Gıda ve Mikroorganizmalar Öğr. Gör. Nihal KANAT GIDA MİKROBİYOLOJİSİ Gıda ve Mikroorganizmalar Öğr. Gör. Nihal KANAT

GIDA NEDİR? (1) Tütün ve ilaç haricinde insanların ağızdan beslenmek veya içmek için aldıkları her türlü madde gıda olarak değerlendirilmektedir. Sudan başlayarak sağlıklı yaşamak için temel gıda maddesi olarak bilinen et, süt, yumurta ve ürünleri başta olmak üzere insan tüketimine sunulmuş tüm içecek ve yiyecekler gıda olarak nitelendirilmektedir. Mikroorganizma nedir? Mikroskobik (çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olup ancak mikroskop ile görülebilen) organizmaların genel adıdır. Mikroorganizmalar çoğunlukla tek hücreli olsalar da çok hücreli örnekleri de mevcuttur. Mikrobiyoloji nedir? Mikrobiyoloji, birçoğu ancak mikroskopta görülebilen küçük canlıları inceleyen bir bilim dalıdır. Mikroorganizmalar deri, boğaz, burun, bağırsak gibi vücudumuzun çeşitli bölgelerinde yer alabildiği gibi, teneffüs ettiğimiz hava, çevremizdeki eşyalar toprak ve su gibi dış ortamlarda da bulunabilirler.

Gıda Mikrobiyolojisi Yukarıda tanımı yapılmış olan gıda, bilindiği gibi bitkisel veya hayvansal olabilmektedir. Mikroorganizmalar ile gıda arasındaki ekolojik ilişki süreklidir çünkü çoğunlukla insan gıda kaynağı, mikroorganizma içinde gıda kaynağı olmaktadır. Gıdalarda istenen mikroorganizmalar olduğu gibi istenmeyen mikroorganizmalar da bulunmaktadır. İstenmeyen mikroorganizmalar gıdadaki bileşenleri kullanarak onların bozulmasına ve kimi zaman hastalıklara yol açmakta, kimi zaman da gıdaların kullanılamamalarına yol açmaktadır. Bu nedenle gıda mikrobiyolojisi gıdaların bozulmadan, insan sağlığını tehdit etmeden onlardan en yüksek oranda faydalanmak amaçlı, bir bilim dalıdır. Gıda mikrobiyolojisi temel olarak gıdalardaki istenmeyen mikroorganizmaları konu alan bir bilim dalıdır. Bu çerçevede gıda endüstrisinde şarap, turşu, yoğurt vb. gıdaların yapımında kullanılan starter kültürler gıda mikrobiyolojisini doğrudan ilgilendirmez.

GIDALARDA BULUNAN MİKROORGANİZMALARIN SINIFLANDIRILMASI, ÖNEMİ VE ÖZELLİKLERİ Mikroorganizmalar doğrudan insanlar, bitkiler ve hayvanlarda çeşitli hastalıklara neden oldukları gibi gıdalarda bozulmalara ve gıda kaynaklı hastalıklara da neden olurlar. Fakat bu asla onların doğadaki birincil rolü değildir. Doğadaki mikroorganizmaların rolleri kendi yaşamlarını sürdürmektedir. Bu işlem sırasında organik maddeleri kullanma veya oluşturmalarına göre heterotroflar ve ototroflar şeklinde gruplandırırlar. Organik materyalleri enerji ve inorganik bileşiklere dönüştürebilirler. Mikroorganizmalar basit olmalarına rağmen, ileri formlarla karşılaştırıldıklarında, devamlılıkları için temel olan birçok kompleks kimyasal reaksiyonları gerçekleştirme yeteneğindedirler. Bunu yapmak için mikroorganizmalar bazı besin bileşenlerini inorganik maddelerden, bazılarını da gıda kaynaklarımızdan sağlarlar.

Gıdalarda bulunan mikroorganizmalar Bakteriler Funguslar (küfler ve mayalar) Protozoa Virüs Prionlar (?)

1. Bakteriler Prokaryotik canlılardır.   Taksonomik gruplara göre gıdalarda bulunan bakteriler: Gram (-) aeroblar Gram (-) fakültatif anaeroblar Riketsialar Gram (+) koklar Gram (+), sporlu çubuk bakteriler Gram (+), sporsuz çubuk bakteriler

Fonksiyonlarına (metabolizmalarına) göre; Laktik asit bakterileri Asetik asit bakterileri Propiyonik asit bakterileri Bütirik asit bakterileri Proteolitik bakteriler Lipolitik bakteriler Sakkarolitik bakteriler Gaz üreten bakteriler Koliformlar

Özelliklerine göre; Termofilik bakteriler Psikrotrofik bakteriler Termodurik bakteriler Halofilik bakteriler Halotolerant bakteriler Asidofilik bakteriler Asidürik bakteriler

2. Funguslar Kloroplast içermeyen, sert hücre duvarına sahip ökaryotik canlılardır. Hücre boyutu: >10 μm Küf ve mayalardan olusan gruptur. Mayalar çogunlukla tek hücreli Küfler çok hücreli filamentli funguslardır.

3. Protozoa Sert hücre duvarı olmayan, kloroplast içermeyen ve hareketli ökaryotik canlılardır. Yasamlarının en az bir asamasında tek hücrelidirler. Hücre boyutu >10 μm Dört gruba ayrılırlar: Siliatlar Ameobalar Flagellatlar Sporozoa

4. Virüsler Obligat parazitlerdir. Boyut: 0.1 μm Çogalmak için mutlak konukçuya ihtiyaç duyarlar.

Mikroorganizmaların Bulaşma Kaynakları Bir gıdanın mikrobiyal florası, hem üretimde kullanılan materyaller üzerinde bulunan mikroorganizmalardan hem de ellerden ve uygulanan işlemler esnasında oluşan bulaşmalardan meydana gelmektedir. Sağlam meyve sebzelerin ve hayvanların iç dokuları esasen sterildir. Gıdalar sonradan işlemler esnasında farklı tip mayalar, küfler, bakteriler, virüsler gibi mikroorganizmalarla ve toksinleriyle bulaşırlar. Gıdalardaki mikroorganizma bulaşma kaynaklarının bilinmesi, bu bulaşmaları engellemek açısından önemlidir.

Gıdalardaki mikrobiyal bulaşma kaynakları; Toprak Su Hava Hayvanlar Bitkiler İnsanlar Kanalizasyon Ekipmanlar Katkı maddeleri Ambalajlama

Toprak Toprak birçok mikroorganizmanın doğal ortamıdır. Mikrobiyal yoğunluk toprağın yüzeyine yakın kısımlarda daha yüksek olur ve derinlere indikçe azalır. Özellikle tarım ve hayvan beslenmesinde kullanılan arazilerde toprak değişik mikroorganizmaları fazla miktarda içerebilir. Çünkü mikroorganizmalar toprakta çoğalabilir. Küf, maya ve bakteri cinsleri topraktan gıdaya bulaşabilir. Fekal materyalle bulaşmış toprak, gıda için virüs ve enterik patojen bakteri(enterik bakteriler; şekerleri fermente eden, çoğu hastalık kaynağı olan ve genellikle sıcak kanlı hayvanların bağırsak sisteminde bulunan bakterilerdir) kaynağı olabilir. Toprak bulaşmasını önlemek bu kaynaklardan gıdalara gelen mikroorganizmaları azaltmak için önemlidir.

Mikrobiyal sayılar, kumsal ve çöl toprağında birkaç mikroorganizmadan ibaretken verimli bir toprakta 1010 koloni oluşturan birim(kob) /g gibi yüksek bir sayıya ulaşabilmektedir. Bacillus, Clostridium sporları toprakta oldukça yaygın olarak bulunmaktadır. Bunun dışında gıdalarda yaygın bir şekilde bulunan Acinetobacter, Alcaligenes, Arthrobacter, Bacillus, Clostridium, Corynebacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas ve Streptomyces cinslerinin türleri toprakta da bulunurlar. Topraktaki mikroorganizmalar, ya ürünlere doğrudan temas ederek yada yumru veya kökleriyle bulaşabilirler. Aynı zamanda rüzgar aracılığıyla sıçrayan çamurlarla, toprak yüzeyine yakın yetişen çilek, fasulye, lahana, bezelye gibi gıdalara bulaşabilirler. Mekanik yolla yapılan hasat da sebze ve meyvelerin üzerindeki toprak miktarını attırmaktadır.

2. Su Su, gıdalara mikrobiyal bir bulaşma kaynağıdır. Yağmur suyu, havadan yıkanan mikroorganizmaları içerir. Su aracılığı ile mikroorganizmalar daha uzağa taşınabilirler. Dışkılar ve lağım suyu gibi atıkların suya atılması sonucu enterik bakteriler sulara ve içme suyu kaynaklarına bulaşır. Sularda bulunabilen önemli bakteri cinsleri şunlardır: Pseudomonas, Flavobacterium, Micrococcus, Bacillus, Aeromonas, Streptococcus, Acinetobacter, Klebsiella. E. coli ve fekal koliform suyun fekal kirliliğinin bir indikatörü olarak kullanılır. Su gıdaların üretimi, hasatı ve işlenmesi aşamalarında kullanılır. Eğer patojen mikroorganizmalarla bulaşmış su, sulama amacıyla kullanılırsa başta meyve sebzeler olmak üzere çeşitli gıdalarda potansiyel sağlık tehlikeleri oluşur. Sudaki mikroorganizmalar deniz ürünlerinin kabuk, bağırsak, solungaç ve yüzeylerine bulaşır. Balıklarda fekal koliformların bulunması onların bulunduğu suların kirli olduğunun bir göstergesidir.

3. Hava Havanın doğal ve normal bir mikroflorası yoktur. Genellikle havada, küf sporları diğer mikroorganizmalara göre daha yaygındır. Mikroorganizmaların özellikle de küf sporlarının başlıca kaynağı, rüzgar yardımıyla havaya bulaşan toprak yüzeyindeki çürük bitkisel materyallerdir. Küf sporlarının yanında havada mayalar da vardır. Havadaki mikroorganizmaların türleri o alanda yapılan faaliyetle de yakından ilgilidir. Örneğin streptokoklar süt, ekmek ve bira fabrikalarının olduğu alanlarda bulunurlar. Bir gıda işleme fabrikasının bulunduğu alandaki havanın mikrobiyal florası, o fabrikanın sanitasyon koşullarının göstergesidir.

İnsanlar da hava için mikroorganizma kaynağıdır İnsanlar da hava için mikroorganizma kaynağıdır. Çünkü öksürürken, konuşurken ve hapşırırken aerosollerle milyonlarca mikroorganizma havaya bulaşır. Havadaki mikroorganizmların kalış süresi ve miktarı sıcaklık, hava akımı gibi şartlara bağlıdır. Havadaki mikrobiyal yük yaz mevsiminde kış mevsimine göre daha fazladır. Bunun dışında kara parçalarındaki atmosfer okyanus atmosferine göre daha fazla mikroorganizma barındırır. Havadaki mikroorganizmaların canlılığı nem, sıcaklık, ultraviyole ışınlar, kimyasal maddeler vb. etkenlere bağlıdır. Bakteri ve küf sporları vejetatif hücrelere göre hava koşullarına daha dayanıklıdır. Bir alandaki havanın mikrobiyal yükünü azaltmak amacıyla temiz alandaki havanın kirli alana akımı sağlanabilir. Üretim alanlarında dışarıdan oluşabilecek mikrobiyal bulaşmalara karşı pozitif hava basıncı kullanılmaktadır. Bu sayede çalışma ortamının kapısı açıldığında içerdeki hava dışarı çıkar; dışarıdaki hava içeri giremez.

4. Hayvanlar Hayvanlar, gıda bozulmalarına ve gıda hastalıklarına neden olan mikroorganizmaları barındırırlar. Mikroorganizmalar hayvanların sindirim sistemi, burun boşluğu, derileri, ayakları, kılları, tüyleri ve dış yüzeylerinde bulunurlar. Çoğu kas dokusu, canlı ve sağlıklı hayvanlarda aslında sterildir. Hastalık durumunda veya kesimden sonra kas dokularına mikroorganizmalar bulaşır. Buzdolabında sığır etinde gelişen mikrobiyal flora deriden, kıldan ve hayvanların ayaklarından bulaşan toprak mikroorganizmalarıdır. Hayvan derisinin her cm2’de 103 ile 109’dan fazla mikroorganizma bulunur ve bu mikroorganizmalar proses boyunca karkasın yenilebilir kısımlarına bulaşabilir. İnsan ve hayvanların bağırsak florasında baskın olan mikroorganizmalar Bacteroides ve Peptostreptococcus gibi zorunlu anaeroblardır. Fakültatif anaeroblar ise çoğunlukla koliform, Enterococcus ve Lactobacillus türlerini içerir. İnsan patojeni olan Salmonella ise hem insan hem de hayvan bağırsağında bulunabilir. Mayalar ve virüsler de bağırsaklarda bulunabilirler. Mikroorganizmaların bağırsak duvarının içinden diğer organlara ve dokulara geçme ihtimali vardır.

5. Bitkiler Bitkilere mikroorganizmalar birçok kaynaktan bulaşır. Bulaşan mikroorganizmalar bitkinin yüzeyinde gelişir ve yayılır. Bitki yüzeyindeki mikroflora, bitki çeşidine göre farlılık gösterir. Pseudomonas türleri, sebzelerde (domates, turp, kereviz, havuç, lahana, salatalık, soğan, marul gibi) yaygın olarak bulunur. Meyve çiçekleri askospor biçiminde Saccharomyces ve Hansenula mayaları içerir. Görünüşü sağlıklı salatalıkların iç kısmında bakteri bulunabilir. Proteus, Citrobacter, Enterobacter gibi bakterilere salatalıklarda rastlanabilir.

6. İnsanlar Vücudun çeşitli yerlerinde mikroorganizmaların sayısı ve tipinde farklılıklar bulunur. Ciltte baskın olan bakteriler Staphylococcus, Corynebacterium ve Propionibacteria’dır. Ayrıca Micrococcus, Bacillus, Alcaligenes, Pseudomonas, Enterobacter, Klebsiella, Proteus, Escherichia ve Citrobacter türleri de bulunabilir. S. aureus ellerde ve yüzde, vücudun diğer bölümlerinden daha fazla bulunur. İnsanlar yüz ve burunlarıyla temas ettiklerinde yayılırlar. S. aureus ayrıca akne, sivilce, çıban gibi enfeksiyonlara neden olur. Sağlıklı kişilerin bağırsaklarının mikroorganizma içeriği çoğunlukla anaerobik bakteriler, koliform grubu bakteriler, Enterococcus’lar ve Staphylococcuslardır. İnsanlar patojenik mikroorganizma taşıyıcısı olduklarından, gıdaların hazırlanmasın tehlike oluştururlar. Birçok mikroorganizma çalışanların ellerinden gıdaya bulaşmaktadır.

İnsanlar hem havadaki mikroorganizmların hem de gıdalara temasla bulaşmanın önemli kaynağıdır. Ellerde fazla sayıda bakteri bulunur. Çoğunlukla elde çoğalmazlar aksine ölürler. Bu geçici bakteriler ellerin dokunulduğu yüzeylerden ve çiğ gıdalardan bulaşırlar. Saçlar potansiyel bir mikroorganizma kaynağıdır. Saçlar mikroorganizmaları saklar ve yayarlar. Sakal ve bıyık, el aracılığıyla gıda üretilen yerlerde mikroorganizma kaynağı haline gelebilirler. Saç, sakal, vb. sabun ve su ile yıkanması sadece mikroorganizma yükünü azaltır. Aynı şekilde giysilerin yıkanması da sadece mikroorganizma sayısını azaltır. Mikroorganizmalar sentetik maddeler de pamuklu ürünlerden daha uzun süre yaşayabilirler. Yıkama esnasında mikroorganizmalar bir çamaşırdan diğerine kolaylıkla taşınabilir.

7. Kanalizasyon Patojen mikroorganizmalar toprağa bulaştığında uzun süre canlı kalabilir ve gıdalara bulaşabilirler. Kırsal bölgelerde kanalizasyon sistemi iyi olmadığı için toprağa bulaşma olur. Gübre olarak kullanılan hayvan dışkısı ve lağım suları meyve sebzeler için önemli mikroorganizma kaynaklarıdır. 8. Ekipmanlar Gıda işletmelerinde çeşitli proses aşamalarında bıçak, testere, kaplar, makineler vb. malzemeler kullanılmaktadır. Metal malzemelerde mikroorganizma üremesi olmamasına karşın, üretimde kullanılan araç gereçlerin yüzeyinde kalan gıda atıkları mikroorganizmaların çoğalmasını sağlar ve bu sayede üretilecek gıdalara da mikroorganizma bulaşması olur. Bu nedenle işletmelerde kullanılan gıda işleme malzemelerinin mutlaka etkin bir şekilde temizlenmesi ve dezenfekte edilmesi gerekmektedir.

9. Katkı Maddeleri Katkı maddeleri, gıdanın küçük bir kısmını oluşturmalarına rağmen, yüksek sayıda mikroorganizma taşıyabilirler. Bu nedenle katkı maddelerinin mikrobiyolojik yükünün kabul edilebilir sınırda olup olmadığının kontrol edilmesi gerekir. Genellikle sporlar ve termofilik bakteriler gıdalara baharatlar, nişasta, un ve şeker gibi katkı maddeleri aracılığıyla bulaşırlar. Baharatlar ve lezzet maddeleri mikroorganizmaların önemli kaynağıdırlar. Baharatlar 108 kob/g’dan daha fazla aerobik bakteri ile mikotoksin üreten küfleri içerebilmektedirler. Şekerleme maddelerinin ozmofilik mayalarla bulaşma kaynakları kabuklu yemişler, meyveler, çikolata, un veya tatlandırıcı şuruplardır. Fırın ürünlerinde hamura katılan katkı maddeleri mikroorganizma kaynağı olabilmektedir. 10. Ambalajlama Ambalajlama potansiyel bir mikrobiyal bulaşma kaynağıdır. Plastik materyaller birçok gıda ürününün ambalajlanmasında kullanılır. Üretildiklerinde steril olmalarına rağmen daha sonra toz ve mikroorganizma ile bulaşan bu materyaller gıda için risk oluşturabilmektedirler.

GIDA MİKROBİYOLOJİSİNDE EN ÖNEMLİ BAKTERİ CİNSLERİ ŞU ŞEKİLDE SIRALANABİLİR: Gram negatif, aerop-mikroaerofil, sarmal veya vibroid, hareketli bakteriler Spirillum cinsi, Campylobacter cinsi Gram negatif, aerop çubuklar ve koklar Pseudomonadaceae familyası, Pseudomonas cinsi; Halobacteriaceae familyası, Halobacterium cinsi, Halococcus cinsi, Alcaligenes cinsi

Gram negatif, fakültatif anaerop çubuklar Enterobacteriaceae familyası, Escherichia cinsi, Shigella cinsi, Salmonella cinsi, Citrobacter cinsi, Klebsiella cinsi, Enterobacter cinsi, Erwinia cinsi, Serratia cinsi, Hafnia cinsi, Proteus cinsi, Yersinia cinsi; Vibrionaceae familyası, Vibrio cinsi, Aeromonas cinsi. Gram pozitif koklar Micrococcaceae familyası, Micrococcus cinsi, Staphylococcus cinsi, Streptococcus cinsi, Lactococcus cinsi, Enterococcus cinsi, Leuconostoc cinsi, Pediococcus cinsi.

Endospor oluşturan, Gram pozitif çubuklar ve koklar Bacillus cinsi, Clostridium cinsi, Sporosarcina cinsi. Düzgün, sporsuz, Gram pozitif çubukçuklar Lactobacillus cinsi, Listeria cinsi. Düzgün olmayan, sporsuz, Gram pozitif çubukçuklar Corynebacterium cinsi