42
Metody konzervace potravin v potravinářské mikrobiologii Sabina Purkrtová
Metody konzervace potravin
v potravinářské mikrobiologii
Sabina Purkrtová
Konzervační procesy
Toto platí i pro potraviny. Schopnost mikroorganismů přežívat, rozmnožovat
se a produkovat různé metabolity v potravinách závisí na fyzikálně-chemicko-
biologických vlastnostech potravin včetně podmínek skladování.
Manipulací s různými faktory tak lze v potravinách přítomnost a přežívání
mikroorganismů redukovat, potlačovat jejich rozmnožování a metabolismus.
Manipulace s jednotlivými faktory, které ovlivňují chování mikroorganismů,
je tak základ konzervace potravin.
Přežívání, rozmnožování a metabolismus mikroorganismů je závislé na
podmínkách životního prostředí.
Působení faktorů životního prostředí se dá rozdělit na následující skupiny:
1) fyzikální faktory
teplota, tlak, UV záření, γ záření, pH, osmotický tlak, atmosféra
2) chemické faktory
zdroje C, zdroje N a ostatní živiny, přítomnost antimikrobiálních
látek, jiných chemických látek
3) biologické faktory
vliv ostatních mikroorganismů
Konzervační procesy
Adams M.R., Moss M.O. Food Microbiology. The Royal Society of Chemistry, 2008.
Tepelné procesy
tři základní teploty růstu :
•minimální -
nejnižší teplota, při které se
mikroorganismus ještě
rozmnožuje měřitelnou rychlostí
•optimální, při které
mikroorganismus dosahuje
nejvyšší růstové rychlosti (μmax)
•maximální - nejvyšší teplota při
které ještě dochází k dělení
buňky
4
Teplota vnějšího prostředí - nejvýznamnější faktor, který ovlivňuje růst a rozmnožování mikroorganismů
Optimální teploty pro jednotlivé fyziologické pochody v buňce (tvorba enzymů, sporulace, transport živin) se
mohou od optimální teploty růstu lišit i v rámci druhu. Účinek teploty je rovněž ovlivněn velikostí kultivační
nádoby, koncentrací buněk, obsahem vody v živném substrátu a pH. Obvykle se stanovuje optimální teplota
růstu a smrtící (letální) teplota, méně často teplotní rozmezí růstu.
Teplota ( °C)
Rů
sto
vá r
ych
lost
Topt.
Tmax.Tmin.Tletální
MO přežívá, ale neroste
MO přežívá, ale neroste
Smrtící (letální) teplota:
nejnižší teplota, která během určité doby usmrcuje mikroorganismus za přesně
definovaných podmínek
5
Závislost růstové rychlosti na teplotě pro jednotlivé skupiny mikroorganismů
Tmin – Tmax
( °C)Topt.
( °C)psychrofilní -5 - 20 ~10psychrotrofní -3 - 35 ~ 25mezofilní 15-45 25-37termofilní 40 – 80 55extremotermofilní
65-105 90
Většina bakterií, kvasinek a plísní patří mezi mezofilní MO. Organismy, které mohou růstpři nízkých teplotách, ale optimálně rostou při teplotách blízkých mezofilním MO, senazývají psychrotrofní. Hypertermofilové vyžadují optimální teploty nad 80 °C(archaebakterie). Termotolerantní (např. Campylobacter spp.) – opt. teplota 41,5 °C,minimální teplota > 25 °C (při 25 °C neroste).
http://deltabiology.com/2011/temperature-requirements-for-bacteria/
Hranice teplotního rozmezí růstu se mohou v závislosti na druhu lišit
Tepelné procesy
6
Bakterie Tmin (°C) Topt (°C) Tmax (°C)
Listeria monocytogenes 1 30-37 45
Vibrio marinus 4 15 30
Pseudomonas maltophilia 4 35 41
Thiobacillus novellus 5 25-30 42
Staphylococcus aureus 10 30-37 45
Escherichia coli 10 37 45
Clostridium kluyveri 19 35 37
Streptococcus pyogenes 20 37 40
Streptococcus pneumoniae
25 37 42
Bacillus flavothermus 30 60 72
Thermus aquaticus 40 70-72 79
Archaebakterie Tmin (°C) Topt (°C) Tmax (°C)
Methanococcus jannaschii
60 85 90
Sulfolobus acidocaldarius 70 75-85 90
Pyrobacterium brockii 80 102-105 115
Obvyklá teplota kultivace kvasinek a plísní – 25 °C.
Tepelné procesy
Tepelné procesy
Pasterizaceo Metoda vyvinutá Louisem Pasteuremo Tepelný záhřev při teplotě 60-80 °C po dobu až několik
minuto Vysoká teplota, nízký čas X Nižší teplota, krátký časo Nad 85 °C se používá označení „vysoká“ pasterizace.o Dochází k eliminaci nežádoucí mikroflóry, nikoliv však
ke sterilaci potravinyo Eliminace patogeních mikroorganismů – bezpečnost
potravino Eliminace kazící mikroflóry – prodloužení doby
údržnostio Tepelně odolné mikroorganismy jako některé
grampozitivní druhy (Enterococcus, Microbacterium,Arthrobacter ) a dále mikroorganismy tvořícíendospóry jsou schopny pasterizaci přežít, růst apomnožovat se při pokojové teplotě – následnýmpožadavkem pro pasterované výrobky je tak častoskladování při chladničkové teplotě
• Jako „vysoká“ pasterace se označuje zahřátí mléka na teplotu nejméně 85 °C. Konečný výrobek musí vykazovat negativním reakci ve fosfatázovém i peroxidázovém testu.
•Vysoká pasterizace (UHT) - ošetření
vysokou teplotou 135°C po dobu 1 - 2
sekundy = není již pasterizace, ale
sterilace....
o Pasterace se dosahuje podle platné legislativy (Nařízení Evropského parlamentu aRady (ES) č. 853/2004 ve znění Nařízení Komise (ES) č. 1662/2006) ošetřením:
• vysokou teplotou po krátkou dobu, nejméně 72 °C po dobu 15 sekund (tzv.šetrná pasterace)• nízkou teplotou po dlouhou dobu, nejméně 63 °C po dobu 30 minut (tzv.dlouhodobá pasterace)• jakoukoliv jinou kombinací teploty a času vedoucí k rovnocennému účinku,tak, aby bezprostředně po tomto ošetření mléko vykazovalo negativní reakcipři testu na alkalickou fosfatázu v případech, kdy je test použitelný.
o Mléko musí být bezprostředně po pasteraci zchlazeno na teplotu 6 °C a nižší.
Pasterizace
o voleny šetrnější postupy, které zničí většinu škodlivých mikroorganismů, ale comožná nejméně zhorší senzorické a výživové vlastnosti potraviny.
o Postupy sterilace (tzn. především výše teploty a časová prodleva) různých potravinse liší v závislosti na obvyklém výskytu určitých druhů mikroorganismů a navlastnostech potraviny (zohledněno, že v různých potravinách mají různémikroorganismy rozdílné podmínky k růstu (záleží např. na kyselosti, obsahu živin,aktivitě vody, přítomnosti kyslíku apod.), a že se liší i odolnost různýchmikroorganismů vůči teplotě (příp. tlaku, ozáření aj.)).
o Úspěšnost sterilace závisí nejen na sterilačních podmínkách, ale i na výchozímikrobiální kontaminaci. Proto je nutné důkladné čištění a mytí suroviny a conejkratší uchovávání před začátkem sterilace.
o Tyto produkty mají dlouhou dobu trvanlivost i při skladování za pokojové teplotyo „Komerčně sterilní“ – nejsou sterilní (tj. prosté všech životaschopných
mikroorganismů), avšak jsou prosté mikroorganismů rostoucích v produktu zanormálních podmínek skladování – např. pro konzervované potraviny v mírnémklimatu není důležité, zda jsou přítomny životaschopné spóry termofilů, jelikož tynerostou při pokojové teplotě
Sterilace
o Apertizace = tepelná sterilizace potravin uzavřených v neprodyšných obalech tzv.nepřímým ohřevem (plechovky, lahve), konzervování teplou cestou - R. 1811popsána Nicolasem Appertem
o Sterilace v průtokových výměnících mimo obal (v případě tekutých či kašovitýchpotravin nebo potravin s jen drobnějšími kousky) a ošetřená potravina se plní vesterilních podmínkách do sterilního obalu (aseptické plnění).o UHT (Ultra High Temperature) je výraz pro krátkodobé vysokotepelné ošetření,
tzn. nejméně teplotou +135 °C po dobu 1 s (nebo jiný postup s odpovídajícímúčinkem), kterým se zničí všechny hnilobné mikroorganismy a jejich spory(např. u mléka). Výraz UHT se používá pro sterilaci mimo obal.
o Pro potraviny s vyšší kyselostí, tzn. s nižší hodnotou pH (pH pod 4,0), jako jsouvýrobky z ovoce nebo výrobky ze zeleniny v kyselém nálevu, stačí použít sterilačníteploty do 100 ˚C, pro nekyselé potraviny (ze zeleniny, masa, mléka aj.) jsou nutnéteploty nad 100 ˚C (provádí se v přetlakových zařízeních). Technologický postuppřesně stanovuje, jak rychle se má teplota ve sterilované potravině zvyšovat, jakdlouhá je prodleva při sterilační teplotě a jak rychle probíhá ochlazování (vizZavařování).
Sterilace
Letalitní křivka
12
Letalitní křivkaVztah mezi letální teplotou a dobou potřebnou kusmrcení mikroorganismu• mimořádný význam obzvláště v konzervárenském
průmyslu
Teplota ( °C)
Čas
(m
inu
ty )
Jak rychle při dané teplotě probíhá usmrcenímikroorganismu ?
Letalitní křivka pro Coxiella burnetti - modelový mikroorganismus při výzkumu pasterace
Lze však proces usmrcení mikroorganismu popsat takto jednoznačně ?V případě usmrcení mikroorganismů se jedná o pravděpodobnostní model – různébuňky i jedné populace se liší ve své odolnosti a letální působení daných podmíneknebude stejné.
D-hodnota
13
Rychlost odumírání mikroorganismů při dané teplotě v závislosti na době působení – exponenciální úbytek životaschopných buněk – lineární úbytek životaschopných buněk při jejich vyjádření v log Jako klíčový faktor je uvažováno poškození DNA
Odchylky od ideálního lineárně-logaritmického průběhu u vegetativních buněk - více klíčových faktorů tepelné inaktivace (cytoplazmatická membrána, klíčové enzymy, RNA, ribozomy atd..)- velké rozpětí tepelné odolnosti v buňkách dané
populace- Adaptace na záhřev- Subletálně poškozené buňky
Endospory – možná inaktivace a vyklíčení, subletálně poškozené buňky.
D-hodnota
14
Rychlost odumírání mikroorganismů při dané teplotě v závislosti na době působení - Reakce prvního řádu
N0 – počet mikroorganismů v čase 0 , N – počet mikroorganismů v čase t
D-hodnota (min):při dané teplotě doba potřebná ke snížení počtumikroorganismů o jeden decimální řád – tj.potřebná k usmrcení 90 % mikroorganismůD (t=65 °C) = D65
log (N/N0) = log (0,1) = -1 = -k.DD = 1/kk...směrnice přímky
D-hodnota
15
http://www.fao.org/docrep/005/Y4392E/y4392e2l.gif
D-hodnota
16
Tepelná senzitivita – vegetativní buňky:Psychrotrofní MO > mezofilní > termofilní, grampozitivní > gramnegativníVegetativní buňky jsou téměř okamžitě zabity při 100 °C (D100~ 0 s), D-hodnoty jsou měřeny a stanoveny při teplotách blízkých pasterizačním teplotám.
Askospory kvasinek a nepohlavní spóry plísní jen méně tepelně odolné než vegetativní buňkyZabity teplotami 100 °C a nižšímiVýjimka: askospory plísně Byssochlamys fulva a některé další mohou vykazovat mírně vyšší tepelnou odolnost a mohou být občasným důvodem problémů u zavařovaného ovoce při aplikaci pouze mírných tepelných procesů
Adams M.R., Moss M.O. Food Microbiology. The Royal Society of Chemistry, 2008.
D-hodnota
17
Bakteriální endospory tepelně odolné díky přítomnosti Ca2+ a sníženému obsahu vody
Tepelná rezistence spórTermofilní MO > psychrotrofní a psychrofilní MO
Inaktivace spór – základní problém v apertizaci – stanovení D hodnoty pro spóry
Adams M.R., Moss M.O. Food Microbiology. The Royal Society of Chemistry, 2008.
D hodnota
Determination of thermobacteriological parameters and size of Bacillus stearothermophilus ATCC 7953 sporesDeterminação dos parâmetros de destruição térmica e dimensões de esporos de Bacillus stearothermophilus ATCC 7953Marcos FRAIHA1*, Antonio Carlos de Oliveira FERRAZ1, João Domingos BIAGI1
D hodnota
Determination of thermobacteriological parameters and size of Bacillus stearothermophilus ATCC 7953 sporesDeterminação dos parâmetros de destruição térmica e dimensões de esporos de Bacillus stearothermophilus ATCC 7953Marcos FRAIHA1*, Antonio Carlos de Oliveira FERRAZ1, João Domingos BIAGI1
D hodnota
Determination of thermobacteriological parameters and size of Bacillus stearothermophilus ATCC 7953 sporesDeterminação dos parâmetros de destruição térmica e dimensões de esporos de Bacillus stearothermophilus ATCC 7953Marcos FRAIHA1*, Antonio Carlos de Oliveira FERRAZ1, João Domingos BIAGI1
D-hodnota
21
D hodnota (tepelná odolnost) též závisí na vlastnostech prostředí a fyziologickém stavu buněk.- buňky ve stacionární fázi jsou více odolné než buňky v růstové fázi- odolnost klesá při pH nad 8 a pH pod 6- Obsah tuku zvyšuje odolnost- Nižší aw (sušení, přídavek
cukru) zvyšuje odolnostNapř.D70 Salmonella Senftenberg 775 W - mléko: několik sekund- mléčná čokoláda: 6-8 hodin
D hodnota
Figure 8. Linear regressions of the loss of CFU for the selected bifidobacteria strains when exposed tosimulated gastric acidity of pH 3.0, pH 3.5, pH 4.0 and pH 4.5, respectively: (a) B. bifidum, (b) B. longum, (c) B. infantis, (d) B. adolescentis.
TY - CHAPJO - Lactic Acid Bacteria - R & D for Food, Health and Livestock PurposesAU - NditangeShigwedhaAU - Li JiaTI - Bifidobacterium in Human GI Tract: Screening, Isolation, Survival and Growth Kinetics in Simulated Gastrointestinal ConditionsY1 - 2013-01-30 N1 42341 UR http://www.intechopen.com/books/export/citation/ProCite/lactic-acid-bacteria-r-d-for-food-health-and-livestock-purposes/bifidobacterium-in-human-gi-tract-screening-isolation-survival-and-growth-kinetics-in-simulated-gast ER -
D-hodnota
23
https://msu.edu/course/fsc/441/dvalue5.gif http://www.fao.org/docrep/003/t0007e/T0007E01.gif
Z-hodnota
24
D-hodnota je za daných podmínek funkcí teplotyJak se D hodnota mění pro různé teploty ?Graf závislosti D hodnoty na teplotě – exponenciální, lineární při vyjádření vlogaritmu.
Z-hodnota (min):Změna teploty potřebná ke snížení D-hodnoty o jeden řád (tj. o kolik stupňů jetřeba zvýšit teplotu, aby mikroorganismy odumíraly desetkrát rychleji).
https://www.uoguelph.ca/foodscience/dairy-science-and-technology/dairy-processing/pasteurization/thermal-destruction-microorganisms
http://agrosum14.weebly.com/uploads/4/4/9/5/44958631/4965520_orig.jpg
Kultivační metody
F hodnotaBezpečný produktKonzervy s pH > 4.5) – hlavní faktor nebezpečí přítomnost Clostridium botulinum (tvorbaendospór, které jsou usmrceny až při teplotě 121 °C)Minimální požadavek na lethalitu C. botulinum je snížení jeho množství o 12 řádů(Pokud tedy každá plechovka obsahuje jednu sporu C. botulinum, poté po záhřevu na121 °C po dobu 2,52 min ji bude obsahovat pouze 1 plechovka ze 1012 plechovek)
Pro t=121 °C je známo D121=0,21 min – tj. ke snížení o jeden řád dojde za 0,21 min- ke snížení o 12 řádů dojde za 12*0,21 = 2,52 min
Údržný produkt (produkt, který se nebude kazit)Standardní požadavek pro míru snížení endospor kazící mikroflóry – snížení o 5-6 řádů.Indikátor Clostridium sporogenesPro t=121 °C je známo D121=1 min – tj. ke snížení o jeden řád dojde za 1 min- ke snížení o 5-6 řádů dojde za 5-6 min- Za stejnou dobu ale dojde pro C. botulinum ke snížení o 24-30 řádů (více než požadavek
na bezpečnost)
F hodnotaF hodnotaPoužívána pro srovnání a vyjádřní letálního efektu při různých teplotách a časechPříklady:• Efektivita procesu vyjádřená jako F121 = 4 je ve svých letálních účincích rovna
záhřevu při 121 °C po dobu 4 minut
• Pro z=10 °C je efekt záhřevu po dobu 1 minuty při 111 °C roven 10 % efektuzáhřevu při 121 °C po stejnou dobu 1 minuty, tj. F111= 10-1 F121 = 0,1 F121 (rozdílobou teplot odpovídá 1*z, což vyjadřuje rozdíl v efektivitě o jeden řád)
• Pro z=5 °C je efekt záhřevu po dobu 1 minuty při 111 °C po dobu 1 minuty roven1 % efektu záhřevu při 121 °C též po dobu 1 minuty, tj. F111= 10-2 F121 = 0,01 F121
(rozdíl obou teplot odpovídá 2*z, což vyjadřuje rozdíl v efektivitě o dva řády)
F hodnotaF hodnotaPro bakteriální spóry je standardně uvažováno z=10 °C a hodnota F121 jako F0
• Pro stanovení konkrétního F0 dle požadovaného účelu F121=D121 (log N0 – log N)• Většina výrobců považuje za akceptovatelný snížení počtu endospór o 5-6 řádů pro
Clostridium sporogenes (indikátorový mikroorganismus), což odpovídá výskytu 1endospory v jedné plechovce z 105-106 kusů
• Clostridium sporogenes (PA3679) má D121 kolem 1 min. , F0 ~ 5–6 v závislosti na typupotraviny – viz typické hodnoty F0 pro různé konzervované potraviny
Adams M.R., Moss M.O. Food Microbiology. The Royal Society of Chemistry, 2008.
Chlazenío skladování za teplot vyšších, avšak blízkých 0 °C
o typicky 0-5 °C
o Inhibice růstu mezofilních mikroorganismů, případně jejich částá redukce
vzhledem k chladovému šoku (rychlé zchlazení na nízkou teplotu)
o Nemá však vliv na růst psychrotrofních a psychrofilních mikroorganismů
o Růst psychrotrofních mikroorganismů je zpomalen, růstová rychlost
psychrofilních je nižší
o Schopnost růstu při nízkých teplotách je zvláště asociována s plazmatickou
membránou – při zchlazování přechází z tekutého stavu do rigidního gelu,
kdy je limitován přenos rozpuštěných látek
o Teplota tohoto přechodu cytoplazmatické mebrány u psychrotrofních a
psychrofilních mikroorganismů je výsledkem vyššího zastoupení
nenasycených a krátkých mastných kyselin, z kterých se skládají
membránové lipidy
o Změna mikroflóry odpovědné za kažení či změna metabolických pochodů
o Např. kažení mléka při ledničkové teplotě tak odpovídají gramnegativní
psychrotrofní Pseudomonas spp. oproti kysnutí při pokojové teplotě
působením mezofilních Lactococcus spp., tvorba extracelulárních látek u Leuconostoc spp.
Mraženío skladování za teplot nižších než 0 °C, typicky -18 °C
o Redukce mikroorganismů v důsledku chladového šoku, některé buňky jsou
zničeny, u jiných pouze dochází k zastavení životních pochodů
o poškození buněčných membrán krystalky ledu (prorůstá póry)
o vymražováním vody vzrůstá osmotický tlak - krystaly ledu vážou volnou vodu
vně buňky – dehydratace buňky (efekt roztoku)
o v závislosti na průběhu zamražení, potravině a mikroflóře dochází k redukci o
30-95 % (ale např. Salmonella úspěšně přežila 7 let ve zmrzlině při -23 °C)
o Dochází nejen k inhibici růstu, ale též ke snížení vodní aktivity v produktu
o Efekt snížení vodní aktivity se projevuje v teplotách vyšších než -10 °C, kde by k
určitému mikrobiálnímu růstu mohlo docházet (např. na mase růst psychrotrofních
kvasinek a plísní tolerantních k nízké aktivitě vody – Cladosporium herbarum,
Sporotrichum carnis, Thamnidium elegans aj.)
Adams M.R., Moss M.O. Food Microbiology. The Royal Society of Chemistry, 2008.
Paskalizace• ošetření čerstvých potravin vysokým tlakem• HPP – High Pressure Processing
http://www.paskalizace.cz/
Použití
maso, šunku, uzeniny,
mořské plody, ovocné a
zeleninové šťávy a pyré,
dressingy, dipy, quacamole,
vařenou rýži, apod.
V České republice je
technologie v současné
době využívána dvěma
výrobci.
potravina je zabalena do pružného obalu a
umístěna do tlakové komory vysokotlakého lisu.
Vše je ponořeno do tlakovací kapaliny - většinou
pitné vody. Po uzavření se v komoře zvýší tlak na
6000 i více barů (600 Mpa).
Působení vysokého tlaku
je kritické na strukturu a
funkci některých proteinů.
Paskalizace
Výhody paskalizace
•Nezahřívá – nepasteruje
•Likviduje živé mikroby, bakterie, viry a
plísně
•Zachovává parametry čerstvé potraviny:
přirozený vzhled, strukturu, barvu, obsah
nutričních látek a aroma
•Provádí se v balení, snižuje riziko
následné kontaminace
Ozařování potravino vystavení potraviny ionizujícímu záření, tzn. záření, jehož kvanta
mají natolik vysokou energii, že jsou schopna vyrážet elektrony z atomového obalu a tím látku ionizovat. Mezi formy ionizujícího záření patří paprsky alfa, beta, gamma, rentgenové (paprsky X) nebo protonové záření.o ionizuje vodu a vytváří vysoce aktivní volné radikály, které mají destruktivní
účinek na DNAo Cílem ozařování je snížení počtu patogenních mikroorganismů a
hmyzu, omezení kažení, omezení předčasného zrání a klíčení.o Odolnost různých mikroorganismů je rozdílná, a také se liší podle
druhu (složení) příslušné potraviny. Při dávkách do 10 kGy určitá část mikroorganismů přežívá.
Ozařování potravin
http://www.bezpecnostpotravin.cz/az/termin/76686.aspx
o Podle současných zjištění nepředstavuje ozařování potravin pro spotřebitele zdravotní riziko, pokud jsou splněny legislativou stanovené podmínky. Ozářením se potravina nestává radioaktivní, nebyl prokázán škodlivý účinek produktů radiolýzy ani jejich potenciální působení na ostatní složky potravin. Nebyl pozorován žádný negativní efekt z hlediska karcinogenity a genotoxicity při dávkách do 10 kGy, ani nebyla zjištěna indukovaná radioaktivita při dávkách do 50 kGy. Případné snížení nutriční hodnoty potraviny není o nic větší, než při použití jiných metod k prodloužení trvanlivosti. Nesmí být překročeny doporučené ozařovací dávky, aby nedošlo ke smyslovým změnám potravin.
o Přístup k ozařování je v Evropě konzervativnější než např. v USA. V různých členských zemích EU je k ozařování schváleno různě široké spektrum potravin (např. koření, byliny, brambory, ovoce, zelenina, obilné produkty, drůbež, ryby a mořští živočichové, žabí stehýnka), v některých zemích je ozařování zcela zakázáno (např. Německo). Dovoz ozářených potravin do jiných zemí je možný jen v případě, že jsou splněny předpisy země dovozu. V Úředním věstníku ES je zveřejňován aktualizovaný seznam schválených potravin a dávek záření v jednotlivých zemích. Přísný postup platí i pro schvalování ozařoven. Skutečnost, že byla potravina ozářena, musí být na obalu uvedena.
o Největší množství potravin se v Evropě ozařuje v Nizozemí, Belgii a Francii. Jedinou schválenou ozařovnu v ČR provozuje firma ATRIM v Praze.
Vodní aktivita
35
aw=Nw/(Nw+Ns) Nw – molární množství vodyNs–molární množství rozpouštěných látek(poměr tlaku vodních par nad potravinou a čistou vodou při konstantní teplotě)
Produkt Vodní aktivita (aW)
Čerstvé maso a ryby 0.99
Chléb 0.95
Čedar 0.85
Džemy a marmelády 0.8
Sušené ovoce 0.6
Sušenky 0.3
Sušené mléko 0.2
Instantní káva - prášek 0.2
Vodní aktivitaMikroorganismy jsou schopny využívat pouze tzv. vodu volnou. Dostupnost této volné vody promikroorganismy je vyjadřována vodní aktivitou (aw). Většina mikroorganismů má optimální aw vhodnotách 0,95-0,99. Při snižující se hodnotě se schopnost růst v závislosti na jiných faktorechvýznamně snižuje. Je však nutné počítat s tím, že naprostá většina mikroorganismů přežívá vpodmínkách pod minimálními hodnotami aw, a při zvýšení aw může dojít k pomnožovánímikroorganismů.
http://aqualab.decagon.com.br/assets/Article-Graphics/Key-concepts-in-water-activity-Table-1.JPG
http://image.slidesharecdn.com/factorsaffectingthegrowthandsurvivalofmicro-organismsinfoods-150306050511-conversion-gate01/95/factors-affecting-the-growth-and-survival-of-micro-organisms-in-foods-30-638.jpg?cb=1425640055
Vodní aktivita
K růstu mikroorganismů nedochází pro vodní aktivitu nižší než 0,6.Snížení vodní aktivity – sušení, vymražování, lyofilizace, přídavek soli/cukru.
37
Osmotický tlakMikroorganismy rostou nejlépe v prostředí, kterémá stejné nebo jen o málo nižší osmotický tlak, nežjejich cytoplasma. V silně hypotonickém prostředíbuňka bobtná a dochází k jejímu popraskání(plazmoptýza), prasknutí brání pouze silná buněčnástěna. V prostředí hypertonickém buňka voduztrácí a dochází k jejímu smrštění (plasmolýza), uG- buněk též k odtržení cytoplazmatické membrányod buněčné stěny. Zároveň se snižuje metabolickáaktivita buněk, což se využívá v konzervárenskémprůmyslu. Některé potraviny (maso, ryby) senasolují 6 až 30 % NaCl, jiné (džemy, marmelády,kandované ovoce) se konzervují přídavkemsacharosy až do 80 %.
Jsou však také mikroorganismy, které jsou schopné růst při vyšším nebo vysokém osmotickém tlaku,osmotolerantní a osmofilní mikroorganismy. Pokud se jedná o vyšší nebo vysoké koncentrace solioznačují se jako halotolerantní a halofilní organismy. Název osmotolerantní a osmofilní se používá potépro mikroorganismy schopné růst při vyšší a vysoké koncentraci cukrů (přestože v širším slova smyslu ihalofilní a halotolerantní jsou též osmofilní a osmotolerantní). Tzv. osmofilní kvasinky rostou i vpřítomnosti 60 % sacharosy, některé středně halofilní bakterie potřebují ke svému růstu koncentraceNaCl od 5– 20 %, jiné tzv. extrémní halofily 15 - 30 %.
Osmotický tlak
Vodní aktivita
38
Vodní aktivitaObecně lze konstatovat, že bakterievyžadují pro růst vyšší hodnoty vodníaktivity (aw) než plísně. Bakteriegramnegativní mají vyšší požadavky nadostupnost vody než bakteriegrampozitivní, což je dáno odlišnoustavbou buněčné stěny. Plísně obvykle nižšípožadavky na aktivitu vody než bakterie akvasinky.Většina MO: aw=0,6-0,99. Bakterie, řasy aprvoci vyžadují horní hranici, suchomilnéhouby spodní. Kvasinky rozmezí 0,91 – 0,88Osmofilní kvasinky se mohou rozmnožovati při 0,73 – 60 % roztok sachorosy nebomedu
LIMIT
PRO
BAKTERIÁLNÍ RŮST
SNIŽUJÍCÍ SE KONCENTRACE VODYZVYŠUJÍCÍ SE KONCETRACE ROZPUŠTĚNÝCH LÁTEK
ČIST
VODA
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
Vodní aktivita (aw)
BAKTERIE
KVASINKY
PLÍSNĚ
HALOFILNÍ BAKTERIE
XEROFILNÍ PLÍSNĚ
OSMOFILNÍ KVASINKY
http://image.slidesharecdn.com/microbiologyunit2-3-150710082502-lva1-app6892/95/microbiology-unit-23-bacteria-36-638.jpg?cb=1436518851
Modifikace atmosféry
Modifikace atmosféry
40
o Vakuové balení
o Modifikovaná atmosféra
o CO2 inhibiční efekt,
o Kontrolovaná atmosféra (držení atmosféry)
http://readynutrition.com/wp-content/uploads/2013/02/sealed.jpg
Clostridium botulinum – anaerobní - růst a produkce toxinu při teplotách od 3°C.Pro potraviny bez předběžného tepelného ošetření, nízkého pH či vysoké soli je často aplikováno pravidlo skladovat při upravené atmsoféře nejdéle 10 dní při nejvýše 8 °C.
Chemické konzervanty
41
Konzervanty jsou látky, které zamezují růstu mikroorganismů a prodlužují
tím trvanlivost, a tak i uchovatelnost potravin.
Výběr konzervačních prostředků závisí na výrobních podmínkách, zvláště pH
faktoru potraviny (kyselosti), vodní aktivitě (voda je esenciální = nezbytná pro
růst mikroorganismů) a typech mikroorganismů, které mohou být v potravě
přítomny (jednotlivé konzervační látky mohou mít zesílenou účinnost na určité
druhy mikroorganismů, a na některé naopak mohou mít účinek minimální,
podobně jako je tomu u antibiotik).
Do potravin pro kojence a malé děti se konzervační látky nepřidávají.
Zákon definuje konzervanty jako látky, které prodlužují údržnost potravin a
které je chrání proti zkáze způsobené činností mikroorganismů.
Mezi nejčastěji používané konzervanty patří:
•kyselina sorbová a její sole sorbany (E 200 – E 203)
•kyselina benzoová a benzoany (E 210 – E 213)
•parabeny (E 214 – E 219)
•siřičitany (E220 – E 219)
•dusitany a dusičnany (E 249 – E252)
