Cinetica pentru microorganismele moarte si modificari in componente biochimice

Rata la care microorganismele mor la temperaturi ridicate este in mod evident un studiu important, esenţial pentru un flux continuu de prelucrare termică. Microorganismele diferite au, ele însele în mod inerent diferite rezistenţe la temperaturi ridicate, în sensul că celulele vegetative şi drojdile sunt în general cele mai susceptibile in timp ce endospori sunt mult mai rezistente,cu viruşi între aceste două extreme. Mediul care înconjoară microorganismele are, de asemenea, o influenţă extrem de mare, mai ales, pH-ul, apa de activitate (aw), si cel mai mult concentraţia şi tipul de componente ale alimentelor ,mai ales carbohidratii simpli, grăsimi, sau chimice ioni special. Importanţa pH-ul este adesea mai asociat cu moartea de celule vegetative sau capacitatea sporilor de a germina şi de a creste,mai degrabă decât pentru sporii microbieni. Tipul de acid şi pK valoarea sa, cu toate acestea, poate avea un efect important asupra supravieţuirii microorganismelor vegetative(Brown & Booth, 1991). O valoare scăzută a Aw, sau prezenţa unui nivel ridicat de grăsimi în produsele alimentare, pot avea un efect extrem de mare in moartea microorganismelor , în special în unt sau de ciocolată, în care rezistenţa bacteriilor vegetative poate fi de 100 la 1.000 de ori mai mare decât în medii apoase (Hersom & Hulland, 1980). Tipul de produs alimentar care urmează să fie tratat termic va avea adesea asociat microorganisme cu o rezistenţă termică ridicată, care este important pentru a inactiva pentru a se asigura sterilitatea (de exemplu, produs, în lapte, Bacillus stearothermophilus, B. subtilis, sau B. cereus \ pentru fructe produse, spp. Byssochlamys; pentru sugari proteine de soia formule, nigrificans Desulphotomaculum şi pentru legume, stearothermophilus B. şi thermosaccharolyticuni Cl). În plus, atât enzimele intra- extracelulare trebuie să fie denaturate de multe ori în timp ce componentele nutritive trebuie să fie menţinute atat când este posibil pentru a asigura valoarea nutriţională a produsului. Toţi aceşti factori impun o cunoaştere a ratei de deces sau biochimice de degradare termică în funcţie de timp şi temperatură.

Moartea microorganismelor la temperature letala constanta

Moartea de microorganisme la temperaturi ridicate este in general acceptata pentru a fi o reacţie firstorder, că este, la o temperatură constantă, rata de deces în organisme este direct proporţională cu concentraţia prezentă la acel moment. Rezultatul primei de ordinul cineticii înseamnă că există un timp definit în timpul care numărul de microorganisme scade la o zecime din numărul de la începutul acest interval de timp, indiferent de numărul real. Acest lucru poate fi descris prin urmarirea unui anumit număr de microorganisme,care a avut loc la o temperatură constantă letală, astfel încât numărul prezent în acelaşi timp este în scădere. După primul interval de timp , numărul de microorganisme va fi scăzut la o zecime din numărul original şi după un al doilea interval de timp, numărul de microorganisme se încadrează la o zecime din această valoare nouă, care este o sutime din valoarea iniţială , şi aşa mai departe. Numărul de microorganisme rămase în orice moment, este prezentat în Figura 2-1.

Acest interval de timp luat pentru a reduce numărul de microorganisme cu un factor de 10 (sau să reducă numărul acestora cu 90%) este cunoscut ca timp de reducere zecimală (D) pentru aceste microorganisme, şi este constant la o temperatură constantă pentru un mod special de microorganisme. Dacă luăm un număr iniţial de microorganisme, N0, instantaneu încălzit la o temperatură letale, în cele din urmă in numărul de microorganisme picate, va exista un singur microorganism plecat. După reducere zecimală a intervalului de timp viitor, teoretic, acolo va fi o zecime dintr-un microorganism rămas. Acest lucru, evident, nu se poate întâmpla de fapt, dar poate fi exprimat ca sansa de supravietuire a unui microorganism rămas este 1 la 10 (adică, în medie, pentru fiecare de 10 ori se întâmplă acest lucru, microorganisme vor supravieţui intacte o data). În mod similar, în două intervale de timp de reducere a zecimal, sansa de supravietuire a microorganismelor singure este 1 din 100, şi aşa mai departe. Aceasta conduce la consecinţa directă că numărul de microorganisme nu poate fi niciodată garantat zero, şi există întotdeauna o şansă finită ca un microorganism sa poata supravieţui(graphic 1) sis a creasca prin provocarea alterarii recipientului. Scopul tehnologului alimentar este, prin urmare, să se asigure că şansa de supravietuire a un microorganism dintr-un anumit proces într-un produs alimentar dat este redusă la o valoare mică, acceptabil, asigurându-se în mod specific că un consumator este puţin probabil să vină în contact cu produse alimentare in care exista microorganisme, sau mai general, un produs nesterile. Pentru a stabili reducerea numărului de microorganisme necesare pentru a realiza acest lucru atenţia cuvenită trebuie acordată cu numărul iniţial de microorganisme în alimente şi numărul de unităţi de alimentare care sunt produse. Există o convenţie că, în produsele alimentare slab acide, nivelul acceptabil de supravieţuire a unui spor de Clostridium botulinum este de 10 ~ 12, că este, 1 spori iniţial în 1012 (1 în 1 milion de milioane sau 1 în 1,000,000,000,000) va supravieţui procesului termic . Cl botulinum.este important ca acesta este cel mai rezistent la căldură formatoare de spori bacterie care poate provoca intoxicaţii alimentare şi, dacă este redusă la acest nivel acceptabil de scăzut, se va asigura că mancarea slabacida, nu va provoca intoxicaţii alimentare în rândul consumatorilor la orice nivel măsurabilă . Această rată de supravieţuire de 10 ~ 12, sau 12 jurnal de reducere cicluri, în Cl botulinum.este cunoscut ca conceptul 12d şi a fost propusă de către Stumbo (1965). În Regatul Unit, conceptul 12d a fost modificat la una în care şansa de supravieţuire a Cl botulinum. este de 1 spori în 1012 containere de 1012, mai degrabă decât spori iniţială. Acest lucru se traduce în continuare ca un proces F03. Un tratament termic 12d pentru Cl botulinum., cu toate acestea, nu poate fi redusa alterarea bacterii nepatogene la un nivel care va asigura produse sterile comercial, ca acesta din urmă au adesea o mai mare valoare D (de exemplu, sunt mai rezistente termic). Niveluri mai ridicate de tratament termic sunt deseori necesare pentru a asigura un produs steril comercial. În plus, rezistenta termica a spori termofili este în general mai mare decât cea pentru spori mezofili, dar temperatura optima de incubare a lor este, de asemenea, de obicei mai mare de 35CCC. În cazul în care condiţiile de mediu ar permite sporilor termofili să crească, nivelul de supravieţuire este deseori considerat acceptabil între 5 şi 10 ~ 10 ~ 7 din cei mai rezistenti spori (5D la 7D reducere), presupunând că aceasta duce la un minim de 12d pentru Cl botulinum.. Moartea termică a microorganismelor poate fi exprimată matematic în termeni de concentraţie de microorganisme (C) prin ecuaţia:

dC FG GGGGGG GGG G GG = k*C dtunde k este rata de reactie si t este timpul. La timpuri diferite t1 si t2 , concentraţia respectiva a organismelor Ci şi C2 este data de integrarea Equation 2.1: C1 ln G G G G G = k(t2 - t1) C2 Acesta este adesea mult mai folositor, în loc să ia în considerare concentraţia de microorganisme, să ia în considerare numărul real de microorganisme prezente N într-un container sau un lot de produs. Equation 2.2 pot fi scrise ca: N1 ln G G G G = G k(t2 – t1) N2Sau:

log10 = k’(t2 – t1) unde k’ =

Unde N1 / N2 este procentul de supravieţuire al microorganismelor sau spori, care este, proporţia din numărul iniţial de microorganisme care vor supravieţui, după intervalul de timp (t2 – t1), şi log (N2 / Ni) este numărul de cicluri de log reducere numere de microorganism în intervalul de timp (de exemplu, o reducere jurnal ciclu de 1 înseamnă o rată de supravieţuire de 1 la 10 microorganisme, şi 2 mijloace de 1 din 100, etc.).Termenul de 1 / k este înlocuit cu D, timp de reducere zecimală, care este definit ca timpul necesar pentru ca numărul (sau concentraţia) de microorganisme să scadă la o zecime din valoarea iniţială. Înlocuind D pentru 1 / k în ecuaţia 2.4 oferă Nt G G G G G = 10 No unde No este numărul iniţial de spori la t=0 si Nt este numărul de spori la momentul t. Această ecuaţie este cheia care leagă numărul de microorganisme sau spori cu timpul la o temperatură constantă letale. Dacă datele experimentale au fost reprezentate grafic pe un grafic de log (N2 / N1) în funcţie de timp, rezultatul ar trebui să fie o linie dreaptă de pantă 1 / D, aşa cum se arată în figura 2-1. Acest lucru de multe ori nu se produce, totuşi, pentru o varietate de motive, care sunt cuprinse în secţiunea 2.7 de date. Metode experimentale pentru obţinerea sunt indicate în secţiunea 2.5.

2.2 Efectul temperaturii la reducerea timpului zecimal

Cum temperatura produsului alimentar este crescuta, rata la care microorganismele din aceasta mor creşte şi aşa valoarea timpului zecimal scade.

Cu toate acestea, natura exactă a relaţiei dintre timpul de reducere zecimală şi temperatura a fost obiectul unei munci mult mai experimentale şi al unei dezbateri teoretice. Există două modele majore folosite pentru a cuantifica relaţia, tradiţionalul model Canners(constantă-z) si modelul Arrhenius, care teoretic este mai acceptabil. Aceste două sunt acoperite în detaliu, dar trebuie menţionat faptul că alte multe modele au fost propuse.

2.2.1 Modelul Conners (constanta z)

Lucrat din timp de Bigelow (1921) şi Bigelow şi Esty (1920) a arătat o relaţie liniară între logaritmul timpului de reducere zecimală pentru a spori şi temperatura acestora. Pentru mulţi ani tehnologiile alimentelor , în special cele din industria de conserve, au folosit acest model prin care o creştere a temperaturii, definita ca valoarea z,va schimba timpul de reducere zecimală a microorganismelor cu un factor de 10, şi că acesta valoare z este constantă pentru toate temperaturile utilizate. Mathematic aceasta valoare este exprimata prin urmatoarea relatie: D1 G G G G G = 10 /z D2unde D1 si D2 sunt timpii de reducere zecimala la temperaturile respective ϴ1 si ϴ2. Acest model cinetic presupune că valoarea z este o valoare constantă pentru o populaţie de sporii. Se obişnuieşte să se definească o temperatură ca o temperatura de referinţă (de exemplu, 25O0F sau 1210C pentru valoarea F0, 850C pentru Unitatea de pasteurizare, etc) în funcţie de intervalul de temperatură utilizat pentru procesul de termice, şi moartea termică a oricăror microorganisme poate fi dată de o valoare D, la temperatura de referinţă şi de valoare z . Ecuaţia este, evident, valabil numai pentru temperaturi mai mari decât cele la care moartea termică începe să apară. Într-un mod similar, dar mai puţin frecvent utilizat, se pote defini o valoare Qi0 ca raportul de reducere a valorilor timpului zecimal la un interval temperatura 1O0C, care este:

Q =

Se poate demonstra că Q10 este legată de valoarea z prin:

Q =10 sau z =

Pentru o singură tulpină de microorganisme, un grafic al log (D) faţă de temperatura (6) va da o linie dreaptă (Figura 2-2) şi valoare z poate fi determinată din panta liniei (m) în cazul în care:

z = -

2.2.2 Modelul ecuatiei Arhenius Ecuaţia Arrhenius a fost utilizat pe scară largă pentru a descrie efectul temperaturii asupra cineticii reacţiei chimice şi poate fi folosita pentru moartea termică. Arrhenius ecuaţie cinetică este k = A.e sau

ln(k) = ln(A) -

în cazul în care A este o constantă, Ea energia de activare a reacţiei, R este constanta gazelor, şi ϴk este temperatura absolută. Se poate dovedi că (graphic 2).

D =

Acest model cinetic presupune că energia de activare pentru reacţie este constantă şi, prin urmare, un grafic de ln (k) sau (d) împotriva (l/ϴk) ar da o linie dreaptă.

2.2.3 Comparatie intre modele

Constanta-Z şi modele cinetice Arrhenius sunt ambele utilizate pentru a evalua moartea termică a cineticii microorganismelor, dar teoretic ele se exclud reciproc. Constanta-modelului z dă raportul de reducere zecimală ori la două temperaturi ϴ1şi ϴ2 Ecuaţia 2.6 ca:

întrucât modelul Arrhenius dă:

Eroarea implicata prin asumarea un model în preferinţa pentru altele pot fi uşor de calculat din aceste două ecuaţii. Ca un exemplu, dacă luăm valoarea de reducere zecimală,

Tabelul 2.1 Predictii ale valorii D folosind constanta z si modelul Arrhenius

111CC 121CC 131CC 141CC 151CCConstanta z 1,000 100 10 1.0 0,1Arrhenius 1,000 100 11,21 1,396 0,192

de o populaţie spor ipotetic la 1110C la 1.000 s şi la 1210C ca 100 si valoarea z care este 1O0C, următorul tabel de valori D pot fi calculate (Tabelul 2-1). Se poate observa că, prin extrapolarea mortii cinetici termice de numai 20C C la 30C C,este evidenta o inexactitate substanţiale între cele două modele Această eroare poate apărea ca fiind semnificativă, dar moartea cinetica termică a microorganismelor nu poate fi stabilită de obicei într-un interval de temperatură mare din cauza unor factori care sunt prezentati mai târziu, şi inexactitatea în datele măsurate (în special, concentraţia de microorganisme) este de obicei mult mai mare decât aceasta inexactitate din cauza modelului ales. Există unele baze teoretice pentru preferarea modelului Arrhenius a constantei modelului z în măsura în care moartea microorganismelor este considerata a fi legată de denaturarea uneia sau mai multor componente biochimice, în spori sau celule vegetative şi, prin urmare, s-ar comporta mai mult ca o reacţie chimică pentru care este cunoscut faptul că modelul Arrhenius este mai precisă. Mai multi lucratori (de exemplu, Jonsson, et al., 1977; Perkin et al., 1977) au încercat să potrivească datele la ambele modele, în

general, fără a găsi un model mult mai precis decât alta. Majoritatea lucrătorilor în acest domeniu tind să ofere date în ambele forme (de exemplu, D şi valori z , precum şi o energie de activare), o gamă de care este prezentat în Tabelul 2-2. Alte teorii moartea termice a fost propusa , în special în teoria vitalista, care este tratată în secţiunea 2.8. Există un pericol semnificativ în estimarea datelor privind cinetica moartii termice la temperaturi ridicate prin extrapolarea datelor colectate de la temperaturi mai scăzute. Ori de câte ori este posibil, datele trebuie să fie măsurate în jurul intervalul de temperatură de interes, apoi utilizarea oricarui model cinetic montat pe date nu ar duce la erori semnificative. Extrapolare ar trebui să fie necesară, totuşi,totusi modelul Arrhenius este preferat în general.(table 2)

2.3 Efectul general la o temperatură schimbata Relaţiile derivate de mai sus face mai usor de calculat procentul de supravieţuire al sporilor, sau modificarile biochimice, pentru un proces cu o temperatură constantă. Procesele termice practice funcţioneaza singure rar la o temperatură letala, cu toate acestea, şi procesul de încălzire şi răcire latemperatura necesară poate fi foarte lung. Pentru unele containere procesele de sterilizare ,adica procesul final temperatura nu poate fi niciodată atinsa de fapt în produs. Efectul unei temperaturi diferite poate fi determinata asimilând această curbă temperatură-timp pentru întregul proces termic la o singură exploataţie timp la o temperatură de referinţă proces care ar da aceeaşi proporţie de supravietuire microorganismelor sau schimbari biochimice. Ecuaţia 2.6 poate fi rearanjata pentru a calcula acest timp de exploataţie la o temperatură diferite, care ar da o egalităţii de tratament termic, sau proporţie egală de a supravietui spori:

t2=t1*10

în care t2 este timpul la temperatura de ϴ2, care va oferi un procent echivalent de supravieţuire microorganismelor sau schimbarea biochimica a unui proces, la temperatura ϴ1 pentru un timp de t1 pentru un anumita valoare z. Acest lucru poate fi, de asemenea, exprimat ca rata de deces termică a microorganismelor la o temperatura (ϴ), comparativ cu o temperatură de referinţă (ϴref)numit letalitate (L) la aceea temperature.

L=10

Folosind aceste ecuatii, proporţia globală de supravieţuire a microorganismelor sau schimbarilor biochimice pentru întregul proces cu diferite temperaturi pot fi legata înapoi la o singură exploataţie timp, la o temperatură constantă de referinţă folosind una din două abordări:

1. Împărţiţi procesul într-o serie de combinaţii de temperatură timp şi apoi se referă fiecare dintre aceste combinaţii pentru durata echivalentă la temperatura de referinţă folosind ecuaţia 2.15 sau 2.16. Aceste perioade echivalente pot fi apoi adună pentru a obţine echivalentul timpul total la temperatura de referinţă.

2. Sau calculam integrama *dt pentru întregul proces, fie grafic sau cu

ajutorul unui program pentru calculator numeric de integrare.Prima metodă presupune că curba temperatura- timp este împărţită într-o serie de temperaturi (de obicei, la intervale 1 CC) şi timpul exploataţie la această temperatură sau o serie de temperaturi de la un interval de timp setat, similare la ieşirea dintr-o data logger .

Oricare dintre acestea vor duce la erorii datorata împărţirii curbei in acest fel (mai ales la rate ridicate de încălzire), dar eroarea se va reduce ca temperatura sau intervale de timp utilizate sunt reduse.

2.4 Criteriul tratamentului termic Mai multe criterii sunt folosite pentru a determina nivelul de treatment de căldură care ar fi necesară pentru un anumit produs alimentar (de exemplu, perioade de timp şi temperaturile necesare pentru a da un"adequate" ; tratament thermal pentru produsele alimentare). Criterile pot fi de asemenea folosite pentru a compara diferite procese care pot avea exploataţia temperaturi diferite,si încălzire rate diferite. În cazul de sterilizare comerciale, criteriul cel mai frecvent utilizat este valoarea F, introdus prin Ball (1923). Valoarea F poate fi considerata a fi momentul de exploataţie la o temperatura de referinţă arbitrara (presupunând o încălzire şi răcire instantanee) la care întregul proces este echivalent, care este, aceasta va oferi aceeaşi proporţie de supravietuire spori sau biochimice pentru întregul proces termic . Valoarea F este funcţia:

F= *dt

Când citim valorile lui F, temperatura de referinţă şi valoarea z utilizată trebuie să fie notate în formularul de Fe z ref. Trebuie remarcat faptul că diferite valori matematice ale lui F pentru acelaşi proces vor fi obţinute pentru ϴref diferite şi valori z. În cazul sporilor de Clotridium botulinum, în care valoarea z este 1OCC, iar atunci când temperatura de referinţă este 121.10C (25O0F), valoarea F este desemnat F0. Alte denumiri pot fi folosite ocazional, de exemplu, pentru centrul unui container numai (Fc) sau pentru mediu mai mare parte a conţinutului containerului (Fb). Există multe alte criterii ale procesului termic, care sunt utilizate în prezent, în funcţie de cinetica moartii termice a microorganismelor şi temperatura de funcţionare a procesului. În plus faţă de criterile bazate pe moartea microorganismelor, există, de asemenea criterii bazate pe degradarile biochimice sau chiar pe gătire a produsului alimentar. Cele mai multe sunt sub formă de ecuaţii 2.17, folosind diferite valori z si de referinta. Temperatura de referinţă este un aspect foarte important şi, pentru a da o valoare exactă, ar trebui să fie aproape de intervalul de temperaturi utilizate în mod normal în acest proces, pentru a reduce erorile de la extrapolarea unui interval de temperatură prea mare (a se vedea secţiunea 2.2.3). Valoarea z utilizată în criteriu trebuie să fie cea a sporilor, biochimice, sau de reacţie, alte domenii de interes. Criteriile tipice sunt prezentate în tabelul 2-3.

2.4.1 Stabilirea valorilor de criterii obligatorii ale procesului termicTable 3Folosind metodele descrise mai sus, este uşor să se calculeze valoarea fiecăreia dintre aceste criterii de tratament termic - istoria temperatura arata că orice produs alimentar a fost supus în procesul termic. Ceea ce rămâne de făcut este să se definească valoarea criteriului procesului termic pe care le cere de fapt, dintr-un proces care ar oferi un produs care a fost in mod adecvat"adequately"; tratat termic, de exemplu, pentru a defini valoarea F0 că un produs alimentar special primit,că a fost sigursterilizat comercial.

Pentru alimente cu conţinut scăzut de acid în cazul în care Cl. botulinum trebuie să fie luat în considerare pentru siguranţa publică, procesul 12Dîn secţiunea 2.1 se referă la un tratament termic minim (botulinum "cook") cu o valoare F0 de 3 minute. Acest nivel de tratament termic a fost dovedit de peste decenii de utilizare pentru a da un risc scăzut acceptabil pentru sănătatea publică şi nu produselor alimentare astfel tratat (şi nu recontaminated după prelucrare termică)nu a fost vreodată găsit să fi cauzat apariţia unui focar de toxiinfectie alimentara. Brown (1991) afirmă că noţiunea 12D şi procesul de F03 nu sunt neapărat aceleaşi, iar procesul 12D este dincolo de nivelul la care este posibil să se măsoare în prezent. Pentru majoritatea produselor alimentare,un tratament termic mai mare decât această toxina botulinica minima; trebuie să fie realizate pentru a preveni alterarea alimentelor cu o rezistenta mai ridicata, dar microorganisme nepatogene. Nivelul de tratamentul termic necesar până aici pote fi calculateîn cazul în care nivelul iniţial de contaminare microbiană, moartea cinetica termica individuale de tulpini de microorganisme, şi microbiene nivelul final, necesare pentru a asigura acceptabila rată de eşec de ambalaj sunt toate cunoscute, plus un grad mic de overprocessing pentru a da un factor de siguranţă. O estimare secundara se bazează pe o reducere a celor mai rezistenti spori sau microorganisme. De exemplu, pentru produsele alimentare slabacid, un nivel de supravieţuire între 10 ~ 10 ~ 5 şi 7 din rezistenta termica a sporilor cei maides prezenti în produs(5D la 7D reducere), este frecvent utilizat (a se vedea secţiunea 2.1). Cu toate acestea, evaluarea nivelul cerut de tratament termic de obicei necesită multe încercări utilizând o serie de tratamente termice cu studii de depozitare accelerate sau prelungite şi enumerare a ambalajelor contaminate. Metode similare cu cele adoptate de Horak (1980) pentru evaluarea condiţiilor pentru laptele UHT poat fi utilizate si pentru alte produse, dar ar fi consumatoare de timp si costisitoare (a se vedea secţiunea 6.4). Studiile iniţiale se poate baza pe valori care sunt utilizate pentru produse similare ca o prima estimare.Pentru sterilitate comerciale, de exemplu, Tabelul 6-2 dă câteva valori F0 care au fost folosite pentru procesele-container pentru diferite produse alimentare. Deşi acestea ar putea fi utilizate ca o prima estimare condiţiile impuse pentru prelucrarea UHT,trebuie să fie luate cu mare grija din cauza incertitudinii de bază pentru extrapolare la temperaturi mai ridicate, astfel cum sa subliniat în secţiunea 2.2. Criteriile procesului termic care ar trebui folosite pentru a determina condiţiile de prelucrare termică, este necesar să fie adecvate pentru microorganisme, cel mai probabil să supravieţuiască procesului şi la temperatura de funcţionare a procesului. De exemplu, pentru Cl botulinum într-un proces in container, valoarea F0 este cea mai potrivita, dar dacă alti spori sunt mai susceptibili de a supravieţui procesului (printr-o mai mare rezistenţă la căldură sau niveluri mai înalte în alimente crude), apoi o valoare F bazată pe valoarea z a acestor spori ar trebui să fie utilizata. Pentru un flux continuu al procesului termic cu o temperatură mai mare,ar trebui sa fie adoptata o temperatură de referinţă diferita. Odată ce tratamentul termic necesar a fost stabilit pentru un anumit produs alimentar şi temperatura de exploataţie este decisa, temperatura necesara pentru procesul termic poate fi calculată. Acest subiect este în continuare acoperit în capitolele 3 şi 6.

2.5 Metodele de determinare a distrugerii cineticii termice

Moartea cinetică termică poate fi măsurata pentru anumite tulpini de microorganisme, de obicei, cele cu o rezistenta mai inalta la căldură prezenta într-un anumit produs alimentar sau, ocazional, pentru intreaga populatie de sporii natural asociati cu acele alimente. Este important să reţineţi că produsele alimentare întregi sunt cele mai susceptibile de a fi eterogene şi mediul de spori poate varia la nivel local în cadrul produselor alimentare în ceea ce priveşte pH-ul, aw, potential redox, şi concentraţia de proteine, glucide şi grăsimi. Asa cum moartea cinetica termica pentru orice tulpină de spori poate depinde de mediul său, amestecul de căldură rezistenta in alimente poate da o cinetică nonliniară (a se vedea secţiunea 2.7). Pentru a depăşi această problemă, este comun sa măsuram moartea cinetica termică într-un tampon bine-definit (tampon fosfat de obicei), care este util în a verifica dacă cinetica este liniară, dar este dificil să se aplice informaţiile obţinute la tratamentul termic real la alimente. Scopul pe larg al oricarei metode utilizate pentru a încălzi sporii la o temperatură cunoscută uniformă, de preferinţă imediat sau cu încălzire-up un timp minim, ţinand la această temperatură măsurată pentru un timp cunoscut, şi apoi se răceşte rapid înainte de enumerarea sporilor supravietuitori ,de obicei prin numararea coloniilor. În mod ideal, nu trebuie să existe diferenţe de temperatură în cadrul aparatului şi nici diferenţe în timpii de exploataţie la temperaturi ridicate, este relativ uşor să se realizeze una sau alta dintre aceste condiţii, dar nu amandoua. Există doar câteva metode folosite pentru măsurarea cineticii de moarte termica. Mai devreme, şi încă folosit, metoda este de a sigila o suspendare a populaţiei microbiene într-o fiola, tub, sau tub capilar şi se scufundă într-o apă fierbinte sau baie de ulei la o temperatură constantă pentru un timp măsurat, urmată de răcire imediată în gheaţă sau apă rece (Bigelow & Esty, 1920). Fiola, pot fi apoi spălata, în afara sterilizata printr-un sterilizant chimic şi se spală în apă sterilă fiola este apoi sparta, iar conţinutul este placat într-un mediu de creştere microbiană adecvat. După incubare, coloniile formate pot fi numărate. O metodă alternativă a fost folosit de Stumbo (1965), care a dezvoltat un aparat numit thermoresistometru, care consta intr-o, camera de aburi sub presiune mare la temperatura dorită în care volume mici de microorganisme in suspensie pe tăvi de metal puţin adânci au fost introduse pentru o serie de exploataţii. Un thermoresistometru a fost de asemenea folosit de Pflug şi Esselen (1953) şi Gaze şi Brown (1988); acesta din urmă a fost utilizat pentru a măsura cinetica moartii termică a sporilor de Cl. botulinum până la temperaturi UHT. Ca o metodă pentru determinarea cineticii moartii termică, cu toate acestea, thermoresistometru are dezavantaje importante, de a fi mari şi costisitoare de a construi, ca sisteme comerciale nu sunt disponibile. Alte metode implica la scară mică directă centrale termice UHT în cazul în care suspensia de spori este injectata intr-o atmosfera de abur, a avut loc în zona de încălzit pentru o perioadă de timp, apoi a trecut intr-o camera de vid în care este răcit. Încălzire şi răcire sunt realizate într-un timp extrem de scurt [mai puţin de 0.1 secunde (Burton et al., 1977)], dar există, de obicei, o distribuţie de participaţie în lichidul care aceasta curge prin echipament. Aceste metode au fost folosite de către Burton, Perkin, Davies, şi Underwood (1977) şi Heppell (1985). Măsurarea distribuţiilor a rezistentei timpului al unui lichid diferit in produse alimentare în zona de încălzit, nu este uşor, însă, şi calculul morţii termice datelor cinetice iar rezultatele experimentale necesită îngrijiri. Daudin şi Cerf (1977) au folosit o modificare a echipamentului pentru a permite rapid injectarea

unui volum mic de suspensie de spori în camera de abur, care deţine proba în cadrul camerei un timp necesar, apoi ejecţie rapidă în aparatul de colectare, eliminand timpul de distribuţie prezenţi în Burton et al. (1977).

2.6 PROBLEME cu măsurătorile distrugerii termice

Mulţi muncitori au măsurat distrugerile cineticii termice pentru o gamă largă de microorganisme şi a determinat reduceri zecimale ale timpului la temperaturi fixe din panta liniei drepte montate pe un grafic al logaritmului numărului (sau concentraţia) de microorganisme în funcţie de timp la această temperatură. În practică, există mulţi factori care afectează exactitatea datelor obţinute, şi care trebuie să fie luate in experimentale detaliate, şi într-adevăr, în interpretarea rezultatelor de alţi lucrători. Un factor de importanţă majoră este în enumerarea sporilor supravietuitori. Sporii sunt organismele aparent inerte, concepute pentru a supravieţui condiţiilor nefavorabile de temperatură, nutrienţie si disponibilitate, sau prezenţa substanţelor chimice dăunătoare. Singura metoda care va diferenţiasporii care sunt viabili şi de cei care sunt morti este să-i forţeze, sa formeze celule vegetative şi să crească atunci când sunt puse pe un mediu agar nutritiv în condiţii optime de creştere şi să dea, prin urmare, colonii care pot fi numărate (numărul de colonii). Condiţiile pentru numararea coloniilor impune ca toati sporii germinati sa fie viabili şi să crească pentru a forma colonii, în acelaşi timp. O întârziere în germinare chiar şi cu câteva ore va duce la întârzierea formarii coloniilor de microorganisme, şi nu poate să fie vizibile când se efectuează numărarea. Există trei etape distincte, pe care le suferă un spor în formarea uneicellule vegetative: activare, germinare, şi rezultat (Keynan & Evenchick, 1969). Sporii neactivati nu vor germina spontan pana nu se vor activa. Activarea este de obicei un proces reversibil şi sporii activati păstrează aproape toate proprietăţile lor, în timp ce germinarea este ireversibilă şi implică pierderea tuturor proprietăţilor sporilor, în special rezistenţa la căldură.În timpul rezultat, celule embrionare vegetative ies din blana sporilor şi formeaza organismul vegetativ complet. Activarea poate fi adusa în moduri diferite, în principal cu următorul text:• tratament termic subletal (Curran & Evans, 1945)• expunerea la substanţe chimice, în special de calciu dipicolinate, pH-ul scăzut (1 - 1.5), compuşi tiolici,şi agenţi oxidanţi puternici.• îmbătrânire a populaţiei sporilor, prin stocarea sporilor la o temperatură scăzută pentru o perioadă de timp.

2.6.1 Activarea de căldură

Când folosim caldura subletala pentru a activa sporii, temperatura optimă şi timpul de expunere pentru un număr maxim de colonii depinde de specie şi suşă a organismului şi poate varia, de asemenea,la lot la lot. Alţi factori sunt cunoscuti a fi

compoziţia suportului pe care sporii au fost cultivati, mediul în care are loc activarea, vârsta suspensiei sporilor si temperatura utilizata pentru sporulaţie (Gould & Hurst, 1969). Deşi un tratament termic va activa spori, de asemenea, sunt alte două efecte care pot duce la scaderea numărului de colonii formate pe placare afară:1. uciderea de spori, care poate fi de o importanţă cu spori stearothermophilus B. activati la 115grade Celsius (Gould & Hurst, 1969)2. somnolenţă indusă de căldură, în cazul în care expunerile scurte la 80 ° la 100gradeC au fost găsite pentru a avea de fapt,o somnolenţă crescuta a sporilor B. stearothermophilus, pentru care activarea termică la 115gradeC a fost optimă (Finlay & Domenii, 1962). Efectul acesteia din urmă poate fi determinat, deoarece, dacă alte metode de activare sunt angajate sau nivelurile de căldură sunt crescute, căldura-dece reactivarea sporilor latenti.Căldura a ucis-spori,cu toate acestea, niciodată nu va produce o colonie şi nu pot fi diferenţiate de sporii inactivati cu excepţia cazului în care o metodă diferită de activare la căldură este angajata. Cu toate acestea, în general, toate condiţiile optime pentru activarea căldurii sunt mai mici decât temperaturile utilizate în prelucrarea UHT. Spori care au trecut printr-un astfel de proces nu necesită activare termica (Keynan & Evenchick, 1969).

2.6.2 Activarea de calciu Dipicolinate

Utilizarea unui chelat de calciu dipicolinate (CA-APD) pentru a germina sporii bacterieni a fost prima data demonstrat de Riemann şi Ordal (1961) şi poate fi realizat prin adăugarea de soluţii de clorură de calciu şi acid dipicolinic (acid 2,6-dicarboxilic piridina) pentru insamantare in mediu într-un raport de 1:1 sau mai mare la niveluri de aproximativ 40 mM. Acest tratament dezvolta rapid si complet germinatia sporilor viabili de o serie de specii de căldură fără activare. Acest efect a fost examinat pentru sporii de B. stearothermophilus de Kirk si Hambleton (1982), arătândca această activare a avut loc şi a fost independent de vârstă şi de gradul de somnolenţă asuspensiei sporilor şi, de asemenea, de gradul de tratament termic letal primit la 121gradeC.

2.6.3 Imbatranire şi activare

Se stie de mult(Powell, 1950), ca acei spori care au fost recent preparati nu vor germina fără a fi prima data activati, dar după depozitare la temperaturi scăzute, va acţiona ca ca si cand au fost activati prin caldura. Acest fenomen al îmbătrânirii a fost demonstrată într-o varietate de spori de Bacillus. Imbatranirea este considerate a fi aceeaşi, în principiu, ca activarea la căldură, folosind temperaturi scăzute şi mult timp exploatat, în conformitate cu cinetica Arrhenius. Cea mai mare diferenţă între cele două, totuşi, este că somnolenţa se pierde definitiv cu îmbătrânirea,întrucât, activarea prin caldura duce la pierderi doar temporar.Populatia de spori utilizata pentru inactivarea prin căldură a masuratorilor trebuie să fie îmbatranita pentru o perioadă de timp înainte de a descoperi data cand a fost

obtinuta, de exemplu, pentru sporii de Bacillus stearothermophilus, este necesar 6 luni (FL Davies, comunicare personală, 1980).

2.7 Decesele termice neliniare a datelor cinetice

Datele despre moartea cinetica termica sunt adesea colectate dar care nu oferă o linie dreaptă pe un grafic de log (numărul de colonii) in functie de timp si faţă de mai mulţi factori practice sunt posibile care ar putea fi numerate pentru aceste diferente.Acestea au fost bine revazute de Cerf(1977). Modelele posibile sunt indicate în figura 2-3. Curbele care sunt concave în jos (sau au "umerii"), cum ar fi cele în figura 2-3 (a) si 2-3 (b), au mai multe explicaţii posibile:

Agregare de microorganisme: Spori şi celulele vegetative pot fi prezente în smocuri,în cazul în care fiecare se strânge în grupuri ar da doar o colonie unică pe placare afară. Numărul efectiv de microorganisme prezente este mai mare decât cea acordată de către un număr de colonii. După tratamentul termic,moartea a mai multe organisme va avea ca rezultat într-o singură colonie, şi prin urmare, o diferenţă mică în numărul de colonii este observată până la niveluri ridicate de moartea organismului suntatinse. Prezenţa de agregate poate fi uşor de văzut de către un examen microscopic simplu şi pot fi minimizate prin amestecare usoara sau omogenizare.

Activare de căldură: astfel cum sunt reglementate în detaliu mai sus, sporii necesită de obicei un şoc termic pentru a rupesomnolenţa, astfel încât toate acestea germineaza simultan prin placare fara a forma colonii. Ca severitatea creşterii tratamentului termic, sporii vor devenii treptat activati la caldura si germinati şi mai uşor de placat pe afară, care determină numărul aparent de creştere. Cu toate acestea, simultan, un număr tot mai mare de spori pot fi ucis, cauzândo scădere a numarului acestor spori. În funcţie de rata la care acesti doi factori apar, pe termen scurt pot fi de ajutor,ori de încălzire, sau chiar o creştere a supravieţuirii sporilor pana cand condiţiile optime de şoc termic au fost bine depăşite. Unele ghiduri pentru concentraţiasporilor care pot fi de aşteptat într-un eşantion non-tratate termic pot fi obţinute prin utilizarea unei camere de numărare a sporilor la microscop, cu indemnizaţia pentru proporţia de spori faza-întuneric, care sunt susceptibile de a fi moarte. O altă metodă ar putea fi utilizarea de calciu dipicolinat în mediu placat (Gould & Hurst, 1969), care are ca efect de rupere a somnolenţei sporilor şi cauzează simultan germinarea , oferind un numar maxim aşteptat. Condiţiile optime de şoc termic pentru o populaţie de spori data poate fi determinata cu acest număr maxim ca si un gol.

Figura 2-3 curbele mortii termice nelineare(a) de activare "umăr", (b) concavă în jos, (c) moartea termică liniară, (d) concavă în sus.

Transferul de căldură în fiola: la temperaturi ridicate si la timp scurt de imersiune, heating-up timpul pentru o fiola, poate fi o mare parte din timp o imersiune totală, care rezultă dintr-o scurta expunere , la temperatura de baie şio supravietuire mai mare a microorganismelor mai buna decat se astepta. Cu creşterea timpului de imersiune, constanta in timp de încălzire devine o proporţie mai mică a timpului de imersie şi supravieţuirea microorganismelor se aproprie de ce era de asteptat, rezultând într-un “umăr "." Acest lucru a fost demonstrat de catreDavies et al. (1977) şi Perkin et al. (1977), care au investigat moartea cinetica termica a lui Bacillus stearothermophilus la temperaturi de 120 ° la 16O0C folosind tuburi capilare cu pereţi subţiri de 1 mm diametru, încălzite la 10O0C înainte de transferul la baie de ulei, pentru amaximize rata de încălzire. Chiar şi în aceste condiţii, rata de încălzire atubului capilar necesita o compensaţie de aproximativ 2 secunde la timpul pentru o imersiune pentru temperatura de baie de 1450C. Rata de încălzire a unui solid într-un lichid este descrisa in detaliu in capitolul 4.

Curbele care sunt concave in sus (au o coada ") sunt reprezentate de figura 2-3 (d).Cauzele acestui fenomen sunt, de obicei, atribuite de utilizarea unei populatii de spori genetic eterogene rezistente la căldură . Sporii cu rezistenta mica la caldura vor muri relative rapid, cauzând o scădere rapidă a numărului la tratamente

termice de scurta durata, dar acelea cu o rezistenţă termică mai mare vor muri doar relativ încet, formând coada. O alta explicaţie a prezenţei “ cozii "este dacă există o proporţie de sporiîn orice populaţie de spori cu o rezistenţă termică mai mare decât altele, într-un mod similar cu explicaţia populaţiilor eterogene de mai sus. Se crede că cei mai rezistentispori pot avea pur şi simplu o rezistenţă la căldură mai mare sau pot dobândi o mai mare rezistenţă la căldură în timpul încălzirii (Figura 2-4). Au fost adoptate unele încercari de a subcultiva aceste organisme”superrezistente” şi măsurarea rezistenţei termice a acestei populaţii, care nu sa dovedit a fi îmbunătăţita semnificativ. Un alt motiv pentru prezenţa unei “cozi"apare de la contaminarea populaţiei sporilor de un sterilizant chimic. Este posibil ca acest lucru sa se produca, ca sterilizarea chimică la suprafaţa fiolei, este necesar de a urma tratamentul termic şi înainte de a rupe fiola sa se efectueze numararea coloniilor pentru a preveni contaminarea sporilor supravieţuitori.Numararea coloniilor necesită un număr optim de colonii de pe fiecare placă (aproximativ 25 - 250) şi prin urmare, numărul mare de spori supravieţuitori va fi diluat mai mult decât numerele mai scazute. Oricesterilizant chimic de însoţire va fi, prin urmare, diluat, mai mult pt numarul mai mare de supravietuitori şi afectează mult mai puţin rezultatul numararii coloniilor , dacă la toate, ar fi existat foarte puţini spori supravietuitori care nu au fost diluati sau diluati intr-o singura diluţie zecimală, înainte de efectuarea numararii coloniilor. Este esenţial ca, după orice sterilizare chimică a suprafeţei fiolei,fiola, se spală de mai multe ori în apă sterilă, o procedură care se adaugă în mod considerabil la timpul necesar pentru metoda experimentală.

2.8 Teoria log -logistic al decesului microbian

Teoria de deces microbian prezentata în secţiunea 2.2 se numeşte teoria mecanicistă a mortii microbiene şi a câştigat o largă acceptare. Baza teoriei este că toate microorganismele au aceeaşi rezistenţă la căldură, dar că moartea se datorează rezultatului "coliziunii" de quanta de căldură a unor critici ,partea sensibila la caldura a celulei dea carui moarte depinde. Prima ordine a reactiilor kinetice au aparut intr-un mod similar ca cele pentru reactiile chimice care să conducă la teoria lui Arrhenius, în sensul că numărul de celule scade si prin urmare, sansa coliziunilor a cuantelor de energie termică scade laaparitia scăderii ratei de inactivare celulelor. Există un corp substanţial de muncă în care cinetica moartii nelineare a fost obţinuta, dar acei investigatori care susţin teoria mecanicista sunt de părere că abaterile se explică prin factori fizici si microbieni descrise la secţiunea 2.7.

Figura 2-4 curba de rezistenta la căldură cauzate de căldură in sus concave cu diferite rezistenţe în populaţia sporilor

Mai recent, o teorie alternativă a fost propusă, numita teoria vitalista, încare rezistenţa termică a microorganismelor nu se presupune a fi aceeaşi pentru fiecareindividual, ci mai degrabă indivizii au o serie de rezistenţe. Withell (1942) a propus odistribuţie log-normală a rezistenţei căldurii, în orice populaţie care se potriveste cu moartea termica a unei game largi de microorganisme. Acest model, modelul log-logistic, a fost recent utilizat de către alţi lucrători pentru a descrie moartea termică a altor microorganisme vegetative (Cole et al.,1993; Little et al., 1994; Ellison, et al., 1994). Anderson et al. (1996) aplică teoria sa pentru moartea sporilor lui C /. botulinum 213B şi a concluzionat că datele moartii termice se potriveste cu teoria loglogisticamai bine decât teoria mecanicista, în contrast cu rezultatele de la Gaze şiBrown(1988), folosind thermoresistometrul Stumbo cu aceeasi tulpina de CL. Botulinium care a găsit un acord bun cu teoria mecaniciste. O altă concluzie a lucrării este că, cu teoria log-logistice, un proces F03 va oferi doar un 7D, mai degrabă decât 12d, de reducere a în spori de CL. botulinum, dar siguranţa dovedita a procesului de F03 fixat in acest proces standard pentru siguranţa publică. Teoria în prezent rămâne controversată, şi de a lucra în continuare este necesară o atentie definitive înainte ca teoria sa pot fi acceptata sau respinsa, cu o mai mare certitudine.

2.9 Modificări în componentele biochimice la temperaturi ridicate

În plus faţă de moartea termică a microorganismelor, există alte modificări

care apar în produsele alimentare supuse la temperaturi ridicate, dintre care unele sunt de dorit, cum ar fi degradarea enzimelor , dar altele care sunt nedorite, cum ar fi formarea de componente maro, pierderea texturii şi a altor factori de calitate, precum şi degradarea de vitamine şi alte componente nutritive.Este de dorit ca noi sa stim cinetica a acestor modificări, astfel încât orice process termic dat poate fi evaluat pentru calitatea produselor alimentare, precum şi de siguranţa microbiena. Cel mai mare beneficiu al oricărui proces aseptic este îmbunătăţită calitatea produsului in container de sterilizare, în special în procesul global este în mod inerent mai scump, este dificil sa funcţioneze, şi are o posibilitate mai mare in eşecul sterilitatii. Mare atenţie trebuie acordată acestei îmbunătăţiri a calităţii în cazul în care procesul aseptic nu este folosit pentru a oferi un produs abia imperceptibil dintr-un produs conservat, dar la un cost mai mare. Diferenta dintre produsele finale transformate aseptic trebuie să fie luate în considerare. Procesele aseptice pot fi împărţite în două tipuri, fiecare dintre ele ar trebui să fie luate în considerare în mod diferit:

1.conservarea produselor prime, cum ar fi legume, fructe, sucuri de fructe şi legume,lapte, etc, în cazul în care scopul este un produs steril cu modificări biochimice minime2. fabricarea unui produs de convenienta să fie reîncălzit de către consumator (cu amănuntul sau de catering)

Nu trebuie să uităm că marea majoritate al celui de-al doilea tip de produs aseptic va fi reîncălzită înainte de utilizare de către consumator, iar acest lucru ar trebui să fie luat în considerare în momentul conceperii termice. Un scop ar fi, probabil, pentru a oferi un punct de vedere comercial, dar insuficient pentru un produs steril, cu disponibilitate mare de nutrienţi (mai ales microelemente), dar nu cu activitate enzimatica. Contribuţia procesului aseptic la gătitul produsului trebuie să fie luate în considerare, dar ar trebui să vizeze cu siguranţă, să fie semnificativ mai mică decât cea de-container de prelucrare. Pregătirea de supe, tocane, sosuri şi ar trebui să implice minimul de încălzire sau de gătit înainte de stadiul actual de prelucrare aseptica.

2.10 Cinetica modificarilor biochimice

Există un corp substanţial de muncă în care modificările biochimice în timpul procesării au fost măsurate, pierderile speciale de micronutrienti, şi pierderea procentului total de nutrient într-un aliment după ce a făcut obiectul unui proces de ansamblu raportat. Există, totuşi, un deficit mare de date reale cinetice pentru aceste reacţii, în special la temperaturi ridicate, trebuie să fie capabile să prevadă pierderea de nutrienţi definiti de procesul profilului de temperatură sau de reşedinta timpului de distribuţie pentru un anumit produs alimentar şi nutrienţi. Din nou, ca şi în inactivarea microorganismelor, de asemenea este posibil să se utilizeze constant sau modelul cineticii lui Arhenius pentru a exprima viteza de reacţie a componentelor chimice şi aceleasi argumente prezentate anterior cu privire

la validitatea fiecărui model să se aplice. Deşi este mai uşor de a măsura viteza reacţiei chimice într-un interval de temperatură mult mai larg decât cel pentru microorganisme inactivate şi, probabil, să facă distincţie între două modele, vitezele de reacţie chimice se schimba mult mai puţin cu temperatura, şi în cele din urmă apar inexactităţi ale aceluiaşi rezultat.Valoarea-Z pentru modificări chimice este, în general, în ordinea de 3O0C, spre deosebire de 1O0C pentru inactivare microbiană (de exemplu, sunt mult mai puţin sensibile la schimbările de temperatură).

2.11 Modificarile generale ale gatitului

Prepararea produselor alimentare, în special alimente solide, cum ar fi cartofi, legume şi fructe,va avea loc în timpul prelucrării termice şi este caracterizată de o varietate de reacţii cum ar fi un reducerea fermitatii şi creşterea palatabilitatii si digestibilitatii. Gatitul peste masura unui flux continuu alimentar prelucrate termic , cu toate acestea, este bine să fie evitate pentru a menţine imagini de calitate a produsului superior procesate intr-un container. În general, gătittul poate fi caracterizat cu reactiile cinetice de prim ordin similare cu cele pentru moartea termica sau degradarea biochimica. O valoare a gătitului, C, a fost definit de Mansfield (1962) într-un mod similar cu definiţia de letalitate, în care rata de gătit desfăşurata la o temperatură este legate de un timp echivalent la o temperatură de referinţă adecvata (de obicei 10O0C) şi poate fi utilizata pentru a determina timpul total de gătit echivalente la temperatura de referinţă pentru procesul de schimbări de temperatură:

în cazul în care Zc este valoarea z pentru caracteristicile de gătit. Atunci când temperatura de referinţă este luatăca fiind 10O0C şi o valoare generalizata Zc a 33.10C este utilizat, acesta este desemnat de valoarea Co:

Valoarea C0 defineşte, prin urmare, timpul de încălzire echivalenta la 100oC, care este, se referă la momentul în care produsul alimentar ar fi fost fiert în apă. Valoarea Zcde 33.10C pare să fie ridicată, având în vedere continuarea lucrărilor. Ohlsson (1980) a arătat că valoarea Zc a variat de la 13 °C până la 24°C, cu o medie la 23°C pentru carne şi legume. Valoarea C necesara pentru gătitul optim a fost stabilită pentru mai multe legume, de exemplu, pentru diferite specii de cartofi, o valoare C de la 8 la 12 minute (Dagerskog & Osterstrom, 1978). Evident, cu astfel de o mare varietate de factori implicaţi în bucătărie,

care nu numai în evaluările senzoriale , dar, de asemenea, variabilitatea în calitatea materiei prime (de exemplu, soi, condiţiile meteorologice in timpul de creşterii, vârsta, condiţiile de depozitare) şi diferitele reactii care apar, estesusceptibil sa apara unele variaţii ale datelor cinetice, mai ales ca legumele fierte la temperaturi ridicate au caracteristici senzoriale diferite de cele preparate la 100oC. Holdworth(1992) a calculat relaţia dintre valoarea de sterilizare şi de gătit şi aratăcă, asa cum procesul de temperatura este ridicat, este posibil pentru a obţine un produs steril, dar insufficient. Acest lucru poate fi de valoare pentru produsele care urmează să fie încălzite în continuare de către consummator înainte de consum, astfel încât produsul final este la textura optimă atunci când se consumă efectiv.Efectul oricărei albiri trebuie să fie, de asemenea, luat în considerare.

2.11.1 Inactivarea enzimei Prezenţa unor enzime, cum ar fi lipază, protează, clorofilaze, oxidaze, şi peroxidaze, dacă în mod natural apare în produsul alimentar sau ca rezultat al acţiunii microbiene, poate cauza off-arome; formarea de compuşi bruni; defalcare de grasimi, proteine, si culori; şi multe alte probleme de stocare. Denaturarea lor este, prin urmare, în mod evident de nedorit, şi chiar nivelurile reduse ale supravieţuirii lor poate duce la o viaţă mult mai scurta decât a produsului aşteptat, daca depozitarea este la temperatura mediului ambiant (a se vedea capitolul 9). Cu toate acestea, un număr mare de enzyme aparute in mod natural sunt denaturate la temperaturi relativ scăzute, şi este foarte probabil că o operaţiune de albire sau alt tratament termic preliminar va fi folosit pentru a realiza acest lucru. Unele enzime microbiene, deşi, sunt extrem de rezistente termic şi ar putea provoca probleme considerabile , de exemplu, de proteaza Pseudomonas cu o valoare D de 1,5 minute la 149oC (Adams, Barach, & Speck, 1975). Pentru a reduce aceste enzime la niveluri acceptabile ar necesita mai multe procese mult mai severe decât este necesar pentru inactivarea bacteriilor. Din fericire, unele enzime au cinetica inactivarii neobişnuite în sensul că, mai sus 100oC, degradarea lor urmează cinetica lui Arrhenius, dar sub această temperatură, inactivarea este anormal de rapida (Barach, Adams, si Speck, 1976). La baza acestui efect nu este cunoscută, dar unele efecte ale autolizei au fost sugerate (Barach, Adams, si Speck, 1978). Este uşor să se asigure că produsele alimentare în care supravieţuirea acestor enzime este probabil să fie o problemă să fie supuse unui tratament la temperature scazute înainte de procesul aseptic pentru a le inactiva, dacă acestea nu au fost deja inactivate. Supravieţuirea enzimelor, chiar şi la niveluri scăzute, este posibil sa limiteze în final, termenul de valabilitate al produsului alimentar, de exemplu, congelare în vârstă in lapte (a se vedea capitolul 9).

2.11.2 Degradarea vitaminei

Pierderea de vitamine din produsele alimentare în timpul unui tratament termic nu este o chestiune simplă, după cum degradarea poate fi din cauza la o varietate de agenţi în plus faţă de tratamentul termic, în special oxigen şi lumină, sau pierderile generate de alţi factori, cum ar fi scurgerea de vitamine solubile în apă. Degradarea, de obicei, depinde de pH şi poate fi catalizată de prezenţa substanţelor chimice, metale, alte vitamine, enzime, etc În plus, vitaminele sunt de multe ori nu numai o singură structura chimică, dar si un grup de compusi, fiecare dintre ele are o activitate de vitamina şi poate degrada într-un ritm diferit. Un bun exemplu în acest sens este vitamina C. Ambele ,acidul ascorbic şi forma sa oxidata, acid deshidro-L-ascorbic, posedă activitate vitamina C (dar nu acid ascorbic), dar au diferite stabilitati in ceea ce priveste caldura. Acidul Deshidro-L-ascorbic poate fi în continuare ireversibil degradat prin oxidare la acid 2,3-diketogulonic, care nu au activitate de vitamina C, precum şi degradarea anaerobă a acidului ascorbic poate avea loc. Pierderile de vitamine sunt, prin urmare, legate de conversia de acid L-ascorbic la acid deshidro-L-ascorbic de oxigen în produs înainte de sau în timpul procesului termic, precum şi de gradul de severitate al procesului în sine. În plus, degradarea de acid L-ascorbic este catalizată de urme de ioni de metale grele, in deosebi de Cu2 +, Fe2 +, Zn2 +, care pot fi obţinute de la orice contact cu bronz, alama, sau oţel, însă nu oţel inoxidabil, şi poate fi, de asemenea, pierdut de oxidare şi a scurgerilor de gaze, prin materialul de ambalaj. Pentru a complica lucrurile, chiar în continuare, degradarea acidului L-ascorbic poate fi, de asemenea, catalizată de citocrom oxidaza, şi enzima peroxidaza, toate pot fi denaturate de către un proces termic şi, prin urmare, după aceeaşi perioada de depozitare, dau un produs cu un mai mare nivel de acid ascorbic decât unul care nu a fost tratat termic. Există un mod de lucru pentru pierderea de vitamine în procese termice, dar majoritatea activitatilor cuprind măsurarea nivelului de vitamina înainte şi după prelucrare şi exprima o pierdere procentuala. Există surprinzător de puţine date reale cinetice privind degradarea vitaminei, probabil din cauza dificultăţilor prezentate mai sus. Stabilitatea termica de vitamine este rezumată în Karmas şi Harris (1988) şi Ryley şi Kajda (1994). Vitaminele labile termic sunt si vitaminele liposolubile A (cu oxigen prezent) D, E, şi B-caroten (provitamina A) şi vitaminele solubile în apă precumBI (tiamina), B2 (riboflavina) (în acid mediu), acid nicotinic, acid pantotenic, biotină şi C. Vitamina B12 şi acidul folic sunt, de asemenea,vitamine labile termic, dar distrugerea acestora implică o serie complexă de reacţii unul cu celălalt. Vitamina B6 este, în general, puţin afectata de caldura, dar stocarea/depozitarea după tratamentul termic poate provoca pierderi mari. Ca vitamina termic oscilantă, tiamina pare a fi cea mai stabilă cineticii de denaturare şi a fost cea mai studiata vitamina. Inactivarea tiaminei, în general, a fost găsit/ cercetat ca facand parte din prima ordine/lege cinetica, deşi in cinetica de ordinul al doilea a fost raportata inactivitatea tiaminei (Horak & Kessler, 1981). Degradarea de vitamina C si acid folic sunt, de asemenea raportate ca reacţii de prim ordin (Ulgen & Ozilgen, 1991; Barrett & Lund, 1989).

2.11.3 Reacţii Browning

Există mai multe reactii Browning, care apar în produsele alimentare:

• Browning enzimatice, cauzată de o enzimă oxidanta numita polifenil (PPO) şi oxigen. Reacţia poate fi prevenită prin denaturarea termică a enzimei PPO, prin excluderea de oxigen, sau prin prezenţa sulfului. • nonenzemice Browning, care implică fie reacţia Maillard sau caramelizarea de zaharuri

2.11.4 Reacţia Maillard

Reacţia Maillard este o serie complexă de reacţii între reducerea de zaharuri şi proteine, care sub formă de molecule de tip L-amino-L-deoxi-2-ketose prin intermediul unei reorganizari. Acest tip de compusi pot dezvolta apoi una din cele trei moduri:1 O deshidratare puternică dă naştere la furfural, şi derivaţii deshidrofurfurali, în special 5'-hidroximetilfurfural (HMF) 2. Moleculele se impart în compuşi carbonilici, cum ar fi diacetilul, pyruvaldehyde, şi acetol. 3. deshidratarea moderata produce reductoni şi hidroreductoni, care pot forma compuşi cu miros caracteristic, cum ar fi aldehidele prin intermediul reacţiei suplimentare cu aminoacizi.

Compuşii Amadori sunt incolori şi, după luarea în oricare dintre cele trei rute de mai sus, va polimeriza şi duce la formarea de compuşi maro sau negru insolubili numiti Melani/melanoizi. Deşi această reacţie poate fi de dorita în generarea de compuşi valoarea nutritivă a produsului poate fi redusa prin deteriorarea proteinelor şi o pierdere de aminoacizi, în special în lizină şi arginină. Nu a fost o muncă de cercetare grea asupra cineticii de formare a compuşilor intermediari formati în timpul reacţiilor, în special 5'-hidroximetilfurfural (HMF), care pot fi determinate relativ uşor folosind metoda lui Keeney şi Bassette (1959). În funcţie de procedura utilizată, fie gratuite HMF sau gratuit, plus HMF potenţialele provenite din intermediarii altor metode Browning pot fi măsurate: acesta din urmă este uneori numit "total" HMF.HMF a fost adesea folosit ca o măsură a gravităţii unui tratament termic primit de către un produs, mai ales lapte într-un recipient sau procesul UHT (Fink & Kessler, 1986; Burton, 1983). pH-ul este important, iar rata de rumenire creşte odată cu creşterea pH-ului (Priestley, 1979) şi de asemenea, creşterea nivelului de oxigen.

2.11.5 Lactoza

Formarea de lactoza este importanta în produsele lactate de bază şi a fost recent folosita în Uniunea Europeană (UE) pentru a defini nivelul de tratament termic primit de lapte, distinctiii între pasteurizat, UHT-sterilizate, şi în containere lapte sterilizat (UE Lapte Directiva igiena, 1992). Lactoza este un epimer format în timpul încălzirii prin transformarea Bruyn-van Ekenstein, catalizat fie de către grupurile de aminoacizi din proteinele de

lapte sau de săruri anorganice (Adachi & Patton, 1961; Andrews, 1986). Deşi lactoza este cunoscuta ca avand un efect laxativ de la aproximativ 2,5 g / kg, cel mai comercial produs lactat din fericire, cele mai multe fiind în jur de maxim 2 g / kg pentru produsele sterilizate în containere cu lapte , altele cu mult sub această valoare. Andrews (1984) a arătat că pasteurizat, UHT-sterilizat şi în containere lapte sterilizat ar putea fi diferenţiat, pe baza nivelului de lactoza . Andrews (1985) a arătat o corelare foarte bună între nivelul de lactoza şi integrarea timp-temperatură în mod direct sau indirect UHT-sterilizat şi în container lapte sterilizat prin activare de energie de 152 ± 20 kJ / mol (z = 210C). Andrews şi Prasad (1987) au masurat lactoza formata în lapte în tuburi capilare închise la 70 °C la 130°C şi a găsit energie de activare care a fost de 128 ± 6 kJ / mol (z = 24.80C). După aceasta, UE şi Federaţia Internaţională de lapte (IDF) au propus o definiţie a laptelui UHT ca având un conţinut in lapte de 600 mg / kg lactuloza şi50 mg / kg nedenaturat .

2.11.6 Compuşii de culoare

Culoarea alimentelor influenţează foarte mult acceptabilitatea acesteia de către consumator, deoarece este primul stimul primit, de obicei, cu mult înainte de orice alta experienţa senzorială. Pierderea de către pigmenţi a fost de asemenea, obiectul a numeroase studii, compuşii de bază fiind clorofila, antociani, flavanoizii, betalains, etc În cele mai multe cazuri, degradarea acestor compuşi este complexă, cu multe reacţii care cauzează pierderea sau schimbarea de culoare în plus faţă de degradarea termică, în special enzimatic sau foto-oxidare. clorofila poate converti la pheophytin o culoare verde-maro-masline, prin înlocuire a

ionului magneziu în centrul nucleului său prin ioni pe bază de hidrogen, dar poate pierde, de asemenea, clorofila , lucru ce duce la o culoare brownolive, ambele reacţii fiind puternic dependente de pH-ul mediului.

Pheophorbide poate fi oxidat pentru a da chlorins şi purpurines, care sunt de culoare maro. La conversia de clorofila a pheophytin poate fi folosit ca un indicator al procesului de căldură primite. antocianii se degradează din cauza tratamentului termic şi sunt puternic dependenti

de pH-ul, fiind mult mai stabile la pH scăzut şi instabili în prezenţa oxigenului. Carotenoidele sunt în general mai termostabile decât culoarea altor compuşi, datorită

distribuirii lor în produsele alimentare, dar un tratament termic pot induce modificări care au ca rezultat o pierdere de carotenoide privind depozitarea.

Cinetica de degradare termică a componentelor nutritive şi altele au fost studiate în produsele alimentare, dar, având în vedere cele de mai sus, trebuie să fie interpretate cu precauţie, deoarece subiectul este complex. Mai multe informaţii despre modificări chimice şi nutriţionale în produsele specifice în timpul pasteurizarii şi sterilizarii este prezentată în capitolele 5 şi 6. Pentru un tratament profund, cititorul este îndreptat/indrumat spre publicaţii mai specifice, cum ar fi Karmas şi Harris (1988), Fennema (1996), şi Priestley 1979.

REFERENCESAdachi, S., & Patton, S. (1961). Presence and significance of lactulose in milk products. A review. Journal of Dairy Science 44,1375-1393.Adams, D.M., Barach, J.T., & Speck, M.L. (1975). Heat resistant proteases produced in milk by psychrotrophic bacteria ofdairy origin. Journal of Dairy Science 58, 828-834.Anderson, W.A., McClure, P.J., Baird Parker, A.C., & Cole, M.B. (1996). The application of a log-logistic model to describethe thermal inactivation of C/. botulinum 213B at temperatures below 121.10C. Journal of Applied Bacteriology 80, 283-290.Andrews, G.R. (1984). Distinguishing pasteurized, UHT and sterilized milks by their lactulose content. Journal of the Societyof Dairy Technology 37, 92-95.Andrews, G.R. (1985). Determining the energy of activation for the formation of lactulose in heated milks. Journal of DairyResearch 52, 275-280.

Andrews, G.R. (1986). Formation and occurrence of lactulose in heated milk. Journal of Dairy Research 53, 665-680

Andrews, G.R., & Prasad, S.K. (1987). Effect of the protein, citrate and phosphate content of milk on formation of lactuloseduring heat treatment. Journal of Dairy Research 54, 207-218.Ball, C.O. (1923). Thermal process time for canned foods. National Research Council 7, 37.Barach, J.T., Adams, D.M., & Speck, M.L. (1976). Low temperature inactivation in milk of heat-resistant proteases frompsychrotrophic bacteria. Journal of Dairy Science 59,391-395.Barach, J.T., Adams, D.M., & Speck, M.L. (1978). Mechanism of low temperature inactivation of a heat-resistant bacterialprotease in milk. Journal of Dairy Science 61, 523—528.Barrett, D.M., & Lund, D.B. (1989). Effect of oxygen on thermal-degradation of 5-methyl-5,6,7,8-tetrahydrofolic acid. Journalof 'Food Science 54, 146-149.Bigelow, W.D. (1921). The logarithmic nature of thermal death time curves. Journal of Infectious Diseases 27, 528-536.Bigelow, W.D., & Esty, J.R. (1920). The thermal death point in relation to time of typical thermophilic organisms. Journal ofInfectious Diseases 27, 602-617.Brown, K.L. (1991). Principles of heat preservation. In J.A.G. Rees & J. Bettison (Eds.), Processing and packaging of heatpreserved foods. Glasgow, Scotland: Blackie.Brown, M.H., & Booth, LR. (1991). In N.W. Russell & G.W. Gould (Eds.), Food preservatives. London: Blackie.Burton, H. (1983). Bacteriological, chemical, biochemical and physical changes that occur in milk at temperatures of 100-

15O0C. Bulletin of the International Dairy Federation, Document 157, pp. 3-16. Brussels, Belgium: International DairyFederation.Burton, H., Perkin, A.G., Davies, F.L., & Underwood, H.M. (1977). Thermal death kinetics of Bacillus stearothermophilusspores at ultra high temperatures. III. Relationship between data from capillary tube experiments and from UHT sterilizers.Journal of Food Technology 12, 149—161.Cerf, O. (1977). Tailing of survival curves of bacterial spores. Journal of Applied Bacteriology 42, 1-19.Circular (1972). Circular FSH 4/72 (England and Wales). Ministry of Agriculture, Fisheries and Food. London: HMSO.Cole, M.B., Davies, K.W., Munro, G., Holyoak, C.D., & Kilsby, D.C. (1993). A vitalistic model to describe the thermal inactivationofListeria monocytogenes. Journal of Industrial Microbiology 12, 232-239.Curran, H.R., & Evans, F.R. (1945). Heat activation inducing germinating in the spores of thermotolerant and thermophilicaerobic bacteria. Journal of Bacteriology 49, 335-346.Dagerskog, M., & Osterstrom, L. (1978). Boiling of potatoes. An introductory study of time-temperature relations for texturechanges. SIk Service Series No. 584.Daudin, J.D., & Cerf, O. (1977). The effect of thermal shock on the thermal death of spores. Lebensmittel Wissenschaft undTechnologic 10, 203.Davies, F.L., Underwood, H.M., Perkin, A., & Burton, H. (1977). Thermal death kinetics of Bacillus stearothermophilus sporesat ultra high temperatures. I. Laboratory determination of temperature coefficients. Journal of Food Technology 12, 115-129.Ellison, A., Anderson, W., Cole, M.B., & Stewart, G.S.A.B. (1994). Modeling the thermal inactivation of Salmonellatyphimurium using bioluminescence data. International Journal of Food Microbiology 23, 461-411.EU Milk Hygiene Directive. (1992). Council Directive 92/46/EEC, 16 June 1992.Fennema, O.R. (1996). Food chemistry (3rd ed.). New York: Marcel Dekker.Fink, R., & Kessler, H.G. (1986). HMF values in heat treated and stored milk. Milchwissenschaft 41, 638-641.Finley, N., & Fields, M.L. (1962). Heat activation and heat-induced dormancy of Bacillus stearothermophilus spores. AppliedMicrobiology 10, 231-236.Gaze J.E., & Brown, K.L. (1988). The heat resistance of spores of Clostridium botulinum 213B over the temperature range 120to 14O0C. International Journal of Food Science and Technology 23, 373-378.Gould, G. W., & Hurst, A. (Eds). (1969). The bacterial spore. London: Academic Press.Heppell, NJ. (1985). Comparison of the residence time distributions of water and milk in an experimental UHT sterilizer.

Journal of Food Engineering 4, 71-84.Hersom, A.C., & Hulland, E.D. (1980). Canned foods: Thermal processing & microbiology. Edinburgh, Scotland: ChurchillLivingstone.

Holdsworth, S.D. (1992). Aseptic processing and packaging of'food products. London: Elsevier Applied Science.

Horak, P. (1980). Uber die Reaktionskinetik der Sporenabtotung und chemischer Veranderungen bei der thermischenHaltbarmachung von Milch. Thesis, Technical University, Munich, Germany.Horak, P., & Kessler, H.G. (1981). Thermal destruction of thiamine—a second order reaction. Zeitschrift.fur LebensmittelUntersuchung undForschung 173, 1.Jonsson, U., Snygg, E.G., Harnulv, E.G., & Zachrisson, T. (1977). Testing two models for the temperature dependence of theheat inactivation of B. stearothermophilus spores. Journal of Food Science 42, 1251-1252, 1263.Karmas, E., & Harris, R.S. (1988). Nutritional evaluation of food processing. (3rd ed.). New York: Van Nostrand Reinhold.Keeney, M., & Bassette, R. (1959). Detection of intermediate compounds in the early stages of browning reaction in milkproducts. Journal of Dairy Science 42, 945-960.Keynan, A., & Evenchick, Z. (1969). Heat activation. In G.W. Gould & A. Hurst (Eds.), The bacterial spore (pp. 359-396).London: Academic Press.Kirk, B., & Hambleton, R. (1982). Optimized dipicolinate activation for viable counting of B. stearothermophilus spores.Journal of Applied Bacteriology 53, 147—154.Little, C.L., Adams, M.R., Anderson, W.A., & Cole, M.B. (1994). Application of a log-logistic model to describe the survivalof Yersinia enterocolitica at suboptimal pH and temperature. International Journal of Food Microbiology 22, 63-71.Mansfield, T. (1962). High-temperature, short-time sterilization. Proceedings of the 1st International Congress on Food Scienceand Technology. London, 4, 311—316.Ohlsson, T. (1980). Temperature dependence of sensory quality changes during thermal processing. Journal of Food Science45,836-839, 847.Perkin, A.G., Burton, H., Underwood, H.M., & Davies, F.L. (1977). Thermal death kinetics of Bacillus stearothermophilusspores at ultra high temperatures. II. Effect of heating period on experimental results. Journal of Food Technology 12, 131-148.Pflug, IJ., & Esselen, W.B. (1953). Food Technology 7, 237.Powell, J.F. (1950). Journal of General Microbiology 4, 330.Priestley, RJ. (1979). Effects of heating on foodstuffs. London: Applied Science Publishers.

Riemann, H., & Ordal, ZJ. (1961). Germination of bacterial spores with calcium dipicolinic acid. Science, N. Y. 133, 1703-1704.Ryley, J., & Kajda, P. (1994). Vitamins in thermal processing. Food Chemistry 49, 119-129.Stumbo, C.R. (1965). Thermobacteriology in food processing. New York: Academic Press.Ulgen, N., & Ozilgen, M. (1991). Kinetic compensation relations for ascorbic-acid degradation and pectinesterase inactivationduring orange juice pasteurization. Journal of the Science of Food and Agriculture 57, 93-100.

Withell, E.R. (1942). The significance of the variation on shape of time survivor curves. Journal of Hygiene 42, 124—183.