Gıda mikrobiyolojisi

Mikrobiyoloji, mikroorganizmaları inceleyen biyolojinin alt dallarından biridir. Mikro; gözle görülemeyecek kadar küçük, -biyo; canlı ve -loji; bilim anlamına gelmektedir. Mikrobiyoloji; mikroorganizmaların yapısı, çeşitliliği ve bunların toprak, su, bitki, gıda, hayvan ve insan vücudundaki faaliyetleriyle ilgilenmektedir.

Gıda mikrobiyolojisi ise, gıdayı inhibe eden (gelişimini engelleyen), oluşturan veya kontamine (bulaşma) eden mikroorganizmaların incelenmesini esas almaktadır. Gıdaların doğal yapısında bulunan ve bir süre sonra bozulmaya neden olan mikroorganizmalar; uygun pişirme ve saklama sağlanamayan gıdalardaki hastalık yapıcı patojenler; peynir, yoğurt, ekmek, bira ve şarap gibi fermente gıdalar üretmek için kullanılan mikroplar ve probiyotik üretmek gibi diğer yararlı rollere sahip mikroplar gıda mikrobiyolojisi çatısı altında incelenmektedir.

Mikroskobun bulunmadan önceki döneminde mikroorganizmalar ile ilgili bir bilgi mevcut değildir. Ancak farklı uygarlıkların yaşam koşulları nedeniyle elde etikleri ürünler olduğu bilinmektedir. Örneğin; bira yapımının ilk kez M.Ö. 5000 - 7000 yıllarında Babil' de uygulandığına dair farklı bulgular mevcuttur.

Sümerlilerin ise tereyağını elde eden ilk kavim oldukları saptanmıştır. Ayrıca Sümerlilerin etleri ve balıkları tuzladıkları da bilinmektedir. M.Ö. 3000 yılında ise Mısırlıların süt, tereyağı ve peyniri kullanmış oldukları bulunmuştur. M.Ö. 1000 civarında ise Romalılar deniz ürünlerinin muhafazasında kardan yararlandıkları bilinmektedir.

M.S. 943 yılında ise Fransa'da ilk gıda zehirlenmesi görülmüştür. Çavdar veya diğer hububatların tüketilmesi sonucu "Claviceps purpurea" ile bulaşmış ve 40.000 kişinin öldüğü belirlenmiştir. Ergotizm diye adlandırılan bu zehirlenmeye daha önceki dönemlerde de rastlanmaktadır. İsviçre'de ise ilk kez etlerin satılabilir veya satılamaz olarak nitelendirilmesi yapılmıştır. 13.yüzyılda etlerin kalitesi artmış olmakla beraber, bu kalite ile mikroorganizmalar arsındaki ilişkisi bilinmemektedir.

1822- 1895 yıllarında Louis Pasteur şarap ve biranın bozulma nedenlerinin mikroorganizmalar olduğunu bunun da engellenmesi için ortamların mutlaka Pastörize edilmesi gerekliliğini ortaya koymuştur. Kuduz hastalığının mikrobunu izole etmiş ve kuduz aşısını bulmuştur.

1843- 1910 yıllarında Robert Koch mikroorganizmaları saf halde üretebilmek için katı besiyeri geliştirmiş ve bunları katı besiyerinden izole etmiştir. Bakterileri boyama tekniklerini ve verem hastalığının nedeni olan mikrobun (Mycobacterium tuberculosis) özelliklerini bulmuştur.

◆ Laktik asit bakterileri, laktik asit üretmek için karbonhidratları kullanan bakterilerdir. Ana cinsler Lactococcus (laktakok), Leuconostoc (Lökonostok), Pediococcus (Pediokok), Lactobacillus (Laktobasil) ve Streptococcus thermophilus bakterileridir.

◆Proteolitik bakteriler (mikroorganizmalar), ekstraselüler proteinazları (proteazları) üreterek proteinleri hidrolize etmektedir. Bu grup, Micrococcus, Staphylococcus (Stafilokok), Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Alteromonas, Flavobacterium (Flavo bakterisi) ve Alcaligenes cinslerini içermektedir. Daha sınırlı olarak da Entereobacteriaceae ve Brevibacterium bakteri türlerini içermektedir.

◆Lipolitik bakteriler (yağ parçalıyıcı bakteriler), hücre dışı lipazlar üreterek trigliseritleri hidrolize etmektedir. Bu grup, Micrococcus, Staphylococcus, Pseudomonas, Alteromonas ve Flavobacterium cinslerinden bakteri türlerini içermektedir.

◆Termofilik bakteriler (yüksek sıcaklıklarda gelişen bakteriler ), Bacillus, Clostridium, Pediococcus, Streptococcus ve Lactobacillus cinsleri de dahil olmak üzere 50 santigrat derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda gelişebilmektedir.

◆5 santigrat derecenin altındaki soğuk havalarda üreyen bakteriler psikotropik olarak adlandırılmaktadır. Alcaligenes, Serratia, Leuconostoc, Carnobacterium, Brochothrix, Listeria ve Yersinia dahil olmak üzere birçok türden bakteri türlerini içermektedir.

◆Halotolerant bakteriler (Halofiller), %10'dan fazla yüksek tuz konsantrasyonlarında hayatta kalabilmektedir. Vibrio ve Corynebacterium'dan bazı türleri içermektedir. Asidürik bakteriler düşük pH'da hayatta kalmaktadır.

◆ Fekal koliformlar dahil olmak üzere koliformlar, sanitasyon (hijyen) ölçüsü olarak kullanılmaktadır. Enterik patojenler gastrointestinal enfeksiyona neden olabilir ve bu gruba dahil edilebilmektedir.

Mikrobiyal toksinler bakteriler ve mantarlar dahil olmak üzere mikroorganizmalar tarafından üretilmektedir. Mikrobiyal toksinler, doğrudan konak dokulara zarar vererek ve bağışıklık sistemini devre dışı bırakarak enfeksiyonu ve hastalığı teşvik etmektedir.

Bakteriyosin üretenler de dahil olmak üzere probiyotik bakteriler patojenleri öldürebilir ve inhibe edebilmektedir. Alternatif olarak, nisin (E234) gibi saflaştırılmış bakteriyosinler doğrudan gıda ürünlerine eklenebilmektedir. Son olarak bakteriyofajlar, sadece bakterileri bulaştıran virüsler, bakteriyel patojenleri öldürmek için kullanılabilmektedir.

Doğru pişirme de dahil olmak üzere, yiyeceklerin kapsamlı bir şekilde hazırlanması çoğu bakteri ve virüsü ortadan kaldırmaktadır. Bununla birlikte, kontaminantlar tarafından üretilen toksinler, diğer güvenlik koşulları nedeniyle kontamine gıdanın ısıtılması veya pişirilmesiyle toksik olmayan formlara dönüşmeye meyilli olmayabilmektedir.

Fermantasyon, gıdaları koruma ve kalitesini değiştirme yöntemlerinden biri olma özelliğini taşımaktadır. Maya, özellikle Saccharomyces cerevisiae, ekmek mayalamak, bira yapmak ve şarap yapmak için kullanılmaktadır. Laktik asit bakterileri de dahil olmak üzere belirli bakteriler, yoğurt, peynir, acı sos, turşu, fermente sosis ve kimchi (kimçi) gibi yemekler yapmak için kullanılmaktadır. Bu fermantasyonların ortak bir etkisi, gıda ürününün patojenler ve bozulmaya neden olan mikroorganizmalar dahil olmak üzere diğer mikroorganizmalara karşı daha az konuksever olması ve böylece gıdanın raf ömrünün uzamasıdır.  Bazı peynir çeşitlerinin olgunlaşması ve karakteristik lezzetlerini geliştirmesi için küflere ihtiyaç duymaktadır.

Aljinatlar koyulaştırıcı ajanlar olarak kullanılabilir. Burada 'Mikrobiyal polisakkaritler' kategorisi altında listelenmesine rağmen, ticari alginatlar şu anda sadece Laminaria hyperborea veya L. japonica gibi kahverengi deniz yosunlarından ekstraksiyon yoluyla üretilmektedir.

Gıda ürünlerinin güvenliğini sağlamak için patojenler ve bozulma organizmaları gibi mikroorganizmalar için mikrobiyolojik testler gereklidir. Bu sayede normal kullanım koşullarında kontaminasyon riski incelenebilir ve gıda zehirlenmesi salgınları önlenebilmektedir. Ürünlerin olası kusurları üretimin her aşamasında meydana gelebileceğinden, gıda ürünlerinin ve bileşenlerinin test edilmesi tüm tedarik zinciri boyunca önemlidir. Bu ihtiyacı karşılamak için, çoğu büyük ticari gıda üreticisi, ürünlerinin patojenler için düzenli olarak test edilmesi için kendi gıda test laboratuvarlarına sahiptir. Bozulmayı tespit etmenin yanı sıra, mikrobiyolojik testler ayrıca mikrop içeriğini belirleyebilir, maya ve küfleri ve salmonellayı tanımlayabilir. Bilim adamları ayrıca Salmonella için benzersiz Salmonella varyantlarını tanımlayabilen hızlı ve taşınabilir teknolojiler geliştirmektedirler..

Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR), DNA'nın belirli bir parçasının tüp içinde çoğaltılması işlemidir. Ayrıca hızlı ve ucuz bir yöntemdir. Bu nedenle bilim adamları, benzersiz DNA modellerine dayalı olarak HIV ve şarbon gibi hastalıklara neden olan farklı virüs veya bakteri türlerini tespit etmek için PCR kullanılmaktadır. Gıda patojeni nükleik asitlerin ekstraksiyonu, PCR tespiti ve farklılaşmasına yardımcı olmak için ticari olarak çeşitli kitler mevcuttur. Gıda ürünlerindeki bakteri zincirlerinin tespiti, gıda kaynaklı hastalıkların oluşmasını önlemeye yardımcı olduğu için dünyadaki herkes için çok önemlidir. Bu nedenle, PCR, farklı işlenmiş gıdalardaki patojenik bakterilerin varlığını yükseltmek ve izlemek için bir DNA dedektörü olarak tanınmaktadır.