27 lipca 2018

Dezynfekcja warzyw i owoców

Kategoria: Artykuły z czasopisma

W celu zmniejszenia ryzyka zanieczyszczenia biologicznego produktów zaleca się przede wszystkim stosowanie dobrych praktyk. Jedną z ich składowych jest sposób dezynfekcji: chemicznej lub fizycznej, który  w przypadku warzyw i owoców gotowych do spożycia, lub surowych soków, najczęściej jest jedynym etapem, gdzie można zredukować liczbę drobnoustrojów.
 

Dezynfekcja warzyw i owoców

Produkty owocowo-warzywne należą do grupy żywności funkcjonalnej i odgrywają ważną rolę w diecie człowieka. Ze względu na wiele właściwości prozdrowotnych wzbudzają duże zainteresowanie wśród konsumentów. Badania naukowe wykazały, że spożywanie owoców i warzyw, głównie świeżych i mało przetworzonych, może pomóc w zapobieganiu niektórym poważnym chorobom cywilizacyjnym (choroby serca, nowotwory, cukrzyca czy otyłość). Dodatkowo zapobiegają niedoborom witamin i mikroelementów w organizmie [3,10,15].

Niepasteryzowane soki mają ograniczony potencjał rynkowy ze względu na krótki okres trwałości i powinny być spożywane w ciągu kilku dni. Tak krótki okres trwałości jest podyktowany wysokim ładunkiem drobnoustrojów w produkcie. Oprócz drożdży, pleśni, bakterii fermentacji mlekowej, nieprzetworzone soki mogą być potencjalnym źródłem bakterii patogennych. Obojętne pH (od 4 dla soku pomidorowego i szczawiowego do 7,2 dla soku z buraków ćwikłowych [8]) nieprzetworzonych soków warzywnych wspomaga rozwój bakterii patogennych, takich jak Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Escherichia coli O157: H7, Shigella spp. lub Campylobactr jejuni, Bacillus cereus [1,2,9,13,20]. Najbardziej zanieczyszczone spośród dostępnych w handlu soków surowych są te wytwarzane z warzyw korzeniowych, ze względu na bezpośredni kontakt z glebą ich części jadalnych. Duże znaczenie ma także struktura i rodzaj powierzchni produktu – te o chropowatej, bruzgowatej powierzchni są mniej podatne na działanie środka dezynfekującego. Surowe warzywa i owoce, oprócz bakterii, skażone są wirusami (np. Hepatitis typ A i B, SRSV), pasożytami (np. glista ludzka, tasiemiec) oraz pierwotniakami pasożytniczymi (np. Giardia lamblia, Toxoplasma gondii). Źródłem powyższego zanieczyszczenia mogą być zarówno zwierzęta, ludzie, jak i woda używana do nawadniania czy skażony mikrobiologicznie nawóz naturalny [5]. Błędy na każdym z etapów produkcji i obrotu żywności: począwszy od zbierania surowca, przez magazynowanie, przetwarzanie, przechowywanie lub pakowanie, prowadzą do powstania zanieczyszczenia krzyżowego.

W zakładach przemysłowych mycie warzyw i owoców gotowych do spożycia lub przeznaczonych do produkcji soków najczęściej jest jedynym etapem, w którym można zredukować liczbę drobnoustrojów szkodliwych i patogennych [4]. Dlatego w celu wydłużenia okresu przydatności do spożycia oraz zapewnienia bezpieczeństwa konsumenta, stosowane są różnego typu zabiegi z użyciem środków chemicznych. Używane środki biobójcze dodawane są do wody procesowej w postaci natrysku lub poprzez zanurzenie na różnych etapach procesu: płukania, transportowania, przechowywania i chłodzenia, zgodnie z obowiązującymi standardami dobrej praktyki. Na rynku dostępnych jest wiele środków chemicznych stosowanych do dezynfekcji owoców i warzyw. Idealny dezynfektant powinien skutecznie eliminować mikroflorę warzyw i owoców, bez inicjowania większych zmian organoleptycznych w produkcie, ponieważ wygląd i barwa produktu często odgrywają kluczową rolę w podejmowaniu decyzji o zakupie przez klienta.

Najczęściej stosowanymi środkami odkażającymi w przemyśle owocowo-warzywnym są substancje zawierające chlor, ponieważ są tanie, łatwe w użyciu, mają wysoką skuteczność i całkowicie rozpuszczają się w wodzie [4]. W dużej mierze są to środki zawierające: dwutlenek chloru, np. ARMEX-5, DEZOXID-35, Anthium Diocide® lub podchloryn sodu. Alternatywnie do związków chloru poszukiwane są inne metody dezynfekcji warzyw i owoców, do których należą: nadtlenek wodoru i ozon.

Środki z dodatkiem chloru

Najczęściej stosowanymi środkami odkażającymi w przemyśle owocowo-warzywnym są substancje zawierające chlor. Są to: dwutlenek chloru, podchloryn sodu czy kwaśny podchloryn sodu. Jednakże używanie związków chloru związane jest z powstawaniem produktów ubocznych, stanowiących jeden z czynników odpowiedzialnych za choroby nowotworowe u ludzi, np. chloramin i trihalometanów. Dodatkowo niektóre formy chloru, np. podchloryn sodu, reagują ze związkami fenolowymi, tworząc chlorofenole, nadające produktowi nieprzyjemny medyczny smak i zapach.

Dwutlenek chloru stosowany jest w przetwórstwie owoców i warzyw w ilościach, które prowadzą do uzyskania jego stężenia w roztworze pomiędzy 250 a 600 ppm. Środek ten jest dodawany do wody stosowanej do mycia w formie natrysku lub roztworu zanurzeniowego, pod warunkiem, że po takim zastosowaniu nastąpi płukanie wodą pitną i 24- -godzinny okres przechowywania przed spożyciem. ClO2 może być stosowany jako gaz lub ciecz, choć uważa się, że forma gazowa wykazuje większą skuteczność dezynfekcji ze względu na lepszą penetrację nierównych powierzchni warzyw i owoców, jednak jego działanie zależy od obecności materii organicznej [7].

Dwutlenek chloru jest akceptowany przez FDA (Food Drug Administration) jako dezynfektant dla warzyw i owoców. W modelowych badaniach naukowych potwierdzono skuteczność działania dwutlenku chloru na bakterie patogenne na powierzchni świeżych warzyw. Przykładowo zastosowanie wodnego roztworu dwutlenku chloru w stężeniu 20 mg/l ClO2 przez 15 minut spowodowało redukcję liczby E. coli O157:H7 na powierzchni marchwi o 2,5 log, natomiast forma gazowa w stężeniu 1 mg/l ClO2 pozwoliła na zmniejszenie liczby o 3 log. W przypadku sałaty, dla tych samych parametrów liczebność populacji E. coli O157:H7 spadła o odpowiednio 1,72 log i 2,24 log [19].

Kolejnym środkiem dezynfekującym, stosowanym prewencyjnie w celu wydłużenia czasu przechowywania warzyw nietrwałych, jest podchloryn sodu (NaClO). Efektywność jego działania silnie zależy od czasu kontaktu z produktem, temperatury i rodzaju wody –
wykazuje on zdecydowanie lepsze działanie bakteriobójcze w wodzie wodociągowej, która w odróżnieniu od recyrkulowanej wody technologicznej posiada mało materii organicznej [4]. Zalecane stężenie tego środka w formie roztworu wodnego jest na poziomie 50-200 mg/l, aczkolwiek wysokie stężenia mogą niekorzystnie wpływać na wygląd warzyw i powodować odkładanie się sodu na powierzchni produktu. Woda wodociągowa powinna mieć pH w przedziale od 6,8 do 7,2 i temperaturę o 5 stopni Celsjusza wyższą od temperatury warzyw. Dodatkowo NaClO powoduje korozję urządzeń technologicznych, podrażnienia skóry i układu oddechowego. Badania naukowe potwierdziły, że zastosowanie podchlorynu sodu redukuje liczbę patogenów na powierzchni warzyw. Kwon i wsp. badali wpływ obróbki warzyw (marchew, ogórek) na przeżywalność niektórych patogenów. Przykładowo płukanie marchwi w roztworze z zawierającym stężenie 100 mg NaClO /l przez 5 minut zredukowało liczbę Bacillus cereus o ponad 5 log, Listerię monocytogenes o 1,7 log, Salmonella Typhimurium o 2 log, a Campylobacter jejumi o 1 log. Zaobserwowano, że ASC był najskuteczniejszym środkiem inaktywującym bakterie L. monocytogenes na powierzchni ogórka. Jednakże przechowywanie próbek warzyw po dezynfekcji podchlorynem sodu prowadziło do zmiany ich barwy i obniżenia ogólnej akceptacji [12].

Kwaśny chloryn sodu (ASC – Acidified Sodium Chlorite) otrzymuje się poprzez zmieszanie chlorynu sodu z kwasem organicznym dopuszczonym do stosowania w żywności (np. cytrynowym, jabłkowym, fosforowym, chlorowodorowym). W rezultacie powstaje kwas chlorowy (HClO2), który rozpada się na: jon chlorynowy (ClO2-), jon chloranowy (ClO3-) i dwutlenek chloru (ich proporcje zależą od pH roztworu) [6]. Produkty rozpadu wykazują właściwości bakteriobójcze – hamują metabolizm drobnoustrojów poprzez uszkadzanie błon komórkowych. Aby zintensyfikować działanie ASC, rozwór dezynfekujący powinien być przygotowany tuż przez jego zastosowaniem, ze względu na bardzo krótki czas zajścia powyższej reakcji. Główną zaletą tego dezynfektanta jest brak powstawania produktów ubocznych na powierzchni warzyw i owoców, a także na powierzchni urządzeń. ASC jest dopuszczony do stosowania jako środek dezynfekujący warzywa i owoce w Stanach Zjednoczonych i Australii w stężeniu 500-1200 mg/l [6,22]. Skuteczność działania ASC (zmniejszenie liczby bakterii) potwierdzono w wielu pracach naukowych. Zastosowanie ASC (500 ppm) do dezynfekcji marchwi zmniejszyło liczbę tlenowych bakterii mezofilnych w marchwi o 2,8 log, natomiast liczbę bakterii patogennych o 2,5 log [17]. W niektórych przypadkach, przy zastosowaniu wysokiego stężenia ASC, uzyskano całkowitą inaktywację drobnoustrojów: całkowita redukcja bakterii z grupy coli na powierzchni marchwi [21] oraz całkowita redukcja bakterii z rodzaju Salmonella na powierzchni ogórka i papryki [23].

Jedną z nietypowych metod opartych na związkach chloru jest stosowanie wody elektrolizowanej. Podczas elektrolizy roztworu chlorku sodu następuje przemiana jonów chloru i cząsteczek wody w chlorowane oksydanty (kwas podchlorawy HClO) o działaniu bakteriobójczym [11]. Przy katodzie powstaje woda alkaliczna (pH 10,0-11,5), która zawiera wodorotlenek sodu i gazowy wodór, natomiast przy anodzie – woda kwasowa (pH 2,5-3,5), zawierająca kwas solny HCl, kwas podchlorynowy HClO, jon podchlorynowy ClO-, a także gazowy chlor oraz tlen. Zhang i wsp. zaobserwowali, że mycie selera lekko kwasową wodą elektrolizowaną zawierającą 15 mg/l chloru powoduje zmniejszenie liczby drożdży i pleśni o 1,3 log jtk/g, a mezofilnych bakterii tlenowych o 2,3 log. Dwukrotnie wyższe stężenie pozwoliło zmniejszyć liczbę wszystkich bakterii o 4,2-4,6 log, bez negatywnego wpływu na wygląd warzyw [24]. Według badań Rahmana i wsp. liczba mikroorganizmów tlenowych mezofilnych drożdży i pleśni na powierzchni marchwi zmalała o 1,8 log, gdy czas kontaktu z dezynfektantem wynosił 5 minut [16].

Alternatywne metody dezynfekcji

Pomimo że środki dezynfekcyjne bazujące na związkach chloru są powszechnie stosowane na etapie mycia i dezynfekcji w przetwórstwie spożywczym, wciąż podejmowane są poszukiwania nowych, alternatywnych metod. Główną przyczyną ograniczenia stosowania tradycyjnych, szkodliwych dla środowiska naturalnego związków chemicznych jest powstawanie odpadów niebezpiecznych wskutek oddziaływania chloru na składniki warzyw. Jednak nie wszystkie metody alternatywne są zatwierdzone przez FDA i dopuszczone do stosowania. Przykładem jest nadtlenek wodoru (H2O2). Związek ten to silny utleniacz i wykazuje działanie bakteriobójcze. Na przykład działanie 5% roztworu H2O2 w czasie 10 minut na korzeń pietruszki zmniejszyło liczbę naturalnej mikroflory o 1,9 log jtk/g [18]. Jednakże środek ten posiada wiele wad: generuje wolne rodniki, które są toksyczne dla komórek, bardzo szybko ulega rozkładowi, a także może powodować brązowienie tkanek warzyw [14]. Ponadto, praktyczne stosowanie wody utlenionej do dezynfekcji warzyw i owoców jest trudne do przemysłowego zastosowania z uwagi na opary powodujące m.in. przebarwienia włosów u pracowników obsługujących instalację [5]. Nadtlenek wodoru jest dopuszczony do mycia warzyw i owoców przez FDA jedynie jako środek do wytwarzania kwasu nadoctowego.

Kolejnym niechlorowym środkiem dezynfekującym jest ozon (O3) – reaktywna forma tlenu. Zaletą ozonu jest to, że nie pozostawia szkodliwych produktów ubocznych, gdyż dość szybko rozpada się do tlenu. Jest on jednak niestabilny w otoczeniu cząstek materii organicznej, a jego skuteczność w dużej mierze zależy od pH i temperatury [11]. Wykazano, że dzięki silnym zdolnościom utleniającym ozon skutecznie eliminuje bakterie patogenne, drożdże, a także wirusy, wydłużając okres utrzymania produktu dobrej jakości podczas przechowywania. Może być stosowany w formie gazowej lub w postaci roztworu. Singh i wsp. wykazali, że traktowanie marchewki przez 15 minut bezpośrednio gazowym ozonem zmniejszyło liczbę E. coli O157:H7 o 2,5 log, natomiast wodą ozonowaną tylko 1,3 log. Niestety większość metali, z których wykonane są elementy konstrukcyjne urządzeń technologicznych, ulega utleniającemu działaniu ozonu już przy stężeniu 2-3 ppm, co należy uwzględnić przy wyborze tej metody do dezynfekcji [11].

Ozon jest powszechnie stosowany do uzdatniania wody pitnej i należy do grupy substancji dozwolonych do stosowania w przemyśle owocowo-warzywnym przez FDA.
     

*** Mycie warzyw i owoców jest jednym z najważniejszych etapów procesu technologicznego. Użycie odpowiednio dobranego środka dezynfekującego determinuje jakość i bezpieczeństwo produktu. Efektywność działania dezynfektanta zależy ściśle od stężenia, czasu kontaktu i sposobu aplikacji, ale także od sposobu i warunków hodowli surowca zgodnie z dobrą praktyką rolniczą.

Artykuł został również opublikowany w nr 2/2018 magazynu "Kierunek Spożywczy".

fot. 123rf.com
Nie ma jeszcze komentarzy...
CAPTCHA Image


Zaloguj się do profilu / utwórz profil
ZAMKNIJ X
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ