Харчова мікробіологія - біологія

Харчова мікробіологія є розділом мікробіології та займається взаємодією між мікроорганізмами та їжею. Він належить до системно-орієнтованих прикладних наук і як емпірична наука має дуже довгу історію розвитку, починаючи з переходу людського розвитку від мисливців та збирачів до осілих товариств з необхідністю зберігати та готувати їжу відповідно.

Мікроорганізми можна вважати корисними чи шкідливими у зв’язку з їжею. Вони корисні, коли їх використовують для виробництва їжі, самі служать їжею або використовуються для біотехнології чи аналізу їжі. Вони шкідливі, якщо псують їжу або якщо патогенні мікроорганізми передаються через їжу.

Виробництво їжі за допомогою мікроорганізмів

Приклади харчових продуктів, які використовують мікроорганізми у своєму виробництві:

Молочні продукти, такі як йогурт та подібні кисломолочні продукти, сметана, сир (молочнокислі бактерії, кефірні дріжджі, Propionibacterium, Постільна білизна Brevibacterium (Червоні бактерії мазка), Penicillium camemberti (Біла цвіль), Penicillium roqueforti (Блакитна або благородна цвіль) та багато іншого.
Квашена капуста, мариновані огірки та інші мариновані овочі (молочнокислі бактерії)
Оцет (оцтовокислі бактерії: Ацетобактер, Глюконацетобактер)
Алкогольні напої, такі як пиво (пивні дріжджіSaccharomyces cerevisiae), Вино (винні дріжджі), пулька (бактерія Zymomonas mobilis), Користь (Aspergillus oryzae, Дріжджі Саке)
Біла випічка (хлібопекарські дріжджіSaccharomyces cerevisiae)
Хліб із закваски (молочнокислі бактерії та дріжджі)
Солоне м’ясо (нітратно-відновлюючі коки, молочнокислі бактерії, Enterococcus faecium, Вібріон-Види, галотолерантні дріжджі)
Сирі ковбаси (молочнокислі бактерії, кокси, що відновлюють нітрати (наприклад,. Карнозний стафілокок, Streptomyces griseus, Penicillium nalgiovense)

Мікроорганізми як їжа

Приклади мікроорганізмів, які використовуються як їжа:

Мікроводорості, як Сценедезм і Хлорела масово культивуються і використовуються як дієтичні продукти харчування або як харчові добавки
Ціанобактерія Спіруліна ловлять з африканських озер і їдять там, використовують у Європі як дієтичну їжу
Хлібопекарські дріжджі (Saccharomyces cerevisiae) та виготовлені з них гідролізати ("екстракти") використовуються як добавки до вітаміну B, а також як приправи або спреди ("Vegemite" та "Marmite (їжа)")
Їстівні гриби: у якості їжі використовуються великі плодові тіла багатьох Basidiomycota (грибів насаджень) та деяких Ascomycota.

Псування продуктів харчування або мікроорганізмів

Приклади псування їжі, характерні для певних продуктів харчування або мікроорганізмів, що їх викликають:

Підкислення молока молочнокислими бактеріями
Недостатньо нагріте псування консервів анаеробними бактеріями, що утворюють дуже жаростійкі ендоспори, наприклад рід Клострідій
Прогорілість масла за допомогою бактерій, що продукують ліпазу, таких як Pseudomonas fragi і P. fluorescens
Овочі пом’якшуються бактеріями, які утворюють пектинази, геміцелюлази або целюлази і, таким чином, розчиняють середні пластинки рослинної тканини, наприклад Erwinia carotovora
Нанизування зернових продуктів Bacillus subtilis
Утворення слизу та запах меду в пиві Pediococcus cerevisiae ("Biersarcinen")
Підкислення вина оцтовокислими бактеріями
Червоні плями на хлібобулочних виробах через утворення Serratia marcescens-Колонії ("чудо кровотечі-господаря")

Мікробне харчове отруєння

Під час метаболічної діяльності, росту та розмноження в їжі (а іноді лише в кишечнику) деякі мікроорганізми утворюють токсини. Приклади токсиноутворюючих мікроорганізмів:

Золотистий стафілокок та інші стафілококи (грампозитивні, сферичні бактерії) утворюють ентеротоксини, які призводять до блювоти та діареї після прийому з їжею.
Clostridium botulinum (Грампозитивні, утворюють ендоспори, анаеробна бактерія, викликає ботулізм). Ботулотоксин є одним з найсильніших відомих отрут, але завдяки своїй функції інгібітора нервової провідності він також знайшов інше застосування в сильному розведенні, а саме як "омолоджуючий препарат" ботокс.
Clostridium perfringens (Грампозитивна, ендоспороутворююча, анаеробна бактерія), крім своєї функції збудника гангрени/газового опіку, може спричиняти гастроентерит, завдяки чому токсини утворюються лише під час росту та спороутворення в кишечнику.
Bacillus cereus (Грампозитивна, аеробна бактерія, що утворює ендоспори) може виробляти як блювотний токсин (у їжі), так і токсин з діареєю (у кишечнику).
Деякі плісняві гриби утворюють токсини (так звані мікотоксини), наприклад сильно токсичний для печінки та канцерогенний афлатоксин, охратоксин та патулін.
Отруєння морських тварин, що використовуються в якості їжі токсичними водоростями, такими як Катенела Gonyaulax і G. tamarensis (Dinophyceae), або бактеріями, що продукують токсин

Їжа як носій патогенних мікроорганізмів

Приклади патогенних мікроорганізмів, які передаються через їжу:

бактерії

Сальмонели-Види, причини діареї, черевного тифу, паратифу
Шигела-Види, збудники дизентерії
патогенні штами кишкових бактерій Кишкова паличка такі як EPEC (ентеропатогенний), EHEC (ентерогеморагічний), EIEC (ентероінвазивний), ETEC (ентеротоксичний); (останні дві літери EC означають Кишкова паличка)
Yersinia enterocolitica, Збудники ентериту, можливо артрит як довгостроковий наслідок
Холерний вібріон, Збудник холери
Ельтор вібріону, Збудник хвороби, що викликає холероподібні захворювання
Vibrio parahaemolyticus, Збудник, що викликає гостру діарею, можливо септицемію
Аеромонаси, Плезіомонас, Збудник гастроентериту
Listeria monocytogenes, Причини менінгіту, енцефаліту, гранульом, викиднів, передчасних пологів та інших захворювань
Campylobacter jejuni, найпоширеніший бактеріальний патоген, що спричиняє гастроентерит, можливо пошкодження нервів від аутоімунного захворювання (синдром Гійєна-Барре, GBS) як довгостроковий наслідок

Найпростіші

Lamblia intestinalis, Причини дизентерії
Entamoeba histolytica, Причини дизентерії

Віруси,

викликають різні захворювання, особливо пікорна, рео, арена, арбо, норо та аденовіруси

Заходи проти шкідливого впливу мікроорганізмів

Приклади того, як запобігти або затримати мікробне псування їжі:

Стерилізація нагріванням, наприклад консерви
Зниження концентрації мікроорганізмів нагріванням (пастеризація та подібні процеси)
Вбивання всіх мікроорганізмів або зменшення концентрації мікроорганізмів під впливом гамма-випромінювання, ультрафіолетового випромінювання
Консервування охолодженням
Збереження сушінням (зниження активності води)
Збереження через солі (зниження активності води)
Збереження підкисленням (частково за допомогою бактерій)
Консервація при курінні
Консервація за рахунок додавання консервантів, які пригнічують активність мікроорганізмів або навіть вбивають їх

Заходи щодо запобігання забрудненню їжі патогенними, токсичними або псувальними мікроорганізмами:

Чистота у виробництві та переробці їжі
Тримати подалі від джерел забруднення
Особиста гігієна
Прибирання та дезінфекція приміщень та приладів