Levensmiddelenmicrobiologie
docentFreddyBekaert studiegebiedBiotechniek
bachelorinhetAgro-enBiotechnologie campusRoeselare academiejaar2024-2025
3.2.7
4.1.1
4.2
4.3.1
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.4.5
4.5.2
5 Evolutie van de besmettingsflora .................................................72 5.1
5.1.2.2
5.2.1
5.2.1.1
5.2.1.2
5.2.1.3
5.3
5.3.1
5.3.2 De relatieve vochtigheid (RV) gedurende bewaring
5.3.3
5.4 De impliciete factoren
5.4.1
5.4.2
6
Microbiologische aspecten van conservering 85
6.1 Verlagen van de pH 85
6.1.1 Mechanisme 85
6.1.2 Effect op bederf veroorzakende micro-organismen ..........................85
6.1.3 Gebruik van pH om micro-organismen in levensmiddelen te controleren 85
6.2 Verlagen van de aw 86
6.2.1 Verband tussen temperatuur en aw ..................................................86
6.2.2 Effect van aw-verlaging op micro-organismen ...................................86
6.2.3 aw-verlaging en controle van micro-organismen in levensmiddelen 87
6.3 Gebruik van temperatuur 88
6.3.1 Verlagen van de temperatuur 88
6.3.2 Verhogen van de temperatuur ..........................................................93
6.4 Gebruik van stralen
6.4.1
6.4.2
6.5 Chemische conservering
6.5.1 Conserveringsmiddelen
6.5.2 Het gebruik van gassen : MAP
6.6
6.6.1
7.2.3
7.4.3
7.4.4
7.4.5
7.4.6
7.4.7
8 Predictieve microbiologie............................................................118
9 Houdbaarheidsdatum ..................................................................120
9.1 De producent : bepalen van de houdbaarheidsdatum 122
9.2 Houdbaarheidsdatum : oorzaak van voedselverspilling ..................123
9.3 De consument : begrip en toepassing houdbaarheidsdatum ..........123
Inleiding
In deze cursus gaan we op ontdekkingstocht in de wereld van de microorganismen in voedingsmiddelen.
Naast schadelijke micro-organismen, die voedselvergiftiging en/of voedselinfecties veroorzaken, zijn er ook heel wat nuttige en noodzakelijke.
Ook probiotica, levende/gezonde micro-organismen die de maag en dunne darm overleven en gunstig inwerken op de darmflora en/of darmfunctie, zijn de laatste jaren populair in voedingssupplementen.
De schadelijke micro-organismen moeten echter uit de voedingsmiddelen geweerd worden. Dit kan op verschillende manieren : hygiënisch produceren en processen die micro-organismen afdoden (bvb pasteurisatie), optimale bewaaromstandigheden en het vermijden van nacontaminatie.
Ondanks alle preventieve kwaliteits- en veiligheidssystemen rond het productieproces van levensmiddelen blijft microbiologisch onderzoek onontbeerlijk. Dat geldt voor zowel het ecologisch en epidemiologisch onderzoek, als voor de houdbaarheidstesten, alsook bij validatie en verificatie van eerder genoemde productiesystemen.
Veiligheid kan niet worden gegarandeerd door alleen maar microbiologisch onderzoek, maar veiligheid garanderen zonder enige microbiële analyse is ook (bijna altijd) onmogelijk.
Het is van essentieel belang de consument te voorzien van veilig en hygiënisch bereid voedsel.
Het onderzoek van voedingsmiddelen op de aanwezigheid, aantallen en identiteit van micro-organismen is een belangrijk onderdeel van controleprogramma’s voor het vaststellen van de veiligheid en kwaliteit van de producten.
De afgelopen decennia lag daarbij de nadruk op het bepalen van de microbiologische kwaliteit van eindproducten, waarbij achteraf kon worden vastgesteld of zich problemen in het productieproces hadden voorgedaan. Het invoeren van voedselveiligheidssystemen gebaseerd op het HACCP-principe (Hazard Analysis Critical Control Point), waarbij het beheersen van het proces centraal staat, hebben de wijze van microbiologisch onderzoek veranderd, maar zeker niet minder belangrijk gemaakt.
Daarnaast is microbiologisch onderzoek ook noodzakelijk bij het testen van desinfectiemiddelen en om vast te stellen of reiniging en desinfectie voldoende effectief waren. Overigens worden eindproducten nog steeds microbiologisch onderzocht voor producenten om te bepalen of het HACCPsysteem effectief is (verificatie) en door afnemers en overheid om na te gaan of producten voldoen aan vastgestelde criteria.
Toepassing van traditionele isolatiemethoden vormt al ongeveer een eeuw de basis van het microbiologisch onderzoek van voedingsmiddelen. Deze methoden zijn gebaseerd op het vermogen van micro-organismen om zich te vermenigvuldigen tot zichtbare kolonies in een geschikt isolatiemedium. Sommige methoden zijn arbeidsintensief en resultaten zijn vaak pas na enkele dagen beschikbaar. Dit kan tot gevolg hebben dat niet snel genoeg kan gereageerd worden wanneer bij bepaalde producten kwaliteits- of veiligheidsproblemen ontstaan.
Daarom worden in toenemende mate alternatieve methoden gebruikt gebaseerd op immunologie (bvb ELISA) of moleculair-biologische (bvb PCR) analysemethoden. Deze vaak snellere methoden worden toegepast bij screening van producten op de mogelijke aanwezigheid van specifieke pathogenen (bvb Salmonella en Listeria) en bij het aantonen van hoge aantallen micro-organismen.
Kwaliteitsborging van het microbiologisch onderzoek van voedingsmiddelen heeft de afgelopen jaren terecht veel aandacht gekregen. Immers, fouten bij het microbiologisch onderzoek kunnen ernstige consequenties hebben. Een product dat besmet is met ziekteverwekkers kan bvb toch in de handel komen of een kwalitatief goed product kan onterecht afgekeurd worden of vernietigd. Veel van deze fouten kunnen worden voorkomen door ervoor te zorgen dat microbiologisch onderzoek wordt uitgevoerd door personen met een voldoende opleidingsniveau in accuraat uitgeruste labo’s.
Voor kwalitatieve en kwantitatieve bepaling van micro-organismen in voedingsmiddelen zijn er een grote variëteit aan methoden : boodschap is deze te uniformeren en te standaardiseren.
Micro-organismen
1.1 Er bestaan 7 grote groepen micro-organismen
1.1.1 Bacteria
De Bacteria, gekend als de bacteriën, omvatten alle pathogene (ziekteverwekkende) prokaryoten en heel wat niet-pathogene prokaryoten die algemeen voorkomen in de bodem, water, spijsverteringskanalen en andere omgevingen. De meeste prokaryoten waarmee we dagelijks meestal onbewust mee geconfronteerd worden zijn bacteriën.
1.1.2 Archaea
De Archaea zijn prokaryoten die evolutionair zeer veraf staan van de andere groep prokaryoten, de Bacteria. Eerstgenoemde zijn niet in staat te leven in aanwezigheid van zuurstof en leven in zeer extreme omstandigheden. Ze kunnen “extremofielen” worden genoemd. Zij worden in deze cursus niet behandeld.
1.1.3 Virussen
Virussen zijn zeer merkwaardige micro-organismen. Zij zijn niet opgebouwd uit één of meerdere cellen, maar uit nucleïnezuur (RNA of DNA) dat omgeven is door een mantel van eiwitten. Ze kunnen niet zelfstandig leven, maar hebben altijd een gastheer (plant, dier, mens of bacterie) nodig om zich te kunnen vermenigvuldigen.
1.1.4 Schimmels
Schimmels worden gekenmerkt door hun typerende mofologie, bestaande uit een netwerk van draden (filamenten), dat mycelium wordt genoemd. Twee groepen kunnen onderscheiden worden : de microscopische schimmels, die voorkomen op beschimmelde etenswaren, en de macroscopische, de paddestoelen. Beide groepen vormen sporen, die bij de eerste groep microscopisch klein zijn en bij de andere macroscopisch groot.
1.1.5 Gisten
Gisten zijn ééncellige eukaryoten, die samen met de schimmels de groep van de Fungi vormen. Zij zijn dus niet filamenteus maar ééncellig. Gisten zijn eigenlijk gedegenereerde schimmels. Ze zijn door hun grotere afmetingen gemakkelijk van bacteriën te onderscheiden. De meest gekende is ongetwijfeld “bakkersgist” – Saccharomyces cerevisiae. Sommige gisten kunnen echter ook pathogeen zijn.
1.1.6 Protophyta
De Protophyta (ééncellige eukaryoten met chlorofyl) behoren tot de grote groep van de wieren, ook algen genoemd. Deze worden gekenmerkt door de aanwezigheid van chlorofyl waarmee aan oxygene fotosynthese wordt gedaan.
1.1.7 Protozoa
De protozoa zijn ééncellige, eukaryote micro-organismen die geen chlorofyl bezitten. Ze zijn meestal kleurloos, bezitten geen celwand en zijn meestal beweeglijk. De meeste zijn onschadelijk, maar toch zijn er een aantal pathogenen binnen de Protozoa waaronder Trypanosoma gambiense (verwekker van de slaapziekte) en Toxoplasma gondii (oorzaak van de kattenziekte, ook toxoplasmose genoemd)
1.2 Indeling van de micro-organismen
1.2.1 Naamgeving
De naamgeving van micro-organismen gebeurt op dezelfde manier als voor alle andere organismen. Het betreft een systeem van Latijnse benamingen waarbinnen een aantal systematische eenheden kunnen worden onderscheiden :
- Een familie of familia
- Een geslacht of genus
- Een soort of species
Voor de naamgeving bestaan ook vaste regels :
- De naam van een familie begint met een hoofdletter en eindigt opaceae
- De naam van het geslacht begint ook met een hoofdletter
- De naam van de soort wordt met een kleine letter geschreven Elk organisme heeft zowel een geslachts -als een soortnaam. Deze namen worden meestal cursief geschreven
Voorbeeld : Enterobacteriaceae – Escherichia - coli
1.3 Wat is nu het belang van bovengenoemde micro-organismen ?
1.3.1 Microbiële flora
Bij de geboorte is de darm steriel, een toestand die echter vlug wijzigt. Via het geboortekanaal en via de voeding en de lucht komen tal van bacteriën, waaronder melkzuurbacteriën (oa. Lactococcen, lactobacillen, streptococcen, bifidobacteriën,…), in de darm terecht. Deze micro-organismen gaan zich sterk vermenigvuldigen en koloniseren de darm : hiermee wordt bedoeld dat zij op de darmwand zich blijvend vestigen zodat een volledige laag aan microorganismen ontstaat : dit wordt de darmflora genoemd. Deze darmflora is van zeer groot belang voor de mens : enerzijds beschermt zij de darmwand tegen pathogene micro-organismen die willen binnendringen, anderzijds vervullen zij een belangrijke rol bij de afbraak van allerlei voedingsstoffen tot bruikbare componenten voor de gastheer (vb herkauwers)
Wanneer de darmflora is aangetast, door infecties of inname van antibiotica, wordt er vaak aangeraden om probiotica te nemen : dit zijn preparaten met levende, gezonde micro-organismen (voornamelijk melkzuurbacteriën) die na opname van grote dosissen de microbiële flora herstellen : er zijn 3 groepen : babyvoeding, gefermenteerde levensmiddelen (meestal zuivelproducten zoals Actimel en Yakult) en farmaceutische preparaten (zoals tabletten met gelyofiliseerde gisten) die oraal kunnen ingenomen worden. Probiotica hebben ook nutritionele effecten zoals een verbeterde verteerbaarheid van eiwitten, synthese van vitamines,…
Een derde effect van probiotica zit in de stimulatie van het immuunsysteem en een verlaagde kans op colonkanker (dikke darm)
1.3.2 Belang van micro-organismen bij voedselbereiding
Al heel lang worden micro-organismen gebruikt bij voedselbereiding. De meest gekende toepassingen zijn terug te vinden in de zuivelindustrie, waar melk wordt omgezet tot yoghurt en kaas. Dit gebeurt op een gecontroleerde manier met behulp van speciaal toegevoegde micro-organismen. Ook de alcoholindustrie (bier, wijn,…) is ondenkbaar zonder micro-organismen. Hier speelt vooral S. cerevisiae een rol die suikers omzet tot alcohol. Ook tal van andere voedingswaren zoals salami, zuurkool, mosterd worden verkregen met behulp van micro-organismen.
Een bijkomend voordeel is dat de lichte zuurproductie, veroorzaakt door deze micro-organismen, een langere houdbaarheid van de voedingsmiddelen garandeert.
1.3.3 Afbraak van afval
Micro-organismen zijn van nature opruimers. Daardoor wordt heel wat van ons afval, dat in het milieu terecht komt, microbiologisch afgebroken.
Enkele voorbeelden :
• Afvalwaterzuivering : combinatie van technologie en microbiologie
• Reiniging van vervuilde gronden
• Organisch afval wordt microbiologisch omgezet
• Microbiële reinigingsmiddelen : bacteriën die vetten afbreken,…
1.3.4
Micro-organismen in land- en tuinbouw
Mensen maken al heel lang gebruik van bepaalde micro-organismen in de land- en tuinbouw en in de groensector.
• Natuurlijke bemesting van stikstofarme gronden met N-bindende bacteriën (vb Rhizobium bacteriën)
• Plantengroeibevorderende bacteriën (ook Rhizobium bacteriën)
• Bacteriën die een bepaald toxine in zich ophopen (vb Bacillus thuringiensis) : sommige larven van schadelijke insecten sterven af na opname van deze bacteriën.
• Gebruik van bacteriën in vijvers : het biologisch evenwicht wordt hersteld en er wordt een zuurstofrijke omgeving gecreërd. Ook in gazons zorgen de aangewende bacteriën voor afbraak van achtergebleven plantenresten en aldus een gazon zonder viltlaag.
1.3.5 Industriële productie van ekonomisch interessante metabolieten
Heel wat micro-organismen produceren produceren metabolieten die voor ons van belang zijn zonder dat het micro-organisme zelf ze nodig heeft. Ofwel hopen deze producten zich op in het micro-organisme ofwel worden ze uitgescheiden.
Door de sterke stofwisseling en snelle vermenigvuldiging van microorganismen, worden deze metabolieten op industriële schaal geëxploiteerd.
Enkele voorbeelden :
• Azijnzuur, citroenzuur,…
• Geneesmiddelen zoals antibiotica : vb penicilline wordt door de schimmel Penicillium aangemaakt en streptomycine door de bacterie Streptomyces
• Enzymes : vb lipasen zijn enzymes die vetten afbreken
• Biogas : methaan
• Biologische bestrijdingsmiddelen : vb bioherbiciden, bio-insecticiden,…
Voedselveiligheid : voedselinfecties en –vergiftigingen
2.1 Pathogene bacteriën en hun symptomen
Bij het optreden van ziekten door consumptie van levensmiddelen wordt in het algemeen gesproken over een “voedselvergiftiging”. Strikt genomen is dit niet altijd correct. Ziekten veroorzaakt door voedsel kunnen worden verdeeld in voedselinfecties, voedselintoxicaties en/of voedseltoxi-infecties. Microorganismen die dit kunnen veroorzaken worden pathogene organismen genoemd.
De indeling is gebaseerd op de wijze waarop de voedselvergiftiging tot stand komt.
De meeste voedselvergiftigingen worden veroorzaakt door producten van dierlijke oorsprong, met name door rood vlees en vleesproducten, pluimveevlees en eieren. Via deze producten zijn Salmonella en Campylobacter de meest geïsoleerde pathogenen.
Voor infecties met Listeria monocytogenes en STEC (E. coli 0157) is het aantal gevallen eerder beperkt. Echter, de stijging van het aan tal listeriosegevallen wordt als onrustwekkend gezien ! Met betrekking tot L. monocytogenes worden vooral gerookte vis, zachte kaas en charcuterie met verlengde houdbaarheid in de koeling geviseerd als risicoproducten. Voor STEC zijn dit vnl vers (gemalen) rundsvlees en (rauwe) melkproducten.
Naast de historische focus op bacteriën als voedselinfecties verschuift sinds 2010 de aandacht nu ook naar virussen als oorzaak van voedselgebonden infecties, met vooral het norovirus (zie later) en het Hepatitis-A-virus die hierbij in het vizier komen. Deze virussen zijn niet cultiveerbaar in het labo, aangezien gepaste cellijnen voor het in cultuur brengen van deze virussen tot op heden niet beschikbaar zijn. Echter, sinds de introductie van PCR-gebaseerde technieken als referentiemethode voor detectie van deze virussen in levensmiddelen werden zij meermaals gelinkt aan voedselgebonden uitbraken. Bij uitbraken door virussen zijn meestal buffetmaaltijden of samengestelde maaltijden betrokken, omdat de oorzaak van infectie meestal onvoldoende handhygiëne betreft van de operator; maar ook en vooral schelpdieren die in contact zijn geweest met humaan fecaal gecontamineerd water geassocieerd met voedselgebonden virusinfecties
2.2 Voedselinfecties
Een voedselinfectie wordt veroorzaakt door opname via het voedsel van mogelijks lage aantallen micro-organismen die de darm koloniseren. Door hun aanwezigheid en groei wordt de normale darmflora verstoord. De gevolgen bij de meeste voedselinfectanten (bvb Salmonella, Campylobacter, …) zijn het optreden van acute maag-darmklachten (buikpijn en diaree) na 8 tot 16u tot enkele dagen na consumptie van het besmette voedsel. Typisch is de ontwikkeling van koorts. Meestal verdwijnen de symptomen na enkele dagen tot een week (al dan niet na een antibioticabehandeling en/of voorzien van voldoende rehydratatie). Eventueel leidt een voedselinfectie tot hopsitalisatie, vooral bij de gevoelige consumentengroep, vaak aangeduid als YOPI’s (Young, Old, Pregnant, Immunodeficient).
Tijdens de ziekte, maar ook na herstel, kan de mens soms nog geruime tijd drager zijn van de kiem en dus via fecale besmetting zorgen voor verder verspreiding van de pathogeen. Voedsel, gereedschap, apparatuur en mensen kunnen zo verder door slechte hygiëne worden besmet.
De pathogeniteit (het ziekmakend vermogen) van een voedselinfectant is toe te schrijven aan een batterij aan adaptatiemechanismen en virulentiegenen waardoor de ziekteverwekkende kiem bvb de zuurtegraad van de maag of osmotische stress (door galzouten) van het maag-darmkanaal beter kan overleven, zich kan aanhechten aan het darmepitheel, eventueel toxines kan produceren, die leiden tot beschadiging (laesies) van de cellen.
Sommige voedselinfectanten zoals L. monocytogenes zijn invasief; ze kunnen de hindernissen van de darmbarriëre overkomen, binnendringen in het bloed en deels het immuunsysteem omzeilen door intracellulair te vermenigvuldigen in fagocyten (witte bloedcellen). Dit geeft dan ook de mogelijkheid tot verdere verspreiding van de kiem binnen het lichaam en over het algemeen is de ernst van de infectie dan ook hoger. De mortaliteit (sterftecijfer) van listeriosis is in de grootte-orde van 15 tot 30%
Het is voor elke voedselinfectant nog steeds niet duidelijke welke het precieze mechanisme en de factoren zijn die een invloed hebben op de pathogeniteit van een bepaalde stam.
De voornaamste virussen, geassocieerd met voedselgebonden infecties, zijn het Norovirus (NoV) en het hepatitis-A-virus (HAV). NoV veroorzaakt gastroenteritis bij de mens. HAV manifesteert zich als hepatitis in de lever na opname in het gastro-intestinaal kanaal. Beide virussen worden gekarakteriseerd door een lage infectueuze dosis. Virussen kunnen niet in aantal toenemen op levensmiddelen maar zijn doorgaans in staat te overleven gedurende de houdbaarheidsperiode.
Parasitaire infecties kunnen ook occasioneel ontstaan door consumptie van levensmiddelen die parasieten of stadia van hun levenscycli bevatten (bvb Toxoplasma gondii). Een besmetting kan worden opgelopen door het eten van rauw of niet-verhit vlees dat weefselsystemen van T. gondii bevat of door contact met besmette kattefaeces. Dergelijke besmetting tijdens de zwangerschap is riskant voor het ongeboren kind !
Parasieten kunnen via voedingsmiddelen van dierlijke oorsprong (vnl vlees) worden overgebracht op mensen, bvb Trichinella. In Europees verband bestaat nog altijd de verplichting om vlees van varkens en paarden in slachterijen op trichinen te onderzoeken, alhoewel zelden of nooit aangetroffen.
2.3 Voedselintoxicaties
Een voedselintoxicatie is een voedselvergiftiging als gevolg van de consumptie van een levensmiddel waarin een microbieel gevormd toxine aanwezig is, wat op zijn beurt een gevolg is van een voorafgaande groei van een toxineproducerend micro-organisme tot hogere aantallen (>105 kve/g). Bij een voedselintoxicatie is de aanwezigheid van het toxine cruciaal en heeft het toxine als molecule een directe invloed op de biologische reacties die in het lichaam plaatsvinden. Het toxine is dan ook DE oorzaak van het uitlokken van de ziektesymptomen. Bij een voedselintoxicatie sensu stricto, nl. in het geval van een Staphylococcus aureus of Bacillus cereus voedselintoxicatie, is het zelfs zo dat de pathogene kiem op het moment van consumptie niet meer aanwezig hoeft te zijn in het voedsel (en vaak na uitgroei en toxineproductie de vegetatieve cellen die verantwoordelijk waren voor toxineproductie, zijn afgedood door een verhittingsstap). Na opname van dit toxine zullen symptomen snel optreden (binnen de 2 à 6 uur, nl. braken.
In het geval van een voedseltoxi-infectie is het zo dat tevens een voorafgaande groei van het micro-organisme tot hogere aantallen (>105 kve/g) nodig is in het levensmiddel (en uitgroei al dan niet gepaard gaat met toxineproductie in het voedsel). Maar in dit geval, is voorgevormd toxine aldus niet verantwoordelijk voor symptomen maar dient er (in vivo) productie te zijn in het darmkanaal. Dit betekent dus dat via het voedsel hoge aantallen (>105 kve/g) levende cellen van de toxineproducerende kiem – in dit geval Clostridium perfringens, Cl. Botulinum en bepaalde Bacillus cereusstammen –opgenomen moeten worden. Een voedseltoxi-infectie is dus te klasseren als een voedselintoxicatie omdat het toxine als molecule de enige oorzakelijke factor is van de ziektesymptomen. De verwijzing naar een infectie in een toxi-infectie heeft te maken met het feit dat er wel opname nodig is van levende cellen maar per definitie opname van hoge aantallen cellen. De aanwezigheid van lage aantallen van de kiem (<105 kve/g) kan worden getolereerd in voedsel en betekent geen significant risico voor de volksgezondheid. Dit in tegenstelling tot voedselinfectanten waarbij ook lage aantallen (<100kve/g) mogelijks ziekte veroorzaken !
De opname van hoge aantallen kiemen bij een voedseltoxi-infectie is wellicht nodig om de maagbarrière te passeren en in voldoende aantal het darmkanaal te bereiken om dan binnen de microbieel ecologische gemeenschap van de darm zich te kunnen handhaven en tijdens (kortstondige) groei en/of sporulatie aldaar snel toxine te produceren en dus (na een korte incubatietijd) ziektesymptomen te veroorzaken.
Symptomen in het geval van Cl. Perfringens toxi-infectie zijn buikkrampen en diarree, van B. cereus ook. Echter van Cl. Botulinum zijn de symptomen ernstiger en leidt dit tot verlammingsverschijnselen (droge mond, oogleden, spieren) met mogelijks de dood tot gevolg (ten gevolge van verlamming van de hartspier) indien niet voldoende snel antitoxine wordt toegediend. Het gif is ook gekend door de naam “botox), wat in de cosmetische industrie wordt toegepast (effecten van ouderdom verdoezelen)
2.4 Voedselinfectie versus voedselintoxicatie
Typisch voor een voedselintoxicatie (of voedseltoxi-infectie) – en dit in tegenstelling tot een voedselinfectie – is de eerder korte incubatietijd (meestal binnen de 2-6u tot max 8-12u) tot het optreden van symptomen, de afwezig-
heid van koorts (meestal), de voorwaarde van de uitgroei tot en/of de aanwezigheid van hoge aantallen cellen (>105 kve/g) op moment van consumptie en het unieke causaal verband tussen toxine en ziektesymptomen.
Dit laatste in tegenstelling tot een voedselinfectie waarbij de pathogeen een gamma aan (nog vaak grotendeels ongekende) virulentiefactoren en mechanismen in werking stelt om infectie en ziekte te bewerkstelligen.
In de meeste gevallen is het aantal micro-organismen bij een voedselintoxicatie (of voedseltoxi-infectie), dat via besmetting van nature op een product terechtkomt, in de voedselketen onvoldoende om ziekte te veroorzaken. Door gunstige omstandigheden (meestal tijd/t° combinaties) tijdens opslag en bereiding kan uitgroei van de aanwezige micro-organismen en/of toxineproductie plaatsvinden tot aantallen of concentraties die wel ziekte kunnen veroorzaken.
Typisch voor een voedselinfectant is dat de dosis-responsrelatie variabel is en door vele factoren kan worden beïnvloed :
- De exacte eigenschappen (virulente) van de bacteriestam zelf
- De gezondheidstoestand (immuunrespons) van de gastheer
- Het type levensmiddel
Voor sommige voedselinfectanten is dus ook louter de aanwezigheid en/of overleving van de pathogeen ongewenst. Vandaar dat men voor sommige voedselinfectanten vaak streeft naar de afwezigheid van de kiem (per 25g).
Dit terwijl voor voedselintoxicanten gestreefd wordt naar het niet overschrijden van een aanvaardbaar niveau op dag 0 (direct na productie 10²-10³kve/g) of op einde houdbaarheid het vermijden van de aanwezigheid van hoge aantallen (max 105 kve/g).
Tabel 1
Voedselinfectie Voedselvergiftiging ___
Veroorzaakt dr. : micro-organisme toxine
Verschijnselen na : 6-8 uur tot enkele dagen binnen 6 uur
Symptomen : buikpijn, diarree, koorts misselijk, overgeven
Duur ziekte : 1-3 dagen, soms langer 1-2 dagen
Toxines hebben een directe invloed op de biologische reacties die in het lichaam plaatsvinden. Bij een voldoende hoge concentratie treedt binnen enkele uren na consumptie een acuut effect op in de vorm van misselijkheid en braken. Deze verschijnselen duren 1 à 2 dagen. Bij lage concentraties kunnen op den duur chronische klachten ontstaan. Een voedselinfectie/vergiftiging ontstaat pas als een bepaalde minimale infectueuze dosis (MID) of een minimale toxische dosis (MTD) is overschreden in relatie tot de gezondheidstoestand van de betreffende persoon. Kinderen, ouderen, zieken en zwangere vrouwen zullen dus bij een lagere dosis dan de MID of MTD die voor volwassenen tot ziekte leidt, ziek worden. Oorzaken van bacteriële voedselinfecties –en vergiftigingen zijn oa :
• Landbouwhuisdieren in de primaire productiefase (besmetting)
• Import van groenten, fruit en voedingsmiddelen uit landen waar de hygiëne op een minder hoog peil staat (besmetting)
• Langdurige opslag van levensmiddelen (uitgroei)
• Bereiden van maaltijden voor grote groepen (besmetting en uitgroei)
• Verandering van eetgewoonten (bvb toename gebruik minimaal behandelde kant –en klaar maaltijden)
• Gebrek aan kennis over hygiëne in huishoudelijke en professionele keuken
Tabel 2 Enkele belangrijke veroorzakers van voedselinfectie/-vergiftiging met vermelding van symptomen, duur van de ziekte en belangrijkste bronnen
Micro-organisme symptomen en duur van ziekte bron
Bacillus Cereus (infectie) buikpijn, diarree saus, zuivel, vlees
B. Cereus (vergiftiging) braken, buikpijn rijst, pasta
Clostridium botulinum misselijk, diarree, moeite conserven, groente met slikken, verlamming schedelzenuwen
Escherichia coli buikpijn, koorts, diarree rauwmelkse kaas
Listeria monocytogenes koorts, meningitis rauwmelkse kaas
Salmonella diarree, buikpijn, braken ei, kip, chocolade
Staphylococcus aureus buikpijn, braken, uitputting rauw vlees en kaas
Vibrio parahaemolyticus diarree, braken, koorts schelpdieren
2.5 De “big four” in voedselinfecties (zie ook later in deze cursus)
1. Listeria monocytogenes : de meest voorkomende sypmtomen van listeriosis zijn koorts en spierpijn, minder voorkomend misselijkheid en diarree. Het is één van de meest hitteresistente vegetatieve pathogenen, maar wel gevoelig aan pasteurisatie
2. Salmonella : salmonellosis wordt gekenmerkt door koorts, buikkrampen en diarree; de bacterie staat nog altijd op de eerste plaats voor wat betreft meldingen van collectieve voedselvergiftigingen (uitbraken)
3. Campylobacter : campylobacteriosis wordt ook gekenmerkt door koorts, buikkrampen en diarree. Het is DE belangrijkste oorzaak van oorzaak (qua aantal gerapporteerde individuele gevallen) van voedselgebonden bacteriële infecties in Europa.
4. Pathogene STEC : E. coli 0157 en non-0157 STEC; E. coli is een normale darmbewoner bij mens en dier, en is dus meestal niet ziekteverwekkend; een aantal stammen dus wel, met als symptoom bloederige diarree.
2.6 Overige oorzaken
Naast bacteriën kunnen ook andere micro-organismen een rol spelen bij voedselinfecties vergiftigingen. Het gaat hier om mycotoxines (schimmelvergiften), fycotoxines (gifstoffen geproduceerd door algen) en fytotoxines (giftige stoffen in planten)
Ook virussen nemen een steeds belangrijkere plaats in bij het optreden van voedselinfecties, vooral bij schaal –en schelpdieren. Maar groenten en fruit spelen eveneens een rol bij overdracht van virussen. Parasieten zijn incidenteel betrokken bij het optreden van voedselinfectie/-vergiftiging.
Ten slotte hebben we het nog in het kort over prionziektes aangezien prionen (infectueuze eiwitten) mogelijk via voedsel kunnen worden overgedragen.
2.6.1 Mycotoxines
Mycotoxines zijn door schimmels geproduceerde metabolieten (stofwisselingsproducten) die giftig zijn voor mens en dier. Ziektes veroorzaakt door deze toxines worden mycotoxicoses genoemd. Zij geven meestal aanleiding tot chronische ziektes, maar kunnen ook bij hoge concentraties acute ziekteverschijnselen veroorzaken. De meeste mycotoxines zijn
2.6.2
(hitte)stabiel en overleven aldus de diverse processen die bij het bereiden van levensmiddelen worden toegepast. De belangrijkste schimmelgeslachten die mycotoxines vormen zijn Aspergillus en Penicillium. Van een aantal mycotoxines is aangetoond dat ze carcinogeen zijn, maar van de meeste is echter weinig bekend over hun toxiciteit.
Een representatief monster is zeer belangrijk in het onderzoek naar mycotoxines : aflatoxine in pinda’s is zeer ongelijkmatig verdeeld – meestal is het aantal besmette pinda’s zeer klein, maar de besmetting in 1 pinda kan zeer hoog zijn.
Fycotoxines
Fycotoxines worden gevormd door algen. Ze kunnen in visserijproducten terechtkomen, vooral in schaal –en schelpdieren aangezien deze voor hun voedsel afhankelijk zijn van algen. Deze dieren hebben hier geen last van.
De toxines komen in zeevruchten terecht vooral tijdens een algenbloei (door gestegen watert°, N en P-verbindingen).
Bij de mens kunnen zeer ernstige vergiftigingen optreden bij consumptie van deze schaal –en schelpdieren.
DSP staat voor diarrhetic shellfish poisoning. Het is een bekende mosselziekte, die wordt veroorzaakt door toxische algen. Een deel van de oogst van de “Belgica mosselen”, voor het eerst op de markt in de zomer van 2008 zijn vernietigd wegens de aanwezigheid van dit toxine.
De mariene algen (Dinophysis spp), produceren toxines die maagpijn en diarree veroorzaken wanneer men veel schelpdieren eet.
2.6.3 Fytotoxines
Fytotoxines zijn van nature in planten voorkomende verbindingen die toxisch zijn.
Voorbeelden : solanine in aardappelen : Solanine is een natuurlijke gifstof door aardappelen geproduceerd. Bij de mens remt het de vorming van protease in de maag, dit is een enzyme dat onmisbaar is voor de vertering van eiwitten.
Champignons bevatten een aantal mogelijk schadelijke stoffen, de bekendste hiervan is agaritine : die veroorzaakt leverproblemen.
2.6.4 Virussen en fagen
Alle door voedsel overgedragen virussen zijn verantwoordelijk voor het optreden van gastro-enteritis bij mensen. Zij zijn afkomstig van fecale (door uitwerpselen ) besmetting. Besmetting van het voedsel treedt op door geïnfecteerde personen en/of door contact met verontreinigd water of besmette oppervlakken.
De meeste virale voedselinfecties worden geassocieerd met de consumptie van weekdieren (oesters, mosselen,…) die afkomstig zijn uit vervuild kustwater. Deze weekdieren filteren naast voedingsstoffen ook bacteriën en virussen uit het water.
Veruit de belangrijkste overdrachtsroute voor virussen is via direct of indirect contact met geïnfecteerde personen. Goede algemene en persoonlijke hygiëne is dan ook de beste preventieve maatregel.
Een voorbeeld is het Hepatitis A virus : deze veroorzaakt ontsteking van de lever (geelzucht in de volksmond) : symptomen zijn verlies van eetlust, koorts en braken gevolgd door geelzucht. De MID van virusziekten is zeer laag.
Bacteriofagen : fagen (bacteriële virussen) behoren tot de virussen en vermenigvuldigen zich ten koste van bacteriestammen : zij zijn op zich onschadelijk voor mens en dier.
Ter herhaling : de vermenigvuldiging bestaat uit een cyclus die uit 4 stappen bestaat :
1. Binding van een faag op de celwand van een bepaalde bacteriestam
2. Injectie van faag-DNA in de bacteriecel
3. Vorming van nieuwe bacteriofagen door de bacteriecel uit het geïnjecteerde faag-DNA
4. Afsterven van de bacteriecel waarbij de nieuw gevormde bacteriofagen vrijkomen
De fagen gaan niet echt levensmiddelen gaan besmetten, maar kunnen het productieproces van bvb gefermenteerde levensmiddelen ernstig verstoren
Door de infectie met bacteriofagen van melkzuurbacteriën (die lactose omzetten in melkzuur) kan er een onvoldoende verzuring van het product optreden. Met name de productie van kaas, en in mindere mate de productie van yoghurt, zijn gevoelig voor een infectie met fagen.
Anderzijds kunnen fagen gebruikt worden ter (biologische) bestrijding van voedselbedervende en pathogene bacteriën omdat ze hun gastbacterie laten openbarsten. Voorbeeld is de specifieke bestrijding van Listeria monocytogenes door faag P100. L. Monocytogenes is in de voedingsindustrie een probleembacterie door zijn veelvuldig voorkomen in rauwe levensmiddelen, groei bij lage temperatuen en zijn vermogen van zich te nestelen in de infrastructuur van productiebedrijven. Voeding besmet met deze bacterie kan listeriose veroorzaken, in 30% van de gevallen met fatale afloop. Tijdens de zwangerschap kan deze ziekte een miskraam veroorzaken. Europese wetgeving stelt dat in kant –en klare levensmiddelen het aantal L. monocytogenes < 100 per gram product Wetenschappelijk onderzoek naar deze fagen is in volle expansie : men probeert fagen te ontwikkelen tegen Salmonella en Campylobacter.
2.6.5 Parasieten
Parasitaire infecties kunnen ontstaan door consumptie van levensmiddelen die parasieten of stadia van levenscycli bevatten. Deze worden in een andere cursus besproken; toch een gekend voorbeeld :
• Toxoplasma gondii : een besmetting kan worden opgelopen door het eten van rauw of niet goed verhit vlees, dat T. gondii bevat of door contact met besmet kattenuitwerpselen. Een besmetting, die meestal onopgemerkt verloopt, is tijdens een zwangerschap zeer riskant voor de foetus (ongeboren kind)
2.7 Betrokken producten
Uit gegevens van epidemiologisch en microbiologisch onderzoek blijkt dat de meeste geregistreerde voedselinfecties/-vergiftigingen plaatsvinden in restaurants en cafetaria’s
Voedselinfecties –en vergiftigingen vinden ook in huishoudens plaats en waarschijnlijk worden deze aantallen onderschat omdat er geen systematische aangifte plaatsvindt.
De meeste voedselinfecties –en vergiftigingen worden veroorzaakt door producten van dierlijke oorsprong, met name vlees –en vleesproducten, pluimveeproducten en eieren. Salmonella en Campylobacter zijn de meest
geïsoleerde pathogenen en daarmee de belangrijkste veroorzakers van bacteriële voedselinfecties.
Maar ook virussen zijn een onderschatte veroorzaker. In de toekomst zal men meer onderzoek hierop moeten doen.
2.8 Onderzoek naar oorzaken
Het optreden van een voedselinfectie en/of -vergiftiging uit zich in maag –en darmklachten zoals braken, buikpijn en diarree. Bij het vermoeden dat dit verband houdt met geconsumeerd voedsel kunnen mensen in België contact opnemen met de huisarts en het meldpunt van het Federaal Agentschap voor de Veiligheid van de Voedselketen (FAVV). Verdacht voedsel en/of feces/braaksel wordt best bewaard zodat dit in een labo kan onderzocht worden. De klacht wordt ook geregistreerd en doorgegeven naar de Provinciale Controle Eenheid. Er wordt een dossier geopend : het doel is om te bepalen welke voedingsmiddelen de mogelijke oorzaak zijn en hoe de verspreiding van de besmetting kan worden voorkomen. De versnippering van bevoegdheden maakt alles niet gemakkelijker : het medische aspect van een voedselvergiftiging/-infectie valt onder de bevoegdheid van de Gemeenschappen en het levensmiddel zelf onder Federale bevoegdheid.
2.9 Onderzoek van levensmiddelen
Wanneer voedselmonsters zijn genomen die mogelijk betrokken zijn bij het optreden van voedselinfectie/-vergiftiging, dan kunnen deze onderzocht worden op de aanwezigheid van pathogenen. Afhankelijk van de aard van de klachten kan worden vastgesteld welke onderzoeken kunnen worden ingezet.
Bij optreden van een voedselvergiftiging kunnen de monsters worden onderzocht op de aanwezigheid van pathogenen die in staat zijn toxine te vormen en op de toxines zelf
Bij een voedselinfectie kan het onderzoek beter gericht worden op de pathogenen die in staat zijn ziektes te veroorzaken na inname van levende cellen.
Indien het monster bestaat uit verschillende soorten levensmiddelen is het aan te raden ieder product apart te onderzoeken. Monsters moeten altijd in de koeling worden bewaard.
Ook is het altijd nuttig om een monster te onderzoeken op kiemgetallen. Hiermee wordt het totale kiemgetal vastgesteld dat een indicatie is voor de kwaliteit van het monster. Hoge kiemgetallen (>107) geven aan dat het product bedorven is. Mogelijke oorzaken zijn te lang bewaren in combinatie met een te hoge temperatuur (>7°C). Ook kan er onhygiënisch gewerkt zijn.
