Консервація їжі

Консервація їжі , будь-який із ряду методів, за допомогою яких їжа утримується від псування після збирання врожаю чи забою. Такі практики відносяться до доісторичних часів. Серед найдавніших методів консервації - сушіння, охолодження та бродіння. Сучасні методи включають консервування, пастеризацію, заморожування, опромінення та додавання хімічних речовин. Досягнення пакувальних матеріалів відіграли важливу роль у збереженні сучасних продуктів.

Механізми псування

Псування їжі може бути визначено як будь-яка зміна, яка робить їжу непридатною для споживання людиною. Ці зміни можуть бути спричинені різними факторами, включаючи зараження мікроорганізмами, зараження комахами або деградацію ендогенними ферментами (ті, які природним чином містяться в їжі). Крім того, фізичні та хімічні зміни, такі як розривання рослинних або тваринних тканин або окислення певних складових їжі, можуть сприяти псуванню їжі. Їжа, отримана з рослинних або тваринних джерел, починає псуватися незабаром після збирання врожаю або забою. Ферменти, що містяться в клітинах рослинних і тваринних тканин, можуть вивільнятися внаслідок будь-яких механічних пошкоджень, завданих під час поводження після збирання. Ці ферменти починають розщеплювати клітинний матеріал. Хімічні реакції, що каталізуються ферментами, призводять до погіршення якості харчових продуктів,наприклад, вироблення несмаку, погіршення текстури та втрата поживних речовин. Типовими мікроорганізмами, які викликають псування їжі, є бактерії (наприклад,Лактобактерії ), дріжджі (наприклад, Saccharomyces ) та плісняви ​​(наприклад, Rhizopus ).

Мікробне забруднення

Бактерії та грибки (дріжджі та цвілі) - основні типи мікроорганізмів, які спричиняють псування їжі та хвороби, що переносяться їжею. Харчові продукти можуть бути забруднені мікроорганізмами в будь-який час під час збирання, зберігання, переробки, розповсюдження, поводження чи підготовки. Основними джерелами мікробного забруднення є ґрунт, повітря, корми для тварин, шкури та кишечник тварин, поверхні рослин, стічні води та машини або посуд для переробки їжі.

Бактерії

Бактерії - це одноклітинні організми, які мають просту внутрішню будову порівняно з клітинами інших організмів. Збільшення кількості бактерій у популяції мікробіологами зазвичай називають зростанням бактерій. Цей ріст є результатом поділу однієї бактеріальної клітини на дві однакові бактеріальні клітини - процес, який називається бінарним поділом. За оптимальних умов росту бактеріальна клітина може ділитися приблизно кожні 20 хвилин. Таким чином, одна клітина може виробляти майже 70 мільярдів клітин за 12 годин. До факторів, що впливають на ріст бактерій, відносяться наявність поживних речовин, вологи, рН, рівня кисню та наявність або відсутність інгібуючих речовин (наприклад, антибіотиків).

Харчові потреби більшості бактерій - такі хімічні елементи, як вуглець, водень, кисень, азот, фосфор, сірка, магній, калій, натрій, кальцій та залізо. Бактерії отримують ці елементи, використовуючи гази в атмосфері та метаболізуючи певні компоненти їжі, такі як вуглеводи та білки.

Температура та рН відіграють важливу роль у контролі темпів росту бактерій. Бактерії можуть бути класифіковані на три групи, виходячи з їх температурної потреби для оптимального росту: термофілів (55–75 ° C або 130–170 ° F), мезофілів (20–45 ° C або 70–115 ° F) або психротрофів (10–20 ° C, або 50–70 ° F). Крім того, більшість бактерій найкраще ростуть у нейтральному середовищі (pH дорівнює 7).

Бактерії також потребують певної кількості наявної води для свого зростання. Доступність води виражається як активність води і визначається відношенням тиску пари води в їжі до тиску пари чистої води при конкретній температурі. Тому активність води будь-якого харчового продукту завжди є значенням від 0 до 1, причому 0 являє собою відсутність води, а 1 являє собою чисту воду. Більшість бактерій не виростають у продуктах із активністю води нижче 0,91, хоча деякі галофільні бактерії (ті, що здатні переносити високі концентрації солі) можуть рости в продуктах із активністю води нижче 0,75. Зростання можна контролювати за рахунок зниження активності води - або додаванням розчинних речовин, таких як цукор, гліцерин та сіль, або шляхом видалення води через зневоднення.

Потреби в кисні для оптимального росту значно відрізняються для різних бактерій. Деякі бактерії потребують наявності вільного кисню для росту і називаються облігатними аеробами, тоді як інші бактерії отруєні наявністю кисню і називаються облігатними анаеробами. Факультативні анаероби - це бактерії, які можуть рости як за наявності, так і за відсутності кисню. Крім концентрації кисню, на ріст бактерій впливає потенціал відновлення кисню в середовищі росту. Потенціал відновлення кисню є відносною мірою окислювальної або зменшувальної здатності ростового середовища.

Коли бактерії забруднюють харчовий субстрат, проходить якийсь час, перш ніж вони почнуть рости. Ця фаза відставання - це період, коли бактерії пристосовуються до навколишнього середовища. Слідом за фазою відставання йде фаза журналу, в якій населення зростає логарифмічним способом. У міру зростання популяції бактерії споживають наявні поживні речовини та виробляють відходи. Коли запас поживних речовин виснажується, швидкість росту переходить у стаціонарну фазу, в якій кількість життєздатних клітин бактерій залишається колишнім. Під час нерухомої фази швидкість росту бактеріальних клітин дорівнює швидкості загибелі бактеріальних клітин. Коли швидкість загибелі клітин стає більшою, ніж швидкість росту клітин, популяція переходить у фазу занепаду.

Популяція бактерій виражається або на грам, або на квадратний сантиметр площі поверхні. Рідко загальна популяція бактерій перевищує 1010 клітин на грам. Популяція менше 106 клітин на грам не викликає помітного псування, крім сирого молока. Популяція від 106 до 107 клітин на грам викликає псування в деяких продуктах харчування; наприклад, вони можуть створювати неприємні запахи у вакуумованому м'ясі. Населення від 107 до 108 клітин на грам викликає неприємний запах в м’ясі та деяких овочах. При рівні вище 5 × 107 клітин на грам більшість продуктів мають певну форму псування.

Коли умови для росту бактеріальних клітин несприятливі (наприклад, низька або висока температура або низький вміст вологи), кілька видів бактерій можуть виробляти стійкі клітини, які називаються ендоспорами. Ендоспори відрізняються високою стійкістю до тепла, хімічних речовин, висушування (висихання) та ультрафіолету. Ендоспори можуть залишатися дрімаючими протягом тривалих періодів часу. Коли умови стають сприятливими для росту (наприклад, відтавання м'яса), ендоспори проростають і виробляють життєздатні клітини, які можуть почати експоненціальний ріст.