Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury i jej wpływ na

Gdańsk, 12.01.2009
Współczesne techniki zamraŜania
Seminarium
Temat:
Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury i jej wpływ na jakość
produktów mroŜonych.
Spis treści:
1.
2.
3.
4.
5.
Wprowadzenie do tematu………………………………………………………………2
Pojęcie drobnoustrojów………………………………………………………………...2
Rodzaje drobnoustrojów (warunki sprzyjające oraz zabiegi hamujące ich rozwój)..….2
Czynniki wpływające na rozwój drobnoustrojów…………………………………..….4
Zmiany mikrobiologiczne w mroŜonej Ŝywności na przykładzie wybranych
produktów……………………………………………………………………...………5
6. Wpływ niskich temperatur na jakość produktów mroŜonych…………………………7
7. Podsumowanie………………………………………………………………………....8
8. Literatura……………………………………………………………………………….8
Student: Adam Sawala
Specjalność: SiUChKl
Sem. 09, Wydz. Mech.
1
1. Wprowadzenie.
Surowce i produkty Ŝywnościowe stanowią źródło pokarmu dla ludzi, ale jednocześnie
są teŜ doskonałym podłoŜem dla rozwoju drobnoustrojów. Jedną z metod utrwalania
Ŝywności jest jej zamraŜanie, pozwalające uzyskać duŜą trwałość produktów zamraŜanych.
Jednak jest to równieŜ metoda czasowa, gdyŜ nie powoduje całkowitego zniszczenia
drobnoustrojów ani wyeliminowania przemian chemicznych, lecz jedynie silne zwolnienie
tych procesów w okresie działania niskich temperatur.
2. Pojęcie drobnoustrojów.
Drobnoustroje (mikroorganizmy) to sztuczna grupa nie mająca formalnego charakteru
systematycznego, obejmująca drobne, zwykle jednokomórkowe organizmy widoczne pod
mikroskopem. NaleŜą do nich bakterie, pierwotniaki, wirusy, liczne glony, niektóre grzyby.
Wiele drobnoustrojów pasoŜytuje w innych organizmach, w tym u człowieka, wywołując
choroby zakaźne (<= zarazki). Liczne drobnoustroje są niezbędnymi symbiontami
organizmów wyŜszych (np. mikroflora jelitowa i symbiotyczne orzęski pomagają zwierzętom
trawić błonnik roślinny). Są równieŜ zasadniczą grupą reducentów w ekosystemach.
Drobnoustroje to organizmy zmiennocieplne o zróŜnicowanych wymaganiach
temperaturowych i ich funkcje Ŝyciowe mogą się odbywać jedynie w pewnych granicach
temperatury. DuŜe znaczenie ma takŜe obecność wody. Mikroorganizmy nie mogą rozwijać
się zarówno w czystej chemicznie wodzie, jak i bez wody.
3. Rodzaje drobnoustrojów (warunki sprzyjające oraz zabiegi hamujące
ich rozwój)
a) Enzymy
Warunki sprzyjające:
•
•
•
optymalna temperatura 20°C do 40°C,
obecność wilgoci,
dostęp powietrza (tlenu).
Zabiegi hamujące:
•
•
•
•
chłodzenie (-1°C do 13°C),
zamraŜanie (-18°C do -35°C),
blanszowanie przy temperaturze 100°C,
kwaszenie, suszenie i wędzenie.
2
b) Bakterie
Warunki sprzyjające:
•
•
•
•
•
optymalna temperatura 20°C do 40°C,
obecność wilgoci,
oŜywiona aktywność enzymów,
słaba zasadowość.
Zabiegi hamujące:
•
•
•
•
•
•
•
•
chłodzenie (-1°C do 13°C),
pasteryzacja i sterylizacja (62°C do 140°C),
kwaszenie,
suszenie i wędzenie,
solenie (silny roztwór soli),
słodzenie (silny roztwór cukru),
naświetlanie promieniami ultrafioletowymi,
dodawanie antyseptyków (bakteriobójczych środków chemicznych).
c) DroŜdŜaki
Warunki sprzyjające:
•
•
•
optymalna temperatura 20°C do 40°C,
obecność wilgoci,
dostęp powietrza (tlenu).
Zabiegi hamujące:
•
•
•
•
chłodzenie (-1°C do 13°C),
zamraŜanie (-18°C do -35°C),
podgrzewanie do wysokiej temperatury (80°C do 100°C),
słodzenie.
d) Pleśnie
Warunki sprzyjające:
•
•
•
•
•
optymalna temp. 20°C do 40°C,
wysoka wilgotność,
bezruch powietrza,
brak dostępu światła,
słaba kwasowość.
3
Zabiegi hamujące:
•
•
•
•
•
•
chłodzenie (-1°C do 13°C),
zamraŜanie (-18°C do -35°C),
podgrzewanie do wysokiej temperatury (80°C do 100°C),
kwaszenie,
suszenie,
naświetlanie promieniami ultrafioletowymi.
4. Czynniki wpływające na rozwój 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:
•
•
•
Bakterie (-5°C do -8°C),
DroŜdŜe (-10°C do -12°C),
Pleśnie (-12°C do -15°C).
Fazy wzrostu populacji bakterii:
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.
Rys. 1. Fazy wzrostu populacji bakterii, [1].
4
Wpływ obecności wody na rozwój mikroorganizmów.
Drobnoustroje nie mogą rozwijać się zarówno w czystej chemicznie wodzie, jak i bez
wody. Czynnikiem charakteryzującym stosunki wodne w produktach jest aktywność wodna
aw określająca ilość wody dostępnej dla drobnoustrojów.
Temperatura [°C ]
0
Aktywność aw
1.000
-5
0,953
-10
0,907
-15
0,864
-20
0,823
-30
0,75
-40
0,68
-50
0,62
Minimalna wartość aw aktywności
Ŝyciowej mikroorganizmów:
• bakterie (0,90),
• droŜdŜe (0,88),
• pleśnie (0,75).
Tab. 1. Aktywność wodna w mroŜonej Ŝywności, [1].
5. Zmiany mikrobiologiczne w mroŜonej Ŝywności.
Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury jest znacznie większa niŜ na
temperatury wysokie. Przemiany mikroflory produktów podczas zamraŜania wyraŜają się w
zaniku ich zdolności rozwojowych głównie w wyniku przemiany fazowej wody w lód. Zanik
funkcji Ŝyciowych drobnoustrojów powodują nie niskie temperatury same w sobie, ale
właśnie wywołane przez nie wewnątrzkomórkowe formowanie lodu. Szczególnie duŜa
śmiertelność występuje w zakresie temperatur od -2°C do -5°C tj. w strefie maksymalnej
krystalizacji.
Proces zamraŜania przeŜywa do 70% wyjściowej liczby drobnoustrojów mięsa i warzyw oraz
około 5 – 10% mikroflory owoców (wpływ obniŜonego pH).
a) Zmiany mikrobiologiczne w mroŜonych rybach.
W przypadku przetworów rybnych stosuje się metodę szybkiego zamraŜania co jest
koniecznością w celu zachowania ich wyjściowych cech jakościowych. Temperatura
przechowywania tych przetworów wynosi około -18°C.
Czas składowania zamroŜonych ryb o wysokiej jakości, w warunkach zabezpieczających
je przed jełczeniem i wysuszką, w temperaturach rzędu -25°C wynosi około 6 miesięcy dla
ryb tłustych i 8 miesięcy dla ryb chudych.
Okres przechowywania ryb i przetworów solonych wynosi średnio około 3 miesiące od
daty produkcji przy zachowaniu temperatury od -1°C do +5°C.
5
Tab. 2. Okres przechowywania śledzi solonych, [3].
b) Zmiany mikrobiologiczne w mroŜonych warzywach.
Przyjmując zawartość bakterii w fasolce surowej jako 100%, doświadczalnie stwierdzono
następujące zakaŜenia w poszczególnych fazach przerobu:
- po blanszowaniu i schłodzeniu (8,5%),
- przed mroŜeniem (33,5%),
- po zamroŜeniu w temp. -28°C (10,5%),
- po 4 miesiącach przechowywania
w temp. -20°C (2,5%).
I – surowiec, II – po ocieraczce, III – po blanszowaniu, IV – po przenośniku, V – po krajalnicy, VI –
po zamroŜeniu, VIII – gotowy wyrób.
Rys. 2. ZakaŜenia mikrobiologiczne marchwi w róŜnych fazach cyklu produkcyjnego, [1].
6
Rys. 3. PrzeŜywalność bakterii w mroŜonej fasolce podczas przechowywania w róŜnych
temperaturach, [1].
c) Zmiany mikrobiologiczne w mroŜonych owocach.
Owoce mroŜone bez płukania (maliny, jagody, porzeczki) bezpośrednio po zamroŜeniu w
temperaturze -30°C wykazują procentowy spadek wyjściowej liczby bakterii do 13 – 16%, a
droŜdŜy do około 2 – 18%.
W przypadku truskawek obróbka wstępna (płukanie) wpływa początkowo na spadek, a
następnie nieznaczny wzrost zakaŜenia drobnoustrojami.
ZamraŜanie redukuje ogólną liczbę bakterii do 30%, a droŜdŜy do 27%. Po 4
miesiącach przechowywania w temperaturze -20°C zawartość bakterii i droŜdŜy w
mroŜonych owocach nie przekracza 1,5% wartości wyjściowych.
6. Wpływ niskich temperatur na jakość produktów mroŜonych.
Zmiany jakościowe w mroŜonej Ŝywności są wypadkową przemian biochemicznych,
chemicznych oraz fizycznych zachodzących na powierzchni produktów. Prawidłowo
zaprojektowany łańcuch zamraŜania oraz poprzedzająca je obróbka wpływają na osiągnięcie
bardzo dobrej jakości produktów mroŜonych, wyŜszej niŜ w przypadku innych metod
przechowywania i utrwalania Ŝywności,
a czasami nawet wyŜszej niŜ w przypadku produktów świeŜych. MroŜona Ŝywność
uwaŜana jest za Ŝywność bezpieczną, bez szkodliwych drobnoustrojów, substancji
toksycznych, obcych dodatków itp.
7
7. Podsumowanie.
Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury jest znacznie większa niŜ na
temperatury wysokie. Dlatego przed procesem zamraŜania stosuje się obróbkę Ŝywności (w
tym cieplną) w celu zmniejszenia negatywnego wpływu zmian mikrobiologicznych na jej
jakość.
8. Literatura.
1.
2.
3.
4.
J. Postolski, Z. Gruda: „ZamraŜanie Ŝywności”.
J. Ullrich: „Technika chłodnicza. Poradnik”.
Czasopismo „Chłodnictwo”.
J. Postolski: „Utrwalanie Ŝywności w niskich temperaturach”, Technika Chłodnicza i
Klimatyzacyjna 1/2004.
8