Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury i jej wpływ na

Współczesne techniki zamraŜania
Temat: Odporność drobnoustrojów na niskie
temperatury i jej wpływ na jakość produktów
mroŜonych.
Piotr Chełstowski
Sem. 9 SUChiKl
Spis treści:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Wstęp
Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury
Schemat tworzenia przetrwalników
Zmiany mikrobiologiczne w produktach spoŜywczych
Wnioski
Literatura
1. Wstęp.
Surowce i produkty Ŝywnościowe stanowią nie tylko źródło pokarmu dla ludzi,
ale równieŜ doskonałe podłoŜe dla rozwoju drobnoustrojów. Normalne funkcje
Ŝyciowe drobnoustrojów wymagają określonych warunków zewnętrznych.
Podstawowe znaczenie ma obecność wody. Mikroorganizmy nie mogą rozwijać
się zarówno w czystej chemicznie wodzie, jak i bez wody.
Co to są drobnoustroje?
- Są to organizmy Ŝywe widoczne w powiększeniu od 100 do kilku tysięcy razy
- Są organizmami zmiennocieplnymi o zróŜnicowanych wymaganiach
temperaturowych i ich funkcje Ŝyciowe odbywać się mogą tylko w pewnych
granicach temperatury.
- Temperaturowe minimum rozwoju drobnoustrojów jest stosunkowo szerokie
i kształtuje się w zakresie od nawet 10 do - 10°C, a dla niektórych gatunków
pleśni jeszcze niŜej.
2. Czynniki wpływające na szybkość rozwoju drobnoustrojów
Drobnoustroje mają zróŜnicowane wymagania i tolerancje temperaturowe,
określone optymalnymi, maksymalnymi i minimalnymi temperaturami ich
wzrostu. PoniŜej temperatury minimalnej następuje zanikanie funkcji Ŝyciowych
komórek. Doświadczalnie stwierdzono następujące granice temperaturowe
zdolności rozmnaŜania.
• od -5 do -8 dla bakterii
• od -10 do -12 dla droŜdŜy
• od -12 do -15 dla pleśni
Wspólną cechą drobnoustrojów jest ogromna szybkość rozmnaŜania się. Rozwój
bakterii w produktach Ŝywnościowych przedstawiono schematycznie na rys.
Krzywą wzrostu określającą logarytm liczby bakterii w funkcji czasu moŜna
umownie podzielić na kilka odcinków, odpowiadających poszczególnym fazom
procesu.
a – faza letalna – komórki zwiększają swoje wymiary i pojawiają się procesy
przemiany materii,
b – faza przyspieszonego wzrostu,
c – faza logarytmiczna – rozmnaŜanie komórek przebiega z największą
szybkością i równomiernością,
d – faza zwolnionego wzrostu,
e – faza stacjonarna – liczba drobnoustrojów pozostaje na stałym poziomie,
przyrost komórek równowaŜony jest ich wymieraniem,
f – faza obumierania – stopniowy spadek populacji mikroorganizmów
Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury jest znacznie większa niŜ na
temperatury wysokie. Przemiany mikroflory produktów podczas zamraŜania
wyraŜają się w zaniku ich zdolności rozwojowych, w kolejności określonej
właściwościami gatunkowymi, oraz w redukcji ogólnej liczby drobnoustrojów,
głównie w wyniku przemiany fazowej wody w lód.
Część drobnoustrojów znajdujących się w świeŜym produkcje ginie równieŜ
podczas przechowywania w stanie zamroŜonym. Nie ma jednak takiej niskiej
temperatury, która byłaby śmiertelna dla całej populacji drobnoustrojów.
Redukcja drobnoustrojów w niskich temperaturach jest procesem powolnym i
zróŜnicowanym, zaleŜnym od ilości i składu gatunkowego mikroflory produktu
w momencie jego zamroŜenia, składu chemicznego i właściwości produktu oraz
stosowanych parametrów technologicznych.
Szczególnie duŜa śmiertelność występuje w zakresie temperatur od -2 do -5 tj. w
strefie maksymalnej krystalizacji. W wodzie lub roztworach buforów
drobnoustroje gorzej przeŜywają obróbkę zamraŜalniczą niŜ w produktach
Ŝywnościowych.
Rozwój w niskich temperaturach jest wynikiem adaptacji lub mutacji
mikroorganizmów do zmienionych warunków środowiska. Drobnoustroje
odporne na zamraŜanie mają dwie wspólne cechy: systemy enzymatyczne
aktywne w niskich temperaturach oraz błony biologiczne nie zestalające się w
tych warunkach.
Proces zamraŜania przeŜywa do 70% wyjściowej liczby drobnoustrojów mięsa i
warzyw i 5-10% mikroflory owoców.
Liczba drobnoustrojów w 1g
Procesy mikrobiologiczne w produktach rozmroŜonych przebiegają w
przybliŜeniu z tą samą szybkością jak w produktach niezamroŜonych, przy
zachowaniu warunków porównywalności. WiąŜe się to z faktem, Ŝe wprawdzie
drobnoustroje w wyniku zamraŜalniczych zmian produktów (rozluźnienie
struktury, wyciek soku) znajdują po rozmroŜeniu lepsze warunki rozwoju,
jednak ich liczba jest silnie zredukowana, a przeŜywająca populacja osłabiona
procesami zachodzącymi w komórkach bakteryjnych pod wpływem niskich
temperatur.
Na przebieg procesów mikrobiologicznych moŜe mieć równieŜ wpływ zmiana
składu gatunkowego mikroflory produktów, w wyniku selektywnej eliminacji
pewnych antagonistycznych grup drobnoustrojów podczas obróbki
zamraŜalniczej.
3. Schemat tworzenia przetrwalników:
a) Początek podziału protoplazmy
b) Septa sporulacyjna zamknięta
c) tworzenie otoczki protoplazmy przetrwalnika
d) tworzenie ściany przetrwalnika
e) dojrzały przetrwalnik
1- zewnętrzna otoczka przetrwalnika
2- cortex
3- ścianka komórkowa przetrwalnika
4- protoplazma
4. Zmiany mikrobiologiczne w produktach spoŜywczych
Zmiany mikrobiologiczne w rybach
Zmiany przechowalnicze zachodzą pod wpływem endogennych enzymów,
biochemicznej działalności mikroflory i pasoŜytów oraz wskutek przemian
fizycznych i reakcji chemicznych.
Surowce rybne wymagają ścisłego przestrzegania niskich temperatur
przechowywania, aby wyeliminować ryzyko wzrostu bakterii
chorobotwórczych. Niskie temperatury w granicach -18°C do -20°C powodują
zahamowanie wzrostu mikroflory, ale dopiero temperatura -30°C doprowadza
do unicestwienia rozkładczych enzymów bakteryjnych.
Od temperatury zaleŜy czas trwania l generacji bakteryjnej. W temperaturze ok.
+20°C czas ten wynosi 10 do 20 minut. W chłodni wydłuŜa się do 8 godzin, a w
mroźni, w temperaturze ok. -10°C, trwać moŜe nawet do 200 dni. Przestrzeganie
odpowiednich parametrów chłodzenia umoŜliwia stąd dłuŜsze w czasie
przechowalnictwo.
Zmiany mikrobiologiczne w owocach
W owocach mroŜonych bez płukania (malinach, czarnych jagodach, czarnych
porzeczkach) bezpośrednio po zamroŜeniu w temp. -30°C stwierdzono spadek
liczby:
- bakterii do 13-16%,
- droŜdŜy do 2-18%.
Obróbka wstępna truskawek początkowo wpływa na spadek (po płukaniu), a
następnie na nieznaczny wzrost wyjściowego zakaŜenia surowca zarówno
bakteriami, jak i droŜdŜami. ZamraŜanie redukuje ogólną liczbę:
- bakterii do 30%,
- droŜdŜy do 27%.
5. Wnioski
Ogólnie moŜna stwierdzić, Ŝe jakość zamroŜonych produktów Ŝywnościowych
w aspekcie mikrobiologicznym zaleŜy od czterech podstawowych czynników:
⇒
ilości i składu gatunkowego mikroflory produktu w momencie jego
zamraŜania
⇒
efektów letalnych obróbki zamraŜalniczej
⇒
rozmnaŜania się drobnoustrojów skrajnie odpornych przy podwyŜszeniu
się temp produktów podczas przechowywania powyŜej -10
⇒
rozmnaŜania się nieuśmierzonej mikroflory produktów po ich
rozmnoŜeniu.
6. Literatura
a)_Postolski, Gruda – „ZamraŜenie śywności”
b) Czasopisma:
• Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna: nr. 1/2004
• Chłodnictwo: nr. 9 i 12/2004; 3 i 5/2005
c) Strony internetowe