Współczesne techniki zamraŝania Temat: Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury i jej wpływ na jakość produktów mroŝonych. Piotr Chełstowski Sem. 9 SUChiKl
Spis treści: 1. Wstęp 2. Odporność drobnoustrojów na niskie temperatury 3. Schemat tworzenia przetrwalników 4. Zmiany mikrobiologiczne w produktach spoŝywczych 5. Wnioski 6. 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