Hoofdstuk 5. Groei van micro-organismen
5.1 Inleiding
Onder ideale omstandigheden kunnen micro-organismen zich (zeer) snel vermeerderen.
Bacteriën vermeerderen zich als gevolg van een binaire deling: een bacteriecel deelt zich in
twee nieuwe cellen. Vervolgens groeien beide cellen uit tot volwaardige nieuwe bacteriën.
Onder gunstige omstandigheden kan een bacterie zich in 20 minuten delen. Als er voldoende
water en voedingsstoffen aanwezig zijn, de temperatuur gunstig is en er geen groei
remmende stoffen aanwezig zijn, is de groei optimaal. Gisten en schimmels groeien minder
snel dan bacteriën.
De groeicurve van bacteriën is opgebouwd uit vier fases namelijk:
- Lag-fase (aanpassingsfase)
Na het aanenten van de voedingsvloeistof met bacteriën treedt eerst de
aanpassingsfase (leg-fase) op. Dat is een periode waarbij de cellen moeten wennen
aan hun nieuwe omgeving. In deze fase is de celdeling vertraagd en vermeerderen de
cellen zich nauwelijks. De duur hangt af van het type organisme, de conditie van de
cellen, het aantal cellen waarmee geënt wordt en de samenstelling van de
voedingsoplossing.
- Log-fase (exponentiële fase)
Na de leg-fase begint de logaritmische (log-fase), ook wel de exponentiele fase
genoemd. In deze fase vindt de groei met een constante snelheid plaats. In deze fase
neemt het aantal bacteriecellen exponentieel toe. Een cel wordt twee, twee worden
er vier enzovoort. Als het aantal cellen in het begin van deze fase niet 1 maar 100 is,
dan zijn na zeven delingen al 12.800 cellen aanwezig.
De helling van de lijn is een maat voor de delingstijd. Dat is de tijd die nodig is voor
een verdubbeling van het aantal micro-organismen. De delingstijd wordt ook wel
generatietijd genoemd.
- Stationaire fase
Door afname van de hoeveelheid voedingsstoffen en/ of door vorming van groei
remmende stofwisselingsproducten gaat de log-fase over in de stationaire fase.
Hierin neemt het aantal cellen niet meer toe.
- Leg-fase (afstervingsfase)
Tot slot treedt de afstervingsfase (leg-fase) in als gevolg van uitputting van
voedingsstoffen of een te hoge concentratie aan giftige (toxische) stoffen. Het aantal
cellen neemt af. Afhankelijk van de temperatuur en hoeveelheid gevormde groei
remmende stoffen kan deze fase uren, dagen, weken of maanden duren.
,5.2. Factoren van invloed op groei
Er zijn een aantal factoren van invloed op de groei van micro-organismen. Zoals in de
inleiding van dit hoofdstuk aangegeven, is de groei van micro-organismen optimaal als de
omstandigheden gunstig zijn. Deze omstandigheden hebben vooral betrekking op:
De beschikbaarheid van voedingsstoffen;
De beschikbaarheid van water;
De temperatuur;
De aan- of afwezigheid van groei remmende stoffen.
Daarnaast zijn er nog een aantal factoren die bepalen of micro-organismen al dan niet
kunnen uitgroeien. Al deze factoren tezamen zijn onder te verdelen in:
Factoren die te maken hebben met de eigenschappen van het product waarin micro-
organismen zich bevinden: de intrinsieke factoren;
Factoren van buitenaf: de extrinsieke factoren;
Factoren die micro-organismen op elkaar uitoefenen: de impliciete factoren.
Door deze factoren te veranderen, wijzigen de groeimogelijkheden van micro-organismen.
Verandering in ongunstige zin leidt tot remmen of stopzetting van de groei, of tot afdoden
van de cel. Verandering in gunstige zin stimuleert de groei.
5.3. Intrinsieke factoren
De intrinsieke factoren zijn de factoren die te maken hebben met de eigenschappen van het
product waarin micro-organismen zich bevinden. Het gaat om:
De beschikbaarheid van voedingsstoffen;
De beschikbaarheid van water;
De zuurgraad;
De aanwezigheid van groei remmende stoffen.
Bij micro-organismen in voedsel of dranken zijn voedingsstoffen altijd aanwezig. Dus de
factor is niet te beïnvloeden. Maar het is wel mogelijk om de beschikbaarheid van water en
de zuurgraad te veranderen. De zuurgraad wordt aangegeven met de pH-waarde.
Groei remmende stoffen zijn soms van nature aanwezig. Maar vaker worden ze bewust aan
voedingsmiddelen toegevoegd. Dan het om conserveermiddelen.
5.3.1. Wateractiviteit
Water speelt een zeer belangrijke rol bij bederf van levensmiddelen. Zonder water is groei
niet mogelijk. In levensmiddelen is water in twee vormen aanwezig: als ‘vrij’ (ongebonden)
water en als ‘gebonden’ water. Met het laatste wordt bedoeld dat gebonden is aan
bestanddelen van het levensmiddel (eiwitten, zetmeel, suikers en zouten). Gebonden water
is niet beschikbaar voor groei van micro-organismen, vrij water wel.
Een maat voor de hoeveelheid vrij water in levensmiddelen is de wateractivitiet (aw-
waarde). Deze kent waarden tussen de 0 en 1. Bij 0 is er absoluut geen water aanwezig, bij 1
is er sprake van zuiver water zonder opgeloste bestanddelen. De meeste verse
levensmiddelen hebben een aw-waarde tussen 0,98 en 1,0.
, Tabel Aw-waarde van enkele voedingsmiddelen
Aw-waarden Voedingsmiddel
>0,98 Verse groenten/ fruit, vlees, vis en melk
0,86 – 0,98 Kaas, brood en verhit vlees
0,80 – 0,86 Gefermenteerde worst, ranja en jam
0,60 – 0,80 Gedroogd fruit, snoep, granen en bloem
< 0,60 Droge of gedroogde levensmiddelen
(kruiden, melkpoeder, biscuit)
Voor micro-organismen is de situatie optimaal wanneer de aw-waarde van de omgeving
ongeveer gelijk is aan die van het celvocht van het organisme.
Gisten en schimmels kunnen tot lagere aw-waarden groeien dan bacteriën; hun optimale
aw-waarde kan echter wel hoger liggen. Sommige xerofiele (droogte-minnende) schimmels
bijvoorbeeld kunnen nog groeien bij een wateractiviteit van 0,61, terwijl de optimale aw-
waarde 0,96 bedraagt. Bij een wateractiviteit lager dan 0,6 is sowieso geen groei van
micro-organismen meer mogelijk. Zie onderstaande tabel voor een overzicht van minimale
aw-waarden nodig voor groei van micro-organismen.
Minimale aw-waarde Groei micro-organismen
0,97 De meeste gramnegatieve bacteriën
0,90 De meeste grampositieve bacteriën
0,88 De meeste gisten
0,86 Staphylococcus aureus (grampositief)
0,80 De meeste schimmels
0,75 Halofiele bacteriën
0,61 Xerofiele schimmels
<0,60 Geen groei van micro-organismen mogelijk
Verlagen van de aw-waarde
Door de aw-waarde van levensmiddelen te verlangen wordt groei van micro-organismen
geremd of gestopt. Dat is van invloed op bedderfflora: het soort micro-organismen die
kunnen uitgroeien op voedsel en uiteindelijk zorgen voor bederf. Door wateractiviteit te
verlagen tot waarden beneden 0,86 is groei van de meeste in voedsel voorkomende
bacteriën niet meer mogelijk.
Drogen
Het drogen van voedsel vindt meestal plaats door producten bloot te stellen aan hete lucht
of warme of hete oppervlakken. Hierbij verdampt het water uit het product. Door het
onttrekken van het water vindt concentratie plaats van de opgeloste bestanddelen in het
vrije water, waardoor de aw-waarde daalt.
Diepvriezen van levensmiddelen
Door invriezen ontstaan ijskristallen uit water. Dit bevroren water is niet meer beschikbaar
voor micro-organismen. De concentratie aan opgeloste stoffen in het vrije water neemt toe
waardoor de aw-waarde daalt.
5.1 Inleiding
Onder ideale omstandigheden kunnen micro-organismen zich (zeer) snel vermeerderen.
Bacteriën vermeerderen zich als gevolg van een binaire deling: een bacteriecel deelt zich in
twee nieuwe cellen. Vervolgens groeien beide cellen uit tot volwaardige nieuwe bacteriën.
Onder gunstige omstandigheden kan een bacterie zich in 20 minuten delen. Als er voldoende
water en voedingsstoffen aanwezig zijn, de temperatuur gunstig is en er geen groei
remmende stoffen aanwezig zijn, is de groei optimaal. Gisten en schimmels groeien minder
snel dan bacteriën.
De groeicurve van bacteriën is opgebouwd uit vier fases namelijk:
- Lag-fase (aanpassingsfase)
Na het aanenten van de voedingsvloeistof met bacteriën treedt eerst de
aanpassingsfase (leg-fase) op. Dat is een periode waarbij de cellen moeten wennen
aan hun nieuwe omgeving. In deze fase is de celdeling vertraagd en vermeerderen de
cellen zich nauwelijks. De duur hangt af van het type organisme, de conditie van de
cellen, het aantal cellen waarmee geënt wordt en de samenstelling van de
voedingsoplossing.
- Log-fase (exponentiële fase)
Na de leg-fase begint de logaritmische (log-fase), ook wel de exponentiele fase
genoemd. In deze fase vindt de groei met een constante snelheid plaats. In deze fase
neemt het aantal bacteriecellen exponentieel toe. Een cel wordt twee, twee worden
er vier enzovoort. Als het aantal cellen in het begin van deze fase niet 1 maar 100 is,
dan zijn na zeven delingen al 12.800 cellen aanwezig.
De helling van de lijn is een maat voor de delingstijd. Dat is de tijd die nodig is voor
een verdubbeling van het aantal micro-organismen. De delingstijd wordt ook wel
generatietijd genoemd.
- Stationaire fase
Door afname van de hoeveelheid voedingsstoffen en/ of door vorming van groei
remmende stofwisselingsproducten gaat de log-fase over in de stationaire fase.
Hierin neemt het aantal cellen niet meer toe.
- Leg-fase (afstervingsfase)
Tot slot treedt de afstervingsfase (leg-fase) in als gevolg van uitputting van
voedingsstoffen of een te hoge concentratie aan giftige (toxische) stoffen. Het aantal
cellen neemt af. Afhankelijk van de temperatuur en hoeveelheid gevormde groei
remmende stoffen kan deze fase uren, dagen, weken of maanden duren.
,5.2. Factoren van invloed op groei
Er zijn een aantal factoren van invloed op de groei van micro-organismen. Zoals in de
inleiding van dit hoofdstuk aangegeven, is de groei van micro-organismen optimaal als de
omstandigheden gunstig zijn. Deze omstandigheden hebben vooral betrekking op:
De beschikbaarheid van voedingsstoffen;
De beschikbaarheid van water;
De temperatuur;
De aan- of afwezigheid van groei remmende stoffen.
Daarnaast zijn er nog een aantal factoren die bepalen of micro-organismen al dan niet
kunnen uitgroeien. Al deze factoren tezamen zijn onder te verdelen in:
Factoren die te maken hebben met de eigenschappen van het product waarin micro-
organismen zich bevinden: de intrinsieke factoren;
Factoren van buitenaf: de extrinsieke factoren;
Factoren die micro-organismen op elkaar uitoefenen: de impliciete factoren.
Door deze factoren te veranderen, wijzigen de groeimogelijkheden van micro-organismen.
Verandering in ongunstige zin leidt tot remmen of stopzetting van de groei, of tot afdoden
van de cel. Verandering in gunstige zin stimuleert de groei.
5.3. Intrinsieke factoren
De intrinsieke factoren zijn de factoren die te maken hebben met de eigenschappen van het
product waarin micro-organismen zich bevinden. Het gaat om:
De beschikbaarheid van voedingsstoffen;
De beschikbaarheid van water;
De zuurgraad;
De aanwezigheid van groei remmende stoffen.
Bij micro-organismen in voedsel of dranken zijn voedingsstoffen altijd aanwezig. Dus de
factor is niet te beïnvloeden. Maar het is wel mogelijk om de beschikbaarheid van water en
de zuurgraad te veranderen. De zuurgraad wordt aangegeven met de pH-waarde.
Groei remmende stoffen zijn soms van nature aanwezig. Maar vaker worden ze bewust aan
voedingsmiddelen toegevoegd. Dan het om conserveermiddelen.
5.3.1. Wateractiviteit
Water speelt een zeer belangrijke rol bij bederf van levensmiddelen. Zonder water is groei
niet mogelijk. In levensmiddelen is water in twee vormen aanwezig: als ‘vrij’ (ongebonden)
water en als ‘gebonden’ water. Met het laatste wordt bedoeld dat gebonden is aan
bestanddelen van het levensmiddel (eiwitten, zetmeel, suikers en zouten). Gebonden water
is niet beschikbaar voor groei van micro-organismen, vrij water wel.
Een maat voor de hoeveelheid vrij water in levensmiddelen is de wateractivitiet (aw-
waarde). Deze kent waarden tussen de 0 en 1. Bij 0 is er absoluut geen water aanwezig, bij 1
is er sprake van zuiver water zonder opgeloste bestanddelen. De meeste verse
levensmiddelen hebben een aw-waarde tussen 0,98 en 1,0.
, Tabel Aw-waarde van enkele voedingsmiddelen
Aw-waarden Voedingsmiddel
>0,98 Verse groenten/ fruit, vlees, vis en melk
0,86 – 0,98 Kaas, brood en verhit vlees
0,80 – 0,86 Gefermenteerde worst, ranja en jam
0,60 – 0,80 Gedroogd fruit, snoep, granen en bloem
< 0,60 Droge of gedroogde levensmiddelen
(kruiden, melkpoeder, biscuit)
Voor micro-organismen is de situatie optimaal wanneer de aw-waarde van de omgeving
ongeveer gelijk is aan die van het celvocht van het organisme.
Gisten en schimmels kunnen tot lagere aw-waarden groeien dan bacteriën; hun optimale
aw-waarde kan echter wel hoger liggen. Sommige xerofiele (droogte-minnende) schimmels
bijvoorbeeld kunnen nog groeien bij een wateractiviteit van 0,61, terwijl de optimale aw-
waarde 0,96 bedraagt. Bij een wateractiviteit lager dan 0,6 is sowieso geen groei van
micro-organismen meer mogelijk. Zie onderstaande tabel voor een overzicht van minimale
aw-waarden nodig voor groei van micro-organismen.
Minimale aw-waarde Groei micro-organismen
0,97 De meeste gramnegatieve bacteriën
0,90 De meeste grampositieve bacteriën
0,88 De meeste gisten
0,86 Staphylococcus aureus (grampositief)
0,80 De meeste schimmels
0,75 Halofiele bacteriën
0,61 Xerofiele schimmels
<0,60 Geen groei van micro-organismen mogelijk
Verlagen van de aw-waarde
Door de aw-waarde van levensmiddelen te verlangen wordt groei van micro-organismen
geremd of gestopt. Dat is van invloed op bedderfflora: het soort micro-organismen die
kunnen uitgroeien op voedsel en uiteindelijk zorgen voor bederf. Door wateractiviteit te
verlagen tot waarden beneden 0,86 is groei van de meeste in voedsel voorkomende
bacteriën niet meer mogelijk.
Drogen
Het drogen van voedsel vindt meestal plaats door producten bloot te stellen aan hete lucht
of warme of hete oppervlakken. Hierbij verdampt het water uit het product. Door het
onttrekken van het water vindt concentratie plaats van de opgeloste bestanddelen in het
vrije water, waardoor de aw-waarde daalt.
Diepvriezen van levensmiddelen
Door invriezen ontstaan ijskristallen uit water. Dit bevroren water is niet meer beschikbaar
voor micro-organismen. De concentratie aan opgeloste stoffen in het vrije water neemt toe
waardoor de aw-waarde daalt.
