Inaktivering - Värme Sterilisering - Strålning - Tryck Ånga Torrvärme Joniserande IR UV - Kemiskt: Desinfektionsmedel Avskiljning - Membranfilter - Djupfilter Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 Endosporer (Bacillus, Clostridium, m.fl.) Coat: chemically resistant proteines Cortex: Negatively charged peptidoglucanes Core: DNA, Ca-DPA, few ribosomes, key enzymes, no water high thermal resistance activation germination dormant spore activated spore germinated spore lysis outgrowth sporulation vegetative cell Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 2
Värmeavdödning av endosporer orsakas främst av DNA skador. DNAt är packat i stabil struktur genom associering med speciellt DNA-bindande protein. Vattenhalten är mycket låg i core vilket bidrar till värmestabiliteten. Vid initiering av groningen frigörs Ca 2+ som är komplexbundet till DPA (dipicolinic acid) i core. DPA-halten korrelerar med sporens värmeresisten. DPA finns endast i endosporer. HOOC N COOH Värmeavdödning av vegetativa celler orsakas främst av skador på cellmembranet, vars fluiditet ökar med temperaturen. Subletal dos ger osmotisk känsliga celler. Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 3 Mikroorganismers värmekänslighet anges med D-värdet logn 5 4 3 2. N log N = log N - D t t D = decimal reduction time Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 4
lnn lnn Beräkning av steriliseringstiden F (min) a ordningens kinetik: ln N = ln N -kt lutning = - k t dn dt = -kn ln N N = -kt t = ln(n /N) k = k = F : "sterilkriterium" ln k k = Ae - E RT Steriliseringstid vid annan temperatur: lutning = - E/RT F T F ref F T = F ref exp(- E R ( T ref - T )) /T( K) Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 5 Exempel på typiska D-värden (min) D 2 D 6 D 5 Endosporer (allmänt). - 4 Cl. botulinum.2 Cl. thermosaccharolyticum -2 Micrococcus Streptococcus 5-2 Svampsporer Mesofila bakterier (allm.) Virus - Psykrotrofa bakterier - Psykrofila bakterier < Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 6
Värmeresistensen beror av ph och vattenaktivitet Cl. botulinumsporer i tomatsås ph D 5 (min) 4.3 5.26 6.49 7.52 Salmonella thyphimurium i sockerlösning a w D 65 (min).995.5.98.7.94.8.9 2.7 Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 7 D-värdets variation med vattenaktiviteten för endosporer log D 3 2 - -2.5 Vattenaktivitet Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 G. Molin 8
Exempel på aktiveringsenergier - E (kj mol- ) B. subtilis sporer 38 B. stearothermophilus sporer 283 Cl. botulinum sporer 343 Folsyra 7 d-panthotenyl alkohol 88 Tiamine HCl 92 Cyanocobalamin 97 Riboflavin 98 Peroxidas 98 Maillard reaktioner 25 Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 9 Färg och ph ändring vid batch-sterilisering ( 3m 3 ) A 436.8.6.4.2 ph 7. 6.6 6.2 T C A 436 A436 after continuous sterilisation T C 2 8 4 4 8 2 6 2 (h) Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2
A reducing sugar + -NH 2 H - C - O HO - C - H R-NH 2 Maillard reactions high T, low a w, high ph H - C - N - R HO - C - H Maillard products HN - R H - C - HO - C - H O H - C - H H H D-glucose Schiffs base N-glycosylamine Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 Inactivation kinetics for thiamine and B. stearothermophilus spores k (/min). Thiamine E 92 kj/mole spores E 28 kj/mole 2 C 96 C. 2. 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 /T Den stora aktiveringsenergin för sterilisering utnyttjas för att minska oönskade kemiska reaktioner, genom kontinuerlig HTST sterilisering Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 2
Steriliseringstid och inaktivering av tiamin vid kontinuerlig sterilisering F (min) 2 F C/Co 3 2 3 4 Temperature ( C) F 2 = 5 min E steril = 282 kj/mole ( B. stearothermophilus) E tiamin = 92 kj/mole Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 3 Chemical reaction (C/Co) Beräkningav relativ sterilitet och kemisk inaktivering vid batchsterilisering Relativ steriliseringsdos: t A exp(- E(R/T)) dt (t) = ref A exp(- E/(RT ref )) Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 4
D (sec) 5 sec pastörisering Analys av pastörisering av mjölk 4 E. coli AlkPho PerOx 6 65 7 75 8 85 T ( C) Pastörisering: lågstandardhög- Analys av enzymaktiviteterna visar vilken pastörisering som utförts Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 5 Bioreactor steam system Air out Feed solutions Air in Harvest Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -2 6