Tartósított termékek Konzerv-, hús- és hőtıipari mikrobiológia Mohácsiné dr. Farkas Csilla Budapesti Corvinus Egyetem Mikrobiológia és Biotechnológia Tanszék
Környezeti tényezık hatása
SZTATIKUS ÉS CID HATÁS
SZTATIKUS ÉS CID HATÁS
1
HİKEZELÉSES TARTÓSÍTÁS Pasztırözés: • A vegetatív (spórátlan) mikrobasejtek elpusztítása ill. nagy arányú csökkentése • Enzimek inaktiválása • 100°C alatti h ımérséklet Louis Pasteur
HİKEZELÉSES TARTÓSÍTÁS Sterilezés (appertizáció): • Valamennyi mikroorganizmus és spóráinak elpusztítása • 105-130°C h ımérséklet Nicholas Appert – konzerválásos tartósítás
2
Konzervek • Kereskedelmi sterilitás <100 spóra/g Teljes konzervek: 12D elv hıkezelési egyenérték
F0= 2,5 perc
Félkonzervek: F0 = 0,1-0,3 perc, hıkezelés 85°C küls ı hımérsékleten (65-75°C magh ımérséklet eléréséig), Háromnegyed konzervek: F0 = 0,6-0,8 perc, hıkezelés 100°C-on
A túlélési görbék típusai
I. II. III. IV.
Exponenciális, monomolekuláris Rezisztens frakció Szigmoid, reparálódás Aktiválás vagy deflokkuláció
V. Két törzs VI. Két törzs + kezelés közbeni flokkuláció
3
Különbözı hımérsékleteken mért túlélési görbék (T1 < T2 < T3) D: tizedelési idı adott hımérsékleten (perc)
lg N T1
4 T2
3 T3
2
- k tgα= - 1 = D 2,303 .
1 0
t (idı) D
Hıpusztulási/hırezisztencia görbe z: rezisztencia jellemzı - hány fok hımérsékletemelkedés hatására csökken a D-érték a tizedére
lg D (min) 4 3
tgα= - 1 z
2 1 0
T (°C)
z 90
100
110
120
130
4
Hıpusztulási/hırezisztencia görbe lg τ (min)
τ =Többségi pusztulási idı
4 3
tgα= - 1 z
2
Konzerv sterilezés - 12 D elv
1
log F 0
T (°C)
z 90
100
110
120
130
F = 121,1 °C-hoz tartozó többségi pusztulási idı F0 = 121,1 °C-hoz tartozó 12 nagyságrendnyi csökkenés ideje
Mikroorganizmusok hıtőrési jellemzıi • • • •
Pszichrofil baktériumok Pszichrotróf baktériumok Mezofil baktériumok többsége Egyes kiugróan hıtőrı mezofil baktériumok
D40 ~ 1 perc D50 ~ 1-5 perc D60 ~ 1 perc D60 ~ 5-20 perc
5
Mikroorganizmusok hıtőrési jellemzıi • Általában egyenesen arányos a szaporodás hım. optimumával • Kiugróan hıtőrı nem spórás baktériumok – Salmonella Senftenberg és fekál Streptococcusok
• Kiugróan hıtőrı penészgombák – Byssochlamys sp., Thermoascus sp., Paecilomyces variotii
• Baktérium spórák ellenállása többszöröse a vegetatív sejtekének
A mikroorganizmusok hıtőrését befolyásoló tényezık: A mikroorganizmus szaporodási fázisa; A tenyészet szaporodási hımérséklete; A közegben lévı védıanyagok; Zsírok, cukrok, fehérjék, glicerin A közeg vízaktivitása, ill. sótartalma; Salmonella Typhimurium D90: 72-78 perc csokoládéban 0,0008 perc tejben
A közeg pH-ja;
6
A hıkezelés méretezése Hı terjedése: vezetés, áramlás Hıbehatolási (hıpenetrációs görbe): a termék leglassabban melegedı pontjának (hidegpont) hımérsékleti változása felmelegítés-hıntartás-lehőtés A hıbehatolási görbe által leírt, változó ideig tartó, változó hımérsékleteknek a mikrobákra gyakorolt pusztító hatását összegezzük Megállapodás szerint a 121,1°C-on mért hıpusztulási sebességhez viszonyítjuk minden más hımérséklet pusztító hatását
A hıkezelés méretezése
7
A hıkezelés méretezése A hıpusztulási görbébıl a 121,1°C-ra vonatkoztatott relatív pusztulási sebesség kiszámítása (F/t) log 10 : z = (log t – log F) : (121,1 – T) F/t = antilog (T – 121,1) / z Sterilezési görbe felvétele
A hıkezelés méretezése
8
A hıkezelés méretezése Probléma: Melyik az a mikroorganizmus, aminek a hıpusztulási görbéje alapján méretezzünk?
F0: sterilezési egyenérték C. botulinum: D121,1=0,21perc; z=10 °C a hidegpontban mérhetı változó hımérsékletek a 10°C-os z-érték ő mikroorganizmusra olyan pusztító hatást fejtettek ki, amely F0 percnyi 121,1 °C-on tartással egyenérték ő Egészségügyi minimum: 12D C. botulinum, F0=2,42 perc
Baktérium endospórák hıtőrése
9
Spórás baktériumok hıpusztulási jellemzıi száraz és nedves hıvel történı kezeléseknél Faj
Nedves hı D121 (min) z (oC)
Száraz hı D121 (min) z (oC)
Bacillus subtilis
0,7
8
1,5
17-23
Geobacillus stearothermophilus
4,0
10
3,5
15-24
Paenibacillus polymyxa
0,05
8
0,1
15
Clostridium botulinum
0,2
9
0,2
33
Clostridium sporogenes
1,5
10
2,4
22-33
A fıbb konzervipari terméktípusok sterilezési egyenértéke Termékcsoport Savanyúságok Erısen savas gyümölcsbefıttek Paradicsomos készítmények Közepesen savas befıttek Közepesen savas fızelékek Gyengén savas fızelékek Készételek
pH
F0 (perc)
3,4 – 4,1
0,0002 – 0,004
3,2 – 3,8
0,002 – 0,007
4,2 – 4,5
0,01 – 0,07
3,7 – 4,5
0,1 – 0,4
4,0 – 4,5
0,1 – 2,0
5,0 – 6,1 4,5 – 6,5
4 – 14 5 - 30
10
Savas konzervek: • Paradicsomsőrítmény – Fıként spórás baktériumok • Gyümölcskonzervek, befıttek – Fıként hıtőrı aszkospórás penészgombák • Byssochlamys fulva, Bys. Nivea, Neosartorya, Talaromyces fajok • Dzsemek, ízek – Kis av és kis pH (2,8-3,2) – Forrón töltés, pasztırözés – Xerotoleráns és ozmotoleráns penészgombák • Paecilomyces variotii, P. roquefortii, Cladosporium, Byssochlamys, Aspergillus fajok
11
Kereskedelmileg tartós konzervek maradék mikrobaszámai Termékféleség Savanyúságok Befıttek Fızelékek Húsos készítmények Paradicsomos készítmények Halkonzervek Sőrített paradicsom
lg átlagos mikrobaszám/g 0,05 0,10 0,11 0,51 0,64 1,35 1,37
Romlás okai: • Elégtelen hıkezelés – többnyire egyféle, általában spórás baktériumot lehet találni, – gyengén savas élelmiszereknél: leghıellenállóbb termofil spórások, – a termofil aerob vagy anaerob spórások hıtőrése nagyságrenddel nagyobb lehet, mint mezofiloké – a túlélı spórák kicsírázásával csak nagy melegben (45-50°C-on) kell számolni, – segédanyagok (pl. a zöldségkonzervek felöntılevéhez használt cukor, a húskonzervekhez, készételekhez használt főszerek) magas termofil spórás szennyezettsége veszélyes
12
Romlás okai: • Utószennyezıdés – a csomagolóanyag vagy a zárás nem megfelelı, – hőtıvíz beszivárgás (hőtıvíz rendszeres cseréje, fertıtlenítése!) – mikrobióta vegyes összetételő, vegetatív baktériumok és élesztıgombák jelenléte
Félkonzervek: dobozolt sonka és lapocka • pasztırözött termékek, 5°C-on legfeljebb 6 hónapig tarthatók el • nagy dobozméret, rossz hıvezetés (hıbehatolás csak hıvezetéssel) • hıkezelés + pácsók (nátriumnitrit és konyhasó) + hőtve tárolás • nitrit: szín- és ízkialakítás mellett spórák csírázásának gátlása, a baktériumszaporodás-gátlása • a hıkezeléstıl sérült mikrobák érzékenyebbek a nitrit gátló hatására • nitrit hatását fokozzák: redukáló anyagok (aszkorbinsav, cisztein), szorbinsav és sói
13
Félkonzervek Mikrobióta: Bacillus és Clostridium spórák, laktobacilluszok, a Micrococcus nemzetség hıtőrıbb tagjai, valamint fekál sztreptokokkuszok. C. botulinum és a C. perfringens ! Romlás: Lactobacillus fajok és az enterokokkuszok kezdenek szaporodni, elszínezıdés, illat-és ízváltozás (savanyodás) Enterokokkuszok: nagy hıtőrésőek (74-75°C maghımérséklet elérése esetén sem pusztulnak el) és sótőrésük is kiemelkedı.
Háromnegyed konzervek löncshús és a dobozos virsli kereskedelmileg sterilnek tekintett termékek hıkezelés + pácsók (felöntılé miatt hıvezetés és hıáramlás is) a vegetatív baktériumsejteken kívül a mezofil bacilusok és néhány klosztridium elpusztulásával számolhatunk. szobahımérsékleten is 6-12 hónapig eltarthatók
14
Félkonzervek: dobozolt sonka, lapocka, liba/kacsamáj 4/1998 Eü EüM rendelet: • légmentesen lezárt csomagolású, csak olyan mértékben hıkezelt termék, amely hőtıtárolást igényel és korlátozott eltarthatósági idejő (pasztırözött termékek, 5°C-on legfeljebb 6 hónapig tarthatók el) • Megfelelı a féltermék akkor, – ha nem tartalmaz: kórokozó mikroorganizmust, mikroba méreganyagot, Enterobacteriaceae csoportba tartozó baktériumot, fonalas vagy sarjadzó gombát. – Szulfitredukáló Clostridium legfeljebb 10/g – Aerob spóraszám legfeljebb1000/g
Félkonzervek: • nagy dobozméret, rossz hıvezetés (hıbehatolás csak hıvezetéssel) • hıkezelés + pácsók (nátriumnitrit és konyhasó) + hőtve tárolás • nitrit: szín- és ízkialakítás mellett spórák csírázásának gátlása, a baktériumszaporodás-gátlása • a hıkezeléstıl sérült mikrobák érzékenyebbek a nitrit gátló hatására • nitrit hatását fokozzák: redukáló anyagok (aszkorbinsav, cisztein), szorbinsav és sói
15
Félkonzervek Mikrobióta: Bacillus és Clostridium spórák, laktobacilluszok, a Micrococcus nemzetség hıtőrıbb tagjai, valamint fekál sztreptokokkuszok. C. botulinum és a C. perfringens! Romlás: Lactobacillus fajok és az enterokokkuszok kezdenek szaporodni, elszínezıdés, illat-és ízváltozás (savanyodás) Enterokokkuszok: nagy hıtőrésőek (74-75°C maghımérséklet elérése esetén sem pusztulnak el) és sótőrésük is kiemelkedı.
Háromnegyed konzervek löncshús és a dobozos virsli kereskedelmileg sterilnek tekintett termékek hıkezelés + pácsók (felöntılé miatt hıvezetés és hıáramlás is) a vegetatív baktériumsejteken kívül a mezofil bacilusok és néhány klosztridium elpusztulásával számolhatunk. szobahımérsékleten is 6-12 hónapig eltarthatók
16
Üdítıitalok Gyümölcs tartalommal vagy anélkül Szén-dioxiddal dúsítva vagy anélkül Szénsavmentes, teakoncentrátumból készült italok, enyhén édesítettek és ízesítettek Természetes vagy mesterséges édesítıszert, vitaminokat, savképzı anyagokat, színezı- és illatosító anyagokat, emulgeálókat, stabilizáló, antioxidáns anyagokat, tartósítószer adalékokat tartalmazhatnak Pasztırözés pH 2,5-3,0 (tea alapúak pH 3,2-4,2)
Gyümölcslevek av: 0,99 av vagy felett élelmiszer patogén baktériumok a hıkezeletlen lében baktériumok és gombák Koncentrátum xerofil penészek Baktériumok pl. a termékben természetesen megtalálható Leuconostoc fajok pl. narancs juice-ban természetesen megtalálható Bacillus fajok (magas számban nem megfelelı fertıtlenítésre vagy piszkos gyümölcs jelenlétére utal)
17
Clostridium - gázképzés
Baktériumos romlás: Mellékíz: • Lactobacillus: diacetil íz • Acetobacter: ecetes íz • Alicyclobacillus (TAB): fenol íz Nyálka • Leuconostoc Gáz képzıdés . • Clostridium • Bacillus - alma juice aszeptikus dobozban
pH.: savas 3-4,5 élesztı- és penészgombák Élesztı lesztıs romlá romlás A termékbe természetes úton kerülnek, többnyire a gyümölcs felszínérıl gázképzıdés jellegzetes szag hártyaképzés Dekkera bruxellensis, Dekkera naardenensis, S. cerevisiae, S. bayanus, S. exiguus, Sch. pombe, Zyg. bailii, Zyg. bisporus, Zyg. lentus, Zyg. microellipsoides, Zyg. rouxii, Tp. delbrueckii
18
pH.: savas 3-4,5 élesztı- és penészgombák Pené Penészgombá szgombák megfelelı megfelelı oxigé oxigéntartalom a szaporodá szaporodásukhoz pasztırözést túlélı, hıtőrı penész aszkospórák A. ochraceus, A. fisheri, A. tamarii, A. flavus, Byssochlamys nivea, B. fulva, Paecilomyces variotii, Neosartorya fisheri, Thermoascus aurantiacum
Alicylobacillus acidoterrestris Mikroba jellemzık: • termoacidofil, mozgó, spóraképzı pálca • Gram + (Gram variábilis), kataláz +, VP -, indol -, citrát + , nitrát redukció • pH opt: 3,5-4 pH: 2-7 • T opt: 42-53 °C T: 12-80°C • egyedi sejtmembrán felépítés (ω aliciklusos zsírsavakat tartalmaz) – segíti az alacsony pH és magas hımérséklet elviselését
19
A. acidoterrestris hıtőrése különbözı közegekben
Mikroba (min) A. acidoterrestris
Közeg
pH
T (°C)
almalé
3,5
szılılé
3,3
gyümölcs nektár
3,5
85 90 95 85 90 95 95
D-érték 56 23 2,8 57 16 2,4 5,1
Alicylobacillus acidoterrestris Élelmiszeripari jelentısége: • Gyümölcslevekben és gyümölcs tartalmú italokban (leginkább almalében) • a termék külleme normális vagy kis szediment képzıdés • nem képez gázt növekedés közben • sima savanyodást okoz • gvajakolt (korház vagy fenol szag, íz) és más mellékízt okozó komponenseket termel
20
Hıelvonásos tartósítás • hőtés: fagypont feletti hımérsékleten tartás (+16ºC- -2ºC) • csökken az anyagcsere folyamatok sebessége • lappangási fázis nı, szaporodás sebessége csökken (nı a generációs idı), majd megáll • pszichrofil és pszichrotróf mikroorganizmusok szaporodása (patogének: Yersinia enterocolitica, Vibrio parahaemolyticus, Listeria monocytogenes stb.)
Hıelvonásos tartósítás Mikrobák hidegtőrésének alapja: • mennyire képesek a membrán lipidek folyékonyságát fenntartani • pszichrotrófok: több telítetlen zsírsav (alacsonyabb olvadáspont)
21
Hıelvonásos tartósítás Komplex hatás: • Alacsony hımérséklet • Fagyás miatt lecsökkent vízaktivitás Fagypont felett: permeabilitási és anyagcserezavarok Fagypont alatt: jégkristályok miatt mechanikai sérülés lipoproteinek irreverzibilis denaturálódása Mikrobapusztító hatékonyság nem túl jelentıs!!
Gyorsfagyasztás Jó érzékszervi minıség: • Lehetı leggyorsabb fagyasztási sebesség • -18 °C alatti mélyh őtés Kíméletes technológia kíméletes a mikrobasejtekhez is! Mikrobaszám csökkenés max. 50-90 % Sérült sejtek nagy aránya jellemzı -8 °C alatt nincs mikrobaszaporodás Túlélés függ: pl. pH, a közegben lévı védıanyagok
22
Gyorsfagyasztott termékek Fagyasztott zöldségek blansírozás 90-100 °C-on 2-3 nagyságrenddel csökkentheti a mikrobaszámot elıfızés után a lehetı leggyorsabb lehőtés
fagyasztás -18 °C-on Nem csökkenti jelentısen a mikrobaszámot
mezofil aerob baktériumszám 104-106 TKE/g Enterobacter, Pseudomonas, Bacillus fajok élesztı- és penészgombák kisebb számban a mikrobiota nagy része a feldolgozó vonal berendezéseirıl származik, számuk az üzem higiéniai gyakorlatát tükrözi
Gyorsfagyasztott parajkrém gyártásának mikrobiológiai fázisvizsgálati adatai
23
Gyorsfagyasztott zöldségek mikrobiótájának összetétele
24
Gyorsfagyasztott termékek Fagyasztott gyümölcsök elıfızés többnyire nincs (kivétel a sütıipari termékekhez használandó gyümölcsök) fagyasztás -18 °C-on az eredetileg ott lévı mikrobák nagy része túléli
élesztıgombák, penészspórák, tejsavbaktériumok (felengedtetés után romlást okozhatnak!) szeletelt, magozott, passzírozott termékek mikrobiotája a feldolgozó vonal berendezéseirıl származik, cukor adagolása mikrobiológiai szempontból lehet kedvezı vagy kedvezıtlen
25
