マインドマップギャラリー 7 食品の保存・保存技術
食品微生物には、食品の保存、食品の高温殺菌と好熱性微生物の特徴、食品の低温保存と低温菌の特徴が含まれます。
2024-01-20 17:23:57 に編集されました食品の保存・保存技術
食品の保存
コア: 汚染を防止し、微生物の繁殖を殺して阻害し、組織酵素の分解を遅らせます。
方法: 物理化学生物学を使用する
目的:栄養価と官能特性を長期間維持する
食品の高温殺菌と好熱性微生物の特徴
高温滅菌の原理と方法
原理: 高温により、微生物のタンパク質や核酸が不可逆的に変形したり、その他の成分が破壊されて死を引き起こします(熱による細胞膜の溶解など)。
殺菌効果:消毒、滅菌
温度範囲:低温殺菌、高温殺菌
乾熱滅菌
高温では微生物細胞内のタンパク質が凝固・変形して殺菌を実現します。
火炎滅菌: ワクチン接種用具および汚染された品目
乾熱殺菌・熱風:160~170℃、1~2時間
湿熱滅菌
殺菌
高温処理に適さない食品にも適用
病原菌を殺し、微生物の数を減らすために、通常100℃未満で加熱する滅菌方法。
温度と時間の組み合わせ:低温は長時間、高温は短時間
食べ物の種類によって効果は異なる
pH 4.6 を超える低酸性食品: 牛乳中の結核菌などの芽胞形成病原体がない
酸性食品:病原菌➕腐敗菌➕酵素
超高温瞬間殺菌法
UHT: 摂氏 130 度以上、3 ~ 5 秒間維持、栄養細胞と耐熱性有胞子細菌を死滅させ、液体食品に適しています
75~85℃で4~6分間、135~150℃で2~3秒予熱します。
高圧蒸気滅菌
原理: 密閉された圧力滅菌ポットに滅菌済みのアイテムを入れ、滅菌ポット室内の水を加熱して沸騰させて蒸気を発生させます。
優れた殺菌効果
断続的な滅菌
高温耐性微生物
耐熱性細菌: 増殖自体は高温を必要とせず、高温でも生存します。
低温殺菌後に残る微生物には、連鎖球菌や乳酸菌が含まれます。
好熱菌: 増殖と代謝活動には高温が必要です。40℃以下では増殖しません。至適温度は 50℃を超え、最高温度は 70℃を超えます。
食品業界で一般的に使用されるのは、バチルス属、クロストリジウム属、および好熱性嫌気性細菌です。
微生物の熱致死性
熱致死温度
TDP: 特定の環境内で一定数の特定の微生物をすべて死滅させるのに必要な最低温度を示します。これは時間にも関連するため、定量的な処理では使用されなくなりました。
通常、特定の微生物を、微生物が死滅する最低の熱処理温度から一定時間内で加熱処理することを指します。
熱致死率曲線
ある温度における加熱時間と残存微生物数の関係曲線
熱死亡時間TDT曲線
TDT: 特定の条件および熱致死温度下ですべての微生物または胞子を殺すのに必要な最短の熱処理時間
熱死時間曲線は環境、微生物の種類と量に関係します。
D値、Z値、F値
D: 指数関数的減少時間、一定温度で加熱して微生物の 90% を死滅させるのに必要な時間 (分)
テスト方法
Z:Dを10倍変化させるのに必要な温度値
D を対数周期で 1 つ減らすには、温度を上げる必要があります。
温度は 1Z 上昇し、D は元の値の 10 分の 1 になります。
さまざまな温度に対する微生物の耐性を反映します。
F:121℃での同等の殺菌時間と同等の加熱殺菌効果
熱死時間曲線を使用すると、滅菌温度と滅菌時間の組み合わせを摂氏 121 度での滅菌時間に変換し、簡単に比較できます。
12D: 低酸性食品に使用する場合、最も耐熱性の高いボツリヌス菌の胞子の生存確率を 10 の 12 乗に低下させるために必要な最小熱処理強度
微生物の耐熱性に影響を与える要因
水とペプチドの結合は壊れやすい
水分活性が高く、耐熱性が低いため、乾電池は湿電池よりも耐熱性が高くなります。
脂肪 – 水分活性に影響を与える
脂肪は耐熱性を高めます、長鎖脂肪酸は短鎖脂肪酸より強いです
タンパク質とコロイドの保護
同じpH値と同じ細菌数の下では、タンパク質とコロイドの含有量が多いほど耐熱性が強くなります。 たとえば、栄養価の高いスープはエンドウ豆のスープよりも耐熱性が優れています。
炭水化物
耐熱性を高め、水分活性に影響を与える
塩
水分活性を低下させ、耐熱性を高めます。水分活性を高め、熱感受性を高めます。
博士
抗菌成分
微生物の数: 保護物質を分泌
年齢: 活動性が低い
対数相より安定相の方が耐熱性が良い 古い胞子は新しい胞子よりも耐熱性が高い
成長温度
好熱菌は低温菌よりも優れています
時間と温度: 高温は優れた殺菌効果があります。
微生物自体の耐熱性
好熱菌は最も熱に強い
細菌は無胞子細菌よりも優れています
ネガティブよりポジティブの方が良い
球菌は無胞子菌よりも優れています
酵母とカビは敏感で、その胞子は栄養体よりも優れており、菌核は熱に強いです
滅菌指標菌としての芽胞
缶詰生産、ボツリヌス菌芽胞の非酸性殺菌が標準です
発酵業界では、Bacillus stearothermophilus の胞子を殺すことが標準です
耐熱メカニズム
細菌の酵素とタンパク質は高温で最も活性が高い
細胞膜: 長鎖飽和脂肪酸が豊富で、共有結合で架橋された脂質二重層、完全な疎水性内層を備えています。
核酸にはGとCの含有量が高く、より多くの水素結合が含まれています
酵素の熱安定性
一次構造、増加した水素結合、イオン結合、または疎水性結合
熱促進安定化因子:カルシウム亜鉛などの耐熱性酵素安定剤、熱保護剤
好熱菌の応用
発酵産業、高温耐性、急速な成長、汚染の軽減
遺伝子組み換え細菌の構築
高温耐性酵素:DNAポリメラーゼ、デンプン、セルロース、タンパク質を分解、高温耐性、PH、耐塩性
食品の低温保存と低温栄養菌の特徴
冷凍保存の原理と方法
原理
酵素活性と化学反応の遅延
微生物の増殖と繁殖速度が低下するか、完全に阻害されます。
低温は腐敗を防ぐ、または腐敗を遅らせる
冬眠する
方法
通常の保管、低温
10~15歳、短期、野菜・果物
冷蔵・冷蔵庫の温度
-1 ~ 8 日または週間
冷凍保存、氷点下温度
-18 未満では、成長停止酵素が不活化されます
ビブリオ菌は-5℃、ロドトルラ・フォリアセウスは-34℃
一般的に濃縮ジュース、ベーコン、アイスクリーム、果物などに使用されます。
低温に耐える微生物
好熱性細菌
成長には低温が必要
0~20℃で生育し、0~15℃が至適温度となる微生物。
一般に海水や極寒の地域に設置される
精神耐性のある細菌
中温菌は冷蔵食品を劣化させる
0~7℃、アルカリゲネス、シュードモナス、レンサ球菌など
低温が微生物の生理機能に及ぼす影響
代謝率が低い
温度の低下、成長率の低下、遅れ期間と生成時間の延長
低温でのより高い酵素活性:シュードモナス・フラガリアエは摂氏-29度でリパーゼを生成します
成長速度は温度によってほとんど変化しない
温度係数 Q10
温度が 10 ℃上昇すると、生化学反応の速度は 1.5 ~ 2.5 倍に増加します。
Q 10 が大きいほど、成長に対する温度の影響が大きくなります。
細胞膜は溶質をより効率的に輸送します - 膜機能
中温菌
低温は溶質の取り込みに影響を与える
タンパク質の立体構造変化による透過膜タンパク質の不活性化
細胞膜の構造の変化と膜透過酵素の活性の低下
能動輸送エネルギーの欠如
精神耐性のある細菌
耐寒糖送達システム
より高いレベルの不飽和脂肪酸が含まれています
低温では輸送膜酵素活性が高い
コールドショックプロテイン
精神耐性のある細菌は細胞が大きい
べん毛合成がより効率的になる
高い栄養要求量
酸素化は有益です: 好気性または通性嫌気性
微生物に対する冷凍の影響
微生物に対する冷凍の影響
凍結中の突然死とその後の徐々に死
氷点下わずかに低い温度、特に摂氏 -2 度で最も早く死にますが、それより低い温度では速度が低下し、-20 度では非常に遅くなります。
生き残った微生物は保存中に徐々に死滅します
コールドショック:温度が急激に下がり、生きた細菌が大量に死滅する
コールドショックは培養温度に関係します
シュードモナスは、30℃で培養すると凍結に敏感ですが、10℃で培養すると凍結に敏感ではありません。
微生物の凍結に対する耐性
球菌は陰性桿菌よりも優れています
黄色ブドウ球菌とクロストリジウム菌はサルモネラ菌よりはるかに優れています
内生胞子や毒素は影響を与えない
一部の耐寒性細菌および耐低温性細菌の特徴
不飽和脂肪酸の増加
低温の上昇
シュードモナス属の条件付き病原菌の割合は 59 ~ 72% と高く、強い生存力を持っています。
カンジダは、摂氏25度よりも摂氏10度で50%活性が高くなります。
脂質固化理論: 不飽和脂肪酸の合成が増加すると、脂質は低温でも液体を保ち、細胞膜の機能を確保します。
高レベルの多糖類を合成し、粘着性を高めます。
低温生産: デキストラン、粘性ミルク、粘性生地
腐敗:パンがベタベタになる、牛乳がベタベタになる、肉がベタベタになる
ロイコノストックおよびペディオコッカスのグルカン合成酵素は、温度が摂氏 30 度を超えると失活します。 乳酸菌:熱感受性グルカン合成酵素
色素形成
Serratia marcescens、その熱感受性酵素、Prolosporium サツマイモ
多数の海洋の好冷性/耐寒性細菌が色素を分泌する
いくつかのカビと酵母
好熱菌は色素を分泌しない
基板のさまざまな利用法
ブドウ糖の発酵、ショ糖の発酵
温度に敏感なヒドロゲナーゼ合成システム
好冷性細菌の応用
中温菌による汚染を軽減する発酵食品
リパーゼとプロテアーゼは食品や洗剤に使用されています ビール加工、チーズ熟成
医薬品や食品に使用される
食品の化学保存
食品の保存安定性を高め、食品本来の品質をできる限り維持するために、保存料、酸化防止剤、老化防止剤、褐変防止剤などの添加物を使用する措置。
防腐剤の概要
原理: 細胞膜に作用し、細胞膜の透過性を高め、内容物を溢れさせ、酵素系を妨害し、タンパク質の凝固と変性を破壊し、生存と生殖を妨げます。
機能するための条件
抗菌スペクトル: 抑制される微生物の種類
環境要因
抗生物質
これは微生物の二次代謝物であり、効率が高く、毒性がなく、微生物を阻害または殺すために広く使用されます。
ナイシン
34個のアミノ酸から構成される疎水性で正に荷電した小さなペプチド
非毒性の天然保存料、食品に悪影響を与えません。
原理: 細胞壁を破壊し、透過性を高め、内容物の漏出を阻害し、細胞膜とリン脂質の合成をブロックします。
抗菌効果
真菌、陰性および無効、EDTA によるキレート化後陰性
陽性を阻害し、胞子の発芽を強力に阻害します
役割を果たす要因
低い PH、高い溶解性、強い安定性、Ph 4.5 未満の耐腐食性。
応用
魚介類の缶詰やアルコール飲料など
ナタマイシン
ストレプトマイセス、発酵法
カビ、酵母を抑制する
ベーカリー、ソーセージ、飲料、ジャムに使用される
スブチリシン
32個のaaからなる短いペプチドは酸に対して安定で、熱に強く、陽性反応を抑制します。
抗菌特性: ソルビン酸塩は安息香酸塩やプロピオン酸塩よりも優れています。
安息香酸/塩およびパラベン
メカニズム: 非解離状態
細胞膜を貫通して細胞内に入り、膜の透過性を妨げ、膜によるアミノ酸の吸収を阻害します。
呼吸酵素系などの酵素の機能を妨害する
成長阻害
安息香酸-安息香酸
白色の針状結晶、安定な化合物、水にわずかに溶け、エタノールに溶けやすい
抗菌活性はpHと密接に関係しています
低Phで強い抗菌作用があり、適正pHは2.5~4です。 中性ph効果が弱い
主に酵母とカビに作用し、酵母が最も強く、細菌は弱い
毒性
9~15時間の肝障害
安息香酸は人体内でグリシンと反応して馬尿酸を生成します 残りはグルコン酸と反応してグルコグリシン酸を生成します。これらの物質は体内に蓄積せず、安全な保存料です。
安息香酸ナトリウム
白色の顆粒または粉末で水に溶けやすい
主にカビや酵母に作用します。
ジュース、ソフトドリンク、ケチャップに使用される
パラベン-パラベン
低い pH 感受性: 酸性および中性、8.0 で一定の効果あり
広い抗菌スペクトル: 陰性および陽性を完全に抑制します。
酵母よりもカビの抑制に優れていますが、陰性菌や乳酸菌には弱いです。
ソルビン酸およびソルビン酸塩
無色の針状の結晶または粉末で、アルコールに溶けやすい。 その塩は水に溶けやすく、光や熱に安定で、酸化しやすく着色しやすい性質を持っています。
機能特性
一般的にはカルシウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩の形で使用されます。
酸性タイプの防腐剤:Phが防腐効果に影響します。
抗菌効果
機構
安息香酸およびスルフヒドリル基と結合して酵素の働きを破壊します。
真菌阻害剤: カビ、酵母
好気性腐敗菌には無効:黄色ブドウ球菌、サルモネラ菌、シュードモナス属 乳酸菌は効かない
プロピオン酸塩
防カビ剤
パン、ケーキ、チーズに使用される
親油性酸
低酸性の食品はより効果的です
メカニズム:解離していない分子は抗菌活性を有する
硝酸塩と亜硝酸塩
亜硝酸ナトリウムと硝酸ナトリウムの効果
肉は赤いままにしておく
国の基準によれば、色保護剤として使用できるのは(亜)硝酸ナトリウムと硝酸カリウムのみであり、一部の肉製品にのみ使用できます。
発色メカニズムは、酸性条件下でニトロソ基がミオグロビンと結合してニトロソ化ミオグロビンを形成することです。
フレーバー開発
活動する微生物
一部の腐敗毒素生成細菌を阻害する
ペリゴ因子(亜硝酸塩が培地と反応して抗菌効果を生じます):亜硝酸塩を特定の培地中で加熱すると、抗ボツリヌス因子または阻害剤が生成され、抗菌効果が約10倍に増加します。または阻害剤は~と呼ばれます
クロストリジウム: ボツリヌス菌、ウェルシュ菌
高濃度の黄色ブドウ球菌、乳酸菌、腸内細菌には明らかな阻害効果はない
酸性条件下で抗菌効果が高まる
利用範囲
肉製品、肉缶詰
亜硝酸塩の毒性
亜硝酸塩
中程度の毒性、0.2 で中毒を引き起こす可能性があり、3 g で死亡する可能性がある
正常なヘモグロビンがメトヘモグロビンに変化し、酸素を運ぶ機能を失い、組織の低酸素状態を引き起こします。
亜硝酸ナトリウムが亜硝酸塩に変換されると、アミンと結合してガンの原因となるニトロソアミンが形成されます。
塩と砂糖と微生物の性質
原理
浸透圧を高め、微生物のプラズモイドを分離し、水分活性を低下させ、溶存酸素を減らし、好気性微生物を阻害します。
各種微生物の耐塩性
5%未満だと細菌が繁殖し、5%を超えるとカビが繁殖してしまいます。
20%を超えるのは主に酵母の増殖です
好塩菌: 腸炎ビブリオなどの細菌の増殖には、一定濃度の塩分が必要です。
耐塩性細菌: 耐性はありますが、塩、乳酸菌、一部のカビがないとより良く成長します。
砂糖
6倍の砂糖で塩と同じ効果が得られる
細菌は敏感ですが、酵母やカビは高張性に耐性があります。
その他の抗菌剤
抗酸化物質: 食品の酸化を防止または遅らせます。
風味
スパイス:アリシン、クローブ
脂肪酸とエステル
食品の放射線保存と微生物の放射線耐性特性
低温殺菌 低温殺菌
材料の温度を上昇させることなく微生物を死滅させます
放射線滅菌:放射線を照射して保存期間を延ばす技術
用途:殺虫、殺菌、発芽抑制、消毒
生体の正常な生理学的兆候やさまざまな活動の維持は、原子レベルでの安定性に依存します。電離放射線の超高エネルギーは、生体分子の化学結合を破壊し、分子の性質を変化させ、生体に損傷を与える可能性があります。
高エネルギー線の種類
紫外線:200~275ナノメートル、短波殺菌紫外線、タンパク質や核酸に吸収され、浸透力が弱く、表面生物を殺し、DNA損傷を引き起こすのに適しています
核酸に作用し、致死的な突然変異を引き起こす
空気を介して感染し、表面や空気を殺菌できる
B-ray
強力な浸透力、ローンチトリートメント
Y線
強力な浸透力で幅広い用途に対応
X線
高エネルギー
原理
高エネルギー線を照射して生体機能を破壊し、タンパク質を変性させ、化学変化を起こします。
水分子の解離と生理活性物質の不動態化
ジスルフィド水素結合の切断
タンパク質の脱アミノ化と脱炭酸、脂肪の酸化、炭水化物の安定性が向上
影響を与える要因
微生物放射線耐性
ウイルスは放射線に対して最も耐性がある
胞子は酵母よりも優れており、カビや細菌よりも優れています
陰性よりも陽性の方が良い、シュードモナス属、フラボバクテリウム属は感受性が高い
毒素は効かない
D値:食品中の微生物の90%を殺すのに必要な放射線量
放射線耐性を表す
低温、D値が大きい 高温、D値が小さい
細菌数
多ければ多いほど強い
中くらい
タンパク質保護、緩衝液に敏感
酸素
真空効果がより優れています
身体的状態
幹細胞は湿った細胞よりも優れており、凍結細胞はより優れています
放射線滅菌タイプ
放射線腐食保護
腐敗菌を除去し、生理機能を調節する
放射線滅菌
低温殺菌、長期保存可能、中用量
照射滅菌
商業的無菌性、室温での長期保存、高用量、完全な滅菌を実現できます。
食品の品質に対する放射線照射の影響
不利
色が変わる、味が変わる
高いアミノ酸損失率
果物や野菜を柔らかくする
アドバンテージ
殺菌効果は明らかで、体内の有害微生物の奥深くまで浸透します。
保存料は不要で、非食品物質の残留物もありません
省エネ、連続運転、正確な制御
発熱が少なく、食材本来の風味を最大限に保ちます。
品質への影響が少なく、低線量の照射でも明らかな感覚変化は起こりません。
放射線照射を受けた食品の安全性
その他の低温滅菌方法
超音波
高圧
高電圧放電
乾燥保存と雰囲気制御保存 p327、p320
総合的な防腐・保存理論と技術 p330