Mikrobiologija kao posebna nauka proučava mikroorganizme. Sam naziv „mikrobiologija“ sastavlјen je iz grčkih reči: micros (mali), bios (život) i logos (nauka), što bi značilo nauka o životu malih. Ovakva definicija nije sasvim podesna. Međutim, u nedostatku bolјe, opšte prihvaćena definicija je da je mikrobiološka nauka o mikroorganizmima.

Kao jedna od bioloških nauka mikrobiologija se odvojila od biologije u zasebnu naučnu disciplinu i za svoj predmet izučavanja uzela je mikroorganizme, kao ravnopravne članove životne zajednice na našoj planeti, koju sačinjavaju bilјke, životinje i mikroorganizmi. Bavi se izučavanjem građe, životne aktivnosti, uslova razvića i drugih pojava i zakonitosti na kojima počiva život mikroorganizama u prirodnim i veštačkim sredinama.

Pored naziva „mikroorganizmi“ često se može čuti i naziv „mikrobi”, koji se i danas poistovećuje sa bakterijama. Međutim, predmet izučavanja mikrobiologije nisu samo bakterije, već tu spadaju još i glјive, alge i lišajevi, koji su bilјnog porekla, praživotinje, koje su životinjskog porekla, i virusi. Specijalne discipline izučavaju pojedine grupe ovih mikroorganizama.

Sam pojam šta su to mikroorganizmi, nije jednostavno definisati, jer su u pitanju veoma raznovrsna živa bića. Najsitniji su virusi i bez ćelijske su građe. Nјih možemo videti samo pod elektronskim mikroskopom, zatim dolaze rikecije, koje se po veličini i drugim odlikama nalaze između virusa i bakterija. U svakom slučaju, mikroorganizme ne možemo videti slobodnim okom. Ako posmatramo dve tačke, koje se međusobno približavaju, videćemo ih kao dve tačke sve dok ne dođu do rastojanja od 0,1 mm. Dalјe približavanje tačaka nećemo moći da pratimo, jer naše oči nisu u stanju da vide predmete koji su sitniji od 0,1 mm; a veličina mikroorganizama je upravo ispod 0,1 mm. Znači razdvojna moć našeg čula vida je ograničena i mikroorganizme pojedinačno ne možemo videti bez upotrebe mikroskopa. Golim okom možemo ih videti jedino u slučaju kada se nalaze u formiranim zajednicama-kolonijama, na čvrstim hranlјivim podlogama od više miliona jedinki, a u tečnim sredinama njihovo prisustvo se može uočiti u vidu stvorenih navlaka, taloga ili mutnoće. Nјihovo prisustvo se može uočiti i na osnovu promena koje izazivaju, razvijajući se u određenim sredinama, kao što je stvaranje gasa, pojava neprijatnog mirisa pri kvarenju namirnica i dr.

Po svojoj veličini mikroorganizmi su toliko mali da ih u jednoj kapi vode može biti više miliona, a u 1 ml tečnosti ili u 1 g zemlјišta čak i više milijardi. Osim toga, razmnožavaju se veoma brzo. Zahvalјujući svojoj veličini i brzini razmnožavanja naselili su svaki prostor. Skoro da ne postoji mesto na našoj planeti gde nije moguće naći mikroorganizme. Prisutni su u svim klimatskim uslovima u zemlјištu, vodi, vazduhu, svuda oko nas, na predmetima koji nas okružuju, u našim organima za varenјe, na nama, na površini životinja i u njihovim organima za varenje, na bilјkama.

Značaj mikrobiologije

Značaj mikrobiologije kao samostalne biološke nauke ogleda se u ogromnoj ulozi mikroorganizama za održavanje života u prirodi uopšte i životu čoveka.

U prirodnim staništima mikroorgapizmi ispolјavaju posebnu aktivnost. U stalnom su kontaktu sa sredinom u kojoj se nalaze i sa njom vrše razmenu organskih i neorganskih materija. Bilјke hlorofilnom asimilacijom sintetišu organska jedinjenja svoga tela iz neorganskih sastojaka. Životinje nemaju tu mogućnost i troše za svoje potrebe ono što su bilјke stvorile. Posle opadanja lišća, plodova, posle odumiranja bilјnih i životinjskih organizama, mikroorganizmi vrše razlaganje stvorene organske materije pretvarajući je u neorganska jedinjenja, koja mogu bilјni organizmi ponovo da koriste. Na taj način omogućeno je kruženje materije u prirodi. Neorganska jedinjenja u prirodi, potrebna bilјkama, stalno se obnavlјaju. To je bitna uloga mikroorganizama u prirodi, i zahvalјujući njoj omogućen je život svih živih bića na našoj planeti.

U polјoprivredi, gde se bilјni i životinjski organizmi, njihov porast i razviće, nalaze pod kontrolom čoveka, životna aktivnost mikroorganizama je od posebnog značaja. Oni imaju aktivnu ulogu u stvaranju zemlјišta i njegove plodnosti. Organske ostatke mineralizuju u neorganska jedinjenja, stvarajući i druga jedinjenja koja su neophodna bilјkama kao hrana.

Pored toga što su korisnici, u prirodnim sredinama mikroorganizmi, sa gledišta čoveka, deluju štetno. Izazivaju veoma različita obolјenja bilјaka, životinja i lјudi. Osim toga, vrše razaranje različitih materijala (drveta, papira, tekstila, kože, gume, metala, optičkog stakla i dr.). Čovek se različitim sredstvima i postupcima bori protiv ovakvog štetnog delovanja mikroorganizama u prirodi.

Sadržaj

PREDGOVOR

Prvi  deo MIKROBIOLOGIJA

I. UVOD

1. Definicija predmeta
2. Značaj mikrobilologije
3. Podela mikrobiologije

II. KRATAK PREGLED RAZVOJA MIKROBIOLOGIJE

III. OSNOVNE KARAKTERISTIKE ŽIVIH BIĆA

IV. STRUKTURNA GRAĐA, HEMIJSKI SASTAV I OSNOVNE ŽIVOTNE FUNKCIJE ĆELIJE MIKROORGANIZAMA

Strukturna građa ćelije mikroorganizama
Hemijski sastav ćelija mikroorganizama
3. Osnovne životne funkcije gradivnih jedinica ćelije

V. MORFOLOGIJA MIKROORGANIZAMA

1. Bakterije
1.1. Oblici bakterija
1.2. Veličina bakterija
1.3. Građa bakterija
1.4. Kretanje bakterija
1.5. Bakterijske kapsule
1.6. Spore bakterija
1.7. Kolonije i drugi oblici porasta bakterija
2. Glјive
2.1. Morfologija plesni
2.2. Kvasci
2.2.1. Opšte karakteristike kvasaca
2.2.2. Morfologija kvasaca

VI. UTICAJ SPOLJAŠNJIH ČINILACA NA MIKROORGANIZME (EKOLOGIJA MIKROORGANIZAMA)

1. Uticaj fizičkih činilaca na mikroorganizme
1.1. Uticaj vode
1.2. Uticaj temperature
1.3. Uticaj osmotskog pritiska
1.4. Uticaj svetlosti
1.5. Uticaj zračenja
1.6. Uticaj ultrazvuka
2. Uticaj hemijskih činilaca na mikroorganizme
2.1. Uticaj reakcije sredine (rN)
2.2. Uticaj molekulskog kiseonika
2.3. Uticaj hemijskih jedinjenja
3. Uticaj bioloških činilaca na mikroorganizme
3.1. Indiferentni ili neutralni odnosi mikroorganizama
3.2. Simbioza
3.3. Antibioza

VII. FIZIOLOGIJA MIKROORGANIZMA

1. Fermenti
2. Ishrana mikroorganizama
2.1. Sastav hrane za mikroorganizme
2.2. Način uzimanja hrane
3. Disanje mikroorganizama
3.1. Anaerobno disanje
3.2. Aerobno disaše
4. Razmnožavanje mikroorganizama
4.1. Razmnožavanje bakterija
4.2. Razmnožavanje plesni
4.3. Razmnožavanje kvasaca
4.4. Kriva rasta populacije mikroorganizama
5. Promenljivost mikroorganizama
5.1. Modifikacije
5.2. Mutacije

VIII. SISTEMATIKA MIKROORGANIZAMA

Klasifikacija bakterija
Bakterije značajne za prehrambenu industriju
2. Klasifikacija glјiva
2.1 Klasifikacija plesni
2.2 Plesni i druge glјive značajne za prehrambenu industriju i polјoprivredu
2.3. Klasifikacija kvasaca
2.3.1 Kvasci značajni za prehrambenu industriju

IX. MESTO I ULOGA MIKROORGANIZAMA U PRIRODI

1. Uloga mikroorganizama u kruženju materije u prirodi
2. Uloga mikroorganizama u atmosferi
3. Uloga mikroorganizama u zemlјištu
4. Uloga mikroorganizama u vodi
5. Uloga mikroorganizama u životu bilјaka
6. Uloga mikroorganizama u životu životinjskog sveta

X. ULOGA MIKROORGANIZAMA U PREHRAMBENOJ INDUSTRIJI

1. Primena fermentacionih procesa mikroorganizama (vrenja)
1.1. Anaerobna vrenja
1.1.1. Alkoholna fermentacija
1.1.2. Mlečna fermentacija
1.1.3. Buterna fermentacija
1.1.4. Aceton-butilna fermentacija
1.2. Aerobna vrenja
1.2.1. Sirćetna fermentacija
1.2.2. Limunska fermentacija
2. Primena biosintetičkih procesa mikroorganizama u industriji
2.1. Biosinteza proteina
2.1.1. Proizvodnja biomase pekarskog i krmnog kvasca
2.1.2. Proizvodnja biomase algi
2.1.3. Proizvodnja biomase viših glјiva
2.2. Biosintsza aminokiselina
2.3. Biosinteza antibiotika
2.4. Biosinteza vitamina
2.5. Biosinteza fermenata
2.6. Biosinteza polisaharida
3. Mikroorganizmi uzročnici kvarenja namirnica
3.1. Kvarenje namirnica bilјnog porekla
3.1.1. Kvarenje voća i grožđa
3.1.2. Kvarenje povrća
3.1.3. Kvarenje proizvoda od voća i povrća
3.1.4. Kvarenje žita
3.1.5. Kvarenje brašna
3.1.6. Kvarenje proizvoda od brašna
3.1.7. Kvarenje alkoholnih pića
3.2. Kvarenje namirnica životinjskog porekla
3.2.1. Kvarenje mesa i proizvoda od mesa
3.2.2. Kvarenje riba i proizvoda od riba
3.2.3. Kvarenje jaja i proizvoda od jaja
3.2.4. Kvaranje mleka i proizvoda do mleka
4. Patogeni mikroorganizmi u namirnicama
4.1 Osnovne odlike patogenih mikroorganizama
4.2. Imunitet i vrste imuniteta
4.3. Namirnice kao prenosioci patogenih mikroorganizama
4.4. Mikroorganizmi prouzrokovači trovanja hranom
4.4.1. Intoksikacije hranom
4.4.2. Toksikoinfekcije hranom

Drugi deo PRAKTIKUM IZ MIKROBIOLOGIJE

I. LABORATORIJSKA PRAVILA

II. MIKROSKOP

1. Svetlosni mikroskop
1.1. Opis mikroskopa
1.2. Rad sa mikroskopom
1.3. Čuvanje mikroskopa

III. MIKROSKOPSKO ISITIVANJE MORFOLOGIJE MIKROORGANIZAMA

1. Pripremanje mikroskopskih preparata u živom stanju
1.1. Obični nativni preparati
1.2. Preparati u živom stanju — viseća kap
2. Fiksirani obojeni preparati
2.1. Boje i njihovi rastvori za bojenje mikroorganizama
2.2. Pripremanje preparata za bojenje mikroorganizama
3. Mikroskopiranje mikroorganizama u živom i fiksiranom obojenom stanju
3.1. Mikroskopiranje bakterija
3.1.1. Mikroskopiranje bakterija u živom stanju
3.1.2. Mikroskopiranje bakterija u fiksiranom obojenom stanju — prosto i složena bojenja
3.2. Mikroskopiranje kvasaca
3.3. Mikroskopiranje plesni

IV. OSNOVNI LABORORATORIJSKI PRIBOR, PRANJE, PRIPREMA ZA STERILIZACIJU I STERILIZACIJA

1. Osnovni laborotorijski stakleni pribor
2. Pranјe laboratorijskog posuđa
3. Priprema laboratorijskog posuđa za sterilizaciju
4. Sterilizacija
4.1. Fizička sterilizacija
4.1.1. Sterilizacija suvom toplotom
4.1.2. Sterilizacija vlažnom toplotom
4.2. Mehanička sterilizacija

V. GAJENJE MIKROORGANIZAMA

1. Hranlјive podloge
1.1. Pripremanje hranlјivih podloga
2. Zasejavanje hranlјivih podloga
2.1. Zasejavanje tečnih podloga
2.2. Zasejavanje čvrstih podloga
3. Aparati za gajenje mikroorganizama

VI. IZDVAJANJE I ODRŽAVANJE ČISTIH KULTURA MIKROORGANIZAMA

1. Metode za izdvajanje čistih kultura
2. Održavanje čistih kultura mikroorganizama

VII. ODREĐIVANJE KARAKTERISTIKA PORASTA BAKTERIJA (ODGAJIVAČKE ODLIKE)

1. Određivanje karakteristika porasta na čvrstim hranlјivim podlogama
2. Određivanje karakteristika porasta na tečnim hranlјivim podlogama

VIII. ODREĐIVANJE BROJA MIKROORGANIZAMA

1. Direktno određivanje broja mikroorganizama
2. Indirektno određivanje broja mikroorganizama

IX. ISPITIVANJE UTICAJA EKOLOŠKIH ČINILACA NA MIKROORGANIZME

1. Uticaj toplote
1.1. Određivanje minimalne, maksimalne i optimalne temperature za porast mikroorganizama
1.2. Određivanјe otpornosti mikroorganizama prema delovanju visokih temperatura
2. Uticaj rN sredine na porast mikroorgannzama
3. Određivanje delovanja antibiotika na mikroorganizme
4. Određivanje efikasnosti dejstva dezinfekcionih sredstava
4.1. Određivanјe fenolnog koeficijenta

X. ODREĐIVANJE NEKIH BIOHEMIJSKIH KARAKTERISTIKA MIKROORGANIZAMA

1. Hidroliza skroba
2. Hidroliza kazeina
3. Otapanje — likvefacija želatina
4. Stvaranje indola
5. Stvaranje, sumporovodika
6. Redukcija nitrata
7. Redukcija vodonik-peroksida
8. Fermentacija uglјenih hidrata

XI. HRANLJIVE PODLOGE, RASTVORI I REAGENSI

Literatura

III. Uloga mikroorganizama u prehrambenoj industriji

Sa tačke gledišta čoveka uloga mikroorganizama u prehrambenoj industriji može biti korisna i štetna.
Korisna uloga ogleda se u primeni mikroorganizama za proizvodnju namirnica i specifičnih supstanci koje su od šireg interesa za industrijsku proizvodnju uopšte ili za potrebe ljudi, životinja i biljaka. Procesi u kojima mikroorganizmi nalaze primenu za dobijanje ovih korisnih proizvoda poznati su kao oksidoredukcioni procesi mikroorganizama u industrijskoj proizvodnji, odnosno fermentacioni procesi ili vrenja i mikrobiološke sinteze u industrijskoj proizvodnji.

Štetna uloga mikroorganizama ogleda se u kvarenju namirnica biljnog i životinjskog porekla. Zbog toga se primenjuju razni postupci i sredstva za uništavanje ili sprečavanje razvića mikroorganizama u namirnicama, a da se pri tome ne utiče na njihov kvalitet i hranljivu vrednost.

1. Primena fermentacionih procesa mikroorganizama (vrenјa)

Fermentaciona industrija se zasniva na procesima razgradnje i transformacije organskih jedinjenja u proizvode malog molekula, koji se iz ćelije mikroorganizama izdvajaju u okolnu sredinu, a koji mogu biti od interesa za čoveka.

Fermentaciona industrija je najstarija industrijska proizvodnja s mikroorganizmima. U ovoj industriji su mnogi problemi rešeni. Danas su poznate najvažnije vrste, sojevi i rase mikroorganizama s kojima se, pod određenim uslovima, mogu proizvesti alkohol (etil, butil, glicerin), alkoholna pića (vino, pivo, rakije), kiselo-mlečni napici (jogurt, kiselo mleko, kefir), mlečna kiselina, buterna kiselina, propionska, sirćetna, limunska, fumarna, glukonska kiselina i dr.

U osnovi svi fermentacioni procesi mogu se podeliti na anaerobna i aerobna bpetba.

1.1. Anaerobna vrenјa

To su biohemijski procesi koji se odvijaju pod uticajem mikroorganizama bez prisusgva kiseonika. Iz ove grupe vrenja najpoznatije su i za praksu od najvećeg značaja alkoholna, mlečna, bugerna i aceton-butilna fermentacija.

1.1.1. Alkoholna fermentacija

Alkoholna fermentacija to je biohemijski proces u kome se ugljeni hidrati (pre svega monosaharidi) pod uticajem mikroorganizama transformišu u etil-alkohol i ugljen-dioksid, uz stvaranje nekih sporednih proizvoda (glicerin, acetaldehid). Sumarna jednačina ovog procesa je:

C6N12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 117 kJ glukoza etil-alkohol ugljen-dioksid

Ugljen-dioksid i etil-alkohol su samo krajnji proizvodi početnog jedinjenja (glukoze), koji se izlučuju iz ćelije mikroorganizama, a u stvari ceo proces je znatno složeniji (vidi disanje «mikroorganizama). Teoretski iz 100 grama glukoze dobija se 51,1 g etil-alkohola i 48,9 g ugljen-dioksida. Praktično te vrednosti su nešto niže, jer se jedan deo glukoze troši za izgradnju tela mikroorganizama i stvaranje sporednih proizvoda.

Alkoholna fermentacija je nalazila primenu u dalekoj prošlosti za dobijanje vina, piva i drugih alkoholnih napitaka. Međutim, za izazivače alkoholne fermentacije dugo se nije znalo. Paster je prvi dokazao da je alkoholno vrenje biološki proces i da ga izazivaju mikroorganizmi.

Danas se zna da alkoholnu fermentaciju mogu da izazovu različiti mikroorganizmi, i to predstavnici gljiva i bakterija. Od gljiva alkohol stvaraju, pod anaerobnim uslovima, na primer, vrste iz roda Mucor (mukor). Neke vrste bakterija stvaraju alkohol, ali u malim količinama. Glavni izazivači alkoholnog vrenja su kvasci, i to pre svega vrste pravih kvasaca iz roda Saccharomyces (saharomices). Nјima pripada najveća uloga i oni su od najvećeg praktičnog značaja.

Kvasci iz prirodnih sredina koji dolaze sa sirovinom izazivaju takozvanu spontanu ili prirodnu fermentaciju. Nasuprot njima primenjuju se odgajeni kvasci u čistim kulturama za obavljanje fermentacije pod kontrolom čoveka.

Kvasci, odnosno alkoholna fermentacija koju izazivaju našla je široku primenu u proizvodnji alkoholnih pića (vina, piva, rakija), alkohola, hleba, nekih mlečnih napitaka (kefir, kumis).

U proizvodnji vina kvasci su našli izuzetno veliku primenu. Spremanje vina obavlja se spontanim fermentacijama šire grožđa i primenom odabranih čistih kultura.

Pri spontanim fermentacijama, sa kvascima iz prirodnih staništa, zastupljeni su nepoželjni kvasci („divlji kvasci“), od kojih se posebno ističe vrsta Kloeckera apiculata (klekera apikulata), koja stvara male količine alkohola (oko 4%), jer je neotporna prema većim količinama alkohola i zbog toga biva u toku vrenja potisnuta sa drugim kvascima iz roda Saccharomyces (saharomices). Osim nepoželjnih kvasaca, u širi od grožđa mogu se naći i drugi štetni mikroorganizmi koji mogu da utiču na tok fermentacije, što može da ima za posledicu dobijanje vina lošeg kvaliteta. Iz tih razloga danas se sve više koriste odabrani sojevi čistih kultura kvasaca.

Primena odabranih čistih kultura kvasaca u vinarskoj praksi vrši se prema osobinama pojedinih sojeva kvasaca koji su važni za praksu. Najčešće se upotrebljavaju sojevi vrste Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus (saharomices cerevizije var. elipsoideus) i Saccharomyces oviformis (saharomices oviformis). Ovi kvasci stvaraju velike količine alkohola (17 do 18%) i otporni su prema visokom sadržaju alkohola. Sojevi kvasca za proizvodnju šampanjca imaju osobinu brzog taloženja. Kvasci za proizvodnju dezertnih vina podnose veće koncentracije šećera (30 do 35 težinskih %). Ako su podrumi hladni, koriste se sojevi koji se dobro razvijaju na temperaturi od 8 do 10°C, a obratno ako su topliji podrumi i ako se fermentacija obavlja u velikim cisternama, koje nisu hlađene, koriste se sojevi kvasca koji se dobro razvijaju na temperaturi od 28 do 34°C. Ako se za proizvodnju vina koristi natrulo grožđe, onda se sumporisanjem unište štetni mikroorganizmi, a širi se dodaju tzv. „sulfitni kvasci“, odnosno sojevi koji podnose veće koncentracije sumpor-dioksida (S02). Posebna pažnja se poklanja izboru sojeva kvasaca za proizvodnju šampanjaca.

Odabrane čiste kulture kvasaca, od kojih zavisi kvalitet vina, za potrebe vinarske prakse pripremaju mikrobiološke laboratorije i enološke stanice. Dobijene čiste kulture se prethodno razmnože određenim postupkom, odnosno prebacivanjem iz šire manjeg obima u širu većeg obima i u količini od 5% šire u burnom vrenju dodaju se širi u većim sudovima za pokretanje i obavljanje fermentacije.

U pivarstvu se obavezno koriste čiste kulture kvasaca za proizvodnju piva. Primenu nalaze specijalne rase pivskog kvasca. Putem vrenja sladovine (koja se dobija iz ječmenog slada) proizvodi se napitak sa malim sadržajem alkohola (2 do 6%), odnosno složen proizvod pivo. Vrenje pivske sladovine vrši se na relativno niskim temperaturama. Ohlađena sladovina stavlja se u vrione kade ili u sudove za vrenje (fermentore), gde se dodaje kvasac. Uglavnom se koriste sojevi dve vrste kvasaca, i to kvasci „gornjeg vrenja“ vrste Saccharomyces cerevisiae (saharomices cerevizije), koji previru pri optimalnoj temperaturi od 10 do 25°C, i kvasci „donjeg vrenja“ Saccharomyces carlsbergensis (saharomices karlsbergensis), poznat još i kao Saccharomyces uvarum, koji stvara čvrst talog i previre pri temperaturi od 5 do 12°C. Ovi kvasci moraju imati određena tehnološka svojstva.

Čiste kulture kvasca dobijene iz jedne ćelije postupno se umnožavaju prenošenjem iz sladovine manjeg obima u sladovinu većeg obima i na taj način se laboratorijska kultura umnožena uvodi u pogon. Uvođenje kulture kvasca u pogon, odnosno u sudove za vrenje može se vršiti pripremanjem (umnožavanjem) kulture u specijalnim aparatima (propagatorima), što se i radi pri savremenoj proizvodnji piva, jer primena propagatora ima čitav niz prednosti.

U proizvodnji alkohola koristi se ona sirovina koja u sebi sadrži skroba (krompir, žitarice) i šećera (repa, trska, plodovi). U našoj industriji se pretežno koristi melasa (sirup koji se dobija pri proizvodnji šećera iz koga se ne može dobiti šećer na ekonomičan način) koja se razredi do potrebne koncentracije, zakiseli sumpornom kiselinom, popravi hranljiva vrednost i na taj način se stvore potrebni uslovi za fermentativnu aktivnost kvasaca. Skrobna sirovina se prethodno saharifikuje (ošećeri), odnosno razloži do monosaharida dodavanjem gljivica, zelenog ili sušenog slada ili čistog amilolitičkog preparata iz gljiva. Pripremljenoj sirovini se dodaje odabrani soj čiste kulture namenjene za proizvodnju alkohola Saccharomyces cerevisiae (saharomices cerevizije). Posle završene fermentacije prevrela masa se destiliše, a dobijeni alkohol podvrgava prečišćavanju.

Kvasci nalaze primenu i u proizvodnji alkoholnih pića sa visokim sadržajem alkohola – rakija (voćnih rakija – konjak, šljivovica; žitnih – votka, viski; šećernih – rum; aromatizovanih – mastika, klekovača). I u ovim proizvodnjama obavlja se vrenje, destilacija, dorada i zrenje. Fermentacija se može obaviti spontanom mikroflorom, pri čemu se dobijaju rakije u manjoj količini i slabijeg kvaliteta, i čistim kulturama kvasaca sa kojima se proizvode rakije boljeg kvaliteta.

U proizvodnji hleba kao sirovina koristi se brašno. Kada se brašno vodom zamesi u testo, aktivira se ferment amilaza iz brašna i u tim uslovima dolazi do saharifikacije skroba (razlaganje skroba do maltoze, odnosno glukoze). Testu se dodaje čista kultura odabranog soja kvasca Saccharomyces cerevisiae (pekarski kvasac), koja šećer iz testa prevodi u alkohol i ugljen-dioksid (S02). Proces traje kratko vreme na 30°C. Stvoreni ugljen-dioksid izaziva narastanje testa koje se nastavlja i posle formiranja određenog oblika i tokom pečenja u njegovoj unutrašnjosti. Usled toga pojavljuju se šupljike u hlebu od ugljen-dioksida, a alkohol doprinosi mirisu i ukusu hleba stvaranjem odgovarajućih estara.

U proizvodnji mlečnih napitaka alkoholna fermentacija nalazi primenu zajedno sa mlečno-kiselinskom fermentacijom. Neke vrste kvasca iz roda Torula sp. u stanju su da previru laktozu (mlečni šećer), što je našlo primenu u proizvodnji kefira od kravljeg mleka i kumisa od kobiljeg mleka. U proizvodnji ovih napitaka učestvuju kvasci (Torula kefiri), koji stvaraju alkohol i ugljen-dioksid koji daju proizvodu specifičan ukus i miris, i određene vrste bakterija mlečne kiseline koje stvaraju mlečnu kiselinu, utiču na aromu i prouzrokuju zgrušavanje mleka. Prema tome, u proizvodnji kefira po određenom tehnološkom postupku uporedo se odvija mlečna i alkoholna fermentacija.

1.1.2. Mlečna fermentacija

Mlečna fermentacija je biohemijski proces, pri kome se ugljeni hidrati u anaerobnim uslovima pod uticajem mikroorganizama transformišu u mlečnu kiselinu kao glavni i krajnji proizvod. Samo vrenje može se predstaviti sumarnom jednačinom:

C6H1206 → 2CH3CHOH COOH + 94 kJ glukoza mlečna kiselina

Paster (1857) je dokazao da i ovu fermentaciju izazivaju mikroorganizmi, tačnije bakterije. Za razliku od alkoholne fermentacije, u mlečnoj fermentaciji pirogrožđana kiselina, koja je uvek prisutna pri razlaganju ugljenih hidrata, se ne dekarboksiliše (ne izdvaja se ugljen-dioksid – CO2), već postaje akceptor izdvojenog vodonika (vidi disanje mikroorganizama) i kao rezultat toga nastaje mlečna kiselina:

CH3CO COOH + NAD 2H → CH3CHOHCOOH + NAD pirogrožđana dehidrogenaza mlečna kiselina

kiselina mlečne kiseline

Prevođenje šećera u mlečnu kiselinu vrše bakterije mlečne kiseline. Ako iz šećera stvaraju samo mlečnu kiselinu (oko 95%) i tragove drugih proizvoda, onda su to homofermentativne bakterije mlečne kiseline. Druga grupa bakterija, koja osim mlečne kiseline stvara iz šećera i niz drugih proizvoda (sirćetnu kiselinu, etil-alkohol, ugljen-dioksid i dr.), poznata je kao heterofermentativna grupa bakterija mlečnog vrenja ili bakterija mlečne kiseline.

Bakterije mlečne kiseline, odnosno mlečna fermentacija koju izazivaju našla je izuzetno veliku primenu u mlekarstvu, industrijskom dobijanju mlečne kiseline i biološkom konzervisanju.

U mlekastvu bakterije mlečne kiseline kao izazivači mlečne fermentacije nalaze primenu u prizvodnji sireva, maslaca i mlečno-kiselih napitaka.

Pri proizvodnji sireva bakterije mlečne kiseline igraju glavnu ulogu. Iz mlečnog šećera (laktoze) stvaraju mlečnu kiselinu koja potiskuje razviće neželjenih mikroorganizama. Osim toga, sa svojim fermetnima delimično razgrađuju belančevine iz sira, pa sir postaje svarljiviji. Neke bakterijske vrste bakterija mlečne kiseline dodaju se siru u čistim kulturama. Ove bakterije stvarajući isparljive kiseline i aromatične materije doprinose da sir dobije posebnu aromu i ukus. Najčešće se za dobijanje ovih sireva dodaju pomešane različite vrste štapićastih i okruglastih bakterija mlečnog vrenja.

U proizvodnji maslaca koriste se bakterije mlečnog vrenja koje stvaraju isparljive kiseline i jedinjenje diacetil, a osim toga omogućuju duže i bolje čuvanje maslaca. Utvrđeno je da diacetil daje prijatnu aromu maslacu.

Pripremanje mlečnih kiselih napitaka, kao što su jo1urt, kiselo mleko, acidofilno mleko, kefir, kumis i dr. vezano je za korišćenje bakterija mlečne kiseline, koje ovim proizvodima daju prijatan kiseli ukus i miris. Na primer, za proizvodnju napitaka koji se dosta upotrebljavaju kod nas – jogurta i kiselog mleka, koriste se čiste kulture vrsta Streptococcus lactis (streptokokus laktis), Lactobacterium bulgaricum (laktobakterium bulgarikum) i Streptococcus thermophilus (streptokokus termofilus). Ove kulture se dodaju mleku u vidu „maje“ radi ukišeljavanja. Za proizvodnju acidofilnog mleka koristi se Lactobacterium acidophilum (laktobakterium acidofilum). Ovo mleko koristi se za lečenje nekih stomačnih bolesti. Za proizvodnju kefira i kumisa, kao što je već istaknuto, koriste se pored bakterija mlečnog vrenja n neke vrste kvasaca, jer se u procesu dobijanja ovih proizvoda istovremeno odigrava mlečna fermentacija, pod uticajem bakterija mlečne kiseline, i alkoholna fermentacija pod uticajem kvasaca.

U industrijskom dobijanju mlečne kiseline primenu nalaze homofermentativne bakterije mlečnog vrenja. Kao sirovina za ovu proizvodnju koriste se krompir, žita, surutka, melasa i dr. Ako se kao sirovina koriste proizvodi biljnog porekla (melasa), onda primenu nalaze sojevi vrste Lactobacterium delbruckii (laktobakterium delbriki), a ako se koriste proizvodi životinjskog porekla (surutka), onda se koriste sojevi vrste Lactobacterium bulgaricum (laktobakterium bulgarikum), jer je ova vrsta u stanju da životinjski šećer laktozu iz surutke prevede u mlečnu kiselinu.

U biološkom konzervisanju bakterije mlečne kiseline, kao izazivači mlečno-kiselog vrenja, od posebnog su značaja za ukišeljavanje povrća i siliranje stočne hrane. Sam postupak biološkog konzervisanja zasšva se na stvaranju mlečne kiseline bakterija. Ova kiselina sprečava razviće mnogih mikroorganizama izazivača kvarenja i namirnice su na taj način konzervisane biološkim putem.

Ukišeljavanje povrća biološkim putem, odnosno pripremanje kiselog kupusa (u glavicama, ribanac), kiselih krastavaca, paradajza, paprike, cvekle i dr. vrši se učešćem bakterija mlečne kiseline. Ove bakterije nalaze se na površini biljnih delova (plod, lišće, stablo) kao epifitna (površinska) mikroflora. Prilikom pripremanja navedenih proizvoda stvaraju se povoljni uslovi za razvitak bakterija. Posebno dodavanjem određene količine kuhinjske soli dolazi do izdvajanja soka iz povrća koji omogućava da se bakterije mlečnog vrenja brže umnožavaju i stvaraju iz šećera mlečnu kiselinu koja zaustavlja u razviću nepoželjne mikroorganizme.

Siliranje stočne hrane se zasniva na istim principima. Bakterije stvarajući povišen sadržaj mlečne kiseline sprečavaju u razviću nepoželjne mikroorganizme i silirana stočna hrana može se dugo čuvati u neizmenjenom stanju. U osnovi postupak se sprovodi na taj način što se u posebno pripremljenim jamama nabija zelena biljna masa (kukuruz, lucerka, trave). U početku u ovoj masi razvijaju se raznovrsni mikroorganizmi među kojima i bakterije mlečne kiseline. Međutim, previranjem šećera, koji se nalazi u biljnoj masi, dolazi do nakupljanja mlečne kiseline koja sprečava razviće nepoželjnih mikroorganizama. Pri kraju ukišeljavanja u biljnoj masi preovlađuju bakterije mlečnog vrenja.

Da bi se postigao bolji kvalitet namirnica koje se biološki konzervišu, poslednjih godina, pored spontanog ukišeljavanja, za obezbeđenje brzog i sigurnog ukišeljavanja, praktikuje se primena odabranih sojeva čistih kultura bakterija mlečne kiseline.

1.1.3. Buterna fermentacija

Buterna fermentacija je biohemijski proces pri kome se pod uticajem mikroorganizama, u anaerobnim uslovima, ugljeni hidrati transformišu do buterne kiseline, ugljen-dioksida i vodonika, kao krajnje proizvode.
Sumarna jednačina ovog procesa je:

C6H12O6 → CH3CH2CH2COOH + CO2 + 2H2 + 75 kJ glukoza buterna kiselina

Buterno vrenje izazivaju sporogene anaerobne vrste bakterija iz roda Clostridium. Tipičan izazivač ovog vrenja je vrsta Clostridium butyricum (Klostridijum butirikum). Odabrani sojevi bakterija buternog vrenja mogu se koristiti za dobijanje buterne kiseline iz sirovina, kao što su žitarice, melasa, krompir, sulfitni lug, razno voće, hidrolizat pleve, slame i dr., pri čemu ss ove sirovine određenim postupcima prethodno pripreme za izvođenje fermentacije. U kominu za vrenje dodaje se kalcijum-karbonat (CaCO3) koji vezuje stvorenu kiselinu, a potom se iz kalcijumove soli buterne kiseline hemijskim putem dobija čista buterna kiselina.

Ako dođe do buterne fermentacije u namirnicama, onda je to štetan proces, jer stvorena buterna kiselina daje neprijatan miris proizvodima. Posebno buterno vrenje može biti štetno ako se pojavi u sirevima, jer pored ostalog izaziva i nadimanјe sireva.

1.1.4. Aceton-butilna fermentacija

Aceton-butilna fermentacija je biohemijski proces u kome se pod uticajem mikroorganizama, u anaerobnim uslovima, ugljeni hidrati transformišu u butanol i aceton kao glavne proizvode uz stvaranje sporednih poizvoda, kao što su buterna kiselina, etil-alkohol, sirćetna kiselina i veće količine ugljen-dioksida i vodonika. Butanol, aceton i etil-alkohol nastaju u odnosu 3:2:1, što se može videti iz sumarne jednačine:

12C6H12O6 → 6CH3CH2CH2CH2OH + 4CH3COCH3 glukoza butanol aceton

+ 2CH3CH2OH + CH3CHOHCOCH3 etanol acetilmetilkarbinol

+ 18H2 + 28CO2 + 2H2O

Nastajanje krajnjih proizvoda butanola i acetona je složen metabolitski proces koji se odvija stvaranjem niza međuproizvoda, počev od glukoze, preko EMR puta do pirogrožđane kiseline, i dalje, kidanjem molekula pirogrožđane kiseline uz sintezu novih jedinjenja iz kojih nastaju pomenuti krajnji proizvodi.

Za izazivanje aceton-butilnog vrenja u industriji su našli primenu odabrani sojevi kulture Clostridium acetobutylicum (klostridijum acetobutilikum). Pomoću ove vrste bakterija iz skrobnih sirovina (krompira, žita, kukuruza i dr.), melase, surutke, sulfitnog luga (drvna lužina) i drugo, proizvode se veoma značajna jedinjenja aceton i butanol.

1.2. Aerobna vrenja

Aerobna vrenja su biohemijski procesi koji se odvijaju pod uticajem mikroorganizama u prisustvu kiseonika. Da bi se dobili odgovarajući proizvodi, mikroorganizmi se gaje na površini hranljivih sredina radi snabdevanja kulture slobodnim kiseonikom iz vazduha. A ukoliko su kulture potopljene (pri dubinskom gajenju u tečnim hranljivim sredinama), onda se mora dodavati sterilni vazduh iz čijih mehurića u tečnosti difunduje kiseonik koji kultura koristi za svoje potrebe.

Aerobna vrenja su od velikog praktičnog značaja. Poznat je veći broj različitih aerobnih vrenja, kao što su: sirćetna, limunska, fumarna, glukonska, itakonska, sorbična i dr. Od posebnog su interesa i u praksi su dosta široko primenjene sirćetna i limunska fermentacija.

1.2.1. Sirćetna fermentacija

Sirćetna fermentacija je biohemijski proces u kome se pod uticajem mikroorganizama u prisustvu slobodnog kiseonika (u aerobnim uslovima) etil-alkohol oksidiše u sirćetnu kiselinu. Ceo proces se može predstaviti sumarnom jednačinom:

CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O
etil-alkohol sirćetna kiselina

Mikroorganizmi koji imaju tu sposobnost da oksidišu etil-alkohol u sirćetnu kiselinu poznati su kao bakterije sirćetne kiseline. Ovim bakterijama alkohol služi kao izvor energije. Veoma su raširene u prirodi na biljkama, u fermentisanim sokovima, u vinu, pivu. Štapićastog su oblika, pokretne i nepokretne, ne stvaraju spore. Sam oblik mogu da menjaju u zavisnosti od sredine. Mogu se razvijati samo u prisustvu kiseonika. Za neke vrste je karakteristično da stvaraju manje ili više izražene navlake na površini tečnosti. One vrste koje stvaraju debele navlake slabiji su stvaraoci kiseline za razliku od onih vrsta koje ne stvaraju navlaku, a koje stvaraju veći procenat kiseline. Postoji veći broj ovih vrsta bakterija koje su svrstane u dva roda: Acetobacter (acetobakter) i Acetomonas.

Bakterije sirćetne kiseline, odnosno sirćetna fermentacija koju izazivaju našla je primenu najvećim delom u dobijanju sirćetne kiseline. Sirovina za dobijanje sirćetne kiseline, odnosno sirćeta za jelo, može biti bilo koji proizvod koji se prethodno može prevesti vrenjem u alkohol ili koji već sadrži alkohol. To mogu biti razređeni alkohol, vino, pivo, jabuke, kruške, breskve, jagode, pomorandže, med i dr. Najbolja sirovina je vino i prevreli jabučni sok. Sirće proizvedeno iz meda ima visok kvalitet. Jačina sirćeta zavisi od sirovine. Ukoliko se koristi voće kao sirovina, onda mora biti u najboljem stadijumu zrelosti i kao sirovina čisto.

U osnovi primenjuju se dva postupka dobijanja sirćetne kiseline: površinski i dubinski (submerzni).

Površinska sirćetna fermentacija je poznata kao orleanski način (spori ili francuski način) dobijanja sirćeta za jelo iz vina. Razređeni alkohol ili vino (10%) zakišeljeni sirćetom razlivaju se u široke sudove ili u otvorenu burad. Razvićem bakterija na površini tečnosti obrazuje se navlaka. Ove bakterije sirćetnog vrenja ili bakterije sirćetne kiseline oksidišu alkohol u sirćetnu kiselinu. Iz vina nastaje sirće. U sudove se povremeno, a da se ne naruši stvorena navlaka, naliva novo vino, a gotovo sirće se otače (odliva). Danas postoji nekoliko modifikacija dobijanja sirćeta ovim postupkom. Jedan od takvih je i postavljanje plitkih sudova jednih iznad drugih, tako da proces dobijanja sirćetne kiseline, odnosno sirćeta teče neprekidno.

Drugi postupak koji se primenjuje u industriji je brzi (nemački) način.

Razređen alkohol (10%) i zakišeljen sirćetnom kiselinom, kome su dodate fosforne i amonijumove soli potrebne za ishranu bakterija, stalno se propušta kroz sudove (generatore) koji su napunjeni sa bukovim šuškama na kojima se nalaze bakterije sirćetne kiseline. S druge strane, preko ovih šuški stalno se produvava vazduh. U takvim uslovima bakterije brzo oksidišu alkohol u sirćetnu kiselinu. Na taj način za relativno kratko vreme dobija se veća količina sirćeta korišćenjem mikroorganizama.

Submerzna (dubinska) fermentacija je savremen način dobijanja sirćetne kiseline u acetatorima. To su zatvoreni sudovi koji se napune odgovarajućom sirovinom, zaseju bakterijama sirćetne kiseline i uključi provetravanje (snabdevanje supstrata sa kiseonikom – sterilnim vazduhom). U sudovima se automatski reguliše temperatura. Kada se proces dovede do kraja jedna polovina suda se otače, a druga ostaje, koja se automatski dopuni za sledeću šaržu. Sirće dobijeno na ovaj način mora se filtrirati da bi se uklonile bakterije.

1.2.2. Limunska fermentacija

Limunska fermentacija je biohemijski proces u kome pod uticajem mikroorganizama, u prisustvu slobodnog kiseonika, iz ugljenih hidrata (šećera) nastaje limunska kiselina.
Sam proces nastajanja limunske kiseline je složen. Može se predstaviti sumarnom jednačinom:

2C6H12O6 + 302 → 2C6H8O7 + 4H2O glukoza limunska kiselina

Limunsku kiselinu mogu da stvaraju gljive – plesni. To su, kao što je ranije istaknuto, aerobni mikroorganizmi i neki od njih ne razlažu ugljene hidrate do CO2 i H2O, već dolazi do njihove nepotpune oksidacije i kao rezultat toga do nakupljanja organskih kiselina, kao što su jabučna, itakonska, ćelibarna, mlečna, oksalna, limunska i dr.

Za industrijsku proizvodnju od posebnog je interesa proizvodnja limunske kiseline. Ranije se ova kiselina najvećim delom proizvodila iz limuna.

I neke zemlje (Italija, Kalifornija, Havaji), koje su raspolagale plantažama limuna držale su monopol u proizvodnji limunske kiseline. Danas takav monopol ne postoji, jer se limunska kiselina u mnogim zemljama proizvodi pomoću mikroorganizama.

Najbolji rezultati u proizvodnji postižu se korišćenjem sojeva vrste plesni Aspergillus niger (aspergilus niger). Ovi sojevi mogu da stvore iz 100 grama šećera i do 90 grama limunske kiseline.

Kao sirovina u praksi se za proizvodnju limunske kiseline najčešće koristi melasa. Dobri rezultati se postižu korišćenjem tehničke glukoze i saharoze. Melasa se razređuje (15 do 20% šećera), a da bi se popravila hranljiva vrednost dodaju se fosforne i amonijumove soli. Postupak proizvodnje sprovodi se na dva načina: površinskim i dubinskim gajenjem Aspergillus niger.

Proizvodnja površinskim gajenjem kulture plesni sastoji se u tome, što se najpre pripremljena melasa razlije u plitke sudove sa debljinom sloja od oko 12 cm. Sudovi su smešteni u velike fermentacione komore i zasejavaju se određenim postupkom konidiosporama pripremljene kulture Aspergillus niger. U komore se uvodi sterilni vazduh. Sam proces se vodi na temperaturi od 30°C i u jako kiseloj sredini čiji pH iznosi između 2 i 3. U toku odvijanja procesa, koji traje oko 9 dana, na površini tečnosti plesni formiraju navlaku.

Primena dubinskog gajenja plesni radi dobijanja limunske kiseline sastoji se u korišćenju posebnih zatvorenih sudova (fermentora). Ovi sudovi se pune pripremljenom i sterilisanom sirovinom. Potom se izvrši zasejavanje sa konidijama plesni. Kultura plesni Aspergillus niger se razvija u dubokom sloju tečnosti i u zatvorenom sudu, pa se zbog toga vrši provetravanje supstrata uvođenjem u fermentor sterilnog vazduha.

Bilo da se radi o površinskom ili dubinskom postupku proizvode limunske kiseline, posle završenog procesa uklanja se micelija, a fermentisanoj tečnosti dodaje se kalcijum karbonat (CaCO3), koji veže stvorenu kiselinu u kalcijum citrat. Iz Ca-citrata limunska kiselina se oslobađa dodavanjem sumporne kiseline (H2SO4). Dobijeni rastvor limunske kiseline se određenim postupkom prečišćava i uparava u vakuum uparivaču, posle čega nastupa kristalizacija. Dobijaju se beli kristali limunske kiseline.

U prehrambenoj industriji limunska kiselina se veoma mnogo koristi za proizvodnju limunada, voćnih sirupa, konditorskih proizvoda i dr. Osim toga, nalazi veliku primenu u farmaceutskoj i hemijskoj industriji.

2. Primena biosintetičkih procesa mikroorganizama u industriji

U fermentacionim procesima, o kojima je bilo reči, mikroorganizmi razlažu organska jedinjenja i na taj način dolaze do energije. Pri tome se iz ćelije mikroorganizama izdvajaju jedinjenja značajna za čoveka. U biosintetičkim procesima mikroorganizmi troše stvorenu energiju za sintezu novih sastojaka ćelije. Kao materijal služe im jedinjenja malog molekula (aminokiseline, šećeri) koja uzimaju iz spoljne sredine i uključuju ih u biosintetske procese u ćeliji. Neka jedinjenja koja su potrebna mikroorganizmima, oni mogu i sami da sintetišu ili pak, ta jedinjenja nastaju u reakcijama katabolizma, pa se zatim koriste u procesima biosinteze. Uopšte se može reći da mikroorganizmi iz jedinjenja malog molekula sintetišu jedinjenja velikog molekula i da s tim u vezi dolazi do nakupljanja potencijalne energije.

Biosintetski procesi (mikrobiološke sinteze) našli su primenu u životu čoveka. U ishrani ljudi i životinja može se koristiti celo telo nekih mikroorganizama, kao izvor proteina, masti, vitamina i dr., i mogu se koristiti materije koje mikroorganizmi izdvajaju u okolnu sredinu ili ih sam čovek određenim postupcima izdvaja iz ćelije mikroorganizama (vitamini, aminokiseline, fermenti, antibiotici i dr.).

U industriji se mikrobiološke sinteze obavljaju u sudovima ili aparatima koji po konstrukciji odgovaraju sudovima za fermentacione procese (fermentori). U ove sudove unosi se sterilna hranljiva podloga i odgovarajuća kultura mikroorganizama. Podloga mora imati određene izvore energije i gradivne materije. Osim toga, u sudu moraju biti obezbeđeni ekološki uslovi (temperatura, pH, kiseonik) kako bi se proces biosinteze odvijao neometano.

Danas se zna da su mikroorganizmi u stanju da sintetišu veoma raznovrsna jedinjenja. Neka od tih jedinjenja jedino se sreću kod mikroorganizama. Najpoznatiji proizvodi mikrobiološke sinteze su: belančevine, aminokiseline, antibiotici, fermenti, vitamini, dekstran, fikokoloidi, alginati i dr.

Poslednjih godina je u svim naprednim zemljama sveta izgrađena jedna od najmoćnijih industrija, koja koristi mikroorganizme za sintezu pojedinih proizvoda od interesa za poljoprivredu, prehrambenu industriju i druge grane industrije i medicinu. Primenom mikroorganizama postoje realne mogućnosti za industrijsku proizvodnju osnovnih hranljivih materija neophodnih za ishranu ljudi i životinja. Neke materije koje mikroorganizmi sintetišu, šta više, mogu da stimulišu porast biljaka i životinja, a druge se koriste za suzbijanje različitih izazivača bolesti. Osim toga, svakim danom otkrivaju se sve više nova jedinjenja koja sintetišu mikroorganizmi, među kojima su neka od posebnog značaja. Ovde se daju samo kratka i uopštena obaveštenja o najvažnijim proizvodima mikrobioloških sinteza proteina, aminokiselina, antibiotika, vitamina i fermenata.

2.1. Biosinteza proteina

Složeni proces biosinteze proteina odvija se na ribozomima u ćeliji mikroorganizama, i to uz učešće nukleinskih kiselina, aminokiselina, fermenata, energije u obliku ATR, mašana, magnezijuma. Svaka aminokiselina koja treba da se ugradi u proteinski lanac biva aktivirana posebnim fermentom, a ribonukleinska kiselina određuje redosled vezivanja aminokiselina.

S porastom ljudske populacije nedostatak proteina u svetu sve više se oseća. Međutim, on se može ublažiti mikrobiološkom sintezom proteina.

Veliki izvor proteina mogu biti jednoćelijski organizmi – mikroorganizmi. Oni se kao takvi koriste za ishranu ljudi i životinja. Telo mikroorganizama može se koristiti kao hrana ili za proizvodnju proteina. Za proizvodnju proteina ili kao izvori proteina najviše se gaje kvasci, pečurke i alge ili se koriste direktno iz prirodnih staništa (pečurke i alge).

2.1.1. Proizvodnja biomase pekarskog i krmnog kvasca

Kvasci se gaje kao pekarski i krmni kvasac.

Pekarski kvasac se već dosta dugo industrijski gaji, pri čemu se koriste različiti sojevi čiste kulture Saccharomyces cerevisiae (saharomices cerevizije). Kao sirovina kod nas se najčešće koristi melasa, mada se mogu koristiti i druge sirovine. Razređena melasa, kojoj su dodate dopunske hranljive materije (amonijumove i fosforne soli, magnezijum-hlorid i dr.), određene kiselosti, unosi se u velike sudove od 100 do 500 m3. U pripremljenu podlogu uvodi se kultura kvasca. U sudove se uvodi i sterilni vazduh, podloga se provetrava, što je od posebnog značaja za umnožavanje kvasca. Posle završenog procesa proizvodnje, kvasac se odvaja, vrši se njegovo pranje, koncentracija, presovanje, formovanje i pakovanje. Pored presovanog, kvasac se danas proizvodi i u vidu finih granula (suvi aktivni kvasac).

Za proizvodnju biomase krmnog kvasca koristi se najčešće kultura Candida utilis (kandida utilis) koja stvara minimalne količine alkohola a maksimalne količine belančevina (oko 43%). Aminokiselinski sastav ovih belančevina je blizak aminokiselinskom sastavu mesa. Kao sirovina za proizvodnju ovog kvasca najčešće se koristi melasa. Osim melase, mogu se koristiti i različiti otpadni proizvodi koji sadrže ugljene hidrate, kao što su otpadna voda, sulfitni lug, hidrolizat drveta, hidrolizat hemiceluloze, hidrolizat slame i dr. Postupak proizvodnje je sličan postupku proizvodnje pekarskog kvasca. Proizvedeni kvasac se ne presuje, već se suši. U takvom stanju može se neograničeno čuvati. Domaćim životinjama daje se dnevno u različitim količinama, što se određuje posebnim normativima u dnevnim obrocima za ishranu pojedinih kategorija domaćih životinja.

Osim kulture Candida utilis, za proizvodnju biomase krmnog kvasca mogu se koristiti i druge kulture kao što su: Candida tropicalis (kandida tropikalis), Hansenula anomala, Candida pulcherima. Ove kulture pored visokog sadržaja proteina bogati su izvor vitamina. Kod izbora kulture za proizvodnju biomase krmnog kvasca od bitnog značaja su: visoka hranljiva vrednost kulture, sposobnost brzog rasta i dobijanje visokog prinosa, prijatan ukus, mogućnost gajenja na različitim izvorima ugljenika i azota, lako izdvajanje iz komina nakon gajenja i dr.

2.1.2. Proizvodnja biomase algi

Alge, pre svega zelene, mogu poslužiti kao izvor proteina. Zbog sadržaja većeg procenta proteina i drugih materija sve više privlače veliku pažnju čoveka. Sreću s u morima, okeanima, jezerima, rekama. Naseljavaju dubinske i površinske slojeve vode. Služe kao hrana mnogim životinjama i od njih direktno ili indirektno zavisi život mnogih životinjskih organizama. U nekim zemljama morske alge se vade iz mora, prečišćavaju, suše, melju i daju kao belančevinasta hrana stoci. Mogu se i veštački gajiti u bazenima. Od morskih algi od posebnog su značaja redovi Laminariales i Ulvales. Najpoznatije vrste ovih algi su Laminaria angustata (morski kupus) i Ulva lactica (morska salata). Od zelenih algi kao značajan izvor belančevina su vrste iz roda Chlorella (hlorela) i Scenedesmus. U ovim algama se nalazi 40 do 45% belančevina. Ostatak sačinjavaju ugljeni hidrati (do 35%), masti (10%) i soli (10 do 20%).

U najnovije vreme predložen je veći broj tehnoloških rešenja proizvodnje biomase algi, bilo da se koristi sunčeva energija, pri gajenju u otvorenim bazenima, ili veštačka svetlost pri gajenju u staklenim fermentorima primenom kontinualnog (neprekidnog) ili diskontinualnog (prekidnog) submerznog postupka (sa potopljenim kulturama). Osnovni cilj gajenja je dobijanje što većih količina biomase, koja bi poslužila kao sirovina za proizvodnju proteina i čitavog niza drugih proizvoda značajnih za prehrambenu, hemijsku i farmaceutsku industriju ili se može upotrebiti za ishranu životinja i ljudi. Osim toga, određene alge su našle primenu u terapiji nekih obolenјa ljudi. Crvene alge koriste se za proizvodnju agara koji je našao izuzetno veliku primenu u prehrambenoj industriji i u mikrobiološkoj tehnici izdvajanja i gajenja mikroorganizama.

2.1.3. Proizvodnja biomase viših gljiva

Od viših gljiva kao izvor proteina pečurke privlače pažnju. I one pripadaju svetu mikroorganizama i svrstane su u više gljive. Postoji mnogo vrsta pečuraka koje se koriste za ishranu. Industrijskim putem proizvodi se mali broj njih. Najnovija istraživanja pokazala su da se neke pečurke mogu gajiti i u sudovima na otpadnim ugljovodonikovim jedinjenjima uz produvavanje vazduha. Ovim putem se ne dobijaju plodonosna tela (drška i šešir), već samo biomasa pečuraka. U svetu i kod nas, pod kontrolom čoveka, gaji se vrsta Agaricus campestris (agarikus kampestris), više poznata kao šampinjon. Pored ovog latinskog imena šampinjoni imaju i druga imena, kao što su: Psaliota hortenzis, Agaricus bisporus, Agaricus hortenzis i dr. He ulazeći u dublja razmatranja ovih naziva, da li su to samo sinonimi jednog istog naziva ili su u pitanju različite vrste, varieteti ili sojevi, prema najnovijim istraživanjima za šampinjone koji se gaje u Evropi i kod nas najviše odgovara naziv Agaricus bisporus (agarikus bisporus).

Za zanatsko gajenje pečuraka koriste se napuštena rudarska okna, podrumi, lagumi, podzemni hodnici – suvi i mračni sa mogućnošću provetravanja. U ovim prostorijama prave se leje ili humke od đubriva, ili se šampinjoni gaje u sanducima, na stalažama i u plastičnim vrećama. Po mogućstvu najbolje je koristiti konjsko đubrivo. Na određenom rastojanju leje se zasejavaju posebno odgajenim micelijama na zrnu žitarica (proso, pšenica). Nakon zasejavanja porast pečuraka počinje posle 3 do 4 nedelje pri temperaturi od 12 do 18°C u optimalnoj vlažnosti od 90%, Ispod 10°C pečurke ne rastu, odnosno nema plodonošenja. Pečurke se beru kada je drška kratka i dok se šešir još nije otvorio. Zavisno od temperature berba traje od 2 do 6 meseci. Pri nižoj temperaturi berba duže traje.

Za industrijsko gajenje gljiva – pečuraka grade se posebni gljivarnici sa nizom prostorija u kojima moraju biti obezbeđeni odgovarajući uslovi, a prema izabranom sitemu gajenja. Gajenju šampinjona prethodi gajenje micelije i priprema supstrata. Određena pažnja se posvećuje izboru supstrata, koji se podvrgava fermentaciji uz nekoliko prevrtanja. U posebnim prostorijama obavlja se njegova pasterizacija (12 časova na 60°C), a zatim posle hlađenja vrši zasejavanje micelije. Nakon 12 dana vrši se pokrivanje, na primer, tresetom debljine oko 3 cm. Od pokrivanja do prve berbe prođe oko 20 dana. Posle plodonošenja (fruktifikacije) vrši se berba, sortiranje u više klasa i pakovanje. U modernim gljivarnicima uvedena je automatizacija i mehanizacija procesa proizvodnje.

U novije vreme pored šampinjona u svetu i kod nas se sve više zanatski i industrijski gaje gljive iz roda Pleurotus, poznate kao bukovače. Od sirovina za gajenje se najčešće koristi slama, a mogu se koristiti i druge ligno-celulozne sirovine (kukuruzovina, piljevina, pirinčana slama, drvo). Supstrat se sitni, vlaži, pasteriše, inokuliše (unošenje micelije u supstrat), inkubira (unosi u prostorije za prorastanje micelije najčešće u izbušenim najlonskim džakovima), a zatim dolazi do fruktifikacije (plodonošenja) u prostorijama za plodonošenje. Prvi plodovi se javljaju posle 3 do 6 nedelja od unošenja micelije. Jedan ciklus gajenja traje od 2 do 4 meseca. Supstrat posle gajenja ovih gljiva takođe se može upotrebiti kao stočna hrana, za gajenje glista, proizvodnju humusa, kao đubrivo i dr.

Osim navedenih mogu se gajiti i još neke druge gljive kao što su slamnatica, jablanovača, panjevčica (aromatična gljiva) Schii-take (ši-take) i dr. Sa svojim karakteristikama posebnu pažnju privlači Schii-take čiji je latinski naziv Lentinus edodes. To je veoma poznata japanska gljiva, koja se pored šampinjona najviše gaji u svetu.
Gajenje pečuraka je dosta složen posao i zato se pre početka gajenja ova proizvodnja mora dobro proučiti, i to bilo da je u pitanju zanatska ili industrijska tehnologija proizvodnje.

Ako se radi o pečurkama iz prirodnih staništa, njihovo korišćenje je vezano za dobro raspoznavanje otrovnih od jestivih pečuraka. Uspešno korišćenje pečuraka je vezano i za poznavanje njihove upotrebe i čuvanje u svežem stanju, konzervisanje pečuraka i spravljanje raznih jela od njih.

2.2. Biosinteza aminokiselina

Proizvodnja aminokiselina mikrobiološkom sintezom poslednjih godina nalazi sve veću primenu, jer je dobijanje aminokiselina hidrolizom belančevina i hemijskim putem dosta skup postupak. Osim toga, hemijskim postupkom teško se dobijaju L-forme aminokiselina, koje su biološki aktivne i kao takve veoma značajne za žive organizme.
Za proizvodnju aminokiselina koriste se mutantni selekcionisani sojevi mikroorganizama, koji stvaraju velike količine određenih aminokiselina. Industrijski se proizvode glutaminska kiselina, lizin, asparaginska kiselina, metionin, triptofan i valin. Od posebnog interesa je proizvodnja glutaminske kiseline i lizina.

Glutaminsku kiselinu sintetišu u većim količinama mnoge bakterije. Najpoznatija vrsta koja se primenjuje u industriji za proizvodnju ove kiseline je Micrococcus glutamicus (mikrokokus glutamikus). Proizvedena mikrobiološkom sintezom glutaminska kiselina nalazi široku primenu u prehrambenoj industriji. Dodavanjem ove kiseline namirnicama poboljšava se njihova hranljiva vrednost i ukus. U proizvodnji nekih namirnica (supa na primer) glutaminska kiselina je nezamenljiva komponenta. Osim toga, ova kiselina nalazi primenu i u medicini.

Lizin može da sintetiše veći broj vrsta mikroorganizama. Za industrijsku proizvodnju najčešće se koriste mutageni sojevi iz roda Corynebacterium (korinebakterijum).

Sve napredne zemlje usvojile su tehnologiju proizvodnje lizina mikrobiološkom sintezom. Ova kiselina nalazi takođe široku primenu. Nјome se obogaćuju mnogi proizvodi koji služe za ishranu ljudi i životinja.

2.3. Biosinteza antibiotika

U industrijskoj proizvodnji biosinteza antibiotika zauzima prvo mesto. Do sada je izdvojeno preko hiljadu jedinjenja mikrobiološkog porekla sa antibiotičkim dejstvom. Mikrobiološkom sintezom industrijski se proizvodi više od 30 antibiotika, od kojih su najpoznatiji penicilin, streptomicin, hlortetraciklin, neomicin i dr.

Od mikroorganizama utvrđeno je da veliki broj vrsta plesni, aktinomiceta, kao i neke vrste bakterija sintetišu antibiotike. Za sintezu penicilina koriste se odabrani sojevi kulture plesni Penicillium chrysogenum (penicilijum hrisogenum), a streptomicina odabrani sojevi zrakastih bakterija – aktinomiceta vrste Streptomyces griseus (streptomices griseus), hlortetraciklina Streptomyces aureofaciens (streptomices aureofaciens), a neomicin se sintetiše sa kulturom Streptomyces fradiae (streptomices fradie) itd.

Za industrijsko dobijanje antibiotika mikrobiološkom sintezom, uglavnom, se koriste odabrane kulture plesni i aktinomiceta. Tehnologija dobijanja pojedinih antibiotika je različita. U osnovi pri proizvodnji svih antibiotika potrebno je raspolagati odabranim sojevima mikroorganizama, koji se gaje na određenim hranljivim podlogama radi sinteze antibiotika. Posle završenog procesa biosinteze, koji traje nekoliko dana, vrši se filtriranje da bi se odvojila micelija. Na kraju iz dobijenog filtrata određenim tehnološkim postupcima izdvaja se i prečišćava antibiotik.

U prošlosti antibiotici su služili samo za medicinske potrebe. Danas neki antibiotici nalaze primenu za stimulisanje porasta mladih životinja, stimulisanje biljaka i u konzervnoj industriji.

Za stimulaciju porasta životinja mogu se koristiti neprečišćeni antibiotici. Životinjama se daje biomasa mikroorganizama koja se dobija pri proizvodnji antibiotika. Isušena biomasa može biti bogata i sa vitaminima.

U prehrambenoj industriji teži se korišćenju takvih antibiotika koji se razlažu pri pripremanju jela od proizvoda tretiranih sa antibioticima radi sprečavanja kvarenja.

2.4. Biosinteza vitamina

Mikroorganizmi su u stanju, pored čitavog niza drugih jedinjenja, da sintetišu i vitamine. Životinjski organizmi nemaju tu sposobnost i nedostatak vitamina u njihovoj ishrani dovodi do avitaminoza, koje se manifestuju različitim fiziološkim poremećajima u organizmu.

Danas se vitamini mogu dobiti različitim postupcima. Mikrobiološkom sintezom proizvode se samo neki vitamini, i to korišćenjem mikroorganizama koji su u stanju da sintetišu veće količine vitamina. Neki od vitamina nastaju kao sporedni proizvodi pri proizvodnji antibiotika, kao i pri dobijanju nekih proizvoda fermentacije. Posebno je bogata vitaminima biomasa mikroorganizama koja se odvaja posle proizvodnje antibiotika.

Kao sirovina za proizvodnju vitamina mikrobiološkim putem, zavisno od vrste mikroorganizama, mogu poslužiti različiti proizvodi. Otpadne vode nekih grana industrije bogate su hranljivim materijama, pa mogu poslužiti za gajenje mikroorganizama radi biosinteze vitamina.

Za industrijsku proizvodnju od značaja su B2, B12 i β-karotin (provitamin A).

Vitamin B2 može da sintetiše veći broj vrsta mikroorganizama, od kojih je najpoznatija vrsta Ashbya gossypii (ašibia gosipi). Postupak proizvodnje se zasniva na korišćenju sojeva koji stvaraju najviše vitamina. Odabrani soj mikroorganizama dodaje se proizvodnoj podlozi određenog sastava. Proces se odvija pri temperaturi od 30°C. Posle završenog procesa, koji se odvija u nekoliko faza, pristupa se izdvajanju vitamina određenim tehnološkim postupcima.

Vitamin B12 može takođe da sintetiše čitav niz vrsta mikroorganizama. Najpoznatija je vrsta bakterija Propionibacterium shermani (propionibakterium šermani) koja je našla primenu u industrijskoj proizvodnji. Neke vrste aktinomiceta koje se koriste za sintezu antibiotika istovremeno sintetišu i vitamin B12. Antibiotike izlučuju van svog tela – micelije, a vitamin ostaje u miceliji. Ove aktinomicete sadrže i druge vitamine (B1, B2, B6, B7 i dr.).

Hranljive podloge za sintezu vitamina B12 pripremaju se prema soju mikroorganizama. Zatim se odabrani soj uvodi u hranljivu podlogu da bi obavio proces biosinteze. Posle završene biosinteze pristupa se izdvajanju vitamina. Postupak izdvajanja vitamina sastoji se u nizu tehnoloških operacija sve do dobijanja sintetisanog vitamina u kristalnom stanju.

R – karotii (provitamin A) spada u prirodna organska jedinjenja biljnog porekla, koja su nerastvorljiva u vodi a rastvorljiva u mastima. Ovo jedinjenje se u organizmu čoveka razlaže na dva molekula A vitamina. Nalazi se u mrkvi, a mogu ga sintetisati i mikroorganizmi. Posebno je bogata karotinima vrsta kvasca Rhodotorula gracilis (rodotorula gracilis), koja je našla primenu u industriji. Ova kultura kvasca se dodaje odgovarajućoj podlozi u sudu za odvijanje biosinteze. Posle završenog procesa kvasci se odvoje, peru, suše i direktno koriste za ishranu stoke kao bogat izvor karotina ili se određenim tehnološkim postupcima vrši izdvajanje karotina u čistom stanju.

2.5. Biosinteza fermenata

Poslednjih godina postoji veliki interes u svetu za fermentima koje sintetišu mikroorganizmi. U nekim naprednim zemljama proizvodnja fermenata mikrobiološkim putem dostigla je više hiljada tona. Danas su poznate brojne vrste mikroorganizama koje se koriste za biosintezu fermenata. Količina i kvalitet fermenata zavise od vrste i soja mikroorganizama. Neke fermentne mikroorganizmi sintetišu i izlučuju van svoga tela u sredinu u kojoj se gaje, a drugi ostaju u ćeliji, pa se moraju posebnim postupcima izdvajati iz ćelije. Industrijska proizvodnja ograničena je na nekoliko fermenata čija je upotreba u različitim granama industrije dosta raširena. To su: amilaza, proteolitički fermenti, pektolitički, glukozooksidaza i dr.

Amnlaza je hidrolitički ferment koji razlaže skrob. Sintetišu je biljke, životinje i mikroorganizmi. Za sintezu amilaze mikrobiološkim putem primenu su našle neke vrste gljiva (plesni) i bakterije. Amilaza proizvedena sa gljivama poznata je kao Gljivična amilaza, a sa bakterijama bakterijska amilaza.

Najbolji rezultati u sintezi gljivične amilaze postignuti su sa gljivama vrste Aspergillus niger (aspergilus niger) i Aspergillus oryzae (aspergilus orize). Sojevi ovih vrsta gaje se na odgovarajućim podlogama površinski ili dubinski. Posle gajenja micelija se izdvaja, suši, melje i na taj način dobija se neprečišćena amilaza. A ako se želi da dobije čista amilaza, onda se posebnim tehnološkim postupcima vrši njeno izdvajanje i prečišćavanje.

Za sintezu bakterijske amilaze najčešće se koriste sojevi vrste Bacillus subtilis (Bacilus subtilis) za koje je detaljno razređen tehnološki postupak dobijanja amilaze.

Proteolitički fermenti razlažu belančevine do aminokiselina. Za industrijsku proizvodnju ovih fermenata po posebnom dobro razrađenom tehnološkom postupku koristi se veći broj vrsta plesni iz roda Aspergillus i bakterija iz roda Bacillus, Clostridium, Pseudomonas i dr. Ovi fermenti su našli široku primenu u medicini, poljoprivredi i nekim granama industrije. Tako, na primer, sa ovim fermentima može se izbistriti pivo, sir dobijen korišćenjem ovih fermenata ima u sebi više rastvorljivih belančevina, kod mesa vrše ubrzavanje zrenja, u kožarskoj industriji služe za obradu kože (skidanje dlaka), u tekstilnoj industriji za odstranjivanje proteina, u filmskoj industriji koriste se za skidanje želatina sa upotrebljenih filmova, primenjuju se u industrijskoj proizvodnji deterdženata itd.

Pektolitički fermenti vrše razgradnju pektinskih materija. Ove fermente sintetiše veliki broj vrsta mikroorganizama iz grupe bakterija i plesni. Za industrijsku proizvodnju su značajni pektolitički fermenti koje stvaraju plesni iz roda Aspergillus i Penicillium. Tehnološki postupci dobijanja ovih fermenata su veoma dobro razrađeni. U trgovini se nalaze pod različitim nazivima, kao što su: „filtrag“, „pektolaza“, „pektinol“, „frutol“. U prehrambenoj industriji najčešće se koriste za bistrenje voćnih sokova.

Glukozooksidaza je specifičan ferment koji katališe oksidaciju glukoze u glukonsku kiselinu. Sintetišu je neke vrste iz roda Aspergillus i Penicillium. Najbolji rezultati biosinteze postignuti su sa vrstom Aspergillus niger. Glukozooksidaza je našla široku primenu u medicini i prehrambenoj industriji. Na primer, pri konzervisanјu jaja u prahu uklanjanje glukoze sprečava potamnjivanje jaja. U proizvodnji pića koristi se kao antioksidant.

Uopšte se može reći da su mikroorganizmi u oblasti biosinteze malo iskorišćeni, jer su njihove biosintetske mogućnosti ogromne. Danas se u ovoj oblasti vrše intenzivna istraživanja, tako da se u budućnosti može očekivati sve šira primena mikroorganizama u prehrambenoj industriji i drugim granama industrije.

2.6. Biosinteza polisaharida

Određene vrste mikroorganizama u svojim ćelijama, ćelijskom zidu i van ćelije poseduju sposobnost sinteze raznovrsnih homo i heteropolisaharida. Od posebnog su značaja vanćelijski polisaharidi, jer imaju raznovrsnu i posebnu namenu. S tim u vezi svake godine otkrivaju se novi polisaharidi sa svojstvima koja im omogućuju strogo specifičnu primenu. U prehrambenoj industriji njihova primena se ogleda kao sredstva za ugušćivanje (sosovi, sirupi) želiranje (želea, pudinzi) kao koloidna sredstva, za sprečavanje stvaranja kristala i dr. Van prehrambene industrije primena vanćelijskih polisaharida (egzopolisaharida) je daleko šira i veoma značajna u rudarstvu, tekstilnoj, kozmetičkoj industriji, hemijskoj, industriji boja, industriji papira pa sve do izuzetno značajne primene u medicini (polisaharid dekstran se koristi za zamenu krvne plazme).

Poznat je veći broj vrsta mikroorganizama koji sintetišu egzopolisaharide. Primenu su našle one vrste koje su od većeg ekonomskog značaja a biosintezu neutralnih i anjonskih polisaharida, kao što su: dekstran, ciklodekstrani, kurdlan, skleroglukan, pululan, ksantan, bakterijski alginati i dr. Za prehrambenu industriju od posebnog značaja su polisaharidi kod nas manje poznati ksantan, pululan i ciklodekstrani.

Ksantan, koji sintetiše bakterijska vrsta Xanthomonas campestris (ksantomonas kampestris), se koristi za pripremanje sosova, preliva za salate, sirupa, kod sokova i drugih pića suspenduje čestice voćne pulpe ili kod penušavih pića drži penu na površini. Van prehrambene industrije je od izuzetnog značaja u naftnoj industriji, u industriji boja i lakova, tekstilnoj, papirnoj, kao stabilizaciono sredstvo pri separaciji različitih minerala i dr.

Pululan sintetiše vrsta gljiva Aerobasidium pullulans, koja se u prirodi može naći kao epifitna mikroflora biljaka. Po svom hemijskom sastavu danas se zna da je pululan nerazgranati glukan koji se sastoji iz alfa-glukozidnih jedinica povezanih 1,4 i 1,6 vezama. Veze 1,6 povezuju maltotriozne ostatke u molekulu pululana i one su osnovne jedinice ovog polisaharida. Mikrobiološkom sintezom se proizvodi pululan molekulske mase od 10.000 do 400.000 i više, kao beli fini prah bez ukusa i mirisa sa izuzetno značajnom i mnogostrukom primenom u prehrambenoj, farmaceutskoj, parfimerijskoj, duvanskoj industriji i drugim oblastima. Posebno ga karakteriše mogućnost biodegradacije, pa kao takav bez obzira gde je primenjen ne zagađuje životnu sredinu. U prehrambenoj industriji nalazi primenu kao vezivno sredstvo, ugušćivač, poboljšivač teksture i konzistencije, pojačivač sjaja i glazure, emulgator, sredstvo za oblaganje i pakovanje, antioksidans, za održavanje vlage i arome.

Biomasa upotrebljene gljive A. pullulans se može takođe iskoristiti za ishranu stoke kao dobar izvor punovrednih proteina kao i krmni kvasac.

Ciklodekstrani to su ciklična jedinjenja sastavljena iz alfa-1,4 maltooligosaharida, koji se sastoji od 6 do 12 glukozidnih jedinica. Danas su poznati alfa, beta i gama ciklodekstrani koje sintetišu vrste bakterija iz roda Bacillus (Bacillus macerans i dr.). Po svojim osobinama spadaju u kanalska inkluziona jedinjenja. U unutrašnjosti svoga prstena formiraju šuplje plitke kanale. U kristalnom stanju pojedini spiralno uvijeni molekuli ciklodekstrana su raspoređeni jedan iznad drugog i obrazuju duži šuplji kanal. U ove kanale se mogu smestiti molekuli raznih organskih supstanci. Zahvaljujući tome lipidi nerastvorljivi u vodi postaju rastvorljivi, a vitamin A, masne kiseline i druga nestabilna jedinjenja se stabilizuju. Osim toga, komponente lošeg mirisa (miris soje, miris na ribu, ovčiji miris, određenih čajeva, miris pića) mogu se maskirati korišćenjem ciklodekstrana, jer dospevaju u njegove kanale. Nasuprot tome, komponente prijatne arome mogu se sačuvati. U tom cilju danas se ciklodekstrani najvećim delom koriste za maskiranje loših mirisa, a jvdpim delom i za očuvanje mirisa. Van prehrambene industrije ciklodekstrani nalaze primenu u gasnoj hromatografiji, analitici, kao katalizatori i dr.

Da su ekstracelularni polisaharidi od izuzetnog značaja vidi se i po tome što njihova godišnja potrošnja raste iz godine u godinu po stopi od 8%. S tim u vezi treba očekivati iznalaženje još većeg broja polisaharida sa novim svojstvima i strogo specifičnom primenom.

3. Mikroorganizmi uzročnici kvarenјa namirnica

Kvarenje namirnica izazivaju fizički, hemijski i biološki činioci. U biološke činioce svrstani su mikroorganizmi kao najvažniji agensi koji kvare namirnice. Oni u namirnicama izazivaju fizičke i hemijske promene. Jedinjenja u hrani razlažu se hidrolizom (truljenja). Za takvu namirnicu upotrebljava se pored naziva pokvarena još i naziv trula ili raspadnuta namirnica, odnosno hrana, jer se pri hidrolizi nekih jedinjenja u hrani, kao što su belančevine i masti, oslobađaju jedinjenja neprijatnog mirisa koja su karakteristična za proces truljenja (amonijak, vodonik-sulfid, indol, skatol, fenol, krezol).

Pri razgradnji belančevina u namirnicama pod uticajem mikroorganizama nastaju jedinjenja različitog hemijskog sastava, što zavisi od vrste belančevina i mikroorganizama. A mikroorganizmi koji učestvuju u ovom procesu su različite vrste sporogenih, asporogenih, aerobnih i anaerobnih bakterija, neki kvasci i plesni.

Razlaganjem belančevina u namirnicama mogu nastati i jedinjenja opasna po ljudsko zdravlje. Poznato je, na primer, da razlaganjem aminokiselina iz belančevina u kiseloj sredini, odnosno dekarboksijacijom aminokiselina (izdvajanje ugljen-dioksida) nastaje ugljen-dioksid (S02) i amini koji su otrovni.

Razlaganjem skroba i celuloze ne nastaju jedinjenja opasna po zdravlje ljudi (šećer). Međutim, razlaganje polisaharida u namirnicama (pšenica, kukuruz, brašno, hleb) prati razlaganje i drugih sastojaka, pa nastaju i druga jedinjenja, koja izazivaju promenu ukusa i mirisa namirnice i ona je kao takva neupotrebljiva.

Razlaganjem masti pod uticajem mikroorganizama takođe mogu nastati jedinjenja neprijatnog mirisa, što zavisi od vrste masnih materija. Do brzog razlaganja masti dolazi u onim namirnicama, kao što su mleko, meso, sir, maslac, pavlaka, u kojima se pored masti nalaze i druge materije koje omogućavaju brzo razmnožavanje mikroorganizama, a ovi svojim fermentima razlažu masti.

Uopšte se može reći da različite vrste mikroorganizama izazivaju razlaganje različitih jedinjenja, kao i stvaranje određenih proizvoda razlaganja. S tim u vezi javljaju se promene na namirnicama u vidu karakterističkih tipova kvarenja. Ovde se prikazuju u najkraćim crtama samo neki tipovi kvarenja namirnica biljnog i životinjskog porekla.

3.1. Kvarenјe namirnica biljnog porekla

U namirnice biljnog porekla koje su podložne kvarenju pod uticajem mikroorganizama spadaju: voće, povrće, proizvodi od voća i povrća, žita, brašno, proizvodi od brašna, alkoholna pića. Ove proizvode čovek koristi u velikim količinama, pa je od posebnog praktičnog značaja poznavanje njihovog kvarenja. Osim toga, kvarenju podležu konditorski proizvodi, masti biljnog porekla, kafa, čaj, kakao i dr.

3.1.1. Kvarenje voća i grožđa

Kao namirnice voće i grožđe su veoma pogodna sredina za razvoj mikroorganizama, jer sadrže dosta vode, šećera, mineralnih materija, organske kiseline, neke belančevine u manjim količinama, vitamine. Iz tih razloga voće i grožđe spadaju u lakokvarljive proizvode, što zavisi od njihove vrste i sorte. Neke vrste voća (jagoda, malina) mogu se pokvariti već u toku jednog dana, a druge se mogu čuvati i nekoliko meseci.

Kvarenju podležu najpre povređeni i prezreli plodovi, a tokom vremena i zdravi. Na povređenim plodovima dolazi do bržeg naseljavanja mikroorganizama izazivača kvarenja. Uzročnici kvarenja su pre svega gljive, što se objašnjava sadržajem šećera, kiselošću plodova i drugim uslovima koji su povoljni za razvoj gljiva, a nepovoljni za razvoj bakterija. U stvari, tokom kvarenja smenjuju se pojedine grupe mikroorganizama. Razvojem gljiva dolazi do smanjenja kiselosti plodova, time se stvaraju uslovi za razvoj bakterija. Proces kvarenja otpočinju gljive, a potpunu razgradnju plodova završavaju bakterije. Gljive prodiru u plodove zahvaljujući svojim fermentima koji razlažu međućelijske veze ćelija plodova, ćelijske omotače i ulaze u ćelije ploda čijim se sadržajem hrane. Materije u plodu pretrpe duboke promene. Razlože se jedinjenja velike molekulske mase (skrob, celuloza, pektin). Plodovi se razmekšavaju i najčešće deformišu, jer je tkivo ploda iskidano. Prema vrsti mikroorganizama i promenama koje izazivaju na plodovima poznato je više tipova kvarenja voća i grožđa. Najpoznatiji su: meka ili vlažna trulež, siva trulež, zelena trulež, mrka trulež, crna trulež i dr.

Meku ili vlažnu trulež voća izazivaju Rhizopus nigricans (rizopus nigrikans), neke vrste iz roda Mucor i kvasci. Javlja se najčešće kod trešanja i jagoda. Tkivo plodova omekšava i pretvara se u vlažnu, kašastu masu preko koje se izazivač kvarenja širi sa pokvarenih na zdrave plodove.

Sivu trulež izaziva gljiva Botrytis cinerea (botritis cnnerea). Siva boja ove truleži dolazi od sporonosnih organa i micelije ove gljive koji se formiraju na napadnutom plodu. Ovaj tip kvarenja javlja se na plodovima sa tankom pokožicom (jagode, maline, ribizle, kajsije, grožđe). Kvarenje grožđa je najveći problem. Infekcije sa ovom gljivom nastaju još u vinogradu, a dal>e se razvijaju i šire tokom čuvanja grožđa u rashladnom skladištu, jer se ova gljiva može razvijati, mada usporeno, i na temperaturi ispod 0°C. Pri prvom stepenu razvoja gljive, na bobici se manifestuju promene ispod pokožice. Boja na tom delu postaje nešto tamnija i zapaža se u vidu „plikova“. Daljim razvojem gljiva tkivo bobice grožđa pretvara se u vodnjikavu masu koja je obavijena potamnelom pokožicom. Na površini pokožice formiraju se sivkaste navlake od micelije i organa za razmnožavanje, koji omogućuju da se gljiva dalje širi na zdrave plodove. Štetne posledice su višestruke. U kišnim periodima pri povoljnoj vlažnosti i temperaturi Botrytis cinerea nanosi katastrofalne štete vinogradarstvu. U skladištima pri nepravilnom čuvanju grožđa takođe mogu nastati velike štete.

Zelenu trulež izaziva najčešće gljiva Penicillium expansum (penicilijum ekspansum) i još neke druge vrste iz roda Penicillium i drugih rodova koji stvaraju miceliju i spore zelene boje. Javlja se na citrus-plodovima sa jačom pokožicom (limun, pomorandža), kao i na plodovima kruške, jabuke, breskve, kajsije, a i na grožđu. Kvarenje se manifestuje razmekšavanjem pokožice i tkiva ploda. Na površini plodova formiraju se plavo-zelene naslage, u vidu krugova i oseća se intenzivan neprijatan plesnivi miris. Izazivači zelene truleži mogu se razvijati u skladištima na zidovima i ambalažnom materijalu odakle se prenose i na voće.

Crnu trulež izazivaju vrste gljiva iz roda Alternaria. Ova gljiva napada plodove jabuke, kruške, narandže, limuna i dr. Na napadnutim plodovima javlja se crna boja, a tkivo ploda ne omekša.

Mrku trulež na plodovima jabuke, kruške, šljive, dunje i dr. izazivaju gljive iz roda Sclerotinia (sklerocinija), odnosno prema ranijem nazivu ovog roda Monilia. Najpoznatija je vrsta Sclerotinia fructigena (sklerocinija fruktigena) ili Monilia fructigena (monilija fruktigena). Truljenje plodova izazvano ovim gljivama manifestuje se obrazovanjem karakterističnih bradavica na površini pokvarenog ploda, koje su raspoređene u obliku krugova. Bradavice sačinjavaju micelija gljive i veliki broj konidija.

3.1.2. Kvarenje povrća

Povrće kao i voće spada u lako kvarljive proizvode. Kao takvo može se čuvati ograničeno vreme. Što su plodovi zreliji, to se mogu kraće sačuvati od kvarenja. U odnosu na voće povrće je manje kiselo i sadrži više belančevinastih materija. Zbog toga kvarenje povrća mogu da izazovu istovremeno bakterije i gljive – plesni. Kvarenje jedne vrste povrća može izazvati više vrsta mikroorganizama, kao što i jedna vrsta mikroorganizama može izazvati kvarenje više vrsta povrća. Neke pomenute vrste mikroorganizama koje izazivaju kvarenje voća mogu izazvati i kvarenje povrća. Siva trulež može se javljati i na kupusu u glavicama i na luku. Listovi kupusa pod uticajem gljive osluznjave i trule, a luk se prekriva sivom navlakom i omekšava. Crna trulež javlja se i na paradajzu i šargarepi itd.

Prema empirijskim nazivima najpoznatiji tipovi kvarenja povrća su: truljenje krompira, vlažna trulež krompira, šuga krompira, suva trulež krompira, crna trulež šarparege, bela trulež šarparege i dr.

Truljenje krompira izaziva gljiva Phytophtora infestans (fitoftora infenstans). Krompir se kontaminira ovom gljivom dok je još na njivi. Pod uticajem ove gljive krompir rđavo skladišten i neprosušen vrlo brzo i u velikim količinama istruli. Kvarenje se manifestuje pojavom mrlja na krompiru ispod kojih tamni tkivo, zahvatajući celu krtolu.

Suvu trulež krompira izazivaju gljive roda Fusarium. Ove gljive na površini ploda formiraju miceliju sa masom konidija u obliku belo – ružičastih ispupčenja. Krompir se sasušuje i skuplja.

Vlažnu trulež krompira izaziva veći broj vrsta bakterija. Kod ovog tipa kvarenja na preseku krompira uočava se siva kašasta masa neprijatnog zadaha. U toplim skladištima proces kvarenja odigrava se brzo. Sprečavanje

kvarenja postiže se snižavanjem temperature i relativne vlažnosti, kao i odstranjivanjem pokvarenih krompira.

Šugu krompira izaziva najčešće jedna vrsta aktinomideta Actinomyces scabies (aktinomices skabies). Kvarenje se manifestuje pojavom krasti na pokožici krtole i neprijatnog mirisa na zemljište.

Belu trulež šargarepe izaziva vrsta gljive Sclerotinia libertiana. Kvarenje se manifestuje obrazovanjem na površini šargarepe belih mrlja, koje predstavljaju miceliju gljive s organima za razmnožavanje.

Truljenje voća i povrća u skladištima mogu da izazivaju i mnoge druge gljive. Pomenuti su samo najvažniji predstavnici gljiva kao izazivači kvarenja. Borba protiv uzročnika kvarenja sprovodi se različitim postupcima: sistematskom kontrolom, sortiranjem, blagovremenim uklanjanjem pokvarenih plodova, držanjem skladišta u čistom stanju, obezbeđenjem određenih uslova čuvanja (temperatura, vlažnost, kontrolisana atmosfera), čuvanje na niskim temperaturama itd.

3.1.3. Kvarenje proizvoda od voća i povrća

Voće i povrće prerađuju se u različite proizvode koji se određenim postupcima konzervišu. Najvažniji postupci u konzervisanju su primena visokih temperatura (pasterizacija i sterilizacija), primena niskih temperatura (hlađenje i smrzavanje), odstranjivanje vode iz proizvoda (sušenje i uparavanje), filtriranje, biološko konzervisanje i dr.

Navedenim postupcima konzervisanja mikroorganizmi se u proizvodu uništavaju, zaustavljaju u razviću ili odstranjuju. Međutim, pri nepravilnom radu dešava se da to nije postignuto i pod određenim uslovima mikroorganizmi mogu da izazovu kvarenje, koje je posebno izraženo kod namirnica konzervisanih toplotom u limenoj ili staklenoj ambalaži (konzerve) i kod bioloških konzervi.

Kvarenje konzervi. – Najčešće se proizvodi od voća i povrća konzervišu stavljanjem u limene kutije (limenke) ili u staklene tegle i hermetički zatvaraju. Proizvod se potpuno izdvoji od spoljašne sredine i steriliše toplotom pri različitim temperaturama (od 100 do 121°C). Dužina sterilizacije varira u zavisnosti od vrste proizvoda i ambalaže. Ukoliko pri sterilizaciji nisu sve klice uništene, može doći do kvarenja proizvoda.

Koji će tip kvarenja konzervi izazvati mikroorganizmi, kao i koji će se režim sterilizacije primenti zavisi od pH konzervi, koje se najčešće dele na slabo kisele ( pH 5 do 6), umereno kisele ( pH 4 do 5) i jako kisele ( pH 3,7). Najvažnija je granica pH 4. Ispod ove granice pH ne može se razvijati vrsta bakterija Clostridium botulinum (klostridijum botulinum), kao najopasniji izazivač trovanja ljudi hranom. Osim toga, kisele proizvode sa pH ispod 4 nije potrebno sterilisati toplotom iznad 100°C, jer kisela sredina zajedno sa toplotom brzo uništava klijavost otpornih bakterijskih spora.

Kvarenje konzervi sa pH iznad 4 izazivaju termofilne i mezofilne sporogene bakterije iz roda Bacillus (bacilus). Ove bakterije izazivaju kvarenje konzervi koje se ne mogu prepoznati izgledom spolja. Tek po otvaranju konzerve moguće je utvrditi prisustvo bakterija, koje prevode šećer u različite kiseline i proizvod je neprijatnog ukusa.

Ukoliko kvarenje izazivaju termofilne anaerobne vrste iz roda Clostridium (hlostridijum), u konzervi dolazi do izdvajanja gasa CO2 i H2 (ugljen-dioksida i vodonika). Za takve mikroorganizme se kaže da su izazvali mikrobiološku bombažu. Konzerva je naduta i u određenom momentu, kada pritisak gasa dostigne svoj maksimum, može eksplodirati. Neke vrste pomenutih bakterija stvaraju gas H2S (vodonik-sulfid). Takve konzerve ne moraju biti nadute, jer se vodonik-sulfid rastvara u sadržaju konzerve koji je često crno obojen.

Iz roda Clostridium kvarenje mogu da izazovu i anaerobne, sporogene, mezofilne vrste. Ovi mikroorganizmi ako su u konzervi prisutne belančevine razlažu ih i stvaraju vodonik-sulfid, amonijak, indol, skatol, ugljen-dioksid, vodonik, koji takođe mogu da izazovu bombažu.

Mezofilne sporogene aerobne bakterije ne mogu se razvijati u konzervama iz kojih je isteran vazduh. Međutim, postoji veći broj vrsta, koje su fakultativni anaerobi i njihov rast nije ograničen vakumom. Pripadaju rodu Bacilhis i mogu da izazovu kvarenje.

Ako je tehnološki postupak konzervisanja loše vođen, kao uzročnici kvarenja konzervi sa pH iznad 4 mogu se pojaviti i asporogene fakultativno anaerobne bakterije mlečnog vrenja homo- i heterofermentativnog tipa.

Kvarenje kiselih konzervi sa pH ispod 4 (voćni kompoti, voćni sokovi i dr.) mogu izazvati neke asporogene i sporogene bakterije, kvasci i plesni.

Sporogene bakterije u kiselim konzervama se sreću retko, jer njihova otpornost prema temperaturi pada sa snižavanjem pH. Većina gubi sposobnost klijanja pri temperaturi do 100°C. Izuzetno postoji mali broj vrsta koje izdržavaju visoke temperature i koje se mogu razvijati u kiseloj sredini. Kao takva poznata je vrsta Bacillus thermoacidurans (bacilus termoacidurans). Dobro raste pri pH 3, a spore izdržavaju u kiseloj sredini 100°C za 30 minuta.

Asporogene bakterije mogu izazvati kvarenje kiselih konzervi ako nisu dobro sterilisane. Najčešće su to štapićaste bakterije mlečne kiseline, koje stvaraju kiseline i gas (heterofermentativne), izazivajući bombažu konzervisanih proizvoda (paradajz sok, paradajz pire, kečup, voćni sokovi i dr.)

Plesne ne čine posebne probleme što se tiče kvarenja kiselih konzervi, jer su u znatnoj meri potisnute visokim temperaturama. Međutim, i ovde postoje izuzeci. Relativno najotpornija je vrsta Byssochlamis fulva (bisohlamis fulva). Nјene spore preživljavaju temperaturu od 86 do 88°C za 30 minuta. Ovu otpornost povećavaju veće koncentracije šećera. Kao uzročnik kvarenja često se javlja u kompotu.

Ukoliko je sirovina bila napadnuta plesnima, kao i ako dođe do kvarenja izazvanog plesnima, takvi proizvodi od voća i povrća mogu biti opasni po zdravlje ljudi, jer neke plesni stvaraju toksične materije (mikotoksine).

Kvasni mogu biti uzročnici kvarenja kiselih konzervi ako nisu bile sterilisane odgovarajućim temperaturama. Poseban problem predstavljaju osmofilni kvasci koji se razvijaju u proizvodima konzervisanih visokim koncentracijama šećera (60 do 80%), kao što su sirupi, marmelada, džem, slatko, koncentrovani voćni sokovi i dr. Najpoznatije vrste ovih kvasaca su Saccharomyces rouxii (saharomices rui), Sacch. rosei (sah. rozei) i Torulopsis stelata.

Kvarenje bioloških konzervi. – Održavanje ovih proizvoda moguće je ako sadrže više od 1,5% mlečne kiseline, što odgovara pH 3,8, i ako je isključeno prisustvo vazduha. Pri tome, zadržavanje razvića kvasaca i nižih gljiva postiže se i čuvanjem proizvoda na nižim temperaturama. Međutim, pri nepravilno sprovedenoj tehnologiji ukišeljavanja i čuvanja, ukišeljeno povrće biološkim putem podleže kvarenju pod uticajem mikroorganizama. Tipovi kvarenja mogu biti različiti.

Ukoliko se pri ukišeljavanju povrća mlečno-kiselinsko vrenje odvija sporo. pri čemu se stvara mala količina kiseline, može doći do razvića nekih vrsta bakterija buterne kiseline koje stvaraju buternu kiselinu i gas. Proizvod postaje neprijatnog mirisa i oštrog ukusa.

Pri povišenoj temperaturi u prisustvu vazduha kvarenje bioloških konzervi (ukišeljeni kupus, krastavci, paprike) otpočinju gljive – plesni. One za svoje razviće troše kiselinu. U proizvodu pada kiselost, što stvara uslove za razviće truležnih bakterija. Proces kvarenja otpočinju plesni, a završavaju truležne bakterije. Proizvod menja svoj izgled i neprijatnog je mirisa.

Ukoliko se na površini proizvoda razviju kvasci iz roda Hansenula i Candida (kandida), može doći do stvaranja sluzi i mirisa na kvasce. Kvasci razlažu mlečnu kiselinu i stvaraju uslove za razvitak truležnih bakterija. Posledica toga je kvarenje proizvoda. Osim toga, i neke bakterije mogu stvarati sluzaste materije iz šećera, i kao rezultat toga dolazi do pojave osluznjavanja, odnosno tegljivosti bioloških konzervi.

Omekšavanje proizvoda (ukišeljenog kupusa i krastavaca) može biti izazvano bakterijama i plesnima koje stvaraju fermente za razlaganje pektina i celuloze. Osim toga, uzroci omekšivanja mogu biti i visoka temperatura ukišeljavanja, niska koncentracija soli i dr.

Pod uticajem mikroorganizama može doći i do promene boje ukišeljenih prizvoda. Tamna boja kupusa nastaje pod uticajem nekih gljiva, koje stvaraju bojene materije (melanin), i bakterija koje stvaraju vodonik-sulfid koji u reakciji sa drugim jedinjenjima stvara jedinjenja tamne boje. Pojavu zelene boje mogu izazvati plesni iz roda Penicillium i Aspergillus. Ružičasta boja proizvoda nastaje razvićem kvasaca iz roda Rhodotorula (rodotorula).

3.1.4. Kvarenje žita

Na površini zrna žita nalazi se stalna površinska (epifitna) mikroflora. Ova mikroflora hrani se izlučevinama biljnih ćelija i ne izaziva kvarenje. Osim toga, zrno žita se tokom berbe i skladištenja može kontaminirati mikroorganizmima iz zemljišta i vazduha. Pri čuvanju može doći do smanjenja broja mikroorganizama, a ako pri tome dođe do povećavanja vlažnosti iznad dozvoljenih granica, onda mikroorganizmi, pre svega plesni i bakterije, izazivaju kvarenje. Žito postaje plesnivo, ustajalo. Dolazi do razlaganja pojedinih jedinjenja u zrnu. Snižava se kvalitet. Neki mikroorganizmi mogu stvarati i toksične materije opasne po ljudsko zdravlje.

Optimalni uslovi za čuvanje žita su relativna vlažnost vazduha do 75%, vlažnost žita 14 do 15%, temperatura 10 do 18°C. Ukoliko ovi uslovi nisu obezbeđeni, dolazi do razmnožavanja mikroorganizama koji kvare zrno. Neznatnim prekoračenjem dozvoljene vlažnosti zrna stvara se mogućnost za razvitak gljiva – plesni, a za razvitak bakterija potrebna je veća vlažnost zrna (iznad 17 do 20%). Pri većoj vlažnosti zrna od 18% može doći do prirodnog povišenja toplote. Pri tome se termofilni mikroorganizmi mogu razvijati na temperaturi od oko 60°C. U žitu dolazi do procesa koji mogu da dovedu do samozapaljenja.

Razvićem plesni u zrnu se stvaraju otrovne materije poznate pod imenom mikotoksini. Direktnim korišćenjem pokvarenog žita ili putem brašna i hleba mikotoksini uneti u organizam ljudi i životinja izazivaju različita oboljenja. Korišćenjem plesnivog žita za ishranu u svetu su poznati slučajevi masovnog oboljenja ljudi (vidi mikroorganizmi prouzrokovači trovanja hranom).

3.1.5. Kvarenje brašna

Mikroorganizmi koji se razvijaju na žitu mogu se razviti i u brašnu, jer mikroflora brašna umnogome zavisi od mikroflore zrna, zatim načina transporta, skladištenja, kao i od uslova i dužine skladištenja. Najčešće se sreću sporogene forme bakterija i spore plesni, jer vegetativne forme pri pravilnom čuvanju žita najvećim delom tokom vremena odumru. Ovi mikroorganizmi mogu da izazovu kvarenje brašna ako se ono nepravilno čuva. U osnovi brašno mora biti uvek dovoljno suvo da bi se sprečilo razviće mikroorganizama i mikrobioloških procesa.

Veliki broj mikroorganizama u brašnu nije poželjan iako je sprečeno njihovo razviće. Tokom prerade brašna u hleb i druge proizvode od brašna neke vrste mikroorganizama ostaju neuništene i mogu uticati na kvalitet ovih proizvoda ili ih kvariti.

3.1.6. Kvarenje proizvoda od brašna

Od brašna se proizvode različiti proizvodi. Najviše se koristi za proizvodnju hleba različitog oblika i veličine. Najčešće temperatura u pećima za pečenje hleba je iznad 200°C. Visina temperature i vreme pečenja zavise od vrste proizvoda i njegove veličine. U unutrašnjem središnjem delu hleba postiže se uvek niža temperatura (oko 80°C). Pod takvim uslovima otporne sporogene forme mikroorganizama preživljavaju i posle dužeg ili kraćeg vremena izazivaju kvarenje hleba. Dužina održivosti hleba i drugih pekarskih proizvoda zavisi od sadržaja vlage, strukture, hemijskog sastava i uslova čuvanja. Pekarski proizvodi, koji sadrže visok procenat vode, kraće se mogu sačuvati od kvarenja u odnosu na proizvode koji imaju mali sadržaj vode (dvopek, keks i dr.)

Kvarenje pekarskih proizvoda izazivaju bakterije, kvasci i plesni.

Od posebnog praktičnog značaja je poznavanje kvarenja hleba. Bakterije izazivaju kvarenje hleba koje se manifestuje pri prelomu hleba pojavom sluzavih niti – konaca, izmenjenom bojom i neprijatnim mirisom. Izazivači ovog tipa kvarenja su bakterije koje pripadaju vrsti Bacillus subtilis (Bacilus subtilis). Ove bakterije u hlebu ostaju u živom stanju ako temperatura u unutrašnjosti hleba ne prelazi 100°C. Na temperaturi iznad 20°C njihove spore brzo klijaju i dolazi do razmnožavanja bakterija i kvarenja hleba. Osim sporogenih bakterija, mogu se razviti patogene bakterije opasne po ljudsko zdravlje i to posle određenog vremena i u onim pekarskim proizvodima koji su pripremani dodavanjem mleka, jaja, kremova i dr.

Pojava sluzavih niti ili konaca (končavost hleba) može se sprečiti ili usporiti, ako se hleb dobro ispeče dužim pečenjem, posle pečenja brzo ohladi i skladišti u hladnim prostorijama, jer su temperature od 30 do 40°C najpovoljnije za razvoj pomenutih bakterija.

Neke specifične vrste kvasaca, a njih je mali broj, u stanju su da razlažu skrob i izazivaju kvarenje hleba. Na hlebu se javljaju posle pečenja, jer nisu u stanju da izdrže temperaturu pečenja hleba. Prema tome, kao izazivači kvarenja hleba kvasci imaju ograničenu ulogu.

Plesni, kao i kvasci, ne preživljavaju temperaturu pečenja hleba. One hleb kontaminiraju i kvare posle pečenja. U vlažnoj atmosferi spore gljiva padaju na hleb i druge proizvode od brašna, klijaju i obrazuju miceliju različite boje, zavisno od vrste. U hlebu stvaraju različite materije, a kao rezultat toga hleb se kvari i dobija miris koji je karakterističan za kvarenje izazvano plesnima. Najčešći uzročnici Kvarenja hleba su plesni iz roda Rhizopus, Mucor, Penicillium, Aspergillus. Neke vrste plesni iz ovih rodova stvaraju već pomenute otrovne materije – mikotoksine.

Da bi se hleb zaštitio od kvarenja duže vremena, primenjuju se opšte sanitarno-higijenske mere proizvodnje i čuvanja hleba i dodavanje dozvoljenih hemijskih konzervansa hlebu (natrijumpropionata, kalcijumpropionata, natrijumacetata). Primena hemijskih jedinjenja za očuvanje hleba od kvarenja u mnogim zemljama je ograničena i pod strogom kontrolom zakonskih propisa.

3.1.7. Kvarenje alkoholnih pića

Od alkoholnih pića kvarenju najčešće podležu vino i pivo. Pri nepravilnom pripremanju i čuvanju ovih proizvoda dolazi do kvarenja i snižavanja njihovog kvaliteta. Kvarenje mogu da izazovu fizičko-hemijski procesi i mikroorganizmi.

Kvarenje vina. – Fizičko-hemijski procesi mogu izazvati kvarenje vina, koje se manifestuje u promeni ukusa, mirisa i izgleda (mućenje, promena boje). Osim ovih kvarenja, koja se više ističu kao mane vina, postoje kvarenja vina koja izazivaju mikroorganizmi. Najpoznatiji tipovi kvarenja vina su: vinski cvet, ciknulost vina, sluzavost vina, mlečno vrenje, manitno vrenje i dr.

Vinski cvet kao tip kvarenja javlja se kod onih vina koja imaju niži sadržaj alkohola (ispod 12%). Kvarenje se manifestuje stvaranjem na površini vina navlake beličaste boje koja se penje uz zid suda. Navlaku stvaraju kvasci iz roda Pichia (pihia), Hansenula, Candida (kandida). Ovi kvasci za svoje razviće traže prisustvo kiseonika. Oksidišu alkohol do vode i ugljen-dioksida, razlažu jabučnu i vinsku kiselinu i kao posledica toga dolazi do narušavanja bukea vina (menja se ukus i miris). Mikroskopskim pregledom navlake, pored kvasaca, uočavaju se i bakterije sirćetne kiseline koje u ovakvom vinu stvaraju sirćetnu kiselinu. Stvorenu kiselinu kvasci mogu da oksidišu uz stvaranje višenamenskih isparljivih kiselina. Ukus vina se pogoršava, postaje prazno na ukusu. Zaštitne mere protiv ovog tipa kvarenja su punjenje sudova do vrha, sumporisanje i dr.

Kod slatkih vina razlivenih u flaše može doći do mućenja koje takođe izazivaju kvasci, ali bez stvaranja navlake. Ovi kvasci pripadaju rodu Saccharomyces (saharomices). Podnose visoke koncentracije alkohola i za svoje razviće zahtevaju prisustvo kiseonika koji se rastvara u vinu za vreme razlivanja. Tako kvasci nalaze uslove za svoje razviće u napunjenim flašama. Sprečavanje razvića kvasaca može se sprovesti pasterizacijom vina.

Ciknulost vina izazivaju bakterije sirćetne kiseline, i to u otpražnjenim sudovima kod vina sa alkoholom ispod 12%, na temperaturi od 29 do 30°C. Kvarenje se manifestuje povećanjem kiselosti vina, a samo vino ima bljutav ukus. Zaštitna mera protiv ovog tipa kvarenja može biti čuvanje vina pod anaerobnim uslovima i na niskoj temperaturi.

Mlečno vrenje vina izazivaju razne vrste bakterija mlečne kiseline. Do ovog vrenja može doći tokom ili posle završenog alkoholnog vrenja. Najčešće se bakterije razvijaju u onim vinima koja imaju šećera i koja su držana duže na talogu kvasca posle završene fermentacije. Ovakva vina su s neprijatnim ukusom i mirisom.

Mlečno vrenje u vinu može da prati manitno vrenje, koje izazivaju takođe neke vrste bakterija mlečne kiseline štapićastog oblika heterofermentativnog tipa. U vinu pored mlečne kiseline nastaje sirćetna kiselina, ugljen-dioksid, a iz fruktoze još i manitol.

Sluzavost vina izazivaju razne vrste bakterija, koje pri temperaturi od 10 do 20°C i u manje kiseloj reakciji stvaraju sluzave kapsule. Stvaraoci sluzi mogu biti i neke vrste kvasaca i plesni. Ovaj tip kvarenja se prepoznaje po izmeni koncentracije vina, koja postaje gusta. Pri pretakanju vina uočava se sluz koja se izdužuje u vidu vlakana. Osim toga, dolazi do izmene ukusa vina.

Kvarenje piva. – Kvalitet piva, između ostalog, procenjuje se na osnovu njegove postojanosti. A postojanost piva se određuje brojem dana u toku kojih se kvalitet piva ne menja. Promene kvaliteta piva mogu da izazovu fizičko-hemijski procesi u pivu i mikroorganizmi.

Kvarenje piva izazvano fizičko-hemijskim procesima ogleda se u pojavi mutnoće piva, do koje dolazi usled nestabilnosti koloidnog sastava piva. Pri pasterizaciji piva može doći do taloženja belančevina piva, a isto tako do poremećaja može doći i pri hlađenju piva.

Kvarenje piva izazvano mikroorganizmima ogleda se u stvaranju nepoželjnih jedinjenja u pivu, pojavi stranog mirisa i ukusa, kao i u mutnom izgledu piva. Uzročnici kvarenja su bakterije i kvasci.

Od bakterija kao izazivača kvarenja piva poznate su neke vrste iz grupe bakterija mlečne kiseline, bakterija sirćetne kiseline, iz roda Micrococcus (mikrokokus), Sarcina i dr.

Bakterije mlečne kiseline i bakterije sirćetne kiseline, ukoliko su prisutne u pivu, izazivaju mućenje piva u toku od 7 do 10 dana, stvaraju kiselinu i pogoršavaju ukus piva.

Vrste iz roda Micrococcus i Sarcina stvaraju povećane koncentracije jedinjenja diacetila (do 2 mg// piva) i pivo dobija vrlo neprijatan miris i ukus. Osim toga, ovi mikroorganizmi mogu izazvati i zamućenje nepasterizovanog piva za 5 do 6 dana na temperaturi od 25°C.

Kao indikatori (pokazivači) nehigijenske proizvodnje piva, u pivu se mogu naći bakterije Escherichia coli (ešerihija koli). Pivo je nepovoljna sredina za razmnožavanje ovih bakterija. Međutim, one mogu da sačuvaju životnu sposobnost u pivu 2 do 3 nedelje.

Kvasci koji izazivaju kvarenje piva pripadaju različitim rodovima i mogu uticati na pogoršanje ukusa piva. Kvarenje se takođe manifestuje pojavom navlake i taloga u pivu.

Uopšteno rečeno pivo se brže kvari ukoliko su sanitarno-higijenski uslovi proizvodnje loši. Pored toga, ako pivo sadrži manji procenat ugljen-dioksida (S02) i rastvoreni kiseonik, u njemu se brzo razvijaju aerobni mikroorganizmi. Obratno, pivo sa visokim stepenom prevrelosti, koje ima povećan sadržaj SOa i koje pri vrenju, dozrevanju i točenju dolazi što manje u dodir s vazduhom, ima veću postojanost, odnosno može se duže čuvati bez izmene kvaliteta.

3.2. Kvarenјe namirnica životinјskog porekla

U namirnice životinjskog porekla koje kvare mikroorganizmi spadaju: meso i proizvodi od mesa, ribe i proizvodi od riba, jaja i proizvodi od jaja, mleko i proizvodi od mleka.

3.2.1. Kvarenje mesa n proizvoda od mesa

Kvarenje mesa. – Po svom hemijskom sastavu meso je veoma pogodna sredina za razvoj mnogih mikroorganizama. Kontaminirano mikroorganizmima sporije ili brzo podleže kvarenju, što zavisi od vrste i broja mikroorganizama i uslova sredine (vlažnost, temperatura, pH i dr.). Kvarenje počinje najčešće na površini mesa i manifestuje se na različite načine. Poznati tipovi kvarenja su: truljenje, sluzavost, kiselo vrenje, plesnivost, pojava obojenih mrlja i dr.

Truljenje mesa izazivaju aerobne i anaerobne, okruglaste i štapićaste vrste bakterija iz roda Bacterium (bakterijum) Bacillus (bacilus), Proteus, Pseudomonas, Clostridium (klostridijum) i dr. Ovaj tip kvarenja manifestuje se razmekšavanjem mesa, promenom boje i neprijatnim mirisom. Reakcija mesa ja alkalna. Belančevine i masti mesa se razlažu. Nastaju jedinjenja koja mogu biti opasna po ljudsko zdravlje. Ovakvo meso je neupotrebljivo za ljudsku ishranu.

Sluzavost mesa izazivaju bakterije iz rodova: Achromobacter (ahromobakter), Pseudomonas i Flavobacterium (flavobakterijum). Manifestuje se pojavom sluzave površine mesa i promenom boje mesa. Do stvaranja sluzi dolazi pri povećanoj relativnoj vlažnosti vazduha i na nižim temperaturama (od 2 do 10°C), mada se proces usporeno može odvijati i pri temperaturama koje su ispod 0°C (-2°C).

Kiselo vrenje izazivaju bakterije mlečnog vrenja i neke vrste iz roda Clostridium (klostridijum). Nastaje u mesu koje sadrži ugljene hidrate (jetra), kao i u proizvodima od mesa kojima je dodavano brašno ili skrob. Kvarenje ovog tipa manifestuje se jako kiselom reakcijom mesa, miris je neprijatno kiselkast, meso omekša i dobija sivu boju.

Plesnivost mesa izazivaju niz vrsta plesni iz roda Aspergillus, Penicillium, Mucor, Rhizopus, Cladosporium (kladosporijum) i dr. U većini slučajeva micelija ovih plesni ne prodire u meso dublje od 2 mm. Do plesnivosti mesa dolazi najčešće u prostorijama koje su neprovetrene i sa većim sadržajem vlage u vazduhu.

Pigmentaciju mesa (obojene mrlje na mesu) izazivaju mikroorganizmi koji stvaraju pigmente. Najčešće su to bakterije iz roda Pseudomonas, Micrococcus (mikrokokus), Flavobacterium (flavobakterijum). Ovi mikroorganizmi razvijajući se na mesu stvaraju pigmente različite boje (žute, crvene, zelene, žuto-zelene, ružičaste i dr). Promene u boji na mesu mogu da izazovu i neke gljive iz roda Penicillium, Aspergillus, Mucor, Cladosporium i dr. Boju mesa mogu da izmene određena jedinjenja, koja stvaraju mikroorganizmi, koja reaguju sa komponentama mesa. Na primer, vodonik-sulfid, stvoren od nekih bakterija, reaguje sa hemoglobinom i mioglobinom iz mesa i kao rezultat toga dolazi do pojave zelene boje.

Kvarenje proizvoda od mesa. – Industrija mesa proizvodi niz proizvoda od mesa (polutrajne kobasice, trajne kobasice, suhomesnate proizvode, polukonzerve, trajne konzerve i dr.). Neki mikroorganizmi su poželjni u procesu dobijanja ovih proizvoda. Oni svojim prisustvom i biohemijskom aktivnošću utiču na poboljšanje kvaliteta proizvoda mesa. Drugi mikroorganizmi su štetni i mogu izazvati kvarenje. Ove dve grupe mikroorganizama moraju se međusobno dobro razlikovati.

U kvarenju proizvoda od mesa učestvuju različite vrste mikroorganizama. Do kvarenja najčešće dolazi ako su učinjeni propusti u proizvodnji, odnosno ako tehnološki proces proizvodnje nije ispravno sproveden i a ako se proizvodi drže u nepovoljnim uslovima. Na proizvodima se javljaju različiti tipovi kvarenja. Neki od njih su isti kao pri kvarenju mesa.

Na polutrajnim kobasicama može se pojaviti pigmentacija, truljenje, sluzavost. Ove promene izazivaju iste grupe mikroorganizama koje su pomenute i pri kvarenju mesa.

Trajne kobasice po pravilu ne podležu kvarenju. Međutim, pri narušavanju tehnološkog postupka proizvodnje dobijaju se kobasice koje u sebi sadrže vazduh i višak vode, što odgovara nekim vrstama mikroorganizama za njihovo razviće i izazivanje kvarenja. U kobasicama dolazi do pojave sluzi koju stvaraju neke vrste iz roda Streptococcus (streptokokus) ili Leuconostoc (leukonostok). Pojavu pigmentacije mogu da izazovu bakterije mlečne kiseline. Osim toga, od ostalih promena koje mikroorganizmi mogu da izazovu su gorak ukus, neprijatan miris, užeglost, plesniv ukus i miris trajnih kobasica.

Na suhomesnatim proizvodima, pri većoj vlažnosti vazduha u prostorijama za čuvanje, razvijaju se plesni koje dovode do pigmentacije ovih proizvoda. U dubljim delovima mesa mogu se razviti anaerobne sporogene vrste bakterija iz roda Clostridium (klostridijum) i stvarati neprijatan miris.

Mikroorganizmi mogu izazivati i kvarenje polukonzervi i konzervi mesa. O nekim izazivačima kvarenja konzervi već je bilo reči u odeljku koji se odnosi na kvarenje konzervi voća i povrća. Isti mikroorganizmi kao uzročnici kvarenja javljaju se i u konzervisanim proizvodima od mesa. Kvarenje polukonzervi mesa izazivaju mikroorganizmi koji prežive temperature pasterizacije, a to su neke vrste iz roda Streptococcus (streptokokus), Micrococcus (mikrokokus) i Bacillus (bacilus). Kvarenje trajnih konzervi izazivaju sporogene vrste iz roda Bacillus i Clostridium ukoliko toplotna sterilizacija nije ispravno sprovedena. Neke vrste ovih mikroorganizama kao izazivači kvarenja stvaraju gas, što dovodi do pojave bombaže konzervi, o kojoj je takođe bilo reči (kvarenje konzervisanih proizvoda od voća i povrća).

3.2.2. Kvarenje riba i proizvoda od riba

Meso riba brže podleže kvarenju u odnosu na meso toplokrvnih životinja. To je zbog toga što meso riba sadrži veći procenat vode i što je najčešće više kontaminirano raznovrsnim mikroorganizmima. Kvarenje mogu da izazovu vrste iz roda Pseudomonas, Achromobacter (ahromobakter), Clostridium (klostridijum) i dr. Promene izazvane kvarenjem manifestuju se najpre na škrgama, koje gube crvenu boju, a meso pokvarenih riba gubi elastičnost (pritiskom na meso ribe ostaje udubljenje). Miris pokvarene ribe je izuzetno neprijatan.

Konzerve riba podležu kvarenju kao i konzerve od voća, povrća i mesa. I kod ovih konzervi može doći do pojave bombaže ukoliko su neispravno sprovedeni tehnološki postupci konzervisanja.

U ohlađenom stanju riba takođe podleže kvarenju, jer postoje određene vrste mikroorganizama koje se mogu razvijati na temperaturama hlađenja (oko 0°C). Zbog toga se za sprečavanje kvarenja riba pri čuvanju primenjuju temperature smrzavanja ( -18 do – 20°C).

Riba konzervisana soljenjem, sušenjem i mariniranjem (riba konzervisana 6% rastvorom sirćetne kiseline) teže podleže kvarenju, jer je najveći broj mikroorganizama ubijen ili zaustavljen u razviću. Međutim, postoje izuzeci. U usoljenoj ribi mogu se razviti neke vrste bakterija, kojima ne smeta povećana koncentracija soli, i izazvati kvarenje. Pri povećanoj vlažnosti vazduha kvarenje osušene ribe mogu izazvati neke vrste plesni i kvasci. Na mariniranoj ribi mogu se razviti plesni, koje za svoje razviće troše kiselinu. Nedostatak kiseline omogućava razviće truležnih bakterija izazivača kvarenja riba.

Pokvarena riba kao i proizvodi od riba nisu za ljudsku ishranu, jer se u ovakvim proizvodima pod uticajem mikroorganizama stvaraju jedinjenja vrlo opasna po ljudsko zdravlje koja izazivaju trovanja.

3.2.3. Kvarenje jaja i proizvoda od jaja

Po svom hemijskom sastavu jaja su veoma pogodna sredina za razvitak raznovrsnih saprofitnih (truležnih) i patogenih mikroorganizama. I kad ne bi imala mehaničku zaštitu (ljusku i membranu), jaja bi se brzo kvarila. Osim toga, u sveža jaja mikroorganizmi teže prodiru i ne razvijaju se, jer ona sadrže zaštitne materije s mikrobicidnim dejstvom. Međutim, posle određenog vremena, što zavisi od starosti jaja i načina čuvanja, zaštitne materije se razgrađuju, mikroorganizmi prodiru u jaja i izazivaju kvarenje. Jaja postaju neupotrebljiva za ishranu.

Mikroorganizmi prodiru u unutrašnjost jaja kroz pore ljuske, i to na onim mestima gde je oštećena vrlo nežna spoljašna opna ljuske. Brzina prodiranja zavisi od temperature, vlažnosti i vrste mikroorganizama. Pokretni mikroorganzmi brže prodiru od nepokretnih. Pranje jaja omogućava brže prodiranje mikroorganizama.

Postoje mikroorganizmi koji u jaja dospevaju za vreme njihovog formiranja. To se dešava kod bolesne živine. Ovi mikroorganizmi su najčešće patogeni (izazivači tuberkuloze i salmonele).

U jajima koja nisu sveža mikrobicidna svojstva belanceta su oslabljena i mikroorganizmi se mogu nesmetano razvijati. Osim toga, kod ovakvih jaja često se događa da je žumance pomešano sa belancetom, pri čemu žumance brzo podleže kvarenju.

Promene u jajima izazvane mikroorganizmima mogu da budu raznovrsne, što zavisi od vrste mikroorganizama. Najčešće se odvijaju truležni procesi. Na belancetu i na žumancetu nastupaju promene u boji. Zavisno od vrste mikroorganizama javlja se sivo-zelena, siva, crna, crvena i druge boje. U ovakvim jajima nastaju razni proizvodi razgradnje belančevina i drugih jedinjenja. Neka od njih su vrlo otrovna i zbog toga pokvarena jaja predstavljaju opasnost za zdravlje potrošača.

Na mestu gde su mikroorganizmi prodrli u jaje najčešće se formiraju kolonije koje se mogu uočiti prosvetljavanjem jaja. Daljim razvojem ovih mikroorganizama dolazi do formiranja različitih tipova kvarenja. Najpoznatiji su: bela ili svetla trulež, crna trulež, crvena trulež, zelena trulež, mešana trulež, kisela jaja i plesniva jaja.

Belu ili svetlu trulež najčešće izazivaju vrste bakterija iz roda Pseudomonas (pseudomonas). Na prosvetljenim jajima ne uočavaju se mrlje, a uočava se pokretljivost žumanceta.

Crnu trulež najčešće izazivaju bakterije iz roda Proteus. Ovaj tip kvarenja manifestuje se razvodnjavanjem belanceta i pocrnelim žumancetom. Istovremeno u jajetu se može pod uticajem bakterija formirati i gas koji izaziva prskanje ljuske.

Zelenu trulež mogu izazvati bakterije iz roda Pseudomonas. Manifestuje se promenama na belancetu koje postaje zelenkasto i neprijatnog mirisa. Na žumancetu se ne uočavaju promene.

Crvenu trulež izazivaju bakterije iz roda Serratia. Žumance i belance dobijaju crvenkastu boju. Belance može biti razvodnjeno ili viskozno.

Mešanu trulež jaja izazivaju razne vrste mikroorganizama iz rodova Micrococcus (mikrokokus), Pseudomonas, Proteus i dr. Karakteriše se razvodnjenim žumancetom i belancetom sa neprijatnim mirisom (fekalni, miris sumpor-vodonika i dr.).

Kiselost jaja kao tip kvarenja izazivaju bakterije Escherichia coli (ešerihija koli). Belance i žumance su često pomešani kod ovog tipa kvarenja. Pri razbijanju jaja oseća se neprijatan, kiseo miris.

Plesnivost jaja izazivaju plesni iz roda Mucor, Cladosporium, Penicillium, Aspergillus, Alternaria i dr. Pojava plesni na jajima sreće se u prostorijama sa većim procentom vlage u vazduhu. Nјihov porast ubrzava povišena temperatura. Neke od ovih plesni razvijaju se na površini ljuske jaja, a druge prodiru u unutrašnjost jajeta i najbolje se razvijaju oko vazdušne komore, gde stvaraju različito obojene kolonije koje se pri prosvetljavanju zapažaju u vidu mrlja (zelene, crne, sive boje). Tokom vremena ceo sadržaj jajeta poprimi plesnivi zadah. Ovakva jaja su neupotrebljiva za ishranu.

U jajima se mogu razviti i patogeni mikroorganizmi, koji mogu da izazovu oboljenje, odnosno trovanje ljudi hranom. Najpoznatija takva grupa mikroorganizama su salmonele. Nјih sadrže najčešće guščija i pačja jaja. To se objašnjava time što se patke i guske kreću u zagađenim sredinama, koje sadrže dosta salmonela. Ove bakterije prodiru u jaja za vreme njihovog formiranja ili iz zagađenih sredina mogu da prodru u jaja. Ovakva sirova jaja, upotrebljena direktno za ishranu ljudi ili za pripremanje majoneza i dr., mogu da izazovu trovanja. Zbog toga je u mnogim zemljama zabranjen promet i upotreba ovakvih jaja u sirovom stanju.

Proizvodi od jaja, kao što su, na primer, jaja u prahu i melanž (smrznuta smesa belanca i žumanca) takođe se mogu kvariti pod uticajem mikroorganizama. Jaja u prahu sadrže mikroorganizme. Međutim, mali sadržaj vode, koji se kreće od 3 do 9% ne dozvoljava razviće mikroorganizama. Pri povećanoj vlažnosti iznad dozvoljenih granica kvarenje jaja u prahu bi ubrzo otpočelo. U melanžu svi mikroorganizmi takođe nisu uništeni. I ukoliko se odmrznuti melanž ne bi odmah upotrebio, došlo bi ubrzo i do njegovog kvarenja.

3.2.4. Kvarenje mleka i proizvoda od mleka

Kvarenje mleka. – Mleko je jedna od najboljih sredina za razvoj mikroorganizama. U njemu se mogu razvijati i patogeni i saprofitni mikroorganizmi. Mleko u kome su se razvili patogeni mikroorganizmi može biti opasno po zdravlje ljudi.

Mikroorganizmi dospevaju u mleko iz različitih sredina s kojima mleko dolazi u kontakt. Najčešće su to: vime životinja, vazduh, koža životinje, ruke i odeća muzača, prostirka, sudovi za prihvatanje mleka, muzlice, mašina za mužu, cediljka i dr.

U mleku se, iz pomenutih sredina, mogu naći raznovrsni mikroorganizmi. Razvoj ovih mikroorganizama zavisi od uslova držanja mleka. Pri tome je odlučujući činilac temperatura. Na temperaturi ispod 10°C razvijaju se psihrofilni mikroorganizmi. Pri temperaturi iznad 10°C razvijaju se mezofilni mikroorganizmi.

Neposredno posle muže u mleku se ne razvijaju mikroorganizmi. Taj period u kome se ne razmnožavaju mikroorganizmi poznat je kao baktericidna faza. Sveže mleko sadrži materije koje neke mikroorganizme ubijaju, a neke zadržavaju u razviću. Dužina trajanja ove faze zavisi od temperature mleka. Ukoliko je temperatura niža, baktericidna faza je duža. Na primer, pri temperaturi od 25°C baktericidna faza traje do 6 časova, a na 5°C do 36 časova. U cilju produženja ove faze mleko treba odmah posle muže ohladiti. Interesantno je da pri temperaturi od 56°C baktericidna faza prestaje, jer se na toj temperaturi razgrađuju baktericidne materije.

Posle baktericidne faze, na temperaturi iznad 10°C, u mleku se počinju da razvijaju raznovrsni mikroorganizmi. Taj period traje kratko, jer jedni mikroorganizmi stvaraju materije kojima potiskuju razviće drugih mikroorganizama. Pri toj smeni pojedinih grupa mikroorganizama na kraju preovladaju bakterije mlečne kiseline. Mleko se ukiseli i zgruša. Razvićem ovih bakterija bivaju potisnute sve truležne bakterije, bakterije buterne kiseline, koli bakterije i dr.

Posle završene faze razvića bakterija mlečne kiseline, u mleku mogu da se razvijaju neke vrste kvasaca i plesni koje podnose veće koncentracije kiseline od bakterija. Ovi mikroorganizmi, kao aerobni, uglavnom se razvijaju na površini mleka. Za svoje razviće troše kiselinu i u mleku stvaraju uslove za razvoj truležnih bakterija.

Razvoj pojedinih grupa i vrsta mikroorganizama u mleku umnogome zavisi od uslova dobijanja, transporta i čuvanja mleka. Osim bakterija mlečne kiseline, u mleku se mogu razviti i drugi nepoželjni mikroorganizmi, koji stvarajući određene krajnje proizvode izazivaju nepoželjne promene u mleku, kao što su sluzavost, slatko zgrušavanje mleka, promena ukusa i mirisa, promena boje i dr.

Sluzavost (tegljivost ili lepljivost) mleka se karakteriše time što je mleko sluzavo, lepljivo i što se može izvlačiti u dugačke niti. Ovu promenu mleka može da izazove više vrsta mikroorganizama. Kao najvažnija vrsta ističe se Alcaligens viscolactis (alkaligens viskolaktis). Ova bakterijska vrsta može se razvijati na temperaturi od 10 do 40°C, pri čemu mleko dobija sluzavu konzistenciju i neprijatan miris. Osim ove vrste, sluzavost mleka mogu da izazovu i vrste bakterija iz grupe Coli-aerogenes (koli-aerogenes), neke štapićaste i okruglaste forme bakterija mlečne kiseline i mikrokoke.

Slatko zgrušavanje mleka izazivaju neke sporogene vrste bakterija iz roda Bacillus. Ove bakterije su otporne na delovanje visokih temperatura i dešava se da prežive pri sterilizaciji i pasterizaciji mleka. Razvićem u mleku stvaraju fermente slične fermentima iz sirila (himozin) koji zgrušavaju mleko. Osim toga, ove bakterije mogu razlagati belančevine, što se manifestuje, između ostalog, i gorkim ukusom.

Promene ukusa mleka izazvane mikroorganizmima su različite. Najčešće mleko može imati 1orak, kiseli i alkalni ukus.

Gorak ukus mleka mogu da prouzrokuju sporogene i asporogene bakterije koje izdvajaju fermente za razlaganje belančevina. Uglavnom su to neke vrste iz roda Bacillus (bacilus), Micrococcus (mikrokokus) i Streptococcus (streptokokus). Mada ređe, gorki ukus mleka mogu da izazovu i neke vrste kvasaca. Ovi mikroorganizmi razlaganjem belančevina u mleku stvaraju gorke materije i mleko kao takvo postaje gorkog ukusa. Najčešće mleko, koje se duže vremena drži na nižim temperaturama, dobija gorak ukus.

Osim gorkog ukusa, određene vrste mikroorganizama u mleku mogu prouzrokovati oštar kiseli ukus, kao i sapunast-alkalni ukus. Kiseli ukus nastaje stvaranjem organskih kiselina iz šećera, a alkalni – razlaganjem belančevina, pri čemu nastaju baze, koje se vezuju sa masnim kiselinama i kao razultat toga nastaju sapuni.

Promene mirisa mleka izazvane mikroorganizmima su različite. Neki mikroorganizmi stvaraju prijatan miris na voće, estre, karamel i dr., drugi opet prouzrokuju stvaranje različitih neprijatnih mirisa, kao što su: miris na ribu, krompir, na staju za stoku, alkohol, zemljište, truležni miris i dr. Stvaranje neprijatnog mirisa najčešće izazivaju neke vrste bakterija iz roda Pseudomonas, a stvaranje prijatnog mirisa neke vrste bakterija mlečne kiseline iz roda Streptococcus (streptokokus) i kvasci.

Promene boje mleka izazivaju nejčešće neke vrste bakterija koje stvaraju pigmente. Zavisno od boje pigmenta mleko može biti različito obojeno (plavo, žuto, crveno). Osim bakterija, promenu boje u mleku ređe mogu izazvati neke vrste kvasaca, plesni i aktinomiceta. Ovi mikroorganizmi u najvećem broju su aerobni, pa se zbog toga promene boje najpre zapažaju na površini mleka.

Pored navedenih tipičnih promena, u mleku se mogu razviti i drugi raznovrsni mikroorganizmi izazivajući različite promene, koje se manifestuju u promeni izgleda mleka, ukusa, mirisa i boje. Neki od njih (truležne bakterije) mogu stvarati u mleku jake otrove, što može biti opasno po zdravlje ljudi. S druge strane, mleko je pogodna sredina za razvoj pojedinih patogenih mikroorganizama, pa može predstavljati izvor širenja izazivača zaraznih bolesti. Zbog toga se mora voditi računa o zdravstvenom stanju životinja i ljudi koji rukuju mlekom, kao i da mleko ne dolazi u kontakt sa bolesnim ljudima pri transportu, čuvanju i preradi.

Da bi se mleko duže sačuvalo od kvarenja, potrebno je da se mikroorganizmi u mleku zaustave u razviću ili da se unište. Radi toga primenjuju se pasterizacija i sterilizacija mleka.

Pasterizacija mleka se sprovodi na različite načine. Ona može biti niska, kada se mleko zagreva na 63 do 65°C za vreme od 30 minuta, srednja (na 71 do 75°C za 15 do 40 sekundi) i visoka ili trenutna (na 82 do 90°C za nekoliko sekundi). Na ovim temperaturama ne uništavaju se svi mikroorganizmi. Temperature pasterizacije mogu da prežive otporne asporogene i sporogene forme koje kvare mleko. Zato se pasterizovano mleko mora čuvati na niskim temperaturama i po mogućstvu upotrebiti što pre.

Sterilizacijom mleka uništavaju se po pravilu svi mikroorganizmi. Primenjuju se različiti postupci sterilizacije, pri čemu se temperature sterilizacije kreću od 115 do 150°C. Vreme sterilizacije, na primer, na 115°C iznosi 20 do 30 minuta, a na 150°C 1 sekundu. Izuzetno ove temperature mogu da prežive neke vrlo otporne sporogene forme bakterija i da izazovu kvarenje sterilisanog običnog ili kondenzovanog mleka, koje se manifestuje zgrušavanjem mleka, gorkim ukusom, neprijatnim mirisom, a ukoliko bakterije stvaraju gas, može doći i do bombaže.

Mleko u prahu sadrži mikroorganizme koji su zbog nedostatka vode zaustavljeni u razviću. Međutim, pri povećanoj vlažnosti dolazi do razvića mikroorganizama i kvarenja mleka u prahu.

Kvarenje proizvoda od mleka. – Najvažniji proizvodi od mleka koje mikroorganizmi mogu kvariti su: različite vrste sireva, kiselo-mlečni proizvodi i maslac.

Kvarenje sireva. – U siru mogu biti poželjni (korisni) i nepoželjni (štetni) mikroorganizmi.

Najvažnija grupa korisnih mikroorganizama u sirevima su bakterije mlečne kiseline. One su osnovna mikroflora svih vrsta sireva. Ove bakterije stvaranjem mlečne kiseline sprečavaju razviće štetnih mikroorganizama. Osim toga, učestvuju u zrenju sireva, a neke vrste doprinose boljoj aromi i ukusu sireva, pa se kao čiste kulture primenjuju u proizvodnji nekih vrsta. Pored osnovne mikroflore, koju sadrže svi sirevi, svaka vrsta sira ima i svoju specifičnu mikrofloru od koje zavisi karakterističan ukus i miris sira.

Nepoželjni (štetni) mikroorganizmi izazivaju različite promene u sirevima. Štetne promene (mane) u sirevima ogledaju se u izgledu sira, konzistenciji, ukusu i mirisu, boji i dr.

Najčešća štetna promena na sirevima koju izazivaju mikroorganizmi je nadimanje sireva. Poznato je rano i kasno nadimanje sireva.

Rano nadimanje sireva izazivaju koliformne bakterije i neki kvasci. Ove bakterije prevode laktozu u mlečnu kiselinu, sirćetnu kiselinu i gas ugljen-dioksid. Stvoreni ugljen-dioksid formira veliki broj sitnih okruglih šupljika. Osim toga, stvoreni gas nadima sir koji se deformiše, a može i da prsne. Ovakav sir je neprijatnog ukusa i mirisa.

Sprečavanje ranog nadimanja sireva vrši se pasterizacijom mleka, pri čemu se koliformne bakterije uništavaju, a s druge strane, dodaju se čiste kulture bakterija mlečne kiseline koje kao antagonisti sprečavaju razviće koliformnih bakterija.

Kasno nadimanje sireva izazivaju sporogene bakterije buterne kiseline iz roda Clostridium (klostridijum). Ove bakterije stvaraju iz mlečnog šećera (laktoze) kiseline (buternu i sirćetnu) i gas (CO2 i H2). Nakon jedne do dve nedelje posle pripremanja sira, usled nakupljanja gasova u siru se formiraju šupljike nepravilnog oblika. Ovakvi sirevi su neprijatnog mirisa.

Pasterizacijom mleka nije moguće sprečavanje kasnog nadimanja sireva, jer se sporonosne bakterije, izazivači nadimanja, ne ubijaju na taj način. Mlečna kiselina sprečava razviće ovih bakterija. Zbog toga pravilan i ubrzan tok mlečne fermentacije u siru može sprečiti pojavu kasnog nadimanja, a to se može postići dodavanjem čistih kultura bakterija mlečne kiseline pri pripremanju sireva. Osim toga, higijenske mere proizvodnje mleka i sireva umnogome mogu doprineti sprečavanju kasnog nadimanja sireva.

Ako tokom zrenja sira dođe do smanjenja mlečne kiseline, u siru se mogu razviti i druge razne truležne vrste bakterija koje razlažu belančevine iz kojih nastaju materije koje mogu biti opasne po zdravlje ljudi, kao i materije koje daju siru neprijatan ukus i miris truljenja.

Na sirevima se mogu razviti i određene vrste plesni. Kao aerobni mikroorganizmi najviše se razvijaju na površini sireva. Prisustvo kiseline u siru i relativno pogodna temperatura u skladištima omogućavaju nesmetan razvoj plesni na sirevima. Svojim razvićem i prisustvom na siru menjaju ukus i boju sira. Promena boje na površini sira javlja se razvićem kolonija plesni, koje mogu biti zelene, crne, tamnosmeđe, žutosmeđe. Kolonije formiraju nepoželjne plesni iz rodova: Cladosporium (kladosporijum), Monilia, Penicillium, Aspergillus, Alternaria, Mucor, Rhizopus. Promenu boje na površini sira mogu izazvati i neke vrste kvasaca koje stvaraju ružičaste kolonije.

U unutrašnjosti sira promenu boje mogu izazvati neke vrste bakterija mlečne kiseline, bakterije propionske kiseline, vrste iz roda Proteus i dr. U siru se pod uticajem ovih mikroorganizama javljaju različito obojene mrlje (narandžaste, crvene, crne, rđaste, žute, bele, smeđe).

Kvarenje kiselo-mlečnih proizvoda. – U svetu je poznat veći broj kiselo-mlečnih proizvoda, kao što su: jogurt, kiselo mleko, kefir, kumis, macun, leban i dr. Ovi ukišeljeni proizvodi mogu se duže čuvati od mleka. Međutim, posle određenog vremena i oni podležu kvarenju pod uticajem nekih mikroorganizama. Osim toga, slab kvalitet ovih proizvoda može biti prouzrokovan lošim kvalitetom mleka, lošim kvalitetom upotrebljene maje, kao i neispravnom tehnologijom.

U kiselom mleku i jogurtu mogu se pojaviti mehurići gasa i neprijatan ukus. Gas stvaraju koliformne bakterije, a nekad i kvasci iz roda Torulopsis i Saccharomyces (saharomices). Ukoliko je upotrebljena stara maja i zagađena sa kvascima, u kiselom mleku može se pojaviti, već posle 24 časa, ukus na kvasac. U normalnim prilikama na kiselom mleku i jogurtu posle 5 dana uočava se na površini razviće plesni i kvasaca. Ovakvo mleko dobija neprijatan miris i ukus na plesan. Na površini ovakvog mleka vrlo često se javlja i plesan Oidium lactis (oidijum laktis), u vidu belih kadifastih kolonija, koja izaziva pojavu užeglog mirisa. Druge plesni se javljaju u vidu sivih, crnih, zelenih i drugih boja kolonija. Osim ovih promena, na kiselo-mlečnim proizvodima, pod određenim uslovima, mogu se javiti i druge promene izazvane mikroorganizmima.

Kvarenje maslaca. – Posle određenog vremena čuvanja na maslacu nastaju neželjene promene, koje najčešće izazivaju različiti mikroorganizmi.

Pri nehigijenskoj proizvodnji, kao i pri nepažljivom rukovanju posle proizvodnje, maslac mogu kontaminirati mikroorganizmi iz različitih sredina. Neki od njih izlučuju fermente koji razlažu masti i belančevine u maslacu. Pri tome, nastaju proizvodi razlaganja koji daju neprijatan ukus i miris maslacu.

Razlaganjem mlečne masti u maslacu nastaju glicerin i masne kiseline. Ove promene u maslacu poznate su kao užeglost maslaca, a njihov izazivač su najčešće bakterije iz roda Pseudomonas i neke plesni.

Promene mirisa i ukusa maslaca mogu biti različite, kao što je ukus i miris pokvarenog sira, ukus ribe, na kvasce i dr. Miris pokvarenog sira izaziva bakterijska vrsta Pseudomonas putrefaciens. Ova vrsta se razvija na površini maslaca. Miris na kvasce izazivaju neke vrste kvasaca.

Promenu boje na maslacu izazivaju neke bakterijske vrste, kvasci i najčešće plesni. Pojavu crnih mrlja izazivaju bakterije Pseudomonas nigrifaciens. Na površini maslaca mogu se razvijati određene vrste plesni iz rodova Cladosporium, Alternaria, Aspergillus, Penicillium i druge koje prouzrokuju pojavu različito obojenih mrlja.

4. Patogeni mikroorganizmi u namirnicama

4.1. Osnovne odlike patogenih mikroorganizama

Različite vrste mikroorganizama (bakterije, plesni, kvasci, praživotinje, rikecije, mikoplazme i virusi), koji izazivaju bolesti ljudi, životinja i biljaka poznati su kao patogeni mikroor1anizmi. Neke vrste ovih mikroorganizama su strogo specifične, napadaju samo jednu vrstu živih organizama.

Drugi su nespecifični i mogu da inficiraju veći broj vrsta živih organizama – domaćina.

Prodiranje mikroorganizama u živi organizam čoveka, životinje ili biljke i njihovo razmnožavanje označava se kao infekcija (zaražavanje, zaraza, okuženje). U osnovi infekcija je složen proces međusobnih odnosa između mikroorganizama i domaćina (makroorganizama). Prodiranje klica, na primer, u organizam čoveka dovodi do narušavanja normalnih fizioloških funkcija organizma, koje se manifestuju pojavom bolesti sa karakterističnom kliničkom slikom. To znači svaka vrsta mikroorganizama izaziva određenu bolest sa karakterističnim znacima ili simptomima. Ukoliko prodiranje klica u organizam ne izazove pojavu vidljivih simptoma bolesti, onda se govori o skrivenim formama infekcije. Prodiranje klica u organizam čoveka ili životinje ne mora da izazove nikakve promene. Takvi organizmi koji nisu oboleli samo su nosioci patogenih klica.

Ljudi, biljke i životinje mogu se inficirati patogenim mikroorganizmima neposredno, kontaktom zdravog i bolesnog organizma, ili posredno putem namirnica, vode, vazduha, zemljišta, kontaminiranih predmeta, preko glodara i insekata kao prenosioca patogenih klica i dr. Posle prodiranja klica u organizam (infekcija), ne dolazi odmah do pojave bolesti, već nakon određenog vremena. Taj period vremena, koji protekne od infekcije do pojave znakova (simptoma) bolesti, označen je kao inkubacioni period ili inkubacija. Kod raznih bolesti inkubacioni period traje različito. Kreće se od nekoliko dana do više meseci.

U biljnom i životinjskom svetu poznat je veliki broj infektivnih obolenja. Samo čovek može oboleti od preko 2 500 infektivnih bolesti, čiji su izazivači različiti mikroorganizmi. Patogenost (sposobnost da izazovu bolest) ovih mikroorganizama izražena je u različitom stepenu, odnosno može široko varirati. Za izražavanje stepena patogenosti koristi se naziv virulentnost.

Virulentost patogenih mikroorganizama se određuje najmanjom količinom mikroorganizama ili otrovnih proizvoda njihove životne delatnosti koji su u stanju da izazovu uginuće inficiranih oglednih životinja. Virulentni sojevi mikroorganizama, uneti u organizam osetljive životinje u količini od svega nekoliko ćelija, u stanju su da izazovu njeno uginuće. Slabo virulentni mikroorganizmi, uneti u organizam u količini i od više desetina miliona, nisu u stanju da izazovu smrt životinje. Količina mikroorganizama uneta u organizam pri kojoj nastupa uginuće životinje poznata je kao minimalna letalna (smrtonosna) doza.

Virulentnost mikroorganizama se može menjati. Od posebnog je značaja stvaranje patogenih mikroorganizama sa oslabljenom virulencijom, što je našlo primenu u dobijanju ,,živih vakcina“ kojima se vrši vakcinacija ljudi i životinja radi sprečavanja pojave bolesti.

Osim virulentnosti, mikroorganizmi vrše narušavanje funkcija u organima domaćina stvaranjem toksina ili otrova. Prema dosadašnjim saznanjima patogeni mikroorganizmi stvaraju dve vrste toksina: egzotoksine i endotoksine.

Egzotoksini (spoljašnji toksini) su supstance belančevinaste prirode, koje mikroorganizmi izlučuju u spoljašnu sredinu tokom svoje životne aktivnosti.

Endotoksini (unutrašnji toksini) su supstance složenog hemijskog sastava, koje su tesno vezane za telo mikroorganizama. Iz ćelije mikroorganizama mogu se osloboditi razgradnjom ćelije određenim laboratorijskim postupcima ili autolizom ćelije posle njene smrti. Do oslobađanja toksina iz ćelije može doći i u organima za varenje ljudi i životinja.

Osim endo- i egzotoksina, koje mikroorganizmi sintetišu u svojoj ćeliji, postoje toksične materije koje mikroorganizmi mogu stvoriti van svoga tela. To se najčešće dešava pri razlaganju belančevina, kada iz aminokiselina dekarboksilacijom (izdvajanjem ugljen-dioksida) mogu nastati vrlo otrovna jedinjenja amini. Poznati su brojni slučajevi trovanja, na primer, pokvarenim ribama i ribljim konzervama, što se pripisuje aminima koji su nastali pod uticajem mikroorganizama.

4.2. Imunitet i vrste imuniteta

Prodrli izazivači bolesti u organizam čoveka, životinje i biljke ne moraju uvek da izazovu oboljenje. Nisu svi organizmi podjednako podložni oboljenju. Postoji stanje organizma u kome prodrli izazivač nije u stanju da izazove pojavu bolesti. Takvo stanje organizma poznato je kao imunitet ili otpornost. Veliku ulogu u postojanju otpornosti imaju leukociti (bela krvna zrnca), koji razaraju prodrle mikroorganizme. Osim toga, prodrli mikroorganizmi i njihovi toksini izazivaju u organizmu stvaranje specifičnih zaštitnih materija, belančevinaste prirode, pod nazivom antitela, koja sprečavaju razviće ovih mikroorganizmima. Određena antitela mogu da deluju samo na one mikroorganizme koji su izazivali njihovo stvaranje.

Poznati su prirodni i veštački imunitet.

Prirodni imunntet može nastati preboljevanjem bolesti (stečeni imunitet) ili se nasleđuje od roditelja (urođeni imunitet).

Kod veštačkog imuniteta razlikuju se aktivni i pasivni imunitet.

Aktivni imunitet nastaje ubrizgavanjem u organizam čoveka ili životinje preparata koji su dobijeni iz ubijenih ili živih oslabljenih patogenih mikroorganizama i njihovih toksina. Ovi preparati, kojima se izaziva imunitet, poznati su kao vakcine („živa vakcina“, „mrtva vakcina“), a sam postupak unošenja preparata u organizam naziva se vakcinacija. Organizam aktivno reaguje na unete patogene oslabljene ili mrtve mikroorganizme i njihove toksine, stvarajući zaštitne materije antitela kojima se štiti od datog izazivača bolesti. Uneti izazivači u organima, pod čijim uticajem nastaju antitela, poznati su kao antgeni. Primenom vakcina pripremljenih iz živih oslabljenih mikroorganizama postiže se imunitet protiv većine bolesti od 3 do 5 godina, a primenom vakcina iz ubijenih mikroorganizama do jedne godine.

Pasivni imunitet nastaje pri unošenju u organizam ljudi i životinja gotovih specijalnih zaštitnih materija (antitela) u vidu seruma. Ovaj serum, odnosno antitela mogu se dobiti iz krvi životinja, koje su cepljene, odnosno u čiji su organizam više puta uneti oslabljeni mikroorganizmi ili njihovi toksini. Uneta antitela u organizam obolelog deluju smrtonosno na mikroorganizme izazivače bolesti. Mogu se dodavati i preventivno. Pasivni imunitet ne traje dugo, jer se uneta antitela tokom vremena razgrađuju i izbacuju iz organizma.

4.3. Namirnice kao prenosioci patogenih mikroorganizama

Namirnice se mogu kontaminirati različitim patogenim mikroorganizmima. Do kontaminacije dolazi iz različitih sredina. Namirnice najčešće mogu kontaminirati obolela lica, životinje i kliconoše. Patogeni mikroorganizmi se po pravilu u namirnicama ne razmnožavaju. Međutim, oni mogu zadržati svoju životnu sposobnost i izvršiti putem hrane infekciju zdravog organizma.

U namirnicama patogeni mikroorganizmi mogu se održati u životu duže ili kraće vreme, što zavisi od vrste mikroorganizama, vrste namirnica i njihovog načina čuvanja. Vreme zadržavanja životne sposobnosti kreće se od nekoliko dana, nedelja, meseci pa do nekoliko godina. Ovi mikroorganizmi pri upotrebi namirnica za ishranu mogu da izazovu infekcije. Najčešće izazivaju oboljenja organa za varenje sa karakterističnim simptomima. Najpoznatije bolesti koje nastaju infekcijom pri uzimanju hrane su trbušni tifus, paratifus i dizenterija. Izazivači ovih bolesti su bakterije. Trbušni tifus i paratifus izazivaju bakterije iz roda Salmonella, a dizenteriju bakterije iz roda Shigella (šigela) i amebe (amebna dizenterija). Osim toga, putem hrane mogu se prenositi mikroorganizmi izazivači bruceloze od koje boluju životinje (ovce, koze, goveda, svinje), a prenosi se i na ljude. Izazivači ovog oboljenja su bakterije iz roda Brucella. Prouzrokovač tuberkuloze Mycobacterium tuberculosis (mikrobakterijum tuberkulozis), od kojeg oboljevaju ljudi i životinje, prenosi se sa bolesnih na zdrave organizme uzimanjem kontaminirane hrane (mleko, mlečni proizvodi, jaja, meso).

Jedno od veoma infektivnih oboljenja je crni prišt od koga boluju životinje, a može se preneti i na čoveka u dodiru sa bolesnom životinjom ili upotrebom kontaminirane hrane ili vode. Izazivač crnog prišta je Bacillus anthracis (Bacilus antracis). Danas je ovo oboljenje iskorenjeno i retko se javlja.

Zagađenim namirnicama se mogu prenositi i patogeni virusi izazivači raznih oboljenja, kao što su infektivni hepatitis (oboljenje jetre poznato kao infektivna žutica), dečja paraliza, slinavka i dr.

Osim navedenih predstavnika patogenih mikroorganizama, preko namirnica mogu se prenositi i drugi izazivači određenih bolesti.

4.4. Mikroorganizmi prouzrokovači trovanјa hranom

Osim patogenih mikroorganizama, koji potiču od bolesnih ljudi i životinja, u hranu mogu dospeti i mikroorganizmi koji izlučuju toksine (egzotoksina) ili razvijajući se u hrani stvaraju svoje unutrašnje toksine (endotoksini) i oslobađaju ih za vreme varenja hrane. Svojim toksinima ovi mikroorganizmi izazivaju razne crevne poremećaje. Poznati su kao „trovači hrane“ i opasni su po ljudsko zdravlje kao i patogeni mikroorganizmi.

Trovanje hranom može biti izazvano prisustvom otrovnih organskih i neorganskih jedinjenja (soli teških metala, živa, olovo, bakar, arsenova jedinjenja, jedinjenja cijana i dr.). Otrove mogu stvarati životinjski organizmi (zmijski otrov, koji se može preko mlečne žlezde izlučiti u mleko, otrovne materije nekih riba, mekušaca i dr.), biljni organizmi (razne otrovne biljke) i mikroorganizmi. Od posebnog su značaja i najčešće se nalaze u namirnicama otrovi koje stvaraju mikroorganizmi. Nјih stvaraju, pre svega, toksigene bakterije (bakterije koje stvaraju toksine) i neke vrste gljiva. Toksini koje stvaraju gljive poznati su kao mikotoksini. Mikroorganizmi „trovači hrane“ najčešće se sreću u namirnicama koje su bogate belančevinastim materijama (mleko, mlečni proizvodi, meso, proizvodi od mesa, jaja, ribe.)

Poznata su dva tipa trovanja mikrobiološkog porekla: intoksikacije i toksikoinfekcije hranom.

4.4.1. Intoksikacije hranom

Intoksikacije hranom (toksikoze, alimentarne intoksikacije) nastaju samo u prisustvu toksina mikroorganizama, kada u namirnicama toksigeni mikroorganizmi nisu prisutni, odnosno ne moraju biti prisutni.

Intoksikacije izazivaju neke vrste bakterija i plesni. Od bakterija kao izazivača intoksikacije najpoznatije su vrste Clostridium botulinum (klostridijum botulinum) i Staphylococcus aureus (stafilokokus aureus), a od gljiva neke vrste iz roda Fuzarium, Aspergillus i Penicillium.

Clostridium botulinum je sporogena vrsta bakterija koja pripada porodici Bacillaceae (bacilace), rodu Clostridium. Široko je rasprostranjena u prirodi, posebno u zemljištu, organskim materijama koje trule, đubrivima i dr. Optimalna temperatura za njeno razviće je oko 30°C, a pH 7,0 do 7,6. Dobro se razvija u namirnicama, a posebno u proizvodima od mesa (kobasica, šunka i dr.), Može se sresti i u proizvodima od riba, u mleku i mlečnim proizvodima, u konzervama od povrća (boranija, pasulj, spanać). Ova vrsta dobila je naziv prema latinskoj reči botulus, što znači kobasica, jer je prvi put otkrivena u pokvarenim kobasicama.

Oblik bakterija je štapićast sa sporama koje su jajolike. Gram pozitivne su. Veličine 0,5-0,8 h 3 -8 mikrometara. Pokretne su i imaju organele za kretanje po celom telu (peritrihe). U odnosu na kiseonik strogi su anaerobi. Podnose visoke temperature (120°C za 20 minuta).

U toku svog razvića ove bakterije izlučuju toksine van organizma. Toksin je poznat pod imenom botulin. Bakterije ga stvaraju na temperaturi od 5 do 37°C. Najjače je izraženo stvaranje toksina na 30 do 37°C. Na temperaturama ispod 30°C stvaranje toksina je usporeno, a na 5°C sasvim prestaje. Osim toga, za vreme razvića bakterija može doći do izdvajanja gasova u namirnicama, a često i do promene mirisa koji podseća na užeglost.

Stvoreni toksin spada u najjače otrove mikrobiološkog porekla. Samo 1 mg osušenog botulina sadrži 16000 smrtonosnih doza za čoveka. Prema nekim proračunima od pre tridesetak godina dovoljno je 180 g za usmrćenje svih ljudi na zemlji. Inače, ovaj toksin je veoma otporan. Želudačna kiselina mu ne smeta. U namirnicama se ne razgrađuje ni posle jednog časa na 70 do 80°C, a na temperaturi ključanja ni posle 20 minuta.

Simptomi trovanja sa botulinusnim toksinom javljaju se posle 6 do 24 časa (inkubacioni period) po uzimanju hrane, što zavisi od individualnih osobina i od količine unetog toksina. Za to vreme hrana je svarena i toksin se nalazi u krvi. Oboleli oseća slabost organizma, bolove u stomaku sa grčevima, suva usta, vid je poremećen, javlja se razrokost i pojava udvojenih likova. Toksin napada nervni sistem čiji rad parališe. Od 60 do 80% obolelih je sa letalnim (smrtnim) završetkom. Lečenje se sastoji u davanju većih doza antitoksina. S obzirom da je ova vrsta trovanja hranom veoma opasna po zdravlje ljudi i životinja najvažnija je preventiva, odnosno ne dozvoliti da se ove bakterije nađu u namirnicama.

Staphylococcus aureus (stafilokokus aureus) ili zlatni stafilokok je vrsta bakterija koja često prouzrokuje trovanja hranom. Ćelije ove vrste su okruglastog oblika skupljene u obliku grozda. U odnosu na kiseonik su fakultativno anaerobne. Stvaraju zlatnožute okrugle kolonije. Veoma su raširene u prirodi u vazduhu, na koži, gde stvaraju gnojna oboljenja, u sluzokoži nosa i ždrela i dr. Iz ovih sredina dolaze u namirnice u kojima stvaraju toksine poznate kao enterotoksini. Optimalna temperatura za razviće ovih bakterija je 35 do 37°C. Toksin stvaraju pri temperaturi od 35 do 37°C već posle 4 do 5 časova, na sobnoj temperaturi od 15 do 20°C posle 5 do 10 časova. Stvaranje toksina prestaje tek ispod 4°C. Toksin je veoma otporan prema delovanju toplote u odnosu na bakterije koje su slabe otpornosti. Pri temperaturi ključanja, u trajanju od 30 minuta, toksin se ne razgrađuje. A bakterije uginu već pri temperaturi od 80°C za 20 do 50 minuta. Zbog toga trovanje mogu da izazovu i namirnice koje su bile zagrevane.

Simptomi trovanja javljaju se već posle 1 do 6 časova od uzimanja hrane. Javljaju se bolovi u stomaku različite oštrine, muka, povraćanje i dr. Smrtnost je veoma retka. Ozdravljenje nastupa posle 1 do 3 dana.

Do trovanja najčešće dolazi s namirnicama koje se čuvaju na sobnoj temperaturi, a kojima se pri spravljanju dodaje sirovo mleko, pavlaka i drugi proizvodi u kojima mogu biti prisutne stafilokoke. Na namirnicama u kojima se razvijaju stafilokoke ne uočavaju se nikakvi znaci kvarenja. One su organoleptički neizmenjene. S tim u vezi povećava se opasnost od trovanja.

Intoksikacije gljivama (plesnima) poznate su kao mikotoksikoze. Veliki broj gljiva – plesni stvara toksine poznate kao mikotoksini. Ako se oni sa hranom unose u organizam, izazivaju različita oboljenja čoveka i životinja. Do toga najčešće dolazi ako se za ishranu ljudi i životinja koriste namirnice i stočna hrana koje su bile napadnute plesnima (vidi kvarenje žita).

Mnogi od mikotoksina su otporni na delovanje visokih temperatura pa se opasnost po zdravlje ljudi i životinja od mikotoksina još više uvećava. Toksično delovanje mikotoksina je veoma široko. Otkriveni su različiti mikotoksini koji izazivaju oboljenje jetre, bubrega, mozga, centralnog nervnog sistema, mišića, organa za varenje, organa za disanje, genitalnih organa, kože i dr. Do sada je otkriveno da najveći broj toksina stvaraju plesni iz roda Aspergillus, Penicillium i neke vrste iz roda Fusarium. Jedan od najopasnijih po zdravlje ljudi i životinja i danas najviše izučavanih je aflatoksin, koga sintetišu plesni Aspergillus flavus i A. parasiticus. Utvrđeno je kancerogeno dejstvo ovog toksina na životinjama. Ukoliko se kravama daje stočna hrana napadnuta plesnima, može doći do izlučivanja toksina preko mlečne žlezde u mleko, što indirektno predstavlja opasnost i po ljudsko zdravlje. Osim alfatoksina otkriven je čitav niz dugih mikrotoksina, kao što su: fuzariogenin, rubratoksin, gliotoksin, ohratoksin, patulin, trihotezin, citrinin i dr.

4.4.2. Toksikoinfekcije hranom

Toksikoinfekcije hranom (alimentarne toksikoinfekcije) nastaju upotrebom hrane u kojoj se nalaze živi mikroorganizmi – prouzrokovači trovanja. Da bi došlo do trovanja, ovi mikroorganizmi moraju biti prisutni u hrani u povećanom broju. Odlikuju se time što, uglavnom, nisu patogeni, ali stvaraju endotoksine (unutrašnje toksine), koji se oslobađaju iz ćelija pri varenju hrane i izazivaju trovanja sa karakterističnim simptomima. Najčešće toksikoinfekcije hranom izazivaju bakterije iz roda Salmonella (Salmonela).

Salmonele su široko rasprostranjene u prirod Najčešći izvori kontaminacije hrane sa salmonelama su bolesne i zdrave životinje (glodari, rogata stoka, patke, guske), jaja (posebno pačja i guščja), mleko i dr. Poznat je veći broj vrsta. Neke od njih mogu da izazivaju trbušni tifus, paratifus, kao i toksikoinfekcije hranom. Po obliku su kratki štapići, pokretni, sa peritrihalnim cilijama (organelama za kretanje). Asporogene su i ne stvaraju kapsule. Dobro rastu na temperaturi od 20 do 40°C. Na temperaturi ispod 5°C ne rastu. Dobro podnose niske temperature (na – 10°C zadržavaju životnu sposobnost nekoliko meseci). U prašini, vodi i dr. ostaju u životu i do 3 meseca. Mogu se uništiti trenutno na 100°C, a za 5 do 10 minuta na 70°C.

Do trovanja (toksikoinfekcije) dolazi posle uzimanja hrane u kojoj su se salmonele namnožile u većem broju (više od milion ćelija u 1 g). To mogu da budu gotova jela s mesom i jajima, meso, mleko i mlečni proizvodi, piktije, sladoled, kremovi i dr. U ovim proizvodima ako su prisutne i ako je temperatura povoljna salmonele se veoma brzo umnožavaju. Pri tome, namirnice se organoleptički bitno ne menjaju, što predstavlja povećanu opasnost od trovanja.

Simptomi trovanja javljaju se 2 do 3 časa a može i 2 do 3 dana posle uzimanja hrane, što zavisi od broja salmonela i njihovih endotoksina koji su uneti sa hranom u organizam. Najčešće inkubacnoni period je kratak i iznosi samo nekoliko časova. Napad bolesti obično počinje naglo, javljaju se bolovi u stomaku, jeza, drhtavica, muka, gađenje, povraćanje i dr. Ozdravljenje nastupa posle 3 do 5 dana. Naročito su prema salmonelama osetljiva deca. Samo u težim slučajevima ova vrsta trovanja može se završiti smrću.

Osim salmonela, kao najpoznatijih izazivača trovanja hranom, toksikoinfekcije mogu izazvati i drugi mikroorganizmi od manjeg značaja, kao što su: Clostridium perfringens, Bacillus cereus i drugi. I ovi mikroorganizmi stvaraju endotoksine i ako se u hrani namnože do broja koji prelazi milion po jednom gramu, namirnice mogu izazvati trovanja sa karakterističnim simptomima.

Za sprečavanje toksikoinfekcija i intoksikacija moraju se sprovoditi rigorozne higijenske mere u proizvodnji, prenosu i čuvanju namirnica, jer se samo takve namirnice mogu upotrebiti a da se pri tome ne ugrozi zdravlje potrošača.

Radi zaštite potrošača u našoj zemlji je zakonskim propisima uvedena mikrobiološka kontrola namirnica, koju sprovode laboratorije i stručnjaci odgovarajućeg profila. U industrijskoj proizvodnji hrane mikrobiološki se kontroliše sirovina, tehnološki postupak proizvodnje i gotovi proizvodi. Posebnim pravilnicima, koji proističu iz zakonskih propisa, uvedene su mikrobiološke norme i određene metode za vršenje mikrobioloških analiza namirnica, kojima se dokazuje prisustvo, utvrđuje broj pojedinh predstavnika mikroorganizama trovača hrane i indikatora nehigijenske proizvodnje. Za svaku vrstu namirnica zakonski je normirano koje mikroorganizme ne sme a koje sme zadržavati i u kolikom broju.

Zakonskim propisima je takođe predviđeno vođenje evidencije i prikazivanje rezultata mikrobiološke kontrole koji su dostupni inspekcijskim organima za vršenje sanitarnog nadzora nad namirnicama. Osim toga, namirnice se ne smeju puštati u promet bez atesta (potvrde) o zdravstvenoj ispravnosi. Potvrdu izdaju ovlašćene ustanove za mikrobiološku kontrolu ili laboratorije za unutrašnju kontrolu namirnica. One takođe moraju biti dostupne organima sanitarne inspekcije i potrošačima.