Bảo quản thực phẩm

Bảo quản thực phẩm , bất kỳ phương pháp nào trong đó thực phẩm được giữ khỏi hư hỏng sau khi thu hoạch hoặc giết mổ. Những thực hành như vậy có từ thời tiền sử. Trong số các phương pháp bảo quản lâu đời nhất là sấy khô, làm lạnh và lên men. Các phương pháp hiện đại bao gồm đóng hộp, thanh trùng, đông lạnh, chiếu xạ và bổ sung hóa chất. Những tiến bộ trong vật liệu đóng gói đã đóng một vai trò quan trọng trong bảo quản thực phẩm hiện đại.

Cơ chế hư hỏng

Sự hư hỏng thực phẩm có thể được định nghĩa là bất kỳ thay đổi nào làm cho thực phẩm không phù hợp với con người. Những thay đổi này có thể được gây ra bởi các yếu tố khác nhau, bao gồm ô nhiễm bởi vi sinh vật, sự xâm nhập của côn trùng hoặc suy thoái bởi các enzyme nội sinh (những chất có trong tự nhiên trong thực phẩm). Ngoài ra, những thay đổi vật lý và hóa học, chẳng hạn như xé rách mô thực vật hoặc động vật hoặc quá trình oxy hóa của một số thành phần thực phẩm, có thể thúc đẩy hư hỏng thực phẩm. Thực phẩm thu được từ các nguồn thực vật hoặc động vật bắt đầu hư hỏng ngay sau khi thu hoạch hoặc giết mổ. Các enzyme có trong các tế bào của mô thực vật và động vật có thể được giải phóng do hậu quả của bất kỳ thiệt hại cơ học nào gây ra trong quá trình xử lý sau thu hoạch. Những enzyme này bắt đầu phá vỡ vật liệu tế bào. Các phản ứng hóa học được xúc tác bởi các enzyme dẫn đến suy giảm chất lượng thực phẩm,chẳng hạn như sự phát triển của hương vị, sự suy giảm kết cấu và mất chất dinh dưỡng. Các vi sinh vật điển hình gây hư hỏng thực phẩm là vi khuẩn (ví dụ:Lactobacillus ), nấm men (ví dụ: Saccharomyces ) và nấm mốc (ví dụ, Rhizopus ).

Nhiễm khuẩn

Vi khuẩn và nấm (nấm men và nấm mốc) là những loại vi sinh vật chính gây ra hư hỏng thực phẩm và các bệnh do thực phẩm gây ra. Thực phẩm có thể bị ô nhiễm bởi vi sinh vật bất cứ lúc nào trong quá trình thu hoạch, lưu trữ, chế biến, phân phối, xử lý hoặc chuẩn bị. Các nguồn ô nhiễm vi sinh vật chính là đất, không khí, thức ăn chăn nuôi, da động vật và ruột, bề mặt thực vật, nước thải, và máy móc hoặc dụng cụ chế biến thực phẩm.

Vi khuẩn

Vi khuẩn là sinh vật đơn bào có cấu trúc bên trong đơn giản so với các tế bào của các sinh vật khác. Sự gia tăng số lượng vi khuẩn trong quần thể thường được gọi là sự phát triển của vi khuẩn bởi các nhà vi trùng học. Sự tăng trưởng này là kết quả của sự phân chia một tế bào vi khuẩn thành hai tế bào vi khuẩn giống hệt nhau, một quá trình gọi là phân hạch nhị phân. Trong điều kiện tăng trưởng tối ưu, một tế bào vi khuẩn có thể phân chia khoảng 20 phút một lần. Do đó, một tế bào có thể tạo ra gần 70 tỷ tế bào trong 12 giờ. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn bao gồm sự sẵn có của chất dinh dưỡng, độ ẩm, độ pH, oxy và sự hiện diện hoặc vắng mặt của các chất ức chế (ví dụ: kháng sinh).

Yêu cầu dinh dưỡng của hầu hết các vi khuẩn là các nguyên tố hóa học như carbon, hydro, oxy, nitơ, phốt pho, lưu huỳnh, magiê, kali, natri, canxi và sắt. Các vi khuẩn có được các yếu tố này bằng cách sử dụng các khí trong khí quyển và bằng cách chuyển hóa các thành phần thực phẩm nhất định như carbohydrate và protein.

Nhiệt độ và pH đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn. Vi khuẩn có thể được phân thành ba nhóm dựa trên yêu cầu nhiệt độ của chúng để tăng trưởng tối ưu: thermophiles (55, 7575 ° C, hoặc 130. (10 Ném20 ° C, hoặc 50 cạn70 ° F). Ngoài ra, hầu hết các vi khuẩn phát triển tốt nhất trong môi trường trung tính (pH bằng 7).

Vi khuẩn cũng cần một lượng nước nhất định cho sự phát triển của chúng. Tính khả dụng của nước được biểu thị bằng hoạt động của nước và được xác định bằng tỷ lệ áp suất hơi của nước trong thực phẩm so với áp suất hơi của nước tinh khiết ở nhiệt độ cụ thể. Do đó, hoạt động nước của bất kỳ sản phẩm thực phẩm nào luôn có giá trị từ 0 đến 1, với 0 đại diện cho sự vắng mặt của nước và 1 đại diện cho nước tinh khiết. Hầu hết các vi khuẩn không phát triển trong thực phẩm có hoạt động nước dưới 0,91, mặc dù một số vi khuẩn halophilic (những loài có khả năng chịu được nồng độ muối cao) có thể phát triển trong thực phẩm có hoạt động nước thấp hơn 0,75. Tăng trưởng có thể được kiểm soát bằng cách hạ thấp hoạt động của nước bằng cách thêm các chất hòa tan như đường, glycerol và muối hoặc bằng cách loại bỏ nước thông qua mất nước.

Các yêu cầu oxy cho sự tăng trưởng tối ưu khác nhau đáng kể cho các vi khuẩn khác nhau. Một số vi khuẩn đòi hỏi sự hiện diện của oxy tự do để phát triển và được gọi là aerobes bắt buộc, trong khi các vi khuẩn khác bị nhiễm độc bởi sự hiện diện của oxy và được gọi là anaerobes bắt buộc. Anaerobes Facultative là vi khuẩn có thể phát triển trong cả sự hiện diện hoặc không có oxy. Ngoài nồng độ oxy, khả năng giảm oxy của môi trường tăng trưởng ảnh hưởng đến sự phát triển của vi khuẩn. Khả năng khử oxy là một thước đo tương đối của khả năng oxy hóa hoặc giảm khả năng của môi trường tăng trưởng.

Khi vi khuẩn làm nhiễm bẩn chất nền thực phẩm, phải mất một thời gian trước khi chúng bắt đầu phát triển. Giai đoạn trễ này là giai đoạn vi khuẩn thích nghi với môi trường. Tiếp theo giai đoạn trễ là giai đoạn log, trong đó dân số tăng theo kiểu logarit. Khi dân số tăng lên, vi khuẩn tiêu thụ các chất dinh dưỡng có sẵn và tạo ra các chất thải. Khi nguồn cung cấp chất dinh dưỡng bị cạn kiệt, tốc độ tăng trưởng bước vào giai đoạn đứng yên trong đó số lượng tế bào vi khuẩn sống sót vẫn giữ nguyên. Trong giai đoạn đứng yên, tốc độ tăng trưởng tế bào vi khuẩn bằng với tốc độ chết của tế bào vi khuẩn. Khi tốc độ chết tế bào trở nên lớn hơn tốc độ tăng trưởng tế bào, dân số bước vào giai đoạn suy giảm.

Một quần thể vi khuẩn được biểu thị trên mỗi gram hoặc trên mỗi cm vuông diện tích bề mặt. Hiếm khi tổng số vi khuẩn vượt quá 1010 tế bào mỗi gram. Một quần thể dưới 106 tế bào mỗi gram không gây ra bất kỳ hư hỏng đáng chú ý nào ngoại trừ trong sữa tươi. Các quần thể từ 106 đến 107 tế bào mỗi gram gây ra hư hỏng trong một số thực phẩm; ví dụ, chúng có thể tạo ra mùi hôi trong thịt đóng gói chân không. Các quần thể có từ 107 đến 108 tế bào mỗi gram tạo ra mùi hôi trong thịt và một số loại rau. Ở mức trên 5 × 107 tế bào mỗi gram, hầu hết các loại thực phẩm thể hiện một số dạng hư hỏng.

Khi điều kiện phát triển tế bào vi khuẩn không thuận lợi (ví dụ, nhiệt độ thấp hoặc cao hoặc độ ẩm thấp), một số loài vi khuẩn có thể tạo ra các tế bào kháng thuốc gọi là endospores. Endospores có khả năng chịu nhiệt, hóa chất, hút ẩm (sấy khô) và tia cực tím cao. Các endospores có thể không hoạt động trong thời gian dài. Khi điều kiện trở nên thuận lợi cho sự tăng trưởng (ví dụ, làm tan thịt), endospores nảy mầm và tạo ra các tế bào khả thi có thể bắt đầu tăng trưởng theo cấp số nhân.