Klasické a inovačné možnosti konzervácie potravín

Transcription

1 Mendelova univerzita v Brne Agronomická fakulta Klasické a inovačné možnosti konzervácie potravín Bakalárska práca Vedúci bakalárskej práce: prof. Ing. Jana Simeonovová, CSc. Brno, 2012 Vypracovala: Mária Čamajová

2

3

4 Prehlásenie Prehlasujem, že som svoju bakalársku prácu na tému,,klasické a inovačné možnosti konzervácie potravín vypracovala samostatne a použila len pramene, ktoré citujem a uvádzam v priloženom zozname literatúry. Súhlasím, aby moja práca bola uložená v knižnici Mendelovej univerzity v Brne a sprístupnená k študijným účelom. V Brne dňa Podpis študenta.

5 Poďakovanie Ďakujem prof. Ing. Jane Simeonovovej, CSc. za vedenie pri vypracovaní mojej bakalárskej práce.

6 ABSTRAKT Bakalárska práca na tému,,klasické a inovačné možnosti konzervácie potravín si kladie za cieľ vypracovať literárny prehľad týkajúci sa tejto problematiky. V jej úvodnej časti je popísaná dôležitosť významu konzervácie potravín a jej vývoj. Ďalej sa zaoberá zmenami, ktoré nastávajú v priebehu skladovania potravín a ktoré sú z hľadiska trvanlivosti potravín nepriaznivé. Častými pôvodcami zmien sú predovšetkým mikroorganizmy, preto je im venovaná zvláštna pozornosť. V práci je uvedené rozdelenie mikroorganizmov podieľajúcich sa na rozkladnej činnosti potravín a ďalej faktory, ktoré podporujú alebo naopak potláčajú ich rast. Druhá polovica práce sa sústreďuje na rozdelenie konzervačných metód. Konzervačný zákrok je súčasťou každého technologického spracovania a jeho cieľom je zastavenie alebo usmrtenie nežiaduceho rastu mikroorganizmov. Popísané a vysvetlené sú princípy jednotlivých postupov a uvedené ich výhody a nevýhody. Kľúčové slová: mikroorganizmy, konzervačné postupy, skaza potravín ABSTRACT The aim of this bachelor thesis, which is called,,the classic and innovative methods of food preservation was make literature search about this problem. The first part of work described importance and development of food preservation. Here are present changes, which are result from store of food products. The most common creator of these changes are microorganisms. In the work is devoted them attention in the next part, in which I show inhibit or on the other side supportive factors of their growth. In the second half of this work is presented division of preservative methods. Preservation of food is important part of each technologic process. His aim is to kill or stop growth of undesirable microorganisms. Here is described and explain principles of individual process and point to their pluses and minuses. Key words: microorganisms, preservation process, destruction of food

7 OBSAH 1 ÚVOD CIEĽ LITERÁRNY PREHĽAD Význam konzervácie potravín Vývoj konzervácie potravín Zmeny potravín ľahko podliehajúcich skaze Fyziologické zmeny Mechanické zmeny Biochemické zmeny Enzýmové zmeny Mikrobiálne zmeny Mikroorganizmy podieľajúce sa na rozkladnej činnosti potravín a ich výskyt Faktory ovplyvňujúce rast mikroorganizmov Kontaminácia mikroorganizmami a teoretické základy ich odumierania Ochrana proti rozkladnej činnosti mikroorganizmov Klasifikácia konzervačných metód Vylučovanie mikroorganizmov z prostredia Usmrtenie mikroorganizmov priama inaktivácia mikroorganizmov Zvyšovanie odolnosti potraviny (predlženie Lag fázy rastu) anabióza Fyzikálne metódy konzervácie potravín Konzervácia zvýšenou teplotou Konzervácia zníženou teplotou Konzervácia zvýšením osmotického tlaku a znížením aktivity vody (osmoanabióza) Konzervácia s využitím vysokého tlaku Konzervácia s využitím žiarenia Konzervácia pomocou využitia mikrovlnných vĺn Konzervácia pomocou využitia ultrazvuku Chemické metódy konzervácie potravín Konzervácia pomocou chemických konzervačných látok Biologické metódy konzervácie potravín (cenoanabióza) ZÁVER... 46

8 5. ZOZNAM POUŽITEJ LITERATÚRY ZOZNAM OBRÁZKOV A TABULIEK... 56

9 1 ÚVOD Konzervácia sa používa už od pradávna za účelom uchovania čerstvosti potraviny čo najdlhšie. Umožňuje napríklad dostupnosť ovocia a zeleniny od jednej úrody k ďalšej. Toho sa dosiahne rôznymi postupmi pri spracovaní suroviny a to sušením (dehydratáciou), zmrazením, údením ale aj balením za vhodných podmienok do vhodných obalov, prídavkom antioxidantov a ďalších konzervačných látok. Rôzne prísady plnia dôležitú úlohu už celé stáročia. Ku konzervácii mäsa a rýb sa už od dávna používa soľ, k zlepšeniu chute sa do jedla pridávali bylinky a korenie. Známa je aj konzervácia ovocia cukrom a zeleniny v octovom roztoku. Sušenie na slnku sa používalo ako pri konzervácii mäsa, tak aj ovocia a zeleniny. Konzervácia soľou a cukrom je založená na predpoklade, že zníženie obsahu vody v potravine zabraňuje činnosti mikroorganizmov. Pri konzervácií v octovom roztoku dochádza k zníženiu ph, čo sa taktiež negatívne odráža na činnosti mikroorganizmov a predlžuje životnosť výrobku. Princípom konzervácie potravín je zabránenie poškodenia potraviny rôznymi vplyvmi, ktoré na ňu prirodzene pôsobia. Tieto vplyvy môžeme rozdeliť na chemické, ako je napríklad oxidácia, fyzikálne, medzi ktoré patrí teplota, svetlo a podobne, alebo vplyvmi biologickými, čoho hlavnými predstaviteľmi sú mikroorganizmy. To, aký spôsob konzervácie použijeme pre konkrétnu surovinu, veľmi záleží na druhu potraviny, na látkovom zložení a súbore vlastností danej potraviny. Cieľom konzervácie je okrem uchovania čerstvosti potraviny aj zachovanie chuti, vône, vzhľadu, čo sú požiadavky, na ktoré sa zameriava hlavne spotrebiteľ. Medzi jeho záujmy v poslednej dobe patrí aj to, aby potravina obsahovala dostatočné množstvo cenných zložiek a taktiež ho zaujíma energetická hodnota potraviny. S narastajúcou populáciou na zemi a zároveň požiadavkami na pestrosť a ľahkú dostupnosť potravín nastáva problém, kde tieto potraviny vziať a hlavne zachovať v čo najkvalitnejšej podobe po čo najdlhšiu dobu. V súčasnosti je naozaj ťažké stravovať sa výlučne čerstvými potravinami, preto je nevyhnutné spracovať potravinu tak, aby si zachovala vlastnosti čerstvej potraviny čo najdlhšie. Potraviny k nám často putujú z iných štátov, či kontinentov, čo by nebolo možné bez predlženia ich trvanlivosti. V minulosti bolo bežné pestovanie ovocia a zeleniny pre bežnú potrebu v mnohých domácnostiach, dnes má záhradu málokto. Okrem toho v dnešnej uponáhľanej dobe, kedy čas sú peniaze, si ľudia nájdu stále menej času na prípravu poctivej domácej stravy 8

10 a preto sú pre nich obrovskou výhodou potraviny či už z časti pripravene, alebo konzervované hotové jedla, ktoré len stačí vystaviť krátkodobému pôsobeniu určitej teploty a sú pripravene ku konzumácii. 9

11 2 CIEĽ Cieľom tejto bakalárskej práce je poukázať na dôležitosť konzervácie potravín z hľadiska zdravotného či spoločenského. Sumarizovať poznatky, historické a súčasné, týkajúce sa konzervácie potravín, poukázať na príčiny skazy surovín určených k výrobe potravín a samozrejme samotných potravín. Porovnať rozdiely jednotlivých metód konzervácie potravín a poukázať na ich výhody a prípadne nedostatky. 10

12 3 LITERÁRNY PREHĽAD 3.1 Význam konzervácie potravín Väčšina potravinárskych surovín a potravín patrí medzi ťažko udržiavané materiály, ktoré buď pozvoľne alebo rýchlejšie podliehajú nežiaducim zmenám (Voldřich, 2009). Tieto rýchlo kaziace sa potraviny možno udržať v požívateľnom stave len veľmi krátku, často nepostačujúcu dobu (Čepička, 1995). Preto je nevyhnutné hľadať spôsoby a metódy, ktorými sa upravujú produkty prvovýroby tak, aby nepodliehali rozkladným procesom skôr ako pri trávení v tele človeka spotrebiteľa. Týmto sa práve zaoberá technológia a technika konzervácie potravín (Kyzlink, 1988). Princíp predlžovania skladovateľnosti rôznymi metódami je základom každej potravinárskej technológie, pokladá sa za samozrejmosť a bežný spotrebiteľ ju ani nemusí vnímať. Viac sa zaujíma o chuť, vôňu a ďalšie senzorické vlastnosti potravín, okrem toho sa stále viac spotrebiteľov zaujíma aj o obsah výživovo cenných zložiek a o energetickú hodnotu potraviny. Preto sa súčasná technológia konzervácie potravín snaží čo najviac rešpektovať zachovanie typických zmyslových vlastnosti potravín a ich nutrične významných zložiek. Lákavý vzhľad potraviny, spolu s obalom na neho tiež pôsobí priaznivo a často sa nechá ovplyvniť atraktívnou reklamou (Ingr, 2007). Pod pojmom konzervácia potravín teda rozumieme každý úmyselný zákrok, poprípade úpravu potraviny smerujúcu k predlženiu skladovateľnosti suroviny dlhšie ako za prirodzených podmienok (Kyzlink, 1988). 3.2 Vývoj konzervácie potravín Niektorí historici rozpoznávajú dve hlavné etapy vo vzťahu ku konzumácii potravín. Prvá etapa siaha do obdobia desať tisíc až niekoľko miliónov rokov, kedy sa na planéte začali objavovať prví ľudia a je charakterizovaná ako perióda zberu potravín určených k ich okamžitej konzumácii, bez ďalšieho uchovávania. Druhá etapa je etapou produkcie potravín a trvá v podstate až dodnes. Prvé problémy uchovania potravín sa objavili práve na začiatku tejto druhej periódy, kedy ľudia začali produkovať potraviny vo väčšom množstve s cieľom ich uchovania na dlhšiu dobu (Jay, 2000). Vývoj potravinárskych technológii bol spočiatku vývoja ľudstva len hľadaním na základe empirických skúsenosti ako sa brániť zmenám potravín a docieliť ich dlhšie uchovanie a ako zaistiť očakávané vlastnosti chuť a vôňu produktu (Voldřich, 2009). 11

13 Dnešnému stavu poznania a praxe konzervácie potravín predchádzal dlhý vývoj, ktorý môžeme rozdeliť do zhruba štyroch etáp (podľa Kyzlinka, 1988): Prvá etapa začína už v dávnoveku, približne v období, kedy ľudia začali používať prvé ohne. Ľudia si v tom období nevedeli vysvetliť rýchlu skazu potravín a už vôbec nie racionálne vysvetliť, čo sa na nej podieľa. Poznania o konzervácií potravín prišli spontánne, kedy ľudia získavali skúsenosti pozorovaním ohľadne uchovania potravín sušením, chladom a neskôr aj kvasnými procesmi (Kyzlink, 1988). Sušenie sa používalo u potravín ako napríklad obilniny a ovocie, iné staroveké kultúry obyvateľstva zaznamenali dlhšiu skladovateľnosť mäsa vystavenému pôsobeniu dymu nad priamym ohňom (Barbut, 2004). Ďalšou dávnovekou metódou uchovania potravín je fermentácia, ktorá je známa najmenej rokov. Kvasinky sú prvé mikroorganizmy, ktoré boli využívané k produkcii vína a piva a ku kynutiu cesta. Pri ich činnosti dochádza k rozkladu cukrov a uvoľňovaniu oxidu uhličitého (Ken Yuon Li, 2004). Táto prvá etapa trvala najdlhšie a skončila až na prelome 18. a 19. storočia, kedy dochádzalo k zmenám v spoločnosti súvisiacim so zhromažďovaním obyvateľstva do väčších miest. Druhá etapa, trvajúca približne jedno storočie, sa označuje za obdobie spoľahlivej ochrany rýchlo sa kaziacich potravín pred nežiaducimi mikroorganizmami, ktoré boli často nebezpečné aj z hľadiska zdravotného (Kyzlink, 1988). Začiatkom 19. storočia čelili Napoleonove vojská nedostatku potravín, preto Napoleon ponúkol finančnú odmenu tomu, kto vymyslí ako prakticky konzervovať potraviny pre potreby jeho vojakov počas vojenských pochodov. Nicolas Appert ako prvý prišiel s nápadom zahrievať potravinu vo vzduchotesných sklenených nádobách, čo je princípom aj dnešnej sterilizácie. Svoje poznatky spísal v knihe L Art de conserver les substances animales et végétables (Umenie konzervácie živočíšnych a rastlinných látok). Prvý patent na výrobu konzerv získal o rok neskôr Angličan Peter Durand, ktorý vychádzal z Appertových poznatkov (EUFIC, 2010). Najväčší rozvoj zažila v druhej polovici 19. storočia, kedy Louis Pasteur identifikoval mikroorganizmy ako pôvodcov najzávažnejšieho kazenia sa poľnohospodárskych surovín. Tretia etapa začala na začiatku 20. storočia a označuje sa za etapu, v ktorej dochádza k poznávaniu a zlepšovaniu nutričnej a senzorickej hodnoty konzervovanej suroviny. Nešlo už len o kvantitu, ale aj kvalitu suroviny, o čo sa zaslúžili aj mnohé výskumy týkajúce sa vitamínov, zmyslových vlastnosti potravín a tiež aj rozvoj potravinárskej analytiky (Kyzlink, 1988). V 20. storočí boli položené základy mraziarenského priemyslu, o čo sa 12

14 zaslúžil Američan Clarence Birdseye v roku 1925, ktorý pozorovaním došiel k záveru, že rybie filé rýchlo zmrazené v arktickej zime sa oproti rybiemu mäsu zmrazenému pri nižších teplotách v iných mesiacoch roka líši lepšou chuťou a štruktúrou podobajúcou sa čerstvému mäsu. Stal sa tak priekopníkom výroby priemyselného mraziarenského vybavenia na rýchle zmrazovanie potravín (EUFIC, 2010). Birdseye vyvinul dva spôsoby mrazenia rýb založene na jeho pozorovaní. Prvá metóda spočívala v umiestnení potraviny medzi dve kovové platne, ktoré boli chladené chloridom vápenatým na teplotu asi -40 C. Druhý spôsob bol založený na využití dvoch dutých kovových dosiek, ktoré boli chladené na teplotu -25 C prostredníctvom vyparovania amoniaku (Singh, 2012). Štvrtá etapa sa snaží byť ekonomická. Snaží sa o čo najlepšie využitie poľnohospodárky vyprodukovaných produktov s čo najmenšími podielmi nevyužiteľných zvyškov, kladie dôraz na správne prerozdelenie ľudskej práce a sleduje spotrebu energie. Taktiež sa kladie dôraz na zachovanie čo najvyššej senzorickej a nutričnej hodnoty potraviny (Kyzlink, 1988). Tab. 1 Chronologický prehľad vývoja techník spracovania potravín (podľa EUFIC, 2010) Tradičné spracovanie Modernejšie postupy (približne od roku 1900) Najmodernejšie techniky (po roku 1960) Konzervácia Extrúzia Sušenie pomocou vymrazovania Fermentácia Mrazenie a chladenie Spracovanie potravín pomocou infračerveného žiarenia Zmrazovanie Pasterizácia Ožarovanie Sušenie v peci Sterilizácia Magnetické polia Nakladanie Ultravysokotepelný ohrev Spracovanie potravín pomocou mikrovlnnej energie Solenie Balenie v modifikovanej atmosfére Údenie Odporový ohrev Sušenie na slnku Pulzné elektrické polia Sušenie rozprašovaním Ultrazvukové vlny 13

15 3.3 Zmeny potravín ľahko podliehajúcich skaze Podmienky pre rozklad potravín na jednoduchšie zložky sú dané ich vlastným latkovým zložením a taktiež rozličnými vplyvmi pôsobiacimi z prostredia, v ktorom sa dané potraviny nachádzajú. Vodnaté potraviny ako sú napr. ovocie, zelenina, mäso, ryby, vajcia, mlieko a pod. skôr či neskôr podliehajú za bežných podmienok spontánnym nežiaducim zmenám (Kyzlink, 1988). Ku zmenám potravín môže dôjsť vo všetkých výrobných aj mimo výrobných fázach, teda od skladovania surovín a polotovarov, pri vlastnej výrobe a samozrejme aj pri skladovaní už hotových výrobkov. Tieto zmeny rozdeľujeme na fyziologické, mechanické, biochemické, enzýmové a mikrobiálne. Ich pôsobenie nie je nikdy jednotlivé, v praxi najčastejšie dochádza ku kombinácii a spolupôsobení jednotlivých zmien (Rop, 2005) Fyziologické zmeny Fyziologické zmeny sú pochody, ktoré nadväzujú na fyziologické procesy v živých rastlinných pletivách a živočíšnych tkaniach pri narušení procesom spracovania a skladovania. Uplatňujú sa u čerstvého ovocia, zeleniny a mäsa po porážke, u ktorého je nesprávny priebeh posmrtných zmien nežiaduci z hľadiska ďalšieho technologického spracovania. (Voldřich, 2009) V prípade ovocia a zeleniny sa jedná napríklad o prejavy,,pletivového dusenia,, pri zabalení čerstvých dýchajúcich plodov alebo ich častí pod vákuom alebo v inertnom plyne, taktiež pri skladovaní v riadenej atmosfére s príliš nízkou koncentráciou kyslíku a vysokou koncentráciou oxidu uhličitého. Medzi fyziologické zmeny ovocia a zeleniny ďalej patrí poškodenie ovocia a zeleniny chladom, tzv.,,chilling injury,,, čo je stav, ktorý je vyvolaný pôsobením teplôt nižších než je kritická teplota pre daný druh ovocia a zeleniny po dobu niekoľkých hodín. Toto poškodenie vyvoláva fyziologické zmeny plodov, ktoré urýchľujú ich skazu (Voldřich, 2009). Dôležitým činiteľom pre zabránenie fyziologických zmien ovocia a ovocných produktov a uchovanie čo najväčšej trvanlivosti pri skladovaní je vlhkosť prostredia. Ovocie obsahuje veľké množstvo vody, preto by prostredie, v ktorom sa uchováva, malo obsahovať veľké percento vodných pár vo vzduchu (relatívna vlhkosť vzduchu). V opačnom prípade by dochádzalo k odparovaniu vody z plodov a nežiaducemu vysychaniu ovocia. Nepriaznivá je však aj nadmerná vlhkosť prostredia, kedy dochádza 14

16 k rýchlejšiemu plesniveniu, praskaniu plodov. Optimálna relatívna vlhkosť pri skladovaní ovocia by sa mala pohybovať v rozmedzí 80 až 90% (Kaščák, 1989) Mechanické zmeny Mechanické zmeny ovocia a zeleniny sú spôsobené množstvom činiteľov. Môže sa jednať o porušenie povrchu, poškodenie hmyzom, alebo hlodavcami, pádom ovocia zo stromu, nešetrným zachádzaním pri zbere napr. zemiakov, pri doprave a skladovaní a mnoho ďalších (Ingr, 2007). Na zabránenie mechanických vplyvov nie je nevyhnutný konzervačný zákrok, ale stačí odstrániť okolnosti, pri ktorých sa plody mechanicky poškodzujú (Kaščák, 1989). Nežiaduce mechanické zmeny jatočných zvierat sú spôsobené napríklad poranením zvierat, ale hlavne po ich jatočnom spracovaní. Ďalším dôležitým živočíšnym produktom ľahko podliehajúcim mechanickým zmenám sú konzumné vajcia, u ktorých často dochádza k porušeniu celistvosti škrupinky (Ingr, 2007). Môže sa zdať, že mechanické zmeny zhoršujú len tržnú alebo senzorickú hodnotu potraviny a mali by byť predmetom záujmu prvovýroby, ale význam predchádzania mechanickým zmenám nespočíva len v zhoršení senzorickej a tržnej hodnoty surovín a potravín, ale predovšetkým v tom, že tieto zmeny sú často impulzom pre vznik a rýchly priebeh biochemických alebo mikrobiálnych zmien, ktoré môžu nepriamo viesť až k úplnej skaze potraviny (Kyzlink, 1988) Biochemické zmeny V živých organizmoch je látkové zloženie v dynamickej rovnováhe, ktorá je určená druhom organizmu, resp. typom premeny látok tohto organizmu a prostredia. Tieto biochemické zmeny sú významné z hľadiska konečnej konzumnej a konzervačnej akosti potraviny (Kyzlink, 1988). Z hľadiska skladovateľnosti potravín a ich konzervácie sú dôležité najmä zmeny prebiehajúce v starnúcich alebo odumierajúcich tkaniach, kedy dochádza k pozvoľnejšiemu alebo aj k rýchlejšiemu porušeniu predošlých rovnováh v premene látok a k prerušeniu normálneho sledu enzýmových reakcií, čo býva často spojené s nežiaducimi zmenami vlastnosti. Biochemické zmeny, ktoré nie sú spôsobené mikroorganizmami sa môžu prejavovať nepozorovateľne (latentne) alebo celkom zreteľne. Na odhalenie skrytých zmien je potreba laboratórnych meraní, kedy sa jedná napr. o straty niektorých nutričných zložiek potravy. Zreteľné zmeny sú spojené často 15

17 so zhoršením akosti potravín v očiach spotrebiteľa, keďže ich prejavom je zmena farby, chuti, vône, konzistencie a iné (Ingr, 2007). Najvýznamnejšou chemickou zmenou potravín sú oxidačné reakcie, ktoré vedú k nežiaducim zmenám nutričnej hodnoty a senzorických vlastnosti potravín. Výsledkom chemických reakcií je často neenzýmové hnednutie, ktoré je dôsledkom reakcií medzi jednotlivými zložkami potravín navzájom, alebo aj látkami kontaminujúcimi. Pri týchto reakciách dochádza taktiež k zmene chute a vône (Linkešová, Paveleková, 2007) Rýchlosť chemických reakcií je veľmi ovplyvňovaná teplotou. Pri znížení teploty o 10 C sa rýchlosť reakcii a s tým súvisiaca účinnosť enzýmov zmenší približne o polovicu, z čoho vyplýva, že trvanlivosť potraviny sa zdvojnásobí (Urban, 1956). Chemické zmeny bývajú často príčinou zdravotných rizík, čoho príkladom je kontaminácia potravín toxickými látkami, prípadne aj vznik toxických látok behom spracovania a skladovania surovín a potravín (Voldřich, 2009). Medzi látky vznikajúce v priebehu technologického spracovania patria napríklad N-nitrosaminy, heterocyklické aminy, polyaromatické uhľovodíky, ktoré sa produkujú najmä pri vysokých teplotách. Všetky tieto látky sú karcinogénne. Karcinogénne látky sa však vyskytujú aj prirodzene a to najmä v rastlinách, kde ich koncentrácia môže byť často vyššia, ako tá, ktorá sa dosiahne v priebehu technologického procesu. V niektorých druhoch zeleniny sa nachádzajú napríklad polyaromatické uhľovodíky. Veľký význam majú aj produkty niektorých plesní - mykotoxíny (Komprda, 1997) Enzýmové zmeny Enzýmy patria medzi rozpustne organické látky vyskytujúce sa vo všetkých živých organizmoch, kde vyvolávajú, podporujú a urýchľujú chemické reakcie. V živých organizmoch majú enzýmy pozitívny význam, keďže podporujú vývin a rast, dospievanie a zrenie živej rastliny alebo živočícha, v organizmoch mŕtvych sú však negatívnym činiteľom, kde sa podieľajú na rozkladných procesoch (Urban, 1956). Napríklad enzým pepsín, nachádzajúci sa v žalúdkoch všetkých zvierat, je nevyhnutný v priebehu procesu trávenia, kde sa podieľa na rozklade bielkovín. Po usmrtení organizmu začína pepsín rozkladať bielkoviny jednotlivých organov, oslabovať tkanivá týchto organov a sprístupňuje ich tým lepšej kontaminácii mikroorganizmami (Singh, 2012). Enzýmy podieľajúce sa na nežiaducich zmenách môžu byť pôvodu prirodzeného, alebo sú produkované prítomnou mikroflórou. Uplatnenie enzýmových zmien nastáva 16

18 po porušení rastlinných pletív a živočíšnych tkanív po rozsiahlejšej deštrukcií buniek, vo vrstve buniek poškodených napríklad rezom pri krájaní alebo lúpaní, čiže tam, kde sú vytvorené podmienky pre kontakt enzýmu so substrátom (Voldřich, 2009). Činnosť enzýmov možno obmedziť, prípadne celkom zastaviť, zmenou teploty. Pri konzervácii chladom na potlačenie činnosti enzýmov postačí teplota 0 C, čo neplatí u morských rýb žijúcich v severných moriach. Teplota ich tela je totiž asi o 1 C vyššia než teplota vody v ktorej žijú, preto pri teplote 0 C nepotlačíme činnosť enzýmov. Pri konzervácii teplom sa používajú teploty vyššie ako je teplota, v ktorej sa rastlina alebo živočích prirodzene vyskytujú (Urban, 1956). Aktivita enzýmov je špecifická pre určitú chemickú látku a závisí okrem teploty aj na ph prostredia (Singh, 2012). Tab. 2 Niektoré enzýmy podieľajúce sa na degradácii kvality potravín (podľa Singha, 2012) Enzým Potravina Skaza Oxidáza zelenina deštrukcia vitamínu C kyseliny askorbovej Lipáza obilné produkty zmena farby mlieko hydrolytická skaza oleje hydrolytická skaza Lipoxigenáza zelenina deštrukcia vitamínu A strata, nevyváženosť chute Pektínový enzým citrusové džúsy deštrukcia pektínových látok ovocie nadmerné mäknutie Peroxidáza ovocie hnednutie Polyfenoloxidáza ovocie, hnednutie, strata chute a vitamínov zelenina Proteáza vajcia skrátenie trvanlivosti čerstvých a sušených vajec kraby, homáre mäknutie mäsa múka redukcia tvorby lepku Thiamináza mäso, ryby deštrukcia thiaminu 17

19 3.3.5 Mikrobiálne zmeny Najrozsiahlejšie a najzávažnejšie zmeny potravín sú spôsobené mikroorganizmami. S mikrobiologickými zmenami súvisí zmena senzorických vlastnosti, ktoré vedú k nemožnosti konzumácie potraviny a stratám dôležitých živín. Pri pomnožení patogénnych mikroorganizmov, alebo produkciou toxických látok mikroorganizmami môže tento proces vyústiť k zdravotným nebezpečenstvám danej potraviny (Ingr, 2007). Význam mikroorganizmov možno v potravinárstve rozdeliť do troch skupín. Ohraničenie jednotlivých skupín nie je jednoznačné, keďže mikroorganizmy sa môžu nachádzať aj vo viacerých skupinách vzhľadom na ich vlastnosti a účinky v rôznych potravinách. Prvú skupinu predstavujú mikroorganizmy s pozitívnou úlohou, kde predstavujú výrobné prostriedky pri výrobe fermentovaných produktov. Medzi tieto procesy patrí kvasenie kapusty, uhoriek, rozličných druhov zeleniny, ako aj alkoholové kvasenie, pri ktorom z jednoduchého ovocného cukru vzniká alkohol a oxid uhličitý (Görner, Valík, 2004). Dôležitú úlohu majú mikroorganizmy aj pri výrobe fermentovaných mliek, ktoré sú obecne považované za potraviny priaznivo ovplyvňujúce zdravie. Ich priaznivý účinok na zdravie je daný tým, že sú založené na kravskom mlieku, ktoré obsahuje množstvo významných výživových zložiek. Ďalej baktérie mliečneho kvasenia pomáhajú osídliť intestinálny trakt, výrobky sa ľahko trávia a obsahujú metabolity baktérii mliečneho kvasenia, ktoré vykazujú rôznu fyziologickú aktivitu. Navyše výsledky rôznych výskumov ukazujú na inhibičný účinok takto fermentovaných produktov voči niektorých známym patogénnom. U týchto výrobkov bol pozorovaný účinok voči infekciám spôsobeným E. Coli a Listeria monocytogenes, ďalej aj salmonelami a shigelou (Benešová, 1996). Druhou skupinou mikroorganizmov sú tie, ktoré majú negatívny účinok odrážajúci sa na kazení potravín, ako napríklad pri nežiaducom kysnutí, kvasení, plesnivení a hnití, ktoré je konkrétne u mäsa niekedy sprevádzaný vývinom prudkých jedov nebezpečných pre človeka. Tretiu skupinu netvoria ani samotné mikroorganizmy, ale voda a požívatiny, ktoré môžu byť za nepriaznivých podmienok prenášačmi choroboplodných mikroorganizmov zo zdroja nákazy na citlivého jedinca (Görner, Valík, 2004). Cieľom každého technologického spracovania je konzervačný zákrok spomaľujúci, alebo zastavujúci rast nežiaducich mikroorganizmov, prípadne usmrtenie foriem, ktoré by sa počas skladovania potraviny mohli znovu začať množiť (Voldřich, 2009). 18

20 3.4 Mikroorganizmy podieľajúce sa na rozkladnej činnosti potravín a ich výskyt Pod pojmom mikroorganizmy rozumieme jedno bunkové alebo viac bunkové organizmy, ktorých spoločným znakom je to, že ich rozmery sa pohybujú v rozpätí niekoľkých mikrometrov do niekoľko desatín milimetru. Patria sem baktérie, víry, prvoky, kvasinky a plesne. Z fyziologického hľadiska sú mikroorganizmy rozmanitou skupinou, ktoré sa vzájomne odlišujú svojimi nárokmi na výživu, na kyslík a na spôsob získavania energie (Steinhauserová, Látová, 1995). Podľa vzťahu k teplote delíme mikroorganizmy na termofilné, mezofilné a psychrofilné. Podľa vzťahu ku kyslíku delíme mikroorganizmy na aeróbne, anaeróbne, mikroaerofilné, fakultatívne anaeróbne. Významná je schopnosť tvorby spór, v ktorých mikroorganizmy prežívajú nepriaznivé podmienky. Vo všeobecnosti platí, že kyslé prostredie je pre väčšinu mikroorganizmov nevhodné (Ingr, 2007). V potravinárstve majú najväčší význam heterotrofné mikroorganizmy získavajúce energiu rozkladom (oxidáciou) organických zlúčenín. Medzi tieto mikroorganizmy patria baktérie, plesne a kvasinky (Steinhauserová, Látová, 1995). Huby, kvasinky a plesne znamenajú vážne riziko v oblasti potravinárstva. Plesne sú producentmi zdravie poškodzujúcimi mykotoxínov ako sú napríklad aflatoxíny, ochratoxin A a patulin (Schnürer, Magnusson, 2005). - Baktérie sú tvorené rozsiahlym počtom druhov a rodov, z ktorých najvýznamnejšie sú rody Clostridium a Bacillus, ktoré majú schopnosť tvorby spór a preto odolávajú bežným konzervačným zákrokom. Baktérie sú často citlivé na kyslosť prostredia a na abnormálne zvýšený osmotický tlak prostredia viac ako sú kvasinky alebo plesne (Kyzlink, 1988). Majú rozličný tvar: guľovitý, tyčinkový, špirálovitý, bičikový a pod. Veľkosť ich buniek sa pohybuje v rozmedzí 1 až 20 mikrometrov. Rozmnožujú sa delením (Šilhánková, 1995). - Plesne z hľadiska botanického patria do skupiny pravých húb (Ingr, 2007). Plesne rastú len na povrchu potravín alebo vo vzduchových bublinách, keďže sú prísne aerobné. Z hľadiska výživy sú menej náročné ako baktérie a môžu rásť v chladiarňach aj mraziarňach pri teplote -10 až -12 C (Steinhauserová, Látová, 1995). Počas rastu vytvárajú makroskopické viditeľné porasty a niektoré sa vyznačujú tvorbou toxických mykotoxínov (Ingr, 2007). 19

21 - Kvasinky sú to jednobunkové organizmy patriace do kmeňa húb. Na živiny sú náročnejšie než plesne. Ako zdroj energie pre ne slúži cukor, ktorý si často prísne vyberajú, okrem toho potrebujú amoniakálny dusík aminokyselín, niektoré vitamíny a napríklad fosfor, draslík, horčík aj. ako zástupcov minerálnych látok (Kyzlink, 1988). Vyžadujú aspoň minimum kyslíka a kyslé prostredie (Ingr, 2007). Ich tvar súvisí so spôsobom vegetatívneho rozmnožovania, ktoré prebieha buď pučením alebo delením. Najčastejšie je krátko elipsoidný, prípadne vajcovitý až guľovitý. Ďalším tvarom je citrónový, trojuholníkovitý, valcovitý, niektoré rody vytvárajú aj pretiahnuté bunky. Na tvar a veľkosť buniek majú určitý vplyv kultivačné podmienky a vek buniek. V jednej a tej istej kultúre toho istého kmeňa sa však môže vyskytovať určitá rozmanitosť tvaru a veľkosti. Šírka väčšiny kvasiniek sa pohybuje v rozmedzí 3 až 6 mikrometrov (Šilhánková, 1995). Majú dôležitý význam, čo sa týka technologického hľadiska, keďže sú na ich činnosti založené rôzne odvetvia potravinárskeho priemyslu ako napríklad liehovarníctvo, pivovarníctvo, mliekarstvo (Kaščák, 1989). 3.5 Faktory ovplyvňujúce rast mikroorganizmov Dostupnosť živín pre rast mikroorganizmov je dôležité zloženie a dostupnosť živín. Potravinárske produkty, ktoré majú optimálne zloženie ľahko dostupných živín ako je napríklad mäso, mlieko, vaječné hmoty, podliehajú rýchlejšej skaze, keďže tieto živiny sú pri porovnateľných ďalších vlastnostiach lepším substrátom pre rast mikroorganizmov (Voldřich, 2009). Teplota teplotné rozmedzie, v ktorom sú schopné mikroorganizmy rásť je veľmi široké. Najnižšia teplota rastu mikroorganizmu bola zaznamenaná -34 C a najvyššia až 100 C (Steinhauserová, 2000). Pre každý mikroorganizmus je typické určité rozmedzie teplôt. Minimálna teplota je najnižšia teplota, pri ktorej sa daný druh rozmnožuje ešte zistiteľnou rýchlosťou, pri optimálnej teplote sa rozmnožuje najvyššou rýchlosťou a maximálna teplota je najvyššia teplota, pri ktorej je ešte rozmnožovania schopný (Steinhauserová, Látová, 1995). 20

22 Tab. 3 Teplotné požiadavky na rast jednotlivých skupín mikroorganizmov (podľa Steinhauserovej, 2000) Typ organizmu Minimálna teplota ( C) Optimálna teplota ( C) Maximálna teplota ( C) Psychrofilné Psychrotrofné Mesofilné cca 45 Termofilné V prípade teploty hrá dôležitú úlohu aj čas, po ktorý teplota pôsobí. Vo všeobecnosti platí, že čím je teplota vyššia, tým rýchlejšie mikroorganizmy odumierajú (Kaščák, 1989). ph podľa hodnoty ph sa potraviny delia na kyslé a málo kyslé. Hodnota ph 4,0 je medznou hodnotou, pod ktorou neklíčia spóry sporulujúcich baktérii. Znížením hodnoty ph o 0,5 sa dosiahne zvýšenie rýchlosti usmrtenia buniek alebo spór pri sterilizácii záhrevom (Voldřich, 2009). Optimálne ph pre rast baktérií je neutrálne (ph 7), alebo slabo alkalické prostredie. Črevné baktérie patria medzi tie, ktoré prežívajú aj extrémne ph, keďže musia prežívať veľmi nízke ph žalúdočných štiav aj alkalické prostredie žlči. Ďalšími baktériami, ktoré sú odolné voči kyslému prostrediu sú tie, ktoré samé tvoria kyselinu ako hlavný produkt ich metabolizmu. Patria sem octové, mliečne a propionové baktérie. Kvasinky rastú v kyslom prostredí, optimálne ph sa pohybuje v rozmedzí 4,2 5,5. Pre väčšinu plesní je typické rozmnožovanie pri ph blízko neutrálneho bodu. Niektoré druhy sa však rozmnožujú aj vo veľmi širokom rozmedzí ph (1,2 11,0) (Šilhánková, 1995). 21

23 Tab. 4 Minimálne, optimálne a maximálne ph pre rast niektorých mikroorganizmov (podľa Šilhánkovej, 1995) Mikroorganizmus Minimálne ph Optimálne ph Maximálne ph Escherichia coli 4,3 6,0 8,0 9,5 Bacillus subtilis 4,5 6,0 7,5 8,5 Clostridium 4,7 5,0 6,5 7,2 9,0 botulinum Lactobacillus sp. 3,8 4,4 5,4 6,4 7,2 Thiobacillus 4,5 6,6 7,2 7,8 10,0 thioparus Thiobacillus 0,5 2,0 3,5 6,0 thiooxidans Sacharomyces 3,0 3,8 4,2 5,0 7,3 7,5 cerevisiae Aspergillus niger 1,2 3,0 8,0 11,0 Vodná aktivita na prítomnosti vody sú závislé všetky metabolické pochody, preto jej dostatok / nedostatok limituje schopnosť mikroorganizmov a plesni rasť pri nízkych teplotách. Pokles vodnej aktivity pod optimálnu hodnotu predlžuje Lag fázu rastu mikroorganizmov, čo vedie k spomaleniu rastu (Steinhauserová, 2000). 22

24 Tab. 5 Aktivita vody vybraných potravín, príklady mikroorganizmov schopných rastu (podľa Voldřicha, 2009) Vodná aktivita Príklad potraviny Mikroorganizmy schopné rastu 0,1 0,2 Cereálie, cukor, crakery soľ, sušené mlieko Mikroorganizmy sa nerozmnožujú, nerastú, prežívajú, ich počet postupne klesá < 0,60 Med, čokoláda, špagety, sušienky, rezance Mikroorganizmy sa nerozmnožujú, nerastú, prežívajú po dlhú dobu 0,60 0,85 Džemy, rôsoly, sušené ovocie a zelenina, parmezán, silno solené Plesne (pri aw < 0,80 nedochádza k produkcii mykotoxínov ), mikroorganizmy prežívajú ryby, orechy, sušené vaječné obsahy 0,85 0,93 Fermentované salámy, sladené kondenzované mlieko, sušené mäso, surová šunka, slanina Staphylococcus aureus sa rozmnožuje, ale netvorí toxín, plesne sa rozmnožujú vrátane tvorby toxinogénnych ( produkcia mykotoxinov) 0,93 0,98 Kondenzované mlieko, rajčinový pretlak, chlieb, ovocné šťavy, solené ryby, tepelne Staphylococcus aureus sa rozmnožuje a tvorí toxín, kvasinky a baktérie sa rozmnožujú pomalšie, so znižujúcou sa vodnou aktivitou niektoré ukončujú rast opracované salámy, syry 0,98 0,99 Mlieko, čerstvé mäso, ryby, konzervovaná zelenina, ovocné kompóty, vajcia Všetky mikroorganizmy rastú a rozmnožujú sa Redox potenciál oxid redukčný potenciál je daný prítomnosťou oxidačných a redukčných činidiel a je mierou stupňa oxidácie. Meria sa v mili voltoch a vyjadruje sa ako hodnota Eh (Steinhauserová, Látová, 1995). Pre hodnotu Eh sú určujúce oxidačné redukčné pochody v konkrétnej potravine. Pri oxidačnom procese dochádza k odovzdávaniu elektrónov, pri redukčnom k ich prijímaniu. Pre každý druh a kmeň 23

25 mikroorganizmov je špecifický interval hodnôt Eh. Napríklad aeróbne baktérie vyžadujú vysoké hodnoty Eh, fakultatívne anaeróbne baktérie tolerujú pozitívne ako aj negatívne hodnoty Eh a väčšina anaeróbnych baktérii vyžaduje pre svoj rast nízke hodnoty Eh (Görner, Valík, 2004). Prístup kyslíku k potravine má významný vplyv na mikrobiálne zmeny behom skladovania. Anaeróbne procesy sú prístupom kyslíku urýchlené, aeróbne naopak spomalené (Voldřich, 2009). 3.6 Kontaminácia mikroorganizmami a teoretické základy ich odumierania Ku kontaminácii potravín mikroorganizmami môže dôjsť: 1. primárne v tomto prípade sú mikroorganizmy prítomne v danej surovine už pred jej spracovaním, napríklad v poľnohospodárskom zvierati už pred jeho porážkou, ako aj v mlieku, vajciach a pod. Pri nedodržiavaní hygienických podmienok zaobchádzania so surovinou dôjde k nastoleniu vhodných podmienok pre rozmnožovanie a rast mikroorganizmov. 2. sekundárne potraviny, surovina sa kontaminuje až v procese vlastnej výroby a to najmä: - z prostredia: pôda, divoko žijúce živočíchy, rastliny, voda, organické odpady - z rúk pracovníkov - zo strojov a zariadení (Komprda, 2004). Rýchlosť odumierania mikroorganizmov v danom médiu (potravine) je závislá na ich vonkajších a vnútorných podmienkach. Táto rýchlosť sa vyjadruje pomocou nasledujúcich hodnôt pri najčastejšie používanom pôsobení vysokej teploty (Komprda,2004): - D hodnota (časový interval decimálnej redukcie) reprezentuje čas pôsobenia danej teploty potrebný k redukcií počtu mikroorganizmov o 1 rád, 1 log, teda pre 90% - nú redukciu (Ramaswamy, Chen, 2004). - P hodnota vyjadruje dobu v minútach potrebnú k deštrukcii všetkých vegetatívnych foriem baktérii pri pôsobení pasterizačnej teploty (70 C) - F hodnota vyjadruje smrtiaci účinok teploty 121,1 C po dobu 1 minúty (Ingr, 2007). 24

26 - Z hodnota ide o tepelný interval, udáva výšku teploty potrebnú k desať násobnému zrýchleniu odumierania daného mikroorganizmu, inak povedané k desať násobnému zníženiu D hodnoty (Komprda, 2004). 3.7 Ochrana proti rozkladnej činnosti mikroorganizmov Kazenie každej potraviny má inú intenzitu (rýchlosť). Táto intenzita závisí priamo na počte a virulencií mikroorganizmov a nepriamo na odolnosti prostredia proti nežiaducim zmenám potravín. Platí vzťah: R= počet mikroorganizmov * virulencia odolnosť prostredia V tomto vzťahu je dôležité, aby hodnota čitateľa bola čo najmenšia, najlepšie nulová. Prípadne hodnota menovateľa musí byť nepomerne vyššia ako hodnota čitateľa zlomku. Pri takomto stave je totiž rozklad potraviny veľmi pomaly, alebo sa celkom zastaví. V praxi teda ide o to, čo najviac potlačiť hodnotu čitateľa zlomku alebo posilniť hodnotu menovateľa. Prípadne sa tieto spôsoby kombinujú za účelom najúčinnejšej, najšetrnejšej, najlacnejšej a technicky najlepšie dostupnej konzervácie (Ingr, 2007). 3.8 Klasifikácia konzervačných metód Podľa princípu možno všetky konzervačné postupy zaradiť do troch skupín konzervačných metód: 1.vylučovanie mikroorganizmov z prostredia 2.usmrtenie mikroorganizmov - abióza 3.zvyšovanie odolnosti potraviny (predlženie Lag fázy rastu) - anabióza Jednotlivé postupy sa medzi sebou prelínajú, najmä medzi anabiózou a abiózou je hranica veľmi nezreteľná (Voldřich, 2009). 25

27 Tab. 6 Rozdelenie konzervárenských metód podľa základných vedných odborov aplikovaných v potravinárstve (podľa Görnera, Valíka, 2004) Fyzikálne metódy Chemické metódy Biologické metódy Záhrev Chladenie Mrazenie Sušenie Zahusťovanie Solenie Sladenie Ionizujúce žiarenie Chemické konzervačné látky Lakovanie Údenie Fermentácia za vzniku kyseliny mliečnej Fermentácia za vzniku alkoholu Vylučovanie mikroorganizmov z prostredia Mikrobiálna čistota je dôležité východisko pre úspech konzervácie potravín. Je vo vzťahu s obecnou hygienou prostredia v celom procese prísunu, spracovania, skladovania a distribúcie potravín (Ingr, 2007). Patria sem aj procesy, ktoré zbavujú materiál nečistôt, u kvapalín nerozpustných zložiek (kalov) a s nimi čiastočne alebo úplne aj mikroorganizmov pranie surovín a tuhých polotovarov, odstreďovanie kalových látok zo štiav odstredivkami, odkaľovacia filtrácia štiav (Kyzlink, 1988). Tieto postupy možno chápať ako prípravné kroky pri výrobe potravín, uplatňujú sa u nich ešte ďalšie zákroky. Konzervačnými metódami v užšom slova zmysle, ktorých výsledkom je úplné vylúčenie mikroorganizmov z potraviny sú baktofugácia a ultrafiltrácia (Voldřich, 2009). Ultrafiltrácia uplatňuje sa pri čírych ovocných šťavách. Šťava je filtrovaná cez polopriepustnú membránu, ktorá je nepriepustná pre mikroorganizmy. Dôležité je uplatnenie aseptického balenia, aby nedošlo k sekundárnej kontaminácií. Baktofugácia používa sa k odstráneniu bakteriálnych spór v mlieku. Princípom je odstredenie, ktoré nasleduje po predošlej deštrukcií vegetatívnych buniek pasterizáciou (Voldřich, 2009). 26

28 3.8.2 Usmrtenie mikroorganizmov priama inaktivácia mikroorganizmov Priama inaktivácia mikroorganizmov je založená na fyzikálnych a chemických zákrokoch (Ingr, 2007). Pri používaní fyzikálnych konzervačných metód sa činnosť mikroorganizmov obmedzuje alebo zastavuje rozličnými zásahmi fyzikálneho charakteru. Do potravín sa nepridávajú žiadne konzervačné látky. Na princípe fyzikálnej konzervácie je založené chladenie, mrazenie, tepelná pasterizácia a sterilizácia, zahusťovanie cukrom a sušenie (Kaščák, 1989) Zvyšovanie odolnosti potraviny (predlženie Lag fázy rastu) anabióza Takmer každá surovina určená k výrobe potravín, alebo samotná surovina je ideálnym prostredím pre množenie baktérii. Rýchlosť delenia závisí na množstve faktorov, v priaznivých podmienkach sa delenie môže odohrať približne každých 20 minút. V takomto prípade je jediná bunka schopná vyprodukovať viac ako 16 miliónov buniek v priebehu 8 hodín a skoro miliónov buniek po 12 hodinách pokračujúceho rastu. Táto fáza rastu baktérii je definovaná ako logaritmická alebo exponenciálna. Lag fáza reprezentuje čas, kedy sa zaočkované baktérie prispôsobujú novému prostrediu. Počas tejto fázy bunky zväčšujú svoj objem, produkujú nové produkty (bakteriálne enzýmy), ale aktívne delenie nehrá veľkú úlohu. Dĺžka Lag fázy je veľmi variabilná, v priemere je to okolo dvoch hodín (Forsythe, Hayes, 1998). Ďalšou fázou, nasledujúcou po Lag a exponenciálnej fáze, životného cyklu baktérii je stacionárna fáza, počas ktorej sa počty baktérii už ďalej nezvyšujú, rýchlosť rastu a odumierania je v rovnováhe. Posledná fáza je známa ako fáza odumierania (Komprda, 2004). 27

29 Stacionárna fáza Log fáza Fáza odumierania Počet buniek Lag fáza Obr. 1 Rastová krivka baktérii zobrazujúca štyri fázy rastu (podľa Forsythe, Hayes, 1998) Čas 3.9 Fyzikálne metódy konzervácie potravín Konzervácia zvýšenou teplotou Konzervácia teplom je jedna z najbežnejších súčasných foriem konzervácie potravín. tento spôsob konzervovania efektívne redukuje mikrobiálnu populáciu a ničí prirodzené enzýmy. Tepelne sa ošetruje buď potravina už naplnená v spotrebiteľskom obale, alebo ošetrenie prebieha pred samotným plnením (Barrett, Lloyd, 2011). Patrí sem pasterizácia a sterilizácia. Rozdiel v obidvoch metódach je v použitej teplote (Kaščák, 1989). Pasterizácia sa pohybuje v rozmedzí teplôt C, pri ktorej sa inaktiktivuje väčšina patogénnych baktérii. Skladovateľnosť takto ošetrených potravín je síce predlžená, ale musí sa počas ďalšieho uskladňovania chladiť (Barbut, 2004). Miernejšie tepelné ošetrenie v rozmedzí C sa používa k zničeniu baktérií v málo kyslých potravinách (ph viac ako 4,6). K usmrteniu, deštrukcií spór je však treba zaistiť teplotu minimálne 121 C po dobu 15 minút. Viac kyslé potraviny (ph pod 4,6) nevyžadujú tak vysoké teploty pri tepelnom opracovaní (Barrett, Lloyd, 2011). Tyndalizácia je opakovaná, viacnásobná pasterizácia. Prvýkrát sa záhrevom zničia vegetatívne formy mikroorganizmov. Produkt sa nechá vychladiť, dôjde k vyklíčeniu 28

30 prežívajúcich bakteriálnych spór. Druhým ohrevom sa následne usmrtia aj tieto (Linkešová, Paveleková, 2007) Sterilizácia je najvhodnejším a najrozšírenejším spôsobom konzervovania. Jej účelom je: - usmrtenie mikroorganizmov - vylúčenie enzýmov z činnosti - úprava konzistencie - odstránenie vzduchu (Balaštík, 1983). Sterilizácia teda využíva teplôt vyšších ako 100 C a jej produktom sú tzv. komerčne sterilné potraviny, ktoré môžu byť uchovávané pri pokojovej teplote (Barbut, 2004). Medzi základne tepelne opracované výrobky z rastlinných produktov patria kompóty a zelenina vyrábaná v sladkom alebo kyslom náleve. Kompóty sú z hľadiska konzervárenského kyslou potravinou, tepelná konzervácia teda prebieha pri teplotách C (Dobiáš, 2009). Teplo sa môže do potraviny transformovať tromi cestami: 1. kondukcia (vodivosť) teplo pochádzajúce z vonkajšieho zdroja je transformované priamo do častíc danej potraviny bez minimálneho alebo žiadneho pohybu potraviny určenej k spracovaniu. Tento spôsob ošetrenia sa najčastejšie používa na tuhé, polotuhé a veľmi lepkavé potraviny. 2. konvekcia (prúdenie) tento spôsob je založený na princípe transformácie tepla miešaním, premiestňovaním jednotlivých partií v tekutine, kde už ohriate časti majú menšiu hustotu a postupujú nahor, zatiaľ čo studenšie časti, majúce väčšiu hustotu klesajú ku dnu. Je to efektívnejší postup ako vodivosť. 3. radiáciou (žiarením, vyžarovaním) je to prenos tepelnej energie skrz priestor, v ktorom horúci zdroj odovzdáva svoje teplo (Barbut, 2004). Všetky tepelné ošetrenia potraviny sa odrážajú v zmene textúry, chute a vône. Rozsah zmien je závislý na výške použitej teploty a dobe pôsobenia (Barbut, 2004) Konzervácia zníženou teplotou Princípom použitia zníženej teploty pri konzervácii potravín je dosiahnutie takej úrovne vodnej aktivity, pri ktorej sa zastavuje činnosť mikroorganizmov a redukuje rýchlosť chemických reakcií. Toto sa deje až v prípade zmrazenia danej potraviny. Okrem toho zníženú teplotu využíva aj chladenie, ktoré sa však za konzervačnú metódu nepovažuje, keďže jeho výsledkom je obmedzenie činnosti mikroorganizmov, nie však 29

31 ich úplne vylúčenie. Existujú tri základne spôsoby aplikácie chladu a to studeným vzduchom, nepriamym kontaktom s chladiacim médiom a priamym ponorením do chladiaceho média (Barrett, Lloyd, 2011). Chladenie potravín pri teplotách okolo 0 C a nižšie zabraňuje z veľkej časti ich rozkladu. Pôsobenie nízkej teploty potravinu nesterilizuje ale fixuje a stabilizuje v tom stave, v ktorom sú na začiatku jeho pôsobenia. V prípade porušenia chladiaceho reťazca začínajú byť mikroorganizmy a enzýmy opäť aktívne v dôsledku zvýšenia teploty. Klasicky sa rozlišujú dva spôsoby pôsobenia chladu a to chladenie a mrazenie (Lifková, 1987). Pri chladení sa dosiahne teplôt okolo 4-5 C, takto opracované potraviny majú trvanlivosť len niekoľko dni, zatiaľ čo pri mrazení sa teploty znižujú aj pod úroveň -18 C, skladovateľnosť sa predĺži na niekoľko mesiacov (EUFIC, 2010). Pri teplote -80 C možno potraviny skladovať neobmedzene, keďže je spoľahlivo inaktivovaná činnosť mikroorganizmov aj ich enzýmov (Vlková, 2009). Medzi často chladené potraviny patrí ovocie a zelenina, vajcia, mliečne produkty a mäso. Niektoré potraviny, ako napríklad tropické ovocie sa znehodnocuje pôsobením nízkej teploty, preto použitie nízkych teplôt je pre ich konzerváciu nevhodné (Singh, 2012). Görner, Valík (2004) rozlišujú štyri skupiny mraziarenských teplôt: 1.teploty -18 C a nižšie (hlboké zmrazovanie), používané pri dlho trvajúcom skladovaní potravín (mesiace až roky) 2. teploty -10 C až -12 C a nižšie, pri týchto sa skladuje napríklad mrazená hydina 3. teploty -5 C až -7 C až po -12 C, takto sa uskladňujú mnohé surové a čiastočne opracované produkty 4. nevhodné sú to teploty buď privysoké, alebo nadmerne kolísajúce Proces konzervácie chladom patrí medzi najnáročnejšie spôsoby, keďže vyžaduje stálu pozornosť v priebehu celej konzervácie a je aj veľmi náročný na spotrebovanú energiu. Obrovskou výhodou však je umožnenie dostupnosti surovín počas celého roka (Linkešová, Paveleková, 2007). Mrazenie ovocia a zeleniny je jeden z najšetrnejších spôsobov konzervovania, pri ktorom si produkt zachováva vo veľkej miere chuť, farbu, vôňu a hlavne výživovú hodnotu. Plody určené k zmrazeniu musia spĺňať vysoké kvalitatívne požiadavky. Nesmú byť predčasne zozbierané, alebo naopak prezreté, poškodené chorobami a škodcami, aby si zachovali konzumnú, výživovú a vitamínovú hodnotu (Kaščák, 1989). Ovocie sa môže zmraziť buď voľne alebo ošetrené cukorným roztokom, čo je 30

32 priaznivé z hľadiska vyrovnania podmienok tvorby ľadu v bunkách pletiva a mimo neho, poškodenie v dôsledku tvorby veľkých ľadových kryštálov je menšie, keďže cukor po preniknutí do pletiva zvyšuje osmotický tlak v medzibunkových priestoroch. Pred mrazením zeleniny je vhodné tuto tepelne ošetriť (predvariť), aby sa odstránilo nepríjemná aróma typická pre väčšinu druhov zeleniny. Behom dlhšieho skladovania by sa mohla prenášať na iné výrobky v okolí (Dobiáš, 2009). Trvanlivosť mäsa v chladiarňach závisí od akosti mäsa a podmienok skladovania, medzi ktoré patrí teplota skladovania, relatívna vlhkosť, mikrobiálna kontaminácia vzduchu. Chladením je činnosť enzýmov a mikroorganizmov len čiastočne obmedzená, preto je možno takto opracované suroviny skladovať po dobu len do 4 týždňov. Optimálne podmienky skladovania sú pri teplotách tesne pod 0 C a relatívnej vlhkosti 85 90%. Mäso pri skladovaní v chladiarni nesmie zmrznúť (Matyáš, 1995). Pri skladovaní mäsa v mraziarňach je relatívna vlhkosť vzduchu o čosi vyššia, v rozmedzí 90 95%. Doba skladovania závisí najmä na teplote, akosti mäsa a obale. Teplota v skladoch, či už chladiarenských alebo mraziarenských musí byť stála, bez veľkých výkyvov teplôt (Matyáš, 1995). Za normálne kolísanie skladovacej teploty sa považujú výkyvy o 1 až 2 C (Görner, Valík, 2004). Taktiež je dôležitým faktorom rýchlosť dosiahnutia konečnej teploty skladovania, s čím súvisí nežiaduca tvorba kryštálov a poškodenie pletív a tkanív (Hudec, 1971). Superchilling super zmrazenie, hĺbkové zmrazenie Super - zmrazenie je proces využívajúci teploty na hranici medzi chladením a mrazením. Cieľom je dosiahnutie teploty suroviny o 1 2 C nižšej ako je počiatočný bod mrznutia danej suroviny, ktorý je u väčšiny potravín medzi -0,5 C až -2,8 C (Duun, Rustad, 2007). Pri teplotách dosiahnutých touto metódou je väčšina mikroorganizmov inhibovaná, alebo zničená. Chemické a fyzikálne zmeny však môžu pokračovať, v niektorých prípadoch dokonca urýchliť. Tento spôsob konzervácie je využívaný hlavne v procesoch spracovania morských rýb a iných plodov mora (Magnussen a kol., 2008). Následná skladovateľnosť takto upravených surovín je ďaleko kratšia než mrazených, ale dlhšia než chladených (Duun,2008). Je preukázane predlženie životnosti takto upravených surovín najmenej 1,4 až 4 krát (Madnussen a kol., 2008). Napríklad zníženie teploty z -1 C na -3 C pri konzervácii rýb touto metódou predlží ich životnosť z 21 na 35 dní (Carlson, 1969). Preukázaná predlžená životnosť je zároveň sprevádzaná aj so zachovaním kvalitatívnych parametrov 31

33 (senzorických, fyzických, biochemických a mikrobiálnych). Príkladom je takto konzervované bravčové mäso, u ktorého sa tieto parametre zachovali najmenej 16 týždňov, oproti 2 týždňom, ktoré sú výsledkom obyčajného chladenia (Duun a kol., 2008) Konzervácia zvýšením osmotického tlaku a znížením aktivity vody (osmoanabióza) Tento proces konzervácie je založený na nepriamej inaktivácií mikroorganizmov. Voda je nevyhnutnou podmienkou pre život mikroorganizmov, preto zníženie jej obsahu znemožňuje ich životné cykly (Linkešová, Paveleková, 2007). Prídavok NaCl a sacharózy majú dôsledok v zvýšení osmotického tlaku, teda v znížení aktivity vody, čo má na mikroorganizmy vysušujúci efekt.,, V hypertonických podmienkach sa bunky snažia o vyrovnanie osmotického tlaku a voda difunduje do prostredia. V prípade, že sa obsah vody v bunke zníži na kritickú hodnotu, metabolizmus bunky sa zastaví,, (Vlková, 2009). Konzervácia solením Konzervácia solením je metóda najčastejšie používaná k uchovaniu mäsa. Princípom je, že po prídavku soli, jej zvýšená koncentrácia v okolí bakteriálnej bunky zasahuje do ich metabolizmu tým, že voda je ťahaná soľou von z buniek. Koncentrácia soli vnútri bakteriálnej bunky je okolo 0,90%. Pri vyrovnaní koncentrácii vnútri a okolo bunky dochádza k izotonickej rovnováhe. Po ďalšom prídavku soli sa vyššia vonkajšia koncentrácia prejaví čerpaním vody z bunky, rovnováha koncentrácii už nemôže byť zachovaná a dochádza k plazmolýze, ktorá inhibuje rast bakteriálnej bunky, alebo ju úplne zničí. V minulosti sa používal prídavok soli v rozmedzí 10-15%, v súčasnosti sa toto množstvo obmedzilo na 1,0-2,5% (Barbut, Findlay, 1989). V takomto prípade je však nutný ďalší konzervárenský zákrok, napríklad chladenie, pre dosiahnutie dlhšej skladovateľnosti (Barbut, 2004). Význam chloridu sodného v mäsovej výrobe ďalej spočíva v rozpustnosti myofibrilárnych bielkovín, čím sa podieľa na vytvorení štruktúry mäsových výrobkov. V súčasnosti sa samotný chlorid sodný používa v mäsovom priemysle len málo, väčšinou v kombinácii s dusitanmi, ktoré bránia zmene farby pri záhreve z ružovej na šedo - hnedú v dôsledku premeny myoglobinu na hemichromy. Medzi výrobky, do ktorých sa pridáva len soľ patrí napríklad slanina, biele a vinné klobásy, väčšina 32