Mikrobiologia żywności

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z podstawowymi grupami drobnoustrojów zasiedlających środowiska naturalne oraz powodujących skażenia i zagrożenia mikrobiologiczne charakterystyczne dla surowców przemysłu spożywczego, przetwórstwa i przechowalnictwa żywności. Zostaną omówione także możliwości biotechnologicznego wykorzystania wybranych grup mikroorganizmów, które są stosowane w różnych procesach wytwarzania, przetwarzania oraz utrwalania surowców pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, jak również do pozyskiwania biopreparatów.

Wykłady::

1) Ogólna charakterystyka przedmiotu, historia mikrobiologii, organizmy prokariotyczne i eukariotyczne, różnorodność mikroorganizmów, rola mikroorganizmów w przyrodzie. Bezpieczeństwo pracy z drobnoustrojami.

2) Charakterystyka morfologiczna, fizjologiczna i technologiczna wybranych grup drobnoustrojów (bakterie, drożdże, grzyby strzępkowe) oraz wirusy i priony. Formy przetrwalne mikroorganizmów.

3) Wymagania pokarmowe i warunki wzrostu drobnoustrojów (metody hodowli, pożywki), określenie liczby i biomasy drobnoustrojów, krzywa wzrostu. Bakterie kwasu mlekowego i octowego.

4) Drobnoustroje środowisk naturalnych jako źródła zanieczyszczeń mikrobiologicznych w przemyśle spożywczym, mikroflora powietrza, wody, gleby oraz surowców produktów spożywczych, bioareozole i biofilny.

5) Mikroorganizmy chorobotwórcze, choroby przenoszone przez żywność, toksyny bakteryjne i grzybowe.

6) Ocena sanitarna warunków produkcji w zakładzie, analiza zagrożeń mikrobiologicznych linii technologicznych, skażenia drobnoustrojami zakładów gastronomicznych. Skażenie surowców i produktów spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.

7) Stabilność biologiczna żywności i napojów - termiczne utrwalanie żywności, krzywa śmierci cieplnej drobnoustrojów, utrwalanie biologiczne i inne metody utrwalania żywności. Czynniki determinujące destrukcje drobnoustrojów.

8) Charakterystyka szczepów produkcyjnych, kolekcje czystych kultur i przechowalnictwo drobnoustrojów, modyfikacje genetyczne, komórki immobilizowane. Wykorzystanie drobnoustrojów w przetwórstwie surowców roślinnych (piekarstwo, przemysły fermentacyjne) i zwierzęcych (mięso, mleko). Udział mikroorganizmów w procesach pozyskiwania biopreparatów (białko, aminokwasy, kwasy organiczne, enzymy, witaminy, antybiotyki). Podstawy mikrobiologii prognostycznej i identyfikacji zagrożeń mikrobiologicznych.

Ćwiczenia:

1)Zasady bezpieczeństwa pracy w laboratorium mikrobiologicznym. Laboratorium mikrobiologiczne – pomieszczenia i wyposażenie. Podstawowa aparatura i sprzęt mikrobiologiczny (urządzenia do sterylizacji, do hodowli drobnoustrojów, oraz podstawowe szkło laboratoryjne). Definicje dezynfekcji, pasteryzacji i sterylizacji oraz metody sterylizacji.

2) Budowa i zasada działania mikroskopu świetlnego. Podstawowe parametry opisujące mikroskop (powiększenie mikroskopu, zdolność rozdzielcza, odległość i przestrzeń robocza). Inne typy mikroskopów (ciemnego pola, fluorescencyjny, elektronowy i in.). Hodowla drobnoustrojów w warunkach laboratoryjnych – pożywki, składniki pożywek dla heterotrofów, rodzaje podłoży, posiewy mikrobiologiczne. Charakterystyka wzrostu mikroorganizmów na podłożach stałych na szalce Petriego, na skosie, w hodowli kłutej oraz płynnej. Izolacja Bacillus z gleby.

3) Morfologia bakterii. Preparaty mikroskopowe (przygotowanie rozmazu, utrwalanie preparatu, preparaty przyżyciowe i utrwalone). Barwienie preparatów (barwniki, rodzaje barwienia). Barwienie proste pozytywowe i negatywowe. Posiew redukcyjny Bacillus.

4) Barwienie metodą Grama – barwienie złożone, zasada barwienia. Charakterystyka wybranych przedstawicieli ziarniaków (rodzaje Micrococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus). Test na katalazę, na koagulazę, hemoliza, redukcja azotanów (V) do (III). Podział mikroorganizmów ze względu na optymalną temperaturę wzrostu. Ogólna charakterystyka bakterii cylindrycznych (Bacillus i Clostridium). Fermentacja masłowa. Barwienie przetrwalników metodą Schaeffera-Fultona. Ruch bakterii w kropli wiszącej.

5) Charakterystyka bakterii z rodziny Enterobacteriaceae (Escherichia, Salmonella, Shigella). Bakterie fermentacji octowej – charakterystyka rodziny Acetobacteraceae oraz metody produkcji octu.

6) Morfologia i charakterystyka promieniowców (przegląd rodzin). Właściwości promieniowców glebowych. Mikroorganizmy produkujące antybiotyki. Barwienie bakterii kwasoodpornych metodą Ziehla-Neelsena. Morfologia i charakterystyka komórek drożdży (przegląd rodzajów). Drożdże killerowe.

7) Fizjologia drożdży (test na żywotność, test na odżywienie, testy fermentacyjne i asymilacyjne). Metody bezpośrednie oznaczania ilościowego komórek (metody mikroskopowe) – liczenie drożdży przy użyciu komory Thoma. Metody pomiaru wielkości komórek.

8) Budowa i usytuowanie organelli komórkowych drożdży – metody barwienia wybranych organelli. Barwienie zarodników drożdży metodą Schaeffera-Fultona.

9) Charakterystyka grzybów pleśniowych z rodzajów Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Cladosporium, Geotrichum, Fusarium, Trichoderma i innych. Pozytywne i negatywne działanie grzybów pleśniowych w przemyśle spożywczym. Charakterystyka mikotoksyn.

10) Mikroflora powietrza (metoda sedymentacyjna Kocha, oddziaływanie bioaerozoli na organizmy żywe i środowisko, mikroorganizmy wskaźnikowe). Analiza ilościowa mikroorganizmów – metody hodowlane. Mikroflora gleby (izolacja i identyfikacja drobnoustrojów).

11) Mikroflora wody. Mikroorganizmy wskaźnikowe. Sanitarna ocena wody (określanie liczby bakterii psychro- i mezofilnych, miano coli). Właściwości enzymatyczne drobnoustrojów.

12) Fermentacja mlekowa. Charakterystyka bakterii kwasu mlekowego. Homo- i heterofermentacja mlekowa. Lotne metabolity fermentacji mlekowej. Przemysłowe wykorzystanie bakterii mlekowych. Fermentowane napoje mleczne i surowce roślinne. Probiotyki.

13) Mikroflora opakowań (metoda popłuczyn odciskowa, tamponowa i Richtera).

14) Mikroflora surowców pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Izolacja i identyfikacja mikroorganizmów z mięsa i ketchupu świeżego i zepsutego.

15) Metody dezynfekcji – metody fizyczne, chemiczne i mechaniczne. Określanie siły działania środków dezynfekcyjnych. Źródła zakażeń w przemyśle spożywczym.

podstawowa

1. Salyers A.A., Whitt D.D.: Mikrobiologia, PWN, Warszawa 2003.

2. Schlegel H.G.: Mikrobiologia ogólna, PWN, Warszawa 1996.

3. Singleton P.: Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie, PWN, Warszawa 2000.

4. Szostak-Kotowa J.: Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i przemysłowej, Wyd. AE, Kraków, 2002.

5. Żakowska Z., Stobińska H.: Mikrobiologia i higiena w przemyśle spożywczym, Wyd. Politechniki, Łódź 2000

uzupełniająca

1. Bell Ch., Neaves P., Williams A.P.: Food Microbiology and Laboratory Practice, Blackwell Publishing Oxford 2006.

2. Duszkiewicz-Reinhard W., Grzybowski R., Sobczak E.: Teoria i ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i technicznej, Wyd. SGGW. Warszawa 2003.

3. Jay J.M.: Modern food microbiology, wyd. Aspen Publishers, Inc. Gaithersburg, Maryland 2000.

4. Prescott H.: Laboratory Exercises in Microbiology, wyd. The McGraw-Hill Companies, New York 2002.

5. Ray B., Brunia A.: Fundamental Food Microbiology, CRC Press, USA, 20086.

Student kończący kurs:

- Definiuje podstawowe pojęcia z zakresu mikrobiologii, rozpoznaje i opisuje poszczególne grupy drobnoustrojów oraz ich oddziaływanie na środowisko oraz surowce i produkty spożywcze. Zna mikrobiologiczne podstawy laboratoryjnej i przemysłowej hodowli mikroorganizmów.

- Umie ocenić zagrożenia wynikające z obecności drobnoustrojów i wirusów w żywności, potrafi objaśnić ich pozytywną i negatywną rolę.

- Zna metody destrukcji mikroorganizmów w żywności i metody osiągania bezpieczeństwa mikrobiologicznego.

- Prawidłowo posługuje się mikroskopem świetlnym, potrafi samodzielnie wykonać preparat mikroskopowy, dobrać odpowiednią metodę barwienia i zinterpretować uzyskane wyniki

- Potrafi wykonać proste czynności związane z pracą w warunkach sterylnych oraz wskazać urządzenia do sterylizacji i hodowli drobnoustrojów.

- Umie wyizolować, namnożyć i zidentyfikować drobnoustroje z różnych surowców i środowisk oraz analizuje otrzymane wyniki (w tym wykonuje proste obliczenia, sporządza raport) korzystając ze stosownych rozporządzeń.

- Ma świadomość potrzeby dokształcania i doskonalenia zawodowego.

- Dostrzega zagrożenia mikrobiologiczne i potrafi stosować środki profilaktyczne.

- Potrafi pracować indywidualnie i w grupie.

Wiedza z wykładów jest oceniana podczas pisemnego egzaminu opisowego. Podczas ćwiczeń studenci piszą kolokwia cząstkowe z podstawowych wiadomości, oceniane są także ich umiejętności praktyczne: stosowanie zasad pracy jałowej, wykonanie podstawowych czynności typowych dla laboratorium mikrobiologicznego, umiejętność interpretacji uzyskanych wyników, wykonania właściwych obliczeń, konfrontacji z normami, sporządzenia sprawozdania/raportu z wykonanych oznaczeń.