Clostridia (C. sporogenes, C. butyricum i C. tyrobutyricum) - Bakterie psujące żywność

Pasteryzacja żywności | Sterylizacja żywności |

Clostridia to tworzące endospory, Gram-dodatnie bakterie w kształcie pręcików, które są zwykle ujemne pod względem katalazy. Clostrdia są bezwzględnymi beztlenowcami. Istnieją pewne gatunki Clostridia, które są patogenne dla człowieka. W przypadku tych Clostridia, które są związane z żywnością, choroba wynika z wchłaniania toksyn. Dwa gatunki Clostridium dobrze znane ze związku z chorobami przenoszonymi przez żywność to Clostridium botulinum i Clostridium perfringens.

Wiadomo, że niepatogenne gatunki Clostridia są przyczyną psucia się różnych produktów spożywczych, których wzrost powoduje znaczne zmiany w produkcie, ale nie powoduje infekcji i/lub zatrucia u osób spożywających produkt. Psucie żywności przez Clostridia jest spowodowane aktywnością sacharolityczną lub proteolityczną i objawia się zmianami pH produktu (spowodowanymi produkcją kwasów organicznych), produkcją gazu i wytwarzaniem nieprzyjemnego zapachu (np. przez kwasy lotne). Clostridium sporogenes, Clostridium butyricum i Clostridium tyrobutyricum są częstymi przyczynami psucia się żywności i mają znaczenie ekonomiczne dla przemysłu spożywczego. Te trzy mikroorganizmy są uważane za niepatogenne. Clostridium butyricum, C. sporogenes i C. pasteurianum są często określane jako beztlenowce masłowe. Mezofilne patogenne Clostridia, C. botulinum i C. perfringens również powodują psucie się żywności, np. wytwarzają gaz i mają aktywność proteolityczną, podczas gdy psychrotroficzna C. botulinum nie ma aktywności proteolitycznej.

Clostridium sporogenes

C. sporogenes jest odpowiedzialna za powodowanie psucia się wielu produktów spożywczych, w tym sera, mleka skondensowanego, gotowanego mięsa, warzyw w puszkach i ryb w puszkach. Jest to powszechny gatunek Clostridium występujący w mleku i mięsie. Clostridium sporogenes jest proteolityczna i lipolityczna, podczas gdy dwie opisane poniżej Clostridia nie są. Inną cechą wyróżniającą jest to, że C. sporogenes wytwarza H2S i amoniak. Produkty metabolizmu obejmują duże ilości kwasu octowego i masłowego oraz mniejsze ilości kwasu izomasłowego i izowalerianowego oraz mniejsze ilości innych kwasów. Produkowany jest również etanol i duże ilości wodoru. Odporność termiczna C. sporogenes jest podobna (nieco większa) do odporności termicznej proteolitycznej C. botulinum, gdzie przetrwanie po ogrzewaniu w temperaturze 100°C przez 10 minut nie jest rzadkością. Dolna granica wzrostu C. sporogenes jest ogólnie uważana za około 10°C, chociaż odnotowano wzrost niektórych naturalnie zanieczyszczających szczepów w temperaturze 5°C, ale dopiero po 20 dniach inkubacji.

Clostridium butyricum

C. butyricum jest odpowiedzialna za powodowanie psucia się sera, mleka skondensowanego i kwaśnej żywności w opakowaniach zamkniętych (pH < 4,6), w szczególności pomidorów i innych owoców. Jest to powszechny gatunek Clostridia występujący w mleku. Jak sugeruje jego nazwa, C. butyricum wytwarza kwas masłowy, jest silnie sacharolityczny i nie jest proteolityczny. Dolna granica pH dla wzrostu C. butyricum jest uważana za około pH 4,2 i istnieją rzadkie doniesienia o wzroście przy niższych wartościach pH. Dolna granica temperatury dla wzrostu jest uważana za 10°C. Typowe wartości D dla C. butyricum wynoszą 17 minut w 95°C przy neutralnym pH i 3 minuty w 95°C przy pH 4,4. Clostridium butyricum dobrze rośnie w podłożu z solami mineralnymi glukozy z biotyną jako jedyną wymaganą witaminą. Gatunek ten jest często mylony z C. beijerinckii. Odnotowano kilka bardzo rzadkich przypadków zatrucia pokarmowego, które powiązano z C. butyricum. W tych rzadkich przypadkach wykazano, że C. butyricum wytwarza toksynę botulinową. Przypadki te są tak rzadkie, że nie zmieniły ogólnego poglądu, że C. butyricum należy traktować jako organizm powodujący psucie się żywności.

Clostridium tyrobutyricum

Clostridium tyrobutyricum jest istotnym problemem ekonomicznym dla przemysłu mleczarskiego, ponieważ jest główną przyczyną wad strukturalnych i sensorycznych serów (wada "late-blowing") poprzez produkcję dużych ilości gazu (dwutlenku węgla i wodoru), kwasu masłowego i kwasu octowego. Efekt "late-blowing", który jest konsekwencją rozwoju zarodników C. tyrobutyricum, występuje najczęściej w solankowych, twardych i półtwardych serach (np. Gouda, Edam, Emmental, Gruyere). Wynika to z ich stosunkowo wysokiego pH i wilgotności oraz niskiej zawartości soli wewnątrz. Przetworzone sery są podatne na późne dmuchanie, ponieważ zarodniki nie są inaktywowane podczas przetwarzania. Poziomy kwasu masłowego większe niż 200 µg L-1 wytwarzają wykrywalne posmaki, które powodują obniżenie jakości sera. W niektórych przypadkach produkcja gazu jest wystarczająca do rozerwania całej struktury sera. C. tyrobutyricum jest uważana za główną bakterię Clostridium spp. odpowiedzialną za defekt późnego dmuchania w serze. Uważa się, że C. tyrobutyricum dostaje się do sera w mleku zanieczyszczonym odchodami bydła. Obecność w materiale kałowym została powiązana ze spożyciem skażonej kiszonki.

Kolonie na agarze z krwią są często hemolityczne i wydają się błyszczące i szare. W bulionie z peptonowym ekstraktem drożdżowym i glukozą (PYG) produktami fermentacji są kwasy masłowy i octowy. Octan jest często dodawany do pożywek zawierających mleczan, ponieważ zwiększa to wykrywalność organizmu. Dotyczy to również C. butyricum. Obecność zarodników C. tyrobutyricum jest monitorowana przy użyciu metod wykrywania beztlenowców fermentujących mleczany lub całkowitej liczby organizmów beztlenowych. Ta ostatnia metoda może być bardziej specyficzna dla wykrywania C. tyrobutyricum poprzez zastąpienie mleczanu glukozą jako źródłem węgla i obniżenie pH do 5,3-5,5 (podobnie jak w przypadku sera). Clostridium butyricum rośnie wolniej niż C. tyrobutyricum w tych warunkach. C. tyrobutyricum odróżnia się od C. butyricum niezdolnością do fermentacji laktozy, maltozy i salicyny. Odróżnienie tego gatunku od innych clostridiów występujących w mleku jest dość proste przy użyciu testu API 20A. Niestety inne clostridia nie są tak łatwe do odróżnienia, więc te zestawy testowe mają ograniczone zastosowanie przy próbie "identyfikacji" clostridiów.

Inne Clostridium spp. powodujące psucie się żywności

Inne clostridia, które zostały powiązane z psuciem się żywności obejmują C. pasteurianum, C. barati, C. bifermentans, C. beijerinckii, C. pseudotetanicum, C. fallax, C. sordellii i C. felsinium. Istnieją dwa doniesienia o C. baratii wytwarzającej toksynę C. botulinum typu F i powodującej zatrucie jadem kiełbasianym u niemowląt. Niemniej jednak gatunek ten jest powszechnie uważany za organizm powodujący psucie się żywności, a nie patogen.