مواد غذایی و میکروبیولوژی

مقدمه

میکروبیولوژی مواد غذایی یک علم کاربردی است.

وظیفه اصلی میکروبیولوژیست مواد غذایی کمک به تضمین مصرف سالم و اطمینان بخش مواد غذایی توسط مصرف کننده است.

دستیابی به این هدف نیازمند ایجاد و کاربرد سیستماتیک علوم مربوط به اکولوژی میکروبی مواد غذایی است .

 تاثیر فرآیند بر مشکلات عملی تولید مواد غذایی است که دارای کیفیت نگهداری مناسبی بوده و از نظر مصرف سالم می باشد.

توازن در تنوع انواع مختلف ارگانیسم هابستگی به عوامل مختلفی دارد:

خصوصیات ماده غذایی،شرایط محیط نگهداری،خصوصیات خودارگانیسم ها و اثر فرآیند .

در بیشتر حالات این فلور میکروبی هیچگونه تاثیر آشکاری بر مواد غذایی ندارد و اینها بدون هیچگونه ایراد و نتیجه نامطلوبی
مصرف می شوند.

تعریف میکروبیولوژی مواد غذایی :

میکروارگانیسمها تغییرات مطلوب و نامطلوب در مواد غذایی پدیدمی‌آورند.

از طرف دیگر تهیه بسیاری از فراورده‌های غذایی بدون کمک میکروارگانیسم‌ها، امکان‌پذیر نیست. مانند کلم شور، زیتون رسیده و پنیر.

اسیدهای حاصل توسط میکروارگانیسم‌ها و اضافه کردن آن‌ها به مواد غذیی مانند خیار شور آن‌ها را از گزند میکروارگانیسم‌های نامطلوب حفظ می‌کند. این بخش از میکروبیولوژی، امروزه کاربرد زیادی دارد.

 

 

میکروبیولوژی موادغذایی
میکروبیولوژی موادغذایی
کارشناسی ارشد میکروب شناسی مواد غذایی

میکروبیولوژی یا میکروب شناسی دانشی است که درباره میکروارگانیسم‌ها یا جانداران بسیار ریز بحث و گفتگو می‌کند. جاندارانی که در میکروبیولوژی بیشتر بررسی می‌شوند شامل: پروکاریوتها ، باکتری‌ها، ویروسها، و یوکاریوت‌هایی مانند قارچ و تک سلولی‌ها یا پروتوزوآها می‌باشد.

معرفی رشته تحصیلی میکروبیولوژی مواد غذایی :

رشته میکروبیولوژی مواد غذایی شاخه ای از میکروب شناسی است

به موضوعاتی از قبیل نحوه نگهداری مواد غذایی، شناخت آلودگی و فساد مواد غذایی و شناخت عفونت های ایجاد شده از میکرو ارگانیسم ها می پردازد.

بشر همواره در پی یافتن عوامل بیماریزایی بوده است که از طریق مواد غذایی و توسط میکرو ارگانیسم ها منتقل می شوند.

از اینرو مطالعه این موجودات ریز و خصوصیات ژنتیکی آنها با هدف کنترل و نابودی آنها از گذشته تا کنون ادامه داشته است.

رسالت اصلی این رشته نیز همین موضوع یعنی مطالعه و بررسی میکرو ارگانیسم های بیماریزاست.

میکروبیولوژی مواد غذایی قبلاً و پیش از راه اندازی این رشته، تنها به صورت یک درس در رشته علوم و صنایع غذایی تدریس می شد، لیکن با توجه به اهمیت مباحث مطروحه، امروزه به صورت رشته ای مستقل در آمده است.

حضور میکروارگانیسم ها در مواد غذایی

به طور معمول میکروارگانیسم ها حضور خود در مواد غذایی را به یکی از روش های زیر آشکار می سازند :
۱) آنها می توانند موجب فساد مواد غذایی شوند.
۲) ایجاد بیماریهای ناشی از مصرف مواد غذایی آلوده را باعث شوند .
۳) ویژگی های مواد غذایی را به نحو مطلوبی تغییر دهند (تخمیرهای مواد غذایی).

فساد مواد غذایی
فساد مواد غذایی

غذایی که ما می خوریم به جز در موارد نادری که استریل است، حاوی میکروبهایی است که ترکیب آنها بستگی به این دارد که چه ارگانیسم هایی به مواد غذایی دسترسی پیدا می کنند و اینها چگونه می توانند در طول زمان رشد نموده، زنده مانده و با مواد غذایی واکنش انجام دهند.

منشاء میکروارگانیسم های موجود در مواد غذایی فلور طبیعی میکروبی مواد خام و ارگانیسم هایی است که در طی دوره های برداشت یا ذبح، فرآیند، نگهداری و توزیع  و وارد ماده غذایی می شوند.

میکروبیولوژی مواد غذایی به بررسی حضور میکروبها در غذا می پردازد.

فساد و نگهداری مواد غذایی

یکی از مسائل و مشکلات اقتصادی و بهداشتی در صنایع غذایی و عرضه مواد غذایی به بازار است. در رابطه با فسادمواد غذایی نقش دانش میکروب شناسی به طرق مختلف حائز اهمیت است. مواد غذایی زود فاسد شدنی شاملانواع گوشت، ماهی، تخم مرغ، شیر و اغلب میو ه ها و سبزی ها هستند.

مواد غذایی دیر فاسد شدنی شامل سیبزمینی،مغز برخی از دانه ها و میوه ها هستند.

مواد غذایی فاسد نشدنی یا با ثبات شامل آرد،برنج،حبوبات خشکهستند .

اگر یک متابولیت میکروبی در ایجاد فساد نقش داشته باشد، به عنوان مثال ایجاد بوی نامطلوب نماید، این ترکیبدارای یک آستانه مشخص قابل تشخیص است .

میزان این ترکیب در بیشترین زمان نگهداری محصول قابل قبول،بسیار پایین تر از این آستانه می باشد. به هر حال به محض رسیدن میزان این ترکیب به حد آستانه، غلظت آن بهسرعت افزایش می یابد و از اینرو زمان نسبتا کوتاهی بعد از آن مقادیر این ترکیب بسیار بالا تر از حد آستانه خواهد بود و محصول به میزان زیادی فاسد خواهد شد. تعداد کل میکرو بها معمولاً یک شاخص ضعیف از پتانسیل فساد
است.

انواع میکروارگانیسم ها در مواد غذایی

بسیاری از ارگانیسم های شمارش شده ممکن است در غذا رشد نکنند .

اما بسیاری از آنها که رشد می کنند عامل فساد نیستند.

ارزش روش های شمارش میکروبی (Specific Spoilage Organism =SSO) هنگامی می توانند بهبود یابد که این روش ها مخصوص فساد باشند.

ارگانیسم های خاص عامل فساد از زمان های دور نگهداری دانه های مقاوم و غلات جهت آذوقه زمستانی احتمالاً جنبه مشترکی بین انسان و برخی از پستانداران دیگر بوده است.اما با ظهور علم کشاورزی صنعتی،نگهداری صحیح تولیدات اضافی اهمیت بیشتری پیدا کرد. تا الگوی کشت فصلی بتواند با کارآیی بیشتری مورد استفاده قرار گیرد.

تکنیک های نگهداری موادغذایی
تکنیک های نگهداری موادغذایی
تکنیک های نگهداری موادغذایی

تکنیک های نگهداری موادغذایی بر اساس اصول میکروبیولوژی (اگر چه هنوز ناشناخته بود) به صورت تجربی تکامل پیدا کرد.

تا ازفرآیندهای طبیعی فساد جلوگیری یا حداقل فساد را به تاخیر اندازد.

مواد غذایی عمده در اغلب قسمتهای دنیاعبارتند از: برنج،گندم،سورگوم،ارزن،ذرت،جو،جو دوسر.که در صورت خشک شدن مناسب به مدت یک یا دو
فصل قابل نگهداری خواهند بود.

به نظر می رسد که احتمالاً بیشتر روش های قدیمی نگهداری مواد غذایی بستگی به کاهش (آب فعال) دارد. که میتواند از طریق خشک کردن طبیعی توسط نور خورشید،شور کردن،نگهداری در محلول های قندی غلیظ و یا دودی کردن بر روی آتش دارد .

تاثیر انقلاب صنعتی در تکنیکها

با شروع انقلاب صنعتی در انگلستان در اواخر قرن هجدهم،تحرک جدیدی در تکامل تکنیک های نگهداری مواد
غذایی بوجود آمد. این مسئله موجب افزایش شدید جمعیت در مناطق صنعتی جدید شد. که این جمعیت بایستی به
طریقی تغذیه می شد. به طوری که عده ای تصور می کردند مسئله تغذیه این افراد هرگز به صورت رضایت بخش
حل نخواهد شد. چنین نظراتی اغلب بر اساس کارهای نویسنده انگلیسی توماس مالتوس استوار بود که او در مقاله
خود با عنوان (مقاله ای در مورد جمعیت) عنوان کرد که نتیجه مسلم رشد لگاریتمی جمعیت و رشد عددی در
بازدهی کشاورزی سبب رشد بیش از حد جمعیت و گرسنگی شدید خواهد بود. خوشبختانه این نظریه در
کشورهای صنعتی ظهور نکرد و ثابت شد که این مسئله مربوط به قرن نوزدهم نیست .زیرا این قرن شامل تکامل
صنایع اصلی نگهداری مواد غذایی بر اساس کاربرد سرما،کنسرو سازی انجماد و اولین واردات مواد غذایی در سطح
انبوه از مناطق دور دست بود.

مشکلات موجود در تامین مواد غذایی جهان

در سال های اخیر با انجام برنامه ریزی های دقیق،تولید جهانی غلات با افزایش جمعیت دنیا همگام گردیده است .

کارشناسان سازمان غذا و کشاورزی سازمان بهداشت جهانی عنوان می نمایند که توانایی های فعلی و آینده جهت تولید و نگهداری مواد   غذایی قادر به تامین کافی و اطمینان بخش مواد غذایی تا حدود سال ۲۰۱۵می باشند. (زمانی که جمعیت دنیا به بیش از ۷ میلیارد نفر       تخمین زده می شود) .به هر حال فرصت زیادی جهت خشنودی از وضع موجود نیست.

علی رغم کافی بودن مواد غذایی در سطح کلی،مشخص شده است که بخش زیادی از جمعیت دنیا دچار سوء تغذیه هستند.

دلیل عمده این مسئله ناکافی بودن ماده غذایی نیست بلکه عامل اصلی فقر است. به طوری که بر اساس برآورد های انجام شده برخی از جمعیت جهان قادر به تامین نیازهایروزانه خود نیستند.

هر گونه راه حل طولانی مدت برای حل این مسئله بایستی در جهت بهبود وضعیت اقتصادیافرادی که در کشورهای فقیر زندگی می کنند باشد و از جنبه آموزشی احتمالا این مسئله موجب کاهش نرخ رشد جمعیت مشابه وضعیت موجود در کشورهای ثروتمندتر می شود .

تامین مواد غذایی و رشد جمعیت

در هر صورت تامین مواد غذایی جهان بایستی افزایش پیدا کند تا همگام با رشد جمعیت قرار گیرد و این نیازمند صرف هزینه های محیطی و اجتماعی در ارتباط با بهره برداری بیشتر از منابع آبی و خاکی است.

یک راه جهتتعدیل این مسئله کاهش اساسی در ضایعات قبل و بعد از برداشت است. که به ویژه در کشورهای در حال توسعه که
در آنها مشکلات تامین مواد غذایی حادتر است،بیشتر مشاهده می شود.

بر اساس بررسی های انجام گرفته متوسط ضایعات در مورد غلات و بقولات متجاوز از ۱۰ % می باشد.

در حالی که در رابطه با محصولات فساد پذیر نظیرمحصولات نشاسته ای و سبزیجات میزان ضایعات بیش از ۲۰ % و در مورد محصولات بسیار فساد پذیر نظیر ماهی میزان ضایعات تا حدود ۲۵ % برآورده شده است.

بر اساس برآورد آکادمی ملی علوم آمریکا میزان ضایعات درغلات و بقولات در کشورهای در حال توسعه حدود ۱۰۰ میلیون تن است که این میزان جهت تغذیه ۳۰۰ میلیون نفرکافی است.

 

وظایف میکروبیولوژیست

واضح است که کاهش ضایعات کمک مؤثری به تغذیه جمعیت دنیا می نماید. با وجود اینکه این ادعا که
میکروبیولوژی مواد غذایی می تواند پاسخگوی تمام مسائل باشد غیر واقع بینانه است.اما میکروبیولوژیست مواد
غذایی می تواند سهم عمده ای را در کاهش ضایعات داشته باشد.

قسمتی از این مسئله مربوط به گسترش استفاده ازدانش و تکنیک های جدید است اما بخش دیگر مربوط به استفاده از روش های ساده،کم هزینه و مؤثر جهت بهبود وضعیت ذخیره سازی و نگهداری مواد غذایی در کشورهای در حال توسعه است. در هر صورت در نتیجه برنامههای موفقیت آمیز توسعه،مسائل مربوط به میکروبیولوژیست مواد غذایی به پایان نمی رسد.

افزایش ثروت منجر بهتغییر الگوی مصرف مواد غذایی و تغییر سیاست گذاری در صنعت مواد غذایی می شود. مشخص شده است که
افزایش درآمد در کشورهای فقیر منجر به افزایش تقاضا جهت محصولات غذایی دامی فسادپذیرتر می شود.
افزایش ثروت و گسترش جمعیت شهری نیازمند گسترش وسیع یک شبکه توزیع مطمئن است و مسائل زیادی راپیش روی میکروبیولوژیست مواد غذایی قرار می دهد.

بهداشت و بیماریهای حاصل از مواد غذایی
بهداشت و بیماریهای حاصل از مواد غذایی
بهداشت و بیماریهای حاصل از مواد غذایی

علاوه بر ارزش غیر قابل انکار،مواد غذایی ارتباط نزدیکی با انتقال بیماری دارند.

قوانینی که بر بهداشت مواد غذایی نظارت می نمایند را می توان در کتب قدیمی نظیر تورات و دستورات کنفوسیوس،هندوئیزم و اسلام یافت نمود.
حتی امروزه علیرغم افزایش معلومات ما،بیماریهای ناشی از مواد غذایی احتمالاً شایع ترین مسائل مربوط به سلامت در انسان در دنیای معاصر می باشد واحتمالاً یکی از عوامل مهم بازدهی اقتصاد محسوب می شود.

شواهد موجود به وضوح مشخص می کند که آلودگی بیولوژیکی عمده ترین علت در این زمینه است.

راه های مختلف انتقال بیماری توسط ماده غذایی

به طور کلی در مقایسه با باکتری ها، نقش ویروس ها در تولید بیماری های غذایی کمتر مورد توجه می باشد .

زیرا ویروس ها  در مواد غذایی قادر به رشد نیستند و همچنین روش های جداسازی و کشت ویروس ها نسبت به باکتری ها مشکل تر می باشد.

مانند ویروس پولیو، کوکساکی و نورواک. انتقال پریون ها از طریق مصرف گوشت گاوهای مبتلا به جنون گاوی طیدو دهه اخیر اهمیت یافته است.

در اثر سموم مترشحه از باکتری ها مانند کلستریدیوم (Food Intoxication) مسمومیت های غذایی باکتریایی
بوتولینوم، استافیلوکوک آرئوس، باسیلوس سرئوس و کلستریدیوم پرفرنجنس در غذا بوجود می آید.

مسمومیت های غذایی قارچی در اثر مایکوتوکسین (سموم مترشحه از قارچ ها) مانند : آفلاتوکسین،اکراتوکسین، سیترینین، پاچولین و ارگوتامین به وجود می آیند.

عفونت ها و مسمومیت های غذایی می توانند به صورت ثانویه ایجاد شوند.

یعنی زمانی که میکروب ها در حین و یا پس از تهیه و آماده شدن مواد غذایی به آن وارد شده و تکثیر یابند. در این صورت صحبت ازآلودگیهای ثانویه مواد غذایی(Cross Contamination) می شود.

تخمیر و تولید مواد غذایی

با تمام این اوصاف میکروب ها می توانند نقش های مثبتی در مواد غذایی ایفا کنند. برخی از میکروارگانیسم ها
دارای ارزش غذایی هستند و به صورت قارچهای خوراکی،پروتئینهای قارچی و آلگ ها می توانند مورد مصرف
قرار گیرند. آنها همچنین می توانند موجب ایجاد تاثیرات مطلوبی در مواد غذایی شده و خصوصیات مواد غذایی را
به نحو مطلوبی تغییر دهند، مانند تولید ماست و یا انواع پنیر از شیر.

نقش میکروارگانیسمها در تولید مواد غذایی 

امروزه نقش میکروارگانیسم ها در تهیه و تولید مواد غذایی به خوبی شناخته شده است.

پژوهش های میکروبیولوژیکغذایی جدید پیرامون نقش مثبت میکروب ها در این زمینه انجام می شود.

میکروارگانیسم ها نقش حائز اهمیتی درتولید انواع فرآورده های لبنی دارند.

ماست و پنیر از باکتر یهای اسید لاکتیک و استرپتوکو کها بدست می آید.

کفیر

 نوعی نوشابه حاصل از شیر متداول در ترکیه و اروپای شرقی است، در اثر تخمیر مشترک باکتری های مولد اسیدلاکتیک و مخمر بدست می آید.

همچنین بسیاری از محصولات غیر لبنی از جمله خیار،کلم و زیتون را می توان از طریق فعالیتهای تخمیری باکتریهای اسید لاکتیک و مخمر فرآوری نمود و محصولات گوناگون بدست آورد.

استفاده از فرآورده های ناشی از فعالیت های متابولیسمی میکروب های ویژه که اکثراً شامل واکنشهای تخمیری وتولید ترکیبات آلی هستند و موجب طعم و مزه مطلوبی در مواد غذایی م یشوند.

علاوه بر این تکثیر یاخته های میکروبی در ابعاد وسیع به منظور تهیه پروتئین تک سلولی برای خوراک دام و انسان از دیگر کاربرد های میکروارگانیسم ها در تولید مواد غذایی است.

تاریخچه میکروبیولوژی مواد غذایی

ظاهراً پیشرفتهای اندکی در جهت درک و شناخت علت مسمومیت و فساد مواد غذایی، طی فاصله زمانی تولد مسیح و یازده قرن پس از آن صورت پذیرفته است.
مسمومیت ارگوت توسط قارچی به نام(Claviceps purpurea)به وجود می آید کهبر روی چاودار و سایر حبوبات رشد می کند.

 مسمومیتارگوت منجر به مرگ و میر های متعدد طی سالهایقرون وسطی گردید.

بیش از ۴۰ هزار نفر فرانسوی در سال ۱۹۴۳ م. در اثر مسمومیت ارگوت در گذشتند.

علت اصلی این بیماری که یک توکسین قارچی می باشد، در آن زمان هنوز شناخته نشده بود.

بنابرگزارشهای موجود قصابان برای اولین بار در سال ۱۱۵۶ میلادی و در سویس در سال ۱۲۴۸ با گوشتهای قابل فروش آشنا شدند و در سال ۱۲۷۶ م. قانونی جهت ذبح و بازرسی برای کشتارگاههای عمومی اکسبورک تدوین شد.

انسان در اواخر قرن سیزدهم به خصوصیات کیفی گوشت آگاه بوده است.

اما سئوال مطرح است: آیا انسان در آن زمان به رابطه مابین کیفیت گوشت و میکروارگانیسم ها واقف بوده است ؟

تاریخچه تولید مثل خودبخودی میکروبها

اولین کسی که احتمالاً به تأثیر میکروارگانیسم ها در فساد مواد غذایی اشاره نمود، راهبی است به نام(A.Kircher) کیرچر.

وی در حدود سال ۱۶۵۸ م.مواد فساد پذیری نظیر گوشت، شیر، و غیره را مورد بررسی قرار داد و موجودات زنده ای راکه با چشم غیر مسلح رویت نمود.« کرم »نامید.

به هر حال، توضیحات این کشیش دقیق نبود و مشاهداتش مورد قبول همگان قرار نگرفت.

پس از او شخصی به نام اسپالانزالیدر سال ۱۷۶۵ آزمایشاتی انجام داد.

وی نشان داد: آبگوشت گوساله ای که به مدت یک ساعت جوشانده و بخوبی دربندی شده به صورت استریل باقی مانده،فاسد نمی گردد.

اسپالانزالی این آرمایش زا به منظور رد کردن تئوری تولید مثل خودبخودی به کاربرد.

او با این وجود نتوانست منتقدات این تئوری را –تولید مثل خودبخودی – متقاعد سازد.

زیرا آنها براین عقیده بودند که اسپالانزالی اکسیژن ضروری (برای تولید مثل خودی به خودی)از محیط خارج کرده است.

بعدها فرد دیگری به نام شوان در سال ۱۸۳۷ م نشان داد که محلولهای حرارت داده شده در حضور هوا استریل باقی می مانند.

(هدایت هوااز طریق مارپیچهای حرارت داده شده به محلولها)

گرچه هر دو تن از محققین فوق معتقد به محافظت غذا از فساد توسط حرارت بودند.

اما نتوانستند کابرد اصلی حرارت را در این زمینه توجیه نمایند.

تاریخچه بسته بندی  غذا در قوطی

واقعه ای که منجر به بروز بسته بندی مواد غذایی در قوطی گردید، بدین قرارست که حکومت فرانسه یک جایزه
۱۲۰۰۰ فرانکی برای کشف یک روش قابل قبول و علمی جهت نگهداری مواد غذایی پیشنهاد کرد.

در این دوره یک قناد پاریسی به نام اپرت  (Nicholas Appert)در سال ۱۸۰۹ م. موفق شد که گوشت را در داخل ظروف                    شیشه ای که طی دوره های زمانی مختلف حرارت دیده بودند، نگهداری نماید. این کشف از سال ۱۸۱۰ م. به بعد
صورتی عام پذیرفت ودر همان زمان« اپرت » روش کار خود را به عنوان یک اختراع به ثبت رسانیده،انتشار داد.

« اپرت »به عنوان یک دانشمند مطرح نبود و احتمالاً از اهمیت گسترده اختراعش و همچنین از مکانیسم عمل انجام
شده بی خبر بود. کشف این قناد پاریسی همان طور که امروزه مشخص گردیده است، در آن زمان مبدأ صنعت
کنسرو سازی (که امروزه به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد) محسوب می شود.

این رویداد تاریخی،۵۰ سال قبل از اینکه « لویی پاستور »تأثیر میکروارگانیسم ها را در فساد شرابها ی فرانسوی نشان دهد و                باکتریها را کشف نماید،اتفاق افتاد.

در سال۱۶۸۳ م.  محقق دیگری به نام لئوون هوک در هلند باکتریها را به وسیله یک میکروسکوپ مورد آزمایش و شناسایی قرار داد،

اما بعید به نظر می رسد که« اپرت »از چنین نکته ای مطلع بوده باشد چرا که وی دانشمند نبود  و همچنین آن زمان گزارش کار
« لئوون هوک »به زبان فرانسه در دسترس او قرار نگرفته بود.

لویی پاستور

« پاستور » ، اولین کسی که به اهمیت و تأثیر میکروارگانیسم ها درمواد غذایی پی برد .

او برای اولین بار در سال ۱۸۳۷ م ترش شدن شیر به وسیله میکروارگانیسم ها اشاره کرد .

در حدود سال ۱۸۶۰ م جهت از بین بردن ارگانیسم های موجود در شراب و آبجو از حرارت استفاده نمود.

البته، این عمل در حال حاضر،معروف به پاستوریزاسیون است.

 

پاسخ ترک

Please enter your comment!
Please enter your name here

− 3 = 2