INHOUDSTAFEL LEVENSMIDDELENMICROBIOLOGIE THEORIE
1. INLEIDING: WAT IS LEVENSMIDDELENMICROBIOLOGIE? 1.1 ROL VAN MICRO-ORGANISMEN IN LEVENSMIDDELEN 1.2 ROL VAN DE LEVENSMIDDELENMICROBIOLOGIE
1 1 1
2. CLASSIFICATIE VAN DE MICRO-ORGANISMEN 2.1 CLASSIFICATIE VAN DE BACTERIËN 2.2 CLASSIFICATIE VAN DE SCHIMMELS 2.3 OVERZICHT VAN DE BELANGRIJKSTE SOORTEN SCHIMMELS IN LEVENSMIDDELEN 2.4 CLASSIFICATIE VAN DE GISTEN 2.5 OVERZICHT VAN DE BELANGRIJKSTE SOORTEN GISTEN IN LEVENSMIDDELEN
3 3 8
3. GROEI EN VERMENIGVULDIGING VAN MICRO-ORGANISMEN 3.1 INLEIDING 3.2 DE VERMENIGVULDIGING VAN DE BACTERIËLE POPULATIE 3.3 DE BACTERIËLE VARIABILITEIT 3.4 SPECIALE BACTERIËLE CELVORMEN
17 17 21 26 30
4. FACTOREN DIE DE BACTERIËLE GROEI BEÏNVLOEDEN 4.1 INTRINSIEKE FACTOREN 4.1.1 Wateractiviteit (aw) 4.1.2 Biologische structuren 4.1.3 Chemische samenstelling van levensmiddelen 4.1.4 pH en bufferend vermogen 4.1.5 Redox-potentiaal (Eh) 4.1.6 Natuurlijke antimicrobiële bestanddelen van levensmiddelen 4.2 PROCESFACTOREN 4.3 EXTRINSIEKE FACTOREN 4.3.1 Temperatuur 4.3.2 Relatieve vochtigheid 4.3.3 De gasomgeving 4.3.4 Straling 4.3.5 De druk 4.4 MICROBIËLE INTERACTIES 4.4.1 Symbiose of synergisme 4.4.2 Antagonisme
31 32 32 34 34 35 37 40 40 41 41 46 46 47 47 49 49 51
5. MICROBIOLOGISCHE ASPECTEN VAN DE CONSERVERING 5.1 HITTEBEHANDELING 5.2 KOELEN 5.3 VRIEZEN
53 53 64 66
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
10 13 15
Inhoudstafel
5.4 VERMINDERING VAN DE WATERACTIVITEIT 5.4.1 Drogen 5.4.2 Zouten 5.4.3 Zoeten 5.5 WIJZIGEN VAN DE Eh 5.5.1 Toevoegen van additieven 5.5.2 Verpakking 5.6 VERMINDERING VAN DE pH 5.7 GEBRUIK VAN STRALEN 5.7.1 U.V.-stralen 5.7.2 Ioniserende stralen 5.8 FYSISCHE BEHANDELINGEN 5.9 CHEMISCHE CONSERVERING 5.9.1 Conserveringsmiddelen 5.9.2 Het gebruik van gassen 5.10 NATUURLIJKE ANTIMICROBIËLE SYSTEMEN 5.10.1 Lactoperoxidase systeem 5.10.2 Lysosyme 5.10.3 Glucoseoxidase-glucose systeem 5.10.4 Bacteriocines 5.11 NIEUWE EXPERIMENTELE CONSERVERINGSMETHODEN 5.11.1 Hoge hydrostatische druk 5.11.2 Pulserende elektrische velden 5.11.3 Oscillerende magnetische velden 5.11.4 Intense lichtpulsen 5.12 ACTIEVE VERPAKKINGEN 5.12.1 Absorberende verpakkingen 5.12.2 Vrijstelling van actieve componenten 5.13 PROCESFACTOREN MET EEN BESMETTINGSEFFECT
6. BEDERF VAN LEVENSMIDDELEN 6.1 VLEES EN VLEESWAREN 6.2 GEVOGELTE 6.3 VIS, SCHAAL- EN WEEKDIEREN 6.4 MELK EN ZUIVELPRODUCTEN 6.5 EIEREN 6.6 GROENTEN 6.7 FRUIT 6.8 NOTEN 6.9 KRUIDEN EN SPECERIJEN 6.10 MAYONAISE, DRESSING EN SALADES 6.11 DRANKEN 6.12 GRAAN, MEEL EN BROOD 6.13 SUIKER EN SUIKERWAREN 6.14 CONSERVEN
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
67 67 67 67 68 68 68 68 69 69 69 71 72 72 72 75 75 75 76 76 76 76 76 76 76 77 77 77 77
79 82 83 84 84 86 87 88 89 89 89 90 90 91 92
Inhoudstafel
7. VOEDSELINTOXICATIES EN VOEDSELINFECTIES 7.1 VOEDSELINTOXICATIES 7.1.1 Staphylococcus aureus 7.1.2 Clostridium perfringens 7.1.3 Clostridium botulinum 7.1.4 Bacillus cereus 7.1.5 Mycotoxinen
96 97 97 98 100 102 105
7.2 VOEDSELINFECTIES 7.2.1 Salmonella 7.2.2 Shigella 7.2.3 Escherichia coli 7.2.4 Vibrio cholera 7.2.5 Vibrio parahaemolyticus 7.2.6 Campylobacter 7.2.7 Listeria monocytogenes 7.2.8 Yersinia enterocolitica 7.2.9 Minder voorkomende voedselinfecties 7.2.10 Virale voedselinfecties 7.2.11 Parasieten
106 107 109 110 112 113 114 115 117 119 119 120
8. NUTTIG GEBRUIK VAN MICRO-ORGANISMEN 8.1 MICRO-ORGANISMEN DIE ALS PRODUCT GEBRUIKT WORDEN 8.2 METABOLIETEN VAN MICRO-ORGANISMEN 8.3 GEFERMENTEERD CULTUURMEDIUM IS EINDPRODUCT 8.3.1 Gefermenteerde zuivelproducten 8.3.2 Gefermenteerde vleesproducten 8.3.3 Gefermenteerde producten van plantaardige oorsprong 8.3.4 Licht-alcoholische dranken 8.3.5 Gedistilleerde dranken 8.3.6 Azijn 8.4 ANDERE MICROBIOLOGISCHE TECHNOLOGIEËN: AFVALVERWERKING 8.4.1 Productie van biogas 8.4.2 Waterzuivering 8.4.3 Composteren
122 123 123 124 124 124 124 125 125 125
9. DARMFLORA EN PROBIOTICA 9.1 DEFINIERING DARMFLORA 9.2 FUNCTIES DARMFLORA 9.3 DEFINIERING PROBIOTICA 9.4 FUNCTIES PROBIOTICA 9.5 PREBIOTICA
126 126 126 127 127 127
10. LEVENSMIDDELENMICROBIOLOGIE EN WETGEVING
130
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
125 125 125 125
Inhoudstafel
6. BEDERF VAN LEVENSMIDDELEN Voedselbederf is elke wijziging die optreedt in het uiterlijk, de geur of de smaak van een voedingsmiddel waardoor het onaanvaardbaar wordt voor de verbruiker. Bedorven voedsel is niet altijd onveilig om te eten maar in sommige gevallen kunnen pathogene organismen bederf veroorzaken. Bedorven voedsel wordt in het algemeen beschouwd als onsmakelijk en zal niet aangekocht of verbruikt worden. Voedselbederf veroorzaakt economische verliezen bij de producenten, distributeurs, alsook bij de verbruikers geeft dit hogere prijzen en een ingekrompen levering als gevolg. Voedsel is organisch materiaal en bezorgt nutriënten voor heel veel bacteriën. De fysische en chemische eigenschappen van het voedsel bepalen de microbiële activiteit. Voedsel kan betreffende bederf ingedeeld worden in 3 hoofdcategorieën: - “perishable foods”: vb. vers voedsel: vlees, vis gevogelte, eieren, melk, de meeste fruit- en groentesoorten - “semiperishable foods”: - “stable” of “nonperishable foods”:
vb. aardappelen, appelen en noten vb. bloem, suiker, rijst, droge bonen,...
De “stable” of “nonperishable foods” hebben een lage aw en kunnen daardoor lang bewaard worden zonder ontaarding “Perishable” en “semiperishable foods” hebben een hogere wateractiviteit en moeten daarom onder voorwaarden bewaard worden die de microbiële groei vertragen of stoppen. Vermits elk voedingsmiddel op een bepaalde wijze wordt gefabriceerd, verwerkt, bewaard en karakteristieke eigenschappen bezit, noemt men de aanwezige microorganismen de associatieflora (zie tabel 1 en 2). Enkele voorbeelden: * Bacteriën zoals Salmonella, Shigella en Escherichia zijn potentieel pathogenen die in de darmen van dieren leven. Deze bacteriën zijn zelden betrokken bij bederf van fruit en groenten maar contamineren en bederven wel vlees. In slachthuizen kunnen de ingewanden, waarin deze bacteriën leven, het vlees contamineren. * Melkzuurbacteriën, vaak voorkomend in zuivelproducten, zijn ook de belangrijkste bedervers van melk en melkproducten. * Pseudomonas species treffen we aan in zowel dieren als in de grond (bodem,...) en zijn dus betrokken bij bederf van vers voedsel.
De aard en de groeisnelheid van de m.o. die in een product voorkomen zijn afhankelijk van: - de initieel aanwezige microflora - de intrinsieke factoren van het voedingsmiddel of grondstof: pH, a w, redoxpotentiaal, nutriëntenrijkdom,... - de extrinsieke factoren: temperatuur, omgevingsvochtigheid, verpakking,... - de procesfactoren - ... An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
79
TABEL 1: ASSOCIATIEFLORA
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
80
Een kort overzicht van het microbieel bederf in voedingsmiddelen: SOORT BEDERF Proteolyse of eiwitsplitsing
VERSCHIJNSELEN Onaangenaam riekende stoffen (H2S, rotte eieren,...)
VOORBEELDEN Eiwitrijke producten; vlees, kip, vis en eieren
Lipolyse of vetsplitsing
Ransheid
Vetrijke producten; margarine en boter
Suikervergisting
Verzuring gepaard gaande met gasvorming
Suikerhoudende producten; limonade en marsepein
Beschimmeling
Kleurrijke vlekken
Droge producten en brood
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
81
6.1 VLEES EN VLEESWAREN •
Vers vlees
- vertoont een hoge aw - bezit een pH die gelegen is tussen 5,5 en 7,0 - is rijk aan eiwitten, vitaminen en mineralen en arm aan koolhydraten (< 1%) vlees is een ideaal substraat voor de groei van bacteriën. Wanneer bacteriën groeien dan treden de eerste waarneembare bederfverschijnselen op als het totaal aantal kiemen 10 7/ cm2 bereikt. Dit gaat gepaard met verkleuringsverschijnselen en ontstaan van typische bederfgeuren.
•
Versneden vlees is onderhevig aan aëroob bederf omwille van de verhoging van het relatief oppervlak.
•
Gemalen vlees bederft vlugger dan intact vlees omdat door het malen zijn de m.o. in de kern van de massa terecht gekomen en bovendien is er vleessap vrijgekomen. Ook wordt er door het malen meer zuurstof in de vleesmassa gebracht en is er eveneens meer contact met de mogelijks (licht) gecontamineerde maalapparatuur. Het totale kiemgetal van gemalen vlees is > 105 / g. Wanneer het kiemgetal 108 / g bereikt treden bederfverschijnselen op.
•
Diepvries vlees zal bij –18 ° C geen microbieel bederf vertonen. Wanneer het beginkiemgetal (voor invriezen) hoog is, kunnen de microbieel gevormde enzymen actief zijn en bederf veroorzaken. Vandaar dat het verkieslijk is diepvriesvlees op – 24 ° C te bewaren aangezien bij deze lage temperatuur geen enzymatische activiteiten meer mogelijk zijn. Op diepvries vlees dat tussen –5 en –10 ° C wordt opgeslagen, kunnen schimmels groeien (zwarte vlekken) doch weinig bederfgeuren en –smaken worden hierbij gevormd.
•
Vleeswaren - rauw bereid vlees: vb. rauwe ham, bacon → hebben een lage aw (door zouttoevoeging en indrogen) - rauwe vleesbereiding: vb. droge worst → heeft een lage pH door melkzuurfermentatie → heeft een lage aw door indrogen Op een dergelijk stabiel product kunnen alleen nog schimmels groeien. - verhitte vleeswaren: ° Gepasteuriseerde vleeswaren: vb. kookham, leverworst, pastei → hebben een verhitting ondergaan bij temperaturen lager dan 100 ° C.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
82
1. pasteurisatie gebeurt in het recipiënt: vb. worst, pastei Bederf kan veroorzaakt worden door: - thermoresistente sporen (Bacillus en Clostridium) die de hittebehandeling kunnen overleven - thermoresistente vegetatieve cellen (lactobacillen en streptococcen) kunnen bij onvoldoende hittebehandeling de pasteurisatie ook overleven 2. na het pasteuriseren ondergaan de vleeswaren nog een reeks behandelingen: koelen, portioneren, verpakken De nabesmetting kan oorzaak zijn van bederf. ° Gesteriliseerde vleeswaren: vb. corned beef → hebben een verhitting ondergaan bij temperaturen hoger dan 100 ° C in een hermetisch gesloten recipiënt (in blik) Bederf kan optreden door een lek, ondersterilisatie of wanneer er reeds bederf was vóór de verhitting.
6.2 GEVOGELTE •
Vers gevogelte: - vertoont een hoge aw - bezit een pH die gelegen is tussen 5,5 en 6,7 - is rijk aan eiwitten, vitaminen en mineralen en arm aan koolhydraten gevogelte is een ideaal substraat voor de groei van bacteriën. De houdbaarheid van vers gevogelte wordt hoofdzakelijk bepaald door 4 factoren: 1. temperatuur - bij 1 ° C: bederf door vooral Pseudomonas spp. - bij 10 ° C: bederfpatroon is volledig verschillend; vooral Enterobacter liquefaciens en atypische melkzuurbacteriën zullen groeien Wanneer het aantal kiemen op de huid 107 – 108 / cm2 bereikt, is een typische bederfgeur waar te nemen. 2. het type en de hoeveelheid contaminatie Als het initiële kiemgetal hoog is, zal sneller bederf optreden. 3. pH 4. type verpakking - verpakkingsfilm met een hoge permeabiliteit voor zuurstof: vooral ontwikkeling van Pseudomonas spp. - verpakkingsfilm die ondoorlaatbaar voor zuurstof is: groei van Shewanella (een sterke sulfideproducent), Brochthrix thermosphacta en atypische melkzuurbacteriën.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
83
Het gevormde CO2 werkt remmend op de aërobe Pseudomonas spp. - in volledig vacuüm verpakt gevogelte zal hoofdzakelijk Enterobacter tot ontwikkeling komen. - gevogelte verpakt in gemodificeerde atmosfeer, waar bij voorkeur een gasatmosfeer van 90 % CO2 en 10 % O2, zal de houdbaarheid verlengd worden. •
Diepvries gevogelte: - bij –18 ° C: geen microbieel bederf - bij –7 ° C: groei van schimmels is mogelijk
•
Verhitte waren op basis van gevogelte: idem verhitte vleeswaren
6.3 VIS, SCHAAL- EN WEEKDIEREN •
Verse vis, schaal- en weekdieren: - vertonen een hoge aw - bezitten een neutrale pH (afhankelijk van de glycolyse gedurende de “rigor mortis”) - zijn rijk aan eiwitten, vitaminen en mineralen en arm aan koolhydraten ideaal substraat voor de groei van bacteriën. Het bacteriële bederf is verantwoordelijk voor de typische rotte visgeuren: vorming van TMA (= trimethylamine), NH3 (= ammoniak), aminen, ...
•
Diepvriesvis: - bij –18 ° C: geen microbieel bederf - bij –7 ° C: groei van schimmels is mogelijk
•
Half-conserven van vis: - Marinades van vis hebben een lage pH (pH ± 4) en zijn onderhevig aan bederf door de zuurtolerante m.o.: gisten, schimmels en melkzuurbacteriën. - Gezouten en gedroogde visserijproducten, al of niet gerookt hebben een lage aw en zijn vooral onderhevig aan bederf door Gram-positieve kiemen, schimmels en gisten.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
84
6.4 MELK EN ZUIVELPRODUCTEN •
Rauwe melk Koelen is de enigen manier om de houdbaarheid van rauwe melk te verlengen. Bij bederf kan er draadvorming en verzuring optreden.
•
Gepasteuriseerde melk - is aan bederf onderhevig door de groei van thermoresistente bacteriën zoals sommige micrococcen, enterococcen, Streptococcus thermophilus, melkzuurbacteriën, aërobe sporenvormers en anaërobe sporenvormers. Deze thermoresistente kiemen groeien traag bij t° < 5 ° C. - bederf kan ook door een post-pasteurisatie besmetting met Gram-negatieve psychrotrofe kiemen - bederf kan ook door thermoresistente sporenvormers zoals Bacillus cereus. - bederfverschijnselen:draadvorming, verzuring en gasvorming. - Gemiddelde houdbaarheid: bij 1,7 ° C: 17 dagen bij 5,6 ° C: 12 dagen bij 10 ° C: 7 dagen
•
Melkvet Melkvet kan afgebroken worden door lipase producerende bacteriën, gisten en schimmels.
•
Gecondenseerde melk - ongesuikerde gecondenseerde melk: heeft als gevolg van de voorverwarming en het indampen als het ware een pasteurisatiebehandeling ondergaan. Dit betekent dat thermoresistente vegetatieve cellen en sporen kunnen overleven. Na voorverwarmen en indampen wordt de gecondenseerde melk ingeblikt en gesteriliseerd. Bij onvoldoende sterilisatie kan nadien vroegtijdig bederf optreden. - gesuikerde gecondenseerde melk: bevat 40 – 60 % suiker, daardoor heeft dit product een lage aw. Bovendien is er een voorverwarming op 71 – 100 ° C gevolgd door een mild indampproces (49 – 55 ° C). Nadien wordt het product ingeblikt en gesteriliseerd. Het is dus een vrij stabiel product tenzij er via een lek een besmetting kan optreden.
•
Boter De room bestemd voor de bereiding van boter is besmet met melkzuurbacteriën, gasvormers en andere bedervers. Wanneer deze bacteriën groeien gaat dit gepaard met een pH daling tot op een waarde waarbij schimmels beginnen te groeien. Voor de bereiding van boter wordt de room gepasteuriseerd. Gezouten boter heeft bovendien een lage aw. Schimmels kunnen tot ontwikkeling komen bij boter met een laag zoutgehalte.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
85
•
Kaas Bederf en houdbaarheid hangt af van vochtgehalte, zoutgehalte en de pH. Vb.: zachte kaas: 55 – 80 % vocht (Brie, Camembert) Zeer harde kaas: 26 – 34 % vocht (Parmesan) De houdbaarheid van vele kazen wordt beperkt door de groei van gisten en schimmels. Wanneer de fermentatie van kaas slecht verloopt, kunnen gedurende de fermentatie anaërobe sporenvormers, gisten en schimmels groeien. Clostridia kunnen bvb. gas vormen na een aantal weken rijpen, wat aanleiding geeft tot overmatige vorming van ogen en spleten. Dit wordt ‘late blowing’ of ‘laat los’ genoemd. Coliformen kunnen bij zeer grote aantallen eveneens kwaliteitsgebreken geven zoals ‘vroeg los’ (‘early blowing’) (zelden het geval in moderne kaasproductie door toepassen GHP).
‘laat los’
‘vroeg los’
•
Yoghurt Yoghurt is het resultaat van een melkzuurfermentatie in melk (lactose wordt omgezet tot melkzuur). Hierdoor wordt een lage pH (4,5 – 4,7) bekomen waarbij groei van schimmels (aan het oppervlak) en van gisten mogelijk is.
•
Karnemelk Karnemelk wordt bereid uit melk waaraan een startercultuur werd toegediend die bestaat uit 3 soorten melkzuurbacteriën. Deze culturen kunnen echter besmet zijn met gisten en andere bederfveroorzakende m.o.
•
Ijscrème In diepvries: geen microbiologisch bederf. Wanneer er niet snel genoeg diepgevroren werd, kan er bederf optreden.
6.5 EIEREN • Gehele eieren De m.o. die normaal op de schaal aanwezig zijn kunnen via de poriën van de schaal en door het membraan in het eiwit terecht komen. Hierin komen tal van antimicrobiële factoren voor die de groei van tal van soorten zullen remmen (vb.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
86
lysosyme). Enkele soorten, vooral Gram-negatieve kiemen, kunnen de dooier bereiken en bederf veroorzaken. Schimmels kunnen ook groeien op de schaal van de eieren. •
Vloeibaar ei (gebroken ei) Voor diverse industriële toepassingen worden eieren gebroken. - Er kan een pasteurisatie gebeuren. Daarna worden ze gekoeld, verpakt en vervoerd (gekoeld of diepgevroren). - Er kan ook suiker of zout toegevoegd worden.
6.6 GROENTEN •
Rauwe groenten - vertonen een hoge aw - bezitten een zwak zure tot neutrale pH - hebben een hoge Eh - hebben een hoog koolhydraatgehalte, aanwezigheid van vitaminen en mineralen - zijn door hun intacte weefselstructuur, minder aan microbieel bederf onderhevig vergeleken met voorgesneden groenten. Het microbieel bederf van verse (al dan niet voorgesneden) groenten kan vaak niet aan één m.o. toegewezen worden. Kunnen een rol spelen in bederf: ° pectinolytische m.o. (Pseudomonas, Erwinia, gisten en schimmels) ° melkzuurbacteriën ° gisten
•
Afgeleide producten van groenten * groentesappen: - worden gesteriliseerd op hoge temperatuur en gedurende korte tijd (high temperature short time = HTST) - Bij onvoldoende sterilisatie kan Bacillus coagulans overleven en bederf veroorzaken. Het typische bederfverschijnsel wordt “flat sour” genoemd m.a.w. zuurvorming zonder gasvorming (recipiënten bomberen niet).
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
87
* diepvriesgroenten en droge groenten: zijn microbiologisch stabiel. * gefermenteerde groenten en groenten op zuur kunnen omwille van de zure pH aangetast en bedorven worden door melkzuurbacteriën, alsmede door gisten en schimmels (op het oppervlak).
6.7 FRUIT •
Vers fruit - vertoont een hoge aw - bezit een zure tot zwak zure pH (sterk verschillend naargelang de fruitsoort) - heeft een hoog koolhydraatgehalte, aanwezigheid van vitaminen en mineralen - wordt vaak beschermd door hun schil Vooral schimmels zullen op volledig fruit groeien. Op geschild fruit (in fruitsalades) zal, afhankelijk van de pH, bederf vooral door gisten en eventueel melkzuurbacteriën plaatsgrijpen.
•
Afgeleide producten van fruit * fruitsappen: - hebben een lage pH en verlaagde aw door toevoegen van suikers - vooral gisten zullen bederf veroorzaken - schimmels kunnen eveneens groeien aan het oppervlak In gepasteuriseerde fruitsappen overleven vegetatieve bacteriën niet. Sommige schimmels zijn meer hitteresistent dan gisten en weerstaan aan pasteurisatietemperaturen hoger dan 80 ° C. Alle sporen van bacteriële afkomst zijn niet in staat te kiemen bij dergelijke lage pH. * diepvries fruit: is microbiologisch stabiel. * gedroogd fruit: is eveneens microbiologisch stabiel. * gefermenteerd fruit (vb. olijven): is net zoals gefermenteerde groenten aan bederf door mekzuurbacteriën, gisten en schimmels onderhevig.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
88
6.8 NOTEN Noten hebben een lage aw en zijn relatief microbiologisch stabiel. Wanneer de aw stijgt door rehydratie kunnen schimmels groeien op noten; vb. AFLATOXINEN (afkomstig van Aspergillus flavus).
6.9 KRUIDEN EN SPECERIJEN - hebben een lage aw want ze zijn gedroogd → zijn dus microbiologisch stabiel - zijn wel hoog besmet door hun afkomst en wijze van drogen (aan de lucht gedroogd) - kunnen na rehydratatie door toevoegen van vochtige ingrediënten de aldus bekomen eindproducten bederven. Aangewezen is bestraalde kruiden te gebruiken.
6.10 MAYONAISE, DRESSING EN SALADES •
Mayonaise - is een emulsie van olie (80 %), eierdooier en water (azijn) + zout + andere smaakgevende ingrediënten. - vertoont een goede microbiologische stabiliteit door lage pH en lage aw. - wanneer er te weinig zout wordt toegevoegd, kunnen schimmels en gisten bederf veroorzaken.
•
Dressing - idem mayonaise maar bevat minder vet en meer water - heeft een lage pH maar een hogere aw. - bederf kan optreden als gevolg van de groei van ° melkzuurbacteriën ° gisten ° schimmels
•
Salades - zijn mengsels van mayonaise of dressing met diverse ingrediënten zoals vlees, gevogelte, eieren, vis, schaaldieren, weekdieren en groenten. - hebben een zure tot halfzure pH en een relatief hoge a w. - bederf kan optreden als gevolg van de groei van ° melkzuurbacteriën ° gisten ° schimmels - om houdbaarheid te verlengen worden vaak chemische conservering toegepast.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
89
6.11 DRANKEN •
Niet-alcoholische dranken * natuurlijke minerale waters: De autochtone microflora (van in de bron aanwezig) van minerale waters zijn in het algemeen in lage aantallen aanwezig (10 – 100 / ml). * frisdranken: - hebben een lage pH (± 2) en bevatten bovendien veel CO2, kunnen ook veel suikers bevatten en daardoor aw doen dalen. - CO2 remt de schimmelgroei. Bederf door gisten is echter mogelijk. Bij light frisdranken: geen suiker, geen aw daling → toevoegen van conserveringsmiddelen * fruitsappen: zie 6.7
•
Alcoholische dranken Alcoholische dranken hebben een pH van 4 – 5 en sommige bevatten CO2. De gebruikelijke concentratie aan CO2 is vooral actief tegen schimmels doch minder tegen bacteriën en gisten. * bier bederf kan optreden door draadvorming, verzuring, troebeling,... * wijn bederf vooral door gisten en bacteriën: verzuring, troebel maken,...
6.12 GRAAN, MEEL EN BROOD •
Graan - heeft een lage aw-waarde (10 – 12 % vocht), dus is het microbiologisch stabiel. - kan wel gaan beschimmelen als het vochtgehalte toeneemt. De relatieve vochtigheid van de omgeving speelt hierin een belangrijke rol.
•
Meel - is het gemalen graanproduct en is eveneens microbiologisch stabiel als het vochtgehalte < 12 %. - Schimmelgroei kan optreden als de aw-waarde stijgt door vochtopname (15 % vocht) - Vanaf 17 % vocht is er groei van gisten en bacteriën mogelijk.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
90
•
Degen Degen die onder koeling worden bewaard zijn stabiel want: - de omstandigheden zijn anaëroob - er is een lage aw - lage temperatuur - pH is meestal laag - door gisting wordt CO2 geproduceerd Bederf wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door groei van melkzuurbacteriën.
•
Brood - binnenin brood:
aw kan nog voldoende hoog zijn opdat sporen van Bacillus subtilis en Bacillus lichineformis zouden kiemen en groeien met draadvorming als gevolg (“ropy bread”). - korst van het brood: is droog en vertoont een lage aw waardoor geen groei van m.o. mogelijk is. Wanneer de relatieve vochtigheid van de omgeving hoog is zal de korst water absorberen waardoor de aw stijgt en schimmels beginnen te groeien.
•
Cake - heeft een aw van 0,75 – 0,90 - schimmels kunnen groeien bij deze aw.
•
Pasta’s (macaroni, spaghetti, noedels,...) - droge deegwaren hebben een lage aw en zijn microbiologisch uiterst stabiel. - verse pasta heeft een hoge aw en heeft zelfs gekoeld een beperkte houdbaarheid.
6.13 SUIKER EN SUIKERWAREN Deze groep levensmiddelen heeft een zeer lage aw waardoor ze microbiologisch uiterst stabiel zijn. Bij stijging van de aw door bewaren in omstandigheden met hoge relatieve vochtigheid zal bederf optreden door osmofiele gisten of door sommige osmofiele Bacillus en Clostridium soorten.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
91
6.14 CONSERVEN •
INDELING: 1. Licht zure conserven (pH > 5,3) - conserven van vlees, vis, gevogelte en sommige groenten - de thermoresistente Bacillus stearothermophilus en H2S-producerende sporevormers kunnen overleven, vooral bij ondersterilisatie 2. Half-zure conserven (pH = 5,3 – 4,5) - sommige groenten, spaghettisaus, soep en sauzen - Clostridium thermosaccharolyticum en sporen van verrottende anaëroben kunnen worden aangetroffen. 3. Zure conserven (pH = 4,5 – 3,7) - fruitconserven - Clostridium pasteurianum, Bacillus coagulans, melkzuurbacteriën en boterzuurproducerende anaëroben kunnen nog groeien. 4. Sterk zure conserven (pH < 3,7) - pickles, citrussappen en zuurkool. - bederf door gisten, schimmels en melkzuurbacteriën kan hier optreden.
•
BEDERFVERSCHIJNSELEN De voornaamste bederftypes in conserven worden weergegeven in tabel 3. Figuur 1 illustreert de constructie van een conserve. Figuur 2 toont de veranderingen in conserven bij microbieel bederf.
° Bederf door thermofiele sporenvormende bacteriën: * “flat sour” bacteriën: - vormen zuur zonder gas (geen zwellen van de blikken) - dit bederf is typisch voor licht zure conserven en wordt veroorzaakt door Bacillus coagulans, Bacillus sterothermophilus en Bacillus pepo. Deze soorten groeien traag bij 25 ° C doch goed bij 30 – 55 ° C.
* Thermofiele anaëroben die geen H2S vormen: - deze groep is vooral verantwoordelijk voor bederf van licht en halfzure conserven. - de belangrijkste soort is Clostridium thermosaccharolyticum die CO2 en H2 produceert (zwellen van de blikken) en die niet bij 30 ° C doch wel bij 37 – 55 ° C groeit. * Thermofiele anaëroben die H2S produceren: - zijn verantwoordelijk voor het bederf van licht zure conserven. - Clostridium nigrificans behoort tot deze groep. De sporen van deze
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
92
bacterie zijn echter minder thermoresistent hetgeen betekent dat hun aanwezigheid in een licht zure conserven steeds wijst op een onderverhitting of op lek. Bovendien is Clostridium nigrificans obligaat thermofiel hetgeen betekent dat groei slechts mogelijk is bij een temperatuur > 37 ° C.
° Bederf door mesofiele sporenvormende bacteriën: * Anaërobe sporen: Clostridium - Saccharolytische Clostridia: Deze zijn in staat half-zure en zure conserven te bederven. Typische soorten zijn: Clostridium pasteurianum en Clostridium butyricum. - Proteolytische Clostridia: Deze groeien vooral in licht zure conserven. Vooral Clostridium sporogenes, Clostridium putrefaciens en Clostridium botulinum zijn hier verantwoordelijk voor. * Aërobe sporen: Bacillus Bacillus subtilis zal vooral groeien in zure en half-zure conserven.
De aanwezigheid van deze anaërobe en aërobe sporen wijst op een onvoldoende verhitting of lek.
° Bederf door niet-sporenvormende bacteriën: Dit zijn vooral de melkzuurbacteriën. Bederf wijst steeds op een onvoldoende verhitting of op een lek.
° Bederf door gisten en schimmels: Wanneer conserven bedorven zijn door groei van gisten en schimmels, wijst dit op een sterke onderverhitting of op een lek.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
93
Tabel 3: Types of canned food spoilage.
Figuur 1:
An Vandenhaute
The construction of a metal can. Notice the seam construction, which was introduced about 1904. During cooling after sterilization, the vacuum formed in the can may actually force contaminating organisms into the can along with water.
Levensmiddelenmicrobiologie
94
a)
b)
c)
d)
Figuur 2: Changes in cans as a result of microbial spoilage. a) Normal can; note that the top of the can is indented due to negative pressure (vacuum) inside. b) Slight swell resulting from minimal gas production. Note that the lid is slightly raised. c) Severe swell due to entensive gas production. Note the great deformation of the can. This can is potentially dangerous, and could explode if dropped or hit! d) The can shown in above was dropped and the gas pressure resulted in a violent explosion. Note that the lid has been torn apart.
An Vandenhaute
Levensmiddelenmicrobiologie
95