Tehnološki fakultet u Leskovcu

Seminarski rad

MIKROBIOLOGIJA HRANE

Tema: Konzervansi

Profesor: Studenti:

dr Dragiša Savić Ana Radosavljević 5401

Nevena Mirilović 5360

Aleksandra Dejić

Milan Manić 5391

Sadržaj

1.Uvod.........................................................................................................................................................2

2.Osnovni principi konzervisanja lako kvarljivih namirnica..........................................................................3

3.Postupci kojima se uništavaju mikroorganizmi.........................................................................................4

3.1.Uništavanje mikroorganizma zračenjem...........................................................................................5

3.1.1Toplo elektromagnetno zračenje.................................................................................................6

3.1.2Hladno elektromagnetno zračenje..............................................................................................7

3.3.Efekti zračenja namirnica...................................................................................................................8

4.Konzervisanje namirnica tretiranjem gasovima......................................................................................10

4.1.Osmoanabioza.................................................................................................................................10

5.Primena specijalnih postupaka-primena konzervansa i antibiotika........................................................13

5.1Aktivne ćelije bakterijamlečne kiseline kao konzervansi..................................................................14

6.Organske kiseline, diacetil, vodonik-peroksid, reuterin..........................................................................15

6.1Organske kiseline..............................................................................................................................15

6.2.Diacetil.............................................................................................................................................16

6.3.Vodonik-peroksid............................................................................................................................16

6.4.Reuterin...........................................................................................................................................16

6.5.Biokonzervansi kvasaca...................................................................................................................16

7.LITERATURA............................................................................................................................................17

2

1.Uvod

Konzervansi su jedinjenja koja prolongiraju, ili u idealnom slučaju sprečavaju, mikrobiološko kvarenje hrane. Mikrobiološki kontaminirana hrana je rezultat razvoja kvasaca, buđi i bakterija, ali i stvaranja toksina, pogotovo onih koje proizvode bakterije i buđi. Konzervisanje (lat. conservare: sačuvati, održati), postupak kojim se za kraće ili duže vreme sprečava kvarenje lako kvarljivih materijala ili postiže njegova zaštita od truljenja i propadanja.[1]

Pojam "kvarenje hrane" upućuje na proces koji se događa za vreme njene obrade ili čuvanja, a koji može biti povezan sa nastankom neke opasnosti za zdravlje potrošača (hrana štetna za zdravlje ljudi) ili gubitkom hranjive vrednosti i karakterističnih poželjnih senzorskih svojstava pri čemu hrana bitno gubi na kvalitetu, tj. postaje neprikladna za prehranu ljudi. Uzroci takvih promena mogu biti biološke prirode (delovanjem mikroorganizama, endogenih enzima, štetočina) ili fizičko-hemijske prirode (delovanje kiseonika, temperature, zračenja, vode). Kombinacija fizičkih i hemijskih procesa konzervacije bilo koje vrste se naziva ,,konceptom prepreke”. Dodavanje konzervansa omogućava produženu zaštitu hrane od naknadnog kvarenja nakon otvaranja, pakovanja ili u slučaju da pakovanje nije hermetički zatvoreno.[2]

Kao konzervansi mogu se smatrati sve stvari dodate u hranu koje sprečavaju rast ili uništavaju mikroorganizme, inhibiraju enzimske i oksidacione procese u hrani. Konzervansi mogu biti i stvari koje deluju na smanjenje aktivnosti vode. Najpoznatiji tradicionalno korišćen konzervans, koji je ujedno i najmanje opasan je kuhinjska so, ali se ona ne smatra aditivom. Šećer i drugi prirodni zaslađivači dugo su se tradicionalno koristili kao konzervansi. Danas konzervans podseća na opasnost u hrani. U zdravstvenom pogledu rizične grupe konzervanasa su nitriti i nitrati u mesu, benzoeva kiselina i njene soli u osvežavajućim pićima, sumpor dioksid u sušenim proizvodima od voća, sorbinska kiselina u proizvodima od voća i povrća i drugi.[1]

Kao što je već rečeno, uzročnici kvarenja hrane su mikroorganizmi, pa za održanje kvalitete hrane treba suzbiti njihovu aktivnost. Metodama konzervisanja mikroorganizmi se ubijaju ili uklanjaju iz hrane (termička sterilizacija, hemosterilizacija hem. konzervansima, jonizirajuće zračenje) ili se pak stvaraju uslovi nepovoljni za njihov rast i razvoj (hlađenje, smrzavanje, sušenje, konzervisanje prirodnim konzervansima, biološko konzervisanje). Borba za opstanak je doprinela da se razviju smišljeni postupci koji omogućavaju da se za određeno vreme produži upotrebna vrednost kvarljivih namirnica, tj.da se razvije tehnologija konzervisanja. Prema tome, tehnologija konzervisanja treba da pronađe i koristi različite metode koje omogućavaju da lako kvarljivi proizvodi ne podlegnu neželjenim procesima razlaganja. Postupcima konzervisanja lakokvarljiva namirnica treba da se sačuva od spontanih procesa i neželjene mikrobiološke aktivnosti. Pored sprečavanja kvarenja lako kvarljivih namirnica, kao primarnog zadatka konzervisanja, potrebno je da se void računa i odrugim aspektima.[3]

3

2.Osnovni principi konzervisanja lako kvarljivih namirnica

Sve metode konzervisanja (Slika 1.) koje su do sada razvijene imaju zadatak da spreče mikrobilošku aktivnost. Oni nisu u stanju, niti je to cilj konzervisanja, da određenim zahvatima poprave kvalitet namirnica koje su već zahvaćene mikrobiološkom aktivnošću. Za očuvanje namirnica i sprečavanje njihovog kvarenja postoji više postupaka. Na osnovu principa delovanja, postoje različite klasifikacije metoda konzervisanja, odnosno za sprečavanje ili usporavanje mikrobiološke aktivnosti biće svrstane u četiri grupe:[2]

Postupci koji se zasnivaju na produženju životnih procesa svežih namirnica, odnosno primena hlađenja

Postupci koji se primenjuju u smislu uništavanja mikroorganizama ( visoka temperature, zračenje, konzervansi, antibiotici)

Postupci kojima se onemogućava aktivnost mikroorganizama iako je sacuvana sposobnost reprodukcije u povoljnim uslovima. U ovu grupu se ubrajaju: primena niskih temperature (zamrzavanje), odstranjivanje vode neophodne za razvoj (sušenje, koncentrisanje), dodavanje sredstava radi povećanja osmotskog pritiska (soljenje, šećerenje), povećavanje kiselosti dodavanjem sirćetne kiseline (mariniranje), limunske, vinske, jabučne ili mlečne kiseline;

Postupci kojima se zahvatima menja sastav prisutne mikroflore (razvijaju se mikoorganizmi koji se svojom aktivnošću i proizvodima metabolizma poboljšavaju organoleptičke i prehrambene osobine).

Slika 1.(Metoda konzervisanja)www.nutricia.rs

4

3.Postupci kojima se uništavaju mikroorganizmi

Abiotičke metode konzervisanja po ranijem shvatanju, trebalo je da namirnicu učini sterilonom. To znači da u tako konzervisanoj namirnici ne budu prisutne bilo koje forme života, uključujući i spore kao najizdržljivije oblike latentnog života. Ovo shvatanje danas je zamenjeno idejom o verovatnoći da su svi mikroorganizmi uništeni. Ovakvim shvatanjem se ne isključuje mogućnost da je posle abiotičkih zahvata konzervisanja ostala u životu sposobna za reprodukciju maker jedna ćelija. Mikroorganizmi se mogu uništiti na više načina. U smislu korišćenja abiotičkih metoda konzervisanja postoje sledeće mogućnosti: [5]

1. Zagrevanjem ( direktnim plamenom, suvim vrućim vazduhom, pregrejanom vodenom parom)

2. Zračenjem ( gama-zračenjem, zračenje česticama (joni, elektroni) i UV-zračenje)3. Tretiranje gasovima ( formaldehid, etilenoksid, ostali gasovi)4. Primena specijalnih postupaka ( primena konzervanasa i antibiotika)

Temperatura deluje na mikroorganizme tako što ih uništava ili što je za praksu isto tako vazžno, izaziva određene strukturne promene u ćeliji usled čega se gubi moć reprodukcije. Temperatura neprovatno oštećuje enzimski sistem ćelije kao i nukleinske kiseline, verovatno da istovremeno dolazi i do oštećenja ćelijske opne.Vegetativni oblici bakterija, kvasaca i plesni izloženi temperaturi od 100oC brzo se uništavaju tako da ne bi trebalo da predstavljaju problem pri termičkom konzervisanju namernica na ovoj temperaturi. Čak i znatno niže temperature (60-65oC) u trajanju od 10-15 minuta uništavaju većinu mezofilnih vegetativnih bakterija, kvasaca i plesni, Iako se lako uništavaju, relativno su termorezistentnije vegetativne ćelije nekih bakterija iz roda Micrococcus, Streptococcus, Laktobacillus. Za uništavanje spora kvasaca i spora većina plesni dovoljna je temperatura 65-75oC u toku 10 minuta. Jedino su izuzetak spore plesni roda Byssochlamy ( B.fulva i B.nivea) za čije je uništenje potrebno 30 minuta na temperaturi od 85oC. Treba istaći da svi mikroorganizmi jedne populacije iste vrste, u istim spoljasnjim uslovima nisu podjednako otporni prema povišenoj temperaturi. Spore bakterija u poređenju sa vegetativnim oblicima su veoma otporne prema zagrevanju, tako da je za njihovo uništenje potrebno pripremiti visoke temperature, odnosno produžiti vreme delovanja. To znači da se obrazovanjem spora povećava termička otpornost bakterija. Spore se odlikuju povećanom termorezistentnošću. Iz ovih razloga one se na pomenutim temperaturama praktično ne mogu uništiti bez promene hemijskog sastava supstrata. S obzirom da Cl.botulinum proizvodi veoma opasan toksin, sigurno je da je prisustvo Cl.botulinum-a u konzervisanoj hrani apsolutno nedopustivo. Iako primenom odgovarajućih higijenskih mera Cl.botulinum nije masovno prisutan u namirnicama ( ako je prisutan to je samo na namirnicama ciji je pH 4,5 i veći), s obzirom na njegovu patogenost, praktično sva istraživanja u vezi sa latentnim vremenom dobijena su ispitivanjem povišene temperature na sporama Cl.botulinum. Ako se mikroorganizmi ili spore zagrevaju na nekoj smrtonosnoj temperaturi, posle nekog vremena oni će biti uništeni. Prekidajući delovanje letalne

5

temperature pre nego što su svi mikroorganizmi uništeni, može da se zaključi da se broj mikroorganizama smanjuje. Što duže deluje letalna temperatura sve više se smanjuje broj sposobnih za reprodukciju.[5]

3.1.Uništavanje mikroorganizma zračenjem

Različiti izvori zračenja emituju zrake različitih karakteristika. Na slici 2. prikazan je spektar elektromagnetnog zračenja u zavisnosti od talasnih dužina. Svaki od navedenih talasa ima određenu talasnu dužinu, frekvenciju, snagu prodiranja i različit efekat na mikroorganizme i namirnicu koja se zrači.

Slika 2. ( Elektromagnetni spektar)

www.tehnologijahrane.com

Vidljivi deo spektra je u opsegu talasnih dužina od 380 do 760 nm. Vidljivi svetlosni zraci se prostiru pravolinijski u svim pravcima. Vidljiva svetlost može da utiče pozitivno ili negativno na mikroorganizme. Neke bakterije se bolje razmnožavaju u mraku, a neke plesni obrazuju spore samo na svetlosti.

Elektromagnetni talasi čija je talasna dužina veća od vidljive svetlosti pripadaju grupi tzv. toplog zračenja. Energiju koju poseduju predaju telu usled čega se ono zagreva. To znači da se delovanje ovih talasa svodi na direktno zagrevanje nammirnica te ima praktično isti učinak kao i klasično zagrevanje.

Elektromagnetno zračenje manjih talasnih dužina od 1 μm ne zagreva namirnicu na koju deluje – hladno zračenje. Prema tome i efekat ovog zračenja na mikroorganizme se razlikuje od uticaja toplote. [5]

6

3.1.1Toplo elektromagnetno zračenje

Zagrevanje namirnica može da se izvede infracrvenim zracima. Opseg infracrvenog zračenja je od 10-3 do 1,5•10-6 m. Infracrveni zraci prolazeći kroz namirnicu bivaju apsorbovani, predaju energiju namirnici, usled čega se ona zagreva. Infracrveno zagrevanje ima niz prednosti u odnosu na klasične metode zagrevanja. Tu se, pre svega, misli na kraće vreme zagrevanja, ravnomerno zagrevanje, manje promene u kvalitetu namirnice, ne dolazi do gubitaka rastvarača iz hrane, jednostavnost opreme i uštedu energije.[1]

3.1.2Hladno elektromagnetno zračenje

Ultraljubičasto zračenje

UV zračenje ima smrtonosan efekat na mikroorganizme. Iako, po pravilu, talasi najmanje talasne dužine imaju najveću energiju, a time očekivano i najveći smrtonosni efekat, pokazalo se da su najsmrtonosniji zraci talasne dužine 228-290 nm sa izraženim maksimumom na 265 nm. Razlog ovome je što zrake ove talasne dužine apsorbuju nukleinske kiseline u jedru ćelije, odnosno dolazi do formiranja kovalentnih veza između pirimidinskih baza, usled čega je narušeno njihovo udvajanje i time je onemogućeno razmnožavanje mikroorganizama. Nepovoljan uticaj na razmnožavanje mikroorganizama može se sprečiti ako se istovremeno ili najdalje posle 3 sata mikroorganizmi izlože vidljivom delu spektra. U tom slučaju dolazi do razdvajanja dimera.[5]

Spore bakterija kao i mikroorganizmi koji sadrže bojene materije su dosta otporni prema UV zračenju. Plesni i kvasci su otporniji od vegetativnih oblika bakterija.

UV zraci imaju veliku talasnu dužinu i malu energiju (u odnosu, na primer, na gama zračenje) i samim tim slabu prodornu moć. Zbog slabog prodiranja u namirnice UV zračenje se primenjuje najčešće kao pomoćna metoda konzervisanja. Koristi se za površinsku sterilizaciju ambalaže i prostorija koje treba da budu sterilne. [5]

Efikasnost UV zračenja zavisi od broja i vrste mikroorganizama, kao i od intenziteta zračenja. Utvrđeno je da se gram negativne bakterije lakše uništavaju UV zracima, dok su gram pozitivane forme, mikrokoke, kvasci i plesni 5-10 puta otpornije. [5]

7

Jonizujuće zračenje

Zračenje kraće talasne dužine od oko 30 nm odlikuju se većom energijom, tako da ima izražen mutagen i letalni efekat. Ovo zračenje deluju na dva načina, ili direktnim uticajem na nukleinske kiseline ili formiranjem vrlo reaktivnih radikala koji mogu lako da reaguju sa različitim organskim jedinjenjima, čineći ih nedostupnim za mikroorganizme. Slobodni radikali su u suštini jonizovani molekuli – najčešće molekuli vode. Primenom jonizujućeg zračenja samo se mali deo energije transformiše u toplotu. U poređenju sa toplotnom sterilizacijom to iznosi manje od 2 % tj. temperatura namirnice ne poraste više od 2°C, zbog čega se i ovaj tretman naziva hladna sterilizacija. [5]

3.3.Efekti zračenja namirnica

Od apsorbovane doze zračenja zavisi i koristan efekat zračenja namirnica. Korisni efekti zračenja namirnica dele se na :

1. RADAPERTIZACIJA – potpuno uništenje mikroorganizama2. RADURIZACIJA – smanjenje broja mikroorganizama3. RADICIDACIJA – inaktivacija mikroorganizama opasnih po zdravlje ljudi4. DEZINFESTACIJA- uništavanje insekata, larvi i jaja, kontrola fizioloških procesa

RADAPERTIZACIJA je efekat korisnog zračenja pri kojem se potpuno uništavaju mikroorganizmi koji izazivaju kvarenje hrane, a namirnice koje su tretirane, mogu se čuvati na sobnoj temperaturi. Za ovaj efekat se koriste relativno velike doze zračenja veće od 10 kGy, a najčešće se koristi za sterilizaciju mesa i mesnih proizvoda.[1]

S obzirom da velike doze zračenja najčešće imaju i svoje negativne uticaje na senzorna svojstva tretiranog proizvoda, neopohodno je zračenje vršiti na temperaturama ispod 0°C. Najbolji rezultati su postignuti na temperaturi -30°C. Proizvodi zapakovani vakuumom i zračeni na niskim temperaturama i posle dve godine čuvanja na temperaturi od 20°C imali su dobre senzorne osobine i potpuno odsustvo patogenih bakterija. Mnogobrojna istraživanja, hemijske analize i eksperimentalno hranjenje životinja nisu pokazala štetne efekte zračenja.

Ova kategorija zračenja još nije našla komercijalnu primenu jer je uslovljena donošenjem odgovarajućih zakonskih propisa.[1]

8

RADURIZACIJA I RADICIDACIJA su efekti korisnog zračenja koji se postižu dozama od 1 do 10 kGy. Ova kategorija zračenja se primenjuje u cilju smanjenja broja bakterija koji su uzročnici kvarenja ili izazivači bolesti. Na ovaj način su ispitani proizvodi od jaja, mesa, riba, živinskog mesa i voća. Ove kategorije zračenja, efikasno uništavaju mikroorganizme uz neznatno menjanje kvaliteta i mirisa namirnica. [1]

DEZINFESTACIJA – uništavanje insekata i parazita i usporavanje sazrevanja su efekti korisnog zračenja, koje se postiže dozama od 0,2 -3 kGy. Uspešno se uništavaju insekti, paraziti, sprečava se klijanje i usporava sazrevanje voća. Hemijska sredstva koja se koriste u borbi protiv insekata su efikasna, ali imaju određenih nedostataka. Nedostaci se ogledaju u razvijanju otpornosti insekata na hemijska sredstva, jaja insekata ostaju neoštećena, a ostaci hemijskih sredstava ostaju u hrani i predstavljaju opasnost po ljudsko zdravlje. Sve se ovo pri zračenju hrane ne događa.[1]

Konzervisanje namirnica ima zadatak da sačuva svojstva od kvara i da spreči prisustvo patogenih mikroorganizama. Gubitak hranjivih ne nastaje samo dejstvom mikroorganizama. Isti efekat izazivaju insekti i paraziti, a neke namirnice klijanjem postaju neupotrebljive. Zračenjem, malim dozama, znatno se može produžiti vreme skladištenja svežih plodova, a to je od velikog značaja sa gledišta transporta.[2]

Ako se jagode, špargle ili šampinjoni izlože dejstvu jonizujućeg zračenja od 0,5 – 2 kGy, omogućava se duplo vreme skladištenja. U Južnoj Africi se zbog toga zrače banane, mango, papaja, urme i drugo voće.[1]

9

Namirnice životinjskog porekla mogu da sadrže kako patogene (salmonele, stafilokoke, klostridije), tako i nepatogenu mikrofloru, a mogu sadržavati i razne parazite (trihinele, ehinokoke). Takve namirnice su rizične za zdravlje čoveka. Zračenjem ovih namirnica dozama od 5-10 kGy uništavaju se i paraziti i salmonele, stafilokoke i vegetativne forme (slika 3.) Cl. Perfringens.[1]

Primena zračenja kod smrznutih namirnica onemogućuje izazivanje senzornih promena. Zračenje prerađevina od mesa omogućava očuvanje kvaliteta, a ujedno sprečava razvoj Cl. Botulinum-a (slika 4.) i bez dodataka nitrata, tj. omogućava dodatak nitrata samo u tolikoj meri koliko je potrebno da dođe do stvaranja uobičajene boje.[1]

Slika 3. (vegetativne forme Cl. Perfringens)

www.cdc.gov

Slika 4. (Cl. Botulinum)

en.wikipedia.org

10

4.Konzervisanje namirnica tretiranjem gasovima

4.1.Osmoanabioza

Namirnice se veoma često konzervišu postupcima koji imaju za cilj da se u njima poveća osmotski pritisak.

Razdvajanjem rastvarača i rastvora neke supstance polupropustljivom membranom javlja se težnja za izjednačavanjem njihovih koncentracija. Kada membrana nije prisutna, koncentracija se izjednačava usled difuzionih pojava. U prisustvu membrane takođe dolazi do izjednačavanja koncentracije i to tako što rastvarač (voda) migrira iz manje ka većoj koncentraciji suve materije. Što je veća razlika u koncentraciji, to je veća i pogonska sila koja tera molekule rastvarača da prolaze kroz membranu. U slučaju potrebe da se spreči izjednačavanje koncentracije, bilo bi potrebno da se primeni određeni pritisak u koncentrovanijoj sredini, koji bi se suprostavio ulasku molekula rastvarača i taj pritisak poznat pod nazivom osmotski pritisak a izjednačavanje koncentracija preko polupropustljive membrane naziva se osmoza.[2]

Očigledno je da se osmotski pritisak povećava sa smanjenjem koncentracije vode. Istovremeno se menjaju i neke druge karakteristike: povećava se tačka ključanja, smanjuje se tačka zamrzavanja, smanjuje se ravnotežna relativna vlažnost, smanjuje se aktivnost vode itd. Voda je jedan od važnih uslova za razmnožavanje mikroorganizama i njihovu destruktivnu aktivnost. Znajući efekat osmoze i potrebe mikroorganizama za vodom, možemo na određeni način da menjamo supstrat (namirnicu) čineći je nepodesnom za mikrobiološku aktivnost. U određenom momentu ćelija će u tolikoj meri da ostane bez vode da će se narušiti normalni životni procesi, prestaće razmnožavanje – čime je prestalo i mikrobiološko kvarenje namirnica. Manje otporni mikroorganizmi će uginuti a određen broj mikroorganizama sačuvaće mogućnost reprodukcije određeno vreme, i ako se u tom vremenu stvore potrebni uslovi (ako se vrati voda), nastaviće sa normalnim životnim aktivnostima. Ovo znači da je moguće konzervisati bilo koju namirnicu primenom dovoljno visokog osmotskog pritiska.[2]

Prema povišenom osmotskom pritisku najotpornije su plesni i osmotolerantni odnosno osmofilni kvasci – što znači da ovi oblici mogu da se adaptiraju i da se razmnožavaju i u relativno suvoj sredini (gde je velika koncentracija suve materije, odnosno visok osmotski pritisak). Tehnološkim procesima se smanjuje sadržaj vode, u cilju sprečavanja razvoja mikroorganizama, ali tako da namirnice zadrže svoja senzorna svojstva.

11

To se može uraditi na dva načina:

1. dodatkom soli, šećera ili aditiva smanjuje se aw jer se jedan deo vode veže za ove rastvorene supstance (hidratacija);

2. podvrgavanjem namirnice niskim temperaturama (hlađenje ili smrzavanje) smanjuje se temperatura i aw što usporava ili sprečava razvoj nekih mikroorganizama.[2]

Većina svežih namirnica ima aw vrednost ispod 0,99. Objavljene minimalne vrednosti za rast odabranih mikroorganizama u namirnicama prikazane su u tabelama 1 i 2. Uopšteno, bakterije zahtevaju više aw-vrednosti nego gljive, a gram-negativne bakterije imaju više zahteve od gram-pozitivnih. Većina bakterija koje izazivaju kvarenje ne rastu ispod aw-vrednosti ispod 0,91, dok plesni uzročnici kvarenja rastu i pri vrednostima manjim od 0,80.

Od bakterija koje uzrokuju trovanja hranom, za Staphilococcus aureus je dokazano da raste i pri aw-vrednostima manjim od 0,86, dok Clostridium botulinum ne raste ispod 0,94.

Jedino kvasci i plesni rastu unutar šireg raspona aw-vrednosti u odnosu na bakterije. Najniža objavljena aw-vrednost za bakterije bilo kog tipa je 0,75 za halofilne bakterije, dok kserofilne plesni i osmofilni kvasci rastu pri aw-vrednostima od 0,65, odnosno 0,61. [2]

Tabela 1. Minimalne aw-vrednosti pri kojima mikroorganizmi aktivno rastu

http://www.tehnologijahrane.com/

Grupa mikroorganizama aw,min

Većina bakterija izazivača kvara namirnica 0,91

Većina kvasaca izazivača kvara namirnica 0,88

Većina plesni izazivača kvara namirnica 0,80

Halofilne bakterije 0,75

Kserofilne plesni 0,65-0,75

Osmofilni kvasci 0,60

Najbolja metabolička aktivnost, najvećeg broja mikroorganizama, odvija se pri aw-vrednostima između 0,80 i 0,90. [2]

12

Tabela 2. Minimalne aw-vrednosti za rast gljiva koje uzrokuju kvarenje namirnica

http://www.tehnologijahrane.com/

Gljive, najčešće, mogu rasti pri nižim aw-vrednostima nego ostali mikroorganizmi. Zbog toga gljive rastu na mnogim površinama na kojima raspoloživa voda ne može biti osnova za rast bakterija. Zato na hlebu rastu plesni a ne bakterije. Mikroorganizmi ne mogu rasti na niskim aw-vrednostima, pa se ta činjenica primenjuje u zaštiti mnogih proizvoda. [2]

13

Organizam Minimum aw

Candida utilis 0,94

Botrytis cinerea 0,93

Rhizopus nigricans 0,93

Mucor spinosus 0,93

Candida scottii 0,92

Trichosporon pullulans 0,91

Candida zeylanoides 0,90

Endomyces vernalis 0,89

Alternaria citri 0,84

Aspergillus glaucus 0,70

Aspergillus echinulatus 0,64

5.Primena specijalnih postupaka-primena konzervansa i antibiotika

Pretpostavlja se da postoji veliki broj antimikrobnih jedinjenja koja produkuju mikroorganizmi. Bakterije koje se koriste u fermentaciji hrane, mogu produkovati nekoliko metabolite sa antimikrobnim svojstvima tabela 3. Postoji pretpostavka da se ova antimikrobna jedinjenja koriste za povećanje stabilnosti i bezbednosti nefermentisane hrane. Neka od tih jedinjenja kao laktati i acetati ( sirće), koriste se dugo za pripremu različitih vrsta hrane, dok ostali metaboliti privlače pažnju kao potencijalni biokonzervansi umesto nekih koji se trenutno koriste ( nitrite, sulfite, parabeni, diacetati i etilformiati ). [4]

Tabela 3.Antimikrobna jedinjenja metabolite bakterija hrane

Praktikum (Mikrobiologija hrane)

METABOLITI EFIKASNOST PROTIV

Organske kiseline (mlečna, sirćetna, propionska) Bakterija i gljiva

Aldhidi, ketoni, alkoholi (acetaldehid, diacetil, etanol) Bakterija

Vodonik-peroksid Bakterija, gljiva, faga

Reuterin Bakterija i gljiva

Bakteriocini G+ bakterije

5.1Aktivne ćelije bakterijamlečne kiseline kao konzervansi

Dokazano je da dodatak viabilnih ćelija mezofilnih bakterija Lactococcus lactis, nekih Lactobacillus vrsta, kao i nekih predstavnika roda Pediococcus u velikom broju može sprečiti kvarenje i pojavu patogenih bakterija u toku čuvanja hrane na nižim temperaturama ( manje ili jednako 5°C). U prisustvu mezofilnih bakterija mlečne kiseline, rast psihrofilnih patogenih i bakterija kvarenja je smanjeno. Isto tako, rast nekih patogenih i mikroorganizama kvarenja na nešto višim temperaturama ( 10-12°C) se usporava korišćenjem aktivnih ćelija BMK. Ćelije BMK rodova Lactobacillus, Lactococcus i Leuconostoc se mogu dodavati ohlađenom sirovom mleku, jajima i morskim životinjama u cilju kontrole rasta psihrofilnih mikroorganizama izazivača kvarenja (npr. Pseudomonas vrste). Dokazano je da dodavanje ćelija BMK u ohlađeno sirovo mleko povećava prinos i produžava vek trajanja mekog sira. Inhibitorna svojstva BMK nastaju usled oslobađanja unutar ćelijskih antimikrobnih supstanci, kao što su organske kiseline, bakteriocini i vodonik-peroksid. [4]

14

6.Organske kiseline, diacetil, vodonik-peroksid, reuterin

6.1Organske kiseline

Mlečna kiselina se komercijalno proizvodi pomoću nekih vrsta laktobacila koji produkuju laktat, dok se sirćetna kiselina proizvodi sa Acetobacter aceti, a propionska sa Propionobactreium spp. Sve ove bakterije su bezbedne i koriste se u pripremi velikog broja raznovrsnih namirnica. Ove kiseline i njihove soli se u pripremi hrane koriste u koncentracijama oko 1-2%. [4]

Sirćetna kiselina nije mnogo efikasna prema mikroorganizmima, ilustrovaće se primerom da i samo voćno sirće koje sadrži oko 4% sirćetne kiseline može da se pokvari usled delovanja Bacterium xyliniuma – zbog čega sirće mora da se sulfitira.Isto tako, na njegovoj površini mogu da se razviju plesni. Iako kiseline potpomažu očuvanju namirnica od mikrobiološke aktivnosti, često se i u jako kiseloj sredini mogu naći mikroorganizmi koji su u stanju da kvare namirnice i u takvim uslovima i mogu da pokvare marinade, koncentrat paradajza i kečap. Sirćetna kiselina nije opasna po zdravlje ljudi. [1]

Propionska kiselina ( CH3 - CH2 - COOH ) i njene natrijumove i kalcijumove soli antimikrobno deluju na plesni i neke bakterije. Ovaj spoj prirodno je prisutan u siru ementalera ( do 1% mase ) , gde ga proizvodi Propionibacterium shermanii . Propionska kiselina intenzivno se koristi u pekarstvu gde , ne samo da efikasno inhibira razvoj plesni , nego i Bacillus mesentericus, koji uzrokuje nitavost hleba. Najčešće se koristi u udelima 0,3% mase. Kao i kod drugih antimikrobnih sredstava na bazi karboksilnih kiselina , aktivan je nedisocirani oblik propionske kiseline, a u većini primena raspon aktivnosti je do pH 5,0. Sisari propionsku kiselinu metabolišu slično kao i ostale masne kiseline , pa u udelima u kojima se koristi nije toksična za ljude. [1]

Mlečna kiselina i njene soli se koriste u pripremi hrane za poboljšanje arome, pre nego za delovanje, posebno kada se koristi kod hrane sa pH iznad 5,0. Ipak mlečna kiselina pokazuje definisan antibakterijski efekat kada se dodaje u hrani u koncentraciji od 1-2%, čak i na pH preko 5,0. Ispod pH 5,0 mlečna kiselina ima bakteriocidni efekat, posebno protiv G+ bakterija. U hrani, mlečna kiselina ne mora imati fongistatički efekat. Koristi se u pripremi mesnih prerađevina, a preporučuje se za pranje trupla zaklanih životinja. [4]

15

6.2.Diacetil

Briga oko prehrambenih aditiva nije ograničena samo na konzumente, neki od aditiva pokazuju opasnost za radnike koji su izloženi tim aditivima na radnom mestu. Diacetil, koji se koristi kao aroma maslaca kod kokica za mikrovalnu pećnicu, povezan je sa ozbiljnim i ireverzibilnim disajnim problematičnim stanjem poznatim pod nazivom bronhiolitis obliterans. Ovo stanje vodi ka upali i ireverzibilnom oštećenju disajnih puteva. Navedeni proizvod takođe se koristi u aromatiziranju mlečnih proizvoda kao što su jogurt i sir. Osim toga nalazimo ga i u voćnim aromama kao što su jagoda i malina. [3]

6.3.Vodonik-peroksid

Neke vrste bakterija mlečne kiseline produkuju vodonik-peroksid u aerobnim uslovima i usled nedostatka ćelijske katalaze, pseudokatalaze ili peroksidaze, oslobađaju ga u sredinu da bi se zaštitile od njegovog antimikrobnog delovanja. Vodonik-peroksid je jakooksidaciono sredstvo i može se koristiti protiv bakterija, gljiva i virusa. Antibakterijsko delovanje vodonik-peroksida se pripisuje jakim oksidacionim svojstvima i sposobnosti oštećenja ćelijskih komponenti, posebno membrane. Isto tako usled oksidacionih svojstava vodonik-peroksid može izazvati neželjene posledice po kvalitet neke vrste hrane, kao što je obezbojavanje mesnih prerađevina. [4]

6.4.Reuterin

Neki sojevi bakterije Lactobacillus reuteri, pronađeni su u GI traktu ljudi i životinja produkuju male molekule reuterina koji pokazuje antimikrobno delovanje protiv G+ i G- bakterija. Reuterin se produkuje jedino kada je u sredini prisutan glicerol. Prema nekim istraživanjima, hrana obogaćena glicerolom i inokulisana sa Lab.reuteri efikasno kontroliše rast neželjenih mikroorganizama. [4]

6.5.Biokonzervansi kvasaca

Neke vrste kvasca, uključujući sojeve Saccharomices cerevisiae produkuju nekoliko proteina sa ograničenom antimikrobnom aktivnošću. Ovi proteini, označeni kao zimocini, mogu genetičkom manipulacijom biti izmenjeni da bi razvili širi antimikrobni spektar delovanja posebno protiv gljiva. Kako su prisutni normalno na jestivom svežem voću i povrću ovi kvasci se ne smatraju patogenim, zbog čega se mogu koristiti umesto hemijskih fungicida u zaštiti voća i povrća. [4]

16

7.LITERATURA

1. http://www.tehnologijahrane.com

2. http://www.tehnologijahrane.com-aktivnost.vode

3. http://www.zdravzivot.com-konzervansi

4. Dragiša Savić, Nebojša Milosavljević- Praktikum iz mikrobiologije hrane

5. Vereš Martin- Osnovi konzervisanja namernica

17