Gıda Mühendisliği Bölümü GDM203 Genel Mikrobiyoloji Prof. Dr. Kadir HALKMAN Ankara Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü 2014/ 15 Güz Dönemi Ders notu 03 http://food.eng.ankara.edu.tr/index.php?p=622&l=1

Gelişme 00 Ön Bilgi Spor oluşumu mikroorganizmalarda çoğalma ve/ veya korunma şeklidir. Spor, bakterilerde, maya ve küflerde bazı cinsler tarafından oluşturulur. Her mikroorganizma türü spor oluşturamaz. Spor oluşumu cinslere göre korunma ve/ veya çoğalma şeklidir.

Gelişme 01 Bakteriler ikiye bölünerek çoğalır 1; 2; 4; 8; 16; 32; 64; 128 … Bakterilerde dişi-erkek hücre yoktur. İdeal koşullarda Vibrio parahaemolyticus 8 dakikada; Rhizobium spp. 6-7 saatte ikilenir. Basillerde önce hücre büyür, dik eksende her iki yönde içeri girinti yapar, ikiye bölünür. Kardeş hücreler büyür. Ve bölünme devam eder. Kardeş hücreler birbirinden ayrılabilir ya da diplobasil, streptobasil olarak kalabilir. Üretim izni olanlara var

Gelişme 02 Koklarda herhangi bir eksende içeri doğru girinti olur, hücre ikiye bölünür. Monococcus, Diplococcus, Streptococcus, Staphylococcus, tetrat ve Sarcina formları oluşur. Mayalarda çoğalma, genellikle 4 şekilde (tomurcuklanma, bölünme, sporla ve cinsel çoğalma ile) olur.

Gelişme 03 Küflerde eşeysiz çoğalmanın en basit şekli miselyumların uygun koşullarda çoğalmalarıdır ve koşullar uygun olduğunda çok hızlı gerçekleşmektedir. Ancak vejetatif çoğalma asıl olarak sporlarla olmaktadır. Spor, farklı şekillerde oluşturulabilir, aynı anda binlerce spor oluşturulabileceği gibi klamidospor örneğinde olduğu gibi miseldeki bir hücrenin etrafında kalın bir duvarın oluşumu ile meydana gelmektedir.

Gelişme 04 Duvarı kalınlaşan bu hücre çeşitli etkenlere karşı vejetatif hücreden daha fazla dayanıklılık gösterir, bu şekli ile çoğalma değil, bakterilerde olduğu gibi 1 hücreden 1 spor oluştuğu için korunma şeklidir. Mayalarda sporla çoğalmada bir hücrede 4-8 spor olduğu için hem çoğalma hem korunma şeklidir.

Gelişme 05 (fajlar) Kaynak: Emel Kahraman YL Tez Sunusu; AÜGDM

Gelişme 06 A. Adaptasyon evresi (Lag Faz) B. Hızlanma evresi C. Logaritmik çoğalma evresi D. Yavaşlama evresi E. Durma evresi (Sabit evre) F. Azalma ve ölüm evresi

Gelişme 07

Gelişme 08 Gelişmenin Yavaşlatılması Mikroorganizma gelişmesi (2‘ye bölünmesi); Soğutma, Isıtma, Asitlendirme, Kurutma vb. şekillerde yavaşlatılabilir. E. coli ‘de 2 ‘ye bölünme süresi; 15 dakika ise 6,5 saatte, 30 dakika ise 13 saatte, 60 dakika ise 26 saatte 108 sayıya erişir.

Gelişme 09 Gelişmeye etkili faktörler: -Beslenme -Sıcaklık -Su -Asitlik -Oksidasyon / Redüksiyon Potansiyeli -İnhibitörler

Sıcaklık 01 Tüm canlı türleri farklı sıcaklıklarda yaşarlar. Kimileri soğuk (penguenler), kimileri ılıman (pek çok canlı türü) ve kimileri sıcak (çöl hayvanları/ bitkileri) ister. Her canlı türü için minimum, optimum ve maksimum sıcaklık dereceleri vardır. Optimum sıcaklıkta tüm metabolik aktivite en yüksektir, çoğalma en hızlı olur.

Sıcaklık 02 Minimum sıcaklık altında gelişme olmaz. Donma, hayvanlar için öldürücüdür. Bitkiler ve mikroorganizmalar donma sıcaklığında ölmezler.  Kültür Koleksiyonu Maksimum sıcaklık üzerinde tüm canlılarda ölümler başlar. Sıcaklık ne kadar yüksek ise ölümler o kadar fazla olur. Süre ile de ilişkilidir.

Sıcaklık 03 Grup Min Opt Maks Termofiller 40 – 45 55 – 75 60 – 90 Mezofiller 5 – 15 30 – 45 35 – 47 Psikrofiller -5 – +5 12 – 15 15 – 20 Psikrotroflar 25 – 30 30 – 35

Sıcaklık 04 Psirotrof: Soğuğa dayanıklı Termotrof/ Termodurik: Sıcağa dayanıklı Termostabil: Geniş sınırlar içinde gelişen Termolabil: Dar Sınırlar içinde gelişen

Sıcaklık 05

Sıcaklık 06 Yüksek sıcaklığa dayanıklılık: Bakteri sporları > Maya ve küf sporları > Bakteri vejetatif hücreleri > Maya ve küf vejetatif hücreleri

Su 01 Tüm canlılar suya farklı düzeylerde ama mutlaka gerek duyarlar. Kaktüsler ve yosunların su gereksinimi farklıdır. Mikroorganizmalar sıvı ortamlarda gelişirler. Küflerde su, ağaç gibi dış hücrelere iletilir. Saf suda bekleyen hücre su alır, şişer, ölür. Kurutma öldürücü değildir.  Kültür koleksiyonu

Su 02 Su aktivitesi (As, Sa, aw); bir gıda maddesindeki su buharı basıncının, aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına oranıdır. Su aktivitesi= (P / Po) = (% Bağıl nem / 100) P : Gıdadaki suyun buhar basıncı Po : Aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncı Bağıl nem : Gıdaların atmosferden aldığı veya verdiği suyun nispi nem dengesi

Su 03 Saf suyun As değeri 1,0’dir. As; 0 – 1,0 arasında olabilir. Her ne kadar nem içeriği düşük olan gıdalar genel olarak daha düşük aw değerine sahipse ve bunun tersi de geçerli ise de bu 2 kavram arasında tam bir korelasyon yoktur. Şeker, tuz, pektin gibi maddeler gıdadaki serbest suyu bağlayarak mikroorganizma gelişmesini engellerler. Örneğin %50-60 nem içeren reçel ve marmelatlarda aw 0,75 kadardır. Tuz, şekere kıyasla 6 kez daha su bağlama kapasitesine sahiptir.

Su 03 As Mikroorganizma Gıda Örneği 0,95 Pek çok çürükçül ve patojen bakteri Çabuk bozulan gıdalar (taze ve konserve meyve, sebze, et, balık), süt, 0,91 Bazı peynirler, kürlenmiş et, meyve suyu konsantreleri, 0,87 Mayaların çoğu, bazı bakteriler ve bazı küfler Fermente sosisler, bazı kekler, sert peynirler, margarin

Su 04 As Mikroorganizma Gıda Örneği 0,80 Pek çok küf, bazı bakteriler ve Saccharomyces Çoğu meyve suyu konsantreleri, yüksek şekerli kekler, 0,75 Halofilik bakterilerin çoğu, bazı küfler Reçel, marmelat, meyveli şekerlemeler, badem ezmesi, 0,65 Bazı küfler %10 nemli yulaf ezmesi, jöle, pekmez 0,60 Ozmofilik mayalar ve kserofil küfler kurutulmuş meyveler, şekerleme, bal

Su 05 As 0,6 altında hiçbir mikroorganizma gelişemez. Halofil: Tuz seven Halotolerant: Tuza dayanıklı Ozmofilik maya: Yüksek ozmofilik basıncı seven Ozmotolerant maya: Yüksek ozmofilik basınca dayanıklı Kserofil küf: Düşük su aktivitesini seven

Su 05 Mikroorganizmalarda su gereksinimi: Algler/ yosunlar > Bakteriler> Maya ve küfler> Ozmofilik mayalar ve kserofil küfler

Asitlik 01 Mikroorganizmalar farklı asitlik ortamlarında optimum olarak gelişir. Kimileri asit, kimileri nötr, kimileri bazik ortamı tercih eder. Bir ortamın asidik/ bazik durumu pH ile ifade edilir. pH= ortamdaki H iyonları konsantrasyonunun (g/ L) logaritmasının ters işaretlisidir. Logaritmik ifade olduğu için; örneğin pH 4, pH 5’e göre 10 misli yüksek asitli anlamındadır.

Asitlik 02 0,001= 10–3 g/L H iyonu içeren ortam pH’sı 3 Mikroorganizmaların önemli bir bölümü nötr (pH 7) ve nötre yakın ortamlarda optimum olarak gelişirler. Sıcaklık ve As’de olduğu gibi minimum/ optimum/ maksimum pH değerleri vardır. Sağlıklı insan mide pH’sı 1,5-2,0 arasındadır.  GDM310 Gıda Mikrobiyolojisi II konusu.

Asitlik 03 Gıda güvenliği açısından domates (salça) pH’sı olan 4,5 kritik limittir. Buna göre 4,5 pH üzerindeki gıdalar (sebze konserveleri, içme sütü, et ve balık konserveleri) düşük asitli ve patojenler açısından tehlikeli; 4,5 pH altındaki gıdalar (fermente et ve süt ürünleri, meyve ürünleri) yüksek asitli ve patojenler açından güvenli olarak tanımlanır.  HACCP  Cl. botulinum

Asitlik 04 Çok genel olarak bakteriler nötr ve nötre yakın pH’larda gelişirken, maya ve küfler daha düşük pH’lı (daha yüksek asitli) ortamları severler. Asetik asit (sirke asidi) bakterileri çok düşük pH’larda optimum olarak gelişirler. Küfler çok genel olarak çok geniş pH aralıklarında gelişebilirler.

O/ R potansiyeli 01 Genel olarak ifade edildiği şekli ile Metabolizmada son hidrojen elektronu akseptörüne göre 4 farklı solunum şekli vardır: *Aerop: Solunum için O2 gereklidir. Örneğin; insanlar ve balıklar dâhil tüm hayvanlar âlemi, fungi, genel olarak Bacillaceae vb. canlılar. *Anaerop: Ortamdaki O2 toksik etki yapar. Solunumda son H elektronu akseptörü O2 değildir. Tetanoz bakterisinin paslı demir gibi ortamlarda bulunması bu gruba örnektir.  Clostridium spp.

O/ R potansiyeli 02 *Anaerop bakteriler zorunlu (obligat) anaerop (örneğin Cl. botulinum) ve aerotolerant (örneğin Cl. perfringens) olarak ikiye ayrılır. *Fakültatif anaeroplar: Aslen anaeropdurlar. Gelişmeleri için O2 varlığı ya da yokluğu fark etmez. Enterobacteriaceae üyeleri bu gruba tipik örnektir. *Mikroaerofiller: Gelişmeleri için düşük miktarda O2 (%5-7) gerekir. Campylobacter jejuni tipik örnektir.

O/ R potansiyeli 03 *Mikroaerofiller, aerotolerantlar ile karıştırılmamalıdır. *Kimi kaynaklar anaeropları obligat ve aerotoerant anaerop olarak ayrı gruplara böler; buna göre 4 değil 5 farklı grup olur. *Clostridium botulinum Botulin *Clostridium perfringens  Cl. welchii *Enterobacteriaceae  E. coli, Salmonella vb. * Campylobacter jejuni  Hastalık

O/ R potansiyeli 04 O/ R potansiyeli Eh ile tanımlanır. Mikroorganizmaların gelişme ortamlarındaki oksidasyon-redüksiyon potansiyeline değişik derecelerde duyarlılık gösterdiği uzun yıllardır bilinmektedir. Bir substratın O/R potansiyeli substratın elektron kazanma veya kaybetme yolunda gösterdiği eğilim şeklinde tanımlanabilir. Bir element veya bileşik elektron kaybettiğinde substrat yükseltgenir (oksidasyon), elektron kazandığında ise indirgenir (redüksiyon). 2Cu+O2 → 2 CuO

O/ R potansiyeli 05 Oksidasyon Cu → ← Cu + e– Redüksiyon

O/ R potansiyeli 06 Bazı gıdalar (sucuk, sosis, bazı peynirler, fındık vb. raf ömrünü uzatmak amacı ile vakum altında depolanır/ pazarlanır. Havasız (oksijensiz) ortamda; Anaeroplar, fakültatif anaeroplar gelişebilir. Asıl amaç küf gelişiminin önlenmesidir.

İnhibitörler 01 İnhibitör: Baskılayıcı Genel yaklaşım ile besin maddesi olarak değerlendirilsin ya da değerlendirilmesin, her bileşenin canlıların beslenmesindeki etkisi doz ile değerlendirilir. Eczacılıktaki temel yaklaşım; [ilaç ile zehri ayıran dozdur] yaklaşımı, tüm canlıların beslenmesinde de geçerlidir. NaCl, şeker, protein vb. her madde tüm canlılar için düşük derişimde yararlı, yüksek derişimde zararlıdır.

İnhibitörler 02 Genel inhibitörlere örnekler: -Klor -Antibiyotikler -Ozon gazı vb. Derişim ile ilgili inhibitörlere örnekler: -Tuz -Şeker

SADECE DOZ İLE İLİŞKİLİDİR/ REFAKATCİ FLORAYA ETKİ ÖNEMLİDİR. İnhibitörler 03 *Bakteriostatik *Bakterisit *Germisit *Fungisit *İnsektisit *Herbisit SADECE DOZ İLE İLİŞKİLİDİR/ REFAKATCİ FLORAYA ETKİ ÖNEMLİDİR.