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
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Naturen är programmerad att recirkulera biologiskt bundet kol
och kväve till atmosfären, genom mikrobiell aktivitet
CO2 + N2
Organisk
materia
Djur
Archae
Bakterier
Svamp
Alger
Protozoer
Detta utnyttjas vid
vattenrening, men det
skapar problem i
livsmedelshanteringen.
Döda
organismer
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Biologisk energi utvinns genom
oxidation av reducerade substanser
Etanol NAD +
Pyruvat NADH
Fermentation
S 2N2
H2O
O2
NO 3SO42-
Cred NH3
S 2- Fe 2+
H2
ATP
NAD +
NADH
ADP
Respiration
2-
SO4 Fe 3+ H2O
Oxidation av reducerad energikälla
CO2 NO3
Oxiderat co-enzym (t.ex) NAD + är primärt oxidationsmedel men måste
re-oxideras genom respiration (areob/anaerob) eller fermentation
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
1
Summary of microbial fermentation reactions
Lactic acid
fermentation
Ethanol
fermentation
Glucose
Acetaldehyde
Pyruvate
Lactate
Oxaloacetate
AcetylCoA
Acetate
Succinate
Acetoin
H2
+H2
AcetylCoA + CO2
Formate
Ethanol
Ethanol
AcetacetylCoA
CO2
Mixed acid
fermentation
Butyrate
Acetate
Acetone
Butandiol
Propionate
Butandiol fermentation
Propionic acid
S.-O. Enfors, KTH
fermentation
Butanol
2-propanol
Butyric acid/ Aceton-butanol
fermentation
Livsmedelsmikrobiologi2004
Faktorer som begränsar livsmedels hållbarhet
1. Fysikaliska
Uttorkning
2. Kemiska
Endogen metabolism
Oxidation
Hydrolys
3. Mikrobiella
Förskämning
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Bakteriemängder på/i livsmedel (typvärden)
Kött f. slakt
Kött efter slakt
Fiskskinn
Äggskal
Växtytor
Mjölk i juver
Mjölk e. mjölkning
Förskämningsflora
S.-O. Enfors, KTH
0
10 3
10 3-4
10 3
10 3
0
10 3-4
cm -2
cm -2
cm -2
cm -2
mL -1
(primärflora)
(kontaminationsflora)
(primärflora)
(kontminationsflora)
(primärflora)
(primärflora)
(kontaminationsflora)
10 7-8 cm -2 ( mL -1 )
Livsmedelsmikrobiologi2004
2
Mikroflorans utveckling på kyllagrat kött (griskotlettrad)
log celler/cm2
10°C
20°C
Lukt !!
108
107
8°C
4°C
0°C
103
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Hållbarheten av ett livsmedel bestäms av
• Temperaturen
• Vattenaktiviteten
• pH
• Syrehalt och syretillförsel
• Tillgängliga kol/energi-källor
• Strukturen
• Kemiska inhibitorer
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Vattenaktiviteten selekterar fram mikrofloran
Pseudomonas
E. coli
Clostridium
Bacillus
Lactobacillus
Streptococcus
Lactococcus
Micrococcus
Staphylococcus
Jäst
Mögelsvampar
Halofila bakterier
Xerofila mögel
Osmofil jäst
S.-O. Enfors, KTH
0.97
0.96
0.95
0.93
0.93
0.93
0.93
0.93
0.86
0.85
0.80
0.75
0.65
0.6
Mjölk.kött,fisk: aw>0.99
Korv,7%salt
Skinka, 12% salt
Sylt, 50% socker
Sill, 20% salt
Marmelad
Säd, 10% vatten
Torkad frukt
Livsmedelsmikrobiologi2004
3
Rel. reaction rate
Influence of water activity on
relative reaction rates in food
Lipid
oxidation
Lipase
protease
Molds
Yeast
0
0.2
0.4
0.6
Bacteria
0.8
1
Water activity
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Water vapor sorption isotherms
40
Fruit
Water %
30
Starch
20
Meat
Cellulose
10
0
0
0.3
0.6
0.9
Water activity
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Jäst
Mögel
9.5
7
7-6
7-6
6.5
6.5
6.2
5.1-6.4
6-5
5.9
5.5
5.3
4.5
4.2
3.9
3
2
Bakterier
Livsmedels pH och mikrobiell tillväxt
Ägg
Räkor
Fisk
Majs
Mjölk
Melon
Smör
Kött
Ostron
Ost
Kål
Potatis
Filmjölk
Tomater
Yoghurt
Äpple
S.-O. Enfors, KTH
Citron
Livsmedelsmikrobiologi2004
4
Antimikrobiella substanser i livsmedel
Lingon:
bensoesyra
Vitlök/lök
allicin (diallylthiosulfinsyra)
Oregano m.fl
eteriska oljor
Mikrobiellt producerade ( antibiotika och bacteriociner )
Lactococcus lactis
nisin
Lactobacillus acidophilus
acidocin B
Lactobacillus reuterii
reuterin
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Lactoperoxidassystemet inaktiverar transportproteiner
i cellmembranet genom oxidation av SH-grupper
O2
oxidas
katalas
thiocyanat
SCN-
H2O2
HO-S-protein
LP
H2O
Mjölksyrabakterier:
OSCNhypothiocyanat
HS-protein
Katalas-negativa
NADH-OSCN- oxidoreduktas-positiva
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
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.
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
5
Mikrobiella reaktioner i livsmedel
Nedbrytning av N-föreningar - Oxidativ deaminering
- Förruttnelse
Nedbrytning av fett
- Hydrolytisk härskning
- Oxidativ härskning
”Härskning”
Nedbrytning av kolhydrater
- Organiska syror
”Surning”
- Polysackarider
Slembildning
Toxinbildning
”Matförgiftning”
S.-O. Enfors, KTH
Livsmedelsmikrobiologi2004
Nedbrytning av N-föreningar
1. Oxidativ deaminering
aa + O2
2. Proteolys
protein
deaminas
proteas
NH 3 + organisk syra
peptider
aminosyror
aminer
org. syror
S-föreningar
indol
3. Förruttnelse
aa
peptidas
anaerob
metabolism
4. Reduktion av trimetylaminoxid (TMAO)
TMAO
S.-O. Enfors, KTH
TMAOreduktas
TMA
Livsmedelsmikrobiologi2004
Dekarboxylering av aminosyror
Lys
Orn
His
H2N - CH - COOH
(CH2)4
NH2
CO 2
H2N - CH - COOH
(CH3)3
NH2
CO 2
H2N - CH - COOH
CH2
HN
S.-O. Enfors, KTH
cadaverin
putrecin
histamin
CO 2
N
Livsmedelsmikrobiologi2004
6
Härskning
Autohydrolys
Hydrolytisk
Lipolys
enzymatisk
mikrobiell
Autooxidation
Oxidativ
Lipoxydaskatalys
ß-oxidation
S.-O. Enfors, KTH
FFA
+
glycerol
aldehyder
+
(metyl) ketoner
Livsmedelsmikrobiologi2004
Autooxidativ härskning
Aldehyder + ketoner
ROOH
R*
Ljus / Fe2+
ROO*
S.-O. Enfors, KTH
O2
R-H
Livsmedelsmikrobiologi2004
De viktigaste jäsningstyperna
EtOH + CO2
AlkoholMjölksyra- homofermentativ:
heterofermentativ
HLac
HLac + Hac + EtOH + CO2
Propionsyra-
HProp + Hac + CO2
Blandad-syra-
HLac + Hac + EtOH + CO2
H2 + HForm
2,3-butandiol-
CO2 + EtOH + butandiol
+ HForm + H 2
SmörsyraS.-O. Enfors, KTH
HBut + HAc + CO2 + H 2
Livsmedelsmikrobiologi2004
7
