Konserwowanie i utrwalanie żywności
: 18 lut 2017, 10:25
Konserwowanie i utrwalanie żywności stosuje się w celu przedłużenia jej trwałości. Ponieważ istnieje tu wiele sposobów, to warto wiedzieć, z jakimi metodami mamy do czynienia, biorąc z półki sklepowej gotowy produkt.
Od dawana znanych jest wiele sposobów utrwalania żywności, sporo z nich jest stosowanych do dziś. Żadna z metod nie zapewnia jednak pełnej odporności na zmiany zachodzące w trakcie przechowywania. Przykładowo w USA rocznie umiera ponad 5000 osób na skutek spożycia żywności skażonej [Moskal, 2010]. Naczelnym zadaniem utrwalania żywności jest ochrona przed zepsuciem, skażeniem bakteryjnym, ograniczenie niepożądanych zmian organoleptycznych oraz zachowanie wartości odżywczych, a także zachowanie jak najdłużej wysokiej jakości.
Metody utrwalania
Skażona bakteriami żywność może spowodować ciężkie choroby, a nawet doprowadzić do śmierci. Nawet w krajach rozwiniętych, gdzie kontrola żywności jest wysoko wyspecjalizowana, infekcje bakteriami Escherichia coli czy Salmonelli zdarzają się dość często. Z tego też względu uzdatnianie żywności przez redukcję ilości drobnoustrojów chorobotwórczych oraz zapobieganie jej zepsuciu przez eliminację bakterii czy grzybów ma wielkie znaczenie, szczególnie jeśli można to robić bez wprowadzania do żywności substancji szkodliwych dla zdrowia.
Współczesne metody utrwalania żywności, które wynikają ze sposobu i rodzaju zjawisk fizycznych, chemicznych, biochemicznych oraz biologicznych zachodzących w żywności, powinny zapewnić:
• wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych (oddychanie, autoliza, brunatnienie enzymatyczne),
• wstrzymanie zmian fizycznych (zmiany konsystencji),
• wstrzymanie zmian chemicznych (nieenzymatycznych, np. utlenianie, rozkład barwników, brunatnienie nieenzymatyczne),
• zahamowanie rozwoju drobnoustrojów,
• zabezpieczenie przed rozwojem różnego rodzaju szkodników, np. szkodników magazynowych (gryzoni, owadów),
• zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami mechanicznymi, skażeniami chemicznymi i biologicznymi, np. kurzem, różnymi substancjami zapachowymi i barwnymi, sierścią.
opakowanie żywności należy także zaliczyć do metod Utrwalanie żywności można osiągnąć w różny sposób, wykorzystując metody: fizyczne, chemiczne i biotechnologiczne oraz kombinację tych metod. Odpowiednie utrwalania żywności, a w szczególności hermetyczne zamykanie z zastąpieniem w opakowaniu powietrza innymi gazami obojętnymi chemicznie lub pakowane aseptycznie. Najczęściej stosowane metody utrwalania żywności to:
• termiczne (chłodzenie, zamrażanie, pasteryzacja, sterylizacja, suszenie, obróbka cieplna, wędzenie),
• radiacyjne (promieniowanie jonizujące, nadfioletowe, podczerwone),
• mechaniczne (drgania dźwiękowe i naddźwiękowe, filtrowanie, wirowanie),
• osmoaktywne (zagęszczanie, cukrzenie, solenie, peklowanie),
• składowanie w kontrolowanej atmosferze,
• stosowanie antybiotyków [Zin 2008, Pijanowski 2009].
Fizyczne utrwalanie żywności
Metoda ta polega na wykorzystaniu zjawisk fizycznych, takich jak: wysoka i niska temperatura, odwodnienie, jak również stosowanie substancji podnoszących ciśnienie osmotyczne; często są to składniki środków spożywczych (np. cukier, sól).
Utrwalanie w wysokich temperaturach
W przemyśle są stosowane dwie metody tego procesu: sterylizacja żywności w opakowaniach hermetycznych, sterylizacja żywności przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie.
Termizacja
Jest to łagodne ogrzewanie płynnej żywności, które nie pozwala na skuteczne wyeliminowanie drobnoustrojów chorobotwórczych; a jej głównym celem jest
przedłużenie trwałości żywności, np. mleka surowego przez ogrzanie go w temp. 55-65°C przez około 15 s. Termizację można połączyć z hermetycznym pakowaniem i stanowi wtedy dodatkowy, bardziej efektywny zabieg utrwalający, np. delikatnych sosów czy niektórych przetworów mleczarskich.
Pasteryzacja
Polega na ogrzewaniu materiału do temperatury nieprzekraczającej 100°C (przeważnie 65-85°C), jej celem jest zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych oraz unieszkodliwienie form wegetatywnych drobnoustrojów.
Pasteryzację można przeprowadzać w następujący sposób:
• niską i długotrwałą, polegającą na ogrzewaniu w temp. 63-65°C w czasie 20-30 minut,
• momentalną, polegającą na ogrzaniu do temp. 85-90°C i natychmiastowym schłodzeniu,
• wysoką, w której stosuje się ogrzewanie w temp. od 85°C do 100°C w czasie od 15 s do kilku, kilkudziesięciu minut.
Podczas pasteryzacji giną formy wegetatywne mikroorganizmów. Natomiast kwasy zawarte w niektórych owocach i warzywach w czasie pasteryzacji stwarzają warunki do zniszczenia przetrwalników bakterii. Ogrzewanie dezaktywuje zawarte w surowcach enzymy, których działanie wpływa niekorzystnie na jakość otrzymywanych produktów. [Typrowicz, 2006].
Prowadzenie pasteryzacji w hermetycznie zamkniętych naczyniach nosi nazwę apertyzacji.
Sterylizacja
Proces wyjałowienia prowadzi do zabicia lub usunięcia wszystkich drobnoustrojów. Prawidłowo wysterylizowany materiał jest jałowy, nie zawiera żadnych żywych drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich form przetrwalnikowych. Sterylizację można prowadzić kilkoma sposobami: najczęściej stosowanym medium jest wysoka temperatura oraz promieniowanie.
Sterylizacja w wysokiej temperaturze polega na ogrzewaniu produktu najczęściej do 100-121°C. Można ją przeprowadzać, stosując suche, gorące powietrze (160-180°C, przez 1-1,5 godz.) lub gorącą parą wodną w autoklawie (121-123°C przez 15-30 minut, w nasyconej parze wodnej pod nadciśnieniem 1 atmosfery) albo w procesie tyndalizacji (trzykrotna ekspozycja w temp. 70-100°C przez 30 min w odstępach 24 godz.). Innym sposobem sterylizacji w wysokiej temperaturze jest proces UHT (ang. Ultra-high temperature processing), który polega na błyskawicznym, 1-2 s. podgrzaniu do temperatury ponad 100°C (np. 135-150°C dla mleka) i równie błyskawicznym ochłodzeniu do temperatury pokojowej. Cały proces trwa 4-5 s. Taka sterylizacja zabija florę bakteryjną, nie zmieniając walorów smakowych produktu.
Wędzenie
Jest to rodzaj utrwalania mięs, w którym surowiec poddawany jest działaniu ciepła i związków chemicznych zawartych w dymie otrzymanym w trakcie spalania drewna. Fenole i aldehydy znajdujące się w dymie zwalniają proces autolityczny w produkcie oraz działają bakteriobójczo. W trakcie wędzenia powoli obsycha powierzchnia produktu oraz osiadają się na niej składniki dymu, tworząc warstwy o intensywnej barwie, zapachu i połysku. Z technologicznego punktu widzenia rozróżnia się wędzenie zimne w temperaturze 16-22°C, ciepłe w temperaturze 22-40°C i gorące w temperaturze 45°C.
Utrwalanie niskimi temperaturami
W chłodnictwie żywności najczęściej spotykany zakres temperatur podawany dla tego procesu to od 10°C do 0°C, niektórzy podają znacznie szerszy zakres od 13-16°C do -2°C, czyli tzw. punktu zamarzania żywności. Obniżając temperaturę do 0°C spowalnia się szybkość przemian biologicznych surowców, półproduktów, jak i gotowych produktów, a tym samym przedłuża się ich okres przydatności do przerobu czy spożycia. Jednak nie każda żywność nadaje się do chłodzenia. Jeśli temperatura owoców jest poniżej ich specyficznego optimum, wówczas występują uszkodzenia chłodnicze spowodowane różnymi zmianami fizjologicznymi. Może to się ujawnić wewnętrznym lub zewnętrznym brązowieniem, brakiem dojrzewania lub plamami na skórze. Uszkodzenia obserwuje się np. w jabłkach przechowywanych w temp. niższej niż 2-3°C, w pomidorach w temp. niższej niż 7-10°C czy bananach w temp. niższej niż 12-13°C. Ważne jest, aby schłodzenie surowców żywnościowych, w których zachodzą jeszcze procesy biologiczne, nastąpiło jak najszybciej. Procesy biologiczne prowadzą z reguły do niekorzystnych zmian barwy, zapachu, struktury i konsystencji i innych cech organoleptycznych, a także do wydzielania się ciepła i samozagrzewania [Oszmiański 2002].
Zamrażalnictwo żywności
Polega na szybkim schłodzeniu produktu do temperatury -20°C do -40°C i utrzymaniu jej poniżej -18°C w czasie całego okresu przechowywania produktów w stanie zamrożonym. Zamrażanie wstrzymuje rozwój i działanie drobnoustrojów, które mogą powodować psucie żywności oraz wywoływać zatrucia. Dzięki niskiej temperaturze znacząco zwalnia się przebieg reakcji chemicznych, biochemicznych oraz procesów enzymatycznych, które zachodzą znacznie szybciej w żywności niemrożonej. Przemiana wody znajdującej się w środkach spożywczych w lód, przy równoczesnym zwiększeniu stężenia substancji rozpuszczalnych, stwarza warunki, w których drobnoustroje nie mogą się rozwijać [Oszmiański 2002].
Utrwalanie przez odwodnienie
Suszenie jest najstarszą metodą utrwalania żywności polegającą na hamowaniu rozwoju drobnoustrojów w środowisku, w wyniku obniżenia aktywności wody. W procesie suszenia całkowicie usuwana jest woda związana fizycznie i częściowo fizykochemicznie, woda związana chemicznie pozostaje w surowcu. Pod wpływem czynnika suszącego woda migruje z wnętrza ku powierzchni, skąd zostaje odparowana [Oszmiański 2002, Zadernowski 1994]. Suszenie produktów obniża w nich zawartości wody do 15%, czasami jeszcze mniej, nawet do 1-3%, przez co przestają zachodzić procesy enzymatyczne oraz życiowe drobnoustrojów. Odwodnienie surowca można przeprowadzić różnymi metodami:
• przez suszenie w podwyższonej temperaturze (odparowanie wody),
• suszenie w przeciwprądzie gorącego powietrza drobno rozpylonych cząsteczek płynu,
• za pomocą promieni podczerwonych,
• suszenie próżniowe pod zmniejszonym ciśnieniem.
Suszenie jest procesem podstawowym w przetwórstwie owocowo-warzywnym, często stosowanym, a odznaczającym się dużą energochłonnością. W celu podwyższenia jakości suszy i obniżenia energochłonności dąży się do opracowania bardziej racjonalnych sposobów suszenia [Lewicki 1981].
Zaletą suszenia jest zmniejszenie masy surowca o około 80%, przez co susze wymagają mniejszej liczby opakowań, pomieszczeń magazynowych oraz środków transportowych. Konwencjonalne metody suszenia mogą powodować wiele wad produktu, które są wynikiem zmian w trakcie procesu. Podwyższona temperatura i silne napowietrzenie jest przyczyną kurczenia się produktu, zmiany konsystencji w wyniku denaturacji błon komórkowych i rozkładu pektyn. Strawność białka ulega obniżeniu, występują duże straty witamin, często zostaje zmieniony smak i barwa [Zadernowski 1994].
Suszenie sublimacyjne – liofilizacja
Polega na odwodnieniu produktu przez sublimację lodu, czyli przejście wody ze stanu stałego bezpośrednio w stan pary z pominięciem fazy ciekłej, pod zmniejszonym ciśnieniem. Liofilizacja owoców i warzyw polega na usunięciu z nich wody do zawartości 1-3% poprzez sublimację lodu powstałego w wyniku wcześniejszego zamrożenia surowca. Dzięki temu, że produkt jest suszony bezpośrednio ze stanu zamrożonego nie ulegają degradacji najcenniejsze jego składniki, tj.: witaminy, składniki mineralne, białka i właściwości: zapach, smak, kolor. Dobrze zachowana struktura komórkowa pozwala na szybkie ponowne uwodnienie produktu.
Sublimacja lodu w warunkach naturalnych zachodzi wolno, aby przyspieszyć ten proces w warunkach przemysłowych obniża się ciśnienie nawet do 0,1 mm Hg (0,001 kPa). Konieczne do poprawnego przeprowadzenia procesu jest także doprowadzenie ciepła sublimacji, będącego sumą ciepła parowania wody i utajonego ciepła topnienia lodu oraz utrzymanie różnicy ciśnień przez odprowadzenie pary wodnej i nieskraplających się oparów.
Suszenie liofilizacyjne chroni produkt przed kurczeniem się, intensywność reakcji enzymatycznych, jak i procesów mikrobiologicznych jest nieznaczna lub praktycznie nie występuje, a ze względu na niską zawartość tlenu składniki produktu wrażliwe na utlenianie nie ulegają żadnym zasadniczym zmianom. Jedną z wad suszu otrzymanego tą metodą jest duża higroskopijność i porowatość, a w związku z tym skłonność do utleniania, dlatego też susze liofilizowane wymagają specjalnych, hermetycznych opakowań. Warunki mrożenia wpływają na jakość wysuszonych produktów. Zaleca się szybkie mrożenie surowca w niskich temperaturach, które w najmniejszym stopniu naruszają strukturę produktu. Owoce i warzywa dobrze zachowują barwę, zapach i smak. Zawartość witamin w czasie suszenia nie ulega zmianie, natomiast zmniejsza się zawartość składników lotnych. Strawność liofilizowanych owoców i warzyw nie różni się od strawności świeżych produktów. Wysuszone owoce i warzywa należy pakować natychmiast po wyjęciu z komory liofilizacyjnej, najlepiej w atmosferze gazu obojętnego [Cohen 1995, Jarczyk 1997, Oszmiański 2002, Pijanowski 1973].
Zagęszczanie
Koncentracja polega na częściowym usunięciu wody z ciał płynnych, najczęściej do ok. 30%. Powoduje to skoncentrowanie składników suchej masy w mniejszej objętości produktu, który nazywamy koncentratem. Zagęszczanie można prowadzić poprzez: odparowanie, wymrażanie (kriokoncentracja) i procesy membranowe (odwrócona osmoza, mikrofiltracja, ultrafiltracja) [Kroll 2001; Horubała i Płocharski 1999; Lewicki 1999]. Do produkcji koncentratów soków owocowych najczęściej stosowane jest zagęszczanie w wyparkach próżniowych przy temperaturach w granicach 50-70oC, gdyż zastosowanie niskich temperatur w trakcie odparowania korzystnie wpływa na jakość uzyskiwanych soków [Cortes i in.2006].
Metody osmoaktywne
Odwadnianie osmotyczne polega na inaktywacji drobnoustrojów przez podniesienie ciśnienia osmotycznego poprzez dodawanie do żywności substancji podwyższających to ciśnienie. Do odwadniania najczęściej stosuje się: chlorek sodu (sól kuchenna), sacharozę (cukier), glukozę, skrobię, syrop kukurydziany czy glicerol [Pan i in. 2003]. Substancje stosowane do odwadniania osmotycznego powinny być nieszkodliwe, mieć akceptowalny smak i zapach oraz być stabilne w połączeniu z innymi składnikami żywności.
Utrwalanie przez zwiększenie koncentracji cukru
Zawartość cukru powyżej 60% powoduje zwiększenie ciśnienia osmotycznego. W tych warunkach następuje redukcja masy surowca o ok. połowę, w wyniku przedyfundowania wody przez ścianki komórek do roztworu cukru, który ulega rozcieńczeniu. Dodatek cukru do żywności w ilości zapewniającej jego stężenie 25-35% skutecznie hamuje rozwój większości bakterii, do zahamowania rozwoju drożdży potrzeba zwiększyć stężenie cukru do 65%, a w przypadku pleśni nawet do ok. 75-80%. Z tego względu marmolady, zawierające zwykle 55-65% cukru, wymagają obsuszenia, co uniemożliwia powierzchniowy rozwój pleśni [Jarczyk 1997].
Utrwalanie przez solenie
Konserwujące działanie dużych ilości soli polega na zwiększeniu ciśnienia osmotycznego w komórce. Przesycenie surowca roztworem chlorku sodu o odpowiednim stężeniu uniemożliwia (hamuje) rozwój drobnoustrojów, sól ma bowiem właściwości odciągające wodę z surowca, a zarazem i komórek drobnoustrojów. Przy stężeniu soli 15-25% większość drobnoustrojów zostaje unieszkodliwiona przez zahamowanie rozwoju.
Metody chemiczne
Utrwalanie metodami chemicznymi polega na dodaniu do wyrobów niewielkich ilości związków chemicznych, które niszczą lub hamują rozwój drobnoustrojów, a są nieszkodliwe dla zdrowia konsumenta, a także nie wpływają ujemnie na smak i zapach gotowego produktu. Utrwalanie za pomocą chemicznych środków konserwujących stosowanych w małych dawkach. Najczęściej używa się ich do utrwalenia półprzetworów. W Polsce dozwolone są następujące konserwanty:
• roztwór wodny lub gazowy dwutlenku siarki (SO2) stosowany w dawkach 0,1-0,3% do utrwalania półproduktów owocowych (pulpy, przeciery, soki). W trakcie przetwarzania półproduktów na gotowe przetwory SO2 w większej części jest usuwanie produktu. Dwutlenek siarki wstrzymuje rozwój bakterii, dzikich drożdży i pleśni;
• kwas benzoesowy (C6H5COOH), ponieważ jest słabo rozpuszczalny w wodzie częściej używana jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, sól sodowa benzoesanu sodu (C6H5COONa), która równie dobrze jak kwas zapobiega rozwojowi bakterii i drożdży. Stosowana jest do konserwacji m.in. warzonych napojów bezalkoholowych, bezmlecznych dipów, lodów, margaryny, soków owocowych. Dozwolona dawka 0,1%; • kwas sorbowy (CH3-CH=CH-CH=CH-COOH) lub jego sole działają hamująco na rozwój drożdży i pleśni. Kwas sorbowy oprócz właściwości konserwujących jest środkiem utrzymującym wilgotność, dzięki temu wykorzystywany jest przy produkcji serów, serników, wyrobów cukierniczych, sałatek owocowych, alkoholowych napojów jabłkowych (cydr). Oprócz przemysłu spożywczego kwas ten wykorzystywany jest w przemyśle kosmetycznym. Dozwolona dawka wynosi 0,1%;
• kwas mrówkowy (HCOOH) ma silne właściwości grzybobójcze, stosowany jest do utrwalania półproduktów w dawkach 0,1-0,15%.
Za pomocą kwasów organicznych
Marynaty owoców i warzyw konserwowane są kwasem octowym dodanym do przetworów, często z domieszką kwasu mlekowego. Stężenie kwasu w marynatach łagodnych wynosi 0,45-0,80%, w średnio ostrych 1-1,5%, w ostrych do 3%. Marynaty owocowe wymagają dodatku cukru w ilościach 10-25%, do marynat z warzyw cukier dodaje się w niewielkich ilościach. Marynaty utrwala się za pomocą pasteryzacji [Typrowicz 2006].
Za pomocą kwasów nieorganicznych
Zastosowanie kwasów nieorganicznych jest mocno ograniczone. Sprowadza się ono w praktyce do ukwaszania, a tym samym i utrwalania różnych napojów chłodzących, zwykłych i gazowanych przez dodanie do nich kwasu o-fosforowego lub dwutlenku węgla. Kwas o-fosforowy dopuszczalny jest u nas jako dodatek do napojów typu Cola, w ilości 0,6 g/l. Nawet w tak małej dawce może on skutecznie obniżyć pH środowiska i hamować czy nawet uniemożliwić rozwój bakterii i drożdży. Dwutlenek węgla CO2 stosuje się do różnych napojów gazowanych. W roztworach alkoholowych wysyconych CO2 dodatkowe konserwujące działanie spowodowane jest połączeniem CO2 i alkoholu [Typrowicz 2006].
Peklowanie
Polega na dodawaniu do mięs mieszanki peklującej, w skład której wchodzą głównie: azotany, azotyny, cukier, kwas askorbinowy i sól. Proces peklowania można przeprowadzać metodą na sucho, na mokro i mieszaną. Mięso peklowane odznacza się charakterystyczną różową barwą, która utrzymuje się nadal po ugotowaniu, ma również przyjemny aromat oraz smak.
Metody biologiczne
Są to metody z wykorzystaniem mikroorganizmów, głównie procesu fermentacji mlekowej. Jest to fermentacja węglowodanów do kwasu mlekowego, która odbywa się przy udziale bakterii mlekowych. Zastosowanie fermentacji mlekowej: w przemyśle mięsnym (produkcja wędlin surowych, np. salami, metka), w przemyśle mleczarskim (ukwaszanie mleka, śmietany, produkcja napojów mlecznych fermentowanych, dojrzewanie serów), w przemyśle warzywnym (kiszenie ogórków i kapusty) oraz w przemyśle piekarskim (wchodzą w skład zakwasów chlebowych, używanych przy produkcji pieczywa żytniego).
Kiszenie
Czynnikiem utrwalającym w procesie kiszenia jest kwas mlekowy powstający z cukru znajdującego się w surowcu przy udziale bakterii kwasu mlekowego. Podczas fermentacji oprócz kwasu mlekowego powstają niewielkie ilości alkoholu i kwasu octowego, które wpływają – obok zastosowanych przypraw – na podniesienie smaku i zapachu produktów kiszenia. Trwałość produktów kiszonych uzyskuje się przy pH poniżej 3,5 oraz kwasowości ogólnej 1-1,8%. Powstający w czasie fermentacji mlekowej kwas mlekowy chroni produkt przed gniciem w wyniku zahamowania rozwoju bakterii gnilnych, nie zabezpiecza jednak przed pleśnieniem. Kiszonki należy zatem chronić przed rozwojem pleśni poprzez odcięcie dostępu tlenu i zastosowanie możliwie niskiej temperatury przechowywania (optymalnie do 10°C). Do surowców przeznaczonych do kiszenia dodaje się soli kuchennej (ok. 3%) nie tylko ze względów smakowych, ale także w celu przyspieszenia rozwoju bakterii kwasu mlekowego i osłabienia działalności niepożądanych bakterii [Dłużewski 2008].
Metody niekonwencjonalne
Są to metody nietypowe, z reguły nowoczesne, często na etapie próbnym, przy użyciu najnowszych urządzeń technicznych. Metody te można podzielić na:
• mechaniczne, gdzie wykorzystuje się:
- drgania naddźwiękowe,
- filtrowanie,
- wirowanie,
- wysokie ciśnienia,
• radiacyjne. Do radiacyjnego utrwalania żywności wykorzystywane
są:
- elektromagnetyczne promieniowanie jonizujące i X oraz promieniowanie nadfioletowe,
- strumienie elektronów albo w postaci przyspieszonych maszynowo elektronów, albo jako β – promieniowanie wysyłane przez radioaktywne izotopy.
Działanie niszczące promieniowania jonizującego na mikroorganizmy jest spowodowane przez reaktywne jony (wolne rodniki), wytwarzane w żywności w czasie radiacji. Jony te uszkadzają błonę komórkową i aparat enzymatyczny, a przez to cały proces metaboliczny. Uważa się, że zastosowanie nawet wysokich dawek napromieniowania nie powoduje w żywności tworzenia się substancji toksycznych dla ludzi. Występują jednak wyraźne zmiany organoleptyczne i chemiczne, obniżając wartość konsumpcyjną i odżywczą żywności.
Zastosowanie promieniowania nadfioletowego
Charakteryzuje się ono słabą przenikliwością w ośrodkach nieprzejrzystych i dlatego wykorzystuje się je głównie do naświetlania powierzchniowego. Drobnoustroje wykazują zróżnicowaną wrażliwość w stosunku do nadfioletu o odpowiedniej częstotliwości drgań. Spośród bakterii szczególnie niską odporność wykazuje Escherichia coli. Źródłami promieniowania nadfioletowego mogą być:
• lampy rtęciowe, najczęściej stosowane,
• łuki elektryczne, lampy o wyładowaniu gazowym,
Promieniowanie nadfioletowe stosowane jest do:
• niszczenia mikroflory na powierzchni mięsa i ryb, przypraw korzennych, cukru używanego do konserw, owoców,
• przeciwdziałania pleśnieniu serów,
• wyjaławiania wody, a szczególnie do odkażania pomieszczeń przemysłowych aparatury i urządzeń technicznych, pojemników.
Promieniowanie jądrowe
Daje możliwość, oprócz redukcji drobnoustrojów i ich form zarodnikowych obecnych w żywności, zapobiegania kiełkowaniu roślin, przedłużając tym samym znacząco okres składowania np. ziemniaków, cebuli czy czosnku. Z tego względu w Japonii już od 1973 roku napromieniowuje się ziemniaki na skalę przemysłową [Moskal 2010]. Napromieniowanie umożliwia znaczące wydłużenie okresu przechowywania owoców, przedłuża ich czas dojrzewania i dodatkowo zapobiega rozwojowi muszek owocowych. Żywność można konserwować przez naświetlanie promieniowaniem γ emitowanym przez promieniotwórczy kobalt 60Co lub cez 137Cs [Moskal 2010].
Filtry bakteriologiczne
Kolejną metodą wyjaławiania jest sączenie roztworów przez tzw. filtry bakteriologiczne. Do produkcji tego typu filtrów wykorzystuje się ziemię okrzemkową (tzw. filtry Berkefelda), nieglazurowaną porcelanę (filtry Chamberlanda) oraz szkło porowate. Przy stosowaniu tej metody należy jednak pamiętać, że płyny jałowione poprzez filtrowanie, choć są pozbawione bakterii, to nie zawsze wirusów, nie można więc ich nazwać jałowymi.
Mało agresywne lub obojętne czynniki utrwalania
Substancje mało agresywne lub obojętne jako czynniki utrwalania żywności:
• gazy jako czynniki konserwacji żywności,
• tłuszcz jako czynnik utrwalający,
• alkohol etylowy.
Metody utrwalania żywności za pomocą tlenu:
• metoda Hofiusa – polega na przechowywaniu mleka w odpowiednim hermetycznym pojemniku pod ciśnieniem 0,8-1,0 MPa tlenu, w temp. 6-10oC; w ten sposób mleko, bez wyraźniejszych zmian, daje się przechować przez 4-5 tygodni,
• metoda Richtera – polega na ogrzewaniu mleka do temp. 58oC i przetrzymaniu go w tej temperaturze przez 5 godzin, po czym następuje schłodzenie i przechowywanie mleka pod ciśnieniem 1 MPa tlenu.
Tłuszcz jako czynnik utrwalający:
• drobnoustroje nie mogą rozwijać się w środowisku składającym się z czystego tłuszczu, gdyż do swego rozwoju wymagają wody. Operacje technologiczne, w których następuje koncentracja tłuszczu w żywności kosztem zawartości i dostępności w niej wody, jak np.: zmaślanie, smażenie w tłuszczu, przygotowanie niektórych warzyw w tłuszczu, ogranicza rozwój drobnoustrojów i zwiększa trwałość mikrobiologiczną produktu.
Metody konserwowania za pomocą etanolu można podzielić na następujące grupy:
• naturalne – polegają na wytworzeniu alkoholu w produkcie w wyniku fermentacji alkoholowej, np. zwykła produkcja wina;
• sztuczne – polegają na dodaniu 96% spirytusu w celu utrwalenia np. soków owocowych przy otrzymywaniu tzw. Morsy;
• kombinowane – metoda ta łączy naturalne i sztuczne konserwowanie, np. doprawienie win spirytusem do ok. 21% obj. etanolu w celu nadania im m.in. wyższej trwałości lub wczesne zahamowanie procesu fermentacji soku gronowego znacznym dodatkiem alkoholu w produkcji tzw. misteli używanej do dosładzania win deserowych.
Skojarzone albo kombinowane metody
Są to procesy technologiczne, w których wykorzystuje się więcej niż jeden czynnik konserwujący. Czynniki te mogą występować jednocześnie bądź następować po sobie, stanowiąc kolejne bariery, przeciwdziałające szkodliwemu działaniu drobnoustrojów. Metoda kombinowana, nazywana też technologią płotków, daje dobre wyniki w utrwalaniu żywności, gdyż wykorzystuje się w niej bardzo skuteczne sumaryczne działanie wielu czynników konserwujących, z których każdy oddzielnie nie jest w stanie zagwarantować pożądanej trwałości i jakości żywności.
Autor: dr Agnieszka Nawirska-Olszańska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Artykuł został opublikowany w magazynie "Agro Przemysł" nr 3-4/2011
http://www.kierunekspozywczy.pl/artykul ... wnosc.html
Źródło fot.: www.sxc.hu
Od dawana znanych jest wiele sposobów utrwalania żywności, sporo z nich jest stosowanych do dziś. Żadna z metod nie zapewnia jednak pełnej odporności na zmiany zachodzące w trakcie przechowywania. Przykładowo w USA rocznie umiera ponad 5000 osób na skutek spożycia żywności skażonej [Moskal, 2010]. Naczelnym zadaniem utrwalania żywności jest ochrona przed zepsuciem, skażeniem bakteryjnym, ograniczenie niepożądanych zmian organoleptycznych oraz zachowanie wartości odżywczych, a także zachowanie jak najdłużej wysokiej jakości.
Metody utrwalania
Skażona bakteriami żywność może spowodować ciężkie choroby, a nawet doprowadzić do śmierci. Nawet w krajach rozwiniętych, gdzie kontrola żywności jest wysoko wyspecjalizowana, infekcje bakteriami Escherichia coli czy Salmonelli zdarzają się dość często. Z tego też względu uzdatnianie żywności przez redukcję ilości drobnoustrojów chorobotwórczych oraz zapobieganie jej zepsuciu przez eliminację bakterii czy grzybów ma wielkie znaczenie, szczególnie jeśli można to robić bez wprowadzania do żywności substancji szkodliwych dla zdrowia.
Współczesne metody utrwalania żywności, które wynikają ze sposobu i rodzaju zjawisk fizycznych, chemicznych, biochemicznych oraz biologicznych zachodzących w żywności, powinny zapewnić:
• wstrzymanie tkankowych procesów biochemicznych (oddychanie, autoliza, brunatnienie enzymatyczne),
• wstrzymanie zmian fizycznych (zmiany konsystencji),
• wstrzymanie zmian chemicznych (nieenzymatycznych, np. utlenianie, rozkład barwników, brunatnienie nieenzymatyczne),
• zahamowanie rozwoju drobnoustrojów,
• zabezpieczenie przed rozwojem różnego rodzaju szkodników, np. szkodników magazynowych (gryzoni, owadów),
• zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami mechanicznymi, skażeniami chemicznymi i biologicznymi, np. kurzem, różnymi substancjami zapachowymi i barwnymi, sierścią.
opakowanie żywności należy także zaliczyć do metod Utrwalanie żywności można osiągnąć w różny sposób, wykorzystując metody: fizyczne, chemiczne i biotechnologiczne oraz kombinację tych metod. Odpowiednie utrwalania żywności, a w szczególności hermetyczne zamykanie z zastąpieniem w opakowaniu powietrza innymi gazami obojętnymi chemicznie lub pakowane aseptycznie. Najczęściej stosowane metody utrwalania żywności to:
• termiczne (chłodzenie, zamrażanie, pasteryzacja, sterylizacja, suszenie, obróbka cieplna, wędzenie),
• radiacyjne (promieniowanie jonizujące, nadfioletowe, podczerwone),
• mechaniczne (drgania dźwiękowe i naddźwiękowe, filtrowanie, wirowanie),
• osmoaktywne (zagęszczanie, cukrzenie, solenie, peklowanie),
• składowanie w kontrolowanej atmosferze,
• stosowanie antybiotyków [Zin 2008, Pijanowski 2009].
Fizyczne utrwalanie żywności
Metoda ta polega na wykorzystaniu zjawisk fizycznych, takich jak: wysoka i niska temperatura, odwodnienie, jak również stosowanie substancji podnoszących ciśnienie osmotyczne; często są to składniki środków spożywczych (np. cukier, sól).
Utrwalanie w wysokich temperaturach
W przemyśle są stosowane dwie metody tego procesu: sterylizacja żywności w opakowaniach hermetycznych, sterylizacja żywności przed zapakowaniem i aseptyczne pakowanie.
Termizacja
Jest to łagodne ogrzewanie płynnej żywności, które nie pozwala na skuteczne wyeliminowanie drobnoustrojów chorobotwórczych; a jej głównym celem jest
przedłużenie trwałości żywności, np. mleka surowego przez ogrzanie go w temp. 55-65°C przez około 15 s. Termizację można połączyć z hermetycznym pakowaniem i stanowi wtedy dodatkowy, bardziej efektywny zabieg utrwalający, np. delikatnych sosów czy niektórych przetworów mleczarskich.
Pasteryzacja
Polega na ogrzewaniu materiału do temperatury nieprzekraczającej 100°C (przeważnie 65-85°C), jej celem jest zniszczenie drobnoustrojów chorobotwórczych oraz unieszkodliwienie form wegetatywnych drobnoustrojów.
Pasteryzację można przeprowadzać w następujący sposób:
• niską i długotrwałą, polegającą na ogrzewaniu w temp. 63-65°C w czasie 20-30 minut,
• momentalną, polegającą na ogrzaniu do temp. 85-90°C i natychmiastowym schłodzeniu,
• wysoką, w której stosuje się ogrzewanie w temp. od 85°C do 100°C w czasie od 15 s do kilku, kilkudziesięciu minut.
Podczas pasteryzacji giną formy wegetatywne mikroorganizmów. Natomiast kwasy zawarte w niektórych owocach i warzywach w czasie pasteryzacji stwarzają warunki do zniszczenia przetrwalników bakterii. Ogrzewanie dezaktywuje zawarte w surowcach enzymy, których działanie wpływa niekorzystnie na jakość otrzymywanych produktów. [Typrowicz, 2006].
Prowadzenie pasteryzacji w hermetycznie zamkniętych naczyniach nosi nazwę apertyzacji.
Sterylizacja
Proces wyjałowienia prowadzi do zabicia lub usunięcia wszystkich drobnoustrojów. Prawidłowo wysterylizowany materiał jest jałowy, nie zawiera żadnych żywych drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich form przetrwalnikowych. Sterylizację można prowadzić kilkoma sposobami: najczęściej stosowanym medium jest wysoka temperatura oraz promieniowanie.
Sterylizacja w wysokiej temperaturze polega na ogrzewaniu produktu najczęściej do 100-121°C. Można ją przeprowadzać, stosując suche, gorące powietrze (160-180°C, przez 1-1,5 godz.) lub gorącą parą wodną w autoklawie (121-123°C przez 15-30 minut, w nasyconej parze wodnej pod nadciśnieniem 1 atmosfery) albo w procesie tyndalizacji (trzykrotna ekspozycja w temp. 70-100°C przez 30 min w odstępach 24 godz.). Innym sposobem sterylizacji w wysokiej temperaturze jest proces UHT (ang. Ultra-high temperature processing), który polega na błyskawicznym, 1-2 s. podgrzaniu do temperatury ponad 100°C (np. 135-150°C dla mleka) i równie błyskawicznym ochłodzeniu do temperatury pokojowej. Cały proces trwa 4-5 s. Taka sterylizacja zabija florę bakteryjną, nie zmieniając walorów smakowych produktu.
Wędzenie
Jest to rodzaj utrwalania mięs, w którym surowiec poddawany jest działaniu ciepła i związków chemicznych zawartych w dymie otrzymanym w trakcie spalania drewna. Fenole i aldehydy znajdujące się w dymie zwalniają proces autolityczny w produkcie oraz działają bakteriobójczo. W trakcie wędzenia powoli obsycha powierzchnia produktu oraz osiadają się na niej składniki dymu, tworząc warstwy o intensywnej barwie, zapachu i połysku. Z technologicznego punktu widzenia rozróżnia się wędzenie zimne w temperaturze 16-22°C, ciepłe w temperaturze 22-40°C i gorące w temperaturze 45°C.
Utrwalanie niskimi temperaturami
W chłodnictwie żywności najczęściej spotykany zakres temperatur podawany dla tego procesu to od 10°C do 0°C, niektórzy podają znacznie szerszy zakres od 13-16°C do -2°C, czyli tzw. punktu zamarzania żywności. Obniżając temperaturę do 0°C spowalnia się szybkość przemian biologicznych surowców, półproduktów, jak i gotowych produktów, a tym samym przedłuża się ich okres przydatności do przerobu czy spożycia. Jednak nie każda żywność nadaje się do chłodzenia. Jeśli temperatura owoców jest poniżej ich specyficznego optimum, wówczas występują uszkodzenia chłodnicze spowodowane różnymi zmianami fizjologicznymi. Może to się ujawnić wewnętrznym lub zewnętrznym brązowieniem, brakiem dojrzewania lub plamami na skórze. Uszkodzenia obserwuje się np. w jabłkach przechowywanych w temp. niższej niż 2-3°C, w pomidorach w temp. niższej niż 7-10°C czy bananach w temp. niższej niż 12-13°C. Ważne jest, aby schłodzenie surowców żywnościowych, w których zachodzą jeszcze procesy biologiczne, nastąpiło jak najszybciej. Procesy biologiczne prowadzą z reguły do niekorzystnych zmian barwy, zapachu, struktury i konsystencji i innych cech organoleptycznych, a także do wydzielania się ciepła i samozagrzewania [Oszmiański 2002].
Zamrażalnictwo żywności
Polega na szybkim schłodzeniu produktu do temperatury -20°C do -40°C i utrzymaniu jej poniżej -18°C w czasie całego okresu przechowywania produktów w stanie zamrożonym. Zamrażanie wstrzymuje rozwój i działanie drobnoustrojów, które mogą powodować psucie żywności oraz wywoływać zatrucia. Dzięki niskiej temperaturze znacząco zwalnia się przebieg reakcji chemicznych, biochemicznych oraz procesów enzymatycznych, które zachodzą znacznie szybciej w żywności niemrożonej. Przemiana wody znajdującej się w środkach spożywczych w lód, przy równoczesnym zwiększeniu stężenia substancji rozpuszczalnych, stwarza warunki, w których drobnoustroje nie mogą się rozwijać [Oszmiański 2002].
Utrwalanie przez odwodnienie
Suszenie jest najstarszą metodą utrwalania żywności polegającą na hamowaniu rozwoju drobnoustrojów w środowisku, w wyniku obniżenia aktywności wody. W procesie suszenia całkowicie usuwana jest woda związana fizycznie i częściowo fizykochemicznie, woda związana chemicznie pozostaje w surowcu. Pod wpływem czynnika suszącego woda migruje z wnętrza ku powierzchni, skąd zostaje odparowana [Oszmiański 2002, Zadernowski 1994]. Suszenie produktów obniża w nich zawartości wody do 15%, czasami jeszcze mniej, nawet do 1-3%, przez co przestają zachodzić procesy enzymatyczne oraz życiowe drobnoustrojów. Odwodnienie surowca można przeprowadzić różnymi metodami:
• przez suszenie w podwyższonej temperaturze (odparowanie wody),
• suszenie w przeciwprądzie gorącego powietrza drobno rozpylonych cząsteczek płynu,
• za pomocą promieni podczerwonych,
• suszenie próżniowe pod zmniejszonym ciśnieniem.
Suszenie jest procesem podstawowym w przetwórstwie owocowo-warzywnym, często stosowanym, a odznaczającym się dużą energochłonnością. W celu podwyższenia jakości suszy i obniżenia energochłonności dąży się do opracowania bardziej racjonalnych sposobów suszenia [Lewicki 1981].
Zaletą suszenia jest zmniejszenie masy surowca o około 80%, przez co susze wymagają mniejszej liczby opakowań, pomieszczeń magazynowych oraz środków transportowych. Konwencjonalne metody suszenia mogą powodować wiele wad produktu, które są wynikiem zmian w trakcie procesu. Podwyższona temperatura i silne napowietrzenie jest przyczyną kurczenia się produktu, zmiany konsystencji w wyniku denaturacji błon komórkowych i rozkładu pektyn. Strawność białka ulega obniżeniu, występują duże straty witamin, często zostaje zmieniony smak i barwa [Zadernowski 1994].
Suszenie sublimacyjne – liofilizacja
Polega na odwodnieniu produktu przez sublimację lodu, czyli przejście wody ze stanu stałego bezpośrednio w stan pary z pominięciem fazy ciekłej, pod zmniejszonym ciśnieniem. Liofilizacja owoców i warzyw polega na usunięciu z nich wody do zawartości 1-3% poprzez sublimację lodu powstałego w wyniku wcześniejszego zamrożenia surowca. Dzięki temu, że produkt jest suszony bezpośrednio ze stanu zamrożonego nie ulegają degradacji najcenniejsze jego składniki, tj.: witaminy, składniki mineralne, białka i właściwości: zapach, smak, kolor. Dobrze zachowana struktura komórkowa pozwala na szybkie ponowne uwodnienie produktu.
Sublimacja lodu w warunkach naturalnych zachodzi wolno, aby przyspieszyć ten proces w warunkach przemysłowych obniża się ciśnienie nawet do 0,1 mm Hg (0,001 kPa). Konieczne do poprawnego przeprowadzenia procesu jest także doprowadzenie ciepła sublimacji, będącego sumą ciepła parowania wody i utajonego ciepła topnienia lodu oraz utrzymanie różnicy ciśnień przez odprowadzenie pary wodnej i nieskraplających się oparów.
Suszenie liofilizacyjne chroni produkt przed kurczeniem się, intensywność reakcji enzymatycznych, jak i procesów mikrobiologicznych jest nieznaczna lub praktycznie nie występuje, a ze względu na niską zawartość tlenu składniki produktu wrażliwe na utlenianie nie ulegają żadnym zasadniczym zmianom. Jedną z wad suszu otrzymanego tą metodą jest duża higroskopijność i porowatość, a w związku z tym skłonność do utleniania, dlatego też susze liofilizowane wymagają specjalnych, hermetycznych opakowań. Warunki mrożenia wpływają na jakość wysuszonych produktów. Zaleca się szybkie mrożenie surowca w niskich temperaturach, które w najmniejszym stopniu naruszają strukturę produktu. Owoce i warzywa dobrze zachowują barwę, zapach i smak. Zawartość witamin w czasie suszenia nie ulega zmianie, natomiast zmniejsza się zawartość składników lotnych. Strawność liofilizowanych owoców i warzyw nie różni się od strawności świeżych produktów. Wysuszone owoce i warzywa należy pakować natychmiast po wyjęciu z komory liofilizacyjnej, najlepiej w atmosferze gazu obojętnego [Cohen 1995, Jarczyk 1997, Oszmiański 2002, Pijanowski 1973].
Zagęszczanie
Koncentracja polega na częściowym usunięciu wody z ciał płynnych, najczęściej do ok. 30%. Powoduje to skoncentrowanie składników suchej masy w mniejszej objętości produktu, który nazywamy koncentratem. Zagęszczanie można prowadzić poprzez: odparowanie, wymrażanie (kriokoncentracja) i procesy membranowe (odwrócona osmoza, mikrofiltracja, ultrafiltracja) [Kroll 2001; Horubała i Płocharski 1999; Lewicki 1999]. Do produkcji koncentratów soków owocowych najczęściej stosowane jest zagęszczanie w wyparkach próżniowych przy temperaturach w granicach 50-70oC, gdyż zastosowanie niskich temperatur w trakcie odparowania korzystnie wpływa na jakość uzyskiwanych soków [Cortes i in.2006].
Metody osmoaktywne
Odwadnianie osmotyczne polega na inaktywacji drobnoustrojów przez podniesienie ciśnienia osmotycznego poprzez dodawanie do żywności substancji podwyższających to ciśnienie. Do odwadniania najczęściej stosuje się: chlorek sodu (sól kuchenna), sacharozę (cukier), glukozę, skrobię, syrop kukurydziany czy glicerol [Pan i in. 2003]. Substancje stosowane do odwadniania osmotycznego powinny być nieszkodliwe, mieć akceptowalny smak i zapach oraz być stabilne w połączeniu z innymi składnikami żywności.
Utrwalanie przez zwiększenie koncentracji cukru
Zawartość cukru powyżej 60% powoduje zwiększenie ciśnienia osmotycznego. W tych warunkach następuje redukcja masy surowca o ok. połowę, w wyniku przedyfundowania wody przez ścianki komórek do roztworu cukru, który ulega rozcieńczeniu. Dodatek cukru do żywności w ilości zapewniającej jego stężenie 25-35% skutecznie hamuje rozwój większości bakterii, do zahamowania rozwoju drożdży potrzeba zwiększyć stężenie cukru do 65%, a w przypadku pleśni nawet do ok. 75-80%. Z tego względu marmolady, zawierające zwykle 55-65% cukru, wymagają obsuszenia, co uniemożliwia powierzchniowy rozwój pleśni [Jarczyk 1997].
Utrwalanie przez solenie
Konserwujące działanie dużych ilości soli polega na zwiększeniu ciśnienia osmotycznego w komórce. Przesycenie surowca roztworem chlorku sodu o odpowiednim stężeniu uniemożliwia (hamuje) rozwój drobnoustrojów, sól ma bowiem właściwości odciągające wodę z surowca, a zarazem i komórek drobnoustrojów. Przy stężeniu soli 15-25% większość drobnoustrojów zostaje unieszkodliwiona przez zahamowanie rozwoju.
Metody chemiczne
Utrwalanie metodami chemicznymi polega na dodaniu do wyrobów niewielkich ilości związków chemicznych, które niszczą lub hamują rozwój drobnoustrojów, a są nieszkodliwe dla zdrowia konsumenta, a także nie wpływają ujemnie na smak i zapach gotowego produktu. Utrwalanie za pomocą chemicznych środków konserwujących stosowanych w małych dawkach. Najczęściej używa się ich do utrwalenia półprzetworów. W Polsce dozwolone są następujące konserwanty:
• roztwór wodny lub gazowy dwutlenku siarki (SO2) stosowany w dawkach 0,1-0,3% do utrwalania półproduktów owocowych (pulpy, przeciery, soki). W trakcie przetwarzania półproduktów na gotowe przetwory SO2 w większej części jest usuwanie produktu. Dwutlenek siarki wstrzymuje rozwój bakterii, dzikich drożdży i pleśni;
• kwas benzoesowy (C6H5COOH), ponieważ jest słabo rozpuszczalny w wodzie częściej używana jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, sól sodowa benzoesanu sodu (C6H5COONa), która równie dobrze jak kwas zapobiega rozwojowi bakterii i drożdży. Stosowana jest do konserwacji m.in. warzonych napojów bezalkoholowych, bezmlecznych dipów, lodów, margaryny, soków owocowych. Dozwolona dawka 0,1%; • kwas sorbowy (CH3-CH=CH-CH=CH-COOH) lub jego sole działają hamująco na rozwój drożdży i pleśni. Kwas sorbowy oprócz właściwości konserwujących jest środkiem utrzymującym wilgotność, dzięki temu wykorzystywany jest przy produkcji serów, serników, wyrobów cukierniczych, sałatek owocowych, alkoholowych napojów jabłkowych (cydr). Oprócz przemysłu spożywczego kwas ten wykorzystywany jest w przemyśle kosmetycznym. Dozwolona dawka wynosi 0,1%;
• kwas mrówkowy (HCOOH) ma silne właściwości grzybobójcze, stosowany jest do utrwalania półproduktów w dawkach 0,1-0,15%.
Za pomocą kwasów organicznych
Marynaty owoców i warzyw konserwowane są kwasem octowym dodanym do przetworów, często z domieszką kwasu mlekowego. Stężenie kwasu w marynatach łagodnych wynosi 0,45-0,80%, w średnio ostrych 1-1,5%, w ostrych do 3%. Marynaty owocowe wymagają dodatku cukru w ilościach 10-25%, do marynat z warzyw cukier dodaje się w niewielkich ilościach. Marynaty utrwala się za pomocą pasteryzacji [Typrowicz 2006].
Za pomocą kwasów nieorganicznych
Zastosowanie kwasów nieorganicznych jest mocno ograniczone. Sprowadza się ono w praktyce do ukwaszania, a tym samym i utrwalania różnych napojów chłodzących, zwykłych i gazowanych przez dodanie do nich kwasu o-fosforowego lub dwutlenku węgla. Kwas o-fosforowy dopuszczalny jest u nas jako dodatek do napojów typu Cola, w ilości 0,6 g/l. Nawet w tak małej dawce może on skutecznie obniżyć pH środowiska i hamować czy nawet uniemożliwić rozwój bakterii i drożdży. Dwutlenek węgla CO2 stosuje się do różnych napojów gazowanych. W roztworach alkoholowych wysyconych CO2 dodatkowe konserwujące działanie spowodowane jest połączeniem CO2 i alkoholu [Typrowicz 2006].
Peklowanie
Polega na dodawaniu do mięs mieszanki peklującej, w skład której wchodzą głównie: azotany, azotyny, cukier, kwas askorbinowy i sól. Proces peklowania można przeprowadzać metodą na sucho, na mokro i mieszaną. Mięso peklowane odznacza się charakterystyczną różową barwą, która utrzymuje się nadal po ugotowaniu, ma również przyjemny aromat oraz smak.
Metody biologiczne
Są to metody z wykorzystaniem mikroorganizmów, głównie procesu fermentacji mlekowej. Jest to fermentacja węglowodanów do kwasu mlekowego, która odbywa się przy udziale bakterii mlekowych. Zastosowanie fermentacji mlekowej: w przemyśle mięsnym (produkcja wędlin surowych, np. salami, metka), w przemyśle mleczarskim (ukwaszanie mleka, śmietany, produkcja napojów mlecznych fermentowanych, dojrzewanie serów), w przemyśle warzywnym (kiszenie ogórków i kapusty) oraz w przemyśle piekarskim (wchodzą w skład zakwasów chlebowych, używanych przy produkcji pieczywa żytniego).
Kiszenie
Czynnikiem utrwalającym w procesie kiszenia jest kwas mlekowy powstający z cukru znajdującego się w surowcu przy udziale bakterii kwasu mlekowego. Podczas fermentacji oprócz kwasu mlekowego powstają niewielkie ilości alkoholu i kwasu octowego, które wpływają – obok zastosowanych przypraw – na podniesienie smaku i zapachu produktów kiszenia. Trwałość produktów kiszonych uzyskuje się przy pH poniżej 3,5 oraz kwasowości ogólnej 1-1,8%. Powstający w czasie fermentacji mlekowej kwas mlekowy chroni produkt przed gniciem w wyniku zahamowania rozwoju bakterii gnilnych, nie zabezpiecza jednak przed pleśnieniem. Kiszonki należy zatem chronić przed rozwojem pleśni poprzez odcięcie dostępu tlenu i zastosowanie możliwie niskiej temperatury przechowywania (optymalnie do 10°C). Do surowców przeznaczonych do kiszenia dodaje się soli kuchennej (ok. 3%) nie tylko ze względów smakowych, ale także w celu przyspieszenia rozwoju bakterii kwasu mlekowego i osłabienia działalności niepożądanych bakterii [Dłużewski 2008].
Metody niekonwencjonalne
Są to metody nietypowe, z reguły nowoczesne, często na etapie próbnym, przy użyciu najnowszych urządzeń technicznych. Metody te można podzielić na:
• mechaniczne, gdzie wykorzystuje się:
- drgania naddźwiękowe,
- filtrowanie,
- wirowanie,
- wysokie ciśnienia,
• radiacyjne. Do radiacyjnego utrwalania żywności wykorzystywane
są:
- elektromagnetyczne promieniowanie jonizujące i X oraz promieniowanie nadfioletowe,
- strumienie elektronów albo w postaci przyspieszonych maszynowo elektronów, albo jako β – promieniowanie wysyłane przez radioaktywne izotopy.
Działanie niszczące promieniowania jonizującego na mikroorganizmy jest spowodowane przez reaktywne jony (wolne rodniki), wytwarzane w żywności w czasie radiacji. Jony te uszkadzają błonę komórkową i aparat enzymatyczny, a przez to cały proces metaboliczny. Uważa się, że zastosowanie nawet wysokich dawek napromieniowania nie powoduje w żywności tworzenia się substancji toksycznych dla ludzi. Występują jednak wyraźne zmiany organoleptyczne i chemiczne, obniżając wartość konsumpcyjną i odżywczą żywności.
Zastosowanie promieniowania nadfioletowego
Charakteryzuje się ono słabą przenikliwością w ośrodkach nieprzejrzystych i dlatego wykorzystuje się je głównie do naświetlania powierzchniowego. Drobnoustroje wykazują zróżnicowaną wrażliwość w stosunku do nadfioletu o odpowiedniej częstotliwości drgań. Spośród bakterii szczególnie niską odporność wykazuje Escherichia coli. Źródłami promieniowania nadfioletowego mogą być:
• lampy rtęciowe, najczęściej stosowane,
• łuki elektryczne, lampy o wyładowaniu gazowym,
Promieniowanie nadfioletowe stosowane jest do:
• niszczenia mikroflory na powierzchni mięsa i ryb, przypraw korzennych, cukru używanego do konserw, owoców,
• przeciwdziałania pleśnieniu serów,
• wyjaławiania wody, a szczególnie do odkażania pomieszczeń przemysłowych aparatury i urządzeń technicznych, pojemników.
Promieniowanie jądrowe
Daje możliwość, oprócz redukcji drobnoustrojów i ich form zarodnikowych obecnych w żywności, zapobiegania kiełkowaniu roślin, przedłużając tym samym znacząco okres składowania np. ziemniaków, cebuli czy czosnku. Z tego względu w Japonii już od 1973 roku napromieniowuje się ziemniaki na skalę przemysłową [Moskal 2010]. Napromieniowanie umożliwia znaczące wydłużenie okresu przechowywania owoców, przedłuża ich czas dojrzewania i dodatkowo zapobiega rozwojowi muszek owocowych. Żywność można konserwować przez naświetlanie promieniowaniem γ emitowanym przez promieniotwórczy kobalt 60Co lub cez 137Cs [Moskal 2010].
Filtry bakteriologiczne
Kolejną metodą wyjaławiania jest sączenie roztworów przez tzw. filtry bakteriologiczne. Do produkcji tego typu filtrów wykorzystuje się ziemię okrzemkową (tzw. filtry Berkefelda), nieglazurowaną porcelanę (filtry Chamberlanda) oraz szkło porowate. Przy stosowaniu tej metody należy jednak pamiętać, że płyny jałowione poprzez filtrowanie, choć są pozbawione bakterii, to nie zawsze wirusów, nie można więc ich nazwać jałowymi.
Mało agresywne lub obojętne czynniki utrwalania
Substancje mało agresywne lub obojętne jako czynniki utrwalania żywności:
• gazy jako czynniki konserwacji żywności,
• tłuszcz jako czynnik utrwalający,
• alkohol etylowy.
Metody utrwalania żywności za pomocą tlenu:
• metoda Hofiusa – polega na przechowywaniu mleka w odpowiednim hermetycznym pojemniku pod ciśnieniem 0,8-1,0 MPa tlenu, w temp. 6-10oC; w ten sposób mleko, bez wyraźniejszych zmian, daje się przechować przez 4-5 tygodni,
• metoda Richtera – polega na ogrzewaniu mleka do temp. 58oC i przetrzymaniu go w tej temperaturze przez 5 godzin, po czym następuje schłodzenie i przechowywanie mleka pod ciśnieniem 1 MPa tlenu.
Tłuszcz jako czynnik utrwalający:
• drobnoustroje nie mogą rozwijać się w środowisku składającym się z czystego tłuszczu, gdyż do swego rozwoju wymagają wody. Operacje technologiczne, w których następuje koncentracja tłuszczu w żywności kosztem zawartości i dostępności w niej wody, jak np.: zmaślanie, smażenie w tłuszczu, przygotowanie niektórych warzyw w tłuszczu, ogranicza rozwój drobnoustrojów i zwiększa trwałość mikrobiologiczną produktu.
Metody konserwowania za pomocą etanolu można podzielić na następujące grupy:
• naturalne – polegają na wytworzeniu alkoholu w produkcie w wyniku fermentacji alkoholowej, np. zwykła produkcja wina;
• sztuczne – polegają na dodaniu 96% spirytusu w celu utrwalenia np. soków owocowych przy otrzymywaniu tzw. Morsy;
• kombinowane – metoda ta łączy naturalne i sztuczne konserwowanie, np. doprawienie win spirytusem do ok. 21% obj. etanolu w celu nadania im m.in. wyższej trwałości lub wczesne zahamowanie procesu fermentacji soku gronowego znacznym dodatkiem alkoholu w produkcji tzw. misteli używanej do dosładzania win deserowych.
Skojarzone albo kombinowane metody
Są to procesy technologiczne, w których wykorzystuje się więcej niż jeden czynnik konserwujący. Czynniki te mogą występować jednocześnie bądź następować po sobie, stanowiąc kolejne bariery, przeciwdziałające szkodliwemu działaniu drobnoustrojów. Metoda kombinowana, nazywana też technologią płotków, daje dobre wyniki w utrwalaniu żywności, gdyż wykorzystuje się w niej bardzo skuteczne sumaryczne działanie wielu czynników konserwujących, z których każdy oddzielnie nie jest w stanie zagwarantować pożądanej trwałości i jakości żywności.
Autor: dr Agnieszka Nawirska-Olszańska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
Artykuł został opublikowany w magazynie "Agro Przemysł" nr 3-4/2011
http://www.kierunekspozywczy.pl/artykul ... wnosc.html
Źródło fot.: www.sxc.hu
!! Super !!