عوامل درون گرا در رشد ميكروب هاي مواد غذايي

عوامل  رشد ميكروب هاي مواد غذايي شامل pH غذا، ميزان آب فعال غذا (aw) (Water activity) ميزان قدرت اكسيداسيون و احياي غذا (Eh) (Oxidation/ Reduction) ، ميزان مواد مغذي موجود در غذا، ساختمان بيولوژيكي غذا و تركيبات ضد ميكروبي در غذا مي باشد.

تأثير pH

اكثر ميكروب ها در مقادير pH حدود 7 بهترين رشد را دارد در حالي كه تعداد كمي نيز در pH كمتر از 4 قادر به رشد هستند. حساسيت باكتري ها نسبت به pH بيشتر از قارچ هاست و از اين نظر باكتري هاي بيماري زا حساسيت جدي تري دارند.

نقش pH در رشد باكتري آن قدر با اهميت است كه در مورد سالم بودن يك غذا از نظر رشد كلستريديوم بوتولينوم و توليد سم آن pH برابر با 6/4 را مرز خطر در نظر گرفته اند. بدين معني كه مواد غذايي با pH زير 6/4 از نظر پتانسيل مسموميت زائي كلستريديوم بوتولينوم بي خطر و pH بالاتر از 6/4 خطرناك محسوب مي شود. ميوه ها، نوشابه هاي مختلف و سركه به علت پائين بودن pH آن ها رشد باكتري ها را حمايت نمي كنند، بر عكس حدود pH فرآورده هاي گوشتي و طيور، شير و فرآورده هاي غذايي دريايي در حدي است كه براي رشد اكثر باكتري ها مناسب است، لذا اين دسته از مواد غذايي نه تنها قابليت نگه داري خيلي محدودي دارند، بلكه از نظر رشد ميكروب هاي بيماري زا نيز خطرناك مي باشند.

pH نامناسب حداقل به دو علت تنفس سلول را تحت تأثير قرار مي دهد، يكي اختلال در عمل  آنزيم ها و ديگري انتقال مواد مغذي به داخل سلول. غشاء سيتوپلاسمي ميكروب ها نسبت به يون هاي H+ و OH- غير قابل نفوذ مي باشد، ولي علي رغم تغييرات شديد pH محيط اطرافي خود، pH درون سلولي هميشه ثابت و در حدود pH خنثي باقي مي ماند. موضوع ديگري كه در ارتباط با pH بايد مورد توجه قرار گيرد حساسيت ميكروب به pH ايجاد شده توسط اسيدهاي مختلف مي باشد. در بررسي هاي انجام شده نشان داده شده كه حداقل pH جلوگيري كننده از رشد ليستريا مونوسايتوجنز با استفاده از اسيدهاي مختلف شامل اسيد كلريدريك، اسيد استيك، اسيد سيتريك، اسيد لاكتيك و اسيد پروپيونيك ميزان حداقل pH جلوگيري كننده آن ها به صورت اسيدكلريدريك > اسيدسيتريك > اسيد لاكتيك > اسيد استيك > اسيد پروپيونيك مي باشد كه اين اختلاف اثر مربوط به ميزان Pka بالاي اسيدهاي آلي يا اسيدهاي ضعيف (اسيد سيتريك، اسيد لاكتيك، اسيد استيك و اسيد پروپيونيك) نسبت به اسيدهاي معدني يا اسيدهاي قوي (اسيد كلريدريك) مي باشد كه در بين اسيدهاي آلي نيز اسيدپروپيونيك با مقدار Pka بالاتر از بقيه اسيدهاي آلي اثر ضد ميكروبي بيشتري را از خود نشان مي دهد.

تأثير ميزان آب آزاد موجود در غذا (aw)

يكي از راه هاي قديمي نگه داري مواد غذايي خشك كردن آن ها بود كه اين به علت كاهش ميزان آب آزاد مورد نياز براي رشد ميكروب ها مي باشد. امروزه به خوبي معلوم شده كه ميزان آب آزاد مورد نياز براي رشد اجرام ريزبيني در محيط آن ها كه به aw نشان داده مي شود عبارت است از نسبت فشار بخار آب در غذا به فشار بخار آب خالص در حرارت مشابه (aw=p/p0) كه مانند pH قابل اندازه گيري با استفاده از دستگاه هاي مخصوص مي باشد. بين aw و ميزان رطوبت نسبي محيط(RH)(Relative humidity) معادله RH=100×aw برقرار مي باشد.

مقدار aw براي آب خالص يك و براي محلولي با 22 درصد نمك طعام برابر 86/0 و براي محلول اشباع نمك طعام برابر با 75/0 مي باشد. ميزان aw براي اغلب غذاهاي تازه بيشتر از 99/0 است. به طور كلي باكتري ها مقادير بيشتري از aw را نسبت به قارچ ها جهت رشد نياز دارند و در بين باكتري ها نيز گرم منفي ها نياز بيشتري نسبت به باكتري هاي گرم مثبت دارند. در بين عوامل باكتريايي مسموميت هاي غذايي، نياز استافيلوكوكوس آرئوس به aw نسبت به ساير باكتري ها كمتر بوده و در aw برابر با 86/0 نيز قادر به رشد مي باشد، در صورتي كه كلستريديوم بوتولينوم رشدش در aw كمتر از 94/0 متوقف مي شود.

كپك ها و مخمرها در مواد غذايي خشك (85/0 < aw) نيز تكثير مي يابند. مقدار اپتيمم آب فعال جهت رشد و تكثير اكثر ميكروارگانيسم هاي مولد فساد و نيز بيماري زا، به ويژه ميكروب هاي گرام منفي و پزدوموناس ها بالاي 98/0 (98/0  aw) مي باشد و اغلب آنترباكترياسه رشد و تكثيرشان در          (95/0 < aw) متوقف مي گردد. ويبريو پاراهموليتيكوس همانند بسياري از ساير ويبريوها، متحمل به نمك (Halotolerant) بوده و تا ميزان (94/0 = aw) نيز رشد مي نمايد. به جز ويبريوها و برخي از موارد استثنايي ديگر ميكروب هاي گرام مثبت به طور كلي نسبت به پايين بودن ميزان aw حساسيت كمتري را نشان داده و داراي مقاومت بيشتري مي باشند.

ارتباط خاصي بين ميزان aw و عوامل حرارت و وجود مواد مغذي در محيط برقرار مي باشد. اولاً در هر درجه حرارتي قابليت رشد ميكروب با كاهش aw كم مي شود. ثانياً در يك حرارت مطلوب رشد، دامنه aw به وسيع ترين حد خود مي رسد. سوماً حضور مواد مغذي دامنه aw را در ميكروب هايي كه بقاي خود را حفظ مي كنند افزايش مي دهد. امروزه يكي از طرق نگه داري مواد غذايي كاهش ميزان aw آن است كه در يك حد بالا رشد باكتري ها را متوقف مي كند و جهت توقف رشد قارچ ها كه ميزان حداقل نياز aw  آن ها جهت رشد خيلي پائين مي باشد (كمتر از 80/0) از مواد ضد قارچ استفاده مي شود.

تأثير قدرت اكسيداسيون و احياء (O/R)

ميكروب ها نسبت به واكنش هاي اكسيداسيون و احياي محيط خود حساسيت هاي متفاوتي نشان  مي دهند. ميزان O/R يك ماده را مي توان به عنوان قدرت از دست دادن و گرفتن الكترون تعريف نمود كه آن را با علامت Eh نيز نشان مي دهند.

وقتي يك تركيب الكترون از دست مي دهد اكسيد مي گردد، در حالي كه با گرفتن الكترون احياء   مي شود. اكسيد شدن با اضافه گرديدن اكسيژن نيز صورت مي گيرد. بنابراين جسمي كه راحت الكترون از دست مي دهد يا اكسيژن مي گيرد يك ماده احياء كننده خوبي است و جسمي كه راحت الكترون مي گيرد و يا اكسيژن از دست مي دهد يك اكسيد كننده خوبي است. با انتقال الكترون ها از جسمي به جسم ديگر يك اختلاف پتانسيلي بين دو جسم توليد مي شود كه مي توان آن را با يك وسيله مناسب مانند aw و pH اندازه گيري نموده و به عنوان ميلي ولت (mv) بيان نمود.

وقتي كه غلظت مواد اكسيد كننده و احياء كننده در يك ماده برابر باشد، در اين صورت پتانسيل الكتريكي صفر خواهد بود. در شرايط هوازي مقدار Eh خيلي مثبت و در شرايط بي هوازي خيلي منفي خواهد بود. به همين علت ميكروب هاي هوازي محيط با Eh خيلي مثبت و ميكروب هاي بي هوازي با Eh خيلي منفي را دوست دارند، در حالي كه ميكروب هاي ميكروآئروفيليك (Microaerophilic)  محيط هاي نسبتاً احياء را براي رشد خود ترجيح مي دهند. حضور يا عدم حضور مقادير مناسبي از عوامل اكسيد كننده يا احياء كننده در يك ماده غذايي اثر قطعي در رشد و فعاليت تمام ميكروب ها خواهد داشت.

نظر به اين كه قارچ ها (كپك ها و مخمرها) هوازي بوده و فقط در محيطي كه اكسيژن و هواي كافي وجود دارد قادر به رشد و تكثير مي باشند، هميشه در آلودگي هاي سطحي مواد غذايي نقش مؤثري دارند و استافيلوكوك بيماري زا بدون اكسيژن كافي قادر به توليد توكسين نخواهد بود، هم چنين هوازي هاي هاگ زا مانند باسيل ها جهت تكثير نياز به (Eh) مثبت دارند. در اين مورد باسيلوس سرئوس مستثني بوده و در كم ترين مقدار اكسيژن نيز قادر به تكثير مي باشد. كلستريدي ها كه از عوامل فساد عمقي گوشت و بادكردگي كنسروها محسوب مي گردند جزو بي هوازي ها هستند، ولي كلستريديوم بوتولينوم در بعضي از مواد مثل ماهي دود داده شده نيز با وجود عدم بسته بندي توليد توكسين نموده و موجب مسمويت هاي شديد غذايي گرديده است.

تأثير مواد مغذي موجود در غذا

ميكروب ها جهت رشد خود به آب، منبع كربن، منبع ازت، ويتامين و مواد معدني نياز دارند ولي به طور كلي ميكروب ها براي رشد تركيبات ساده مثل اسيدهاي آمينه را قبل از هر تركيب كمپلكسي مثل پروتئين هاي با وزن مولكولي سنگين انتخاب مي كنند. در مورد پلي ساكاريدها و چربي ها نيز وضعيت مشابه است. هم چنين ميكروب ها ممكن است به ويتامين هاي B به مقدار كم نياز داشته باشند كه در اغلب مواد غذايي موجود مي باشد. توانايي ميكروب ها در تأمين نيازمندي هاي غذايي خودشان بسيار متفاوت است. بعضي از ميكروب ها مثل كپك ها قادرند اكثريت يا تمام مواد مورد نياز خود را سنتز كنند و لذا نياز چنداني به مواد مغذي خاص براي رشد ندارند. برعكس تعدادي از ميكروب ها نيز جهت رشد نياز به موادي دارند كه آن ها را عوامل رشد (Growth factors) مي نامند و تنها در صورت وجود آن ها در مواد غذايي قادر به رشد خواهند بود.

تأثير ساختمان بيولوژيكي غذا

پوشش طبيعي بعضي غذاها يك محافظ عالي در مقابل ورود اجرام بيماري زا و فساد مي باشد. نمونه آن پوشش سخت دانه ها، پوشش خارجي ميوه ها، پوسته تخم مرغ و غيره است. هر گونه صدمه اي به اين پوشش ها آن ها را در مقابل ورود ميكروب هاي عامل فساد و بيماري، بي دفاع خواهد ساخت.

اكثر ميكروارگانيسم هاي مولد فساد براي ادامه حيات و تكثير خود از مواد قندي و پروتئيني و چربي استفاده مي نمايند كه اين مواد نيز در اكثر اغذيه مختلف كم يا بيش موجود مي باشند، ولي ميزان انواع مواد فوق در مواد غذايي مختلف يكسان نمي باشد، بعلاوه ساختمان و بافت مواد غذايي نيز متفاوت بوده و سبب مي گردند ميكروارگانيسم هاي معيني روي آن ها رشد و تكثير نمايند.

در رابطه با اهميت ساختماني و بافتي بايد متذكر شد كه سطح خارجي گوشت از فاسيا و بافت پيوندي پوشيده شده است كه موانع طبيعي مناسبي براي جلوگيري نسبي از دخول ميكروارگانيسم ها به سطح ماهيچه ها هستند. باكتري هاي سرماگراي عامل فساد سطحي گوشت اغلب در روي بافت هاي پيوندي به علت خشك بودن آن ها قادر به تكثير نمي باشند و نيز از فاسياها (Fasciae) نمي توانند عبور نمايند. هنگامي كه قطعه گوشتي را برش دهيم از آن جا كه پوشش هاي محافظ نامبرده صدمه مي بينند، ميزان درصد آلودگي ميكروبي بالا رفته و چنين گوشتي سريع تر دست خوش فساد قرار خواهد گرفت و به همين ترتيب هر چه قطعات گوشت ريزتر باشند اين خطر بيشتر خواهد شد تا جايي كه در گوشت هاي چرخ شده ميكروارگانيسم ها با شدت هر چه بيشتر شروع به تكثير نموده و حتي ضمن نگه داري در يخچال نيز پس از 48 ساعت احتمال شروع فساد زياد خواهد بود.

تأثير تركيبات ضد ميكروبي

پايداري طبيعي بعضي مواد غذايي در مقابل عوامل ميكروبي مربوط به بعضي مواد ضد ميكروبي  آن هاست كه به طور طبيعي جزء تركيبات تشكيل دهنده آن مواد غذايي محسوب مي شود. مثلاً شير تازه حاوي لاكتنين (Lactenin) و نيز عامل ضدكليفورم است كه هر دو ضد ميكروب هستند. كمپلكس لاكتوپراكسيداز (Lactoperoxidase) در شير خام نيز عليه بعضي استرپتوكوك ها و ليستريا عمل مي كند. در سفيده تخم مرغ لايزوزيم (Lysozyme) و در دارچين الدييدي به نام سينميك الدييد (Cinnemic aldehyde) خاصيت ضد ميكروبي دارد. روغن هاي اتري كه در پوست مركبات وجود دارد، كنالبومين (Conalbumin)، اوموكوئيد (Ovomucoid) و آويدين (Avidin) در تخم مرغ و نيز مواد موجود در ادويه ها، سير، پياز و جعفري نيز خاصيت ضد ميكروبي دارند. شايان ذكر است كه كليه مواد فوق در طول مدت نگه داري اثرات ضد ميكروبي خود را به مرور از دست خواهند داد.

عوامل التزامي (Implicit parameters)

زماني كه ميكروارگانيسم ها در يك ماده غذايي شروع به رشد نمايند دائماً در حالت رقابت با يكديگر از نظر مواد مغذي جهت رشد خواهند بود. علاوه بر آن مرتباً تأثيراتي روي يكديگر مي گذارند كه موجب تسريع و يا كند شدن رشد و تكثر آن ها مي گردد. نتيجتاً اين امر منجر به تغييرات مداومي در نوع فلور ميكروبي ماده غذايي خواهد شد تا زماني كه مواد مغذي براي رشد ميكروب ها به اتمام رسيده، در ضمن مواد متابوليت مانند اسيدها، Co₂، آنتي بيوتيك ها و پراكسيدها به حدي برسند كه ميكروارگانيسم ها ديگر قادر به رشد نباشند. عوامل التزامي عبارتند از مجموعه پارامترهايي كه روي رشد فلور ميكروبي خاصي تأثير مي گذارند. اين پارامترها عبارتند از:

1- ميزان رشد ميكروبي

اين ميزان رشد براي هر ميكروارگانيسم بر حسب شرايط محيطي كه شامل مجموعه اي از عوامل خارجي، داخلي و در رابطه با فرآيند مي باشد، متفاوت خواهد بود.

2- اثرات ميكروارگانيسم ها روي يكديگر

تأثيراتي كه ميكروارگانيسم هاي مختلف در جهات مثبت و منفي در زمينه رشد و تكثير روي يكديگر مي گذارند نيز از جمله پارامترهاي فوق محسوب مي گردند. عوامل التزامي تأثير فراواني روي نحوه تجمع ميكروارگانيسم ها و ايجاد يك فلور ميكروبي دارند.

 خود ميكروب ها كه جزء آلوده كننده هاي طبيعي و فلور طبيعي مواد غذايي مي باشند، موادي را توليد مي كنند كه از رشد ميكروب هاي ديگر جلوگيري مي نمايد و اين عمل رقابت ميكروبي (Microbial competition) ناميده مي شود. اين رقابت علاوه بر اين كه نوع فساد ميكروب غالب را به بار خواهد آورد، از رشد بعضي ميكروب هاي بيماري زاي غذايي نيز جلوگيري خواهد نمود.

به طور كلي اگر شرايط رشد براي همه ميكروب هاي موجود در ماده غذايي فراهم باشد باكتري ها معمولاً سريع تر از مخمرها و مخمرها سريع تر از كپك ها رشد خواهند نمود، مگر اين كه شرايط خاص براي رشد يكي از اين ميكروب ها به طور اختصاص فراهم باشد.

ميكروب ها هميشه با هم در رقابت نيستند بلكه گاهش با هم حالت همزيستي (Symbiotic) داشته و گاهي نيز با همديگر وابستگي زيستي (Metabiotic) دارند. در حالت اول دو ميكروب ضمن رشد اشتراكي تغييراتي را به وجود مي آورند كه هيچ كدام به تنهايي قادر به انجام آن نمي باشد و در حالت دوم رشد يك ميكروب شرايطي را به وجود مي آورد كه براي رشد ميكروب ديگر مناسب است و اغلب رشد يك ميكروب متعاقب رشد ميكروب ديگر صورت مي گيرد. اين حالت خصوصاً در تخميرهاي طبيعي غذاهاي خام مشاهده مي شود.

عوامل برون گرا در رشد ميكروب هاي مواد غذايي

اين عوامل شامل حرارت نگه داري، رطوبت نسبي و حضور گازها در محيط نگه داري مي باشد.

تأثير حرارت محيط

ميكروب ها در دامنه وسيعي از حرارت قادر به رشد هستند. پائين ترين درجه حرارتي كه براي رشد ميكروب ها گزارش شده 34- درجه سانتي گراد مي باشد و حداكثر آن بالاتر از 90 درجه سانتي گراد مي باشد. هر يك از ميكروارگانيسم ها در درجه حرارت معيني كه درجه حرارت مطلوب يا (Optimum) ناميده مي شود به صورت كامل تكثير مي يابند و تا بالاترين (maximum) و پايين ترين (minimum) درجه حرارتي با شدت كمتر هنوز قدرت تكثير را دارند. خارج از اين طيف تكثير انجام نخواهد گرفت.   به طور كلي بر پايه نياز حرارتي جهت رشد ميكروب ها را به سه دسته تقسيم بندي مي كنند. آن هايي كه در 7 درجه يا پايين تر خوب رشد كرده و حرارت مطلوب رشد آن ها بين 20 و 30 درجه سانتي گراد مي باشد، گروه سرمادوست (Psychrotrophs) ناميده مي شوند. آن هايي كه بين حرارت 20 و 45 درجه خوب رشد كرده و حرارت مطلوب رشد آن ها بين 30 و 40 درجه مي باشد مزوفيل ها (Mesophiles) ناميده مي شوند و آن هايي كه در بالاي 45 درجه خوب رشد مي كنند و حرارت مطلوب رشد آن ها بين 55 و 65 درجه است، به نام گروه گرمادوست ها (Thermophiles) موسومند. علاوه بر اين كه گروهي از باكتري هاي سرمادوست عامل فساد مواد غذايي در يخچال مي باشند (گروه سودوموناس ها)، تعدادي از باكتري هاي بيماري زاي مواد غذايي نيز قادر به رشد در شرايط يخچالي بوده و لذا شرايط سرد يخچالي كه يكي از مهم ترين روش هاي تأمين سلامتي مواد غذايي مي باشد در مورد چنين باكتري هايي كارساز نيست، اگرچه زمان دو برابر شدن (Doubling time) در اين شرايط بسيار وسيع تر از حرارت اتاق خواهد بود. نمونه اين باكتري ها شامل ليستريامونوسايتوجنز، يرسينياآنتروكولي تيكا، آئروموناس هيدروفيلاوكلستريديوم بوتولينوم تيپ E مي باشند كه در شرايط 4 درجه سرماي يخچالي قادر به رشد هستند.

تأثير رطوبت نسبي محيط (Relative humidity)

اين عامل از دو نظر در رشد ميكروب ها حائز اهميت است، يكي رشد ميكروب ها در سطح مواد غذايي و ديگري تأثير آن روي aw مي باشد. لذا جهت كنترل رشد ميكروب هاي سطحي، مواد غذايي بايستي در معرض رطوبت نسبي كمتري قرار گيرند، ولي با اين كه رطوبت نسبي كمتر براي جلوگيري از رشد ميكروب هاي سطحي مفيد است ولي به علت كاهش رطوبت خود غذا از نظر اقتصادي و وضعيت ظاهري غذا مطلوب نيست و لذا استفاده از اتمسفرهاي مصنوعي در اين مورد مناسب خواهد بود. ارتباط رطوبت نسبي (RH) محيط و aw غذا همان طور كه قبلاً اشاره گرديد از رابطه RH=100×aw مشخص مي شود. مثلاً وقتي aw يك غذا در 60/0 تنظيم گردد، RH محيط بايد طوري باشد كه باعث افزايش aw در نقاط سطحي و زير سطحي غذا نگرديده و رشد ميكروب ها را فراهم نسازد.

تأثير حضور گازها در محيط

نگه داري مواد غذايي در محيط هاي با افزايش ميزان CO2 تا 10 درصد روش مناسبي است كه به نام اتمسفر كنترل شده (Controled atmosphere) يا اتمسفر تغيير يافته (Modified atmosphere) موسوم است. هم چنين استفاده از اوزون نيز در نگه داري بعضي انواع مواد غذايي مورد استفاده قرار مي گيرد كه البته چون يك ماده اكسيد كننده قوي است نبايد در مورد غذاهاي چرب مورد استفاده قرار گيرد كه باعث تندشدگي و اكسيد شدن چربي ها مي شود. از هر دو گاز براي تعويض فساد سطحي مواد گوشتي در انبار استفاده مي گردد.

بازدیدها: 152