آلودگی و فساد در بسته های کنسرو در اثر دو عامل مهم ممکن است اتفاق افتد؛ یکی در اثر عدم کفایت فرآیند دمایی که در این حالت فرم فعال یا اسپور میکرو ارگانیزم زنده مانده در بسته (کنسرو) فعالیت کرده و موجب فساد می شود و دیگری آلودگی بعدی که بیشتر در اثر آلودگی آب برای سرد کردن کنسرو یا نشت کردن کنسروها در اثر زنگ زدگی یا عوامل مکانیکی اتفاق افتد.
میکروارگانیزم های عامل فساد ناشی از عدم کفایت فرآیند دمایی:
مطالعات انجام شده نشان می دهد که بار میکروبی کنسروهایی که در اثر عدم کفایت فرآیند دمایی آلوده هستند تابع PH محیط است. بنابراین با توجه به نوع محصول و نوع آلودگی، متخصصین، مواد غذایی را با توجه به اشکال مختلف طبقه بندی کرده اند. در سال 1940 طبقه بندی مواد غذایی بر اساس PH توسطCameron و Esty انجام شده بصورت زیر: گروه الف: غذاهای کم اسید با PH بالاتر از 5 مانند فرآورده های گوشتی، مرغ، ماهی و حبوبات. گروه ب: غذاهای کم اسید که PH آنها بین 5-5/4 است مانند سس ها و سوپ ها و بعضی از فرآورده های گوشتی. گروه پ: غذاهای اسیدی که PH آنها بین 5/4-7/3 است مانند فرآورده های گوجه، کمپوت آناناس، انجیر. گروه ت: غذاهای با اسیدیته بالا با PH کمتر از 7/3 مانند ترشیها، آب مرکبات.
قسمت اول: آلودگی و فساد غذاهای کم اسید: (مثل کنسروها بویژه کنسرو ماهی)
در شرایط عادی در مواد غذایی کم اسید و با اسیدیته متوسط، میکروارگانیزم های اسپورساز از گونه های هوازی یا بی هوازی اختیاری و بی هوازی اجباری رشد می کنند ولی در مواد غذایی کنسرو شده به علت عدم وجود هوا، میکروارگانیزم های هوازی قادر به رشد نیستند.
الف- میکروارگانیزم های هوازی اجباری Obligate aerobes :
این میکروارگانیزم ها برای رشد نیاز به O[SUB]2[/SUB] دارند و چون در بسته های کنسرو O[SUB]2[/SUB] باقی نمی ماند، بنابراین در شرایط عادی امکان رشد این گروه به خوبی فراهم نمی باشد. اسپور این گونه میکروارگانیزم هم مقاومت چندانی ندارند؛ بنابراین دارای اهمیت زیادی نیستند. در بعضی از فرآورده های گوشتی مانند گوشت نمک زده (Lured) باسیلوس سوبتیلیس Bacillus subtilis و Bacillus Mycoids ممکن است رشد کنند. در تولید این فرآورده از نمک و نیترات سدیم استفاده می شود و بنابراین میکروارگانیزم هایهالوفیل (نمک دوست) ممکن است وارد محصول شده و نیترات را به نیتریت تبدیل نمایند. نیتریت با میوگلوبین عضله ترکیب شده و رنگ قرمز مطلوبی ایجاد می کنند که مربوط به نیتروزو میوگلوبین است.(Nitroso myoglobin). میکروارگانیزم های این گروه در طبیعت فراوان هستند و به تعداد زیاد در خاک و آب و کم و بیش در تمام مواد اولیه کشاورزی وجود دارند. دمای مناسب برای رشد آنها C˚ 40-28 است؛ اما یعضی از گونه ها در دمای C˚ 55 و حتی C˚ 70 ممکن است رشد کنند.
ب- میکروارگانیزم های بی هوازی اختیاری Facultative unarobes:
این گروه از میکروارگانیزم ها در مواد غذایی کم اسید بخوبی رشد می کنند. اسپور آنها مقاوم تر از اسپور هوازی های اجباری است؛ و بیشترین سمم را در فساد کنسروها دارند. ویژگی فساد حاصل از آنها این است که باعث کاهش شدید PH محتوی کنسروها می شوند؛ چون میکروارگانیزم های این گروه به کربوهیدرات های محتوی بسته حمله کرده و اسید سنتز می کنند. این نوع فساد یا بدون گاز است یا مقدار گاز حاصل خیلی کم است و بنابراین کنسروهای فاسد شده باد کرده نیستند و برعکس ظاهراً سالم بنظر می رسند و به همین جهت این کنسروهای فاسد شده را Flat Sour (ترش و صاف) گویند. سر دسته این گروه میکروارگانیزم ها به نام Bacillus Stearo Thermo Philus که D[SUB]250[/SUB] آن بیش از 4 دقیقه است و در دمای C˚ 55-50 بخوبی رشد می کنند و بندرت ممکن است در دمای کمتر از C˚ 38 رشد کند و به همین جهت این نوع فساد بیشتر در مناطق گرمسیر یا انبارهای گرم اتفاق می افتد و در مناطق سرد یا معتدل کمتر دیده می شود. بعضی از گونه های باسیلوس در محیط های خنثی و حتی قلیایی محتوی کربوهیدرات و نیترات هم رشد می کنند. کلستریدیوم پرفرینژنس C. Perfringens که اسپورساز و بی هوازی اختیاری مزوفیل است و جزو فلور طبیعی دستگاه گوارش انسان است، در این گروه قرار دارد. اسپور آن در خاک زیاد است و اغلب فرآورده های کشاورزی به آن آلوده هستند و بنابراین احتمال آلودگی کنسروها به آن زیاد است.
میکروارگانیزم های بی هوازی اجباری Obigate unaerobes:
بی هوازی های اجباری به دو گروه تقسیم می شوند:
الف- ترموفیل:
سردسته این گروه گونه کلستریدیوم ترموساکارو لیتیکوم Thermosacharolyticum است که روی کربوهیدرات ها رشد کرده و مقادیر زیادی CO[SUB]2[/SUB] و H[SUB]2[/SUB] تولید می کند بنابراین ویژگی این نوع فساد بادکردگی کنسروهاست. دمای مناسب برای رشد این گروه C˚ 55 است و در دمای C˚ 30 قادر به رشد نمی باشد مگر در زمان های طولانی حدود یک ماه یا بیشتر رشد اندک نموده و بنابراین در هوای معتدل و سرد این گروه عامل فساد نیستند بعلاوه این گروه اسپورساز نبوده و مقاومت دمایی آن ها بالاست. از این گروه C. Nigrificans یا Sporovibrio desulfuriocans روی پروتئین رشد کرده و SH[SUB]2[/SUB] سنتز می کنند و چون این گاز در محتوی کنسرو محلول است تورم کنسرو کمتر مشاهده می شود (چون CO[SUB]2[/SUB] و H[SUB]2[/SUB] هم ایجاد نمی شود) اما بدلیل حضور SH[SUB]2[/SUB] بدنه داخلی قوطی های فلزی کنسرو و محتوی آن سیاه رنگ بنظر می رسد. دمای مناسب برای رشد آنها C˚ 45-25 و D[SUB]250[/SUB] آنها 115-5/0 است. از این گروه گونه های دیگری مانند C. Putrificans ، C. Sporogens ، C. Histolyticum ، C. Bifermentantsپروتئولیتیک هستند. همچنین C. Pasteurianum و C. Butyricum گونه های ساکارولیتیک هستند که بی هوازی و اسپور سازند و مقاومت دمایی آنها بیشتر از گونه های پروتئولیتیک هستند و در 5/4-4 PH= رشد می کنند و دمای مناسب برای رشدشان C˚ 35-25 است. در غذاهای کم اسید و با اسیدیته متوسط رشد می کنند و در کنسرو فرآورده های گوشتی و ماهی بزرگترین عامل فساد کلستریدیوم ولشای است.
ب- میکروارگانیزم های بی هوازی مزوفیل:
مهمترین و خطرناکترین گونه این گروه C. Botulinum است که هر چند فرم فعال آن مقاومت دمایی چندانی ندارد اما اسپورساز است. دمای مناسب برای رشد کلستریدیوم بوتولینم حدود C˚ 37 است لیکن در دمای C˚20 و کمتر قادر به رشد است و تعدادی از گونه های آن در دمای C˚ 50 هم به ندرت رشد می کنند.
محاسبات دمایی برای استریلزاسیون کنسروها Process Calculation :
محتوی کنسرو باید استریل بوده و در طول زمان نگهداری پس از فرآیند، حالت استریلزاسیون خود را باید حفظ نماید و بنابراین، هدف اصلی از استریلزاسیون در کنسروسازی عبارتست از نابود کردن کلیه موجودات زنده موجود در محصول اعم از فرم فنال یا اسپور باکتری ها و قارچ ها و انگل ها و ویروس ها و پروتوزوآها به نحوی که در طی نگهداری بعدی نتوانند موجب فساد محصول شوند اما مقاومت دمایی میکروارگانیزم ها و اسپور آنها متفاوت بوده و تابع عوامل مختلفی است و در عمل نمی توان از زمان و دمای معینی برای استریلزاسیون محتوی قوطی های کنسرو استفاده نمود. به علاوه باید در نظر داشت که همیشه نمی توان برای حصول اطمینان از عمل استریلزاسیون از دمای بالاتر و زمان طولانی تر از حد لازم استفاده نمود زیرا هرچند در چنین شرایطی میکروارگانیزم ها نابود می شوند اما تغییرات نامطلوبی هم در غذاها ایجاد می شود از جمله رنگ، طعم، مزه، بافت، ارزش غذایی آنها دچار تغییرات نامطلوب شده و به علاوه این عمل موجب هدر رفتن مقداری انرژی و وقت می شود؛ بنابراین لازم است از حداقل زمان و دما برای استریلزاسیون استفاده شود و این امر به دو عامل بستگی اساسی دارد: 1- مقاومت دمایی اسپور هایی که باید نابود شوند. 2- ویژگی های دمایی ماده غذایی که باید سالم سازی شود و به عبارتی چگونگی نفوذ و انتقال دما طی مراحل گرم کردن و سرد کردن کنسروها. از طرفی انجام محاسبات دمایی برای استریلزاسیون هر ماده کار مشکلی است و به همین جهت بیشتر متخصصین فنی عقیده دارند که می توان یک گونه میکروبی خاص را به عنوان معرف استریلزاسیون انتخاب نموده و محاسبات لازم را بر اساس مقاومت دمایی آن انجام داد. برای این منظور باکتری کلستریدیوم بوتولینم به عنوان باکتری رفراسن (مرجع) استفاده می شود که علاوه بر بی هوازی بودن و امکان رشد و نمو و تکثیر، در کنسرو اسپور زا بوده و در شرایط نامساعد محیط فرم مقاوم یا اسپور ایجاد می کند و سم بسیار خطرناکی سنتز می کند که حضور آن در مواد غذایی سلامت مصرف کننده را بطور جدی به خطر می اندازد. بنابراین زمان و دمای استریلزاسیون کنسروهایی که امکان رشد کلستریدیوم بوتولینم در آنها وجود دارد باید به گونه ای انتخاب شود که به طور قطع تمام باکتری های کلستریدیوم ها و اسپور آنها از بین بروند و چنانچه پس از استریلزاسیون و در طی نگهداری در انبارها این باکتری در کنسروها دیده شود بیانگر عدم کفایت فرآیند دمایی است. به هر حال تمامی متخصصین ترموباکتریولوژی در این مورد اتفاق نظر دارند که مرگ میکروارگانیزم ها در اثر گرمای بالاتر از C˚ 88 معادل ˚ F190 از قوانین لگاریتمی تبعیت می کند بدین معنی که تعداد اسپورها در دمای بالاتر از F˚ 190 به طور طبیعی با زمان، کم می شود.
بنابراین در مدت زیادی از حرارت دادن محصول که 90% از تعداد اسپورهای اولین محصول در دمای معینی حذف شوند.
valueD- یا Decinal reduction time (زمان کاهش ده تایی میکروارگانیزم ها) گویند که می تواند برای دماهای ثابت دیگر نیز محاسبه و بیان شود. درصد تعداد باکتریها که در فواصل زمانی معین در اثر حرارت نابود می شود به تعداد سلولهای اولیه بستگی دارد و اگر در زمان نوبت اول 90% از بین بروند و 10% باقی بمانند در زمانهای مساوی بعدی به ترتیب و به همین منوال تعداد بیشتری از سلولهای باقی مانده از بین خواهند رفت و تعداد سلولهای باقی مانده به صفر نزدیک می شود اما صفر نمی شود به عبارت دیگر برای نابودی کامل اسپورها در دماهای متداول زمان بی نهایت لازم است؛ به همین جهت این عمل استریلزاسیون تجارتی Commerical Sterilization نامیده می شود. برای نمونه اگر تعداد سلولهای میکروبی اولیه 1000000 باشد و محصول D4 دما داده شود هنوز 100 سلول زنده باقی می ماند و چنانچه D7 دما داده شود هنوز 1/0 سلول ممکن است زنده مانده باشد و این 1/0 بدین معنی است که از هر ده مورد احتمال آلودگی یک مورد وجود دارد. این امر نشان می دهد که هرچه تعداد سلول یا اسپور بیشتر باشد زمان بیشتری برای از بین بردن آنها در شرایط یکسان لازم است؛ بنابراین لازم است که از آلودگی شدید جلوگیری شود تا زمان سالم سازی کمتر شود. به همین جهت است که برای مواد غذایی حساس در برابر فساد بوسیله کلستریدیوم ها یا غذاهایی که دارای PH بالاتر از 6/4 هستند لازم است محصول D12 دما داده شود تا احتمال زنده ماندن اسپورها تا حد ممکن پایین بیاید (جدول-1). جدول-1: زمان و دما برای نابود کردن کلستریدیوم بوتولینم در غذاهای کم اسید.
اما برای مواد غذایی که دارای محیط مساعدی برای رشد و نمو و تکثیر کلستریدیوم ها نیستند و PH آنها کمتر از 6/4 است D5 دما کافی است و برای غذاهای اسیدی قوی با PH کمتر از 7/3 نوعی پاستوریزاسیون برای از بین بردن کپک ها و آنزیم ها کافی است. بنابراین اگر پس از اعمال فرآیند دمایی در هر زمان و دمای معینی تعداد اسپور زنده مانده تعیین شود، از روی اختلاف آن با شمارش اسپورها پیش از فرآیند می توان D-Valueرا بدست آورد و در صورت مشخص بودن Dمی توان زمان را در دمای مورد نظر بدست آورد.
D-Valueرا می توان از معادله زیر بدست آورد:
t: مدت زمان حرارت دادن بر حسب دقیقه در دمای کشنده. a : تعدادمیکروارگانیزم ها در هر گرم محتوی کنسرو قبل از فرآیند دمایی. b : تعداد میکروارگانیزم های زنده مانده پس از حرارت دادن در زمان t. بدیهی است هر قدر دما بالاتر باشد D کمتر است و برعکس. D: مدت زمان مرگ اعشاری (لگاریتمی) میکروارگانیزم ها در دمای کشنده آنهاست. به تجربه ثابت شده است که هرچه دما بالاتر باشد میکروارگانیزم ها و اسپورهای آنها زودتر از بین می روند.
منظور اصلی از نابود شدن میکروارگانیزم ها و اسپورها چیست:
با قبول ارتباط لگاریتمی بین دما و زمان و کاهش تعداد سلول ها (یعنی در چه دما و زمانی تعداد سلول های میکروبی بصورت 90% کاهش می یابد) و اینکه در چه دماها و زمان هایی تعداد اسپورها به صفر نمی رسد. باید دید که در دما و زمان معین چه تعداد از اسپورها از بین می روند و در استریلزاسیون کنسروها هدف اصلی کاهش تعداد اولیه اسپورها از 10[SUP]12[/SUP] به 10[SUP]0[/SUP] یعنی کاهش تعداد اسپورها از تعداد اولیه به 10[SUP]12[/SUP] /1 آن در دمای معین است. برای این منظور تعداد اسپور و مدت زمان تماس آنها (که در معرض دمای معین است) یا log D روی کاغذ لگاریتمی منتقل می شود که نتیجه آن یک خط مستقیم است و به آن منحنی زمان از بین رفتن اسپورها در اثر گرما یا منحنی TDT)Thermal Death Time) گویند و از روی آن می توان به مدت زمان لازم برای از بین بردن اسپورهای مختلف در هر دمای مشخص پی برد. بدیهی است منظور از بین رفتن اسپورها در این کاهش تعداد آنها از 10[SUP]12[/SUP] به 10[SUP]0[/SUP] در هر میلی لیتر است و برای از بین رفتن کلستریدیوم بوتولینوم در دمای F˚ 250 زمانی حدود 4/2 دقیقه کفایت می کند و به این ترتیب برای این اسپورmin 2/0 =D (D زمان از بین بردن 90% میکروارگانیزم) برای دماهایی غیر از F˚ 250 از رابطه زیر استفاده می شود:
T: دمای انتخاب شده به جای F˚ 250. t: مدت زمان لازم در دمای انتخاب شده. Z=18˚ F : شیب منحنی TDT بر حسب درجه فارنهایت. min4/2 F=: مدت زمان بر حسب دقیقه برای از بین بردن میکروارگانیزم ها در F˚ 250 است. مثلا اگر بخواهیم از دمای F˚ 214 به جای F˚ 250 استفاده کنیم و هدف ما از بین بردن اسپورهای کلستریدیوم بوتولینم باشد از فرمول بالا استاده می شود و زمان بدست می آید.
در حل مسائل در مورد کلستریدیوم بوتولینم C˚ 10- Z= یا Z=18 ˚F و F=12D و چون min2/0 D= 4/2=2/0 ×F=12 است بنابراین: (18/36) [SUB]10[/SUB] ×4/2 = [SUB]10[/SUB] (250-214/18) × 4/2 = [SUB]10[/SUB] [SUP](250-T)[/SUP] × t= F Z 240 دقیقه=10[SUP]2[/SUP] ×4/2 =
پس در دمای F˚ 214 مدت زمان 240 دقیقه لازم است که کنسرو استریل شود و 12D حرارت ببیند. بدیهی است دماهای بالاتر و پایین تر از F ˚ 250 اثر کشندگی دارند اما باید توجه داشت که به ازای هر F ˚ 18 (C˚ 10) کاهش دما، برای اینکه نتیجه کشندگی مشابه با دمای F ˚ 250 باشد باید زمان لازم را حدود 10 برابر افزایش دهیم. در فرمول های بالا Z-Value عبارتست از تغییر در میزان مرگ و میر میکروارگانیزم ها بر حسب دما. یا میزان دمایی که باعث کاهش یک سیکل لگاریتمی از D گردد می توان Z-Valueگفت. Z در واقع شیب منحنی TDT است و هرچه کمتر باشد شیب منحنی تندتر است و برعکس. مقدار Zبرای دماهای گوناگون از فرمول زیر حساب می شود:
Z= T[SUB]2[/SUB] – T[SUB]1[/SUB]
log DT[SUB]1 [/SUB]- log DT[SUB]2[/SUB]
و F-Value یا ارزش استریلزاسیون عبارتست از زمان لازم برای کاهش تعداد معین اسپور با مضرب D (چند تا D) در دمای معین (F˚ 250 یا C˚ 121 ) در صورتی که Z-Value مساوی F˚ 18 و اسپور مورد نظر کلستریدیوم بوتولنیوم باشد در این صورت F[SUB]0[/SUB] گویند و F[SUB]0[/SUB] عبارتست از F-Valueرفراسن برای فرآیندی که در F˚ 250 یا C˚ 121 انجام می گیرد و Z آن F˚ 18 یا C˚ 10 باشد.
[SUB]10[/SUB] ([SUP]T-250[/SUP]/2) × t= F[SUB]0[/SUB]
این فرمول نشان می دهد که در هر دمایی مانند T مقدار t چقدر باشد تا نتیجه عمل F باشد. یعنی اگر در F˚ 250 بمدت 4/2 دقیقه تعداد اسپورها تا حد مطلوب کم شوند یعنی تعداد آنها از 10[SUP]12[/SUP] به 10[SUP]0[/SUP] برسد در دمای F˚ 200 برای بدست آوردن همان اثر کشندگی چقدر زمان لازم است. F-Value در اصل به عنوان فاکتور پایه برای مقایسه اثر کشندگی برای مقایسه اثر کشندگی با استریل کنندگی مراحل فرآیند و مبین این است که ترکیب دما و زمان فرآیند دمایی داده شده به محصول کدام است. برای ارائه این ترکیب زمان و دمای حرارت دادن به کنسرو جهت استریلزاسیون، باید دمای اتوکلاو یا دمای انتخاب شده برای فرآیند و Z-Value میکروارگانیزم های هدف در استریلزاسیون به نحوی بیان شود مثلاً اگر دما F˚ 250 و F ˚ 18Z= باشد ترکیب دما و زمان در F به این صورت نمایش داده می شود ( F[SUB]250[/SUB][SUP]18[/SUP]). به طور کلی Z و D خصوصیات مقاومت دمایی میکروارگانیزم ها را نشان می دهند. در ضمن چون مقاومت دمایی اسپورها تابع نوع محصولی است که در آن قرار دارد لازم است برای موارد مختلف و فرآورده های مختلف از واحد استاندارد کشندگی استفاده شود. این واحد استاندارد را در سیستم متریک F[SUB]0[/SUB] نامند که بر اساس زمان مرگ اعشاری D-Value یک دقیقه در C˚ 121 وC ˚ Z-Value = 10 محاسبه و بیان می شود.
میکروارگانیزم های عامل فساد ناشی از عدم کفایت فرآیند دمایی:
مطالعات انجام شده نشان می دهد که بار میکروبی کنسروهایی که در اثر عدم کفایت فرآیند دمایی آلوده هستند تابع PH محیط است. بنابراین با توجه به نوع محصول و نوع آلودگی، متخصصین، مواد غذایی را با توجه به اشکال مختلف طبقه بندی کرده اند. در سال 1940 طبقه بندی مواد غذایی بر اساس PH توسطCameron و Esty انجام شده بصورت زیر: گروه الف: غذاهای کم اسید با PH بالاتر از 5 مانند فرآورده های گوشتی، مرغ، ماهی و حبوبات. گروه ب: غذاهای کم اسید که PH آنها بین 5-5/4 است مانند سس ها و سوپ ها و بعضی از فرآورده های گوشتی. گروه پ: غذاهای اسیدی که PH آنها بین 5/4-7/3 است مانند فرآورده های گوجه، کمپوت آناناس، انجیر. گروه ت: غذاهای با اسیدیته بالا با PH کمتر از 7/3 مانند ترشیها، آب مرکبات.
قسمت اول: آلودگی و فساد غذاهای کم اسید: (مثل کنسروها بویژه کنسرو ماهی)
در شرایط عادی در مواد غذایی کم اسید و با اسیدیته متوسط، میکروارگانیزم های اسپورساز از گونه های هوازی یا بی هوازی اختیاری و بی هوازی اجباری رشد می کنند ولی در مواد غذایی کنسرو شده به علت عدم وجود هوا، میکروارگانیزم های هوازی قادر به رشد نیستند.
الف- میکروارگانیزم های هوازی اجباری Obligate aerobes :
این میکروارگانیزم ها برای رشد نیاز به O[SUB]2[/SUB] دارند و چون در بسته های کنسرو O[SUB]2[/SUB] باقی نمی ماند، بنابراین در شرایط عادی امکان رشد این گروه به خوبی فراهم نمی باشد. اسپور این گونه میکروارگانیزم هم مقاومت چندانی ندارند؛ بنابراین دارای اهمیت زیادی نیستند. در بعضی از فرآورده های گوشتی مانند گوشت نمک زده (Lured) باسیلوس سوبتیلیس Bacillus subtilis و Bacillus Mycoids ممکن است رشد کنند. در تولید این فرآورده از نمک و نیترات سدیم استفاده می شود و بنابراین میکروارگانیزم هایهالوفیل (نمک دوست) ممکن است وارد محصول شده و نیترات را به نیتریت تبدیل نمایند. نیتریت با میوگلوبین عضله ترکیب شده و رنگ قرمز مطلوبی ایجاد می کنند که مربوط به نیتروزو میوگلوبین است.(Nitroso myoglobin). میکروارگانیزم های این گروه در طبیعت فراوان هستند و به تعداد زیاد در خاک و آب و کم و بیش در تمام مواد اولیه کشاورزی وجود دارند. دمای مناسب برای رشد آنها C˚ 40-28 است؛ اما یعضی از گونه ها در دمای C˚ 55 و حتی C˚ 70 ممکن است رشد کنند.
ب- میکروارگانیزم های بی هوازی اختیاری Facultative unarobes:
این گروه از میکروارگانیزم ها در مواد غذایی کم اسید بخوبی رشد می کنند. اسپور آنها مقاوم تر از اسپور هوازی های اجباری است؛ و بیشترین سمم را در فساد کنسروها دارند. ویژگی فساد حاصل از آنها این است که باعث کاهش شدید PH محتوی کنسروها می شوند؛ چون میکروارگانیزم های این گروه به کربوهیدرات های محتوی بسته حمله کرده و اسید سنتز می کنند. این نوع فساد یا بدون گاز است یا مقدار گاز حاصل خیلی کم است و بنابراین کنسروهای فاسد شده باد کرده نیستند و برعکس ظاهراً سالم بنظر می رسند و به همین جهت این کنسروهای فاسد شده را Flat Sour (ترش و صاف) گویند. سر دسته این گروه میکروارگانیزم ها به نام Bacillus Stearo Thermo Philus که D[SUB]250[/SUB] آن بیش از 4 دقیقه است و در دمای C˚ 55-50 بخوبی رشد می کنند و بندرت ممکن است در دمای کمتر از C˚ 38 رشد کند و به همین جهت این نوع فساد بیشتر در مناطق گرمسیر یا انبارهای گرم اتفاق می افتد و در مناطق سرد یا معتدل کمتر دیده می شود. بعضی از گونه های باسیلوس در محیط های خنثی و حتی قلیایی محتوی کربوهیدرات و نیترات هم رشد می کنند. کلستریدیوم پرفرینژنس C. Perfringens که اسپورساز و بی هوازی اختیاری مزوفیل است و جزو فلور طبیعی دستگاه گوارش انسان است، در این گروه قرار دارد. اسپور آن در خاک زیاد است و اغلب فرآورده های کشاورزی به آن آلوده هستند و بنابراین احتمال آلودگی کنسروها به آن زیاد است.
میکروارگانیزم های بی هوازی اجباری Obigate unaerobes:
بی هوازی های اجباری به دو گروه تقسیم می شوند:
الف- ترموفیل:
سردسته این گروه گونه کلستریدیوم ترموساکارو لیتیکوم Thermosacharolyticum است که روی کربوهیدرات ها رشد کرده و مقادیر زیادی CO[SUB]2[/SUB] و H[SUB]2[/SUB] تولید می کند بنابراین ویژگی این نوع فساد بادکردگی کنسروهاست. دمای مناسب برای رشد این گروه C˚ 55 است و در دمای C˚ 30 قادر به رشد نمی باشد مگر در زمان های طولانی حدود یک ماه یا بیشتر رشد اندک نموده و بنابراین در هوای معتدل و سرد این گروه عامل فساد نیستند بعلاوه این گروه اسپورساز نبوده و مقاومت دمایی آن ها بالاست. از این گروه C. Nigrificans یا Sporovibrio desulfuriocans روی پروتئین رشد کرده و SH[SUB]2[/SUB] سنتز می کنند و چون این گاز در محتوی کنسرو محلول است تورم کنسرو کمتر مشاهده می شود (چون CO[SUB]2[/SUB] و H[SUB]2[/SUB] هم ایجاد نمی شود) اما بدلیل حضور SH[SUB]2[/SUB] بدنه داخلی قوطی های فلزی کنسرو و محتوی آن سیاه رنگ بنظر می رسد. دمای مناسب برای رشد آنها C˚ 45-25 و D[SUB]250[/SUB] آنها 115-5/0 است. از این گروه گونه های دیگری مانند C. Putrificans ، C. Sporogens ، C. Histolyticum ، C. Bifermentantsپروتئولیتیک هستند. همچنین C. Pasteurianum و C. Butyricum گونه های ساکارولیتیک هستند که بی هوازی و اسپور سازند و مقاومت دمایی آنها بیشتر از گونه های پروتئولیتیک هستند و در 5/4-4 PH= رشد می کنند و دمای مناسب برای رشدشان C˚ 35-25 است. در غذاهای کم اسید و با اسیدیته متوسط رشد می کنند و در کنسرو فرآورده های گوشتی و ماهی بزرگترین عامل فساد کلستریدیوم ولشای است.
ب- میکروارگانیزم های بی هوازی مزوفیل:
مهمترین و خطرناکترین گونه این گروه C. Botulinum است که هر چند فرم فعال آن مقاومت دمایی چندانی ندارد اما اسپورساز است. دمای مناسب برای رشد کلستریدیوم بوتولینم حدود C˚ 37 است لیکن در دمای C˚20 و کمتر قادر به رشد است و تعدادی از گونه های آن در دمای C˚ 50 هم به ندرت رشد می کنند.
محاسبات دمایی برای استریلزاسیون کنسروها Process Calculation :
محتوی کنسرو باید استریل بوده و در طول زمان نگهداری پس از فرآیند، حالت استریلزاسیون خود را باید حفظ نماید و بنابراین، هدف اصلی از استریلزاسیون در کنسروسازی عبارتست از نابود کردن کلیه موجودات زنده موجود در محصول اعم از فرم فنال یا اسپور باکتری ها و قارچ ها و انگل ها و ویروس ها و پروتوزوآها به نحوی که در طی نگهداری بعدی نتوانند موجب فساد محصول شوند اما مقاومت دمایی میکروارگانیزم ها و اسپور آنها متفاوت بوده و تابع عوامل مختلفی است و در عمل نمی توان از زمان و دمای معینی برای استریلزاسیون محتوی قوطی های کنسرو استفاده نمود. به علاوه باید در نظر داشت که همیشه نمی توان برای حصول اطمینان از عمل استریلزاسیون از دمای بالاتر و زمان طولانی تر از حد لازم استفاده نمود زیرا هرچند در چنین شرایطی میکروارگانیزم ها نابود می شوند اما تغییرات نامطلوبی هم در غذاها ایجاد می شود از جمله رنگ، طعم، مزه، بافت، ارزش غذایی آنها دچار تغییرات نامطلوب شده و به علاوه این عمل موجب هدر رفتن مقداری انرژی و وقت می شود؛ بنابراین لازم است از حداقل زمان و دما برای استریلزاسیون استفاده شود و این امر به دو عامل بستگی اساسی دارد: 1- مقاومت دمایی اسپور هایی که باید نابود شوند. 2- ویژگی های دمایی ماده غذایی که باید سالم سازی شود و به عبارتی چگونگی نفوذ و انتقال دما طی مراحل گرم کردن و سرد کردن کنسروها. از طرفی انجام محاسبات دمایی برای استریلزاسیون هر ماده کار مشکلی است و به همین جهت بیشتر متخصصین فنی عقیده دارند که می توان یک گونه میکروبی خاص را به عنوان معرف استریلزاسیون انتخاب نموده و محاسبات لازم را بر اساس مقاومت دمایی آن انجام داد. برای این منظور باکتری کلستریدیوم بوتولینم به عنوان باکتری رفراسن (مرجع) استفاده می شود که علاوه بر بی هوازی بودن و امکان رشد و نمو و تکثیر، در کنسرو اسپور زا بوده و در شرایط نامساعد محیط فرم مقاوم یا اسپور ایجاد می کند و سم بسیار خطرناکی سنتز می کند که حضور آن در مواد غذایی سلامت مصرف کننده را بطور جدی به خطر می اندازد. بنابراین زمان و دمای استریلزاسیون کنسروهایی که امکان رشد کلستریدیوم بوتولینم در آنها وجود دارد باید به گونه ای انتخاب شود که به طور قطع تمام باکتری های کلستریدیوم ها و اسپور آنها از بین بروند و چنانچه پس از استریلزاسیون و در طی نگهداری در انبارها این باکتری در کنسروها دیده شود بیانگر عدم کفایت فرآیند دمایی است. به هر حال تمامی متخصصین ترموباکتریولوژی در این مورد اتفاق نظر دارند که مرگ میکروارگانیزم ها در اثر گرمای بالاتر از C˚ 88 معادل ˚ F190 از قوانین لگاریتمی تبعیت می کند بدین معنی که تعداد اسپورها در دمای بالاتر از F˚ 190 به طور طبیعی با زمان، کم می شود.
بنابراین در مدت زیادی از حرارت دادن محصول که 90% از تعداد اسپورهای اولین محصول در دمای معینی حذف شوند.
valueD- یا Decinal reduction time (زمان کاهش ده تایی میکروارگانیزم ها) گویند که می تواند برای دماهای ثابت دیگر نیز محاسبه و بیان شود. درصد تعداد باکتریها که در فواصل زمانی معین در اثر حرارت نابود می شود به تعداد سلولهای اولیه بستگی دارد و اگر در زمان نوبت اول 90% از بین بروند و 10% باقی بمانند در زمانهای مساوی بعدی به ترتیب و به همین منوال تعداد بیشتری از سلولهای باقی مانده از بین خواهند رفت و تعداد سلولهای باقی مانده به صفر نزدیک می شود اما صفر نمی شود به عبارت دیگر برای نابودی کامل اسپورها در دماهای متداول زمان بی نهایت لازم است؛ به همین جهت این عمل استریلزاسیون تجارتی Commerical Sterilization نامیده می شود. برای نمونه اگر تعداد سلولهای میکروبی اولیه 1000000 باشد و محصول D4 دما داده شود هنوز 100 سلول زنده باقی می ماند و چنانچه D7 دما داده شود هنوز 1/0 سلول ممکن است زنده مانده باشد و این 1/0 بدین معنی است که از هر ده مورد احتمال آلودگی یک مورد وجود دارد. این امر نشان می دهد که هرچه تعداد سلول یا اسپور بیشتر باشد زمان بیشتری برای از بین بردن آنها در شرایط یکسان لازم است؛ بنابراین لازم است که از آلودگی شدید جلوگیری شود تا زمان سالم سازی کمتر شود. به همین جهت است که برای مواد غذایی حساس در برابر فساد بوسیله کلستریدیوم ها یا غذاهایی که دارای PH بالاتر از 6/4 هستند لازم است محصول D12 دما داده شود تا احتمال زنده ماندن اسپورها تا حد ممکن پایین بیاید (جدول-1). جدول-1: زمان و دما برای نابود کردن کلستریدیوم بوتولینم در غذاهای کم اسید.
| دقیقه | درجه سانتیگراد C˚ | دقیقه | درجه سانتیگراد C˚ |
| 4 | 120 | 36 | 110 |
| 87/2 | 121 | 10 | 115 |
| 45/1 | 124 | 27/5 | 118 |
| 78/0 | 126 | 100 | 5/104 |
اما برای مواد غذایی که دارای محیط مساعدی برای رشد و نمو و تکثیر کلستریدیوم ها نیستند و PH آنها کمتر از 6/4 است D5 دما کافی است و برای غذاهای اسیدی قوی با PH کمتر از 7/3 نوعی پاستوریزاسیون برای از بین بردن کپک ها و آنزیم ها کافی است. بنابراین اگر پس از اعمال فرآیند دمایی در هر زمان و دمای معینی تعداد اسپور زنده مانده تعیین شود، از روی اختلاف آن با شمارش اسپورها پیش از فرآیند می توان D-Valueرا بدست آورد و در صورت مشخص بودن Dمی توان زمان را در دمای مورد نظر بدست آورد.
D-Valueرا می توان از معادله زیر بدست آورد:
(log a – log b)ِt = D یا t = D log a/b
t: مدت زمان حرارت دادن بر حسب دقیقه در دمای کشنده. a : تعدادمیکروارگانیزم ها در هر گرم محتوی کنسرو قبل از فرآیند دمایی. b : تعداد میکروارگانیزم های زنده مانده پس از حرارت دادن در زمان t. بدیهی است هر قدر دما بالاتر باشد D کمتر است و برعکس. D: مدت زمان مرگ اعشاری (لگاریتمی) میکروارگانیزم ها در دمای کشنده آنهاست. به تجربه ثابت شده است که هرچه دما بالاتر باشد میکروارگانیزم ها و اسپورهای آنها زودتر از بین می روند.
منظور اصلی از نابود شدن میکروارگانیزم ها و اسپورها چیست:
با قبول ارتباط لگاریتمی بین دما و زمان و کاهش تعداد سلول ها (یعنی در چه دما و زمانی تعداد سلول های میکروبی بصورت 90% کاهش می یابد) و اینکه در چه دماها و زمان هایی تعداد اسپورها به صفر نمی رسد. باید دید که در دما و زمان معین چه تعداد از اسپورها از بین می روند و در استریلزاسیون کنسروها هدف اصلی کاهش تعداد اولیه اسپورها از 10[SUP]12[/SUP] به 10[SUP]0[/SUP] یعنی کاهش تعداد اسپورها از تعداد اولیه به 10[SUP]12[/SUP] /1 آن در دمای معین است. برای این منظور تعداد اسپور و مدت زمان تماس آنها (که در معرض دمای معین است) یا log D روی کاغذ لگاریتمی منتقل می شود که نتیجه آن یک خط مستقیم است و به آن منحنی زمان از بین رفتن اسپورها در اثر گرما یا منحنی TDT)Thermal Death Time) گویند و از روی آن می توان به مدت زمان لازم برای از بین بردن اسپورهای مختلف در هر دمای مشخص پی برد. بدیهی است منظور از بین رفتن اسپورها در این کاهش تعداد آنها از 10[SUP]12[/SUP] به 10[SUP]0[/SUP] در هر میلی لیتر است و برای از بین رفتن کلستریدیوم بوتولینوم در دمای F˚ 250 زمانی حدود 4/2 دقیقه کفایت می کند و به این ترتیب برای این اسپورmin 2/0 =D (D زمان از بین بردن 90% میکروارگانیزم) برای دماهایی غیر از F˚ 250 از رابطه زیر استفاده می شود:
[SUB]10[/SUB] ([SUP]250-T[/SUP]) × T= F یا anti log (250-T)×t= F
[SUP]z[/SUP]Z
T: دمای انتخاب شده به جای F˚ 250. t: مدت زمان لازم در دمای انتخاب شده. Z=18˚ F : شیب منحنی TDT بر حسب درجه فارنهایت. min4/2 F=: مدت زمان بر حسب دقیقه برای از بین بردن میکروارگانیزم ها در F˚ 250 است. مثلا اگر بخواهیم از دمای F˚ 214 به جای F˚ 250 استفاده کنیم و هدف ما از بین بردن اسپورهای کلستریدیوم بوتولینم باشد از فرمول بالا استاده می شود و زمان بدست می آید.
در حل مسائل در مورد کلستریدیوم بوتولینم C˚ 10- Z= یا Z=18 ˚F و F=12D و چون min2/0 D= 4/2=2/0 ×F=12 است بنابراین: (18/36) [SUB]10[/SUB] ×4/2 = [SUB]10[/SUB] (250-214/18) × 4/2 = [SUB]10[/SUB] [SUP](250-T)[/SUP] × t= F Z 240 دقیقه=10[SUP]2[/SUP] ×4/2 =
پس در دمای F˚ 214 مدت زمان 240 دقیقه لازم است که کنسرو استریل شود و 12D حرارت ببیند. بدیهی است دماهای بالاتر و پایین تر از F ˚ 250 اثر کشندگی دارند اما باید توجه داشت که به ازای هر F ˚ 18 (C˚ 10) کاهش دما، برای اینکه نتیجه کشندگی مشابه با دمای F ˚ 250 باشد باید زمان لازم را حدود 10 برابر افزایش دهیم. در فرمول های بالا Z-Value عبارتست از تغییر در میزان مرگ و میر میکروارگانیزم ها بر حسب دما. یا میزان دمایی که باعث کاهش یک سیکل لگاریتمی از D گردد می توان Z-Valueگفت. Z در واقع شیب منحنی TDT است و هرچه کمتر باشد شیب منحنی تندتر است و برعکس. مقدار Zبرای دماهای گوناگون از فرمول زیر حساب می شود:
Z= T[SUB]2[/SUB] – T[SUB]1[/SUB]
log DT[SUB]1 [/SUB]- log DT[SUB]2[/SUB]
و F-Value یا ارزش استریلزاسیون عبارتست از زمان لازم برای کاهش تعداد معین اسپور با مضرب D (چند تا D) در دمای معین (F˚ 250 یا C˚ 121 ) در صورتی که Z-Value مساوی F˚ 18 و اسپور مورد نظر کلستریدیوم بوتولنیوم باشد در این صورت F[SUB]0[/SUB] گویند و F[SUB]0[/SUB] عبارتست از F-Valueرفراسن برای فرآیندی که در F˚ 250 یا C˚ 121 انجام می گیرد و Z آن F˚ 18 یا C˚ 10 باشد.
[SUB]10[/SUB] ([SUP]T-250[/SUP]/2) × t= F[SUB]0[/SUB]
این فرمول نشان می دهد که در هر دمایی مانند T مقدار t چقدر باشد تا نتیجه عمل F باشد. یعنی اگر در F˚ 250 بمدت 4/2 دقیقه تعداد اسپورها تا حد مطلوب کم شوند یعنی تعداد آنها از 10[SUP]12[/SUP] به 10[SUP]0[/SUP] برسد در دمای F˚ 200 برای بدست آوردن همان اثر کشندگی چقدر زمان لازم است. F-Value در اصل به عنوان فاکتور پایه برای مقایسه اثر کشندگی برای مقایسه اثر کشندگی با استریل کنندگی مراحل فرآیند و مبین این است که ترکیب دما و زمان فرآیند دمایی داده شده به محصول کدام است. برای ارائه این ترکیب زمان و دمای حرارت دادن به کنسرو جهت استریلزاسیون، باید دمای اتوکلاو یا دمای انتخاب شده برای فرآیند و Z-Value میکروارگانیزم های هدف در استریلزاسیون به نحوی بیان شود مثلاً اگر دما F˚ 250 و F ˚ 18Z= باشد ترکیب دما و زمان در F به این صورت نمایش داده می شود ( F[SUB]250[/SUB][SUP]18[/SUP]). به طور کلی Z و D خصوصیات مقاومت دمایی میکروارگانیزم ها را نشان می دهند. در ضمن چون مقاومت دمایی اسپورها تابع نوع محصولی است که در آن قرار دارد لازم است برای موارد مختلف و فرآورده های مختلف از واحد استاندارد کشندگی استفاده شود. این واحد استاندارد را در سیستم متریک F[SUB]0[/SUB] نامند که بر اساس زمان مرگ اعشاری D-Value یک دقیقه در C˚ 121 وC ˚ Z-Value = 10 محاسبه و بیان می شود.
