Úvod do mikrobiologie potravin

Mikroorganismy

Jako mikroorganismy označujeme jednobuněčné nebo vícebuněčné organismy, které nejsou schopny tvořit funkčně diferenciované tkáně či pletiva. Společným znakem jsou velmi malé rozměry jejich těl pozorovatelné mikroskopicky (řecky mikros – malý).

Od rostlin a živočichů se mikroorganismy odlišují také tím, že při jejich studiu zpravidla nestudujeme vlastnosti jednoho jedince, ale celé populace daného druhu. To vyžaduje velmi specifické metodické postupy umožňující jejich pomnožení a tím i zesílení jejich životních projevů na pozorovatelnou úroveň.

Díky své velikosti jsou mikroorganismy pozorovatelné pouze ve světelném či elektronovém mikroskopu. Pouhým okem můžeme sledovat pouze jejich velké populace v živném prostředí (zákal, sediment či povrchová blanka v tekutinách a souvislý povlak či jednotlivé kolonie na pevných půdách).

Postavení mikroorganismů v systematice organismů

Vžité dělení živých organismů podle organizace jejich buňky je na organismy prokaryotní (nadříše Procaryotae – prvojaderní, náleží do ní pouze bakterie a sinice) a eukaryotní (nadříše Eucaryotae – jaderní, zahrnuje ostatní organismy). Rozdíly mezi prokaryoty a eukaryoty jsou zcela zásadní, mezi oběma typy buněk neexistují žádné přechodné formy.

Hlavní charakteristiky odlišující prokaryota od eukaryot jsou:

• organizace buněčného jádra – jádro prokaryot není odděleno od cytoplasmy membránou a tvoří je jediná cirkulární molekula DNA (bakteriální chromosom); prokaryotní buňka je haploidní a množí se pouze nepohlavně (nezná mitosu ani meiosu);

• nepřítomnost buněčných organel – v prokaryotní buňce nejsou žádné membránou ohraničené organely (mitochondrie, chloroplasty, endoplasmatické retikulum, atd.); jedinou membránou je cytoplazmatická membrána na povrchu cytoplazmy;

• vlastnosti ribosomů – ribosomy prokaryot se liší od ribosomů eukaryot velikostí, hmotností a dalšími funkčními a stavebními vlastnostmi.

Protista

Ernst Heinrich Haeckel v roce 1866 rozdělil živé organismy na tři biologické říše: rostliny, živočichy a protista (řecky protos – první a protistos – nejprvnější či prvý ze všeho), kam spadají právě mikroorganismy. Do říše protista jsou zařazeny organismy prokaryotní – sinice a bakterie, i eukaryotní – řasy, mikroskopické houby a prvoci.

(zdroj: ŠILHÁNKOVÁ, L. Mikrobiologie pro potravináře a biotechnology. 3. revid. vyd. Praha, ČR: Academia. 2002. 363 p.)

Viry, viroidy a priony

Zvláštní a velmi diskutované postavení mezi organismy mají viry (nadříše Subcelulata – nebuněční), které také bývají přiřazovány k mikroorganismům. Viry jsou nebuněčné organismy stojící na rozhraní mezi živou a neživou přírodou. Můžeme je definovat jako diskrétní jednotku živé hmoty, která obsahuje genetickou informaci (DNA nebo RNA), obalové struktury a je schopna evoluce. Množení jsou viry schopny pouze za použití enzymových systémů a energie hostitelských buněk (lze je označit za parazity na genetické úrovni). Studiem virů se zabývá virologie, která bývá často stavěna mimo mikrobiologii, mikrobiologie obvykle studuje pouze bakteriofágy (viry bakterií) a mykoviry (viry nižších hub).

Zcela unikátní a obtížně zařaditelné jsou potom další formy živé hmoty – viroidy a priony. Viroidy (též satelity – satelitní nukleové kyseliny) jsou holé, jednořetězcové kruhové molekuly RNA, které na rozdíl od virů nemají bílkovinný obal. Jedná se o infekční částice způsobující onemocnění rostlin (např. brambor, chmele, rajčat či okurek).

Priony jsou proteinové infekční částice způsobující degenerativní změny v centrální nervové soustavě (např. scrapie – klusavka ovcí a koz, BSE – bovinní spongiformní encephalopatie neboli „nemoc šílených krav“, Creutzfeld-Jakobova nemoc).

(zdroj obrázku: http://www.clipartpanda.com/categories/virus-20clipart)

Mikrobiologie

Mikrobiologie je zjednodušeně nauka o mikroorganismech, která se zabývá studiem vlastností a činností mikroorganismů včetně metod jejich detekce.

Základním oborem mikrobiologie je obecná mikrobiologie, která se zabývá studiem obecných vlastností mikroorganismů – morfologií, cytologií, taxonomií, fyziologií, biochemií a genetikou. Obecná mikrobiologie má úzký vztah k dalším vědním oborům, jako je biochemie, genetika či molekulární biologie.

Dalším oborem je mikrobiologie speciální, která popisuje a charakterizuje jednotlivé mikrobiální druhy.

Poznatky obecné mikrobiologie jsou dále využívány v různých oborech aplikované mikrobiologie, které studují úlohu mikroorganismů v konkrétní oblasti. Mezi nejvýznamnější aplikované obory patří lékařská mikrobiologie, veterinární mikrobiologie, zemědělská mikrobiologie, mikrobiologie životního prostředí a technická (někdy též průmyslová) mikrobiologie. Posledně jmenovaný obor zahrnuje mimo jiné i mikrobiologii potravinářskou

Potravinářská mikrobiologie

Potravinářská mikrobiologie má poměrně široký rozsah. Mimo vlastní mikrobiologii potravin sem řadíme i mikrobiologii předmětů denního užívání a mikrobiologii prostředí potravinářských podniků. Potravinářská mikrobiologie je úzce spjatá s dalšími mikrobiologickými obory, zejména mikrobiologií zemědělskou, veterinární a lékařskou, či mikrobiologií vody a půdy.

Oblastí studia potravinářské mikrobiologie jsou mikroorganismy, které se používají při výrobě potravin, působí kažení potravin a předmětů denního užívání a patogenní mikroorganismy přenášené potravinami a schopné vyvolat alimentární onemocnění. Speciální pozornost je věnována vytváření vhodných podmínek pro využití kulturních mikroorganismů v různých odvětvích potravinářského průmyslu.

Mikrobiologie potravin posuzuje a zkoumá vliv mikroorganismů na potraviny v průběhu celého potravinového řetězce („from farm to table“). Na základě získaných poznatků nás učí vytvářet příznivé podmínky pro výrobu potravin a naopak zabránit nežádoucímu vlivu mikroorganismů na potraviny a člověka.

Potravinářskou mikrobiologii můžeme rozdělit na statickou a dynamickou. Statická potravinářská mikrobiologie je zaměřena na stanovení a sledování mikrobiologických znaků potravin, předmětů denní potřeby a prostředí potravinářských provozů, které jsou dány příslušnými legislativními předpisy. Na její realizaci se podílí podnikové laboratoře, akreditované laboratoře a kontrolní orgány.

Dynamická potravinářská mikrobiologie zkoumá změny počtu a zastoupení mikroorganismů a jimi způsobené fyzikální, chemické a senzorické změny potravin a předmětů denní potřeby, příp. i prostředí potravinářských podniků, které vznikají vlivem vnitřních a vnějších faktorů zkoumaných objektů. Na její realizaci se podílí výzkumná a vědecko-pedagogická pracoviště.

Výskyt a význam mikroorganismů

Mikroorganismy jsou všudypřítomné, vyskytují se ve všech částech přírody (nejvíce ve vodě, půdě a vzduchu) a také v tělech ostatních živých organismů – rostlin, živočichů i člověka. Jsou jedním z hlavních činitelů, kteří ovlivňují tvorbu a zachování životního prostředí na naší planetě.

Objevují se v mírném pásu, subtropických i tropických oblastech i na tak extrémních místech jako jsou zemské póly, hlubiny moří, horká zřídla či solná jezera.

Mikroorganismy stojí na samém vrcholu potravní pyramidy. Díky své rozkladné činnosti jsou schopny mineralizovat organické látky až na jednotlivé anorganické prvky a navracet je tak zpět do přírody – koloběh prvků v přírodě.

Tato rozkladná činnost neprobíhá pouze v půdě, ale také ve vodním prostředí, kde jsou mikroorganismy hlavní součástí systému samočištění vodních toků. V podstatě stejné pochody jsou potom využívány také při biologickém čištění odpadních vod.

(zdroj: http://ucebnice3.enviregion.cz/voda/znecisteni-vod/cistirny-odpadnich-vod)

Výskyt a význam mikroorganismů

Velkou roli hrají mikroorganismy při výrobě potravin, tradičně v mlékárenství a kvasném průmyslu, ale i dalších odvětvích (masný průmysl, konzervárenství, pekařská výroba, atd.). Uplatnění nachází také v zemědělství (výroba fermentovaných krmiv), farmaceutickém průmyslu (produkce antibiotik, organických kyselin, vitamínů a enzymů), kosmetickém průmyslu a řadě dalších.

Díky své velmi rychlé a intenzivní proteosyntéze mohou být mikroorganismy využity i jako zdroj plnohodnotných bílkovin při zajišťování výživy lidstva.

Činnost mikroorganismů však nepřináší pouze pozitiva. Asi nejzávažnějším negativem je výskyt patogenních mikroorganismů schopných vyvolávat onemocnění rostlin, živočichů i člověka, často s velmi závažným až fatálním průběhem.

Rozkladná činnost mikroorganismů způsobuje nejen kažení potravin, ale také znehodnocení řady materiálů (papíru, textilií, kůže, dřeva, některých plastů, organických nátěrů, atd.) – někdy označováno jako tzv. mikrobiální koroze.

(zdroj obrázku: http://www.viscojis.cz/teens/index.php?option=com_content&view=category&id=122&Itemid=175)