Psucie się żywności nieutrwalonej.

POLITECHNIKA GDAŃSKA
Wydział Mechaniczny
Katedra Energetyki i Aparatury Przemysłowej
Seminarium: WSPÓŁCZESNE TECHNIKI ZAMRAŻANIA
Temat: Psucie się żywności nieutrwalonej
nieutrwalonej
Prowadzący pracę: doc.
doc dr inż. Z. Bonca
Wykonał: Adam Łukaszewicz SUChiKl sem. IX
Gdańsk 2011
1. PRZECHOWYWANIE ŚRODKÓW ŻYWNOŚCIOWYCH
Środki żywnościowe mają bardzo różne właściwości fizyczne i chemiczne. Środki te często są
nietrwałe, a część z nich występuje sezonowo. Aby zapewnić przemysłowi gastronomicznemu
ciągłość i urozmaicenie, produkty żywnościowe należy zabezpieczyć przed zepsuciem. Zadanie to
spełnia p r z e c h o w a l n i c t w o, które ma na celu stworzenie takich warunków do
przechowywania żywności, aby jak najdłużej zachowała świeżość. Jednak wraz z upływem czasu
wartość odżywcza większości produktów żywnościowych ulega obniżeniu i tracą one dodatnie cechy
jakościowe. Zatem gospodarka magazynowa musi być przeprowadzana umiejętnie i odpowiedzialnie.
Trwałość środków żywnościowych jest różna. Najmniej trwałe są surowce, które zachowują
cechy organizmów żywych, np. warzywa, owoce, mięso, jaja. Bardziej trwałe są surowce, które
utraciły część cech żywych organizmów, ale zachowały naturalne właściwości, np. przetwory mleczne,
mięsne, zbożowe. Najtrwalsze są środki żywnościowe, które wskutek różnych zabiegów
technologicznych zmieniły swoją strukturę i właściwości, np. konserwy i koncentraty.
Wiele czynników ma wpływ na jakość żywności, np.:
•
•
•
•
•
•
•
powietrze,
wilgotność,
temperatura,
światło,
czas przechowywania,
drobnoustroje,
czystość pomieszczeń.
Powietrze może wywierać na żywność wpływ dodatni i ujemny. Środki żywnościowe,
zachowujące cechy żywych organizmów, wymagają stałego dopływu i wymiany powietrza w celu
podtrzymania procesów żywnościowych, zwłaszcza oddychania. Brak świeżego powietrza powoduje
zamieranie komórek i szybkie psucie się surowców tej grupy. Niekorzystny wpływ wywiera powietrze
na tłuszcz i żywność o dużej zawartości tłuszczu. Przyspiesza ono procesy utleniania i jełczenia
tłuszczu oraz prowadzi do utraty niektórych witamin.
Wilgotność wpływa na cechy jakościowe żywności w sposób bezpośredni i pośredni.
Nadmierna wilgotność powoduje nawilżanie, zagrzewanie oraz zbrylanie żywności, obniża również
jakość opakowań przez rozklejanie torebek i rdzewienie puszek. Natomiast mała wilgotność prowadzi
do wysychania, kurczenia się surowców oraz powstawanie nadmiernych ubytków. Pośrednio
wilgotność wpływa ujemnie na przechowywaną żywność, gdyż stwarza dogodne warunki do rozwoju
drobnoustrojów.
Temperatura wywiera wpływ na intensywność procesów życiowych zachodzących w
środkach żywnościowych i na rozwój drobnoustrojów. Do przechowywania żywności stosuje się niską
temperaturę w granicach 0 - 8oC lub - 20oC. Wyższe temperatury powodują niekorzystne zmiany
konsystencji, wyglądu i innych cech fizycznych żywnościowych oraz sprzyjają rozwojowi
drobnoustrojów.
Światło słoneczne działa na środki spożywcze szkodliwie, ponieważ uaktywnia enzymy, które
przyspieszają procesy życiowe w tkankach żywności, zwłaszcza dojrzewanie i kiełkowanie. Powoduje
również jełczenie tłuszczu i niszczenie witamin. Przykładem może być mleko, które po 6 godzinnym
naświetlaniu traci 66% witaminy B2.
Czas jest czynnikiem, który dla pewnych środków żywnościowych, np. warzyw, owoców,
serów dojrzewających, mięs, mąki, jest konieczny do osiągnięcia lepszej jakości przez dojrzewanie.
Jednak czas potrzebny do przebiegu tego procesu jest ograniczony i nie można go przedłużać, bo
nawet najlepsze warunki przechowywania nie zahamują całkowicie niekorzystnych zjawisk, do jakich
prowadzi zbyt długie przechowywanie.
Drobnoustroje działające na żywność to bakterie, pleśnie i grzyby. Najliczniejszą grupę
drobnoustrojów stanowią bakterie, które stwarzają największe zagrożenie dla żywności. Pleśnie i
grzyby atakują środki żywnościowe nieodpowiednio przechowywane, zmieniając niekorzystnie ich
smak i zapach. Przed szkodliwym działaniem bakterii najpewniej chroni zachowywanie bezwzględnej
czystości.
2. ZMIANY ZACHODZĄCE W ŚRODKACH ŻYWNOŚCIOWYCH PODCZAS
PRZECHOWYWANIA
W środkach żywnościowych podczas przechowywania zachodzi wiele procesów biochemicznych,
mikrobiologicznych, chemicznych, fizycznych, które wywołują w nich zmiany jakościowe:
■
■
korzystne - poprawa wyglądu, smaku i zapachu
niekorzystne - obniżają cechy jakościowe, oraz wartość odżywczą i technologiczną.
Podczas przechowywania w żywności następują procesy takie jak:
1. Oddychanie - jest procesem zachodzącym w surowcach, które nie zatraciły cech żywych
organizmów. Zjawisko to powoduje obniżenie wartości odżywczej surowców w miarę przedłużania
przechowywania.
2. Dojrzewanie - odbywa się pod wpływem enzymów zawartych w tkankach. Prowadzi ono do
poprawy wyglądu, smaku i zapachu warzyw oraz owoców. W większości przypadków celem
przechowywania jest zahamowanie procesów dojrzewania. Czynnikami, które mogą regulować
proces dojrzewania są: temperatura, zawartość tlenu i dwutlenku węgla w atmosferze oraz
wilgotność. Dlatego jednym ze sposobów zapobiegania tym procesom jest stosowanie odpowiednich
opakowań surowców, np. pakowanie próżniowe lub w atmosferze CO2.
3. Autoliza (samotrawienie) - zachodzi pod wpływem enzymów autolitycznych i prowadzi do
rozkładu składników odżywczych wewnątrz komórek. Autoliza w początkowym etapie zwiększa
strawność środków żywnościowych, ale dalej posunięta przyspiesza psucie się żywności.
4. Wysychanie - jest zjawiskiem fizycznym prowadzącym do utraty wody z tkanek, co powoduje
wiotczenie i kurczenie się. Wpływa to niekorzystne na wartość odżywczą warzyw i owoców,
zmniejsza się zawartość witaminy C, obniża się jakość surowców.
5. Kiełkowanie - występuje w surowcach roślinnych. Jest to zjawisko niepożądane i należy mu
zapobiegać lub je opóźniać przez przechowywanie surowców w pomieszczeniach chłodnych i
suchych.
3. DROBNOUSTROJE
3.1 BAKTERIE
Bakterie właściwej fermentacji mlekowej są bardzo rozpowszechnione w przyrodzie.
Występują w produktach mleczarskich, w kwaszonkach, w produktach zbożowych, w sokach
owocowych, w piwie, winie itp. Mają wysokie wymagania odżywcze, potrzebują do swojego rozwoju
określonych aminokwasów i witamin. Niektóre są szkodnikami w przemyśle, a inne nawet
chorobotwórcze.
Zastosowanie fermentacji mlekowej w przemyśle spożywczym
W przemyśle mleczarskim prowadzi się hodowlę grzybków kefirowych. Używa się je do produkcji
kefiru. Bakterie mlekowe wykorzystuje się w mleczarstwie do produkcji takich napojów jak: mleko
ukwaszone, kefir, jogurt, mleko acidofilne i inne. Są używane do dojrzewania serów
podpuszczkowych i ukwaszania mleka przeznaczonego do produkcji serów twarogowych. Bakterie
mlekowe mają udział w kwaszeniu kapusty, ogórków oraz innych warzyw.
W przemyśle mięsnym bakterie biorą udział w przemianach mikrobiologicznych zachodzących w
wędlinach surowych (metka, salami) ,podczas ich produkcji i przechowywania.
W przemyśle piekarskim wchodzą w skład zakwasów chlebowych wywołując fermentację mlekową.
Zakwaszają one ciasto żytnie, co nadaje mu charakterystyczny smak i zapach.
Szkodliwe działanie bakterii mlekowych w przemyśle spożywczym
Do bakterii mlekowych szkodliwych w przemyśle mleczarskim należą niektóre bakterie właściwej
fermentacji mlekowej, jak np. :
• odmiana paciorkowca mlekowego,
• pałeczki okrężnicy.
Część bakterii mlekowych wytwarza różne produkty uboczne, które hamują rozmnażanie się drożdży.
Bakterie te wywołują wiele wad piwa, takich jak: zmętnienie, kwaśnienie i inne.
Bakterie octowe
Nie mają wysokich wymagań pokarmowych. Mają zdolność utleniania alkoholu etylowego do kwasu
octowego. Ta ostatnia właściwość jest wykorzystywana w przemyśle do produkcji octu.
Szkodliwe działanie bakterii octowych w przemyśle spożywczym
Bakterie octowe mogą powodować wiele wad w gotowym piwie lub winie, wywołując zmętnienie,
kwaśnienie, zapach octu, kożuch na powierzchni. Mogą one także powodować psucia się marynat
owocowych i warzywnych, tworząc kożuch na powierzchni i obniżając kwasowość środowiska.
Bakterie octowe powodują również zakłócenia w produkcji drożdży piekarskich.
Bakterie propionowe
Bakterie te mają szczególne znaczenie w przemyśle mleczarskim w dojrzewaniu serów
podpuszczkowych. Określone gatunki używane są do zakwasów stosowany do wyrobu sera
ementalskiego.
Bakterie masłowe
Bakterie te są szkodnikami. Powodują tzw. późne wzdęcia serów podpuszczkowych dojrzewających,
psucie się konserw warzywnych i owocowych oraz kiszonych pasz.
Przemiany białek pod wpływem bakterii oraz ich znaczenie
Mikrobiologiczny beztlenowy, głęboki rozkład białka z wytworzeniem związków o nieprzyjemnym
zapachu nazywamy gniciem. Gnicie odbywa się przy udziale enzymów proteolitycznych,
wytwarzanych i wydzielanych przez bakterie gnilne. Rozkład białka w tym procesie polega na
hydrolizie ich do aminokwasów. Enzymy proteolityczne rozrywają wiązania peptydowe w
cząsteczkach białek, w wyniku czego powstają najpierw polipeptydy, następnie – peptydy i wreszcie
aminokwasy.
Wśród enzymów tych wyróżnia się:
• Egzopeptydazy - odrywające końcowe aminokwasy z łańcucha białkowego.
• Endopeptydazy - rozrywające wiązania peptydowe znajdujące się w środkowej części
łańcucha.
Dalszy rozkład aminokwasów może polegać na dezaminacji lub dekarboksylacji.
Dezaminacja aminokwasów; polega na oderwaniu amoniaku od cząsteczki aminokwasu. Oprócz
amoniaku powstają m.in.: hydroksykwasy, ketokwasy, alkohole, kwasy tłuszczowe. Z dezaminacji
aromatycznych aminokwasów powstają indol i skatol, a z zawierających siarkę siarkowodór i
merkaptan.
Dekarboksylacja aminokwasów; polega na oderwaniu tlenku węgla IV, przy czym z aminokwasu
powstaje odpowiednia amina. Powstałe aminy ulegają dezaminacji, dając alkohole i amoniak.
Typowy proces gnilny zachodzi wyłącznie w środowisku alkalicznym, natomiast nie odbywa się w
środowisku kwaśnym.
Rozkład tłuszczów przez bakterie
Tłuszcze nie zawierające prawie wody (smalec), nie stanowią dobrego podłoża dla bakterii. Lecz np.
masło zawierające około 16 % wody jest bardzo dobrym podłożem, a szczególnie, gdy woda tworzy
minikropelki. Mikrobiologiczny rozkład tłuszczów zachodzi pod wpływem enzymów zwanych
lipazami. Lipazy powodują hydrolityczne rozszczepienie tłuszczów na glicerol i wolne kwasy
tłuszczowe. Glicerol jest dalej wykorzystywany, a kwasy tłuszczowe gromadzą się nadając produktowi
zjełczały zapach i smak.
3.2 DROŻDŻE
Charakterystyka drożdży
Drożdże piekarskie - są to rasy szybko rozmnażające się, charakteryzujące się dużą siłą podnoszenia
ciasta i dużą trwałością przy przechowywaniu. Są to drożdże fermentacji górnej. (martwe zbierają się
na górze płynu).
Drożdże piwowarskie - są to rasy drożdży fermentacji dolnej, które fermentują w temperaturze 5 –
10° C oraz drożdże fermentacji górnej fermentujące w temperaturze 10 – 25° C. Te ostatnie są
stosowane do produkcji specjalnych piw (grodziskie).
Drożdże winiarskie - są to rasy różniące się między sobą zdolnościami fermentacyjnymi i ilością
wytwarzanego alkoholu, kwasów oraz estrów. Drożdże te, to drożdże fermentacji dolnej.
Pożądana rola drożdży w przemyśle spożywczym
Wykorzystywane są w przemyśle:
•
•
•
•
•
piekarskim – do rośnięcia ciasta pszennego oraz w zakwasach chlebowych,
piwowarskim – do produkcji piwa,
winiarskim – do produkcji wina,
gorzelniczym – do produkcji spirytusu,
mleczarskim – do produkcji kefiru.
Ujemna rola drożdży w przemyśle spożywczym
Zakażenie czystych kultur drożdżami dzikimi obniża jakość. Wiele szkód wywołują także drożdże
osmofilne. Mogą one rozwijać się w produktach owocowo – warzywnych, takich jak: dżemy, galaretki
i syropy owocowe, miód i pomadki. Przyczyną psucia się kwaszonej kapusty i ogórków są drożdże
kożuchujące, które rozkładają kwas mlekowy, odkwaszają środowisko, co umożliwia rozwój bakterii
gnilnych. Są również przyczyną licznych wad mleka i jego przetworów. W śmietanie wywołują
gazowanie i zapach alkoholowy. Na powierzchni kwaśnej śmietany dobrze rozwijają się drożdże
kożuchujące. Są przyczyną lekko kwaśnego, gorzkiego oraz drożdżowego smaku masła. Mogą także
wywoływać czerwone i pomarańczowe plamy na maśle. W przemyśle mięsnym mogą być przyczyną
wytworzenia się na powierzchni mięsa bezwonnego, białego nalotu (tzw. oszronienie mięsa). Drożdże
powodują także psucie się oranżad i octu.
3.3 PLEŚNIE
Korzystna rola pleśni przemyśle spożywczym
Kwas cytrynowy - produkuje się na skalę przemysłową w procesie fermentacji cytrynowej, przy
udziale czystych kultur pleśni kropidlaka czarnego. Fermentacja cytrynowa polega na utlenianiu
cukrów (glukozy, fruktozy, sacharozy) do kwasu cytrynowego. Proces ten przebiega z udziałem tlenu i
jest bardzo złożony.
Serowarstwo - liczne gatunki pleśni z rodzaju Penicillum wykorzystuje się w serowarstwie, w
dojrzewaniu serów pleśniowych. W serach miękkich z porostem pleśni (brie, camembert)
dojrzewanie przebiega przy udziale gatunków: Penicillum candidum i P. camembert, a w serach
miękkich z przerostem pleśni (rokpol) – z udziałem P. roqueforti.
Szkodliwa rola pleśni w przemyśle spożywczym
Pleśnie wywołują różne wady produktów mleczarskich. Rozkładają kwas mlekowy i odkwaszają
środowisko, atakują także białko i tłuszcze. Powodują jełczenie masła, kolorowe palmy na maśle i
serach, gnicie i goryczkę serów, wady śmietany. Bardzo pospolita jest pleśń Geotrichum candidum.
Tworzy ona delikatny biały nalot na powierzchni zsiadłego mleka, śmietany, serów twarogowych. Jest
ona również odpowiedzialna za odkwaszanie i psucie się kwaszonej kapusty i ogórków. Do
pospolitszych szkodników w mleczarstwie zalicza się też pleśnie z rodzaju Penicillum i Aspergillus.
Pleśnienie mięsa wywołują pleśnie z rodzaju Penicillum, Aspergillus i Mucor.
4. ZAPOBIEGANIE PSUCIU SIĘ ŻYWNOŚCI
Przez pojęcie utrwalanie żywności rozumiemy: wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych
(np. ciemnienia enzymatycznego), niedopuszczenie do rozwoju i działalności drobnoustrojów (przez
ich zniszczenie lub usunięcie z zabezpieczeniem przed ponowną infekcją), wstrzymanie zmian
chemicznych - nieenzymatycznych (np. utleniania witamin), wstrzymanie zmian fizycznych (np. zmian
konsystencji i struktury), zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem szkodników, zabezpieczenie przed
zakażeniem (przed zakurzeniem, zanieczyszczeniami chemicznym i fizycznymi), zabezpieczenie przed
zakażeniem drobnoustrojami chorobotwórczymi.
Rozróżniamy
następujące
metody
utrwalania
żywności:
Pasteryzacja
Sposób zapobiegania szybkiemu psuciu sie produktów żywnościowych, głównie płynów, na skutek
działania znajdujących się w nich drobnoustrojów. Proces pasteryzacji polega na ogrzewaniu
produktu do temperatury, w której giną już drobnoustroje, lecz nie powoduje jeszcze zmian samego
produktu. Pasteryzacja pozwala wiec zachować własności smakowe i odżywcze produktu i nie
wywołuje rozpad zawartych w nim witamin. Przeprowadza się ją zwykle w temperaturze od 60 do
100°C. Metoda ta została wynaleziona w połowie ubiegłego wieku przez wielkiego uczonego
francuskiego chemika i bakteriologa Ludwika Pasteura podczas prowadzonych na zlecenie
francuskich
piwowarów
badań
przyczyn
kwaśnienia
piwa.
Apertyzacja
Jest to metoda konserwowania żywności w hermetycznych naczyniach przez długotrwałe ogrzewanie
w wodzie wrzącej wynaleziona przez Nicolasa Apperta. Niewielki dodatek związków chemicznych o
działaniu bakteriobójczym (najczęściej to kwas benzoesowy i sorbowy, związki siarki oraz antybiotyki)
zapobiegają rozwojowi szkodliwych mikrobów. Czyni to żywność absolutnie bezpieczną, nie
zmieniając jej smaku i wyglądu. Metoda konserwowania mięsa pozwala nam w sposób trwały
zabezpieczyć je przed zepsuciem. Konserwy mięsne są to przetwory w puszkach hermetycznie
zamkniętych, które zostały poddane pasteryzacji lub sterylizacji.
Sterylizacja
Jest to proces prowadzący do usunięcia lub zabicia wszystkich mikroorganizmów z danego
środowiska, również przetrwalników. Sterylizacja polega na ogrzewaniu produktu temperaturą
powyżej 100°C. Sterylizację termiczną przeprowadza się albo stosując suche, gorące powietrze (160180°C, przez 1-1,5 godz.), albo gorącą parą wodną w procesie tyndalizacji w 100°C, w autoklawie w
temp. 121-123°C, przez 15-30 minut, w nasyconej parze wodnej pod nadciśnieniem 1 atmosfery.
Kiszenie,kwaszenie
Jest to utrwalanie surowców roślinnych przeznaczonych do spożycia (np. kapusty, ogórków, grzybów)
oraz na paszę (kiszonki), poprzez wytwarzający się kwas mlekowy (1% - 1,5%) w wyniku fermentacji
mlekowej. Bakterie zamieniają cukier zawarty w warzywach na kwas mlekowy, przez co zabezpieczają
kwaszonki przed gniciem. Kwaszonki muszą być zawsze pokryte sokiem lub zalewą, ażeby nie
dostawało się do nich powietrze, które powoduje rozwój pleśni. Sól ułatwia wydzielanie soku, w
którym mogą działać bakterie kwasu mlekowego. W początkowej fazie kwaszenia przetwór powinien
stać w pomieszczeniu o temperaturze 18-25°C, po 7-10 dniach trzeba go przenieść do chłodniejszego
pomieszczenia. Kwaszenie jest jedną z metod utrwalania warzyw i owoców.
Suszenie
Jest to zespół operacji technologicznych, mających na celu zredukowanie zawartości wody w
produkcie przez jej wyparowanie i zmniejszenie przez to aktywności wody do wartości
uniemożliwiającej rozwój drobnoustrojów, jak również ograniczenie do minimum przemian
enzymatycznych i nieenzymatycznych. O ile zabezpieczenie przed rozwojem drobnoustrojów i pleśni
uzyskuje się już zwykle przy zmniejszeniu zawartości wody w produkcie do ok. 15%, o tyle
zahamowanie przemian typu enzymatycznego (niebakteryjnego) a zwłaszcza nieenzymatycznego
wymaga na ogół zmniejszenia wartości wody poniżej 5% niekiedy nawet do 1-2%. Cechą
charakterystyczną suszonych produktów spożywczych bez względu na ich pierwotną konsystencję,
jest
uzyskanie
przez
susz
konsystencji
stałej.
Solenie
Jest jedną z najstarszych metod utrwalania artykułów żywnościowych. Przesycenie tkanek roztworem
soli odpowiednie stężonym uniemożliwia (hamuje) rozwój drobnoustrojów, sól bowiem ma
właściwości odciągania wody z tkanek produktu i komórek drobnoustrojów. Przy stężeniu soli 15%25% większość drobnoustrojów zostaje unieszkodliwiona przez zahamowanie rozwoju. Ten sposób
utrwalania stosuje się zarówno w skali przemysłowej, jak i domowej, do utrwalania szeregu
produktów zwierzęcych (mięso, ryby, słonina, ser biały) oraz roślinnych (warzywa korzeniowe,
szczaw, koper fasola strączkowa, grzyby). Ujemną stroną produktów solonych z punktu widzenia ich
przydatności kulinarnej jest konieczność moczenia ich w wodzie dla usunięcia ze względów
smakowych nadmiaru soli. Moczenie to powoduje równocześnie przejście do wody wielu cennych
składników odżywczych.
Liofilizacja
Jest to pewien rodzaj suszenia. Liofilizację zastosowano po raz pierwszy w latach pięćdziesiątych XX
wieku na zlecenie rządu Stanów Zjednoczonych zmierzającego do wyprodukowania lekkich wagowo
racji żywności dla astronautów i wojska. W procesie liofilizacji należy najpierw zamrozić suszony
preparat (poniżej -40°C), a następnie wytworzyć próżnię (ok. 1 Pa) niezbędną do zapoczątkowania
sublimacji wody, po czym dostarczać w sposób kontrolowany ciepło podtrzymujące sublimację oraz
usuwać (np. wymrażać) powstającą parę wodną. Takie przetwarzanie żywności pozwala zachować
najcenniejsze składniki i właściwości: witaminy, białka, składniki mineralne oraz właściwości takie jak:
zapach, smak czy kolor. Produkt taki po zetknięciu z wodą odzyskuje właściwości będąc bardziej
czysty
niż
pierwotnie.
BIBLIOGRAFIA
•
•
•
•
www.mikrobiologia.prv.pl
www.zsgips.stecu.pl
www.nauka.rk.edu.pl
P. Palich, Podstawy technologii i przechowalnictwa żywności.