Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury i jej wpływ na

POLITECHNIKA GDAŃSKA
Współczesne techniki zamrażania
Temat: Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury i jej
wpływ na jakość produktów mrożonych.
Krzysztof Mocek
Sem. 9
SiUChiKL
Plan Prezentacji:
1.) Historia Drobnoustrojów
2.) Podział Drobnoustrojów
3.) Temperatury a Drobnoustroje
4.) Utrwalanie Żywności
5.) Metody konserwowania żywności
6.) Chłodzenie żywności
7.) Zamrażanie Żywności
8.) Rozwój bakterii w produktach żywnościowych
9.) Podsumowanie
Historia Drobnoustrojów
Drobnoustrojami o najprostszej budowie są bakterie. Zostały one po raz pierwszy opisane i
narysowane w 1683r. przez Holendra Antonie van Leeuwenhoka . Dokładniejsze ich zbadanie
nastąpiło znacznie później, a wiele właściwości bakterii odkryto dopiero w ostatnich
dziesiątkach lat.
Podział Drobnoustrojów
1. Wirusy – Virales
Wirusy są najmniejszymi znanymi drobnoustrojami o wymiarach 20-300 nanometrów,
żyjącymi w sposób wyłącznie pasożytniczy wewnątrz komórek bakteryjnych, roślinnych,
zwierzęcych i ludzkich.
Ze względów metodologicznych wirusy dzieli się na:
• bakteryjne (bakteriofagi),
• roślinne ,
• zwierzęce.
Temperatury:
Większość wirusów traci zdolności zakażania w temperaturze powyżej 60°C. Wyjątek
stanowi, np. wirus zapalenia wątroby B, znoszący temperaturę 60°C przez 12 godzin,
temperaturę wrzenia wody przez 30 minut. Wirusy tolerują niskie temperatury. Swoje
właściwości zakaźne i antygenowe zachowują w temperaturze – 70°C przez wiele lat. Wirus
grypy wytrzymuje temperaturę 4°C przez pół roku. W płynnym azocie (-196 °C) można
przechowywać wirusy wiele lat. Zatem wirusy można zniszczyć przez podwyższanie
temperatury, a nie przez jej obniżanie.
2. Bakterie – Bacteria
Bakterie są to jednokomórkowe organizmy prokariotyczne, wielkości od 0,1 do kilkunastu
mikrometrów. Są to drobnoustroje bardzo szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, można je
spotkać w środowisku wodnym i glebowym oraz w powietrzu.
Podstawowe funkcje życiowe bakterii to: odżywianie, oddychanie i rozmnażanie.
W zależności od sposobu odżywiania wyróżnia się bakterie samożywne (heterotrofy) i
cudzożywne (autotrofy).
Temperatury:
Warunki sprzyjające rozwojowi:
Temperatura powyżej 0°C i poniżej 55°C
Warunki hamujące rozwój:
Temperatura poniżej 0°C i powyżej 55°C
3. Sinice
Sinice są sinozielonymi, mikroskopijnej wielkości organizmami jednokomórkowymi.
Na zdjęciu satelitarnym widać, że sinice najintensywniej kwitną na środkowym Bałtyku.
Sinice występują głównie w wodach słodkich, gdzie wiele z nich wchodzi w skład planktonu.
Niektóre gatunki żyją na powierzchni wilgotnej gleby i skał.
zakwitowi sinic sprzyjają m.in. wysokiej temperatury i nasłonecznienie.
Temperatury
Warunki sprzyjające rozwojowi:
zakwitowi sinic sprzyjają m.in. Wysokie temperatury i nasłonecznienie
Warunki hamujące rozwój:
niskie temperatury
4. Pleśnie
Potoczna nazwa saprofitycznych grzybów z różnych grup systematycznych
(np. pleśniak, pędzlak, kropidlak, sierpik).
Do rozwoju potrzebują one odpowiedniej temperatury i wilgotności oraz podłoża, z którego
czerpią składniki odżywcze.
Pleśń w lodówce w temperaturze około 5°C nie rozwija się. Jednak niektóre gatunki pleśni
rozwijają się nawet w tej temperaturze, tyle że wolniej. Jeśli żywność jest już zakażona
zarodnikami pleśni, to i tak ulegnie zniszczeniu.
Temperatury a Drobnoustroje
Ze względu na różnice w optimum, minimum i maksimum wzrostu, bakterie dzieli się
zwykle na trzy grupy:
a) bakterie psychrofilne — zimnolubne.
b) bakterie mezofilne — rosnące w średnich temperaturach.
c) bakterie termofilne — ciepłolubne.
Bakterie psychrofilne. Do tej grupy zalicza się bakterie żyjące w zimnych źródłach, głębokich
jeziorach i w morzach. Optimum wzrostu dla tych mikroorganizmów przypada poniżej 20°C.
Minimalna temperatura zwykle zbliża się do temperatury zamarzania środowiska. Zamarzanie
mechanicznie hamuje rozwój bakterii. Temperatura maksymalna waha się od 25 do 30°C.
Należy jednak pamiętać, że wiele bakterii psychrofilnych (np. form morskich) w warunkach
laboratoryjnych zachowuje się jak typowe mezofile. Ostatnio czynione są próby
wyodrębnienia jako psychrofili tylko tych bakterii, których rozwój jest możliwy poniżej
10°C, a hamowany jest już przy temperaturze około 20°C. Badania nad tym zagadnieniem
mają nie tylko wartość teoretyczną, ale również wielkie znaczenie dla chłodnictwa i
przechowywania żywności.
Bakterie mezofilne. Do grupy bakterii mezofilnych zalicza się drobnoustroje pasożytnicze
i znaczną większość saprofitów. Optimum wzrostu waha się, w zależności od gatunku
bakterii, od 20 do 40°C. Optimum temperatury wzrostu większości bakterii chorobotwórczych dla człowieka i zwierząt ciepłokrwistych zbliżone jest do temperatury organizmu, tj.
około 37°C. Minimalna ciepłota wzrostu mezofilów zwykle waha się od 10 do 25°C, a
maksymalna — od 40 do 45°C. Bakterie pasożytnicze, specjalnie zaś pasożyty bezwzględne,
często są wrażliwe na nawet stosunkowo małe wahania temperatury. Przykładem mogą być
krętki blade (zarazki kiły) lub gonokoki (zarazki rzeżączki).
Bakterie termofilne. Bakterie termofilne są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie.
Żyją one w gorących źródłach, w nawozie, glebie, fermentujących resztkach roślinnych (np.
w tytoniu, sianie), w jelitach niektórych zwierząt. Optimum wzrostu waha się od 45 do 60°C,
minimum od 25 do 45°C, a maksimum od 70 do 80°C. Najwyższa temperatura, w której żyją
formy wegetatywne bakterii, wynosi 98°C (gorące źródła Islandii). Termo-file dzielą
niektórzy badacze na dwie podgrupy: stenotermofile (rosnące tylko przy temperaturze 60°C i
więcej stopni) i euritermofile (rosnące zarówno w 60, jak i w 30°C).
Ryc. 1. Temperatury kardynalne bakterii psychro, mezo- i termofilnych.
Ma — temperatura maksymalna, powyżej której bakterie nie rosną i zamierają,
Mi — temperatura minimalna, poniżej której bakterie są nieaktywne i nie rosną,
O — temperatura optymalna, w jakiej aktywność bakterii jest największa
Utrwalanie Żywności
Ze względu na skład chemiczny, żywność stwarza ogólnie dobre warunki do wzrostu i
rozmnażania drobnoustrojów. Tylko nieliczne artykuły żywności np. suche orzechy i nasiona
strączkowe, są w naturalnym stanie trwałe przez dłuższy czas; przeważająca ilość już w
krótkim czasie jest atakowana i ulega rozkładowi przez bakterie, drożdże i pleśnie.
Wskutek procesów przemiany materii różnych rodzajów drobnoustrojów rozkładających
żywność, dochodzi do obniżania jej jakości, zmian smakowych i zmian konsystencji a często
także do zupełnego zepsucia. Przez żywność mogą być przenoszone czynniki etiologiczne
chorób zakaźnych , np. niektóre bakterie, pewne gatunki grzybów czy pierwotniaków oraz
kilka rodzajów pasożytów zwierzęcych; niektóre mogą też częściowo rozmnażać się w
żywności.
Metody konserwowania żywności
Metody Fizyczne:
- stosowanie wysokich temperatur (pasteryzacja, sterylizacja)
- odwadnianie (suszenie, zagęszczanie)
- chłodzenie i zamrażanie
Metody chemiczne:
- dodatek środków konserwujących
- kiszenie
- stosowanie warunków beztlenowych
- wędzenie
- solenie
- peklowanie
Krzywa wzrostu bakterii (Adaptacja z Tetra Pak 1995).
Chłodzenie żywności:
W procesie chłodzenia stosuje się temperatury wyższe od 0°C, tak że punkt zamarzania nie
jest przekraczany. Ponieważ w tych temperaturach mogą się rozwijać drobnoustroje
psychrofilne a enzymy tkankowe w artykułach żywnościowych nie tracą aktywności,
chłodzenie spełnia ograniczoną rolę w przedłużaniu trwałości, przy czym okres
przechowywania w dużym stopniu zależy od rodzaju żywności.
Składowanie w warunkach chłodniczych nadaje się szczególnie do utrzymywania w stanie
Świerzym takich produktów jak jaja, owoce, i warzywa, które w niższych temperaturach
zamarzają.
Zamrażanie żwności:
Zamrażanie praktycznie uniemożliwia rozmnażanie się drobnoustrojów w żywności i w
dużym stopniu opóźnia niepożądane enzymatyczne procesy przemiany materii, wskutek
czego produkty mrożone są znacznie bardziej trwałe niż chłodzone.
Ujemną stroną mrożenia są wysokie koszty. W praktyce do zamrażania stosuje się
temperatury od -10°C do -45°C.
Rozwój bakterii w produktach żywnościowych
Podsumowanie
Drobnoustroje są organizmami zmiennocieplnymi o zróżnicowanych wymaganiach
temperaturowych i ich funkcje życiowe odbywać się mogą tylko w pewnych granicach
temperatury. Obniżenie temperatury zmniejsza aktywność życiową drobnoustrojów w różnym
stopniu, różnych ich grup i rodzajach.
Bibliografia
Podstawy mikrobiologii żywności - Gunter Muller
Zamrażanie Żywności - Jacek Postolski, Zbigniew Gruda
Technika chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 1/2004
Mikrobiologia Ogólna - Hans G. Schlegel
Życie Bakterii - Władysław Kunicki - Goldfinger
www.technolog.friko.pl/neoalmanach/images/mikroby_image
http://www.aga-ewelina.piwko.pl/wirusy.htm
http://archiwum.wiz.pl/1999/99072800.asp
http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://ziemianarozdrozu.pl
http://pl.wikipedia.org/wiki/Dro%C5%BCd%C5%BCe
http://qwickstep.com/search/cooling-hot-food.html
http://www.menshealth.pl/dieta/Obiadus-hibernatus-cala-prawda-omrozonkach-3669.html
http://www.ladiva.pl/artykul/bon-appetit/mrozenie-zywnosci/747
http://www.google.pl/imgres?imgurl=http://www.eioba.org
http://www.sciaga.pl