Wpływ temperatury na drobnoustroje
Każdy gatunek namnaża się w określonych granicach temperatur
Temperatura optymalna - to taka w której drobnoustroje najlepiej się rozmnażają
Nie jest to jednak temperatura optymalna dla wszystkich procesów życiowych drobnoustrojów. Przykład: wytwarzanie enzymów przez Pseudomonas sp. Może zatem dochodzić do sytuacji że drobnoustroje się nie rozmnażają ale nadal produkują enzymy powodujące psucie się żywności. Listeria najlepiej rozmnaża się w temp. 30 st. C ale rzęski wytwarza tylko w temp. 20 st C.
Temperatura minimalna - temperatura poniżej której bakterie przestają się rozmnażać ale nie giną. W temperaturach takich przechodzą w stan częściowej anabiozy.
Temperatura maksymalna - temperatura powyżej której bakterie przestają się rozmnażać. Najczęściej powyżej tej temperatury giną. Nie odnosi to jednak do wszystkich grup bakterii.
Kategoria |
Minimum °C |
Optimum °C |
Maksimum °C |
Psychrofile |
-10 |
-5 |
25 |
Psychrotrofy |
0 |
20 |
40 |
Mezofile |
10 |
30 |
45 |
Termotrofy |
25 |
45 |
75 |
Termofile
Ekstremalne termofile |
30 |
50
100 -110 |
80
130 |
Krzywa śmierci cieplnej.
Jest to proces logarytmiczny. Oznacza to, że w pewnym interwale czasowym i w określonej temperaturze ulegnie zniszczeniu ta sama liczba bakterii. Znajomość tej krzywej pozwala określać jak należy zmieniać czas lub temperaturę ogrzewania oby zniszczyć tą samą liczbę drobnoustrojów.
Na przykład jeśli znamy czas wymagany dla zniszczenia jednego cyklu logarytmicznego (90% bakterii) i zdecydujemy że musimy obniżyć liczbę bakterii o 12 cykli log. to możemy wyliczyć po jakim czasie osiągniemy ten efekt.
Różne parametry pozwalają na obliczanie i definiowanie destrukcji termicznej bakterii.
Wartość D jest miarą oporności na temperaturę. Jest to czas w minutach w określonej temperaturze który powoduje zniszczenie 1 log bakterii (90%).
Na przykład: wartość D - 1 min w 72°C oznacza, że w podczas ogrzewania przez 1 min. 72°C liczebność bakterii ulegnie obniżeniu o 90%.
Thermal death point - czas śmierci cieplnej
F - czas śmierci cieplnej - czas w którym populacja bakterii ulegnie obniżeniu do pożądanego przez nas poziomu ( w określonej temperaturze).
Zależności czasu i temperatury dla uzyskania tego samego efektu przedstawia krzywa śmierci cieplnej
Gotowanie biotulinowe
Dla zabezpieczenia żywności przed Clostridium botulinum stosuje się 12D
Wartość D dla Clostridium botulinum w 121.1 st C wynosi 0.21 min
A zatem wartość F ( Czas potrzebny dla obniżenia liczby bakterii do pożądanej ilości - czas śmierci cieplnej - 12D) wynosi:
A zatem gotowanie botulinowe jest to ogrzewanie konserw w 121.1 st. C przez 2.52 min.
Dla konserw w naszej strefie klimatycznej wartość F wynosi 4 -5 min ponieważ w konserwach mogą występować bakterie nie chorobotwórcze ale bardziej oporne na temperaturę niż Clostridium botulinum.
Dla bakterii patogennych nie sporotwórczych jak Salmonella stosuje się 7 D
Wartość Z odzwierciedla zależność letalności bakterii od temperatury.Oznacza on temperaturę potrzebną do tego aby wartość D ( czas ogrzewania) zmieniła się o 10.
Reakcje które maja małe wartości Z są bardzo temperaturo zależne. Natomiast duża wartość Z wymaga większych zmian temperatury do redukcji czasu.
Wartość Z 10°C jest typowa dla bakterii sporotworczych.
Temperatura potrzebna dla wywołania zmian chemicznych jest znacznie wyższa niż do zmian liczby bakterii
Z (°C) D121 (min)
bakterie 5-10 1-5
enzymy 30-40 1-5
witaminy 20-25 150-200
barwniki 40-70 15-50
Jak użyć wartości D i Z w kalkulacji pasteryzacji.
Przykład:
Mleko w mleczarni ma zawartość bakterii 4x10exp5/mL.
Jest ogrzewane w 79°C przez 21 sekund.
Wartość D w 65°C wynosi 7 min.
Wartość Z wynosi 7°C.
Jak wiele bakterii zostanie po pasteryzacji.
Jaki czas jest wymagany w do osiągnięcia tego samego stopnia letalności w 65°C.
Odpowiedź:
W 79°C, wartość D będzie zredukowana o dwa cykle log ponieważ wartość Z wynosi 7°C. Odpowiada to 0.07 min.
Mleko jest ogrzewane przez 21/60=0.35 min, a więc redukcja wyniesie 5 cykli log bo 0.35 : 0.07 = 5 czyli ilość bakterii wyniesie 4 x 10 exp 0 (4 bakterie/mL).
W 65°C, potrzebne jest ogrzewanie przez 35 minut do osiągnięcia redukcji o 5D.
W technologii żywności używa się terminy pasteryzacja i sterylizacja
Pasteryzacja to ogrzewanie w temperaturach poniżej 100 st C. Nie zabija to wszystkich drobnoustrojów a jedynie obniżą ich ilość. Szczególnie chodzi o zniszczenie patogenów takich jak Salmonella, Mycobacterium tuberculosis, Brucella.
Sterylizacja to ogrzewanie bakterii w temperaturach wyższych niż 100 st C. Uważa się że zniszczeniu ulegają wszystkie drobnoustroje. Pozwala to przechowywać żywność w temperaturach pokojowych.
Temperatury stosowane przy pasteryzacji mleka
Czynniki wpływajace na proces destrukcji termicznej
Skład podłoża,
pH
Faza wzrostu bakterii
Własności danego szczepu
aW
Liczebność bakterii
Pasteryzacja - zabija bakteriechorobotwórcze, które dostały się do mleka:
długotrwała 63-650C (30min),
krótkotrwała 71-740C (15min),
momentalna 85-900C (2-4sek.),
UHT - 135-1500C (2-8 sek).