Контроль роста микробов в пищевых продуктах

Практически в каждом продукте питания необходимо контролировать рост микроорганизмов, чтобы обеспечить его безопасность и качество. Даже в ферментированных продуктах во время процесса ферментации должны быть созданы условия, способствующие росту закваски и, что более важно, замедлению роста загрязняющей флоры.

В пищевых продуктах срок годности продукта определяется максимальным временем, в течение которого продукт может храниться в предписанных условиях, прежде чем его качество и/или безопасность упадут ниже установленного предела. Срок годности может варьироваться от дней до нескольких лет. Было высказано предположение, что срок годности правильно обработанных консервов практически не ограничен.

Есть два основных фактора, которые контролируют рост микроорганизмов в пищевых продуктах: внешние и внутренние факторы. Внешние факторы включают окружающую среду, окружающую пищу (например, напряжение кислорода), тогда как внутренние факторы — это свойства самой пищи (например, pH или активность воды).

Микроорганизмы как коллективная популяция способны к росту в широком диапазоне как внутренних, так и внешних факторов. Например, есть микроорганизмы, которые могут расти при температуре охлаждения (4°C), и другие, которые могут расти при чрезвычайно высоких температурах, превышающих 100°C.

Хотя определенную микробную популяцию можно контролировать путем разумного выбора внутренних и внешних факторов, практически не существует такой пищевой системы, которая могла бы полностью исключить рост всех микроорганизмов. Микробная флора будет меняться в зависимости от внешних и внутренних факторов. Например, при низкой активности воды могут преобладать плесени.

Обычно они исключаются более быстро растущей бактериальной флорой, за исключением того, что рост бактериальной флоры обычно подавляется при активности воды менее 0,8. Аналогично, при низком pH некоторые бактерии, включая лактобактерии, могут преобладать, исключая другие организмы.

Некоторые микроорганизмы могут изменять окружающую среду или внутренние свойства пищи, чтобы исключить рост другой конкурентной микрофлоры. Это основа процессов ферментации, описанных в предыдущем разделе.

Срок годности продукта также определяется исходной микробной нагрузкой в ​​продукте, поэтому одним из наиболее фундаментальных этапов производства пищевых продуктов является обработка. Обработка может осуществляться с использованием различных технологий, включая нагрев, сушку и замораживание.

Нагревание или термическая обработка были, пожалуй, самым большим достижением в производстве продуктов питания, поскольку обеспечили значительное увеличение срока хранения и, следовательно, широкое распространение продукта. До промышленной термической обработки срок годности большинства продуктов был ограничен, возможно, за исключением ферментированных продуктов.

Термическая обработка может варьироваться от мягкого нагревания через пастеризацию до режимов нагрева, известных как 12-D kill. Этот последний термин был специально разработан для термической обработки консервированных продуктов, где целью было исключить возможность заражения ботулизмом.

Двумя ключевыми терминами в термической обработке являются значение D и значение Z. Значение D — это время, необходимое для уменьшения микробной популяции в 10 раз при заданной температуре. Например, значение D для C. botulinum может достигать 30 минут при 100°C. Значения D могут варьироваться в несколько сотен раз, при этом спорообразователи являются наиболее термостойкими.

Процесс 12-D — это время и температура, необходимые для уменьшения популяции стандартного спорообразующего тестового организма (например, FS617) на 12 логарифмов. FS — это термин, обозначающий микроорганизм, рост которого в консервах приводит к их плоскому (F) и кислому (S) состоянию.

Плоский означает отсутствие выпуклости в баллоне из-за отсутствия газодобычи. Кислота отражает низкий уровень pH испорченного продукта, следовательно, образование кислоты. Теоретически, процесс 12-D должен снизить вероятность заражения C. botulinum до менее чем одной на 10¹² банок.

Значение Z относится к изменению температуры, необходимому для достижения 10-кратной разницы в значении D. Нагревание, помимо уничтожения микроорганизмов, вызывает ухудшение органолептических свойств (т.е. прежде всего текстуры) и содержания питательных веществ в пищевых продуктах.

Значения D и Z также могут быть рассчитаны для этих процессов немикробного разрушения. Однако значения Z существенно различаются, и поэтому их можно использовать для оптимизации уничтожения микроорганизмов лишь с ограниченной потерей текстуры или содержания витаминов. В общем, при повышении температуры скорость потери витаминов или текстуры ниже по сравнению с инактивацией микроорганизмов.

Поэтому предпочтительным является «высокотемпературный кратковременный» процесс (HTST), подобный тому, который используется в некоторых молочных продуктах. Не все пищевые продукты можно обрабатывать с использованием режимов HTST, и это особенно верно в отношении пищевых продуктов, состоящих из твердых частиц, или любых продуктов с низкой теплопроводностью.