Čkog i hemijskog konzervisanja namirnica - antimikrobni ...namirnice.vet.bg.ac.rs/001 studentski...
TRANSCRIPT
1
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
UŽA SPECIJALIZACIJA
HIGIJENA I TEHNOLOGIJA NAMIRNICA
METODE FIZIČKOG I HEMIJSKOG KONZERVISANJA NAMIRNICA
- antimikrobni parametri-
Doc. dr Dragan Vasilev
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
KONZERVISANJE NAMIRNICA
Zaštita namirnica od kvara
Uzroci kvara:
fizički, hemijski, biohemijski: - enzimski procesi
- atmosferski uticaji
- zagađenje iz spoljašnje sredine
biološki: - fiziološki
- mikroorganizmi
- paraziti
- štetočine
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
METODE KONZERVISANJA NAMIRNICA
1. Fizičke: - hlađenje
- zamrzavanje
- toplotna obrada
- sušenje, liofilizacija
- pakovanje u vakuumu
- visok hidrostatički pritisak
- zračenje (jonizujuće i UV)
2. Hemijske: - soljenje
- salamurenje
- dimljenje
- atmosfera gasova za pakovanje
- konzervansi
3. Biološke
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
2
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
EFEKTI KONZERVISANJA- inhibicija, inaktivacija ili uništavanje mikroorganizama
- usporavanje i zaustavljanje aktivnosti enzima
- usporavanje i zaustavljanje hemijskih reakcija (oksidacija)
- usporavanje i zaustavljanje fizičkih promena (isparavanje ili vezivanje vlage)
ANTIMIKROBNI PARAMETRI
t-vrednost (temperatura hlađenja i zamrzavanja)
pH-vrednost
Eh-vrednost
F-vrednost
aw-vrednost
količina konzervanasa
kGy
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Metode konzervisanja i antimikrobni parametri
Metoda konzervisanja Antimikrobni parametarHlađenje t (temperatura)Zamrzavanje t i aw
Pakovanje u vakuumu EhPakovanje u atmosferi gasova CO2
Salamurenje nitriti, aw
Soljenje, sušenje, liofilizacija aw
Dimljenje Fenoli, aldehidi, kiseline, alkoholiFermentacija pH, bakteriocini, etil alkoholKišeljenje pHToplotna obrada F-vrednost, t (temperatura toplotne obrade)
Jonizujuće zračenje kGy
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
TEMPERATURA
-Niska temperatura - hlađenje (-1 do 7oC; -1 do 4oC)- zamrzavanje (-12oC; -18oC)
-Visoka temperatura - pasterizacija (65 do 85oC)- kuvanje (96 do 98oC)- sterilizacija (110 do 125oC)
F-VREDNOSTJedinica letalnosti postupka toplotne obrade
- pasterizacija: F70> 44- kuvanje: Fo> 0,5- sterilizacija: Fo> 3,0
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
3
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
GRUPA Temperatura oC (oF)minimum optimum maksimum
Opseg temperatura rasta mikroorganizama
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Geliranje membrane, procesi usporeni, zaustavljen rast
Denaturacija proteina, kolaps membrane, termalna liza
Enzimske reakcije se ubrzavaju
Enzimske reakcije su na maksimumu
Raspon obično oko 30oC
Step
en ra
sta
Uticaj različitih temperatura na rast bakterija
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
4
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Merenje temperature
odnos između ravnotežnog pritiska vodene pare u namirnici (p) i pritiska zasićene pare (ps) pri istoj tempraturi:
aw = p / ps
ili
aw = relativna vlažnost vazduha (%) / 100
aw-vrednost se izražava brojevima od 0 (apsolutno suva matrija) do 1 (destilovana voda).
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
AKTIVNOST VODE
aktivnost vode ≠ sadržaj vode !!!
Pojedine namirnice mogu imati isti sadržaj vode ali različite vrednosti aktivnosti vode
Voda koja nije vezana za molekule namirnice dostupna je mikroorganizmima
Aktivnost vode pokazuje u kojoj meri je voda strukturno ili hemijski vezana u namirnicama odnosno u kojoj meri je dostupna mikroorganizmima
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
5
Aktivnost vode zavisi od:Sadržaja vode
Vrste i količine u vodi rastvorljivih materija (soli, šećeri, neproteinska azotna jedinjenja)
Načina vezivanja vode u namirnici (proteini, ugljeni hidrati, dispergovanje vode u emulzijama..)
Snižavanje aktivnosti vode postiže se:
-Sušenjem ili smrzavanjem opada sadržaj vode, a raste omotski pritisak usled povećanja koncentracije rastvorljivih materija
-Soljenjem i dodavanjem drugih materija rastvorljivih u vodi povećava se osmotski pritisak
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Hipertonični rastvor voda izlazi iz ćelije
Hipotonični rastvor voda ulazi u ćeliju
Uticaj osmotskog pritiska na mikroorganizme
Hipertonični rastvor Hipotonični rastvor Izotonični
rastvor
Strelice pokazuju kretanje vode putem osmoze
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Opseg aktivnosti vode
Mikroorganizmi koji su inhibirani najmanjom aw-vrednošću u ovom opsegu
Namirnice čija je aw-vrednost u ovom opsegu
1,00 – 0,95 Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Klebsiella, Bacillus, Clostridium perfrigens, neki kvasci
Sveža hrana, konzervirano voće, povrće, meso, riba i mleko; hrana koja sadrži prosečno 40 % sukroze ili 7 % NaCl-a
0,95 – 0,91 Salmonella, Vibrio, C. Botulinum, Serratia, Lactobacillus, Pediococcus, neke plesni i kvasci
Neki sirevi, salamureno meso, voćni koncentrati; hrana koja sadrži 55 % sukroze ili 12 % NaCl-a
0,91 – 0,87 Većina kvasaca (Candida, Torulopis, Hansenula), Micrococcus
Fermentisane suve kobasice, suvi sirevi, margarin; Hrana koja sadrži 65 % sukroze ili 15 % NaCl-a
0,87 – 0,80 Staphylococcus aureus, većina plesni (mikotoksinogene Penicillium-vrste), kvasci Saccharomyces spp, Debaryomyces
Suve šunke, većina voćnih koncentrata, zaslađeno kondenzovano mleko, čokoladni sirupi, brašno, pirinač; voćni kolači
0,80 – 0,75 Većina halofilnih bakterija, mikotoksinogene Aspergillus-vrste
Džem, marmelada, marcipan..
0,75 – 0,65 Kserofilne plesni Suvo voće, lešnik, šećerna trska..Hrana koja sadrži prosečno 10 % vode
0,65 – 0,60 Osmofilni kvasci (Saccharomyces rouxii) i neke plesni (Aspergillus chinulatus, Monascus bisporus)
Suvo voće koje sadrži 15-20% vode, med, karamele
0,20 – 0,50 Nije moguće razmnožavanje mikroorganizama Suve testenine, začini, jaja u prahu, mleko u prahu, keksovi, suvo povrće, krekeri
International Conference on Food Safety, 1998
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
6
Odnos koncentracije soli i aktivnosti vode (Savić, 1969)
NaCl % aw 25oC4,0 0,9765
6,0 0,9637
8,0 0,950110,0 0,936415,0 0,904720,0 0,8702
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Podela hrane na osnovu aktivnosti vode
1. Hrana visoke vlažnosti (HMF): aw = > 0,90• Sveže meso: 0,99• Poluproizvodi od mesa: 0,98• Konzerve (F-vrednost), barene i kuvane kobasice, dimljeni proizvodi od mesa,
fermentisane kobasice za mazanje: 0,95-0,98• Grubo usitnjene barene kobasice, mortadela: < 0,95 (< vode, više soli, prot.
dodaci)• Fermentisane polusuve kobasice (pH): 0,90-0,94
2. Hrana srednje vlažnosti (IMF): aw = 0,60-0,90• Suvomesnati proizvodi i fermentisane suve kobasice: 0,80-0,90• Soljena creva i soljene kože: 0,75
3. Hrana niske vlažnosti (LMF): aw = < 0,60• Liofilizovano meso, suva creva, proteinski dodaci: <0,60
aw-metar sa vlaknomPrincip rada zasniva se na rastezanju vlakna koje je izloženo
povećanoj vlažnosti.
Merenje traje 4h
Temperatura merenja 25oC - termostat
Neophodno je baždarenje pomoću zasićenihrastvora čija je aktivnost vode poznata i pripremabaždarne krive radi korigovanja izmerenevrednosti
MERENJE AKTIVNOSTI VODE U NAMIRNICAMA
BAŽDARNA KRIVA
Zasićen rastvor aw – poznate vrednostiKNO3 0,925
BaCl2 0,902
KCl 0,843
K2Cr2O7 0,980
destilovana H2O 1,000
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
7
MERENJE AKTIVNOSTI VODE U NAMIRNICAMA
aw-metar na principu određivanja tačke rose (dew-point, chilled-mirror)
Princip rada se zasniva na merenju temperature u momentu pojave kondenza (rose) na ogledalu.
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Aw-metar na principu kapaciteta senzora (capacitive sensor)
Ovaj uređaj radi na principu promene provodljivosti ili kapaciteta senzora kada apsorbuje vlagu iz uzorka.
Redoks potencijal (Eh) predstavlja meru koja pokazujestepen oksidacije odnosno redukcije u namirnicama
Eh predstavlja tendenciju supstrata da prima elektrone(redukcija) odnosno da otpušta elektrone (oksidacija)
Redukciono sredstvo - otpušta elektrone
Oksidaciono sredstvo – prima elektrone
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Redoks potencijal (Eh)
Prenos elektrona sa jednog jedinjenja na drugo
razlika u električnom potencijalu može da se meri i izražava se pomoću Eh vrednosti (mV)
Supstrat u kome dominiraju oksidacioni procesi pozitivne vrednosti Eh
Supstrat u kome dominiraju redukcioni procesi negativne vrednosti Eh
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
8
Namirnica Eh-vrednostMeso (posle klanja) + 250 mV
Meso (posle skladištenja) - 200 mV
Sir -20 do -200 mV
Konzerve -20 do -150 mV
Namirnice biljnog porekla (voće i povrće)
+300 do +400
Eh vrednosti različitih namirnica
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Redoks portencijal zavisi od:- pH-vrednost namirnice- Hemijskog sastava namirnice- Prisustva i međusobnog odnosa reduktivnih (SH-grupe proteina,
sumpor-vodonik, askorbinska kiselina, šećeri) i oksidativinih materija (nitrati i nitriti)
- Parcijalnog pritiska kiseonika- Aktivnosti mikroorganizama
Dodatak nitrata ili nitrita povećava se EhAskorbinska kiselina smanjuje se EhZagrevanje mesa smanjuje se Eh (oslobađanje H2S)Razmnožavanje mikroorganizama smanjuje se Eh (troši se kiseonik)
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
- Obligatni AEROBI - rastu samo pri POZITIVNIM Eh vrednostima (prouzrokovači površinskog kvara namirnica Pseudomonadaceae, Kvasci, Plesni)
- Obligatni ANAEROBI- rastu samo pri NEGATIVNIMEh vrednostima (Clostridium)
- Fakultativni anaerobi – rastu i pri pozitivnim i negativnimvrednostima Eh (Enterobacteriaceae, Staphylococcaceae)
- Mikroaerofili - rastu u uslovima smanjenog sadržaja O2 i povećanog sadržaja CO2 (Lactobacillus)
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
9
• Merenje Eh vrednosti
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
pH-vrednost
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Negativni logaritam koncentracije vodonikovih jona
pH = - log [H+] [H+] = 10-pH
• Koncentracija H+ jona u destilovanoj vodi je 0,0000001 (10-7) mola/L
log tog broja je 7; pH = 7
• Promenom pH vrednosti sa 7,0 na 6,0 desetostruko se smanjuje koncentracija vodonikovih jona (OD 10-7 DO 10-6)
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Organizam Min. pH Optim. pH Max. pH
Lactobacillus acidophilus
4.0-4.6 5.8-6.6 6.8
Escherichia coli 4.4 6.0-7.0 9.0
Proteus vulgaris 4.4 6.0-7.0 8.4
Enterobacter aerogenes
4.4 6.0-7.0 9.0
Clostridium sporogenes
5.0-5.8 6.0-7.6 8.5-9.0
Pseudomonasaeruginosa
5.6 6.6-7.0 8.0
Tolerancija određenih bakterija na pH-vrednost
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
10
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
pH vrednost supstrata određuje u velikoj meri koji mikroorgaizmi mogu da se umnožavaju:
Inhibicija rasta proteolitičkih bakterija počinje pri pH < 6,0Potpuni prestanak rasta većine bakterija: pH < 4,0
SVEŽE SIROVO MLEKO 6,5-6,7FERMENTISANA MLEKA IMAJU 4,4-4,0KISELOKOAGULIŠUĆI SIREVI 4,7-4,2ODZRELI SIREVI 5,2-5,4GOVEDINA 5,1-6,2SVINJETINA 5,9-6,1TELETINA 6,0PILETINA 6,2-6,4
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Merenje pH vrednosti
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
11
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Tehnologija prepreka (hurdle technology)
-antimikrobni faktori (prepreke) narušavaju homeostazu mikroorganizama
- mikroorganizmi ne smeju da “preskoče” sve “prepreke” koje su prisutne u namirnici
- antimikrobni faktori sprečavaju umnožavanje mikroorganizma, zadržavaju ih u neaktivnom stanju ili dovode do njihovog izumiranja
- koncept “prepreka” ilustruje kompleksnu interakciju između temperature, aktivnosti vode, pH vrednosti i dr. i značajan je za mikrobiološku stabilnost namirnice
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
12
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Hrana spremna za konzumiranje, koja ne podržava rast L. monocytogenes
Proizvodi sa pH ≤ 4.4 ili aw ≤ 0.92 – antimikrobni faktor deluje pojedinačno
Proizvodi sa pH ≤ 5.0 i aw ≤ 0.94 – združeno delovanje dva antimikrobna faktora
P R A V I L N I K O OPŠTIM I POSEBNIM USLOVIMA HIGIJENE HRANE UBILO KOJOJ FAZI PROIZVODNJE, PRERADE I PROMETAPravilnik je objavljen u „Službenom glasniku RS”, broj 72/10
Fakultet veterinarske medicine u BeograduKatedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla
Tehnologija prepreka (hurdle technology)
SHELF-STABLE PRODUCTS (SSP)�Blagi postupak toplotne obrade–preživljavaju spore bacila i klostridija�Dodatni efekat antimikrobnih parametara:aw,pH,Eh
aw-SSP:aw<0,95; 40-50mg/kgnitrita; temperatura u termalnom centru>75oCItalijanska mortadela održivost: do12meseci pri 15-20oC
pH-SSP:pH 5,4-5,6; vakuum pakovanje; temp.80oC;u termalnom centru>72oCGelderseeroockworst; održivost do7dana pri 25oC; nekoliko mesecipri 15-20oC
F-SSP:Fo>0,5; pH<6,5; aw<0,97;nitriti do 150mg/kgBarene kobasice, kuvane kobasice, shelf-stable canned cured meats
Fakultet veterinarske medicine - Univerzitet u Beogradu Katedra za higijenu i tehnologiju namirnica animalnog porekla