusnih ĉestica

U fecesu se oslobaĊaju u izuzetno velikom broju 104- 1010 virusa / g

Nalaz virusa u fecesu je izuzetno dug ≥ 3 nedelje

Dobro preţivljavanje van domaćina u vodenim sredinama

na površinama

u spoljašnjoj sredini

na rukama

Dobro preţivljavaju uobiĉajene uslove ĉuvanja hrane 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

Toplota

Pasterizacija

Kuvanje

72-74 C, 1 min

180 s

Ljuti paradajz sos

ostrige

Mormann et al., 2010

Hewitt i Greening, 2006

Acidifikacija

pH 3

pH 3-7

pH 3-4

pH 4.5

pH 5.0-5.5

3 h

58 dana, 6 C

24 dana, 6 C

medium

malina

Sok od pomorandţe

Paradajz keĉap

Salata od testa

Dolin et al., 1972

Ansar et al., 2006

Ponka et al., 1999

Fleet et al., 2000

Mormann et al., 2010

HlaĊenje

4 C

4 C

6 C

11 C

11 C

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

Zamrzavanje

-18 C

-18 C

8 dana

7 i 14 dana

Mleveno meso

Zamrznuta pica

Jagodiĉasto voće i lekovito bilje

Sladoled i zamrznuti dezerti

Mormann et al., 2010

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

U centru 94 C / 15 min

Prţenje mlevenog mesa: 200 C / 30 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, 27-

40 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

Zahtevaju organski izvor ugljenika

Hemoheterotrofi

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

Homofermentativne BMK, Enterococcus faecalis, Bacillus spp. i kvasci

Heksoza monofosfatni put

Heterofermentativne BMK, Bacillus spp., Pseudomonas spp.

Entner-Doudroff (ED) put

Pseudomonas spp.

Pentoza fosfoketolazni put

Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Bacillus spp. i neke BMK

Heksoza fosfoketolazni put

Bifidobacterium spp.

Neki specifiĉni putevi Mešana fermentacija

Enterobacteriaceae

Propionska fermentacija Propionske bakterije i

Clostridium spp.

Butirat, butanol i aceton ferm. Clostridium spp.

Diacetil, acetoin i butandiol f. Neke BMK i neke b-je

Enterobacteriaceae

PirogroţĊana kiselina Fermentacija

Anaerobna respiracija

Aerobna respiracija

Figure 5.18b

Krajnji produkti fermentacije

Figure 5.23

Test fermentacije

(a) Neinokulisana epruveta koja sadţi medijum sa ugljenim hidratom – manitolom

(b) Staphylococcus epidermidis raste na proteinu ali nije koristio ugljeni hidrat. Manitol (-)

(c) Staphylococcus aureus stvara kiselinu ali ne i gas. Manitol (+)

(d) Escherichia coli je takoĊe manitol (+) ali stvara i gas fermentacijom manitola

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 proizvoda i

stoĉne hrane

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

Bespolno – PUPLJENJEM

Polno – obrazuju SPORE

u plodonosnim kesiĉastim

telima ASKUSIMA.

Građa gljiva

HIFA – konĉasta ćelija, osnovna gradivna

jedinica

Cenocitiĉna (bez pregrada), ne septirana

Septirana, ima septe

Bespolno razmnožavanje: bespolne spore

Segmentacijom hife u

debelozidne ćelije

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

krajevi bliskih hifa se spajaju, dolazi do mejoze i formiranja

velikih zigospora debelih zidova.

Askospore

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, ţitaricama

U industriji

organske kiseline

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