Konzervárenství. prodloužení poživatelnosti potravin (ovoce, zelenina, maso)

Transkript

1 Konzervárenství prodloužení poživatelnosti potravin (ovoce, zelenina, maso) 1

2 Nemikrobní změny potravin vnější faktory kyslík (oxidačně redukční reakce) odstranění prodýchání nebo prohřátí (skladování plodin) balení a vakuace přídavek enzymů (vazba a přeměna kyslíku) inaktivace oxidáz (vysoké a krátké zahřátí, přídavek antioxidantů) světlo (radikálové reakce) ukládaní v temnu, neprůhledné obaly změna barvy, chuti a aroma cukry, soli, kyseliny, třísloviny kovy (barva+chuť) chemické konzervanty (chuť a aroma) 2

3 Mikrobní změny potravin mikroorganismy bakterie a houby ochrana produkce enzymů a sekundárních metabolitů (toxiny) kažení potravin choroboplodné mikroorganismy intenzita rozkladu R=(četnost mikr.) (virulence)/odolnost prostředí konzervační metody eliminace četnosti mikroorganismů eliminace virulence (přímá inaktivace) zvýšení odolnosti prostředí vlastní úpravou (nepřímá inaktivace) 3

4 Historie Mikrobiologie spor o teorii samoplození spor o původ/podstatu kvašení Denis Papin ( ) autokláv (tlaková nádoba zejména pro chemické procesy) Lazaro Spallanzani (*1729) pokus o vyvrácení teorie samoplození mikrobů vynález konzervace Theodor Schwan (*1810) příčinou kvašení mikroorganismy ( Liebig) Louis Pasteur (*1822) vyvrátil teorii samoplození (baňka s labutím krkem) 1857 mikroorganismy způsobují mléčné/alkoholové kvašení 1861 objev anaerobních bakterií 1865 pasterizace (pivo, víno 52,7 C, mléko 61,6 C/30min, dnes C/20-30sec) Eduard Bűchner (*1860) objasnění alkoholového kvašení-enzymy (NC1907) 4

5 krabicové "..."/obal John Van Wormer (USA) myšlenka plnit mléko do papírových obalů (jednoho rána, když se mu "podařilo" rozbít láhev mléka a rozlít mléko po podlaze) patent Obal "Pure-Pak" (symbol: obal je na jedno použití) Ruben Rausing a Erik Wallenberg (SWE) 1944 papír potažený plastovou folií 1951 společnost AB Tetra Pak. (100 ml tetrapaků smetany) Tetra Brik, krabicové mléku ve tvaru cihly. chlazení/mražení 1607 Blasius Villafranca, IT, lékař Methodus refrigerandi L. Tancredus vyrobil první umělý led v Evropě 1790 W. Cullen, GB, lednička 1834 Jakob Perkins, USA patent na chladicí stroj s éterovými parami, chladicím hadem a výparníkem 1869 Ch. Tellier, FR, čpavkový chladicí stroj 1875 Karl Paul Gottfried von Linde, DE, čpavkovým chladicím strojem stroj s kompresorem 1930 v prodeji první zmražené potraviny v balíčcích 1939 v prodeji první potraviny před zmražením tepelně zpracované 5

6 Konzervační metody eliminace četnosti mikroorganismů pouze u ovocných šťáv, vín a mléka mikrobiologická filtrace (deskové filtry) membránová ultrafiltrace (2-200nm) baktofugace (odstranění termorezistentních spor odstředěním) zvýšení odolnosti prostředí vlastní úpravou (nepřímá inaktivace) fyzikální: vlhkost, teplota, atmosféra chemické: (uzení, konzervanty) biologické (kvašení) eliminace virulence (přímá inaktivace) dosažení obchodní/praktické sterility fyzikální děj/chemické činidlo metody: viz pokračování 6

7 Termosterilace (přímá inaktivace) kyselé potraviny (ph<4.0) ovoce, okyselená zelenina, marinované maso pasterační teplota ( o C): kvasinky, plísně, nesporulující bakterie málo kyselé potraviny (ph>4.0) pasterace ( o C/minuty): sporulující bakterie částečná/úplná inaktivace enzymů (diagram) provedení uzavřené obaly (vodní/parní lázně, autokláv) ultrapasterace-uperace (tlaková sterilace horkou parou) klasický odporový ohřev (75 o C/15min) kontinuální odporový ohřev ( o C) vysokofrekvenční ohřev střídavé el. pole (150MHz) mikrovlny (25000MHz) 7

8 Diagram termoinaktivace u kyselých potravin A-mikroflóra kyselých potravin B-bakterie kyselých potravin C-oxidoreduktázy ovoce D-Paecilomyces vari Diagram letality mikroorg. nekyselých potravin A-normálně rezistentní sporulanti B-velmi rezistentní sporulanti C-Clostridium botulinum (ph>5.6) 8

9 Ostatní přímé inaktivace sterilace krátkovlnným a elektronovým zářením rychlé usmrcení bez ohřevu potravin beta-záření (elektronové, MeV) gama-záření (velmi krátkovlnné, λ= nm) ultrazvuk dávka: radiopasterace (1kJ/kg): nesporulující mikroflóra radiosterilace (10kJ/kg): bakteriální spóry chemosterilace aktivní kyslík, stříbrné ionty (dezinfekce vody) diethylester kys. diuhličité (ovocné šťávy) peroxid vodíku, ethylenoxid, methylbromid,... 9

10 Nepřímá inaktivace-fyzikální osmoanabiózy (vysoušení, zvýšení osmotického tlaku) obsah vody na 13% (zelenina), 25% (maso) rychlé a šetrné sušení (POZOR!-termolabilní složky), NESMÍ SE PŘESUŠIT!!!! odpaření (ovocné šťávy, zeleninové protlaky) vyvaření nebo vymražení membráová ultrafiltrace přídavek osmoticky aktivních látek (soli, cukr,...) psychro/kryoanabióza (snížení teploty) rychlost rozkladných procesů se s teplotou snižuje: Q 10 =k (t+10) /k t k t -rychlost reakce při teplotě t, k (t+10) -..., chladírenství (T~4 C) mrazírenství (T -30 až -18 C, rychlé zmražení-mikrokrystaly ledu): voda přestává být reakčním prostředím anoxie (bez kyslíku) atmosféra s regulovaným obsahem O 2 (3%O 2, 5-15%CO 2, zbytek N 2, T~2 C, relativní vlhkost 85-90%) impregnace ovocných šťáv (do 1.5% (w/v)co 2, T>15 C, ph<4) 10

11 Nepřímá inaktivace-chemická přídavek rafinovaných chemikálií látky zdraví neškodné, neovlivňující chuť, aroma, barvu,...) kys. benzoová, sorbová, mravenčí malé množství ( %, w/w), omezováno uzení bakterio/mykostatické látky kouře: kys. mravenčí, octová, metanol, aceton, krezoly dlouhodobé uzení studeným kouřem (suché salámy) uzení horkým kouřem (měkké salámy, chuťové nabohacení) umělé uzení (nahrazení kouře atmosférou směsi látek) ostatní etanol (13-30%, v/v): zabití mikroorg., brání klíčení spór org. kyseliny: octová, mléčná, citronová, jablečná antibiotika:nisin (S. lactis), primaricin (S. natalensis) fytoncidy: allicin (česnek, cibule, křen), skořicový aldehyd) 11

12 Nepřímá inaktivace-biologická kontrolovaný mikrobiální proces tvorba přirozených konzervačních činidel etanolové kvašení kvasinky rodu Sacharomyces ovocné šťávy, pivo, víno,... mléčné kvašení Lactobacillus brevis, L. plantarum tvorba kys. mléčné a octové (ph<3.7), antibiotik, etanolu, CO 2 zelenina (kyselé okurky, zelí,...) 12

13 Technologie zpracování ovoce a zeleniny zabránění procesů třísloviny, heteroglykosidy, barevné látky (Δ chuti, barvy a aroma) kyselina L-askorbová (dehydrogenace, hnědavé tóny) depolymerace a zmýdelnění pektinů (konzistence) sklizeň KUSOVÝ CHARAKTER praní jakostní třídění EXPEDICE VÝROBA ŠŤÁV odstopkování VÝROBA PROTLAKŮ odpeckování, odjadřincování loupání rozváření drcení úprava drtě velikostní třídění dělení baleni blanšírování pasírování konzervace EXPEDICE lisování čiření ultrafiltrace separace kalů 13

14 Technologie masa-složení bílkoviny sarkoplasmatické (myoglobin, myoben-cytoplazmatické) rozpustnost ve vodě myofibrilární (aktin, myosin-myofibrily) rozpustnost nad 2% NaCl stromatické (kolagen-b. membrány+pojivo) nerozpustné tuky intramuskulární (křehkost a chuť=jakost, bílá kresba-mramorování) zásobní (tuková-adiposní tkáň) ostatní minerály (fosfáty, Ca, K, Fe, Mg,...) vitamíny (B=B 2 riboflavin a B 12, D, E, A) extraktivní látky (aminokyseliny, peptidy, kreatin,...) barva (hem: myoglobin, hemoglobin-vykrvení) oxymyoglobin (MbO 2 )=rumělkově červený MB+O 2 MbO 2 oxidace Fe 2+ Fe 3+ (metmb)=hnědý, hnědošedý Mb+2H + +1/2O 2 2metMb + +H 2 O nitroxyhemochrom (MbNO)=růžový Mb+H + +NO 2- metmb+no MbNO N N Fe 2+ N N 14

15 Technologie masa-konzervace chladírenské a mrazírenské uchování solení uzení sušení zabránění procesů ovlivňující chuť a aroma opožděné vykrvení, vyčerpání zvířat (malý pokles ph) tmavé, tuhé, suché (myopathie) neúplná oxidace sacharidů (svalový glykogen) nasládlé trvalé okyselení kys. mléčnou (ph~5.3) kyselé částečná denaturace bílkovin (rychlý pokles ph) bledé, měkké, vodnaté enzymová katalýza pomalé snížení T mechanické poškození tkání krystaly vody zmýdelňování tuků a oxidace FA žluknutí 15

16 Chladírenské a mrazírenské uchování změny v mase postmortem pre-rigormortis (max glykogen a ATP, ph ) glykogen anaerobní glykolýza kys. mléčná (ph5.5) rigor-mortis (posmrtná ztuhlost) vyčerpání glykogenu a ATP, tvorba aktomyosinu, nízké ph (CO 2, P i, kys. mléčná), špatná vazba vody zrání (opětovné uvolnění) proteolýza bílkovin, vazba vody, nárůst ph chuť a aroma vaznost= vázaná/celková voda hydrofilní fční skupiny bílkovin+imobilizovaná mezi b. strukturami hluboká autolýza rozklad bílkovin na peptidy a aminokyseliny, hydrolýza tuků nepříjemné aroma a chuť, mikrobiální kolonizace odvěčnění (zrání dní~0 C) optimalizace vlhkosti (růst psychrotrofních org. hmotnostní ztráty) chlazení (vysoká rychlost limitována chladovým zkrácením nevratně tuhé maso mikrokrystaly vody) zmrazení (vždy až po odeznění rigormortis!!!) dlohodobě na -18 C, zhoršení kvality sublimací vody, oxidací hemu,...) 16

17 Solení přídavek 2-3% (w/w) zvýšení údržnosti, ovlivnění chuti, barvy a soudržnosti (rozpouští myofibrilární bílkoviny) technologie provedení naložení do láku (týdny) nastříknutí nebo vmasírování solící směsi s NaCl: NaNO 2 (rychlosůl), NaNO 3 (sanitr)- nutná redukce mikroflorou, polyfosfáty (zvýšení vaznosti), kys. askorbová/askorban (redukce dusitanů, metmyoglobinu), lakton kys. D-glukonové (okyselení fermentovaných salámů), sacharidy (substrát pro mikrofloru), koření/extrakty směs s dusitanem ( %, toxický, karcinogenní nitrosaminy) inhibice sporulojících organismů (Clostridium botullinum) tvorba chuti, vůně a růžové barvy (nitroxymyoglobin) bez dusitanu šedohnědá barva (metmyoglobin) 17

18 Uzení, sušení a tepelné opracování uzení zvýšení údržnosti=teplo+kouř žádané organoleptické vlastnosti (aroma, chuť) udící kouř (disperzní soustava) plyny (N 2, O 2, CO 2, H 2 O), alkoholy (MetOH), aldehydy, ketony (aceton), kyseliny (octová), estery, pyridin, fenoly, karcinogenní látky (PAU) druhy udícího kouře (z tvrdého dřeva-bukové) horký, C, salámy teplý, 60 C, uzená masa (1-3h, dusitanová směs), slanina studený, C, lovecký salám, poličan sušení a tepelné opracování zvýšení údržnosti, úprava organoleptických vlastností sušení tepelně opracovaných výrobků (7-14 dní), turistický tepelná úprava uprostřed výrobku (70 C, 10min) ochlazení (rychlé překonání oblasti C~mikroorg.) sušení fermentovaných výrobků (až 5 týdnů) fermentace (Lactobacillus, Streptococcus) tvorba kys. mléčné, snížení ph, snížení aktivity vody 18