میکروبیولوژی مواد غذایی

میکروبیولوژی مواد غذایی در واقع علم مطالعه میکروارگانیسم‌هایی است که غذا را آلوده کرده و یا جهت تولید مواد غذایی به کار برده می‌شوند. عوامل بیماری‌زا در صورت وجود در مواد غذایی، ممکن است باعث بیماری شوند (به‌خصوص اگر غذا به درستی پخته یا ذخیره نشده باشد). اما گاهی اوقات نیز برخی میکروارگانیسم‌ها، برای تولید غذاهای تخمیر شده مانند پنیر، ماست و نان مورد استفاده قرار گرفته و نقش مفیدی در تولید مواد غذایی دارند. می‌توان گفت ایمنی مواد غذایی، تمرکز اصلی در شاخه میکروبیولوژی مواد غذایی است. در این مطلب قصد داریم به بررسی این موضوع بپردازیم که در میکروبیولوژی مواد غذایی چه ارگانیسم‌هایی بیشتر مورد بررسی قرار می‌گیرند. پس در ادامه با ما همراه باشید.

در کارخانجات مختلف، آزمایشگاه‌های میکروبیولوژی مواد غذایی از آزمایش‌های مختلفی برای بررسی و آزمایش مواد غذایی استفاده می‌کنند که در ادامه به بررسی مهم‌ترینِ آن‌ها خواهیم پرداخت.

۱. شمارش پلیت هوازی (APC)

شمارش پلیت هوازی یکی از آزمایش‌های رایج در میکروبیولوژی مواد غذایی است.  به کمک این آزمایش می‌توان کل جمعیت باکتری هوازی موجود در یک نمونه را شمرد. این آزمایش بر این فرض استوار است که هر سلول، زمانی که با آگار حاوی مواد مغذی مناسب مخلوط شود، یک کلونی قابل مشاهده تشکیل می‌دهد. این یک آزمایش عمومی برای موجوداتی است که به صورت هوازی در دمای مزوفیلیک (۲۵ تا ۴۰ درجه سانتیگراد؛ ۷۷ تا ۱۰۴ درجه فارنهایت) رشد می کنند. نتیجه پایین APC به این معنی نیست که محصول یا ماده بدون پاتوژن است. بلکه به این معنا است که میزان ارگانیسم‌های موجود در نمونه به حدی بالا نیست که منجر به بیماری و مسمومیت گردد.

البته لازم به ذکر است که در شمارش پلیت هوازی تنها تعداد باکتری‌های هوازی شمرده شده و هیچ شناسایی باکتریایی انجام نمی‌شود. با این وجود CFU (واحد تشکیل کلنی) حاصل را می‌توان برای معیارهای پذیرش داخلی برای یک محصول اعمال کرد.

شمارش پلیت هوازی یک آزمایش مفید برای سنجش تازگی یک محصول یا تأیید روش‌های بهداشتی در صنایع غذایی نیز محسوب می‌شود.

جهت انجام این آزمایش معمولا حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود.

حداکثر زمان نگهداری نمونه ۳۰ روز است اما در صورتی که نمونه بسیار فاسدشدنی باشد این زمان بسته به نوع نمونه کاهش خواهد یافت.

جدول ۱ برخی از دستورالعمل‌های کلی را برای شمارش پلیت هوازی مورد انتظار در مواد تشکیل دهنده غذا و محصولات نهایی ارائه می‌دهد. به‌خاطر داشته باشید که مشخصات APC همیشه به صورت زیر نیستند و بسته به ماده غذایی، استاندارهای ملی و قوانین موجود در آزمایشگاه‌های مختلف، متفاوت هستند.

جدول ۱. میزان مجاز شمارش پلیت هوازی برخی از مواد غذایی (CFU/g)

۲. شمارش پلیت بی‌هوازی

یکی دیگر از تست‌های مورد استفاده در میکروبیولوژی مواد غذایی، شمارش پلیت بی‌هوازی ^[۱] است. این آزمایش باید زمانی درخواست شود که فلور طبیعی نمونه مورد نظر در شرایط بی‌هوازی (تهی اکسیژن)، قابلیت رشد داشته باشد. شمارش پلیت بی‌هوازی برای تعیین جمعیت کلی باکتری‌های بی‌هوازی یک نمونه مفید است.

در شمارش پلیت بی‌هوازی تنها تعداد باکتری‌های شمرده می‌شود. به عبارت دیگر نوع باکتری موجود در نمونه شناسایی نمی‌شود.

جهت انجام این آزمایش حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود.

حداکثرزمان نگهداری نمونه ۳۰ روز است اما در صورتی که نمونه بسیار فاسدشدنی باشد این زمان بسته به نوع نمونه کاهش خواهد یافت.

۳. آزمایش مخمر و کپک

هم مخمرها و هم کپک‌ها باعث درجات مختلفی از فساد و تجزیه مواد غذایی می‌شوند. به همین دلیل بررسی و آزمایش آن‌ها در میکروبیولوژی مواد غذایی نقش مهمی دارد. کپک‌ها می‌توانند در هر زمان به هر نوع غذایی حمله کرده و رشد کنند.

قابلیت تشخیص کپک و مخمر در غذاها به نوع غذا، موجودات درگیر و درجه تهاجم بستگی دارد. غذای آلوده ممکن است کمی لکه‌دار، شدیداً لکه‌دار یا کاملاً تجزیه شده باشد. رشد کپک و مخمر در مواد غذایی با لکه‌های پوسیدگی در اندازه‌ها و رنگ‌های مختلف، حالت پنیری، میسلیوم پنبه‌ای سفید رنگ، یا کپک هاگ‌زای بسیار رنگی آشکار می‌شود. ممکن است طعم و بوی مواد غذایی نیز تغییر کند. گاهی اوقات، یک ماده غذایی بدون کپک به نظر می‌رسد، اما در بررسی قارچ شناسی مشخص می‌شود که آلوده است.

 آلودگی مواد غذایی توسط مخمرها و کپک ها می تواند منجر به ضررهای اقتصادی قابل توجهی برای تولید کننده، فرآورنده و مصرف کننده شود.

آزمایش مخمر و کپک در میکروبیولوژی مواد غذایی تعداد کل جمعیت مخمر و کپک یک نمونه را نشان می‌دهد. در این آزمایش نوع مخمر یا کپک مشخص نمی‌شود، با این حال داده‌های حاصل را می‌توان برای معیارهای پذیرش داخلی برای یک محصول یا فرآیند اعمال کرد.

جهت انجام این تست، حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود.

زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

آزمایش توتال کلیفرم‌‎ها و E. coli 

در شاخه میکروبیولوژی مواد غذایی، کلی‌فرم‌ها اغلب به عنوان “ارگانیسم‌های شاخص” شناخته می‌شوند. این میکروارگانیسم‌ها، به خودی خود بیماری‌زا نیستند. اما حضور آن‌ها در محیط می‌تواند نشان دهنده مساعد بودن شرایط برای حضور پاتوژن‌های بیماری‌زا باشد.

Generic E. coli نیز کلی‌فرم است، اما منشا مدفوعی دارد و وجود آن در نمونه نشان دهنده آلودگی مدفوعی است.

آزمایش توتال کلی‌فرم ^[۲]، یک روش سریع و ارزان برای ارزیابی بهداشتی بودن یک محیط یا ماده‌ی غذایی است و همچنین می‌تواند برای جمع آوری اطلاعات در مورد احتمال آلودگی‌های دیگر نیز استفاده شود. جهت انجام این تست، حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۴. بررسی استافیلوکوکوس اورئوس

استافیلوکوکوس اورئوس با نام استافیلوکوک کواگولاز مثبت نیز شناخته می‌شود.

غذاهایی که مکرراً باعث مسمومیت غذایی استافیلوکوکی می‌شوند عبارتند از:

• گوشت و فرآورده‌های گوشتی
• مرغ و تخم مرغ
• سالادهای حاوی تخم مرغ، ماهی تن، مرغ، سیب زمینی و ماکارونی
• شیرینی‌های پر از خامه، کیک‌های خامه‌ای و شکلاتی
• شیر و لبنیات

غذاهایی که در حین آماده‌سازی نیاز به دستکاری قابل توجهی دارند و پس از آماده‌سازی نیز در دمای پایین نگهداری نمی‌شوند، اغلب در مسمومیت غذایی با استافیلوکوک نقش دارند.

استافیلوکوک‌ها در هوا، گرد و غبار، فاضلاب، آب، شیر و غذا یا روی تجهیزات غذایی، سطوح، و بدن انسان و حیوانات وجود دارند.

مسمومیت انسان در اثر مصرف انتروتوکسین‌های (intoxication) تولید شده در غذا که توسط برخی از سویه‌های استافیلوکوکوس اورئوس ایجاد می‌شود صورت می‌گیرد. این امر معمولاً به این دلیل اتفاق می‌افتد که غذا به اندازه کافی گرم (۶۰ درجه سانتیگراد، ۱۴۰ درجه فارنهایت یا بالاتر) یا به اندازه کافی سرد (۷/۲ درجه سانتیگراد، ۴۵ درجه فارنهایت) نگهداری نشده است.

جهت انجام آزمایش استافیلوکوکوس اورئوس حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۵. آزمایش حضور یا عدم حضور سالمونلا 

شیوع سالمونلا در حیوانات به‌ویژه در طیور و خوک بسیار بالا است. منابع زیست محیطی گونه‌های سالمونلا عبارتند از:

• آب
• خاک
• حشرات
• سطوح کارخانه
• سطوح آشپزخانه
• مدفوع حیوانات
• گوشت، مرغ و غذاهای دریایی خام
• تخم مرغ
• شیر و لبنیات
• نارگیل
• سس سالاد
• کیک و دسرهای پر از خامه
• ژلاتین خشک
• کره بادام زمینی
• کاکائو

همه گروه‌های سنی مستعد مسمومیت غذایی ناشی از سالمونلا هستند، اما علائم در افراد مسن، نوزادان و افراد ناتوان شدیدتر است. بیماران مبتلا به ایدز بیشتر از مسمومیت سالمونلایی رنج می‌برند (تخمین زده می‌شود ۲۰ برابر بیشتر از جمعیت عمومی). این آزمایش، وجود یا عدم وجود باکتری را تشخیص می‌دهد. جهت انجام آزمایش سالمونلا در میکروبیولوژی مواد غذایی حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود.

۶. آزمایش حضور یا عدم حضور لیستریا

لیستریا (Listeria) موجودی است که در اغلبِ محیط‌ها وجود دارد و برخلاف برخی دیگر از پاتوژن‌های مرتبط با غذا از حیوانات منتشر نمی‌شود. برای جمعیت‌های پرخطر (بسیار مسن، خیلی جوان، باردار و دارای نقص ایمنی) مقدار بسیار کمی لیستریا در غذا می‌تواند بسیار خطرناک باشد. به همین دلیل شناسایی این میکروارگانیسم در میکروبیولوژی مواد غذایی بسیار مهم است. لیستریا مونوسیتوژنز ^[۳] بیماری‌زاترین گونه در بین لیستریا است.

لیستریا مونوسیتوژنز ممکن است در غذاهایی مانند شیر فراوری نشده، شیر پاستوریزه، پنیرها، بستنی، سبزیجات خام، سوسیس‌های خام ، مرغ خام و پخته شده، گوشت خام (همه انواع) و ماهی خام و دودی وجود داشته باشد.

این ارگانیسم توانایی رشد در دمای کمتر از ۳ درجه سانتی‌گراد را دارد. به‌همین دلیل می‌تواند در غذاهای یخچالی تکثیر شود.

آزمایش حضور یا عدم حضور لیستریا، وجود یا عدم وجود این باکتری در نمونه ماده غذایی را  تشخیص می‌دهد.

جهت انجام آزمایش لیستریا حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۷. تست حضور یا عدم حضور  E. coli O157:H7

H7 یکی از بیماری‌زاترین سویه‌های E. coli است. همبرگر نیم پز یا خام (گوشت چرخ کرده) در بسیاری از موارد ابتلا به این باکتری دخیل بوده است.

 با این وجود شیوع E. coli O157:H7 از جوانه‌، آب میوه‌های پاستوریزه نشده، سالامی خشک، کاهو، گوشت حیوانات شکار شده و پنیر و سرشیر نیز نشات می‌گیرد.

در حوزه میکروبیولوژی مواد غذایی، این آزمایش وجود یا عدم وجود باکتری E. coli O157:H7 در یک ماده غذایی را تشخیص می‌دهد.

جهت انجام آزمایش استافیلوکوکوس اورئوس حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود.

۸. سودوموناس آئروژینوزا

آلودگی توسط گونه‌‌های سودوموناس نقش مهمی در فساد مواد غذایی، به ویژه شیر، دارد. زیرا این گونه‌ی باکتریایی بسیاری از آنزیم‌های لیپولیتیک و پروتئولیتیک مقاوم در برابر حرارت را تولید می‌کند که هم کیفیت و هم عمر ماندگاری شیر فرآوری شده را کاهش می‌دهد. از همین رو شناسایی آن در علم میکروبیولوژی مواد غذایی حائز اهمیت است.

سودوموناس طیف وسیعی از مواد غذایی را فاسد می‌کند و گوشت نیز از این قاعده مستثنی نیست. سودوموناس آئروژینوزا ^[۴] بیماری‌زا ترین نوع این گونه و یکی از عوامل عفونت‌های اکتسابی بیمارستانی است که افراد دارای نقص ایمنی را تحت تاثیر قرار می دهد.

جهت آنالیز سودوموناس حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۹٫ انتروباکتریاسه 

انتروباکتریاسه ^[۵] خانواده بزرگی از باکتری‌های گرم منفی است که به‌عنوان یک گروه مهم در صنایع غذایی برای نظارت بر بهداشت تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد. این خانواده از چندین جنس باکتری از جمله: سیتروباکتر، انتروباکتر، اروینیا، اشریشیا، کلبسیلا، پروتئوس، سالمونلا، شیگلا و یرسینیا تشکیل شده است. این گروه باکتریایی سال‌هاست که در اروپا به‌عنوان شاخص کیفیت غذا و به‌عنوان شاخص ایمنی مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جهت انجام آزمایشات شناسایی اعضای انتروباکتریاسه، حداقل ۵۰ گرم نمونه توصیه می‌شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۱۰. تست حضور یا عدم حضور کمپیلوباکتر

گونه‌های کمپیلوباکتر ^[۶] اغلب در مجرای روده حیوانات خونگرم وجود دارند. بنابراین، اغلب غذاهایی با منشاء حیوانی را آلوده می‌کنند. از آنجایی که این ارگانیسم‌ها یکی از علل شناخته شده بیماری اسهال در انسان هستند، وجود هر یک از ارگانیسم‌های مربوط به این گونه‌ی باکتریایی در مواد غذایی نشان دهنده یک خطر بالقوه برای سلامت انسان است.

حداقل ۵۰ گرم نمونه جهت انجام آزمایش توصیه می‌شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۱۱. باسیلوس سرئوس

یکی از تست‌هایی که در میکروبیولوژی مواد غذایی رایج است، بررسی حضور یا عدم حضور باسیلوس سرئوس می‌باشد. این باکتری در محیط‌های مختلفی رشد می‌کند و می‌تواند در انواع غذاهای فرآوری شده و خام وجود داشته باشد. اما وجود این باکتری در مواد غذایی در اغلب موارد تهدید قابل توجهی برای سلامتی نیست مگر اینکه رشد زیادی در ماده غذایی داشته باشد. مصرف مواد غذایی حاوی بیش از ۱۰۵ سلول زنده در گرم از این باکتری می‌تواند منجر به مسمومیت غذایی شود.

این باکتری ممکن است در مواد غذایی زیر وجود داشته باشد:

• برنج آب پز و سرخ شده
• ماکارونی پخته شده
• گوشت پخته شده
• سبزیجات پخته شده
• سوپ
• سالاد
• پودینگ و جوانه سبزیجات

حداقل ۵۰ گرم نمونه جهت انجام آزمایش توصیه می‌شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۱۲. شمارش اسپور هوازی

اسپورهای هوازی مزوفیل ^[۷] در فساد مواد غذایی نقش بسزایی دارند. به‌همین دلیل بررسی آن‌ها یکی از آزمایش‌های مهم در حوزه میکروبیولوژی مواد غذایی محسوب می‌شود.  اسپورهای هوازی مزوفیل معمولاً به گونه‌های باسیلوس و اسپورولاکتوباسیلوس تعلق دارند.

حداقل ۵۰ گرم نمونه جهت انجام آزمایش توصیه می‌شود. زمان نگهداری نمونه حدودا ۳۰ روز است مگر اینکه ماده غذایی بسیار فاسد شدنی باشد.

۱۳. شمارش باکتری‌های اسید لاکتیک

میکروارگانیسم‌های تولید کننده اسید در طبیعت در همه‌جا حضور دارند و با بسیاری از محصولات غذایی خام و فرآوری شده مرتبط هستند. یکی از مهم‌ترین گروه‌های باکتری‌های تولیدکننده اسید، باکتری‌های اسید لاکتیک هستند.

بسته به نوع غذا، باکتری‌های اسید لاکتیک را می‌توان یک ارگانیسم مفید یا یک موجود فاسد در نظر گرفت.

۱۴. شمارش گونه‌های لاکتوباسیلوس

گونه‌های لاکتوباسیلوس یکی از عوامل مهم در میکروبیولوژی مواد غذایی هستند که شناسایی  آن‌ها در صنایع لبنی بسیار اهمیت دارد. گونه‌های لاکتوباسیلوس از باکتری‌های ترمودوریک (مقاوم به حرارت) هستندکه در میکرو فلور اولیه شیر تازه قرار دارند.

۱۵. بررسی شیگلا توسط qPCR و کشت

گونه‌های شیگلا اغلب به‌طور ذاتی در مواد غذایی وجود ندارند و اگر در یک فراورده غذایی شناسایی شوند، به این معنا است که آلودگی غذا به دلیل رعایت نکردن بهداشت سالن تولید و یا بسته بندی بوده است.

سالاد سیب زمینی، مرغ و صدف از غذاهایی هستند که ممکن است به شیگلا آلوده باشند.

استفاده از روش‌های مبتنی بر DNA مانند PCR در تشخیص دقیق وجود گونه‌های شیگلا در غذاها مفید است.

۱۶. شمارش اسپور هوازی/ بی هوازی گرمادوست ^[۸]

برخی میکروارگانیسم‌های گرمادوست تشکیل هاگ‌های بسیار مقاوم در برابر حرارت می‌دهند. این ارگانیسم‌ها ممکن است هوازی یا بی‌هوازی باشند. مواد غذایی، به‌ویژه آن‌هایی که کمتر اسیدی هستند، ممکن است در طول نگهداری در دمای بالای ۴۳ درجه سانتی‌گراد به دلیل رشد این‌گونه میکروارگانیسم‌ها فاسد شوند. بیشتر این باکتری‌ها در دمای ۵۵ درجه سانتی‌گراد رشد می‌کنند. فساد بی‌هوازی در اثر ارگانیسم‌های گرما دوست، با تورم و حتی ترکیدن ظرف مشخص می‌شود.

به همین دلیل بررسی این میکروارگانیسم‌ها در میکروبیولوژی مواد غذایی بسیار حائز اهمیت است.

سخن پایانی

همانطور که در قسمت مقدمه نیز گفته شد، میکروبیولوژی مواد غذایی یکی از شاخه‌های علم میکروبیولوژی است که تمرکز اصلی آن بر ایمنی و سلامت مواد غذایی است. در این حوزه، میکروارگانیسم‌های مختلف مورد آزمایش و بررسی قرار می‌گیرند. برخی از این میکروارگانیسم‌ها بیماری‌زا هستند و وجود آن‌ها می‌تواند نشانه‌ای از فساد ماده غذایی باشد. اما وجود برخی حاکی از بهداشتی نبودن شرایط تولید ماده غذایی است.

جدول ۲ خلاصه‌ای از آزمایش‌های مهم در حوزه میکروبیولوژی مواد غذایی را نشان می‌دهد.

جدول ۲.آزمایش‌های مهم در حوزه میکروبیولوژی مواد غذایی

در این مطلب سعی کردیم مهم‌ترین آزمایشاتی که در میکروبیولوژی مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد را مرور کنیم. اما توجه داشته باشید که این تنها بخشی از آزمایشات مهم حوزه میکروبیولوژی مواد غذایی بود. در سایر مقالات به تفکیک به بررسی این آزمایشات خواهیم پرداخت.

امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد.

واژه‌نامه: