Microbiologie alimentară - Biologie

Microbiologia alimentară este o ramură a microbiologiei și se ocupă de interacțiunile dintre microorganisme și alimente. Acesta aparține științelor aplicate orientate spre sistem și, ca știință empirică, are o istorie foarte lungă de dezvoltare, începând cu tranziția dezvoltării umane de la vânători și culegători la societăți stabilite, cu necesitatea de a stoca și de a pregăti mâncarea în consecință.

Microorganismele pot fi considerate utile sau dăunătoare în legătură cu alimentele. Acestea sunt utile atunci când sunt utilizate pentru a produce alimente, pentru a servi ca alimente în sine sau pentru biotehnologie sau analiza alimentelor. Sunt dăunătoare dacă strică alimentele sau dacă microorganismele patogene sunt transmise prin alimente.

Producerea de alimente cu ajutorul microorganismelor

Exemple de alimente care utilizează microorganisme în producția lor:

Produse lactate precum iaurt și produse similare din lapte acru, smântână, brânză (bacterii lactice, drojdie de chefir, Propionibacterium, Lenjerii de pat Brevibacterium (Bacterii cu frotiu roșu), Penicillium camemberti (Mucegai alb), Penicillium roqueforti (Mucegai albastru sau nobil) și multe altele.
Varza murata, castraveti murati si alte legume murate (bacterii lactice)
Oțet (bacterii ale acidului acetic: Acetobacter, Gluconacetobacter)
Băuturi alcoolice precum berea (drojdia de bereSaccharomyces cerevisiae), Vin (drojdie de vin), pulque (bacteria Zymomonas mobilis), Dragul (Aspergillus oryzae, Sake drojdie)
Produse de patiserie albe (drojdie de brutarSaccharomyces cerevisiae)
Pâine cu acidule (bacterii lactice și drojdie)
Carne sărată (coci reductori de nitrați, bacterii lactice, Enterococcus faecium, Vibrio-Specii, drojdii halotolerante)
Cârnați crudi (bacterii lactice, coci reducători de nitrați (de ex. Staphylococcus carnosus, Streptomyces griseus, Penicillium nalgiovense)

Microorganismele ca hrană

Exemple de microorganisme care sunt folosite ca alimente:

Asemenea microalgelor Scenedesmus și Chlorella sunt cultivate în masă și utilizate ca alimente dietetice sau ca aditivi alimentari
Cianobacteria Spirulina este pescuit din lacurile africane și mâncat acolo, folosit în Europa ca aliment dietetic
Drojdia de panificație (Saccharomyces cerevisiae) și hidrolizați („extracte”) obținute din acestea sunt folosite ca suplimente de vitamina B, de asemenea ca condimente sau tartine („Vegemite” și „Marmite (alimente)”)
Ciuperci comestibile: corpurile fructifere mari ale multor Basidiomycota (ciuperci de stand) și unele Ascomycota (ciuperci de furtun) sunt utilizate ca alimente.

Alimente sau alterări specifice microorganismelor

Exemple de deteriorare a alimentelor care sunt specifice anumitor alimente sau microorganismelor cauzatoare:

Acidificarea laptelui de către bacteriile lactice
Distrugerea alimentelor conservate insuficient încălzite datorită bacteriilor anaerobe care formează endospori foarte rezistenți la căldură, de exemplu genul Clostridium
Râncezirea untului de către bacterii producătoare de lipază precum Pseudomonas fragi și P. fluorescens
Legumele sunt înmuiate de bacterii care formează pectinaze, hemicelulaze sau celulaze și astfel dizolvă lamelele medii ale țesutului plantei, de exemplu Erwinia carotovora
Încordarea produselor din cereale Bacillus subtilis
Formarea nămolului și mirosul de miere în bere Pediococcus cerevisiae („Biersarcinen”)
Acidificarea vinului de către bacteriile acidului acetic
Pete roșii pe produse de patiserie datorate formării de Serratia marcescens-Colonii („miracolul gazdei care sângerează”)

Intoxicația alimentară microbiană

În timpul activității metabolice, creșterii și reproducerii în alimente (și uneori numai în intestin), unele microorganisme formează toxine. Exemple de microorganisme producătoare de toxine:

Staphylococcus aureus și alți stafilococi (bacterii gram-pozitive, sferice) formează enterotoxine, care duc la vărsături și diaree după ingestia cu alimente.
Clostridium botulinum (Gram-pozitiv, formând endospor, bacterie anaerobă, provoacă botulism). Toxina botulinică este unul dintre cele mai puternice otrăvuri cunoscute, dar datorită funcției sale de inhibitor al conducerii nervoase, a găsit și o altă utilizare în diluarea puternică, și anume ca botox „medicament de întinerire”.
Clostridium perfringens (Bacteria anaerobă gram-pozitivă, formatoare de endospori) poate, pe lângă funcția sa de agent cauzator al arderii gangrenei/gazelor, să provoace și gastroenterită, prin care toxinele se formează numai în timpul creșterii și formării sporilor în intestin.
Bacillus cereus (Bacterie aerobă gram-pozitivă, formatoare de endospori) poate produce atât o toxină vărsătoare (în alimente), cât și o toxină diaree (în intestin).
Unele mucegaiuri formează toxine (așa-numitele micotoxine), de exemplu aflatoxina extrem de toxică pentru ficat și carcinogenă, ochratoxina și patulina.
Intoxicația animalelor marine utilizate ca hrană de alge toxice precum Gonyaulax catenella și G. tamarensis (Dinophyceae) sau prin bacterii producătoare de toxine

Alimentele ca purtătoare de microorganisme patogene

Exemple de microorganisme patogene care se transmit prin alimente:

bacterii

Salmonella-Tipuri, cauze ale diareei, tifoid, paratifoid
Shigella-Specii, agenți cauzali ai dizenteriei
tulpini patogene de bacterii intestinale Escherichia coli precum EPEC (enteropatogen), EHEC (enterohemoragic), EIEC (enteroinvaziv), ETEC (enterotoxic); (ultimele două litere EC reprezintă Escherichia coli)
Yersinia enterocolitica, Agenți patogeni de enterită etc. U. Artrita ca o consecință pe termen lung
Vibrio cholerae, Agenți patogeni ai holerei
Vibrio eltor, Agent patogen care cauzează boli asemănătoare holerei
Vibrio parahaemolyticus, Agent patogen al diareei acute, u. U. Septicemie
Aeromonas, Plesiomonas, Agenți patogeni ai gastroenteritei
Listeria monocytogenes, Cauze de meningită, encefalită, granuloame, avorturi spontane, nașteri premature și alte boli
Campylobacter jejuni, cel mai frecvent agent patogen bacterian care cauzează gastroenterită, eventual Leziunile nervoase cauzate de boala autoimună (sindromul Guillain-Barré, GBS) ca o consecință pe termen lung

Protozoare

Lamblia intestinală, Cauzele dizenteriei
Entamoeba histolytica, Cauzele dizenteriei

Viruși,

cauzând diverse boli, în special picorna, reo, arena, arbo, noro și adenovirusuri

Măsuri împotriva efectelor dăunătoare ale microorganismelor

Exemple de prevenire sau întârziere a alterării microbiene a alimentelor:

Sterilizarea prin încălzire, de exemplu conserve
Reducerea concentrației de microorganisme prin încălzire (pasteurizare și procese similare)
Uciderea tuturor microorganismelor sau reducerea concentrației microorganismelor prin expunerea la radiații gamma, radiații ultraviolete
Conservare prin răcire
Conservare prin uscare (scăderea activității apei)
Conservarea prin săruri (scăderea activității apei)
Conservarea prin acidificare (parțial cu ajutorul bacteriilor)
Conservarea prin fumat
Conservare prin adăugarea de conservanți care inhibă activitatea microorganismelor sau chiar le omoară

Măsuri de prevenire a contaminării alimentelor cu microorganisme patogene, toxice sau care strică alimentele:

Curățenia în producția și prelucrarea alimentelor
A se păstra departe de sursele de contaminare
Igienă personală
Curățarea și dezinfectarea încăperilor și dispozitivelor