Gıdalarda Mikrobiyel Gelişim Üzerine Etkili Faktörler Prof. Dr. Ali AYDIN
Mikroorganizmaların gıdalarda gelişimini etkileyen faktörler genel olarak A. İç faktörler, B. Dış faktörler, C. İşlemsel faktörler, D. Etkileşim parametreleri (İmplitik faktörler) şeklinde gruplandırılabilir.
A. İç faktörler: Besin maddelerinde mikrobiyel aktivitenin oluşumu öncelikle besin maddesinin yapısında bulunan maddelerinin fiziko-kimyasal özelliğine bağlıdır. Bunlar; Gıda maddesinin yapısı ve bileşimi Su aktivitesi (aw) ph değeri Redokspotansiyel (E h )
Gıda Maddesinin Yapısı ve Bileşimi Gıdaların çoğu; doğal yapıları, besin maddesi içerikleri ve bunlarım metabolize olma özellikleri ile mikroorganizmaların gelişmeleri için uygun yapıya sahiptirler. Gıdalar genelde değişik düzeyde protein, lipid, karbonhidrat, mineral madde, vitamin ve su içerir. Karbonhidratlar başlıca enerji sağlamak için mikroorganizmalar tarafından kullanılır (parçalanma ile L.A., CO 2 oluşumu). Hücresel düzeyde a.asitler metabize edilerek yapısal bileşiklerin sentezinde ve enerji üretiminde kullanılır (Oluşan NH 3, H 2 S bozulma). Mikroorganimaların çoğo hücre dışı lipaz ile gliseridleri yağ asitleri (Hücresel düzeyde yağ asidi sentezi) ve gliserole hidrolize eder.
Karbonhidratlar; monosakkarit, disakkarit, oligosakkarit ve polisakkarit olarak yağlar; serbest yağ asitleri, gliseridler, fosfolipidler ve steroller formunda bulunurlar. Proteinler; başlıca et süt ve yumurta gibi hayvansal gıdalarda, ayrıcabitkisel gıdalarda basit proteinler, konjuge proteinler, peptidler ve protein olmayan azotlu bileşikler (NPN, a.a, üre, NH 3, kreatin, TMA) olarak bulunur. M.o.ların gelişimi için gerekli elementler arasında C, H, O 2, N, S, P, olup az olarak Fe, Mg, K, Ca bulunur. Bazı organik maddeler m.o.lar tarafından sentezlenemez ve dışarıdan alınması gerekir. Bunlar Aminoasitler (Protein, enzim sentezi), Purin ve primidin bazlar(nukleik asit (DNA, RNA) sentezi), vitaminler (B 1, B 2, B 12 ) koenzim sentezi için gereklidir.
Su Aktivitesi Değeri (a w ) Su tüm canlılarda olduğu gibi mikroorganizmaların gelişmesi ve çoğalması içinde hayati öneme sahiptir. Bakteri hücrelerinin toplam ağırlığının % 75-90 ı su Besinlerin alınması, taşınması ve metabolik ürünlerin atılması ile termal regülasyonda rol oynar. Çoğu m.o. Su oranı %15 den yüksek gıdalarda gelişebilir. Suyun serbest formunun ölçüsü olarak su aktivitesi değeri kullanılır. Su aktivitesigıda maddesinde m.o.ların kulllanacağı serbest suyun ölçülmesiyle belirlenir.
Bir gıdanın su aktivitesi değeri; gıdadaki suyun basıncının aynı sıcaklıktaki saf suyun basıncına oranı ile saptanır. Suyun aktivitesi 0 (sıvı yağ)-1(distile su) arasında değişir. Kimyasal maddeler çözündükçe a w düşer. a w değeri gıda maddelerinin bozulmasını ve patojenlerin üremesini gösteren önemli kriterdir. a w ; 1-0.98 yüksek nemli (et, balık sebze, süt), Cl., Salmonella 0.98-0.85 nemli (Konsantre süt, salça, sosis, salam) L.A. 0.85-0.60 orta nemli gıdalar (Kuru meyve, un,reçel) Saccharomyches rouxii, Xeromyces bisporus 0.60-0.00 kuru gıdalar (şekerleme, çikolata, cips, makarna) m.o. üremez.
C. jejuni (a w 0.98 ile en duyarlı patojen) Enterobacteriaceae 0.95 Gram (+) bakteriler negatiflere oranla suya daha dirençli. Özellikle S. aureus düşük a w değerlerinde (0.83-0.86) üremekte ve toksin oluşturmakta. Bozulma yapanların çoğu 0.91 in altında gelişemez Bazı m.o.lar düşük a w değerinde daha iyi gelişir. Bu nedenle halofilik (V. parahaemolyticus), ozmofilik ve kserofilik olarak ayrılırlar. Molar arsında direnç sırlaması Gram (+) < Gram (- )< mayalar < küfler şeklinde Bakteriler içinde 0.75 ile halofilik (Halobacterium, Halococcus) olanlar, 0.65 ve 0.61 ile de kserofilik küf ve mayalar en düşük a w ye sahip
Halotolerant (Halofil): Tüksek tuz konsantrasyonunda üreyebilme Ozmotolerant (Ozmofil): Yüksek konsantrasyonda iyonize olmamış organik maddelerin (şeker vb.) varlığında üreyebilme özelliği Kserotolerant (Kserofil): Kuru gıdada üreyebilme özelliği
ph 1 litre saf su içindeki dissosiye olmuş aktif hidrojen iyonlarının grm olarak ağırlığının negatif logaritması olarak tanımlanır. Eşit miktarda H ve OH iyonu içeren saf su nötr (7.0).
Mikroorganizma üremesinde ve gıda bozulmasında ph değerinin önemi var. Çünkü fiziko-kimyasal yapıya bağlı olarak her gıdanın ph sı farklı Buna bağlı olarak ph ya göre gelişen mikroroganizmalarda farklı Mikrorganzimaların hücre içi ph değeri doğrudan doğruya ortamın ph sına bağlı olarak da değişebilir.
Birçok gıdanın muhafaza ve olgunlaşması sırasında ph düşer (peynir, turşu, sucuk vb.) Bazı hallerde ise bozulma yapıcı m.oların üremesi sonucu alkalilerden dolayı ph yüksektir. Örn. bazı küfler asitleri parçalar ve nötralize eder. Meyva ürünlerinde küflerin etkisi ile C. botulinum için uygun ortam oluşması Peynirde bazı küf üremesi ile ph artması ve S. aureus üremesi
Gıda maddelerinin ph sı ilk kontaminasyonda da selektif etki yapar. Taze et ve balıklara oranla meyve ve sebzede daha düşük ph da gelişen mikroorganizmalar bulunur. Taze et balıkta proteolitik, bitkisel besinlerde ise sakkarolitik m.olar etkin
Gıda Maddesi Yumurta Süt, karides Kanatlı eti Balık Et Konserve Peynir Salça Meyve Suyu ph 9.3 (Alkali) 6.8-7.0 (Nötr) 6.3-6.7 (Nötr) 5.7-6.6 (Hafif asidik) 5.4-5.8 (Hafif asidik) 4.5-5.0 (Orta asidik) 4.5-5.0 (Orta asidik) 4.0-4.4 (Asidik) 3.3-3.5 (Kuvvetli asidik)
M.o. Geniş ph sınırları içinde gelişebilir. Çoğu ph 5-8 arasında Asidofilik ph 2-5 asit koşul Laktik asit bak. 5.5-6.0 Küfler ph 1.5-11.0! Mayalar ph 1.5-9.0 Patojen m.o ve bozulma yapanları çoğu nötral ph da etkin S. aureus özel ph 4.0 gelişim 5.6 üstü toksin üretimi
Asidurik mikroorganizma düşük ph da hayatını sürdüren ancak iyi gelişim göstermeyen mikroorganizmalardır. Aside direnç mekanizmaları konak-mide bariyerinin aşılmasında rol oynayan önemli virülens özelliği Bakterilerde proton transportu, aminoasit parçalanması, asidik veya bazik koşullara ilişkin gen ekspresyonu hücre dışı ph (ph O ) ile regüle edilir. Hücre içi ph (ph İ ) regulasyonu genellikle hemostatik yanıt, asit tolerans yanıtı (ATR) ve asit şok proteinlerinin sentezi mekanizmaları ile regüle edilir. Bu sistemlere sahip hücreler asidik koşularda canlı kalır.
Redokspotansiyel (Eh) Değeri Besin maddelerinin oksidasyon derecesinin bir ölçüsüdür. Elektron alış (redüksiyon) veya veriş (oksidasyon eğilimi gösterir. Virüsler hariç çoğu m.olar solunum yaparlar ve oksijene ihtiyaç gösterirler. Aerob m.olar enerji ve gerekli maddeleri okdisayon ile elde ederler. Anaeroblar ise hidrojen alıcısı olarak başka alıcı kullanır.
Ortamda redükte olan madde sayısı ne kadar fazla ise Eh değeri de düşük olur. Oksidasyon=redüksiyon ise Eh: 0 dır. Bir gıdanın Eh değeri İçerdiği indirgen ve yükseltgen maddelere Gıdanın bulunduğu atmosferdeki oksijen kısmi basıncına Atmosferin gıdaya nüfus edebilme durumuna bağlıdır.
Eh değeri potansiyel özel elektrotlar ile ölçülür ve elektron alışverişi ile ortaya çıkan potansiyel fark mv olarak ifade edilir. Eh değeri pozitif ise ortamın aerobik (oksitleyici), negatif ise anerobik (indirgeyici) olduğunu gösterir. Depolamada Eh değeri azalır. Süt Eh +150 mv peynir -20 / -300 mv Karaciğer -320 mv
Enterobacteriaceae az oksijenli ortamda gelişir. Bacillus, mikrokok ve Pseudomonastürleri oksijeni kullanır. Anaerob bkateiler düşük Eh da oksijen olmayan ortamda gelişir (C. botulinum). Mikroaerofilik bakteriler Oksijeni azaltılmış ortamda (C. jejuni)
Dış Faktörler Sıcaklık Atmosfer Etkisi Prosses Faktörler Etkileşim parametreleri
Sıcaklık En önemli dış faktördür. Gıda maddesi uygun besleyici unsurları (ph, su, O) içerse bile eğer sıcaklık uygun değilse m.o.lar gelişme göstermezler. -15 C + 80 C
Termofil (min. 30 C) opt. 45-55 C Str. thermophilus Mezofil (patojen) 35-42 C Bacillus cereus Mezofil (saprofit) 18-23 C küf-maya Psikrofil 10-15 C Pseudomonas
Atmosfer Etkileri Bu etkiler ısıya oranla daha az önemli Depo atmosferi düşük rutubet, yiyeceklerde kurumaya ve aw değerinin azalmasına neden olur. Soğukta muhafazada benzer etkiler Kuru gıdaların nemli ortamda muhafazası ile nem çekmeleri
Soğuk artamdan sıcak ortama geldiğinde Kondanse su oluşumu Paketlemeye bağlı olarak atmosferik şartların değişimi ve m.o. Gelişimi Bozulmada Eh değeri ile gazın parsiyel basıcıda etkili küf-maya üremesinin önlemesinde bu yol önemli Özel gaz karışımlarının uygulanması
Modifiye atmosfer paketleme etkisi O, CO2, N2 ve asala gaz kullanımları Kırmzı et, pişmiş gıda vb.
Proses Faktörler Bazı yöntemler bakterileri öldrmeye bazıları ise çoğalmayı önlemeye yöneliktir. Bu faktörlere proses faktörleri denir. Bunlar gıdadaki mikroflorayı değiştirmeyi amaçlar. Proses ayrımı önemli Gıdadaki m.oların hepsi yada bir kısmını öldürmek Gıdada mikroflranın gelişimini önlemek (soğuk, aw, Eh, kimyasallar)
Etkileşim parametreleri Gıdada doğal olarak bulunanlar : Yumrta akında lizozim, sütte laktoferrin antibakteriyel etkili Bilinçli olarak katılanlar organik asit ve tuzları (sodyum benzoat), antibiyotikler M.o. Faaliyeti sonucu oluşanlar. Bakteri gelişimi sonrası oluşan alkoller, peroksitler, antibiyotikler Emmental propiyonik asit küf gelişimini önler.
İşleme yöntemi nedeniyle oluşanlar Yağların ısıtılması ile oksidasyon veya otooksidasyonun hızlanması Şekerli gıdalarda furfuraol ve hidroksimetil furfurol bileşiklerinin inhibitör etkileri.