Влияние температуры на микроорганизмы и свойства пищевых продуктов

Преимущества использования высоких температур для пастеризации и стерилизации пищевых продуктов можно понять, рассмотрев концепцию значений D и z для тепловой обработки и микроорганизмов.
Тепло используется для консервирования пищевых продуктов, потому что под его воздействием изменяются естественные свойства протеинов, а значит, нарушается активность энзимов в самом продукте и в микроорганизмах. Такое разрушение обычно представляет собой реакцию первого порядка, то есть, после того как пищевой продукт нагревается до температуры, при которой уничтожаются микроорганизмы, в течение определенного времени такой же процент микроорганизмов будет уничтожен вне зависимости от того, сколько их было в начале.
Время, необходимое для уничтожения 90% микроорганизмов, называется десятичным уменьшением количества микроорганизмов, или D-показателем. Это свойство проиллюстрировано на рисунке 1 (D-показатель равен пяти минутам). За каждые 5 минут количество выживших микроорганизмов уменьшается в 10 раз. Конечно, такое поведение означает, что установить время полного уничтожения всех микроорганизмов невозможно. Поэтому обычно говорят о коммерческой стерильности, о которой мы поговорим ниже.
Десятичное уменьшение количества микроорганизмов, естественно, зависит от температуры. Измеряя D-показатели при разных температурах, можно установить время тепловой гибели, или TDT, проиллюстрированное на рисунке 2. Наклон этой кривой называется z-показателем и определяется как количество градусов Цельсия, необходимое для изменения времени десятичного уменьшения количества D в 10 раз. Эта кривая, как правило, хотя и не всегда, имеет линейный вид. Устойчивость микроорганизмов к тепловой обработке зависит от большого количества факторов.
К этим факторам относятся тип микроорганизма и окружающие условия во время воздействия тепла, такие как рН, активность воды и состав пищевого продукта.

Рисунок 1 - Время десятичного уменьшения количества микроорганизмов.
Процессы разрушения многих веществ, отвечающих за органолептические и питательные качества продукта, таких как витамины, пигменты и ароматические соединения, также представляют собой реакции первого порядка.

Рисунок 2 - Кривая времени тепловой гибели с градиентом z.
В таблице 1 приведены некоторые D-показатели при 121°С, а также z-показатели для некоторых таких веществ и микроорганизмов. Самое важное, что здесь следует отметить, – то, что z-показатели для микроорганизмов, как правило, оказываются значительно ниже, чем для качества продуктов и их питательных свойств. Типичные z-показатели для пищевых патогенов составляют около 10°С, а для витаминов и пигментов они обычно находятся в диапазоне от 20 до 70°С. Следовательно, преимущества кратковременной высокотемпературной пастеризации (HTST) и других видов высокотемпературной обработки, заключающиеся в том, что при переходе к высоким температурам темп смертности микроорганизмов намного превышает скорость изменения параметров качества пищевых продуктов, означают, что пищевые продукты можно считать «безопасными» при намного меньших изменениях их органолептических свойств.
Таблица 1. Тепловые свойства некоторых питательных и чувствительных компонентов пищевых продуктов в сравнении с тепловой устойчивостью бактерий.

* D-показатели при температурах, отличных от 121°С.