Metody utrwalania żywności

 

Metoda termicznego utrwalania żywności

Najpowszechniej stosowaną techniką utrwalania produktów spożywczych jest pasteryzacja i sterylizacja. Głównym celem termicznego utrwalania żywności jest zabicie w produkcie mikroflory patogennej (chorobotwórczej) oraz zniszczenie lub zahamowanie wzrostu mikroflory odpowiedzialnej za mikrobiologiczne zepsucie wyrobu.

W procesie pasteryzacji stosowane są temperatury poniżej 100°C. W przypadku sterylizacji, najczęściej temperatura procesu zawiera się w przedziale 115 – 125°C.

 

Metoda radiacyjna utrwalania żywności

Techniką tą utrwala się m.in.  przyprawy, ziemniaki, cebulę. Powszechność stosowania przypada na lata 70, a objęła swoim zakresem kraje środkowo-wschodnie Europy, Francja, USA. Dawka metody radiacyjnej to max 10 k Grey do większości produktów żywnościowych (Grey – 1J/kg masy produktu potrzebne do ogrzania wody o 2,4°C).

Produkty obecnie poddawane promieniowaniu w Polsce to głównie zboże, cebula, czosnek – surowce roślinne.

Inne produkty napromieniowywane to zioła, gdzie zastosowane do nich dawki promieniowania muszą być wyższe. Szczególnie dotyczy to ziół z dalekiego wschodu gdzie jest zły proces technologiczny suszenia I potrzebna jest sterylizacja. Produktami poddawanymi promieniowaniu mogą być także ziemniaki, niektóre owoce (truskawki, papaja, granat), pochodzenia zwierzęcego (wołowina, drób), skorupiaki i inne owoce morza, niektóre ryby morskie. Dawki Grey przedstawione zostały w poniższej tabeli wraz z efektami napromieniowania.

dawka Gy	efekt napromieniowania
1 – 202,5 – kilkanaście 10 – 200kilkanaście – 20030 – 100 100 – 3kGy200 – 500 1kGy – 5kGy4kGy – 5kGy 15kGy – 50kGy50kGy – 100kGy	mutacje roślinpobudzanie wzrostu roślin zbożowychmutacje roślin zbożow.sterylizacja owadówzapobiega. kiełkowaniu bulw ziemniaka i cebulizniszczenie owadówzniszczenie robaków pasożytniczychradiopasteryzacjazniszczenie bakterii Salmonella w jajachradiosterylizacjazniszczenie enzymów i wirusów

 

Utrwalanie żywności może być przeprowadzane różnymi innymi metodami. Jedną z nich jest radaryzacja charakteryzująca się przedłużeniem trwałości z wykorzystaniem promieniowania (dawki < 1kGy). Radaryzację stosuje się głównie do owoców i warzyw (truskawki < 0,1kGy, ziemniaki, cebula ok. 0,15kGy), wyjaławiania ziarna, suszów, przypraw. Ważne jest, że likwidacja części mikroflory saprofitycznej ma miejsce, gdy stosowane są dawki do 5kGy, które zapobiegają rozwojowi mikroflory.

Metodą utrwalania żywności jest także radycydacja, dla której charakterystyczne są dawki promieniowania od 1 do 10kGy i powoduje to częściowe wyjaławianie żywności (zniszczenie mikroflory patogennej względem człowieka) oraz zniszczenie pasożytów i szkodników żywności. Radycydacja ma zastosowanie, np. do wyjaławiania mięsa wołowego (USA).

Kolejną metodą utrwalania żywności jest radapertyzacja, czyli całkowite wyjałowienie przy zastosowaniu dawki powyżej 10kGy, a nawet do 100kGy, co skutkuje wyeliminowaniem drobnoustrojów. Radapertyzacja jest powszechnie nie stosowana.

Utrwalanie żywności powoduje zmiany w obrębie białek poprzez fragmentację białek i procesy dezaminacji i dekarboksylacji a także niszczenie grup tiolowych. W przypadku sacharydów charakteryzujących się odpornością na dawki do 40kGy dawka większa może prowadzić do rozkładu łańcuchów. Utrwalanie żywności może być niebezpieczne dla żywności z tłuszczami w warunkach tlenowych co powoduje efekt oksydacji. Należy zauważyć, że produkty napromieniowane mają mniej witaminy C a także witamin z grupy B. DNA jest rozrywane na skutek promieniowania i mogą pojawić się zmiany we krwi.

Dawki do zniszczenia Clostridium botulinium sięgają nawet 50kGy i w tym przypadku promieniowanie może zniszczyć teksturę, barwę, cechy sensoryczne.

Radiacyjne metody wspomagające do utrwalania żywności są stosowane do produktów o niskim stopniu przetworzeniaa także do mrożonek.

Inne zastosowanie promieniowania w technologii żywności to piekarstwo, gdzie odbywa się stymulacja wzrostu drożdży piekarskich, poprawienie jakości pieczywa, a także winiarstwo, gdzie napromieniowanie winogron poprawia tłoczenie. W browarnictwie utrwalanie żywności odbywa się poprzez scukrzenie jęczmienia- produkcja słodu.

Drobnoustroje odporne na promieniowanie to Clostriudium botulinium, Micrococcus radiodurans, a na ciepłoodporne są Bacillus stearothermophilus.

Różnice między niszczeniem mikroorganizmów energią cieplną a promieniami jonizującymi przedstawia poniższa tabela.

cecha	ciepło	promieniowanie
najoporniejsze przetrwalniki	Bac.stearothermophilus	C.botulinium M.radiodurans
różnica najoporniejszy-najbardziej wrażliwy przetrwalnik	duża ok. 93000x	mała ok. 2,6x
różnica między opornością form wegetatywnych i prz-etrwalnikujących	niezwykle duża	bardzo mała
różnica oporności na sucho i na mokro	duża	mała
przyczyna śmierci komórki	denaturacja białka	inaktywacja DNA
wpływ na enzymy komórkowe	inaktywacja razem ze śmiercią	praktycznie brak inaktywacji
wpływ pH	b. znaczny	bez znaczenia
wpływ tlenu	w stanie wolnym brak	znaczny

 

Wysokie ciśnienia

Metoda wysokich ciśnień to inaczej zimna pasteryzacja. Charakteryzuje się ona ciśnieniem do 200MPa. Charakterystyczne jest to , że odporne na wysokie ciśnienie są formy wegetatywne bakterii „G” oraz drożdże. Efekt sterylizacji mają ciśnienia powyżej 400MPa a najczęściej 800MPa. Metoda wysokich ciśnień ma zastosowanie do produkcji galaretek, dżemów w Japonii także do przemysłu mięsnego (z dodatkiem żeli).

Wysokie ciśnienia czasami są połączone z metodą termiczną.

 

Zmienne pulsacyjne pole elektryczne

Metoda zmiennego pulsacyjnego pola elektrycznego jest kolejną metodą utrwalania żywności, jednak jest ona nieskuteczna na przetrwalniki. Działa na formy wegetatywne i drożdże. Najlepiej działa ona na drożdże występujące w przemyśle owocowo warzywnym.

Metoda zmodyfikowanej atmosfery działa dobrze wobec drobnoustrojów aerofilnych i niebezpiecznych bo stymulują rozwój drobnoustrojów bez O₂. Nie można jej stosować dla produktów mięsnych.

Czynniki chemiczne zapobiegające rozwojowi mikroflory w żywności występujące naturalnie w żywności to fitoncydy, czyli olejki eteryczne, związki fenolowe jak cebula, czosnek, chrzan, gorczyca a także lizozym występujący w jajach kurzych, mleku, laktenina mleka. Czynnikami chemicznymi zapobiegającymi rozwojowi mikroflory w żywności to także związki Wytwarzane przez rośliny zaatakowane przez fito patogeny. Takimi związkami są fitoaleksyny (najczęściej związki fenolowe owoców i warzyw, które powstają po wniknięciu do rośliny. Są to także wytwarzane przez mikroorganizmy antybiotyki oraz celowo dodawane do żywności antyseptyki i antybiotyki.

Antyseptyki dodawane do żywności muszą spełniać wymagania. Powinny one mieć dostateczną siłę i szerokie spektrum bakteriostatyczne, a także małą szkodliwość dla człowieka i powinny cechować się brakiem ujemnego wpływu na cechy organoleptyczne żywności. Antyseptyki stosowane w Polsce to kwas benzoesowy i jego sól sodowa, a także eter etylowy i propylowy, kwas p-hydroksybenzoesanowy. Kolejnymi antyseptykami są kwas sorbowy i jego sole, SO₂, kwas mrówkowy , kwas propionowy i jego sole a także azotany i azotyny.

Antybiotyki wprowadzane do produktu muszą spełniać określone wymagania. Antybiotyki powinny mieć szerokie spektrum oddziaływania bakteriostatycznego a także brak toksyczności wobec ludzi i brak zastosowania terapeutyczneg. Nie powinny mieć wpływu na cechy organoleptyczne żywności a także stabilność w procesie technologicznym i przechowywaniu.

W Polsce dozwolone antybiotyki to nizyna inaczej Streptococcus tactis stosowana do serów topionych w przemyśle mlecznym, która działa skutecznie na przetrwalniki Clostridium i i inne. Kolejnym antybiotykiem jest natamycyna, która jest skuteczna wobec grzybów.

Drobnoustroje patogenne wobec człowieka to Listeria monocytogenes, Eschierichia Coli a także Campylobacter jejuni występujące w surowym kurczaku, mleku, niechlorowana wodzie, a ryzyko śmierci w przypadku tego drobnoustroju wynosi 1/1000 chorych.

Drobnoustroje patogenne to także salmonella, która jest nieprzetrwalnikująca, a występuje w surowym mleku, kurczaku, jajach, rybach, orzechach, ziarnie kakaowym. Staphylococcus areus jest drobnoustrojem patogennym, który powoduje zatrucie żywności pochodzenia zwierzęcego w żywności nieodpowiednio ogrzewanej (w temp.<60°C). Clostridium botulinium powoduje zatrucia, przeżywa w odpowiedniej temperaturze oraz wytwarza toksynę w 3,3°C.

Drobnoustrojem patogennym jest także Listeria monocytogenes występująca w takich produktach jak mleko, sery miękkie, lody, surowce warzywne, surowy i gotowany drób. Jest ona groźna dla niemowląt i matek w ciąży. Clostridium perfingers występuje w ogrzewanym mięsie mielonym, produktach takich jak sosy, farsze. Bacillus cereus jest drobnoustrojem występującym w produktach takich jak mięso, warzywa, ryby, ryż, ziemniaki, makarony, sery. Yersinia jest także bardzo groźnym drobnoustrojem patogennym.

 

Promieniowanie UV

Stosowane jest głównie do pomieszczeń żywności, ze względu na działanie powierzchniowe. Promieniowanie stosowane wobec drobnoustrojów to promieniowanie 250-280nm. Efekt bakteriobójczy osiągany jest przy promieniowaniu 266n. Zakres bliski promieniowania UV to 315-400, gdy ma miejsce pobudzanie niektórych ciał do świecenia, zakres średni promieniowania UV to 280-315 gdzie katalizowane są reakcję chemiczne, biochemiczne. Zakres daleki promieniowania UV to 5-280 i charakteryzuje się ono właściwości bakteriobójczymi.

Działanie promieniowania UV jest charakterystyczne i wyzwala reakcje fotochemiczne. Ma ono niską przenikliwość, powoduje starzenie komórek, a także możliwość kumulowania dawki – stosuje się wielokrotnie. UV działa nieszkodliwie dla człowieka przy wartościach poniżej 200nm.

Wykorzystanie promieniowania UV jest bardzo szerokie. Wykorzystanie promieniowania UV ma miejsce w celu wyjaławiania opakowań, wyjaławiania wody technologicznej, powierzchniowe wyjaławianie tusz mięsnych, drób, serów Czy wyjaławianie powietrza w halach produkcyjnych, magazynach , przechowalniach.