GIDA M*KROB*YOLOJ*S*

• Gıdalarda Mikrobiyal Aktivite
• Doğada mikroorganizmalar, bitki ve hayvanlar arasında doğal ve sürekli
bir etkileşim vardır. Mikroorganizmalar insan gıdasını oluşturan bitkisel
ve hayvansal kaynaklı gıda maddelerini kullanarak varlıklarını sürdürür.
• Gıdaların içeriğini proteinler, yağlar, karbonhidratlar, vitamin ve
mineraller ve su gibi değişik besin öğeleri oluşturur. Bu besin öğeleri
nedeniyle gıdaların çoğu mikrobiyal gelişme için mükemmel bir ortam
oluşturur.
• Mikroorganizmaların enzimatik faaliyetleri sonucu çeşitli besin
maddelerinin yıkımı ve yeni metabolitlerin üretimi gıdalarda arzu
edilmeyen tat ve koku oluşumuna neden olur.
1
• Mikroorganizmaların asıl işlevi kendi nesillerini ve yaşamlarını devam
ettirmektir. Bu amacı gerçekleştirmek için aşağıdaki temel reaksiyonu
yürütürler.
• Tüm organik bileşikler → Hücre yapıları+ Enerji + İnorganik bileşikler
• Gıdalarda bozulmaya neden olan saprofit mikroorganizmalar ile
insanlarda gıda zehirlenmesi ve enfeksiyonlara neden olan patojen
mikroorganizmaların dışında fermente et, süt, sebze-meyve ürünleri ile
bira, şarap gibi alkollü içeceklerin üretiminde rol oynayan yararlı
mikroorganizmalar da vardır.
• Herhangi bir gıdada patojen mikroorganizma bulunması halk sağlığı
açısından risk oluşturur.
2
Gıdalarda Mikroorganizma Gelişmesini Etkileyen Faktörler
1-İç Faktörler
• 1. pH
• 2. Su aktivitesi (As)
• 3. Oksidasyon-Redüksiyon (O/R) Potansiyeli
• 4. Besin Maddeleri
• 5. Antimikrobiyel yapı ve bileşikler
• 6. Biyolojik yapılar
2-Dış Faktörler
• 1. Depolama sıcaklığı
• 2. Çevrenin bağıl nemi
• 3. Çevrede bulunan gazlar ve konsantrasyonları
3-İmplitik Faktörler
4-İşlemsel Faktörler
3
•
•
•
•
•
•
•
•
Gıdalarda Mikrobiyal Gelişmeyi Etkileyen Faktörler
Gıdalarda mikrobiyel gelişmeyi etkileyen faktörler;
1. İç Faktörler
pH
Mikroorganizmaların gelişimini ve aktivitesini belirleyen önemli
faktörlerden biri pH’ dır. Mikroorganizmaların büyük kısmı pH 6.6 -7.5
arasında gelişmektedir.
• Nötrofil
• Asidofil
• Alkalofil
4
• Mikroorganizmaların minimum ve maksimum pH değerleri ile ilgili
olarak belirtilen rakamlar tabloda verilmiştir. Bakteriler pH bakımından
küf ve mayalara göre daha seçicidir (Tablo).
• Gıdanın pH degeri ve bozulma arasındaki iliski?
5
• Meyvelerde genel olarak mikrobiyal bozulmaya pH 3.5 altında
gelişmeleri sonucunda maya ve küfler neden olur.
• Et ve deniz ürünlerinin pH’ı 5.6 ve daha yüksek olduğundan bu
gıdalarda küf ve mayalar kadar bakteriler de bozulmaya neden
olmaktadır.
• Sebzelerin de pH’sı meyvelerden daha yüksektir bu nedenle sebzelerde
bakteriyel bozulma söz konusudur.
• Gıdaların asitliğinin yüksek olması durumunda hücre içeriğinin direkt
asitlenmesi sonucu mikroorganizmalar canlılıklarını yitirebilmekte,
organik asit konsantrasyonunun mikroorganizmaları öldürmek için
yetersiz olduğu durumlarda ise metabolik düzeyde hasar meydana
gelmektedir.
6
•
Su Aktivitesi
• Su aktivitesi; gıdadaki suyun buhar basıncının aynı sıcaklıktaki saf suyun
buhar basıncına oranıdır.
• Gıdalardaki su, gıdanın yapısına bağlı olarak biyokimyasal ve
mikrobiyolojik tepkimelerde rol almaktadır.
• Mikroorganizmalar metabolik faaliyetlerini sürdürebilmek için suya
ihtiyaç duyarlar.
• Suyun yetersiz olması halinde;
– Lag faz uzar, gelişme yavaşlar
– Madde transportu(taşınması) güçlesir.
– Membran akışkanlığı azalır.
7
• Gıdalarda bazı uygulamalarla su aktivitesinin degistirilmesi
mümkündür:
– Tuz veya seker gibi çözünür madde ilavesi
– Kurutma veya pişirme ile suyun fiziksel olarak uzaklaştırılması
– Suyun gıdada çeşitli makromoleküler bileşenlere bağlanması
8
• Halofil: Gelişmek için belirli miktarda tuza ihtiyaç duyan Halofiller ihtiyaç
duydukları tuz konsantrasyonuna göre 3 gruba ayrılır:
• – %1-6 NaCl ortamında en iyi gelisenler “ılımlı halofiller”,
• – %6-15 NaCl “orta halofil”,
• – %15-30 NaCl “ekstrem halofil”
• Halotolerant: Gelisme için tuza ihtiyaç duymayan ve orta derecedeki tuz
konsantrasyonlarını (%6-15 NaCl) tolere edebilen.
• Ozmofil: Gelisme için yüksek konsantrasyonlarda sekere ihtiyaç gösteren
(ozmofil maya)
• Ozmotolerant: Gelisme için yüksek konsantrasyonda sekere ihtiyaç
duymadıgı halde yüksek seker konsantrasyonlarını tolere edebilen
• Kserofil: Çok kuru ortamlarda yani çok düsük su aktivitesi degerlerinde
gelisebilen küfler için kullanılır.
9
Su aktivitesi ve bazı gıdaların su aktivite değerleri (Tablo)’da görüldüğü gibidir.
10
11
• Su aktivitesi, sıcaklık, pH, oksijen ve besin ögeleri arasındaki iliski ?
• Herhangi bir sıcaklık derecesinde mikroorganizmaların gelisme
yetenekleri su aktivitesi düstükçe azalır.
• Gelismenin görüldügü su aktivitesi sınırları mikroorganizmanın
gelismesi için gereken sıcaklık derecesi optimum oldugunda en genis
seklini alır.
• Ortamda besin maddelerinin miktarı arttıgında mikroorganizmaların
yasayabilecegi su aktivitesi sınırları genisler.
• pH düstükçe mikroorganizmanın gelisebilecegi Aw sınırları daralır.
• Aerobik mikroorganizmalar oksijen kaynagının bol oldugu kosullarda
daha düsük su aktivitesi degerlerinde gelisebilirler.
• Oksijen miktarı azaldıkça Aw gereksinimi artar.
• Ortamda gelismeyi engelleyici maddelerin bulunması halinde
mikroorganizmaların gelisebilecekleri Aw sınırları daralır.
12
•
Oksidasyon-redüksiyon potansiyeli
• Oksidasyon redüksiyon potansiyeli H kaybetme veya kazanımıdır. Bir
element elektron (negatif yüklü) verirse yükseltgenir (oksidasyon),alırsa
indirgenir (redüksiyon).
• Oksidasyon aşağıdaki gibi oksijen ilavesi ile de gerçekleşebilir.
• Mikroorganizmaların gelişme ortamlarındaki Oksidasyon- redüksiyon
potansiyeline duyarlık gösterdiği bilinmektedir.
• Bu sistemin O/ R potansiyeli, Eh sembolü ile ifade edilir. Genel olarak
aerop mikroorganizmalar, serbest oksijeni kullanabildiklerinden Eh+,
anaeroplar serbest oksijeni kullanmadıklarından ise Eh-’tir.
• Oksidant, redüktant konsantrasyonu eşitse elektrik potansiyeli sıfırdır
(Eh=0).
• Eh değeri gıdalarda +400 ile -400 mV arasındadır.
13
•
Besin Maddeleri
• Mikroorganizmalar normal olarak gelişebilmek ve çoğalabilmek için su,
enerji kaynağı, azot kaynağı, vitaminler ve minerallere gereksinim
duyar. Gıdalar değişik miktar ve formda protein, lipid, karbonhidrat,
mineral madde, vitamin ve su içerirler.
• Su istekleri en az olan küflerdir. Su isteğine göre sırasıyla mayaları, gram
(-) bakteriler ve gram (+) bakteriler izler.
• Mikroorganizmalar enerji kaynağı olarak şekerler, alkoller ve
aminoasitlerden yararlanır. Doğal gıdaların çoğunda bu maddeler
mikroorganizmaların gereksinimini karşılayacak kadar bulunmaktadır.
• Mikroorganizmalar azot kaynağı olarak aminoasitleri kullanır.
• Düşük miktarda olsa da B vitaminlerine gereksinim duyar.
14
• Gıdalardaki karbonhidratlar başlıca enerji sağlamak içi
mikroorganizmalar tarafından kullanılır. Mikroorganizmalar
karbonhidratları parçalayarak fermente ürünlerde istenen laktik asit
oluşumunun yanı sıra, metabolik bozulma yan ürünlerinden CO2 gibi
gazların oluşmasına da neden olurlar.
• Amino asitlerin metabolize edilmesi sonucunda yapısal bileşikler
meydana gelirken, oluşan yan ürünlerden amonyak ve hidrojen sülfür
gibi maddeler gıdalarda bozulmaya neden olur.
15
•
•
Antimikrobik bileşikler
Gıda maddelerinde mikroorganizmalara karşı direnç, gıdada doğal olarak bulunan ve
antimikrobiyel aktivite gösteren bazı bileşikler ile sağlanmaktadır. Bunlar arasında
karanfildeki eugenol, sarımsak ve soğandaki allisin, tarçındaki sinnamik aldehit ve
eugenol, hardaldaki allil izotiyosiyanat, adaçayındaki eugenol ve timol sayılabilir.
•
İnek sütü, laktoferrin, konglutinin ve laktoperoksidaz sistem gibi çok sayıda
antimikrobiyel madde içermektedir. Çiğ sütün, 106 cfu/ml' ye kadar inhibisyon etkisi
gösteren bir rotavirüs inhibitörü içerdiği bildirilmiştir. Ancak bu inhibitör
pastörizasyon ile zarar görmektedir.
•
Yumurtada bulunan lizozim konalbümin ile birlikte inhibitör görevi yapar. Lizozime
özellikle gram pozitif bakteriler duyarlıdır.
•
Meyve, sebze, çay, melas ve diğer bitkisel kaynaklarda bulunan hidroksinnamik asit
derivatlarının (p-cumaric, ferulic, caffeic ve klorojenik asitler) hepsi antibakteriyel
etki göstermekle birlikte bazıları aynı zamanda antifungaldır.
•
•
Turunçgillerdeki uçucu yağlar (sitral vb.) meyve kabuğunda yer almaktadır. Limon ve
portakaldaki uçucu yağların belirli konsantrasyonlarda bakterilerin ve Aspergillus
parasiticus 'un gelişimini ve bu küfün toksin oluşturmasını engellediği belirlenmiştir.
16
•
Biyolojik yapılar
• Bazı gıdalarda doğal olarak bulunan dış kabuk bozulmaya neden olan
mikroorganizmaların gıdaya ulaşmasını engeller. Bunların arasında
tohumların testa tabakası, meyvelerin dış kabuğu, fındık ve badem gibi
meyvelerdeki kabuk, hayvanların postu ve yumurtanın kabuğu gibi
yapılar yer alır. Ceviz gibi meyvelerde kabuk veya dış örtü tüm
mikroorganizmaların girişini engellemeye yeterlidir.
• Kabuk kırıldığında veya çatladığında küfler tarafından bozulabilir.
Yumurtanın dış kabuk ve membranları, yumurta sağlam ise ve uygun
sıcaklık ve nem koşullarında saklanıyorsa hemen hemen tüm
mikroorganizmaların girişini engeller. Kabukları zarar görmüş meyve ve
sebzeler sağlam olanlara göre daha çabuk bozulur.
• Balık ve sığır etinin dış yüzeyi iç dokuya göre daha çabuk kuruma
eğiliminde olduğundan mikroorganizma kontaminasyonunu ve
bozulmayı kısmen engellemektedir.
17
• 2. Dış Faktörler
• Dış faktörleri, gıdaların depolandığı veya saklandığı çevrenin koşulları
oluşturur. Bu faktörler mikroorganizmaların yanısıra gıdanın doğal
yapısının korunması açısından da önem taşır. Bu faktörler depolama
sıcaklığı, çevrenin bağıl nemi, çevrede bulunan gazlar ve
konsantrasyonlarıdır.
•
•
Depolama Sıcaklığı
• Mikroorganizmaların gelişebildikleri sıcaklık derecelerinin bilinmesi
gıdaların depolanması sırasında seçilecek depo sıcaklıkları hakkında
bilgi verir.
• Genellikle, mikroorganizmalar kendi türlerine özel sıcaklık limitleri
(minimal ve maksimal) içinde gelişebilir ve üreyebilirler. Optimum
sıcaklıktan minimal veya maksimal sınırlara doğru üremenin yavaşladığı
ve bu sınırları geçince üremenin durduğu görülür.
•
18
• Mikroorganizmalar, üreme sıcaklığı derecelerine göre başlıca 3 bölüme
ayrılırlar:
• a) Soğuk seven (psikrofil) mikroorganizmalar: (optimum 12-15oC, min 5,+5oC, max 15-20oC), psikrotroflar (optimum 25-30oC, min 0-5oC, max
30-35oC)
• b) Ilık seven (mezofil) mikroorganizmalar: Genellikle 20-45°C’ ler
arasında gelişme ve üreme kabiliyetlerine sahiptirler.
• c) Sıcak seven (termofil) mikroorganizmalar: (50-60°C).
19
• Gıdalada bulunan mikroorganizmalar içerisinde mezofil ve psikrotrof
özellikte olanlar daha büyük önem taşımaktadır.
• Mezofillerin optimum üreme sıcaklığı 37 ºC civarıdır. Bu grup
mikroorganizmalar, insan ve hayvan kaynaklı olup, sıklıkla infeksiyon ve
intoksikasyonların oluşumuna neden olur.(Salmonella, S. aureus ve C.
perfiringens)
• Gıdalarda görülen psikrofil bakteri cinsleri (Pseudomanas, Alcaligenes,
Lactobacillus, ve Micrococcus) buzdolabı sıcaklığında gelişir, bu
sıcaklıkta saklanan et, balık, kanatlı etleri, yumurta, süt ve süt
ürünlerinin bozulmasına neden olur.
• Düşük sıcaklık, gıdalarda bulunan mikroorganizmaların gelişmesi ile
gıda enzimleri ve diğer kimyasal reaksiyonların geciktirilmesini
sağlamak için kullanılır.
20
•
Küfler, bakterilerden daha geniş sıcaklık aralıklarında gelişebilir. Aspergillus,
Cladosporium gibi pek çok küf buzdolabı sıcaklığında yumurta, et ve
meyvelerin yüzeyinde gelişebilme yeteneğindedir.
•
Mayalar ise psikrofil ve mezofilik sıcaklıklarda gelişebildikleri halde
termofilik sıcaklıklarda genellikle gelişme gösteremezler.
•
Gıdalara uygulanan yüksek sıcaklıklar ise mikroorganizmaların ve
oluşturdukları enzimlerin inaktive edilmesinde kullanılır.
•
Tablo2. Bazı mikroorganizmaların minimal, optimal ve maksimal üreme
sıcaklıkları ile termal ölüm noktaları
Mikroorganizma
Psikrofiller
Mezofiller
Termofiller
E. coli
B. subtilis
C. tetani
N. gonorhoae
B. stearothermophilus
Minimum oC
-5-5
10-15
40-45
8
8
14
30
33-37
Optimum oC
15-30
30-45
55-75
37
28-40
37
37
50-65
Maksimum oC
19-35
35-47
60-80
47
50-55
43
40
70
21
•
Çevrenin bağıl nemi
• Gıdaların depolandığı çevrenin bağıl nemi hem gıdanın su aktivitesi hem
de yüzeyde mikroorganizma gelişimi açısından önemlidir.
• Herhangi bir gıdanın As değerini bilmek ve korumak, mikroorganizmaların
gelişmesini engelleyecek şekilde depolanmalarını sağlamak açısından
önemlidir. Deponun bağıl nemi havalandırma sistemleriyle kontrol edilir.
• Bağıl nem ve sıcaklık arasındaki ilişki uygun depolama ortamının
seçiminde göz önünde bulundurulmalıdır.
• Genelde, sıcaklık ne kadar yüksekse bağıl nem azalır veya sıcaklık
azaldığında bağıl nem yükselir.
22
• As değeri düşük olan gıdalar bağıl nemi yüksek bir çevrede depolandığı
takdirde gıda ile çevre arasında denge kurulana kadar gıda maddesi
çevreden nem alır.
• As değeri yüksek olan gıdalar da bağıl nemi düşük ortamda depolanırsa
su kaybeder ve kurumaya başlar.
• Gıda maddelerinin ambalajlanarak depolanması hem gıdanın hem de
çevrenin bağıl nemini etkileyen önemli faktördür. Ayrıca
mikroorganizmaların gelişimini de etkiler.
• Bağıl nemin değiştirilmesinin mümkün olmadığı durumlarda gıdayı
çevreleyen atmosferin gaz bileşimi değiştirilerek mikroorganizmaların
yüzeyde gelişmesini engellemek mümkündür.
23
Çevrede bulunan gazlar ve yoğunluğu
• Gıda maddelerinin yaklaşık olarak %10 oranında CO2 içeren atmosferde
depolama tekniğine kontrollü atmosfer (K.A.) veya modifiye atmosfer
(M.A.) depolaması adı verilir. Kontrollü atmosfer bitkisel yapıların
muhafazasında uzun yıllardan beri kullanılmaktadır.
•
• Karbondioksitin meyvelerde çeşitli fungusların (maya ve küfler) neden
olduğu fungal çürümeyi geciktirdiği bilinmektedir.
•
• Depolama ortamına ozon ilavesinin gıdalarda koruyucu etki yaptığı
bilinmektedir. Ozon gazının birkaç ppm düzeyde kullanımı bozulma
etmeni mikroorganizmalara karşı etkili olduğu belirlenmiştir.
• Hem CO2 hem de ozon uzun süreli depolanan karkasların yüzeysel
bozulmasını geciktirir.
24
3. İmplitik Faktörler
Mikroorganizmalar Arası İlişki
Mikroorganizmalar doğada veya canlıların vücutlarında, genellikle, tek olarak değil,
iki bazen de fazla etken türü ile birlikte oluşturduğu populasyon halinde bulunur,
yaşar ve ürerler. Birden fazla ve farklı organizmanın birlikte yaşamalarına, genel
olarak, simbiyozis (symbiosis) adı verilmektedir. Organizmalar, doğada veya
canlılarda birkaç şekilde simbiyotik bir yaşantı içinde bulunurlar.
1- Mutualizim: Bu tür bir simbiyotik yaşantı içinde bulunan organizmalar
birbirlerine karşılıklı yararlar sağlarlar. Konakçı ve mutualist organizmalar
birbirlerinin metabolitlerine gereksinim duyarlar yaşamaları ve üremeleri de bu
tür karşılıklı ilişkiye bağımlıdır. Diğer bir ifade ile, biri olmazsa diğeri de olamaz.
Mantarlar (solunum yoluyla su ve CO2 üretir) ve alglerin (fotosentez yoluyla
besin(glikoz) ve O2 üretir) oluşturdukları liken birlikleri bunun en bilinen örneğidir.
Mantarlar ve algler bir arada bulunurlar ve mantarın gereksinim duyduğu glikoz
sağlanırken, algin glikoz sentezlemede ihtiyaç duyduğu karbondioksit sağlamış olur.
25
2- Komensalizm: Bu tür birlikte yaşantıda, mikroorganizmanın biri faydalanır,
diğeri ise ne yarar ne de zarar görür. Bir kısım mikroorganizmalar besi yerinde
bulunan gıdaların bazılarını ayrıştıracak enzimlere sahip değildirler. Bu nedenle bu
maddelerden yararlanamazlar. Böyle bir ortamda birinci mikroorganizmanın
ayrıştıramadığı maddeyi parçalayabilen ikinci bir mikroorganizma bulunursa bu
takdirde, gıda maddesi ikinci mikroorganizma tarafından ayrıştırılır. Oluşan ara
maddelerden birinci mikroorganizma da yararlanır. Böylece her iki mikrop da
yaşantısını sürdürür. Ancak ikincisi, birinciden bir yarar sağlamaz.
Av hayvanlarının avladıkları etlerin arta kalanlarını akbaba gibi leş yiyicilerin yemesi
de ortaklardan birini etkilemez.
3- Sinerjizm: Sinerjizm iki veya daha fazla mikroorganizmanın, birbirinin etkisini
destekleyerek, birlikte oluşturdukları bir olguyu, infeksiyonu veya durumu ifade
eder. Bu etkenlerin hiç biri tek başına aynı sonucu meydana getiremezler. Yani, iki
veya daha fazla mikroorganizma birlikte çalışarak hastalığı meydana getirirler.
Tipik örneği yoğurt oluşumudur, Yoğurt bakterileri ayrı ayrı olmak üzere sütü 10 ; 12
saatte pıhtılaştırırken, yoğurt oluşumu 3, 4 saat sürer, ayrıca beraber olduklarında
daha fazla aroma maddesi vb. ürün üretirler.
26
4- Antagonizm: Bazı mikroorganizmalar, üredikleri ortama saldıkları bir takım
eriyebilir maddelerin ya direkt (toksik maddeler, antibiyotikler, antifungal
maddeler, bakteriosin, pyocyanin, v.s.) veya indirekt etkileri (ortamın pH ’sının,
ozmotik basıncının, yüzey geriliminin değişmesi, vs.) ile diğer mikroorganizmaların
üremelerine, gelişmelerine engel olabilir veya öldürebilirler.
5- Parazitizm: Bazı mikroorganizmalar üzerinde veya içinde yaşadığı konakçıdan
yararlanırlar. Konakçıya hiç bir faydaları yoktur ve hatta direkt veya indirekt
zararlı etki yaparlar. İnsanlar ve hayvanlarda hastalık yapan etkenleri bu yönlerden
(bakteri, virus, mantar, helmint, v.s.) parazit olarak kabul edebiliriz. Bunlar
konakçısının zararına, yaşantılarını sürdürürler. Bazı bakteriler (klamidia),
bakteriyofajlar ve viruslar da birer hücre parazitidirler.
27
6- Oportunizm: İnsan ve hayvanların çeşitli sistemlerinde (sindirim, solunum,
urogenital, v.s.) veya çeşitli yerlerinde normal olarak yaşayan, fakat hastalık
oluşturamayan etkenler, konakçının sıhhatinin bozulması veya çevre koşullarının
değişmesi sonucu hastalık oluşturabilirler.
7- Kompetisyon (rekabet): Aynı gıda, reseptör, substrat, vs için iki etkenin karşılıklı
rekabete girmesi, birinin yerini diğerinin alması tarzında ortaya çıkan bir yaşam
tarzıdır.
Karışık kültürlerde patojen bakteriler ile diğer bakteriler arasında bir rekabet
olabilir. Bunun sonucunda rekabet gücü zayıf olan bakterilerin üremesi ve
gelişmesi baskılanır.
28
4. İşlemsel Faktörler
İşlemsel faktörler gıdaların hazırlanması yada depolanması süresince bilinçli olarak
uygulanan işlemlerdir. ( ısı uygulamaları, radyasyon, kimyasal koruyucular vb.)
Bunun sonucunda mikroorganizma sayısında ve mikroflorasında değişimler
meydana gelir.
29