1 Gıdalarda Mikroorganizma Gelişmesini Etkileyen Faktörler

Kamuran Ayhan Ankara Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü 01. Genel Bilgiler 02. İç Faktörler 02.01. pH 02.02. Su aktivitesi (As) 02.03. Oksidasyon-Redüksiyon (O/R) Potansiyeli 02.04. Besin Maddeleri 02.05. Antimikrobik bileşikler 02.06. Biyolojik yapılar 03. Dış Faktörler 03.01. Depolama sıcaklığı 03.02. Çevrenin bağıl nemi 03.03. Çevrede bulunan gazlar ve konsantrasyonları 01. Genel Bilgiler Mikroorganizmalar gıdalarda olumlu veya olumsuz pek çok değişime neden olurlar. Gıdalar bitki ve hayvan kökenli olmaları nedeniyle bitki ve hayvan dokularında mikroorganizmaların gelişmelerine etki edecek faktörlerin irdelenmesi önem taşımaktadır. Gıda kaynağı olarak kullanılan bitki ve hayvan dokularının doğal yapılarında mikroorganizmaların gelişmesini engelleyecek koruma sistemleri vardır. Taze gıdalarda bu koruma sistemlerinden bazıları etkinliklerini devam ettirir. Bu doğal olaylar dikkate alınarak, gıdaların ve bunlardan elde edilen ürünlerin mikrobiyolojik bozulmalarının önlenmesinde veya geciktirilmesinde bu parametreler tek tek veya birlikte kullanılabilir. Gıdalarda mikrobiyel gelişmeyi engelleyen bu faktörler iki gruba ayrılır: 02. İç Faktörler 02.01. pH Mikroorganizmaların gelişimini ve aktivitesini belirleyen önemli faktörlerden biri pH’ dır. Bazı mikroorganizmalar pH=4,0′ ün altında gelişmekle birlikte büyük bir kısmı en iyi pH=7,0 (6,6-7,5) civarında gelişmektedir. Patojen bakteriler başta olmak üzere bakteriler, pH bakımından küf ve mayalara göre daha seçicidirler. Mikroorganizmaların minimum ve maksimum pH değerleri ile ilgili olarak belirtilen rakamlar tablo 1′ de verilmiştir. Bu değerler diğer gelişme parametrelerine bağlı olarak değişebildiğinden kesin sınırlar şeklinde algılanmamalıdır. Örneğin; bazı laktobasillerin gelişebildikleri sınırlar kullanılan aside bağlı olarak değişmektedir. Buna göre; sitrik, hidroklorik, fosforik ve tartarik asitler, asetik ve laktik aside göre daha düşük pH’da gelişmeyi sağlamaktadır. Yapılan bir araştırmayla 1 Kaynak : Gıda Mikrobiyolojisi ve Uygulamaları, 2000. Genişletilmiş 2. Baskı; Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Gıda Mühendisliği Bölümü yayını. Sim Matbaası, Ankara 522 s 02. Bölüm, 02. kısım

Alcaligenes faecalis ‘in 0,2 M NaCl varlığında, NaCl içermeyen veya 0,2 M sodyum sitrat içeren ortamdakine göre daha geniş pH aralığında gelişebildiği gösterilmiştir. Tablo 1. Bazı mikroorganizmaların gelişebildikleri yaklaşık pH değerleri Mikroorganizma Minimum Optimum Maksimum Bakteri 4,5 6,5-7,5 9,0 Küf 1,5-3,5 4,5-6,8 9,0-11,0 Maya 1,5-3,5 4,0-6,5 8,0-8,5 Tablo 2 incelenecek olursa meyve, alkolsüz içki, sirke ve şarabın pH değerlerinin bakterilerin gelişebildikleri pH değerinin altında olduğu görülür. Bu ürünlerin uzun süre bozulmadan saklanmalarının nedeni büyük oranda pH değerlerine bağlıdır. Küf ve mayaların pH=3,5’in altında gelişmeleri sonucunda meyvelerde genel olarak mikrobiyel bozulmaya bu organizmalar neden olur. Çünkü bu değer gıda bozulmalarına yol açan pek çok bakteri ile gıda zehirlenmesine neden olan tüm bakterilerin minimum pH değerlerinin oldukça altındadır (Tablo 3). Tablo 2. Bazı gıdaların yaklaşık pH değerleri Ürün pH Ürün pH Sebzeler Et ve Tavuk etleri Fasulye 4,-6,5 Sığır (Kıyma) 5,1-6,2 Pancar 4,2-4,4 Dana 6,0 Lahana 5,4-6,0 Tavuk eti 6,2-6,4 Havuç 4,9-5,2;6,0 Balık ve Deniz ürünleri Karnabahar 5,6 Balık (Çoğunlukla) 6,6-6,8 Patlıcan 4,5 İstiridye 6,5 Kereviz 5,7-6,0 Midye 4,8-6,3 Mısır(Tatlı) 7,3 Ton Balığı 5,2-6,1 Kıvırcık salata 6,0 Karides 6,8-7,0 Patates 5,3-5,6 Süt Ürünleri Domates 4,2-4,3 Tereyağı 6,1-6,4 Ispanak 5,5-6,0 Süt 6,3-6,5 Soğan(Kırmızı) 5,3-5,8 Krema 6,5 Maydanoz 5,7-6,0 Yoğurt 3,8-4,1 Kabak 4,8-5,2 Peynir 4,9-6,1 Meyveler Yumurta Elma 2,9-3,3 Akı 7,6-9,5 Elma (suyu) 3,6-3,8 Sarısı 6,0-6,3 Muz 4,5-4,7 Bal 6,0-6,8 İncir 4,6 Ekmek 5,0-6,0 Greyfurt (suyu) 3,0 Mayonez 3,8-4,0 Kavun 6,3-6,7 Şaraplar 3,0-4,0 Portakal (suyu) 3,6-4,3 Sirke 4,0-4,5 Erik 2,8-4,6 Karpuz 5,2-5,6 Üzüm 3,4-4,5 Et ve deniz ürünlerinin pH’sı 5,6 ve daha yüksek olduğundan bu gıdalarda küf ve mayalar kadar bakteriler de bozulmaya neden olmaktadır. Aynı şekilde pek çok sebzenin pH’ sı meyvelerden daha yüksektir ve bu nedenle sebzelerde bakteriyel bozulma söz konusudur. Etlerin muhafazası ile ilgili olarak, yorgun hayvanlardan elde edilen etlerin dinlenmiş

hayvanlardan elde edilen etlere göre daha süratle bozulduğu ve bunun rigor mortisin tamamlanması ile ulaşılan son pH ile direk ilintili olduğu bilinmektedir. İyi dinlenmiş besi hayvanının ölümü ile vücutta depolanan glikojenin % 1’i laktik aside çevrilir ve hayvanın tipine bağlı olarak pH değeri 7,4’den 5,6’ya kadar düşer. Yapılan araştırmalar sonucunda sığır eti için rigor mortisten sonra pH değerinin en düşük 5,1 ve en yüksek ise 6,2 olduğu saptanmıştır. Aynı değerler kuzu etleri için 5,4-6,7, domuz etleri için 5,3-6,9 olduğu ve bu değerin belirli koşullarda pH 5,0′ a kadar düştüğü bildirilmiştir. Tablo 3. Bazı gıda kaynaklı bakterilerin gelişimi için gerekli pH değerleri Bakteriler pH Bakteriler pH Aeromonas hydrophila 6,0 Listeria monocytogenes 4,1 Alicyclobacillus acidocaldarius 2,0 Plesiomonas shigelloides 4,5 Bacillus cereus 4,9 Pseudomonas fragi 5,0 Clostridium botulinum, Grup 1 4,6 Salmonella spp. 4,05 Clostridium botulinum, Grup 2 5,0 Shewanella putrefaciens 5,4 Clostridium perfringens 5,0 Shigella flexneri 5,5 Escherichia coli O157:H7 4,5 Shigella sonnei 5,0 Gluconobacter spp. 3,6 Staphylococcus aureus 4,0 Lactobacillus brevis 3,16 Vibrio parahaemolyticus 4,8 Lactobacillus plantarum 3,34 Yersinia enterocolitica 4,18 Lactococcus lactis 4,3 Bazı gıdalar doğal asitlikleri ile karakterize edilirken, diğer bazı gıdaların asitlikleri mikroorganizma faaliyeti sonucunda meydana gelir. Bu tip gıdalara fermente süt ürünleri, sucuk, turşu ve zeytin örnek verilebilir ve bu durumda asidin kaynağı ne olursa olsun gıdaların dayanma sürelerine etkisi aynıdır. Bazı gıdalar pH’ daki değişimlere diğerlerinden daha dirençlidirler. Gıdaların pH değişimlerine direnç gösterme eğilimi tamponlanma olarak adlandırılır. Genellikle etler sebzelere göre daha iyi tamponlanmıştır. Gıdaların tamponlanma kapasitesi bileşimindeki maddelere bağlıdır. Etler içerdikleri çeşitli proteinlerden dolayı iyi tamponlanmışlardır. Sebzeler düşük oranda protein içerdiklerinden mikroorganizma gelişmesi sonucu oluşan pH değişimlerine karşı koyacak tamponlanma kapasitesinden yoksundurlar. Gıdaların doğal asitliği, mikroorganizmaların yıkımına karşı bitki veya hayvan dokularının doğal bir korunma yolu olarak düşünülebilir. Meyvelerin pH değerlerinin bozulmalara neden olan pek çok mikroorganizmanın gereksinimlerinden daha düşük olması ilginçtir. Meyvenin biyolojik görevi, bitkinin tekrar üreyebileceği tohumun korunmasıdır. Bu nedenle, meyvenin bugünkü evriminde şüphesiz oldukça önemlidir. Buna karşın, düşük pH’ lı gıdalarda da Clostridium botulinum gibi 4,6 pH’ nın altında aktivite göstermeyen organizmalar gelişebilirler veya Staphylococcus aureus küflerin asiditeyi düşürmesi sonucu peynir gibi ürünlerde gelişme gösterebilir. 02.02. Su aktivitesi (A ) s Yeryüzünün 2/3′ ü su ile kaplıdır. İnsan vücudunda ise su içeriği yaşa ve cinsiyete göre %42 ile %71 arasında değişir. Çocukların vücudunun su oranı yüksektir ve yaş ilerledikçe suyun yerini yağ almaya başlar. Yetişkin bireylerde vücudun ortalama olarak %59′ u sudur. Bunun %60′ ı hücre içinde, %40′ ı hücre dışı sıvılarda yer almaktadır. Gıdalarda da protein, CHO, yağ, vitamin ve minerallerin yanı sıra su büyük önem taşımaktadır.

Gıdalardaki su, gıdanın yapısına bağlı olarak biyokimyasal ve mikrobiyolojik bir çok tepkimelerde rol almaktadır. Gıdalardaki suyun niteliğini belirlemede sorbsiyon izotermi ve su aktivitesi gibi faktörler önem taşımaktadır. Su içeriğinin kontrolü ile gıdaların korunması prensibi en eski yöntemlerden biridir. Güneşte kurutma, tuz veya şeker ilavesi gibi işlemlerle su aktivitesi azaltılarak raf ömrü uzatılabilmekteydi. Buna karşın, bu olayın fiziksel ve kimyasal esası 1950′ lere kadar anlaşılamamıştı. Daha sonra, su aktivitesi kavramı; gıdadaki suyun buhar basıncının aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncına oranı veya gıdaların atmosferden aldığı veya verdiği suyun nispi nem dengesinin 1/100′ i şeklinde tanımlanmıştır. Sonraki yıllarda su aktivitesi kavramı önemli moment kazanmış ve reaksiyonların kimyasal kinetikleri, kullanılan su bağlayıcı tiplerin etkisi, pH, sıcaklık, koruyucular gibi diğer parametrelerin su aktivitesi üzerine etkisi ile ilgili çok sayıda çalışma yapılmıştır. Gıdalardaki su aktivitesinin hesaplanmasında genel olarak; Su aktivitesi (A =a =S ) = (P/P ) = (bağıl nem/100) Bu formülde ; s w a 0 P: Gıdadaki suyun buhar basıncı P0 : Aynı sıcaklıktaki saf suyun buhar basıncı Bağıl nem: Gıdaların atmosferden aldığı veya verdiği suyun nispi nem dengesi Gıda maddesindeki suyun buhar basıncının (P) değişmesine neden olan her faktör su aktivitesinin de değişmesine neden olmaktadır. Örneğin kuru maddenin artışı su aktivitesinin azalmasına neden olmaktadır. Gıda içerisinde bulunan suyun bir kısmı protein, şeker, yağ gibi maddelere bağlı olarak bulunurken bir kısmı serbest haldedir. Bağlı su bazı araştırıcılar tarafından çok düşük sıcaklıklarda bile donmayan suyun miktarı olarak açıklanmaktadır. Genel olarak hücre suyunun %5-10 kadarı donmadan kalır. Ancak belli bir sıcaklıktan sonra donan su miktarı azalır. Bunun nedeni gıdanın pek çok bileşeninin çözünmüş durumda olmasıdır. Genel olarak gıdalar, farklı nem içeriğine sahip ortamlarda saklandığında kendi su aktivitelerine bağlı olarak nem çekerler veya su kaybederler. Su aktivitesi (As ) çevrenin neminden düşükse ürün nem çeker, tersi söz konusu olduğunda ise su kaybeder. Belli bir sıcaklıkta %80 bağıl nem içeren atmosferde tutulan gıda maddesinin nemi %20′ ye ulaşarak dengeye erişir. Gıdanın nemi %20′ den düşük ise(kurutulmuşsa) nem çekerek %20’ye ulaşır, nemi %20’den yüksek ise kendini çevreleyen havaya nem vererek nemi %20’ye düşer. Buna göre, gıdanın %80 bağıl nemli ortamda daima %20 su içerdiği denge neminin %20 olduğu anlaşılmaktadır. Bir gıda maddesi %80 bağıl nemli atmosferde %20 su içerdiğinde dengede kalıyorsa As= 0,80′ dir, yani havanın denge neminin 100’e oranıdır. Gıdanın %15 su içermesi durumunda A = 0,64 olmaktadır. Saf suyun su aktivitesi 1,0 olduğuna göre gıda s maddelerindeki su miktarı arttıkça su aktivite değeri yükselerek 1,0’e yaklaşır (Şekil 1).

Şekil 1. Gıdanın nemi (%) ile havanın bağıl nemi (%)arasındaki ilişkiyi gösteren sorbsiyon izotermi Bazı mikroorganizmalar için spesifik su aktivitesi değerleri Tablo 4′ de verilmiştir. Genelde bakteriler küflerden, gram negatifler de gram pozitiflerden daha yüksek su aktivitesine gereksinim duyarlar. Tablodan da anlaşılacağı gibi pek çok bozulma yapan bakteri 0,91′ in altındaki su aktivitesinde gelişemezken bozulma yapan küfler 0,80 su aktivitesinde gelişebilmektedir. Gıda zehirlenmesine neden olan bakterilerden S.aureus ‘un gelişmesi için gereken minimum su aktivitesi düzeyi 0,86 iken C. botulinum 0,94’ ün altında gelişemez. Tablo 4. Bazı mikroorganizmaların gelişmesi için gerekli olan minimum su aktivitesi değerleri Mikroorganizmalar A Mikroorganizmalar A s s Escherichia coli 0,960 Bacillus subtilis 0,950 Enterobacter aerogenes 0,945 Staphylococcus aureus 0,860 Clostridium botulinum 0,930 Lactococcus lactis subsp.lactis 0,950 Lactobabillus helveticus 0,970 Listeria monocytogenes 0,940 Zygosaccharomyces rouxii 0,670 Bacillus thermosphacta 0,934 Pseudomonas fluorescenes 0,945 Enterobacter faecalis 0,941 Moraxella/Acinetobacter sp. 0,990 Clostridium perfringens 0,970 Vibrio parahaemolyticus 0,920 Bacillus cereus 0,920 Clostridium sporogenes 0,945 Streptococcus thermophilus 0,985 Lactococcusus lactis 0,965 Pseudomonas aeruginosa 0,970 Lactobacillus plantarum 0,945 Bacillus megaterium 0,945 Serratia marcescens 0,943 Klebsiella aerogenes 0,940 Micrococcus lysodeikticus 0,930 Sarcina luteus 0,920 Bozulma yapan bakteriler 0,90 Halofilik bakteriler 0,75 Bozulma yapan mayalar 0,88 Kseorofilik küfler 0,61 Bozulma yapan küfler 0,80 Ozmofilik mayalar 0,61 Taze gıdaların pek çoğunun A ‘ si 0,99’un üzerindedir. Tablo 5 ‘de bazı gıdaların su içerikleri, s su aktiviteleri ve bozulma yapan mikroorganizmalar liste halinde verilmiştir. Pek çok taze gıdada su aktivitesi 0,99’un üzerindedir. Asit üretimi, sporların çimlenmesi ve mikrobiyel gelişme için minimum su aktivitesi değerleri su aktivitesini düzenlemek için kullanılan su tutucu maddelerin tipinden etkilenmektedir.

Gıdalara katılan su tutucu maddeler mineral tuzlar (peynirde NaCl), organik asitler (laktik asit), mono-, di-, ve oligopolisakkaritler (sukroz ve laktoz), alkoller ve polialkoller (hamurda gliserol ve sorbitol), proteinler ve protein türevleri (peynirde amino asitler) ile lipitler ve lipit türevleri (yağ asitleri, fosfolipitler, emülsifiye ediciler ve emülsiyonlar) olabilir. Sporulasyon ve sporun çimlenmesi : Çeşitli mikroorganizmalarda spor oluşumu ve sporun çimlenmesi üzerine su aktivitesinin etkisi, su aktivitesini düşürmek için kullanılan maddelerle A ‘ nin kendisinin s mikroorganizmanın spor oluşturma oranına etkisi sonucunda meydana gelmektedir. Tablo 5. Su aktivitesi, bozulma yapan mikroorganizmalar ve bazı gıdaların su aktivite değerleri A A sınırlarının alt hududunda gelişmesi İçerdiği nem oranı belirtilen su s s dağılımı engellenen mikroorganizmalar aktivitesi ile dengede olan gıdalar 1,00-0,95 Gram(-) çubuklar; bakteri sporları; bazı Pişirilmiş sosisler, ekmek ve yaklaşık küfler, C. botulinum TipE, %40 (Ağ/Ağ) sakkaroz ya da %7 P. fluorescens 0,97; Shigella, Klebsiella (Ağ/Ağ) tuz içeren gıdalar, taze etler, 0,96; Salmonella, E. coli, Lactobacillus, B. taze sebze ve meyveler, tavuk, balık, cereus, B. megaterium, C. botulinum TipA, peynirler C. Perfringens 0,95 0,95-0,91 Kokların çoğu, laktobasiller, vejetatif basil Salam, eski (olgun) peynir, yaklaşık hücreleri, bazı küfler, Vibrio %55 (Ağ/Ağ) sakkaroz içeren gıdalar, parahaemolyticus, Enterobacter %12 NaCl içeren gıdalar, orta aerogenes, C. botulinum TipB, olgunlukta peynirler,kekler Microbacterium 0,94; B. stearethermophilus, Rhizopus nigricans 0,93; Rhodotorula 0,92 0,91-0,87 Mayaların çoğu, Yaklaşık %65 (Ağ/Ağ) sakkaroz veya Bacillus subtilis 0,90; Streptococcus 0,89; %15 (Ağ/Ağ) NaCl içeren gıdalar Candida 0,88; Debaryomyces 0,87 Salam, olgun peynirler(beyaz peynir hariç) 0,87-0,80 Küflerin çoğu, %15-17 su içeren gıdalar, un, pirinç, S. aureus 0,86; Penicillium islandicum baklagil, şekerle koyulaştırılmış ürünler 0,83; P. expansum ve P. patulum 0,81 0,80-0,75 Halofilik bakterilerin çoğu, Penicillium Yaklaşık %26 NaCl tuz içeren gıdalar, chrysogenum 0,79; A. flavus, A. niger , A. acı badem kurabiyesi, reçel ve versicolor 0,78; A. ochraceus 0,77; marmelatlar, melas ve bazı kurutulmuş Halobacterium halobium 0,75 meyveler 0,75-0,65 Kserofilik küfler, Chrysosporium fastidium %10-13 su içeren hububat, çikolatalı 0,69 şekerler 0,65-0,60 Ozmofilik mayalar %15-20 su içeren kuru meyveler, %8 su içeren şekerlemeler ve karamelalar 0,50-0,60 Hiç bir mikroorganizmanın gelişimine izin Yaklaşık %12 su içeren vermeyen bölge şehriye,makarna %10 su içeren baharatlar 0,40 Hiç bir mikrobiyolojik faaliyet görülmez %5 su içeren yumurta tozu 0,30 %3-5 su içeren bisküviler, peksimetler, kızarmış ekmek 0,20 %2-3 su içeren süt tozu, yaklaşık %5 su içeren kurutulmuş sebzeler, %5 su içeren mısır gevreği, hububatlar

B. cereus ‘da sporulasyon gliserol varlığında 0,91 kadar düşük su aktivitesinde gözlenirken, ortamda glikoz, sorbitol veya NaCl gibi su tutucu maddeler varsa 0,95 su aktivitesinde spor oluşumu sınırlanmakta yani daha yüksek su aktivitesinde sporulasyon ve çimlenme olmaktadır. Yapılan bir çalışmada Clostridium sporogenes’ in As = 0,95′ de gelişemediği, ancak sporların çimlenmesinde çok az bir gecikme meydana geldiği belirlenmiştir. Bacillus stearothermophilus’ un sporlarının su aktivitesi yüksek ortamda sıcaklık artışına C. botulinum TipE sporlarından 50.000 kez daha dirençli olduğu saptanmıştır. Metabolitlerin üretimi: Maksimum gelişme ve maksimum metabolit üretimi için optimum su aktivitesi aynı olmayabilir. Örneğin, her ne kadar asit üretimi 0,983’e kadar gözleniyorsa da S. thermophilus ve L. bulgaricus ‘un maksimum gelişme oranı 0,992 su aktivitesi düzeyinde meydana gelmektedir. Su aktivitesinin azalmasıyla laktik kültürler tarafından üretilen diasetil üretiminde artış olduğu belirlenmiştir. S. thermophilus ve L. bulgaricus tarafından asit üretimi için gerekli minimum su aktivitesi, süte gliserol ilavesi halinde glikoz veya sukroz ilave edilmesiyle elde edilenden daha düşük bulunmuştur. Laktik asit üreticileri olan S. salivarius subsp. thermophilus, ortamın su aktivitesi düşük olduğunda daha fazla asetik asit üretmeye eğilimlidirler. Su aktivitesi 0,998’den 0,997’ye düştüğünde L. lactis var. lactis tarafından üretilen asit üretimi miktarı da azalmaktadır. Minimum su aktivitesinin mikotoksin üretimi için 0,81 olduğu rapor edilmiştir. Pek çok mikotoksin üreten fungusun toksin üretebilmesi için gereken As değeri, fungusun gelişimi için gereken minimum su aktivitesinden oldukça yüksektir. Tablo 6’da çeşitli küf cinslerinin gelişimi ve toksin oluşturması üzerine su aktivitesinin etkisi görülmektedir. Genelde toksin üretimi için gereken minimum su aktivitesinin gelişme için gerekli olandan daha yüksek olduğu görülmektedir. Bakteri toksinleriyle ilgili bir çalışmada C. botulinum ‘un toksin oluşturması için minimum su aktivitesinin 0,94 olduğu açıklanmıştır. S. aureus’ da, enterotoksin A üretimi su aktivitesi 0,89 veya 0,87 olduğunda meydana gelir, enterotoksin B’ nin üretimi daha hassaldır ve enterotoksin A ile kıyaslandığında ise su aktivitesi 0,996′ dan 0,970′ e indiğinde toksin üretimi hızla düşer. Enterotoksinlerin yanı sıra su aktivitesinin S. aureus tarafından üretilen diğer ekstraselüler metabolitler üzerinde de etkili olduğu gösterilmiştir. En büyük aktivitenin DNAaz, triptrinaz, trioleinaz, katalaz, koagulaz ve asit fosfataz kullanılan ortamda, varsa enterotoksin A ve enterotoksin B üreten suşların 0,996 su aktivitesinde geliştiği anlaşılmıştır. Diğer yandan asit ve alkalin proteaz aktivitesinin As=0,94′ de en yüksek olduğu anlaşılmıştır. Proteaz aktivitesinin dışında enzim üretimi genel olarak gelişmenin uzamasıyla ilişkilidir. Yoğurdun soğukta depolanması sırasında asit üretimi %4 tuz ilavesiyle tamamen inhibe edilir (As < 0,96). Sakkaroz veya sorbitol ile su aktivitesinin düşürülmesinin asit üretimi üzerine etkisinin olmadığı anlaşılmıştır. Su aktivitesi 1,00 veya 0,99 ‘dan aşağı düştükçe enterotoksin üretimi de azalmaktadır. Küflerin ve mayaların gelişebildiği su aktivitesi düzeyi 0,61’ dir. Küflerin düşük su aktivitesinde gelişebildikleri bilinmekle birlikte mayaların belirli türleri de 0,62- 0,70 gibi düşük su aktivitesinde gelişebilmektedirler.

Tablo 6. Çeşitli küf cinsleri tarafından mikotoksin oluşumu ve gelişimi üzerine su aktivitesinin etkisi Minimum su aktivitesi Küfler Gelişme Toksin Üretimi A. flavus 0,78 0,84 (aflatoksin) 0,80 0,83-0,87 A .parasiticus 0,82 0,87 (aflatoksin) 0,85 (okratoksin) A. ochraceus 0,83 0,83-0,87 0,77 Penicillium cyclopium 0,81 0,87-0,90 (Okratoksin) 0,82 0,83 0,85 Penicillium viridicatum 0,83 0,83-0,86 (okratoksin) 0,81 0,88 (penisilik asit) 0,76 0,80 0,81 Penicillium cyclopium 0,87 0,97 (penisilik asit) 0,82 0,83 0,99 (penisilik asit) Penicillium martensii 0,83 0,79 0,83 Penicillium patulum 0,83-0,85 0,95 (patulin) 0,81 0,83 Penicillium expansum 0,83-0,85 0,99 (patulin) A. clavatus 0,85 0,99 (patulin) Stachybotrys atra 0,94 0,94 (Stachybotryn) Hububat taneleri ve yağlı tohumlar üzerinde bulunan çeşitli fungusların gelişebilmesi için o gerekli olan nem içeriğinin en alt sınırları Tablo 7’de verilmiştir. Bu veriler 26-30 C sıcaklık arsında geçerli olup gıda maddelerinin küf türleri tarafından bozulma olasılığını belirleme de genel bir yol gösterici olarak değerlendirilmelidir. Tablo 7. Yağlı tohumlar ve hububat tanelerinde küf gelişmesi için nem içeriği sınırları Substrat Mısır, buğday, pirinç, darı Soya Hindistan cevizi Yaklaşık As Aspergillus candidus 15,0- 15,5 14,5-15,0 10,0-11,0 0,80 Aspegillus flavus 18,0-18,5 17,0-17,5 11,0-12,0 0,85 Aspergillus glaucus 14,0-14,5 12,5-13,0 8,0-9,0 0,73 Aspergillus halophilus 13,5-14,5 12,0-12,5 9,0-10,0 0,68 Aspergillus ochraceus 15,0-15,5 14,5-15,0 10,0-11,0 0,80 Aspergillus restrictus 13,5-14,5 12,0-12,5 9,0-10,0 0,70 Penicillium spp. 16,5-19,0 16,0-18,5 11,0-13,0 0,80-0,90 Walemia sebi 13,15-14,5 12,0-12,5 9,0-10,0 0,70

Hollanda’da su aktivitesi ve sıcaklığın küf gelişimi hızına veya aflatoksin, penisilik asit, patulin ve okratoksin oluşturması üzerine karşılıklı etkileri konusunda geniş çaplı bir araştırma yapılmıştır. Buna göre; küflerin halen gelişebildikleri A ‘ nin toksin oluşturmaları s için gerekli olan minimum değerlerinden daha aşağıda olduğu görülmektedir. A. ochraceus 0,88 gibi düşük su aktivitesinde penisilik asit oluştururken Penicillium cylopium’ un penisilik asit üretmesi için gereksinim duyduğu minimum su aktivitesi değeri 0,97′ dir. Diğer yandan A. ochraceus ve Penicillium cylopium tarafından okratoksin A’ nın üretimi için gerekli olan minimum su aktivitesi sırasıyla 0,83-0,87 ve 0,87-0,90’dır. Mikroorganizmaların gelişebilecekleri su aktivitesi değerlerini ortamın sıcaklığı da etkilemektedir. Ortamın sıcaklığı arttıkça mikroorganizmaların gelişebilecekleri A aktivitesi s sınırları genişlemektedir. Düşük A ‘ ne en büyük tolerans optimum sıcaklıkta olur, sıcaklık s optimumdan saptıkça mikrobiyel gelişme azalmaktadır. 0 oC’ nin altındaki sıcaklıklarda su ve buzun buhar basıncı azalmaktadır. -10oC ve daha düşük sıcaklıklarda A mikroorganizmaların s gelişebileceği düzeyden daha azdır. Gıdaların A ‘ si donma noktası altındaki sıcaklıklara s düştükçe azalmaktadır. 0 o o o C’ deki suyun As 1,00 iken, -5 C’ de 0,95 ve -10 C’ de 0,91’e, -20 oC’de ise 0,82′ ye düşer. Ortamın pH’ sı optimumdan saptıkça mikroorganizmaların gelişebileceği su aktivitesi gereksinimi artar. Yapılan bir çalışmada pH=7,0′ de, 30o C’ de ve gliserol varlığında C. botulinum Tip A ve B için minimum su aktivitesinin 0,93 olduğu, düşük pH veya başka maddelerin varlığında gelişme için daha yüksek su aktivitesine gereksinimi olduğu belirlenmiştir. Bakterilerden halofilik (tuzu seven) bakteriler (A =0,75), küflerden kseorofilik (kuru ortamı s seven) küfler (A =0,65) ve mayalardan ise ozmofilik (yüksek ozmotik basıncı seven) mayalar s en düşük (As=0,61) su aktivitesinde gelişebilmektedirler. Su aktivitesinin ayarlanmasında tuz kullanıldığında, 0,80’in altında su aktivitesine ulaşmak için oldukça yüksek miktarda tuza ihtiyaç vardır. Aerob mikroorganizmalar, oksijen kaynağının fazla olması halinde daha düşük A ‘ de s gelişebilirler. O2 miktarı azaldıkça As gereksinimi artar, aerob mikroorganizmalar için bunun tersi geçerlidir. Staphylococcus aureus’ un gelişimi için minimum su aktivitesi aerobik koşullarda 0,86 iken anaerobik ortamda bu değer 0,90 civarındadır. Bir çalışmada C. perfringens’ in 4 suşunun gelişme ortamına tuz ilave edilmiş, Eh +194 ile Eh +238 mV ve %0,5 NaCl varlığında hepsinin geliştiği saptanmış, tuz konsantrasyonu %5’e çıkarıldığında gelişme için maksimum Eh oranının +141 ile +57 mV sınırları (suşlara bağlı olarak) arasında değiştiği bulunmuştur. Su aktivitesi, sıcaklık, pH, oksijen ve besin öğeleri arasındaki ilişkiyi şöyle özetleyebiliriz. Herhangi bir sıcaklık derecesinde mikroorganizmaların gelişme yetenekleri su aktivitesi düştükçe azalır. Gelişmenin görüldüğü su aktivitesi sınırları mikroorganizmanın gelişmesi için gereken sıcaklık derecesi optimum olduğunda en geniş şeklini alır. Ortamdaki besin maddelerinin miktarı arttığında mikroorganizmaların yaşayabileceği su aktivitesi sınırları genişler. pH’ nın düşüşüne bağlı olarak su aktivitesi düşer ve gelişme için pH sınırları daralır. Aerobik mikroorganizmalar oksijen kaynağının bol olduğu koşullarda daha düşük su aktivitesi değerlerinde gelişebilirler. Oksijen miktarı azaldıkça As gereksinimi artar. Ortamda gelişmeyi engelleyici maddelerin bulunması halinde mikroorganizmaların gelişebilecekleri A s sınırları daralır.

02.03. Oksidasyon-Redüksiyon (O/R) Potansiyeli Mikroorganizmaların gelişme ortamlarındaki oksidasyon-redüksiyon potansiyeline değişik derecelerde duyarlılık gösterdiği uzun yıllardır bilinmektedir. Bir substratın O/R potansiyeli substratın elektron kazanma veya kaybetme yolunda gösterdiği eğilim şeklinde tanımlanabilir. Bir element veya bileşik elektron kaybettiğinde substrat yükseltgenir (oksidasyon), elektron kazandığında ise indirgenir (redüksiyon). Aşağıdaki örnek ile bu reaksiyon açıklanmıştır: – Cu → Cu + e Oksidasyon aşağıdaki gibi oksijen ilavesi ile de gerçekleşebilir: 2Cu+O2 → 2 CuO Buna göre; elektronlarını kolayca verebilen substrat iyi bir indirgeyici, kolayca elektron kazanan substrat ise iyi bir yükseltgeyicidir. Elektronlar bir bileşikten diğerine aktarıldığında bu iki bileşik arasında potansiyel bir fark oluşur. Bu farklılık uygun bir alet kullanılarak ölçülebilir ve milivolt (mV) olarak ifade edilir. Madde ne kadar indirgendiyse o kadar negatif elektrik potansiyeli, ne kadar okside olduysa o kadar pozitif elektriki potansiyeli gösterecektir. Yükseltgeyici (oksidant) ve indirgeyici (redüktant) konsantrasyonları eşit olduğunda elektriki potansiyel sıfırdır. Bir sistemin O/R potansiyeli Eh sembolü ile ifade edilir. Aerobik mikroorganizmalar gelişmek için pozitif Eh değerlerine, anaerobik mikroorganizmalar ise negatif Eh değerlerine gereksinim duyarlar. Gıdalarda indirgen koşulların devamını sağlayan maddeler arasında etlerdeki -SH grupları ile meyve ve sebzelerdeki askorbik asit ve indirgen şekerler bulunmaktadır. Bir gıda maddesinin O/R potansiyelini aşağıdaki özellikler belirler: 1- Gıdanın kendine özgü O/R potansiyeli 2- Gıdanın bu potansiyelde meydana gelecek değişimlere karşı gösterdiği direnç (denge kapasitesi) 3- Gıdanın çevresindeki atmosferin oksijen gerilimi 4- Gıdayı çevreleyen atmosferin gıda içine girebilme oranı Genel olarak gıdaların Eh değerleri +400 mV ile -400 mV arasında değişmektedir. Mikroorganizmaların Eh isteklerine gelince, bazı bakteriler gelişmenin başlaması için indirgenmiş koşullara (Eh -200 mV; Clostridium gibi anaerobik bakteriler), diğerleri ise pozitif Eh değerlerine (Bacillus gibi aerobik bakteriler) gereksinim duyarlar. Kimi bakteriler hafif indirgenmiş koşullarda daha iyi gelişme gösterirler. Bunlar mikroaerofil olarak bilinmektedir ve bu gruba Lactobasiller ve Streptekoklar örnek verilebilir. Kimileri hem aerobik hem de anaerobik koşullarda (fakültatif anaeroblar) gelişebilirler. Gıdalarda bulunan küf ve mayaların çoğunluğu aerobik olmakla birlikte içlerinde fakültatif anaeroblar da bulunmaktadır. Bitkisel gıdaların özellikle meyve sularının Eh değerleri +300 ile +400 mV arasındadır. Buna göre; bu tip gıdaların bozulmasında daha çok aerobik bakteriler ve küflerin etken olması şaşırtıcı değildir. Taze etlerin Eh değerleri -200 mV, kıymada ise genellikle +200 civarındadır. Çeşitli tipteki peynirlerin -20 ile -200 mV arasında değişen negatif Eh değerleri gösterdikleri belirlenmiştir. Konserve gıdalardaki Eh değerleri çeşitlerine, cam veya teneke kapta hazırlanmasına göre yaklaşık -20 mV ile -440 mV arasında değişiklik gösterir. Süt ürünlerinin O/R potansiyeli bir ölçüde yağ oksidasyonu ile ilgilidir ve yağ oksidasyonu arttıkça süt kalitesi azalmaktadır. Buna göre, O/R potansiyeli ile süt kalitesi arasında ters bir ilişki söz konusudur.

…