kontaminanti hrane bioloskim agensima, Vodiči, Projekti, Istraživanja od Ekotoksikologija

Preuzmite kontaminanti hrane bioloskim agensima i više Vodiči, Projekti, Istraživanja u PDF od Ekotoksikologija samo na Docsity!

MENTOR: DR TATJANA

kontaminanti hrane biološkim agensi^ STUDENT: LIDA MU

Seminar

SADRŽAJ:

• Kontaminanti hrane biološkim agensima.........................................................................................
• Biološki agensi u hrani.....................................................................................................................
• Plesni.................................................................................................................................................
• Gljive u hrani....................................................................................................................................
• Kvasci...............................................................................................................................................
• Bakterije............................................................................................................................................
• Virusi................................................................................................................................................
• Opasnosti iz okoline........................................................................................................................
• Literatura.........................................................................................................................................

Gljive su eukariotski mikroorganizmi. Spadaju u posebno carstvo Mycota. Gljive se dele na: makromicete i mikromicete. Makromicete poseduju krupna plodonosna tela i poznata su pod nazivom više gljive ili pečurke. U mikromicete spadaju oblici mikroskopskih veličina. To su filamentozne gljive ili plesni i kvasci.

Plesni su višećelijski mikroorganizmi (eukariotske ćelije) sa micelijumskom (končastom) morfologijom. Micelijum se sastoji od dugačkih razgranatih niti – hifa, prečnika od 30 do 100 m. Kod nižih gljiva hife su jednoćelijske i bez poprečnih pregrada – septi, dok su kod većine gljiva hife septirane. Kod plesni micelijum se deli na: supstratni i vazdušni. Supstratni micelijum predstavlja splet hifa, koje se razvijaju u supstratu i koje služe gljivi za pričvršćivanje. Vazdušni micelijum nalazi se iznad supstrata i pored mnogobrojnih hifa sadrži i organe za fruktifikaciju – sporangionoše (sporangiofore) sa sporangiosporama ili konidionoše (konidiofore) sa konidiosporama. Pored navedenih, postoje i drugi oblici spora, koje služe za razmnožavanje gljiva. Tako se npr. askospore razvijaju u askusima Ascomycotina, a bazidiospore u bazidijama Basidiomycotina (Škrinjar i Tešanović, 2007).

Spore su tvorevine različitog porekla, oblika i veličine, sastavljene od jedne, dve ili više ćelija. Visoko su specijalizovane za reprodukciju, preživljavanje i rasprostranjenje vrsta. Iz spore može nastati nova plesan, ako dospe na mesto koje ima uslove pogodne za njihovo klijanje. Kod plesni poznato je da se nova plesan može formirati od bilo kog vegetativnog dela, što utiče na mogućnost brzog razmnožavanja i opstanka u različitim sredinama.

Supstratni i vazdušni micelijum zajedno načvrstoj podlozi formiraju koloniju. Sa retkim izuzecima, kolonije gljiva veće su od bakterijskih. Međusobno se razlikuju po: strukturi (somotaste, vunaste, zrnaste, kožaste i sl), obliku (okrugle, ovalne, zrakaste, nepravilne), obojenju (plave, zelene, sive, sivozelene crne, krem, beličaste i dr.) i veličini.

Gljive se odlikuju velikom frekvencijom rasprostranjenja. Otporne su na različite agense, pa se mogu izolovati iz različitih sredina, npr. iz životnih namirnica sa izrazito kiselom sredinom (voćni sokovi na bazi citrusa), niskim sadržajem slobodne vode (čajevi, začini, žitarice, brašno i sl.), kao i sušenih, smrznutih i pasterizovanih prehrambenih proizvoda. U toku skladištenja smrznutog mesa mogu izazvati kvarčak pri temperaturi od -18°C, tj. temperaturi pri kojoj se smrznuto mesočuva (Škrinjar i Tešanović, 2007).

Plesni, generalno, mogu da izdrže veće promene u pH vrednosti sredine, nego što je to slučaj sa bakterijama i kvascima, ičesto mogu da tolerišu i veće temperaturne razlike. Iako plesni napreduju najbolje kada je pH oko 7,0, mogu da se razviju i u opsegu pH od 2,0 do 8,0, mada je za njih najpovoljnije ako je pH blago kisela ili neutralna. Plesni bolje rastu na temperaturi bliskoj temperaturi okruženja nego u hladnijem okruženju, iako mogu da rastu i na temperaturama ispod 0oC. Iako im više pogoduje minimalno prisustvo vode (water activity – aw) od približno 0,90, rast pojedinih osmofilnih plesni se može javitičak i na nivou od 0,60. Na aw od 0,90 ili većem, bakterije i kvasci rastu efikasnije i obično rastu na račun plesni. Kada je aw ispod 0,90, verovatnije je da će se razvijati plesni. Hrana poput testa, sireva i oraha, koja nema puno vlage u sebi je podložnija kvarenju usled razvoja plesni (Marriott & Gravani, 2006).

Plesni se obično javljaju u kombinaciji sa kvascima i bakterijama. Odgovorne su za proizvodnju brojnih fermentisanih namirnica i uključene su u proces industrijske proizvodnje organskih kiselina i enzima. s druge strane plesni su i glavni uzrok za povlačenje namirnica iz prodaje. Mnoge plesni ne predstavljaju opasnost po zdravlje ljudi, ali neke proizvode mikotoksine koji su toksični, kancerogeni, mutageni, ili teratogeni za ljude i životinje.

Plesni se brzo šire zato što mogu da se prenose vazduhom. Ove gljive izazivaju različite stepene vidljivih pogoršanja i raspadanja namirnica. Njihov rast se može videti preko pojave tačkastih mesta, krastica, micelijuma koji podseća na pamuk, ili obojene plesni sa puno spora.

Plesni mogu proizvesti neuobičajeni ukus i miris zbog fermentativnih, lipolitičkih i proteolitičkih promena izazvanih enzimskim reakcijama sa ugljenim hidratima, mastima i proteinima u hrani.

Plesni zahtevaju prisustvo kiseonika i ne mogu da rastu ako je prisustvo ugljen dioksida veliko (5% do 8%). Njihova sposobnost prilagođavanja je vidljiva i kroz mogućnost da uzimaju kiseonik iz organske materije i da rastu na veoma niskim koncentracijama kiseonika, pačak i u vakuumskim pakovanjima. Neke halofilne plesni mogu da tolerišučak i koncentracije soli preko 20%.

Pošto je plesni teško kontrolisati, one su veliki problem prerađivačima hrane zbog kvarenja hrane uzrokovanim ovim mikroorganizmima. Zabeleženo je mnogo slučajeva povlačenja proizvoda iz prodaje zbog kontaminacije plesnima.

Gljive u hrani

Najčešće izolovane vrste gljiva iz hrane pripadaju rodovima Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternariа, Cladosporium, Mucor, Rhizopus, Eurotium i Emericella (Tabela 1) [1– 3]. Vrste rodova Aspergillus, Penicillium i Eurotium su „skladišne“ gljive koje se razvijaju pri aktivnosti vode (аw vrednosti) 0,85 i nižim, tako da se mogu izolovati iz začina [2–11], sušenog voća, povrća [12–15], semena tikve golice, suncokreta [16] i sličnih proizvoda. Vrste iz rodova Fusarium i Alternaria su „poljske“ gljive i za njihov razvoj je potreban veći sadržaj vlage u supstratu i niže temperature. Ove vrste se najčešće mogu naći u/na zrnima žita i proizvodima od žita [15–24]. Takođe, navode se kao česti uzročnici oboljenja voća i povrća još u polju, pored vrsta iz rodova Sclerotina, Botrytis, Monillia, Rhizopus, Mucor i Penicillium [25]. Gljive su česti kontaminenti i proizvoda od mesa i mleka tokom skladištenja. Vrste iz rodova Penicillium, Aspergillus, Cladosporium, Geotrichum, Mucor, Sporotrichum, Trichoderma su najčešće izolovane iz ovih grupa namirnica [1–3,22,26]. Tokom rasta filamentozne gljive mogu proizvoditi veliki broj enzima (lipaza, proteaza, karbohidrogenaza). U hrani ovi enzimi mogu nastaviti svoje aktivnosti nezavisno od uništenja ili uklanjanja micelije gljiva. Enzimske aktivnosti mogu uticati na promene ukusa i mirisa hrane, kao što su miris na buđ kod vina i suvog voća ili netipična aroma (″rioy″) kafe [1,27,28]. Navedene promene mogu prouzrokovati Penicillium brevicompactum, P. crustosum i Aspergillus flavus transformacijom 2,4,6- -trihlorofenola u trihloroanisol (TCA). Neki od ovih mirisa mogu nastati već pri malim količinama TCA (8 ng/L u kafi) ili trans-1,3- pentadiona nastalog transformacijom sorbinske kiseline usled aktivnosti Penicillium spp., Trichoderma spp. i Paecilomyces variotii. Rezultat enzimske aktivnosti gljiva može biti potpuna dezintegracija strukture hrane, npr. kod pasterizovanih plodova jagode usled rasta Byssochlamys fulva i B. nivea koje su otporne na toplotu. Vrste iz rodova Penicillium, Aspergillus i Fusarium mogu proizvoditi isparljiva jedinjenja, kao što su dimetil-disulfid, geosmin i 2-metilisoborneol, koja u veoma malim količinama negativno utiču na kvalitet hrane i pića. U poslednjih 50 godina gljive u hrani su privukle posebnu pažnju zbog sposobnosti da proizvode mikotoksine. Prisustvo toksigenih gljiva i mikotoksina u namirnicama biljnog i životinjskog porekla, kao i u hrani za životinje, dokumentovano je od strane mnogih autora kod nas u i svetu.

Kvasci

bakterije formiraju sporu ili endo sporu. Najčešće se u bakterijskoj ćeliji formira jedna spora, retko dve ili više. Većina spora dobro podnosi isušivanje, uticaj niskih i visokih temperatura, radijacije i drugih faktora. Spore nekih bakterija preživljavaju višečasovno kuvanje, pačak i režim sterilizacije, koji se primenjuje tokom tehnološkog procesa proizvodnje nekih prehrambenih proizvoda. Kada se spora nakon nepovoljnih uslova nađe u povoljnoj sredini, počinje da klija i tada dolazi do stvaranja nove bakterijske vrste. Neke od bakterija koje formiraju spore su termofilni mikroorganizmi koji proizvode toksin koji može dovesti do nastanka bolesti koje se prenose putem hrane. Bakterije različito podnose varijacije u parametrima kao što su temperatura, aciditet i odnos prema kisiku, dostupnost hranjivih tvari i drugih čimbenika u okolini. Tako je za razvoj nekih potreban kisik, dok druge traže atmosferu bez njega. Neke su otporne na izrazito slanu okolinu dok neke ona uništava. Temperature optimalnog rasta, kao i gornje i donje granice su vrlo različite. Različito su osjetljive prema antibioticima, kemoterapeuticima i dezinficijensima, a razlikuju se i po stvaranju i načinu antimikrobne otpornosti. Mikrobiološka ispitivanja traju i do 7 dana (kultivacija na hranjivim podlogama). U novije vrijeme provode se i brzi testovi koji rezultate daju za 24 do 48 sati (ELISA, PCR). Ako do „trovanja hranom“ dolazi uslijed djelovanja samog mikroorganizma u organizmu čovjeka, govorimo o infekciji (Salmonella spp., L. monocytogenes, Campylobacter spp.). Ovisno o uzročniku različiti su periodi inkubacije (npr. salmonela 12-72 sata), kao i klinička slika bolesti koju najčešće karakteriziraju mučnina, povraćanje, proljev i opći simptomi (temperatura, glavobolja). Osim djelovanja samog mikroorganizma, do „trovanja hranom“ može doći i djelovanjem toksina kojeg producira bakterija u hrani (Staphilococcus aureus, Bacillus cereus – emetički toksin) ili toksina kojeg producira bakterija u probavnom traktu (Clostridium perfrigens, Bacillus cereus – dijarealni toksin). Kod trovanja hranom izazvanih djelovanjem toksina vrijeme inkubacije je znatno kraće i kliničkom slikom dominiraju simptomi od strane probavnog trakta, bez temperature i općih simptoma. Izuzetak je izrazito teška klinička slika nastala djelovanjem botulinum toksina (Clostridium botulinum).

Najznačajnije bakterijske vrste koje se mogu prenijeti hranom su:

• Salmonella spp_._
• Campylobacter spp_._
• Escherichia coli
• Listeria monocytogenes
• Staphylococcus aureus
• Bacillus cereus

Ostali uzročnici bakterijskih infekcija i intoksikacija

• Yersinia enterocolitica
• Aeromonas hydrophila
• Plesiomonas shigelloides
• Bacillus subtilis
• Bacillus licheniformis
• (^) Vibrio spp.
• Brucella

• Clostridium perfringens tip A
• Clostridium botulinum
• Shigella spp_._
• Yersinia enterocolitica
• Yersinia pseudotuberculosis
• Enterobacter sakazakii
• Vibrio cholerae
• Vibrio parahaemolyticus
• Enterobacter szakazaki I dr.

Virusi

Virusi su infektivni mikroorganizmi sa dimenzijama koje variraju od 20 do 300 nm, ili oko 1/100 do 1/10 veličine bakterija. Većina virusa se može videti jedino uz pomoć elektronskog mikroskopa.čestice virusa se sastoje od jednog molekula DNK ili RNK, okružnog omotačem od proteina. Virusi se mogu razmnožavati isključivo u živim ćelijama drugih organizama. Oni su paraziti živih organizama kao što su: bakterije, gljive, alge, protozoe, više biljke, beskičmenjaci i kičmenjaci. Kao paraziti, virusi spadaju u izuzetno specifične organizme, tako da postoje virusi biljaka, životinja ičoveka, kao i virusi koji napadaju druge mikroorganizme. Kada se proteinska ćelija pričvrsti za površinu ćelije domaćina, ili ćelija domaćin uvučečesticu virusa ili se nukleinska kiselina ubrizga iz virusa u ćeliju domaćina, kao što je to slučaj kod bakteriofaga i bakterija kao domaćina.

Najčešći virusni uzročnici alimentarnih infekcija:

• Norovirus
• Hepatitis virus A
• Hepatitis virus E
• Rotavirus
• Enterovirusi
• Astrovirusi
• Adenovirusi tip 40 i 41i dr.
• Sapporo like virus
• Corona virus

Kod životinja, neke zaražene ćelije domaćina umiru, ali druge preživljavaju infekciju i nastavljaju svoje normalno funkcionisanje. Nije neophodno da ćelija domaćin umre da bi organizam domaćin – u slučaju ljudi, postao bolestan. Zaposleni mogu biti prenosioci virusa i preneti ga na hranu. Zaražena osoba koja je u dodiru sa hranom može zarazu preneti putem fekalija i preko respiratornog trakta. Do transmisije dolazi prilikom kašljanja, kijanja, dodirivanja nosa koji izlučuje sekret, i od neopranih ruku posle korišćenja toaleta. Nemogućnost ćelija domaćina da vrše svoju normalnu funkciju izaziva bolest. Posle ponovnog uspostavljanja normalne funkcije, dolazi i do oporavka. Nemogućnost virusa da se reprodukuju izvan domaćina i njihova mala veličina komplikuje njihovu izolaciju iz hrane za koju se sumnja da je uzročnik bolesti. Ne postoji dokaz da je HIV virus ikad prenet putem hrane. Sanitarna sredstva poput jodofora mogu uništiti viruse, ali oni ne mogu biti deaktivirani ako je pH niža od pH 3,0. Virusi se deaktiviraju sa 70% etanolom i 10 mg/L slobodnog rezidualnog hlora.

Orašasto voće P. commune, P. crustosum, P. discolor, P. solitum, P. funiculosum, P. oxalicum, P. citrinum, A. flavus, A. wentii, A. versicolor., Eurotium spp., Alternaria infectoria group Raženi hleb Penicillium roqueforti, P. paneum, P. carneum, P. corylophilum, Eurotium repens, E. rubrum, Paecilomyces variotii, Monascus ruber Sir Penicillium commune, P. nalgiovense, P. atramentosum, P. nordicum, Aspergillus versicolor, Scopulariopsis fusca, S. candida, S. brevicaulis Masti, margarin i slčni proizvodi P. echinulatum, P. commune, P. solitum, P. spinulosum, Cladosporium herbarum Fermentisane kobasice Penicillium nalgiovense, P. olsonii, P. chrysogenum, P. nordicum, P. solitum, P. oxalicum, P. commune, P. expansum, P. miczynskii, P. brasilianum, P. aurantiogriseum Pasterizovana hrana Byssochlamys fulva, B. nivea, Hamigera reticulata, Neosartorya fischeri, N. glabra, N. spinosa, Eupenicillium lapidosum, Talaromyces macrosporus, T. bacillisporus, Paecilomyces variotii

Hrana sa niskim sadržajem aw Eurotium chevalieri, E. herbariorum, E. amstelodami, Wallemia sebi, Aspergillus penicillioides, A. restrictus, Eremascus albus, E. fertilis, Xeromyces bisporus, Scopulariopsis halophilica, Chrysosporium inops (sensu Pitt), C. farinicola, C. fastidium, C. xerophilum, Polypaecilum pisce

Uzrok kontaminacije hrane može biti zagađenost vazduha, vode i zemljišta. Ovi izvori kontaminacije zbog globalnih uticaja vrlo teško se kontrolišu. Glavni zagađivači vazduha su otrovni plinovi iz industrijskih postrojenja i sagoreni gasovi iz motornih vozila. Toksične čestice iz zraka se apsorbiraju u žitarice, voće, povrće i dalje prenose putem lanca prerade i distribucije hrane do krajnjeg potrošača. S druge strane tekući industrijski i otpad iz domaćinstava često završava u vodi, pri čemu se toksične hemikalije apsorbiraju u ekosistem i na taj način ulaze u lanac ishrane. Na zagađenost vazduha najviše uticaja ima upotreba pesticida i veštačkog đubriva. Neke od ovih komponenti se mogu u zemljištu zadržati i po više godina. Najpoznatiji toksikanti koji zagađuju hranu poreklom iz industrijskog otpada i prirodne okoline su: hlor ugljovodonici, policiklički aromatski ugljovodonici, teški metali, radioaktivni i ostali elementi. Često su prisutni dioksini stabilni hlor ugljovodonici. Takodje imaju i 1 Dioksin je naziv za više od 200 različitih hloriranih ugljikovodika od kojih se neki ubrajaju medu najotrovnije materije. slične biološke karakteristike, uključujući i toksičnost. Nastaju kao nenamerni nus-produkti procesa sagorevanja. Dioksini se primarno najčešće nalaze u vazduhu, a preko vazduha ulaze u zemljište, vodu i biljke. Tako se mogu naći u različitim ciklusima lanca ishrane. Preko biljaka i životinja dospevaju u meso i mleko pa na taj način ulaze u lanac ishrane čoveka. U organizmu se vrlo teško razgrađuju, pa su i mala deca ugrožena čak i majčinim mlekom. U organizmu se postupno akumuliraju i vrlo sporo ili nikako razgraduju. U hrani, kao kontaminanti iz okoline, mogu biti prisutni i polihlorirani bifenili (PCB). Oni pokazuju sličnu toksičnost kao i dioksini. Izazivaju pad imuniteta, opadanje kose, smetnje u nervnom sistemu. U hrani su prisutni u vrlo malim koncentracijama i to u mesu, ribi i mlečnim proizvodima.Unosom u organizam se akumuliraju u adipoznom tkivu. Polihlorirani bifenili se široko koriste kao pesticidi, dodaci gumi i plastici, kao prenosnici toplote u industriji ulja, boja i lakova. Često spominjani kontaminanti koji se mogu naći u hrani su policiklički aromatski ugljovodonici(PAH). To je skupina organskih spojeva koji sadrže dva ili više spojenih aromatskih prstenova.. Nastaju za vreme nepotpunog sagorevanja ili pirolize organskih materija kod industrijskih procesa ali i u domaćinstvu.

Imaju izražen kancerogeni i genotoksični potencijal. Policiklički aromatski ugljikovodici u hrani mogu nastati i tokom prerade.

Toksični metali kao što su olovo ,kadmijum, živa,arsen i drugi najčešće dospevaju u namirnice iz metalne opreme ili ambalaže prilikom prerade i čuvanja.

Od ukupne količine olova koja se unosi u organizam, oko 90% potiče iz hrane,ali se od toga reasorbuje samo 5%. Izuzetak su, verovatno ,mladi organizmi.

U poslednje vreme uukuzaje se i na opasnost trovanje živom. Neorganska jedinjenja žive koja industrijskim otpadom vodama dospevaju u reke, jeuzera i mora, transformišu se delovanjem mikroorganizama u metilživu. Ovaj organski oblik žive je daleko toksičniji od neorganske žive, lako prodire kroz fiziološke membrane i kumulira u ribama i školjakama. U slatkovodnim ribama 90-100% akumulirane žive je u obliku metilžive.

Kadmijum se takođe nakuplja u ribama, ali se ne zna dovoljno da li kumulacija nastaje zbog aktivnosti čoveka ili potiče iz prirodnih izvora. Jedan od mogućih izvora kadmijuma su i fosfatna dđubriva.

Ostaci agrohemikalije u hrani predstavljaju važan zdrastveni problem.

Upotreba mineralnih đubriva ima ponekad za posledicu visoki sadržaj nitrata i nitrita u biljkama. Neke vrste povrća (naročito spanać,kupus,kelj i celer) sadrže inače visoku koncentraciju nitrata (1000mg/kg). Sadržaj nitrita u svežem povrću je obično mali, ali se može značajno povećati usled redukcije nitrata u nitrite. Drugi izvor nitrata su podzemne vode u nekim krajevima.

U proizvodima animalnog porekla, uključujući mleko, mogu se naći ostaci antibiotika (penicilina,tetraciklina i dr.). Ovi lekovi se široko koriste da spreče infekcije i ubrzaju rastenje domacih životinja, da se poveća proiuzvodnja jaja ili da se obezbedi bolje održavanja mesa i mleka (naročito mleka u prahu).

Ova praksa nosi dve opasnosti po zdravlje ljudi:

•.1. Stvaranje alergije na antibiotike

•.2. Razvoj rezistentnih slojeva mikroorganizama

Plastične materije (polivinilhlorid i polietilen) su hemijski interni i relativno neštetni polimeri. Međutim, u izvesnim okolnostima iz plastičnih sudova u namirnice može dospeti mala količina monomera i drugih supstanci koje se koriste prilikom izrade plastičnih materijala (plastifikatori,stabilizatori,boje i dr). Monomeri koji se koriste za sintezu plastičnih materijala po pravilu su vrlo reaktivna nezasićena jedinjenja. Oni deluju nadržajno na sluznice i prouzrokuju alergijske reakcije na koži. Neki monomeri (vinilhlorid i hloropen) imaju kancorogena svojstva.