Mikroorganizmy rozwijające się w warunkach chłodniczych.

[Maxell]

Mikroorganizmy rozwijające się w warunkach chłodniczych

 

 

Powszechnie wiadomo, iż niska temperatura skutecznie wydłuża trwałość mięsa i jego przetworów. Dzięki przechowywaniu produktów w obniżonej temperaturze możliwe jest zahamowanie wzrostu obecnych w nich mikroorganizmów, w tym większości patogenów. Dodatkowo niska temperatura przyczynia się znaczącego spowolnienia lub nawet zahamowania zachodzących w mięsie procesów biologicznych i aktywności enzymów, które powodują np. utlenianie tłuszczy zawartych w mięsie. Niestety nie wszystkie mikroorganizmy są podatne na działanie obniżonych temperatur.

 

Wyróżnia się dwie grupy drobnoustrojów, które mają zdolność rozwijania się w niskich temperaturach – są to psychrotrofy i psychrofile. Bakterie psychrotrofowe to grupa mikroorganizmów należących do różnych gatunków, których cechą charakterystyczną jest zdolność do wzrostu w temperaturze 7°C lub niższej, mimo tego, iż ich optymalna temperatura wzrostu wynosi 20 – 30°C. Druga grupa to bakterie psychrofilne, których optymalna temperatura wzrostu nie przekracza 15°C, zaś z powodzeniem mogą się rozwijać nawet w 0°C. Drobnoustroje te są z kolei wrażliwe na wyższe temperatury – wiele ich enzymów ulega inaktywacji już w temperaturze 20°C.

 

Możliwość życia i rozwoju drobnoustrojów psychrotrofowych i psychrofilnych w niskich temperaturach wiąże się z wykształceniem szeregu adaptacji na każdym poziomie organizacji komórki. Jedną z najważniejszych cech bakterii psychrofilnych jest modyfikacja składu kwasów tłuszczowych w lipidach znajdujących się w błonie komórkowej. Modyfikacja ta zapewnia płynność błon komórkowych w niskich temperaturach, dzięki czemu możliwy jest czynny i bierny transport przez błony, a więc także efektywne pobieranie niezbędnych komórce składników odżywczych. Zazwyczaj utrzymanie płynności błony następuje poprzez zwiększenie udziału nienasyconych reszt kwasów tłuszczowych w lipidach błonowych.
Inną metodą radzenia sobie z zimnem jest wytwarzanie przez psychrofile i psychrotrofy unikatowych białek, do których należą m.in. białka szoku zimna CSP (ang. Cold Shock Proteins). W niskiej temperaturze białka te są niezbędne do zapoczątkowania i utrzymania prawidłowego przebiegu transkrypcji i translacji. Dzięki temu w komórce możliwa jest synteza łańcucha polipeptydowego.
Wpływ niskiej temperatury na bakterie jest także uzależniony od wielkości populacji rozwijającej się w danym środowisku. Małe skupiska mikroorganizmów są bardziej podatne na negatywne skutki obniżenia temperatury. Drobnoustroje wydzielają do środowiska substancje, które mają działanie ochronne (np. kwasy nukleinowe, aminokwasy). Im mniejsza populacja bakterii, tym mniej związków ochronnych znajduje się w otoczeniu. Dodatkowo największe szanse na przeżycie przy obniżeniu temperatury mają mikroorganizmy rozwijające się na podłożu bogatym w substancje odżywcze. Do takich podłoży bez wątpienia należy mięso i jego przetwory. Bakterie psychrofilne spotykane są zazwyczaj na produktach pochodzenia morskiego (ryby, owoce morza). Z kolei mikroorganizmy psychrotrofowe występują na produktach przechowywanych w warunkach chłodniczych: mięso i przetwory mięsne, nabiał, a nawet owoce i warzywa. Oprócz produktów żywnościowych psychrotrofy oraz psychrofile są powszechne w środowisku naturalnym. Występują np. w zimnych wodach morskich lub słodkich, na lodowcach, czy glebach wysokogórskich.

 

Do mikroorganizmów najczęściej spotykanych w produktach mięsnych przechowywanych w warunkach chłodniczych należą bakterie:

 

– Pseudomonas,
– Achromobacter,
– Moraxella,
– Aeromonas (w tym chorobotwórczy A. hydrofila),
– Alcaligenes,
– Corynebacterium,
– Acinetotbacter,
– Micrococcus,
– Lactobacillus,
– Leuconostoc,
– Shewanella putrefaciens,
– Brochothrix thermosphacta.

 

Najczęściej za psucie mięsa i przetworów mięsnych odpowiadają bakterie z rodzaju Pseudomonas, Moraxella i Acinetobacter.
Na surowym mięsie, przechowywanym w warunkach chłodniczych z dostępem tlenu, często dominującą mikroflorę stanowią bakterie z rodzaju Pseudomonas. Mogą one stanowić nawet 90% ogólnej liczby bakterii obecnych na powierzchni mięsa. Wykazują one konkurencyjny dla innych mikroorganizmów współczynnik szybkości wzrostu w temperaturach chłodniczych. Bakterie Pseudomonas rozwijają się w pH 5,5-7, które odpowiada typowemu pH mięsa i produktów mięsnych. Wytwarzane przez nie enzymy – proteazy i lipazy zachowują aktywność nawet po śmierci komórki. Większość szczepów bakterii Pseudomonas nie są groźne dla zdrowych dorosłych osób. Są one jednak przyczyną niekorzystnych zmian smaku i zapachu produktów, w wyniku których następuje skrócenie czasu ich przydatności do spożycia.

 

Na produktach mięsnych przechowywanych w warunkach chłodniczych bez dostępu tlenu mogą rozwijać się bakterie z rodzaju Lactobacillus (np. Lactobacillus curvatus, Lactobacillus sake). Bakterie te są zdolne do wytwarzania bakteriocyn i kwasu mlekowe. Dzięki temu następuje obniżenie pH mięsa, a tym samym zmniejsza się ryzyko rozwoju mikroorganizmów patogennych, głównie z rodzaju Listeria. Z drugiej strony, bakterie Lactobacillu wytwarzają kwas masłowy, walerianowy czy bursztynowy, które powodują powstawanie niepożądanego, „maślanego” zapachu produktów.
Niestety także część bakterii patogennych ma zdolność wzrostu w warunkach chłodniczych. Należą do nich m.in. Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Clostridium, Bacillus.
Jedną z najbardziej znanych i niebezpiecznych bakterii rozwijających się na produktach przechowywanych w niskich temperaturach jest Listeria monocytogenes, zwana „bakterią lodówkową”. Obecność bakterii Listeria monocytogenes stwierdzono w niektórych próżniowo pakowanych produktach mięsnych, np. w wędlinach plasterkowanych. Zakażenie tym mikroorganizmem jest szczególnie niebezpieczne dla kobiet w ciąży, dzieci oraz osób z obniżoną odpornością. Listeria monocytogenes jest zdolna do wzrostu nawet w temperaturach około 0°C, a ponadto wykazuje większą niż inne mikroorganizmy wegetatywne odporność na ogrzewanie. Spożycie żywności zawierającej komórki Listeria monocytogenes niesie ryzyko wystąpienia groźnej choroby – listeriozy. Liserioza występuje w dwóch postaciach:

1. inwazyjna – dotyczy przede wszystkim osób wysokiego ryzyka, charakteryzuje się wysoką śmiertelnością; przebieg choroby może się objawiać zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych lub posocznicy, a u 15-25% zakażonych ciężarnych dochodzi do poronień.
2. nieinwazyjna – znacznie łagodniejsza, objawy ze strony układu pokarmowego i grypopochodne, nie prowadzi do śmierci.

 

W badaniu mikroflory w powietrzu chłodziarek domowych, przeprowadzonym w 2012 roku, obecność bakterii Listeria monocytogenes stwierdzono aż w 20% badanych próbek.
Inną bakterią psychrotrofową, która może stać się przyczyną zatrucia pokarmowego jest Bacillus cereus. Są to przetrwalnikujące laseczki, rosnące w temperaturze 4-50°C, w środowisku o pH 4,9-9,3 i tolerujące zawartość NaCl do 7%. Wyróżnia się dwa typy zatruć pokarmowych spowodowanych przez bakterie Bacillus cereus:

1. Typ biegunkowy – wywołana przez dwie enterotoksyny (Hemolizyne BL oraz nehemolityczną eneterotoksynę). Objawy zatrucia to wodnista biegunka i bóle brzucha, które pojawiają się po 8-16 godzinach od spożycia zakażonego produktu. Czas trwania choroby to 12-24 godziny.
2. Typ wymiotny – wywołany przez toksynę emetyczną tzw. cereulid. Co istotne, szczepy emetycznie nie rozwijają się w temperaturze poniżej 10°C i występują głównie w gotowanym ryżu, makaronie czy w ciastkach. Objawy zatrucia mogą się pojawić już po 0,5 godzinie od spożycia i utrzymują się przez 6-24 godziny.

 

We wspomnianym wcześniej badaniu z 2012 roku, aż 70% próbek powietrza z chłodziarek domowych zawierało bakterie Bacillus.
Kolejnym mikroorganizmem mogącym rozwijać się na mięsie, nawet gdy temperatura wynosi około 0°C jest Yersinia enterocolitica. Drobnoustrój ma zdolność namnażania się w temperaturze 4°C i wytwarzania ciepło stabilnej enterotoksyny. Ponadto przeżywa zamrożenie przez długi okres czasu. Bakteria ta wywołuje chorobę zwaną jersiniozą, której objawy to przede wszystkim biegunka oraz bóle brzucha. U większości pacjentów przebieg jest łagodny, a po kilku dniach choroba samoistnie ustępuje. Źródłem zakażenia jest głównie surowe lub niedogotowane mięso wieprzowe.

 

Mięso i przetwory mięsne mogą zostać zanieczyszczone bakteriami Aeromanoas hydropfila, które także należą do drobnoustrojów psychrotrofowych. Najczęściej A.hydropfila występuje w środowisku wodnym, jednak może być izolowany m.in. od ludzi, ssaków, ptaków czy ryb, czy z produktów żywnościowych. Bakterie są zdolne do wytwarzania zewnątrzkomórkowych toksyn i enzymów, które wywołują zakażenia u ludzi. Szczególnie wrażliwe są dzieci i osoby z osłabionym układem odpornościowym. Objawy zakażenia to zaburzenia żołądkowo-jelitów oraz silne biegunki.

 

Wpływ metody pakowania na ilość bakterii psychrotrofowych
Zarówno surowe mięso, jak i przetwory są bardzo często pakowane próżniowo lub w modyfikowanej atmosferze. Obie metody pozwalają na znaczące przedłużenie trwałości wyrobów. Odpowiedni dobór składu atmosfery w opakowaniu pozwala na zahamowanie rozwoju znacznej części bakterii, drożdży oraz pleśni. W badaniach prowadzonych na próbkach mięsa zapakowanych w różnych atmosferach wykazano, iż niezależnie od składu mieszaniny gazów, dominującą mikroflorą były tlenowe i beztlenowe bakterie psychrotrofowe.
W przypadku produktów w opakowaniach próżniowych, w wyniku braku tlenu zahamowany zostaje wzrost bakterii tlenowych. Eliminacja mikroflory tlenowej oraz dłuższe przechowywanie w warunkach tlenowych sprzyja z kolei rozwojowi względnie beztlenowych mikroorganizmów psychrotrofowych, w tym bakterii fermentacji mlekowej. Jedną z proponowanych metod dodatkowego zabezpieczenie wyrobów przed rozwojem niepożądanej mikroflory jest poddanie zapakowanego produktu działaniu wysokiego ciśnienia hydrostatycznego (HPP). Jak pokazują wyniki badań przeprowadzonych na kotlecikach drobiowych, zastosowanie wysokich ciśnień korzystnie wpłynęło na zahamowanie rozwoju drobnoustrojów psychrotrofowych. Po trzech tygodniach przechowywania w warunkach chłodniczych, liczba bakterii psychrotrofowych w próbkach kontrolnych była o 6 cykli logarytmicznych wyższa niż w próbkach poddanych działaniu wysokich ciśnień.
Nie jest możliwe całkowite wyeliminowanie bakterii psychrofilnych i psychrotrofowych. Istnieją jednak sposoby na ograniczenie ich wzrostu, a tym samym uniknięcie niekorzystnych zmian w produktach przechowywanych w warunkach chłodniczych. Przede wszystkim należy zadbać o jak najwyższą czystość mikrobiologiczną surowców oraz przestrzeganie zasad higieny podczas produkcji wyrobów. Rozwojowi drobnoustrojów psychrotrofowych i psychrofilnych sprzyjają także wahania temperatur. Z tego względu szczególną uwagę należy zwrócić na zapewnienie ciągłości łańcucha chłodniczego nie tylko podczas produkcji, ale także w czasie transportu czy magazynowania produktów.

 

mgr inż. Sylwia Mirowska

Edytowane 6 Listopada 2021 przez Maxell