Microbiota alimentelor si incidenta microorganismelor contaminante

Microbiota alimentelor si incidenta
microorganismelor contaminante

Valoarea alimentara a unui produs este data de valoarea nutritiva, senzoriala si de gradul de inocuitate, respectiv absenta din alimente a microorganismelor patogene, a substantelor toxice microbiene si a organismelor care produc infestarea (oua, larve, insecte).

Produsele alimentare contin in mod constant si in numar variabil diferite microorganisme. In sistemul biologic microorganisme-aliment-om, determinismul microbian are o mare importanta tehnologica, social -economica, valoare igienico-sanitara si microbiologica fiind inclus in calitatile alimentului, hrana reprezentand o conditie de existenta a organismului ce condtioneaza sanatatea, "izvor natural care trebuie pastrat ca cea mai mare bogatie a lumii". Alimentul, privit ca actor al mediului extern devine produsul unic care se integreaza din punct de vedere metabolic direct in organism conditionand sanatatea acestuia.

Studiul microbiotei alimentelor a condus la stabilirea in diferite tari a unei legislatii privind gradul de contaminare cu microorganisme a alimentelor, formarea microbiotei in conditiile proceselor tehnologice de prelucrare a alimentelor, rolul microorganismelor la cresterea valorii biologice si alimentare, rolul etiologic al unor alimente in transmiterea microorganismelor patogene.
In urma consumului de alimente, accidental, se pot produce imbolnaviri datorate in cele mai multe cazuri, ingerarii de substante toxice, ca de exemplu:

- Indigestie, prin consum in exces;
- Toleranta sau sensibilitate (anafilaxie, anticorpi)
- Toxine din alge (dinoflagelate, saxitoxina)
- Intoxicatii cu metale (As, Sc, Pb, s.a.)
- Substante chimice din lucrari agricole si gospodarie (insecticide, pesticide, soda)
- Zootoxine (se pot acumula in alimente marine)

Substante produse de protozoare ce dau boli (dezinteria amibiana, gastroenterite, s.a.)

Infestarea cu helminti, nematode dau boli ca: teniaza, trichinoza
Infectii microbiene (bacterii si fungi patogeni)
Intoxicatii (prin ingerarea de alimente in care sunt prezente toxine bacteriene si fungice).
Este cert ca dintre grupele enumerate, frecventa cea mai mare o au imbolnaviri1e provocate de activitatea diferentiara a microorganismelor in aliment sau in organismul animal, cand acestea au fost vehiculate prin alimente contaminate.
Poluarea microbiana se refera la caile prin care in produsele alimentare pot ajunge ocazional, microorganisme de alterare a alimentelor; sau microorganisme patogene/ toxicogene (agenti ai imbolnavirilor prin consum de alimente contaminate).

1.1. Surse naturale de microorganisme
Microorganismele in cursul evolutiei, datorita capacitatii lor uimitoare de adaptare sunt prezente oriunde exista conditii minimale pentru viata, fiind intalnite in toate habitaturile naturale, in sol, ape, in/pe organisme vegetale si animale, iar raspandirea lor nu este influentata de factori geografici, geologici, istorici s.a.

Microbiota solului

Raspandirea microorganismelor in natura depinde de multi factori. dintre care o mare importanta revine prezentei apei, substantelor nutritive, temperaturii, reactiei mediului s.a. conditii existente in sol), considerat rezervorul natural principal de microorganisme din care acestea se raspandesc in aer, ape.
Modul de repartizare a microbiotei in sol este neuniform fiind mai numeroasa in straturile superficiale aerate, mai bogate in nutrienti si scad cantitativ in profunzime. Compozitia microbiotei difera in functie de tipul de sol; cantitativ se apreciaza ca solurile argiloase pot contine pana la 2,10⁸.g^-1 iar cele podzolice 2.10⁹ microorganisme.g^-1.
In componenta solului intra predominant cu bacterii si actinomicete, drojdii si fungi filamentosi. Dintre bacteriile patogene din sol, transmisibile la om si animale sunt citate in literatura, Bacillus anthracis, Clostridium tetani, s.a. ca si microorganismele fitopatogene agenti de imbolnavire a plantelor.
Straturile superioare ale solului constituie o lume in care diferite specii se inmultesc si are loc o luptä continua pentru existenta, spatiu si nutrienti, incat in biotop se stabilesc in timp, un echilibru conditionat atat de factorii de mediu cat si de interrelatiile predominant antagonice intre microorganisme.
Biomasa activa alcatuita din microorganisme, evaluata in Functie de numar de celule per gram de sol, (in cantitate de 2,5-10 tone in stratul arabil al unui hectar), are un rol imens in formarea humusului, in asigurarea circuitului natural al principalelor elemente biogene, in mentinerea compozitiei atmosferei, in mentinerea vietii pe pamant, reprezentand principala veriga de legatura intre modul abiotic si biotic.

Prin intermediul curentilor atmosferici, ai factorilor biologici, microorganismele din sol sunt antrenate in aer unde au o existenta temporara si prin sedimentare contamineazä si produsele alimentare.

Microbiologia apelor

In cursul evolutiei, numeroase microorganisme s-au adaptat la conditiilc existente in ape consumand cantitati1e mici de substante organice si anorganice dizolvate. Din punct de vedere cantitativ numarul de microorganisme variaza in limite largi de la 10^.cm^-3 in ape de izvor pana la concentratii do 10¹¹cm^-3 in ape fecalo-menajere, in functie de sursele ocazionale de contaminare, compozitia chimica, tipul de apa, gradul de agitare/aerare si alti factori fizico-chimici si biologici.
Microorganismele contaminante ale apelor care pot proveni din sol, din materii
de dejectie (ale animalelor, pasarilor, cu o incarcare de aproximativ 10^9.g^-1) sau transmise prin aer (max. 500-10^6. m^-3) ajungand in ape pot sa supravietuiasca un timp destul de indelungat (de exemplu bacteriile coliforme ale genului Escherichia rezista in apa dulce rau 283 de zile). O parte din microorganismele contaminante ale apelor naturale pot sa fie lizate de catre bacteriofagi, sa fie consumate de protozoare sau in absenta unor conditii minime de existenta celulele sedimenteaza, intra in faza de autoliza si imbogatesc apele in materie organica biodegradabila.
Un grup numeros si eterogen il formeaza microorganismele care s-au adaptat la conditiile ëxistente se inmultesc in ape folosind in nutritie substante organice ajunse accidental prin materia moarta (cu o incarcatura microbiana ridicata), precurm si substante minerale existente in compozitie sau eliberate in urma metabolismului microbian. Prin aceasta activitate microorganismele cu habitatul in ape au un rol imens in mineralizarea si circulatia materiei organice nevii, in mentinerea lantului trofic al organismelor acvatice, in depoluarea naturala a apelor.

Caracterizarea morfologica a bacteriilor cu habitatul in ape.

Dintre grupele de microorganisme componente ale biocenozelor acvatice si care pot sa produca degradarea substantelor organice din ape, mai importante sunt bacteriile in timp ce drojdiile si fungii filamentosi au un rol minor.
.Bacteriile de putrefactie, produc enzime proteolitice extracelulare care degradeaza proteinele din materia organica moarta pana la produsi finali (gaze, amine, acizi grasi, compusi indolici). Grupul cuprinde bacterii aerobe din genurile Becillus, Pseudomonas, Flavobacterium A1ca1igenes, bacterii anaerobe facultative din genurile Proteus, Sarcina, Escherichia si strict anaerobe, din genul Clostridium.
.Nitrozobacteriile sunt bacterii care oxideaza amoniacul la nitriti, in conditii aerobe. Deoarece aceste bacterii au un timp de generatie in ape de 10-12 ore, nu se admite prezenta nutritilor in apa potabila, deoarece existenta lor semnifica o contaminare recenta cu materie organica nevie.
.Nitrobacteriile din genurile Nitrobacter si Nitrococcus oxideaza nitritii in prezenta oxigenului molecular cu formarea de nitrati. Deoarece acest proces este exergonic aceste bacterii pot concomitant sa rcduca CO₂, transformandu-1 in compusi celulari proprii.

In apa potabila se admite o concentratie maximä de 10 mg^.dm^-3 deoarece se considerä ca timpuI scurs de la contaminarea initiala a fast atat de indelungat incat eventualele microorganisme patogene nu mai supravietuiesc si s-a produs mineralizarea materiei organice.
. Bacteriile denitrificatoare sunt active In conditii anaerobe cand are loc denitrificarea si nitratii sunt redusi succesiv in nitriti, oxid de azot, protoxid de azot i azot molecular.
.Bacteriile care oxideaza hidrogenul, fac parte dintr-un grup eterogen ce contine 15 genuri dintre care genul Alcaligenes, Pseudomonas s.a care oxideaza in aerobioza hidrogenul gazos rezultat din procese fermentative concomitent cu fixarea CO, din mediu. in conditii anaerobe cea mai mare parte din hidrogen este folosita pentru producerea de metan, H₂S si azot molecular.
.Carboxibacteriile sunt bacterii aerobe care folosesc oxidul de carbon, toxic pentru alte microorganisme, in calitate de unica sursà de carbon si energie. (g. Pseudomonas. Achrombacter,). Aceste bacterii pot sà foloseasca si acizi., metanol, format, H2.
Bacterii metilotrofe care pot folosi metanul alte combinatii - C1 In calitate de sursa de carbon si energie si apartin genurilor: Proteus, Campylobacter Vibrio, Methylomonas Pseudomonas.

Bacterile ce intervin in metabolismul sulfului.

. Bacterii sulf oxidante dintre care cele ale genului Thiobacillus pot sa oxideze sulful elementar, hidrogenul sulfurat precum si compusii cu fier bivalent.

Prin oxidarea compusilor volatili ai sulfului si producerea de acid sulfuric favorizeaza coroziunea conductelor si a altor structuri metalice submerse in ape, a betonului. Tolereaza variatii mari de temperaturii si Ph (1-9).

.Bacteriile sulfat reducatoare produc reducerea sulfatilor la H₂S si sunt larg raspandite in medii acvatice anaerobe. Au rol in coroziune, in poluarea apelor dand miros dezagreabil datorat acumularii de hidrogen sulfurat si inegrirea apelor si a sedimentelor, datorata precipitarii sulfurii de fier. In culturile mixte cu bacterii metanogene, bacterii ale genului Desulfvibrio pot sa furnizeze acetat, cu rol de precursor al metanului.

. Bacterii metanogene, cupleaza oxidarea hidrogenului cu reducerea concomitenta a CO₂
care poate sa fie partial folosit pentru sinteza compusi1or celulari sau este redus la metan.
.Bacterii care utilizeaza compusi ai fierului. Ferobacteriile observate in bazine si ape in continut ridicat in fier pot fi bacterii filamentoase . Spherotillus si Leptothrix, care formeaza teci mucilaginoase impregnate cu hidroxid feric sau de mangan si bacterii nefilamentoase (g. Gallionella, g.Ferobacillus,) care pot folosi dioxidul de carbon din aer si obtin energia prin oxidarea Fe2 in formarea de hidroxid feric insolubil in apa, colorand apele in portocaliu.

Bacteriile transmisibile prin apa, contaminante ale alimentelor .
Gradul de incarcare cu microorganisme a1 apelor este dependent do o serie de factori dintre care se evidentiaza prin importanta urmatorii:
- Sursele de poluare si frecventa lor;
- Natura microorganismelor contaminante;

Prezenta de substante nutritive asimilabile - surse energetice pentru crestere a microorganismelor
- Prezenta in ape a unor substante nocive, de obicei aduse cu apele reziduale industriale;
- Prezenta bacteriofagilor (care produc liza bacteriilor sensibile), a protozoarelor;
Factori fizici: temperatura, grad de aerare/agitare.
Apele de izvor i apele din panza freaticà an un numar mai redus de microorganisme; in acest caz apa meteoritica cu microorganisme preluate din atmosfera se filtreaza prin diversele straturi ale solului si acumuleaza atunci cand inta1neste un strat argilos impermeabil, motiv pentru care sunt considerate ape potabile, avand un numar redus de microorganisme do 20-300 bacterii cm^-3
Apa potabila este o apa naturala pura (limpede, incolora, inodora) care contine un numar cat mai mic de microorganisme i este lipsita de microorganisme patogene. Pentru ca o apà care alimenteaza un centru populat cu peste 70.000 locuitori sa fie considerata potabila, numarul total de bacterii nu trebuie sa depaseasca 20cm³ iar bacteriile coliforme sa nu depaseasca 0-3 dm^-3 in centre mai mici se admit 100 bacterihcni3 i mai putin de 10 Escherichia coli. dim3, in centre cu apà din fantani se admit in mod exceptional 300 bacteriicnr³ si mai putin do 100 Escherichia coli. dm3
Epidemiile datorate microorganismelor patogene de origine intestinala: febra tifoida, holera, leptospiroze, poliomelita, hepatita epidemica sunt adesea de origine hidrica. (E. Duca, 1979). In tabelul 1.1 se dau principalele boli datorate consumului de apa contaminata cu microorganisme patogene.

Tab 1.1.
Boli transmisibile prin ape

Microbiota aerului

Dispersarea microorganismelor in natura arc loc din sol ape, surse biologice si datorita masei reduse a microorganismelor de obicei atasate de particule de sol, se pot mentine sub forma unui "nor" invizibil ce este purtat de curenti de aer la distante mari in atmosfera sau in spatiile interioare. Ploaia in general capteaza particulele si microorganismele din aer mai eficient daca picaturile au diametrul de 2 mm. In absenta curentilor de aer poate avea loc sedimentarea gravitationala si in functie de dimensiune, viteza de depunere poate fi de 0,002-3 cm sec^-1 (Zarnea G., 1994)
Prin intermediul aerului, de la indivizii bolnavi se pot transmite virusuri si microorganisme patogene ce sunt expulzate prin stranut, tuse si vorbit. Astfel, prin stranut se produc aproximativ un milion de picaturi cu dimensiuni mai mici de 100 mm si cateva mii de picaturi mai mari, formate din saliva si mai rar din secretii nazale care favorizeaza transmiterea agentilor patogeni, in timp ce prin vorbit se pot elimina in jur de 250 de picaturi la 100 de cuvinte. Cele mai periculoase sunt picaturile cu dimensiuni mici, ce pot contine una sau mai multe bacterii care se usuca instantaneu si se mentin in aer prelungind perioada de infectiozitate. In afara virusulor (Adenovirus,
Influenza etc) si a bacteriilor (Mycobacterium tubercu1osis Corynebacterium. diphteriae.
e Streptococcus pneumoniae etc care afecteaza sistemul respirator), aerul poate sa contina
spori de mucegaiuri care pot genera unele stari alergice sau de hipersensibilitate.
Concentratia de celule in aer variaza in functie de zona: aerul este pur in locurile acoperite vesnic cu zapada . In orase, parcurile pot avea aproximativ 200 microorganisme m^-3 pe strazi 5^.10² . 5.10^4.m^-3 in incaperi populate pana la 3.10⁵ iar in grajduri chiar 2.10^6.m^-3 aer.
In industria alimentara se considera ca aerul corespunde din punct de vedere microbiologic daca numarul microorganismelor (bacterii aerobe, fungi) determinat prin metoda depunerii nu depaseste valori de 10^3.m^-3 .

Surse biologice.

Se considera ca in industria alimentara practic este imposibila evitarea contactului uman direct si indirect cu alimentul. Din acest motiv omul poate fi o sursa importanta de contaminare cu microorganisme dintre care un risc crescut il dau patogenii trausmisibili de la indivizii bolnavi.
Microorganismele adaptate la conditiile oferite de organismul uman/animal, alcätuiesc microbiota rezidenta, formata din specii organotrofe care traiesc in depozitele de materie organica din colon, spatii interdentare, carii, subunghial, interdigital, capabile sä traiasca si in mediile externe si din microbiota comensala compusa din specii incapabile sa creasca in mediu extern, care se dezvolta pe mucoase, piele, foliculi pilosi, glande sebacee, etc. Se poate distinge si o rnicrobiotä flotanta (temporarä sau tranzitorie) reprezentata de specii colectate din mediul extern, cu un timp de persistenta de zile-luni, find mai putin adaptate la conditiile de pe mucoase si tegumente.

Microbiota intestinala.
Este specifica, alcatuita din aproximativ 400 tipuri diferire de microorganisme aflate in interactiune intre ele si concomitent cu gazda. Cavitatea si mucoasa bucala este populata de streptococi facultativ anaerobi, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus si bacterii Gram negative din fam. Bacteroidaceae. Bacteriile din gura , din alimente si din apa ajung in stomac unde are loc o selectie condisionata de aciditatea (pH 1-2) incat duodenul si jejunul superior sunt practic sterile, iar concentratia de celule vii este sub 1000^.cm^-3 . La nastere fatul este steril dar dupa faza de alaptare are loc popularea si numarul lor ajunge la aprox. 10^{4 .}g^-1 in stomac si intestinul subtire, in care predomina bacterii facultativ anaerobe. In ileumul distal si mai ales in colon sunt prezente bacteriile strict anaerobe, numarul lor ajunge la valori de 10⁹-10^11.g^-1si se elimina prin materii fecale.
Unele bacterii plutesc in continutul intestinal altele sunt asociate cu peretele intestinal ce are rol de factor colonizator. De asemenea bacteriile se pot atasa de particole de alimente si asigura un contact direct al enzimelor cu substratul. (Frank H. K., 1992).
Microbiota intestinala este o sursä imcnsa de enzime ce transforma nutrientii care trec prin tract si are un rol important in sinteza de vitamine si aminoacizi, in degradarea amidonului in glucide simple, in fermentarea poliglucidelor neamidonoase, in formarea de acizi grasi volatili, in degradarea proteinelor la: aminoacizi, amine, amoniac. Unele specii dau hidrogenarea acizior grasi nesaturati, transforma acizii primari la acizi secundari, dau transformarea colesterolului la alti steroli, reduc nitratii la nitriti, produc toxine si carcinogeni. La animalele rumegatoare au un rol in digestia alimentelor.
Cea mai importanta functie a microbiotei gastrointestinale este aceea de protectie fata de infectii microbiene, , fiind sursa majora de antigeni in organismul animal. Nivelul celulelor in plasma si imunoglobulinele sunt mai scazute la indivizii liberi de microorganisme.

Prin materii fecale odata cu microbiota saprofita se elimina si microorganisme patogene de la om sau animale, bolnave sau purtatoare , sanatoase. De la acestea pot fi transmise omului aproximativ 160 de infectii din care 80 majore. (E. Duca 1979)

In microbiota normala a pielii exista specii rezindente apartinand speciilor Staphylococcus epidermidis, Propionibacterium acnes si Escherichia coli, incat in pliuri umede ale pielii numarul de bacterii este mare de 4.10⁵-10⁶.cm^-2 . Specia temporal , frecvent intalnita este Stalph aureus ce poate fi prezenta , la unii purtatori , in cavitataea nazala. De pe maini mai ales prin nerespectarea conditiilor de igiena, acestea trec pe aliment, la manipularea acestuia.

In cazul nerespectarii conditiilor de igiena raspandirea microorganismelor contaminate poate fi datorata altor surse biologice , prin intermediul insectelor, rozatoarelor, care pot transfera microorganisme din zonele murdare in zone curate, inclusiv pe alimente.