Ünite 2: Gıdalarda Mikroorganizmaların Gelişmesini Etkileyen Faktörler

Giriş

Mikroorganizmalar, mikron düzeyinde olduğu için yalnızca mikroskop aracılığıyla görülebilen, kendilerine özgü metabolizması olan veya olmayan çoğu tek hücreli organizmalardır. Genel olarak gıdalarda bulunan mikroorganizmalar; yararlı, patojen, bozulmaya neden olan ve indikatör olarak sınıflandırılabilir.

Yararlı mikroorganizmaların bir kısmı gıda güvenliğinin yanı sıra insan sağlığı için de faydalı olabilir. Bu mikroorganizmalara probiyotik denir.

Patojen mikroorganizmalar; gıdalarda bulunması istenmeyen g›da güvenliği ve insan sağlığı için risk teşkil ederek insanlarda infeksiyon ve intoksikasyon oluşumuna neden olan zararlı etkenlerdir. Genellikle bağırsak, dışkı veya toprak orjinli olup insanlara gıda, su veya hava yoluyla bulaşır.

Bozulmaya neden olan mikroorganizmalar; metabolik aktivasyonları sonucunda gıdalarda kokuşma, asitleşme ve acılaşmaya neden olan, insanlarda doğrudan hastalık yapıcı etkisi olmayan saprofit mikroorganizmalardır.

İndikatör mikroorganizmalar ise gıdaların üretim ve muhafaza sürecindeki herhangi bir hata ve patojen kontaminasyonunu işaret eden ve genel hijyenik durum hakkında ipucu veren mikroorganizmalardır.

Sağlıklı hayvanlardan veya uygun tarla koşullarından elde edilen güvenli gıdalar kötü üretim ve muhafaza koşullarına veya kötü hijyen uygulamalarına bağlı olarak kontamine olabilir veya kalitelerini yitirebilir.

İç Faktörler

Besin içeriği ; Mikroorganizmalar da insanlar gibi yaşamlarını sürdürebilmek ve üremek için gereksinim duydukları enerjiyi enzim sistemleri yardımıyla gıdalardan elde eder. Mikroorganizmalar birincil enerji ve karbon kaynağı olarak karbonhidratları parçalar ve ortaya çıkan metabolizma ürünlerini kullanır. Bu sırada oluşan yan ürünler, gıdalarda arzu edilen (laktik asit) veya edilmeyen (karbondioksit) birtakım değişikliklere neden olur. İkincil enerji kaynağı olarak kullanılan yağlar ise mikroorganizmalar tarafından yağ asitleri ve gliserole parçalanır. Bu sırada oluşan bazı yan ürünler (amonyak ve hidrojen sülfür) gıdalarda bozulmaya neden olur.

Nem içeriği ve su aktivitesi değeri ; mikroorganizmalar kuru ortamda canlılıklarını sürdürebilir fakat metabolik aktivitelerini sürdürüp üreyemezler. Bunun sonucunda gıdalarda bulunan su mikroorganizmalar tarafından besin öğelerinin çözünmüş halde kullanılmasında ve artık ürünlerin atılmasında önemli rol oynar. Gıdalarda su bağlı ve serbest su olmak üzere iki şekilde bulunur. Bağlı su; gıdalardaki protein, karbonhidrat ve yağlara tutunan sudur. Bu suyun gıdalara uygulanan kurutma, basınç, dondurma, şeker ve tuz ilavesi ile uzaklaştırılması oldukça güç olup mikroorganizmaların kullanabileceği formda değildir.

Serbest su ise gıda içinde bağlı olmayan, gıdadan kolayca uzaklaştırılabilen ve mikroorganizmaların kullanabileceği formdaki sudur. Serbest suyun ölçütü olarak su aktivitesi değeri (activity of water: aw ) kullanılır. Su aktivitesi değeri, gıdadaki su basıncının (P) aynı sıcaklıktaki saf suyun basıncına (Po) oranı (P/Po) ile belirlenir. Su aktivitesi değeri 0-1 arasında değişmekte olup saf suyun aw değeri 1’dir. Su aktivitesi değeri, mikroorganizmaların gelişmesi üzerinde en etkili faktörlerden biridir. Her mikroorganizmanın gelişebildiği en uygun ve en düşük aw değeri bulunur.

Mikroorganizmalar aw değeri gereksinimleri açısından sıralandığında en düşük aw değerlerinde küfler üremekte, bunu sırasıyla mayalar, Gram negatif ve Gram pozitif bakteriler izlemektedir. Mikroorganizmalarda genel olarak en düşük aw değeri bakteriler için 0.90, mayalar için 0.88, küfler için ise 0.80’dir.

Ph değeri ; Mikroorganizmaların gelişme ve üremelerini etkileyen önemli bir iç faktör olan pH değeri, hidrojen iyonları (H+) konsantrasyonunun negatif logaritması olarak tanımlanır. pH değeri 0 ile 14 arasında değişir. Mikroorganizmalar gıdaların pH değerinden etkilenmekte ve aynı zamanda metabolik aktiviteleri sonucu oluşan yan ve son ürünler ile gıdaların pH değerini de değiştirebilmektedir.

Genel olarak bakterilerin gelişebildiği pH aralığı, küf ve mayalara göre daha dardır. Bakteriler nötr ortamlarda, maya ve küfler ise hafif asidik ortamlarda daha iyi gelişme gösterir.

Gıdaların pH değeri hammaddeye bağlı olarak farklılık göstermekte, ayrıca olgunlaşma, işleme ve muhafaza aşamalarında da pH değerinde değişiklikler meydana gelmektedir.

Redoks potansiyeli değeri ; Redoks potansiyeli değeri, bir gıdada indirgen ve yükseltgen maddelerin varlığının ölçütüdür. Bu değer milivolt (mV) olarak ölçülür ve Eh değeri olarak belirtilir. Gıdaların içerdiği kükürtlü aminoasitler, sülfidril grupları ve C vitamini gibi maddeler indirgen özelliktedir.

Biyolojik yapı ; Birçok bitkisel ve hayvansal gıda, mikroorganizmaların girişini engelleyen koruyucu biyolojik yapılara sahiptir. Bu yapılardaki bütünlüğün bozulması (çatlak, kırık, zedelenme) mikroorganizmaların gıdanın iç kısımlarına geçişini kolaylaştırarak gıdalarda bozulmaya neden olur.

Antimikrobiyel maddeler ; Gıdalara üretim sırasında veya sonrasında koruyucu olarak antimikrobiyel özellikte katkı maddeleri ilave edilebilir veya bazı mikroorganizmalar gıdalarda antimikrobiyel maddeler üretebilir.

Gıdaların üretimleri sırasında uygulanan işlemlerden biri dumanlamadır. Etlerin dumanlanması sonucunda duman içerisinde bulunan antibakteriyel etkili maddeler (organik asitler, formaldehit ve fenolik bileşikler) ürünün yüzeyinde mikroorganizmaların gelişmesini baskılar.

Ek olarak, gıdaların üretimi sırasında ilave edilen kimyasal koruyuculardan olan nitrit, et ürünlerinde Clostridium botulinum ’un gelişmesini ve toksin oluşturmasını engeller.

Mikroorganizmalar arası etkileşim ; etkileşim gıdanın başlangıçtaki mikroorganizma sayısı ve türüne, gıdanın iç faktörlerine, çevre koşullarına ve gıdaya uygulanan işlemlere göre değişkenlik gösterir.

Sinerjizm, bazı mikroorganizmaların gelişmesi ile ortaya çıkan ürünlerin, aynı gıdada bulunan diğer mikroorganizmalar tarafından kullanılarak bu mikroorganizmaların aktivitesinin artmasına neden olmasıdır.

Antagonizm, bazı mikroorganizmaların ürettikleri maddelerin aynı gıdadaki diğer bazı mikroorganizmaların ölmesine veya gelişmesinin baskılanmasına neden olmasıdır.

Dış Faktörler

Sıcaklık ; Mikroorganizmaların gıdalarda bozulma yapabilecek veya insanlarda hastalık oluşturabilecek sayıya ulaşmalarında en önemli dış faktör gıdanın muhafaza edildiği sıcaklıktır.

Bağıl nem ; Bağıl nem, bir metreküp hava içindeki su buhar› kütlesinin aynı sıcaklık ve basınçtaki su buharına doymuş havanın kütlesine oranını ifade eder. Bakterilerin küf ve mayalara göre bağıl neme olan ihtiyacı daha fazladır. Gıdaların muhafazasında sıcaklık ile birlikte o gıdaya uygun bağıl nemin belirlenmesi gerekir.

Gazlar ; Havadaki oksijenin varlığı aerobik mikroorganizmaların gıda yüzeyinde (pozitif Eh değerinde) gelişerek gıdada bozulmalara neden olur. Gıdaların daha uzun süreli muhafazası amacı ile normal ortam havasından farklı olarak karbondioksit ve oksijen oranları değiştirilerek kontrollü atmosfer ortamı sağlanır. Ek olarak, gıdalara uygulanan vakum ambalajlama ile ortamdaki oksijen uzaklaştırılır ve aerob mikroorganizmaların üremesi engellenir.

Diğer Faktörler

Yüksek sıcaklık uygulamaları (pastörizasyon, sterilizasyon, haşlama, pişirme, kurutma), kimyasal koruyucu (şeker, tuz, nitrit, asetik asit, sitrik asit, benzoik asit vb.) ilavesi, fermentasyon, dumanlama ve çeşitli paketleme uygulamaları üretim sırasında gıdaya uygulanan işlemlerdir. Mikroorganizmaların gelişme ve üremelerini engelleyebilecek düzeyde düşük sıcaklık uygulamaları (soğutma, dondurma, dondurarak kurutma) veya radyasyon uygulamaları ise muhafaza sırasında gıdaya uygulanan işlemlerdir.