Articles

a review on mechanisms and commercial aspects of food preservation and processing

konserwacja żywności odnosi się do procesu lub techniki podjętej w celu uniknięcia zepsucia i zwiększenia trwałości żywności . Różne techniki konserwacji i przetwarzania przedstawiono na Fig. 5 .

ys. 5

figure5

klasyfikacja metod konserwacji i przetwarzania żywności odtworzona z odniesień

przetwarzanie fizyczne

suszenie

suszenie lub odwodnienie to proces usuwania wody z żywności stałej lub płynnej za pomocą odparowania. Celem suszenia jest uzyskanie stałego produktu o wystarczająco niskiej zawartości wody. Jest to jedna z najstarszych metod konserwacji żywności . Woda jest warunkiem wstępnym dla mikroorganizmów i enzymów do aktywacji mechanizmów psucia się żywności. W tej metodzie zawartość wilgoci jest obniżana do punktu, w którym hamuje się aktywność tych mikroorganizmów . Większość mikroorganizmów może rosnąć przy aktywności wody powyżej 0,95. Bakterie są nieaktywne przy aktywności wody poniżej 0,9. Większość mikroorganizmów nie może rosnąć przy aktywności wody poniżej 0,88 .

suszenie ma wiele zalet. Zmniejsza wagę i objętość żywności, ułatwia przechowywanie żywności, pakowanie i transport, a także zapewnia różne smaki i zapachy. Przy tych wszystkich korzyściach suszenie jest najwyraźniej najtańszą metodą konserwacji żywności . Proces ten ma jednak również ograniczenia. W niektórych przypadkach zaobserwowano znaczną utratę smaku i aromatu po wysuszeniu. Niektóre związki funkcjonalne, takie jak witamina C, tiamina, białko i lipid, są również tracone z powodu suszenia .

Klasyfikacja suszenia można podzielić na trzy główne grupy: konwekcyjny, przewodzący i radiacyjny. Suszenie konwekcyjne jest najpopularniejszą metodą uzyskiwania ponad 90% odwodnionej żywności. W zależności od trybu pracy suszarki można klasyfikować jako wsadowe lub ciągłe. W przypadku operacji na mniejszą skalę i krótkiego czasu przebywania preferowane są suszarki wsadowe. Ciągła metoda suszenia jest preferencyjna, gdy wymagane są długie okresowe operacje i konieczne jest ograniczenie kosztów suszenia .

suszenie różnych produktów spożywczych produkty spożywcze, takie jak owoce, warzywa, mięso i ryby, są przetwarzane przez suszenie. Kawa rozpuszczalna i herbata są również produkowane przez suszenie rozpyłowe lub liofilizacji . Temperatura przetwarzania i czas suszenia różnych produktów spożywczych przedstawiono w tabeli 5.

Tabela 5 temperatura i czas przetwarzania dla różnych produktów spożywczych

pasteryzacja pasteryzacja jest fizyczną techniką konserwacji, w której żywność jest podgrzewana do określonej temperatury w celu zniszczenia powodujących psucie się mikroorganizmów i enzymów . Prawie wszystkie bakterie chorobotwórcze, drożdże i pleśnie są niszczone przez ten proces. W rezultacie zwiększa się okres przydatności do spożycia żywności . Proces ten został nazwany na cześć francuskiego naukowca Louisa Pasteura (1822-1895), który eksperymentował z tym procesem w 1862 roku. Wykorzystywał ten proces do obróbki wina i piwa . Tabela 6 przedstawia zastosowania procesu pasteryzacji do przechowywania różnych produktów spożywczych.

Tabela 6 pasteryzacja różnych produktów spożywczych

techniki pasteryzacji wydajność pasteryzacji zależy od kombinacji temperatury i czasu. Ta kombinacja opiera się głównie na badaniach czasu śmierci termicznej mikroorganizmów odpornych na ciepło . Na podstawie ekspozycji na temperaturę i ciepło pasteryzację można sklasyfikować jako kadzi (partia), krótki czas wysokotemperaturowy (HTST) i ultra-wysoka temperatura (UHT); HTST i UHT są procesami ciągłymi . Pasteryzator kadzi jest odpowiedni dla małych roślin o pojemności 100-500 galonów . Pasteryzacja kadzi wymaga stałego nadzoru, aby zapobiec przegrzaniu, nadmiernemu trzymaniu lub spalaniu . Pasteryzacja wysokotemperaturowa w krótkim czasie (HTST) to ciągły pasteryzator procesowy wyposażony w zaawansowany system sterowania, pompę, urządzenia do przekierowywania przepływu lub zawory oraz sprzęt do wymienników ciepła . Pasteryzacja HTST jest również znana jako „pasteryzacja flash”. Pasteryzacja kadzi i HTST skutecznie ginie mikroorganizmy chorobotwórcze. Jednak inaktywacja termo-odpornych zarodników pasteryzacja w ultra-wysokiej temperaturze (UHT) jest skuteczniejsza niż VAT i HTST . Podczas obróbki cieplnej produktów spożywczych zachodzą minimalne zmiany fizyczne, chemiczne lub biologiczne . Po zakończeniu podgrzewania produkty pakowane są aseptycznie w sterylne pojemniki . Produkty pasteryzowane UHT mają dłuższy okres trwałości niż inne produkty pasteryzowane. Tabela 7 przedstawia porównanie trzech metod pasteryzacji.

Tabela 7 porównanie różnych technik pasteryzacji

wysokie ciepło procesu pasteryzacji może uszkodzić niektóre witaminy, minerały i korzystne bakterie podczas pasteryzacji. W temperaturze pasteryzacji witaminę C zmniejsza się o 20%, rozpuszczalny wapń i fosfor zmniejsza się o 5%, a tiaminę i witaminę B12 zmniejsza się o 10%. W sokach owocowych pasteryzacja powoduje redukcję witaminy C, kwasu askorbinowego i karotenu. Jednak straty te można uznać za niewielkie z żywieniowego punktu widzenia .

sterylizacja termiczna

sterylizacja termiczna to proces obróbki cieplnej, który całkowicie niszczy wszystkie żywotne mikroorganizmy (drożdże, pleśnie, bakterie wegetatywne i zarodniki), co skutkuje dłuższym okresem trwałości . Retortowanie i aseptyczne przetwarzanie to dwie kategorie sterylizacji termicznej . Sterylizacja termiczna różni się od pasteryzacji. Porównanie różnych kryteriów między pasteryzacją a sterylizacją przedstawiono w tabeli 8.

tabela 8 porównanie pasteryzacji i sterylizacji

Retortowanie

Retortowanie jest definiowane jako pakowanie żywności w pojemnik, po którym następuje sterylizacja . Żywność o pH powyżej 4,5 wymaga ponad 100 °C jako temperatury sterylizacji. Osiągnięcie takiej temperatury może być możliwe w retortach wsadowych lub ciągłych. Retorty wsadowe są stopniowo zastępowane przez systemy ciągłe . Hydrostatyczne retorty i kuchenki obrotowe są najczęściej stosowanymi systemami ciągłymi stosowanymi w przemyśle spożywczym . Tabela 9 przedstawia różne kryteria retort wsadowych i ciągłych.

tabela 9 porównanie retort wsadowych i ciągłych

opakowanie aseptyczne

opakowanie aseptyczne polega na umieszczeniu komercyjnie wysterylizowanej żywności w sterylizowanym opakowaniu, które następnie jest zapieczętowane w środowisku aseptycznym . Konwencjonalne aseptyczne opakowanie wykorzystuje Papier i Tworzywa sztuczne. Sterylizację można osiągnąć poprzez obróbkę cieplną, obróbkę chemiczną lub przypisanie obu z nich . Opakowanie aseptyczne jest bardzo używane do konserwacji soków, produktów mlecznych, pasty pomidorowej i plastrów owoców . Może w dużym stopniu wydłużyć okres przydatności do spożycia produktów spożywczych; na przykład proces pasteryzacji UHT może wydłużyć okres przydatności do spożycia mleka płynnego z 19 do 90 dni, podczas gdy połączone przetwarzanie UHT i aseptyczne opakowanie przedłużają okres przydatności do spożycia do sześciu miesięcy lub więcej. Opakowania stosowane do aseptycznego przetwarzania produkowane są z tworzyw sztucznych o względnej temperaturze mięknienia. Co więcej, napełnianie aseptyczne może akceptować szeroką gamę materiałów opakowaniowych, w tym: (a) metalowe puszki sterylizowane przegrzaną parą, (b) papier, folia i plastikowe laminaty sterylizowane gorącym nadtlenkiem wodoru oraz (c) różne plastikowe i metalowe pojemniki sterylizowane parą wysokociśnieniową . Szeroka różnorodność opakowań zwiększa w ten sposób sprawność pakowania aseptycznego i zmniejsza koszty.

bezpośrednie podejście do pakowania aseptycznego obejmuje dozowanie pary i infuzję pary. Z drugiej strony, pośrednie podejście do pakowania aseptycznego obejmuje wymianę ciepła przez płytowy wymiennik ciepła, złomowany powierzchniowy wymiennik ciepła i rurowy wymiennik ciepła . Wtrysk pary jest jedną z najszybszych metod ogrzewania i często usuwa substancje lotne z niektórych produktów spożywczych. Przeciwnie, infuzja parowa zapewnia większą kontrolę nad warunkami przetwarzania niż wtrysk pary i minimalizuje ryzyko przegrzania produktów. Napar z pary jest odpowiedni do leczenia lepkich pokarmów . Rurowe wymienniki ciepła są przystosowane do pracy przy wyższych ciśnieniach i natężeniach przepływu. Wymienniki te nie są zbyt elastyczne, aby wytrzymać zmiany wydajności produkcyjnej, a ich zastosowanie ogranicza się tylko do żywności o niskiej lepkości. Z drugiej strony, wymienniki płytowe przezwyciężają te problemy. Jednak częste wymagania dotyczące czyszczenia i sterylizacji sprawiły, że wymiennik ten stał się mniej popularny w przemyśle spożywczym .

zamrażanie

zamrażanie spowalnia reakcje fizykochemiczne i biochemiczne, tworząc lód z wody poniżej temperatury zamarzania, a tym samym hamuje wzrost pogarszających się i patogennych mikroorganizmów w żywności . Zmniejsza ilość ciekłej wody w produktach spożywczych i zmniejsza aktywność wody . Wymiana ciepła podczas zamrażania produktu spożywczego wiąże się ze złożoną sytuacją równoczesnego przejścia fazowego i zmiany właściwości termicznych . Zarodkowanie i wzrost są dwoma podstawowymi sekwencyjnymi procesami zamrażania. Zarodkowanie oznacza tworzenie się kryształu lodu, po którym następuje proces „wzrostu”, który wskazuje na późniejszy wzrost wielkości kryształu .

czas zamrażania czas zamrażania jest zdefiniowany jako czas potrzebny do obniżenia początkowej temperatury produktu do określonej temperatury w jego centrum termicznym. Ogólnie rzecz biorąc, powolne zamrażanie tkanek pokarmowych powoduje tworzenie większych kryształków lodu w przestrzeniach zewnątrzkomórkowych, podczas gdy szybkie zamrażanie powoduje powstawanie małych kryształków lodu rozmieszczonych w całej tkance . Międzynarodowy Instytut chłodnictwa (1986) definiuje różne czynniki czasu zamrażania w odniesieniu do produktów spożywczych i urządzeń zamrażających. Najważniejsze z nich to wymiary i kształty produktu, temperatura początkowa i końcowa, temperatura czynnika chłodniczego, współczynnik przenikania ciepła powierzchniowego produktu oraz zmiana entalpii i przewodności cieplnej produktu .

Indywidualne szybkie zamrażanie Indywidualne szybkie zamrażanie (IQF) ogólnie odnosi się do szybkiego zamrażania stałych produktów spożywczych, takich jak zielony groszek, cięta fasola, kawałki kalafiora, krewetki, kawałki mięsa i ryby. Z drugiej strony zamrażanie związane z produktami płynnymi, pulpy lub półpłynnymi, takimi jak soki owocowe, pulpy z mango i pulpy z papai jest znane jako szybkie zamrażanie. Kryształy lodu powstałe w wyniku szybkiego zamrażania są znacznie mniejsze, a zatem powodują mniejsze uszkodzenia struktury komórkowej lub tekstury żywności. Krótszy okres zamrażania utrudnia dyfuzję soli i zapobiega rozkładowi żywności podczas zamrażania. IQF pozwala również na większą wydajność dla komercyjnych zakładów zamrażania, co skutkuje redukcją kosztów. Konieczne są jednak wyższe nakłady inwestycyjne w celu utworzenia instalacji szybkiego zamrażania . Do przetwarzania produktów spożywczych stosuje się różne techniki szybkiego zamrażania, takie jak zamrażanie płyt kontaktowych, zamrażanie podmuch powietrza i zamrażanie kriogeniczne. Porównanie różnych technik szybkiego zamrażania produktów rybołówstwa przedstawiono w tabeli 10.

Tabela 10 różne techniki szybkiego zamrażania (produkty rybołówstwa)

schładzanie

w procesie schładzania temperatura żywności utrzymuje się od -1 do 8 °C. Proces chłodzenia obniża początkową temperaturę produktów i utrzymuje ostateczną temperaturę produktów przez dłuższy czas . Stosuje się go w celu zmniejszenia tempa zmian biochemicznych i mikrobiologicznych, a także w celu przedłużenia okresu przydatności do spożycia świeżej i przetworzonej żywności . W praktyce proces zamrażania nazywany jest często schładzaniem, gdy chłodzenie odbywa się w temperaturze <15 °C. Częściowe zamrażanie jest stosowane w celu przedłużenia okresu przydatności do spożycia świeżych produktów żywnościowych w nowoczesnym przemyśle spożywczym. Proces ten zmniejsza powstawanie lodu w żywności, znany jako super chilling .

chłodzenie można wykonać za pomocą różnych urządzeń, takich jak ciągła chłodnica powietrza, Chłodnica lodu, płytowy wymiennik ciepła, płaszczowy wymiennik ciepła, system realizacji lodu, system atrybucji próżniowej i komora kriogeniczna . Szybkość schładzania zależy głównie od przewodności cieplnej, początkowej temperatury żywności, gęstości, zawartości wilgoci, obecności lub braku pokrywki na naczyniu do przechowywania żywności, obecności plastikowych toreb jako sprzętu do pakowania żywności oraz wielkości, a także wagi jednostek żywności . W tabeli 11 opisano różne metody schładzania stałych i płynnych produktów spożywczych.

tabela 11 metody Schładzania żywności stałej i płynnej

zalety i wady schładzania schładzanie jest szeroko stosowane ze względu na swoją efektywną kompetencję w zakresie krótkoterminowego przechowywania. Schładzanie opóźnia wzrost mikroorganizmów i zapobiega aktywności metabolicznej po zbiorze nienaruszonych tkanek roślinnych i aktywności metabolicznej tkanek zwierzęcych po uboju. Utrudnia również pogarszające się reakcje chemiczne, które obejmują katalizowane enzymami brązowienie oksydacyjne, utlenianie lipidów i zmiany chemiczne związane z degradacją koloru. Spowalnia również autolizę ryb, powoduje utratę wartości odżywczych pokarmów, a wreszcie zapobiega utracie wilgoci . Chłodzenie jest wysoce kapitałochłonne, ponieważ proces ten wymaga specjalistycznego sprzętu i modyfikacji strukturalnych. Schładzanie może zmniejszyć chrupkość wybranych produktów spożywczych . Proces schładzania odwadnia również nieopakowane powierzchnie żywności, co jest głównym ograniczeniem procesu schładzania .

napromieniowanie

napromieniowanie jest procesem fizycznym, w którym substancja ulega określonej dawce promieniowania jonizującego (IR) . IR może być naturalny i sztuczny. Naturalny IR zazwyczaj obejmuje promienie X, promienie gamma i wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe (UV); sztucznie generowany IR to przyspieszone elektrony i indukowane promieniowanie wtórne . IR jest stosowany w 40 różnych krajach na ponad 60 różnych produktach spożywczych . Skutki IR obejmują: a) dezynsekcja ziaren, owoców i warzyw, b) poprawa trwałości owoców i warzyw poprzez hamowanie kiełkowania lub zmianę ich tempa dojrzewania i starzenia, oraz c) poprawa trwałości żywności poprzez inaktywację organizmów psuących się i poprawę bezpieczeństwa żywności poprzez inaktywację czynników chorobotwórczych przenoszonych przez żywność . Różne czynniki technik napromieniania żywności są wymienione w Tabeli 12.

tabela 12 technologie napromieniania żywności

granice regulacyjne napromieniania dawka IR dostarczana do żywności jest mierzona w kilogramach szarości (kGy). 1 Szary odpowiada dawce energii jonizującej pochłanianej przez 1 kg napromieniowanego materiału. Granice regulacyjne IR są ustalane przez organy ustawodawcze. W zależności od organu regulacyjnego limity te mogą być wyrażone jako dawka minimalna, dawka maksymalna lub zatwierdzony zakres dawek . Tabela 13 przedstawia różne limity regulacyjne dla zastosowań związanych z napromieniowaniem żywności.

tabela 13 Regulatory limits for food irradiation applications

efekty napromieniania parametry odżywcze, takie jak lipidy, węglowodany, białka, minerały i większość witamin, pozostają nienaruszone przez IR nawet przy dużych dawkach . Przy dużej dawce IR może powodować utratę niektórych mikroelementów, w szczególności witamin A, B1, C i E. według FDA, IR ma wpływ na wartość odżywczą żywności, która jest podobna do konwencjonalnych technik przetwarzania żywności .

konserwacja żywności pod wysokim ciśnieniem

Technologia wysokiego ciśnienia hydrostatycznego lub przetwarzania ultra wysokiego ciśnienia (HPP) polega na przypisywaniu ciśnienia do 900 MPa w celu zabicia mikroorganizmów w żywności. Proces ten dezaktywuje również psucie się żywności, opóźnia początek chemicznych i enzymatycznych procesów pogarszających się oraz zachowuje ważne właściwości fizyczne i fizykochemiczne żywności. HHP może służyć jako ważna metoda konserwacji bez degradacji witamin, aromatów i cząsteczek koloru podczas procesu . Świeżość i ulepszony smak o wysokiej wartości odżywczej to niezrównane cechy technologii HPP. Proces ten jest również przyjazny dla środowiska, ponieważ zużycie energii jest bardzo niskie i wymagane jest minimalne odprowadzanie ścieków . Główną wadą tej technologii jest wysoki koszt kapitału. Ponadto ograniczone informacje i sceptycyzm wobec tej technologii ograniczają również szerokie zastosowanie procesów HPP .

mechanizm i zasada działania proces HP jest zgodny z zasadą Le Chateliera i zasadą izostatyki . Zgodnie z zasadą Le Chateliera zjawiskom biochemicznym i fizykochemicznym w równowadze towarzyszy zmiana objętości, a tym samym wpływ ciśnienia. Niezależnie od kształtu, wielkości i geometrii produktów, zasada izostatyki polega na natychmiastowej i jednolitej przepuszczalności ciśnienia w systemach żywnościowych . Procesy HP wpływają na wszystkie reakcje i zmiany strukturalne, w których bierze udział zmiana objętości. Połączony efekt rozpadu i przenikania błony komórkowej zabija lub hamuje wzrost mikroorganizmów. Komórki wegetatywne są inaktywowane pod ciśnieniem 3000 bar (przybliżonym) w temperaturze otoczenia, podczas gdy inaktywacja zarodników wymaga znacznie wyższego ciśnienia w połączeniu ze wzrostem temperatury do 60 °C do 70 °C. poziom wilgoci jest niezwykle ważny w tym kontekście, ponieważ niewielki efekt jest zauważalny poniżej 40% zawartości wilgoci . Przetwarzanie pojemników i przetwarzanie luzem to dwie metody konserwacji żywności pod wysokim ciśnieniem. W tabeli 14 przedstawiono zalety i ograniczenia przetwarzania żywności w pojemnikach i w ilościach hurtowych pod wysokim ciśnieniem.

Tabela 14 zalety i wady przetwarzania w pojemnikach i przetwarzania luzem

impulsowe pole elektryczne

impulsowe pole elektryczne (PEF) przetwarzanie żywności jest zdefiniowane jako technika, w której żywność jest umieszczana między dwiema elektrodami i wystawiana na działanie impulsowe pole wysokiego napięcia (20-40 kV/cm). Ogólnie czas obróbki śladu środowiskowego produktu jest krótszy niż jedna sekunda . Niska temperatura przetwarzania i krótki czas przebywania tego procesu pozwalają na wysoce skuteczną inaktywację mikroorganizmów . Przetwarzanie PEF jest znacznie skuteczne w niszczeniu bakterii gram-ujemnych niż bakterii gram-dodatnich. Komórki wegetatywne są bardziej wrażliwe niż zarodniki na ten proces. Wszystkie zgony komórek występują z powodu zakłócenia funkcji błony komórkowej i elektroporacji . Technologia PEF zachowuje smak, smak i kolor żywności. Ponadto technika ta nie jest toksyczna . Proces ten nie ma jednak wpływu na enzymy i zarodniki. Nie nadaje się również do materiałów przewodzących i jest skuteczny tylko w leczeniu płynnych produktów spożywczych. Proces ten ma charakter energetyczny i może wiązać się z zagrożeniami dla środowiska.

Konserwacja płynnej żywności Nietermalne procesy konserwacji żywności, takie jak HPP i PEF, są zgłaszane jako bardziej skuteczne niż przetwarzanie termiczne . Inaktywacja drobnoustrojów uzyskiwana przez PEF zależy głównie od natężenia pola elektrycznego (20-40 kV/cm) i liczby impulsów wytwarzanych podczas przetwarzania . Stwierdzono, że większość mikroorganizmów psucia i chorobotwórczych jest wrażliwa na PEF. Należy jednak zauważyć, że obróbka komórek roślinnych lub zwierzęcych wymaga dużej siły pola i wyższego poboru energii, co zwiększa koszty przetwarzania. Ponadto tego rodzaju siła pola może zniszczyć strukturę stałej żywności. W związku z tym PEF jest bardziej korzystny dla zachowania płynnej żywności. Inaktywacja drobnoustrojów przez PEF okazała się skuteczna w przypadku soków owocowych lub warzywnych, mleka, płynnych jaj i bulionu odżywczego .

parametry przetwarzania różne rodzaje żywności są przetwarzane w procesie śladu środowiskowego produktu. Parametry przetwarzania różnych środków spożywczych poddanych działaniu PEF przedstawiono w tabeli 15.

tabela 15 parametry przetwarzania produktów spożywczych poddanych obróbce PEF

proces biologiczny: fermentacja

metoda fermentacji wykorzystuje mikroorganizmy do konserwacji żywności. Metoda ta polega na rozkładaniu węglowodanów z działaniem mikroorganizmów i / lub enzymów . Bakterie, drożdże i pleśnie są najczęstszymi grupami mikroorganizmów zaangażowanych w fermentację szerokiej gamy produktów spożywczych, takich jak produkty mleczne, produkty na bazie zbóż i produkty mięsne . Fermentacja zwiększa wartość odżywczą, zdrowotność i strawność żywności. Jest to zdrowa alternatywa wielu toksycznych chemicznych środków konserwujących .

Klasyfikacja fermentacji fermentacja może być spontaniczna lub indukowana. Istnieją różne rodzaje fermentacji stosowane w przetwórstwie spożywczym. Mechanizmy różnych technik fermentacji żywności są krótko omówione poniżej:

fermentacja alkoholowa jest wynikiem działania drożdży na cukier prosty zwany „heksozą”, przekształcając go w alkohol i dwutlenek węgla. Jakość fermentowanych produktów zależy od obecności alkoholu. W tym procesie powietrze jest wykluczane z produktu, aby uniknąć działania mikroorganizmów tlenowych, takich jak acetobacter. Proces ten zapewnia dłuższą trwałość produktów. Poniższe równanie ilustruje fermentację alkoholu przez przekształcenie heksozy

$${\text{C}}_{6} {\text{h}}_{12} {\text{O}}_{6} + {\text{O}}_{2} = {\text{C}}_{2} {\text{H}}_{5} {\text{OH}} + {\text{CO}}_{2} {\text{Hexose}} + {\text{tlen}} = {\text{Etanol}} + {\text{dwutlenek węgla}} .$$

fermentacja octu odbywa się po fermentacji alkoholowej. Acetobacter przekształca alkohol w kwas octowy w obecności nadmiaru tlenu . W tej metodzie produkty spożywcze są konserwowane jako marynaty, smaki itp. . Fermentacja octu powoduje powstanie kwasu octowego i wody przez utlenianie alkoholu

$${\text{C}}_{{2}} {\text{H}}_{{5}} {\text{OH}}+{\text{O}}_{{2}}={\text{CH}}_{{3}}\,{\text{COOH}}+ {{\text {H}}_{{2}}}\,{\tekst{O}}\, {\text {Etanol}}+ {\text{tlen}}={\text {octan}\, \ text{kwas}}+{\text {woda}}.$ $

fermentacja mlekowa odbywa się z powodu obecności dwóch rodzajów bakterii: homofermentatorów i heterofermentatorów. Homofermentatory wytwarzają głównie kwas mlekowy, poprzez glikolityczny (szlak Embden–Meyerhofa). Heterofermentatory wytwarzają kwas mlekowy oraz znaczne ilości etanolu, octanu i dwutlenku węgla poprzez szlak 6-fosfoglukonian/fosfoketolaza .

fermentacja Homolaktyczna—fermentacja 1 mola glukozy daje dwa Mole kwasu mlekowego

$${\text{C}}_{ 6} {\text{H}}_{ 1 2} {\text{O}}_{ 6} \left( {\text{Glucose}} \right) \to 2 {\text{CH}}_{ 3} {\text{CHOHCOOH }}\left( {{\text{Lactic}}\;{\text{acid}}} \right).$$

fermentacja Heterolaktyczna—fermentacja 1 mola glukozy daje po 1 mol kwasu mlekowego, etanolu i dwutlenku węgla

$${\text{C}}_{ 6} {\text{H}}_{ 1 2} {\text{O}}_{ 6} = {\text{CH}}_{ 3} {\text{CHOHCOOH}} + {\text{C}}_{ 2} {\text{h}}_{ 5} {\text{Oh}} + {\text{co}}_{ 2} {\Text{glukoza}} = {\text{kwas mlekowy}} + {\text{Etanol}} + {\text{dwutlenek węgla}} .$$

w procesie fermentacji różne rodzaje mikroorganizmów są wykorzystywane wyłącznie do produkcji smaku w żywności, które przedstawiono w tabeli 16 .

tabela 16 mikroorganizmy stosowane w przetwórstwie żywności i związki smakowe produkowane

procesy chemiczne

konserwacja żywności przy użyciu odczynników chemicznych jest jedną z dawnych i tradycyjnych metod . Skuteczność tej metody zależy od stężenia i selektywności odczynników chemicznych, organizmów powodujących psucie się oraz właściwości fizycznych i chemicznych produktów spożywczych . Globalna konsumpcja i stosowanie dodatków do żywności i konserwantów rozszerza się. Obecnie (dane z 2012 r.) w Ameryce Północnej dominował rynek konserwantów żywności, a następnie w Azji i Pacyfiku. Oczekuje się, że rynek środków konserwujących do końca 2018 r .osiągnie wartość 2,7 mld USD. Jednak stosowanie odczynników chemicznych jako dodatków do żywności i konserwantów jest delikatną kwestią ze względu na problemy zdrowotne . W różnych krajach zastosowania chemicznych środków konserwujących i dodatków do żywności są monitorowane i regulowane przez różne akty prawne, przepisy i organy rządowe .

chemiczne środki konserwujące

środki konserwujące są zdefiniowane jako substancje zdolne do hamowania, opóźniania lub zatrzymywania wzrostu mikroorganizmów lub jakiegokolwiek innego pogorszenia wynikającego z ich obecności . Środki konserwujące przedłużają okres przydatności do spożycia niektórych produktów spożywczych. Konserwanty opóźniają degradację spowodowaną przez mikroorganizmy, a tym samym utrzymują kolor, teksturę i smak produktu spożywczego .

konserwanty spożywcze można zaklasyfikować jako naturalne i sztuczne. Zwierzęta, Rośliny i mikroorganizmy zawierają różne chemikalia, które mają potencjał do konserwacji żywności. Działają również jako przeciwutleniacze, aromaty i środki przeciwbakteryjne . Tabela 17 przedstawia różne naturalne odczynniki z ich funkcjami jako konserwantów żywności. Sztuczne konserwanty są produkowane przemysłowo. Można je zaklasyfikować jako przeciwdrobnoustrojowe, przeciwutleniające i przeciwenzymatyczne . Klasyfikację sztucznych konserwantów stosowanych w przemyśle spożywczym przedstawiono w tabeli 18.

tabela 17 niektóre rodzaje naturalnych konserwantów
tabela 18 Klasyfikacja sztucznych konserwantów

dodatki do żywności

głównymi celami stosowania dodatków do żywności są poprawa i utrzymanie wartości odżywczej, poprawa jakości, zmniejszenie marnotrawstwa, zwiększenie akceptacji klientów, łatwiejsza dostępność żywności i ułatwienie przetwarzania produktów spożywczych . Dodatki do żywności mogą być naturalnymi lub syntetycznymi substancjami chemicznymi, które są celowo używane podczas przetwarzania, pakowania lub przechowywania żywności w celu wprowadzenia pożądanych zmian w właściwościach żywności. Dodatki do żywności można podzielić na dwie główne grupy: zamierzone i przypadkowe. Wśród tych dwóch celowe dodatki są ściśle kontrolowane przez władze rządowe . Według National Academy of Sciences (1973) dodatki są zabronione w celu ukrycia wadliwego procesu, ukrycia psucia się, uszkodzenia lub innej niższości i najwyraźniej w celu oszukania konsumenta. Co więcej, jeśli dodatki powodują znaczne zmniejszenie wartości odżywczej, ich zastosowania są również niezrzeszone . Tabela 19 przedstawia różne rodzaje dodatków do żywności wraz z ich możliwymi zastosowaniami.

tabela 19 niektóre rodzaje dodatków do żywności

możliwe skutki zdrowotne dodatków do żywności i konserwantów

chemiczne dodatki do żywności i konserwanty są w większości uważane za bezpieczne, ale kilka z nich ma negatywne i potencjalnie zagrażające życiu skutki uboczne. Na przykład azotany po spożyciu są przekształcane w azotyny, które mogą reagować z hemoglobiną w celu wytworzenia met-hemoglobiny (aka: met-hemoglobina), substancji, która może powodować utratę przytomności i śmierć, zwłaszcza u niemowląt. Różne sztuczne barwniki spożywcze, takie jak tartrazyna, czerwień allura, ponceau i konserwanty benzoesanowe, mają niekorzystny wpływ na zachowanie niemowląt; dodatki te są uznawane za przyczynę nadpobudliwych zachowań niemowląt . Konserwanty mają również nietolerancje wśród osób cierpiących na astmę. Siarczyny (w tym wodorosiarczyn sodu, meta-wodorosiarczyn sodu i wodorosiarczyn potasu) występujące w winie, piwie i suszonych owocach wywołują zespoły astmatyczne i powodują migreny u osób wrażliwych na nie. Azotan sodu i azotyn sodu są również klasyfikowane jako „prawdopodobne elementy rakotwórcze” dla ludzi przez Międzynarodową Agencję Badań nad Rakiem (IARC) . Azotyny i benzoesany mogą mieć niekorzystny wpływ na kobiety w ciąży. Spożycie azotynu sodu obniża wartości hemoglobiny i hematokrytu u kobiet w ciąży. Zarówno benzoesan, jak i azotyn powodują zmniejszenie stężenia bilirubiny w surowicy i zwiększenie stężenia mocznika w surowicy. W związku z tym średnia waga i długość płodu zostają obniżone . Azotyny po spożyciu przekształcają się w nitrozoaminy, które mogą być szkodliwe dla płodu . W tabeli 20 omówiono fragmenty negatywnych skutków szkodliwych konserwantów żywności.

tabela 20 możliwe negatywne skutki konserwantów żywności

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *