ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΑΘΗΝΑΣ ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΥ Γεωπόνος Επιστήμων Τροφίμων ΣΥΜΒΟΛΗ ΣΤΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΝΩΠΩΝ ΦΙΛΕΤΩΝ ΠΕΣΤΡΟΦΑΣ ΜΕ ΚΑΤΑΨΥΞΗ-ΨΥΞΗ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2013
ΑΘΗΝΑΣ ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΥ ΣΥΜΒΟΛΗ ΣΤΗ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗ ΝΩΠΩΝ ΦΙΛΕΤΩΝ ΠΕΣΤΡΟΦΑΣ ΜΕ ΚΑΤΑΨΥΞΗ-ΨΥΞΗ ΚΑΙ ΤΡΟΠΟΠΟΙΗΜΕΝΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Υποβλήθηκε στη Γεωπονική Σχολή Τομέας: ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Εξεταστική Επιτροπή Ε. Κατσανίδης, Επιβλέπων, Επικ. Καθηγητής Χ. Λαζαρίδης, Καθηγητής Κ. Κουτσουμανής, Αναπλ. Καθηγητής 2
3
Αθηνά Αντωνοπούλου Α.Π.Θ. Συμβολή στη συντήρηση νωπών φιλέτων πέστροφας με κατάψυξη-ψύξη και Τροποποιημένη ατμόσφαιρα ISBN «Η έγκριση της παρούσης Μεταπτυχιακής Διατριβής από τη Σχολή Γεωπονίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωμών του συγγραφέως» (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παρ. 2). 4
Περίληψη Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η μέθοδος συντήρησης υπό κατάψυξηψύξη (freeze-chilling) σε συνδυασμό με τη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας (ΤΑ), 40% CO 2 : 60% N 2 και υπό κενό, σε νωπά φιλέτα πέστροφας. Προηγούμενες μελέτες της μεθόδου συντήρησης υπό κατάψυξη-ψύξη αναφέρουν, ότι τα ψάρια εμφανίζουν λίγο μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τα μη κατεψυγμένα δείγματα [Guldager et al. (1998), Shewan et al.(1961), Simmonds & Lamprecht (1985)]. Η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας αυξάνει τη διάρκεια ζωής ωμών φιλέτων ψαριών κατά περίπου 50% [Farber (1995), Church (1998)]. Οι δύο αυτές μέθοδοι φαίνεται, σύμφωνα με προηγούμενους ερευνητές [Fagan et al. (2004), Boknes et al. (2003)], ότι εμφανίζουν συνεργιστική δράση στην επιμήκυνση του χρόνου ζωής των φιλέτων ψαριών. Η κατάψυξη συντελεί στην καταπόνηση των βλαστικών μορφών των μικροοργανισμών, προκαλώντας σε αυτούς «ψυχρό σοκ», ιδιαίτερα όταν γίνεται με ταχύ ρυθμό. Αποτέλεσμα της κατάψυξης είναι η μείωση του αριθμού ορισμένων ομάδων μικροοργανισμών και η αύξηση του απαραίτητου χρόνου προσαρμογής αυτών, μετά την απόψυξη, στο στάδιο της ψύξης. Η ταχεία κατάψυξη των αλιευμάτων, πριν από το στάδιο της νεκρικής ακαμψίας, σύμφωνα με τον Boknes (2003), είναι σημαντική για την επίτευξη της επιθυμητής αύξησης της διάρκειας ζωής των αλιευμάτων με τη μέθοδο κατάψυξης-ψύξης. Η συσκευασία ΤΑ αερίων δυσχεραίνει την ανάπτυξη των μικροοργανισμών, εξαιτίας της παρουσίας του CO 2, το οποίο ασκεί πολύπλευρη αντιμικροβιακή δράση και επιπλέον, εξαιτίας του αποκλεισμού του οξυγόνου από τη συσκευασία. Η επιτυχημένη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας απαιτεί τη χρήση υλικών συσκευασίας με πολύ καλές ιδιότητες φραγμού, προκειμένου να καθίσταται αποτελεσματική. Η αρχική σύσταση των αερίων πρέπει να διατηρείται σταθερή, ώστε να εξασφαλίζεται η προβλεπόμενη λειτουργία αυτών, για όλη τη χρονική διάρκεια της συντήρησης. Στα πειράματα που εκτελέστηκαν στα πλαίσια της μεταπτυχιακής αυτής διατριβής, μελετήθηκε η επίδραση της συντήρησης υπό κατάψυξη-ψύξη, σε συνδυασμό με τη συσκευασία ΤΑ σε νωπά φιλέτα πέστροφας. Τα φιλέτα συσκευάστηκαν σε ΤΑ και τοποθετήθηκαν στην κατάψυξη. Μετά από ένα χρονικό διάστημα έγινε η απόψυξη και η συνέχιση της συντήρηση υπό ψύξη. Μελετήθηκαν 5
φυσικοχημικά [ph, υγρασία, απώλεια οπού, οξείδωση (ΤΒΑ), Ολικό Βασικό Πτητικό Άζωτο (TVBN-ΟΒΠΑ)] και μικροβιολογικά [Ολική Μεσόφιλη Χλωρίδα (ΟΜΧ), ψυχρότροφα, γαλακτικά βακτήρια και κολοβακτηριοειδή] χαρακτηριστικά, με σκοπό την διερεύνηση του ρυθμού και του είδους των αλλοιώσεων που συνέβησαν κατά τη διάρκεια της ψύξης. Πιο συγκεκριμένα, εκτελέστηκαν τέσσερα πειράματα σε νωπά φιλέτα πέστροφας, ώστε να διερευνηθούν: α) η επίδραση της μεθόδου συντήρησης με κατάψυξη-ψύξη συγκριτικά με τη μέθοδο συντήρησης υπό ψύξη σε συσκευασία ΤΑ αερίων (60% Ν 2 : 40% CO 2 ), β) η επίδραση της ΤΑ αερίων 60% Ν 2 : 40% CO 2 και υπό κενό κατά τη μέθοδο συντήρησης με κατάψυξη-ψύξη, γ) η επίδραση της αναλογίας αερίων/προϊόντος (3/1 και 1/1) στη συσκευασία ΤΑ κατά τη συντήρηση με τη μέθοδο κατάψυξης-ψύξης, δ) η επίδραση της αλληλουχίας των επεξεργασιών (1-πρώτα κατάψυξη και έπειτα συσκευασία και 2-πρώτα συσκευασία και έπειτα κατάψυξη) κατά τη συντήρηση υπό κατάψυξη-ψύξη σε συσκευασία ΤΑ αερίων 60% Ν 2 : 40% CO 2 και ε) η επίδραση της χρονικής διάρκειας της κατάψυξης (1, 2 και 3 μήνες) κατά τη συντήρηση υπό κατάψυξη-ψύξη φιλέτων πέστροφας συσκευασμένων σε ΤΑ αερίων 60% Ν 2 : 40% CO 2. Από τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων προέκυψε το συμπέρασμα, ότι η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας και η συντήρηση υπό κατάψυξηψύξη, προκάλεσαν μια καθυστέρηση στην μικροβιακή αλλοίωση των αλιευμάτων, από τη μηδενική μέχρι την 5 η ημέρα συντήρησης υπό ψύξη στους 4 C, σε σύγκριση με τη συντήρηση αποκλειστικά υπό ψύξη. Η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας αερίων προκάλεσε μικρότερες απώλειες οπού σε σχέση με την ατμόσφαιρα υπό κενό. Ως καταλληλότερη αλληλουχία επεξεργασιών κρίθηκε πρώτα η κατάψυξη και έπειτα η συσκευασία, ενώ καταλληλότερη κρίθηκε η αναλογία αερίων/προϊόντος 3/1 σε σχέση με την αναλογία 1/1. Τέλος, η διάρκεια κατάψυξης 2 μηνών προκάλεσε μεγαλύτερη αναχαίτιση στην ανάπτυξη της ΟΜΧ και των γαλακτικών βακτηρίων, κατά τη μετέπειτα διάρκεια της συντήρησης υπό ψύξη. 6
Abstract In the present study the preservation of raw rainbow trout fillets with the freeze-chilling method in combination with modified atmosphere packaging (MAP), 40% CO 2 : 60% N 2 and under vacuum, was investigated. Previous studies have shown that freeze-chilling can increase the shelf-life of raw fish fillets, when compared to refrigeration [Guldager et al. (1998), Shewan et al. (1961), Simmonds & Lamprecht (1985)]. The MAP increases the shelf-life of raw fish fillets at about 50% [Farber (1995), Church (1998)]. These two methods of preservation appear to have a synergistic effect to the increase of shelf-life of raw fish fillets, according to previous studies [Fagan et al. (2004), Boknes et al. (2003)]. Freezing causes a cold shock to the vegetative forms of the microorganisms, especially when it occurs with a high freezing rate. Freezing results in a reduction of the number of some species of microorganisms and in an increase of the lag phase of the remaining species of microorganisms later, when they enter the chilling phase, after thawing. Moreover, the high rate freezing of fish, prior to rigor mortis state, according to Boknes (2003), is essential for the achievement of the desired increase of shelf-life of fish with the freeze-chilling method of preservation. When MAP includes gaseous CO 2, it impedes the growth of several microorganisms, due to the polyvalent antimicrobial activity of carbon dioxide and additionally, due to the exclusion of O 2 from the interior of the package. The successful MAP requires the use of packaging materials with excellent barrier properties, in order to be effective. The initial composition of gases has to remain stable, in order to ensure their intended function, for the entire duration of preservation. In this study, the influence of preservation with freeze-chilling, in combination with MAP of raw rainbow trout fillets was investigated. The fish were headed, filleted, packaged into modified atmosphere packaging, frozen at -35 C and stored in the freezer at -20 C. After a period of time the fillets were thawed and placed into chilling conditions (4 C). Physicochemical [ph, moisture content, drip loss, oxidation (TBA), total volatile basic nitrogen (TVBN)] and microbiological [total viable count (TVC), psychrotrophic bacteria, lactic acid bacteria (LAB) and total coliforms] characteristics of rainbow trout fillets were measured, in order to investigate the rate and nature of changes occurring during chilled storage. 7
More specifically, four experiments were performed on raw rainbow trout fillets, in order to investigate: a) the impact of the freeze-chilling method in contrast to the chilling method for the preservation in gaseous MAP (60% Ν 2 : 40% CO 2 ) b) the effect of gaseous MAP 60% Ν 2 : 40% CO 2 and vacuum packaging in combination with the freeze-chilling method of preservation, c) the impact of the two gas/product volume ratios of 3/1 and 1/1 in the MAP and the freeze-chilling preservation method, d) the impact of the sequence of processing (1-first freezing and then packaging and 2- first packaging and then freezing) during the freeze-chilling preservation method and MAP 60% Ν 2 : 40% CO 2 and e) the impact of the frozen storage duration (1, 2 and 3 months) during the freeze-chilling preservation method of the rainbow trout fillets with MAP 60% Ν 2 : 40% CO 2. The results indicated that MAP in combination with the freeze-chilling method, increased the shelf-life of raw rainbow trout fillets, compared to cold storage at 4 C. The gaseous modified atmosphere packaging caused lower drip loses when compared to vacuum packaging, during freeze-chilling. The rainbow trout fillets were better preserved when they are first frozen and then packaged, than when they were first packaged and then frozen. The gas/product: 3/1 volume ratio offered better preservation than the gas/product: 1/1volume ratio. Finally, freezing duration of 2 months seemed to enhance the preservation of raw freeze-chilled rainbow trout fillets, by better inhibiting the growth of TVC and LAB during the chilling state. 8
Πρόλογος (ευχαριστίες) Για την εκπόνηση της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής, έπαιξαν σημαντικό ρόλο και μου παρείχαν αμέριστη βοήθεια σημαντικοί άνθρωποι και παράγοντες. Θα ήθελα για το λόγο αυτό, να ευχαριστήσω, αρχικά το Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών για την απρόσκοπτη βοήθεια σε λειτουργικό και οικονομικό επίπεδο. Έπειτα, τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Ε. Κατσανίδη, για την σημαντική στήριξη, υπομονή και καθοδήγησή του. Τη βιομηχανία Α. Χατζόπουλος Α.Ε., για την απαιτούμενη τεχνογνωσία, την επαγγελματική κατάρτιση και την προμήθεια των υλικών συσκευασίας για τις ανάγκες της παρούσας έρευνας. Τέλος, την οικογένεια, τους φίλους και το σύντροφο της ζωής μου, οι οποίοι με την πίστη τους σε μένα, την ενθάρρυνση και την κατανόησή τους, με βοήθησαν να φέρω εις πέρας τη μεταπτυχιακή μου ειδίκευση. Χωρίς τη στήριξη όλων των παραπάνω, δεν θα ήταν δυνατή η διεκπεραίωση της παρούσας εργασίας. 9
Περιεχόμενα Περίληψη (στην ελληνική γλώσσα)... 5 Περίληψη (στην αγγλική γλώσσα)... 7 Πρόλογος (ευχαριστίες)... 9 Πίνακας Περιεχομένων... 10 Α. Εισαγωγή... 13 Β. Ανασκόπηση Βιβλιογραφίας... 17 1. Συσκευασία Τροποποιημένης Ατμόσφαιρας... 17 1.1 Γενικά... 17 1.2 Περιβάλλον αερίων... 20 1.2.1 Τα αέρια που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας... 20 1.2.1.1 Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 )... 20 1.2.1.2 Οξυγόνο... 21 1.2.1.3 Άζωτο... 21 1.2.1.4 Μονοξείδιο του άνθρακα... 22 1.2.1.5 Αδρανή αέρια... 22 1.2.2 Επίδραση του περιβάλλοντος των αερίων στις χημικές και στις βιοχημικές ιδιότητες των τροφίμων... 22 1.2.2.1 Επίδραση του οξυγόνου... 23 1.2.2.2 Επιδράσεις άλλων αερίων της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας... 24 1.2.3 Φυσική αλλοίωση... 25 1.2.4 Επίδραση του περιβάλλοντος των αερίων στην δραστηριότητα βακτηρίων, ζυμών και μυκήτων... 26 1.2.4.1 Επίδραση του οξυγόνου... 26 1.2.4.2 Επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα... 27 1.2.4.3 Επίδραση του αζώτου... 30 1.2.5 Επιλογή του σωστού συνδυασμού αερίων... 30 1.2.5.1 Εφαρμογές... 31 1.3 Υλικά συσκευασίας... 35 1.3.1 Τα κύρια πλαστικά που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας... 36 10
1.3.1.1 Αιθυλική βινυλική αλκοόλη... 36 1.3.1.2 Πολυαιθυλένια... 36 1.3.1.3 Πολυαμίδια... 37 1.3.1.4 Πολυτερεφθαλικός αιθυλεστέρας... 38 1.3.1.5 Πολυπροπυλένιο... 38 1.3.1.6 Πολυστυρένιο... 39 1.3.1.7 Πολυβινυλοχλωρίδιο... 30 1.3.1.8 Πολυβυνιλιδενοχλωρίδιο... 39 1.3.2 Επιλογή των πλαστικών υλικών συσκευασίας... 41 1.3.2.1 Έγκριση για επαφή με τρόφιμα... 41 1.3.2.2 Ιδιότητες φραγμού σε αέρια και υδρατμούς... 41 1.3.2.3 Οπτικές ιδιότητες... 44 1.3.2.4 Αντιθαμβωτικές ιδιότητες... 45 1.3.2.5 Μηχανικές ιδιότητες... 45 1.3.2.6 Ιδιότητες θερμοσυγκόλλησης... 46 2. Χαρακτηριστικά της πέστροφας, μηχανισμοί αλλοίωσης και συντήρηση αλιευμάτων... 47 2.1 Χαρακτηριστικά της πέστροφας... 47 2.2 Μηχανισμοί αλλοίωσης αλιευμάτων... 49 2.2.1 Μικροβιακή ανάπτυξη... 50 2.2.2 Ενζυμική δράση... 53 2.2.3 Οξείδωση των λιπών (Τάγγιση)... 54 2.3 Συντήρηση με ψύξη... 54 2.4 Συντήρηση με κατάψυξη... 56 2.4.1 Γενικά... 56 2.4.2 Ταχύτητα κατάψυξης... 58 2.4.3 Συντήρηση των αλιευμάτων υπό κατάψυξη... 60 2.4.4 Απόψυξη... 60 2.5 Μέθοδος συντήρησης με κατάψυξη και ψύξη (freeze chilling)... 61 3 Νομοθεσία... 65 3.1 Νομοθεσία σχετικά με τα αλιεύματα... 65 3.2 Νομοθεσία σχετικά με τα υλικά συσκευασίας... 65 Γ. Πειραματικό μέρος... 68 1. Υλικά και Μέθοδοι... 68 11
1.1 Πειραματικός σχεδιασμός... 68 1.1.1 Αναγνωριστικό Πείραμα... 68 1.1.2 Πρώτο πείραμα... 68 1.1.3 Δεύτερο πείραμα... 70 1.1.4 Τρίτο πείραμα... 72 1.1.4 Τέταρτο πείραμα... 73 1.2 Μεθοδολογία αναλύσεων... 76 1.2.1 Φυσικοχημικές αναλύσεις... 76 1.2.2 Μικροβιολογικές αναλύσεις... 78 1.2.3 Υλικά συσκευασίας... 79 1.2.4 Στατιστική ανάλυση... 79 2. Αποτελέσματα... 80 2.1 Πείραμα αναγνωριστικό... 80 2.2 Πείραμα 1 ο... 82 2.3 Πείραμα 2 ο... 94 2.4 Πείραμα 3 ο... 102 2.5 Πείραμα 4 ο... 106 3. Συζήτηση... 117 3.1 Επίδραση της μεθόδου συντήρησης με ψύξη και κατάψυξη-ψύξη... 117 3.2 Επίδραση της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας (ΤΑ) και κενού, κατά τη συντήρηση υπό κατάψυξη (-20 C) - ψύξη (4 C)... 119 3.3 Επίδραση της αλληλουχίας των επεξεργασιών για συντήρηση υπό κατάψυξη (-20 C) ψύξη (4 C)... 120 3.4 Επίδραση της αναλογίας αερίων/προϊόντος (3/1 και 1/1) κατά τη συντήρηση σε ΤΑ αερίων υπό κατάψυξη (-20 C) ψύξη (4 C)... 120 3.5 Επίδραση της διάρκειας κατάψυξης (1, 2 και 3 μήνες) κατά τη συντήρηση υπό κατάψυξη (-20 C) ψύξη (4 C)... 121 4. Συμπεράσματα... 122 5. Βιβλιογραφία... 125 12
Α. Εισαγωγή Τα αλιεύματα είναι μια ευπαθής ομάδα τροφίμων. Η αυξημένη υγρασία που περιέχουν συμβάλλει στη γρήγορη μικροβιολογική τους αλλοίωση, ενώ η μαλακότητα των ιστών τους απαιτεί αυξημένη προσοχή κατά το χειρισμό και τη μεταφορά τους. Επιπλέον, η περιεκτικότητά τους σε πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, ευθύνεται για τη γρήγορη οξείδωσή τους, εφόσον έρχονται σε επαφή με το οξυγόνο και εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες. Για την πραγματοποίηση των πειραμάτων στην παρούσα διατριβή επιλέχθηκαν, ως αντικείμενο μελέτης, τα νωπά φιλέτα πέστροφας. Η πέστροφα είναι ένα ψάρι με οικονομική σημασία, το οποίο ευδοκιμεί σε πολλά μέρη της γης και εκτρέφεται συστηματικά σε ιχθυοτροφεία. Έτσι, η αύξηση του χρόνου ζωής και η βελτίωση των συνθηκών συντήρησης και διακίνησης της πέστροφας με μεθόδους, οι οποίες μπορούν να προσδώσουν προστιθέμενη αξία στο προϊόν, είναι ένα ζήτημα που χρήζει περεταίρω διερεύνησης. Οι πέστροφες που χρησιμοποιήθηκαν στα παρόντα πειράματα ήταν προέλευσης ιχθυοτροφείου, προκειμένου να επιτευχθεί η όσο το δυνατόν μικρότερη παραλλακτικότητα μεταξύ των δειγμάτων, λόγω των κοινών συνθηκών διαβίωσης όλων των δειγμάτων στις συνθήκες του ιχθυοτροφείου. Επιπλέον, υπάρχει σταθερή διάθεση ψαριών στην αγορά κατά τη διάρκεια του χρόνου. Η πέστροφα, καθώς είναι ένα ψάρι με αυξημένη λιποπεριεκτικότητα, δεν ενδείκνυται για συσκευασία, η οποία να επιτρέπει την επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα, διότι προκαλούνται οξειδώσεις, οι οποίες οδηγούν στην ποιοτική της υποβάθμιση. Κατά τον τρόπο αυτό, με τη συσκευασία υπό κενό ή σε ατμόσφαιρα αερίων CO 2 και Ν 2, αποφεύγεται η επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα και πετυχαίνεται μεγαλύτερη διάρκεια ζωής κατά την ψύξη ή την κατάψυξη. Η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας (ΤΑ) έχει χρησιμοποιηθεί επιτυχώς για την επιμήκυνση της διάρκειας ζωής των φιλέτων ψαριού κατά 25-100% (Church, 1998). Η αντιμικροβιακή δράση του CO 2, όταν το αέριο αυτό εμπεριέχεται στις συσκευασίες ΤΑ, ευνοείται σε χαμηλές θερμοκρασίες ψύξης, λόγω της αύξησης της διαλυτότητας του αερίου, καθώς μειώνεται η θερμοκρασία. Έτσι, σε ευαλλοίωτα τρόφιμα, όπου χρησιμοποιείται αέριο CO 2, ενδείκνυται η συντήρηση να γίνεται σε χαμηλές θερμοκρασίες. 13
Η συνήθης πρακτική συντήρησης και διακίνησης των ιχθύων που δεν έχουν δεχτεί άλλη επεξεργασία, είναι υπό ψύξη ή υπό κατάψυξη. Τα τελευταία χρόνια διατίθενται στην αγορά αλιεύματα, τα οποία διατηρούνται υπό ψύξη και έχουν προηγουμένως καταψυχθεί (freeze-chilling). Η μέθοδος της συντήρησης υπό κατάψυξη και ακολούθως υπό ψύξη ονομάζεται freeze-chilling και πάνω σ αυτήν δεν έχουν διεξαχθεί πολλές έρευνες, ενώ χαρακτηριστικό είναι ότι δεν υπάρχει σαφές νομικό πλαίσιο ακόμα, το οποίο να οριοθετεί την εφαρμογή της. Η μέθοδος της συντήρησης με κατάψυξη-ψύξη κέρδισε ενδιαφέρον σαν μέθοδος συντήρησης φιλέτων ψαριού, αφού έρευνες έδειξαν, ότι η διάρκεια ζωής των φιλέτων ψαριών που συσκευάζονταν και συντηρούνταν με τη μέθοδο κατάψυξηςψύξης ήταν 3-5 ημέρες (Church, 1998), ενώ η διάρκεια ζωής των φιλέτων που συντηρούνταν υπό ψύξη περιοριζόταν στις 2-3 ημέρες. Η μέθοδος συντήρησης υπό κατάψυξη-ψύξη μελετήθηκε, από τη σκοπιά των φυσικοχημικών χαρακτηριστικών ωμών φιλέτων σολομού και σκουμπριού, από προηγούμενους ερευνητές (Fagan et al., 2003). Το φιλέτο από σκουμπρί είχε διάρκεια ζωής 3 ημέρες, ενώ το φιλέτο σολομού 5 ημέρες, με τη μέθοδο κατάψυξης-ψύξης. H επίδραση των διαφορετικών προφίλ θερμοκρασίας και χρονικής διάρκειας των επεξεργασιών της κατάψυξης και ακολούθως της ψύξης, ενδεχομένως χαρακτηρίζεται έντονα από τη χρονική διάρκεια του κάθε σταδίου, ενώ το κατάλληλο προφίλ, ενδεχομένως να διαφέρει χαρακτηριστικά από ψάρι σε ψάρι, λόγω της διαφορετικότητας της σύστασης του κάθε είδους. Σχετικά λίγες έρευνες έχουν διεξαχθεί για την μελέτη του συνδυασμού της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας και της μεθόδου συντήρησης με κατάψυξη-ψύξη στην ποιότητα αλιευμάτων [Guldager et al. (1998), Boknes et al. (2000); (2001); (2002), Fagan (2004)]. Το αντικείμενο των μελετών αυτών ήταν η αξιολόγηση της καταλληλότητας του συνδυασμού των δύο αυτών μεθόδων συντήρησης στην αύξηση της διάρκειας ζωής φιλέτων ψαριού. Από μελέτες προηγούμενων ερευνητών προκύπτει το συμπέρασμα, ότι οι δύο αυτές μέθοδοι εμφανίζουν συνεργιστική δράση στην επιμήκυνση της διάρκειας ζωής των αλιευμάτων. Ο χρόνος ζωής φιλέτων ψαριού με τη συνεργιστική δράση των δύο μεθόδων αυξήθηκε σε 5 ημέρες για το σκουμπρί και 7 ημέρες για το σολομό (Fagan et al., 2004). Έχουν αναφερθεί και άλλες μεγαλύτερες διάρκειες ζωής σε παρόμοιες μελέτες. Άλλοι ερευνητές αναφέρουν αρκετά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των φιλέτων ψαριού, όταν αυτά συσκευάζονταν σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα. Για παράδειγμα, 14
ο Guldager (1998) αναφέρει διάρκεια ζωής 20 ημερών μετά την απόψυξη, σε φιλέτα μπακαλιάρου συσκευασμένα σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα διατηρημένα με τη μέθοδο κατάψυξης-ψύξης. Ο Refsgaard (1998) αναφέρει, ότι μόνο μικρές μεταβολές παρατηρήθηκαν στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά σε φιλέτα σολομού που διατηρήθηκαν στους -30 C για 34 εβδομάδες. Ο Gormley (2002) αναφέρει, ότι κυμαινόμενες θερμοκρασίες κατάψυξης κάτω από το σημείο κατάψυξης φιλέτων σολομού και καπνιστού σκουμπριού προκάλεσαν αύξηση της οξύτητας σε περίοδο κατάψυξης άνω των 8 μηνών. Κρίσιμοι παράγοντες για τη διατηρησιμότητα των αλιευμάτων είναι α) η αρχική κατάσταση της πρώτης ύλης, αναφορικά με τα μικροβιολογικά και τα φυσικοχημικά της χαρακτηριστικά, β) η επεξεργασία που θα δεχτεί, γ) η συσκευασία και τα χαρακτηριστικά αυτής, καθώς και οι συνθήκες που θα επικρατούν στο εσωτερικό της συσκευασίας, καθώς και δ) το θερμοκρασιακό προφίλ κατά την επεξεργασία και τη διακίνηση του προϊόντος, μέχρι τη διάθεσή του στον τελικό καταναλωτή. Η εφαρμογή των κανόνων της ορθής βιομηχανικής πρακτικής, η άμεση κατάψυξη των ιχθύων πριν το στάδιο της νεκρικής ακαμψίας και η συσκευασία σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα σε κατεψυγμένα για 12 μήνες φιλέτα βακαλάου συντέλεσαν στην επιμήκυνση της διάρκειας ζωής σε 14 μέρες μετά την απόψυξη (Boknes, 2002). Ο Fagan (2003) επίσης αναφέρει, ότι η φρεσκάδα της πρώτης ύλης είναι καίριας σημασίας για την εφαρμογή της μεθόδου freeze-chilling και συσκευασίας σε ΤΑ. Η άμεση κατάψυξη των φιλέτων στο χώρο της αλίευσης κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική, προκειμένου να επιτευχθεί επιμήκυνση του χρόνου ζωής στην φάση της ψύξης, κατά τη μέθοδο συντήρησης υπό κατάψυξη-ψύξη. Πρέπει να ληφθεί υπόψη το γεγονός, ότι συγκρίσεις μεταξύ ειδών και σε διαφορετικές μελέτες είναι δύσκολες, λόγω της παραλλακτικότητας στην ποιότητα της πρώτης ύλης και στις συνθήκες των πειραμάτων (Fagan, 2003). Η παραλλακτικότητα στη διάρκεια ζωής σε όλες τις μελέτες οφείλεται στην αρχική φρεσκάδα του αλιεύματος τη στιγμή της συσκευασίας, στο χρόνο που μεσολαβεί μέχρι την κατάψυξη των φιλέτων, στη διαφορετική αναλογία όγκων αερίου/προϊόντος κατά τη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας, στις θερμοκρασίες συντήρησης υπό κατάψυξη και ψύξη, στη φυσιολογία των ψαριών, στη αρχική μικροβιολογική κατάσταση των ψαριών, κ.ά. Θα πρέπει να γίνουν εκτεταμένες έρευνες στη φάση της κατάψυξης της επεξεργασίας freeze-chilling και θα πρέπει να μελετηθούν πολλοί παράμετροι, όπως 15
η απώλεια οπού, η σκληρότητα, η οξείδωση και η μικροβιολογική ανάπτυξη στα φιλέτα των ψαριών. Με βάση τα παραπάνω, η δυνατότητα συντήρησης της πέστροφας, ως ένα ψάρι με εμπορική σημασία, σε συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας και με τη μέθοδο κατάψυξης-ψύξης, θα μπορούσε να επιφέρει σημαντικά οφέλη στη βιομηχανία αλιευμάτων από την άποψη του κέρδους, αλλά και στον καταναλωτή από την άποψη της ποιότητας. Προκειμένου να επεκταθεί η γνώση, όσον αφορά στην συντήρηση της πέστροφας με τις μεθόδους συντήρησης υπό κατάψυξη-ψύξη και συσκευασία σε ΤΑ, εκτελέστηκαν τέσσερα πειράματα στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής. Έτσι, μελετήθηκε η επίδραση των μεθόδων συντήρησης υπό κατάψυξηψύξη (freeze-chilling) και της συσκευασίας σε ΤΑ σε φυσικοχημικά και μικροβιολογικά χαρακτηριστικά, τα οποία συνδέονται με τη διατηρησιμότητα των νωπών φιλέτων πέστροφας. Μετά από ενδεδειγμένο πειραματικό σχεδιασμό μελετήθηκαν οι επιδράσεις των παρακάτω παραμέτρων στα φυσικοχημικά και μικροβιολογικά χαρακτηριστικά φιλέτων πέστροφας: 1. Τρόπος συσκευασίας (σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα αερίων 60% Ν 2 : 40% CO 2 με αναλογία όγκου αερίων/προϊόντος 3/1 και 1/1 και υπό κενό). 2. Μέθοδος συντήρησης (απλή ψύξη ή κατάψυξη-ψύξη) 3. Αλληλουχία επεξεργασίας (1-πρώτα κατάψυξη και έπειτα συσκευασία και 2- πρώτα συσκευασία και έπειτα κατάψυξη) 4. Διάρκεια κατάψυξης (1, 2 και 3 μήνες) Μελλοντικές έρευνες θα μπορούσαν να μελετήσουν την επίδραση των χαμηλών θερμοκρασιών, του ρυθμού και της χρονικής διάρκειας της κατάψυξης, στη συμπεριφορά διαφορετικών ομάδων μικροοργανισμών και πώς αυτοί αναπτύσσονται μετά από την απόψυξη και συντήρηση υπό ψύξη, στη μέθοδο freeze-chilling, καθώς ο μηχανισμός αλλοίωσης των αλιευμάτων που συντηρούνται υπό ψύξη είναι η μικροβιακή ανάπτυξη. 16
Β. Ανασκόπηση της βιβλιογραφίας 1. Συσκευασία Τροποποιημένης Ατμόσφαιρας 1.1 Γενικά Η κανονική σύσταση του ατμοσφαιρικού αέρα είναι: Άζωτο: 78.08% (όγκος προς όγκο), οξυγόνο 20.96% και διοξείδιο του άνθρακα 0.03%, μαζί με ποικίλες συγκεντρώσεις υγρασίας και ίχνη από άλλα αέρια. Πολλά τρόφιμα αλλοιώνονται γρήγορα, όταν έρχονται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα. Οι τρόποι αλλοίωσης συνίστανται στην πρόσληψη ή αποβολή υγρασίας και στην αλληλεπίδραση των συστατικών του τροφίμου με το οξυγόνο, ώστε τα τρόφιμα είτε οξειδώνονται, είτε αναπτύσσονται σε αυτά αερόβιοι μικροοργανισμοί. Η μικροβιακή ανάπτυξη έχει σαν αποτέλεσμα μεταβολές στη δομή, την οσμή, τη γεύση και τη θρεπτική αξία του τροφίμου. Οι μεταβολές αυτές μπορούν να καταστήσουν το τρόφιμο μη αποδεκτό ή και ακατάλληλο προς κατανάλωση. Η συντήρηση των τροφίμων σε συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας μπορεί να διατηρήσει την ποιότητα και να επιμηκύνει τη διάρκεια ζωής ενός προϊόντος, μειώνοντας το ρυθμό των χημικών και βιοχημικών αντιδράσεων αλλοίωσης και μειώνοντας (ή σε μερικές περιπτώσεις αυξάνοντας) την ανάπτυξη των αλλοιογόνων μικροοργανισμών (Gordon, 1993). Χαρακτηριστικά, η αύξηση του χρόνου ζωής ορισμένων τροφίμων φαίνεται στον πίνακα 1.1. Η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας ορίζεται ως «η συσκευασία ευαλλοίωτων προϊόντων σε ατμόσφαιρα που έχει τροποποιηθεί με τρόπο, ώστε η σύστασή της να είναι διαφορετική τον ατμοσφαιρικό αέρα (Hintlian & Hotchkiss, 1986). Η απομάκρυνση και/ή αντικατάσταση της ατμόσφαιρας που περιβάλλει ένα προϊόν, πριν το ερμητικό κλείσιμό του σε υλικά με χαμηλή διαπερατότητα σε αέρια και υδρατμούς, ορίζεται ως συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας (TA ή ΜΑP - Modified Atmosphere Packaging). Στο σημείο αυτό, πρέπει να επισημανθεί, ότι η χρήση του κατάλληλου μίγματος αερίων τροποποιημένης ατμόσφαιρας έχει νόημα, εφόσον το υλικό συσκευασίας που χρησιμοποιείται έχει τις κατάλληλες ιδιότητες φραγμού, έτσι ώστε η σύσταση των αερίων της τροποποιημένης ατμόσφαιρας να παραμένει αναλλοίωτη, 17
για όσο το δυνατόν μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και να προσδίδει τις επιθυμητές ιδιότητες κατά τη διάρκεια της συντήρησης του προϊόντος. Έτσι, η εφαρμογή της τροποποιημένης ατμόσφαιρας συνοδεύεται αναπόφευκτα από τη χρήση υλικών συσκευασίας με χαμηλή διαπερατότητα σε αέρια και υδρατμούς, για να είναι αποτελεσματική. Πίνακας 1.1: Επίδραση της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας (MAP) στη διάρκεια συντήρησης ορισμένων τροφίμων (Fellows, 2000) Διάρκεια συντήρησης σε ημέρες Προϊόν Στον αέρα Σε MAP Συντήρηση με ψύξη Χοιρινό κρέας 4 9 Βοδινό κρέας 4 12 Κοτόπουλο 6 18 Ψάρια 2 10 Προϊόντα κρέατος παστεριωμένα 7 28 Προϊόντα κρέατος νωπά 3-4 11 Νωπά ζυμαρικά 2 28 Νωπή πίτσα 6 21 Σάντουιτς 2 21 Συντήρηση χωρίς ψύξη Ψωμί 7 21 Κέικ 14 180 Καφές 3 548 Η συσκευασία των τροφίμων σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα μπορεί να προσφέρει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, διατηρώντας την ποιότητα των τροφίμων για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, καθώς επιβραδύνει το ρυθμό χημικών και βιοχημικών αντιδράσεων και παράλληλα εμποδίζει ή επιβραδύνει την ανάπτυξη αλλοιογόνων και παθογόνων μικροοργανισμών. Η σύνθεση της ατμόσφαιρας στο περιβάλλον του τροφίμου δεν παραμένει σταθερή, όπως στην περίπτωση της συντήρησης των φρούτων και λαχανικών με ψύξη σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα, αλλά μεταβάλλεται στη διάρκεια της συντήρησης του προϊόντος. Η μεταβολή αυτή είναι αποτέλεσμα της δραστηριότητας των μικροοργανισμών, σε ορισμένες περιπτώσεις της αναπνευστικής 18
δραστηριότητας των προϊόντων και ενδεχομένως της συνεχιζόμενης ανταλλαγής αερίων με το περιβάλλον λόγω της διαπερατότητας του περιέκτη σε αέρια. Στα πλεονεκτήματα της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας περιλαμβάνονται: α) η αύξηση του χρόνου ζωής και της διάρκειας συντήρησης των τροφίμων με την άσκηση αντιμικροβιακής δράσης και με τη δυνατότητα μείωσης του ph των τροφίμων όταν καθίσταται απαραίτητο, η οποία μειώνει την ανάγκη της συχνής αντικατάστασης τους στις βιτρίνες-ψυγεία των καταστημάτων πώλησης, β) η καλύτερη παρουσίαση των προϊόντων στον καταναλωτή, καθώς μπορεί να προσφέρει μια βελτιωμένη εμφάνιση του προϊόντος σε έναν βολικό περιέκτη, καθιστώντας έτσι ένα προϊόν πιο ελκυστικό, γ) ο εύκολος διαχωρισμός των προϊόντων, τα οποία είναι συσκευασμένα σε φέτες, δ) η απουσία χημικών συντηρητικών, ε) η αύξηση της εμβέλειας διακίνησης και εμπορίας των ευαλλοίωτων τροφίμων σε ευρύτερες περιοχές με μειωμένο κόστος μεταφοράς, λόγω της μη συχνής διανομής αυτών, στ) τη βελτίωση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών ορισμένων τροφίμων, όπως η βελτίωση του κόκκινου χρώματος στα κρεατοσκευάσματα. Στα μειονεκτήματα της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας περιλαμβάνονται: α) το κόστος αγοράς και εγκατάστασης του αναγκαίου εξοπλισμού, των αερίων και των αναλυτικών οργάνων για τον έλεγχο της σύνθεσης των αερίων, β) ο αυξημένος όγκος του συσκευασμένου προϊόντος που αυξάνει το κόστος μεταφοράς και τις απαιτήσεις χώρου στις προθήκες διάθεσης του προϊόντος, γ) ο κίνδυνος ανάπτυξης παθογόνων μικροοργανισμών στην περίπτωση έκθεσης του προϊόντος σε υψηλές θερμοκρασίες από λανθασμένο χειρισμό των λιανοπωλητών ή των καταναλωτών και δ) η απώλεια κάθε θετικής επίδρασης στην περίπτωση που ο περιέκτης παρουσιάζει διαρροές ή ανοιχθεί. Θα πρέπει να σημειώνεται ότι η συσκευασία σε τροποποιημένη ατμόσφαιρα δεν βελτιώνει την ποιότητα των τροφίμων, τα οποία έχουν χαμηλή ποιότητα πριν τη συσκευασία. Κατά συνέπεια το συσκευασμένο προϊόν θα πρέπει να είναι υψηλής ποιότητας πριν τη συσκευασία του προκειμένου να αξιοποιηθούν τα οφέλη από την εφαρμογή της συσκευασίας. Επιπλέον, είναι απαραίτητη η τήρηση των συνθηκών ορθής βιομηχανικής πρακτικής και χειρισμού, καθώς και ο έλεγχος της θερμοκρασίας σε κάθε στάδιο της επεξεργασίας των προϊόντων. Επίσης, η θερμοκρασία διατήρησης του προϊόντος υπό ψύξη πρέπει να διατηρείται σχολαστικά, ούτως ώστε να εξασφαλίζονται τα πλεονεκτήματα της εφαρμογής αυτής (Μπλούκας, 2004). 19
1.2 Περιβάλλον αερίων 1.2.1 Τα αέρια που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας (TA) Τα τρία πιο κοινά αέρια που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας είναι α) E 948 Οξυγόνο (O 2 ), β) E 290 Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) και γ) E 941 Άζωτο (N 2 ), σε διάφορους συνδυασμούς και ποσοστιαίες αναλογίες. Η επιλογή του αερίου εξαρτάται απόλυτα από το τρόφιμο που πρόκειται να συσκευαστεί. Τα αέρια χρησιμοποιούνται μόνα τους ή σε συνδυασμό, με στόχο να επιτυγχάνεται μια ασφαλής παράταση ζωής, παράλληλα με τη διατήρηση των απαιτούμενων οργανοληπτικών χαρακτηριστικών των τροφίμων. Σε σπάνιες περιπτώσεις χρησιμοποιούνται ορισμένα ευγενή αέρια όπως το E 938 Αργό (Ar), E 939 Ήλιο (He), κ.ά., τα οποία βρίσκουν περιορισμένη εφαρμογή στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας ορισμένων προϊόντων, όπως στα σνακ με πατατάκια ή στον καφέ, παρόλο που η βιβλιογραφία περί των ιδιοτήτων και των εφαρμογών τους είναι περιορισμένη. Αναφέρεται επίσης πειραματική χρήση μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και διοξειδίου του θείου (SO 2 ). Η χρήση όμως του CO απαγορεύεται στην Ευρώπη, λόγω της τοξικότητας που εμφανίζει. 1.2.1.1 Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) Το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) είναι ένα άχρωμο αέριο, το οποίο εμφανίζει μια ελαφριά πικάντικη οσμή σε μεγάλες συγκεντρώσεις. Είναι ελαφρώς διαβρωτικό παρουσία υγρασίας. Διαλύεται εύκολα στο νερό (1,57gkg 1 σε 100kPa, 20 C) παράγοντας ανθρακικό οξύ (Η 2 CO 3 ), το οποίο αυξάνει την οξύτητα του διαλύματος και μειώνει το ph του διαλύματος. Το αέριο αυτό είναι επίσης διαλυτό στα λίπη και σε άλλες οργανικές ενώσεις (Mullan and McDowell, 2003). Η διαλυτότητα του CO 2 αυξάνεται όσο μειώνεται η θερμοκρασία. Για το λόγο αυτό, η αντιμικροβιακή του δραστηριότητα είναι πολύ πιο έντονη σε θερμοκρασίες κάτω των 10 C, από ότι είναι στους 15 C ή υψηλότερα. Η ιδιότητα αυτή έχει σημαντικές επιπτώσεις στη λειτουργικότητα της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας των διάφορων τροφίμων. Η μεγάλη διαλυτότητα του CO 2 έχει επίσης σαν αποτέλεσμα την κατάρρευση της συσκευασίας, λόγω της μείωσης του όγκου του αερίου στο εσωτερικό του περιέκτη (Μπλούκας, 2004). 20
1.2.1.2 Οξυγόνο Το οξυγόνο είναι ένα άοσμο αέριο, το οποίο είναι πολύ ενεργό και υποστηρίζει την καύση. Έχει μικρή διαλυτότητα στο νερό (0,040 gkg -1 σε 100 kpa, 20 C). Το οξυγόνο αποτελεί το βασικό αέριο που επηρεάζει και προάγει διάφορους τύπους αντιδράσεων υποβάθμισης των τροφίμων, που συμπεριλαμβάνουν την ανάπτυξη των αερόβιων βακτηρίων και μυκήτων, το ρυθμό των βιοχημικών αντιδράσεων στους φυτικούς ιστούς μετά τη συγκομιδή τους, τη δράση ορισμένων ενζύμων, τις αντιδράσεις αμαύρωσης, την οξείδωση των λιπών και άλλων ευαίσθητων συστατικών των τροφίμων, όπως βιταμινών, χρωστικών και αρωματικών ουσιών. Για το λόγο αυτό στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας το οξυγόνο, ανάλογα με τη φύση του τροφίμου, είτε αποκλείεται από τη σύνθεση των αερίων είτε περιλαμβάνεται σε αυτή σε ορισμένη συγκέντρωση (Mullan and McDowell, 2003). Γενικά, προκειμένου να αυξηθεί η διάρκεια ζωής των τροφίμων, η ατμόσφαιρα της συσκευασίας θα πρέπει να περιέχει χαμηλή συγκέντρωση υπολειμματικού οξυγόνου. Σε ορισμένα είδη τροφίμων όμως, μια χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου μπορεί να προκαλέσει προβλήματα ασφάλειας και ποιότητας. Για παράδειγμα, στο νωπό κρέας το οξυγόνο διατηρεί την κύρια χρωστική, τη μυοσφαιρίνη, στην οξυγονωμένη της μορφή (οξυμυοσφαιρίνη), η οποία προσδίδει σε αυτό λαμπερό κόκκινο χρώμα. Στα αλιεύματα, η παρουσία οξυγόνου εμποδίζει την ανάπτυξη των αναερόβιων παθογόνων βακτηρίων, στα οποία ανήκει το Closridium botulinum, το οποίο είναι το πλέον επικίνδυνο. Σε μεγάλες συγκεντρώσεις, σε τρόφιμα υψηλής λιποπεριεκτικότητας, όπως ορισμένα είδη ψαριών, μπέικον κ.ά. συμβάλλει στο τάγγισμα του λίπους. Τέλος, στα φρούτα και τα λαχανικά η συγκέντρωση οξυγόνου πρέπει να διατηρείται πάνω από μια οριακή συγκέντρωση, ώστε να αποτρέπεται η αναερόβια αναπνοή, η οποία οδηγεί στη γρήγορη αλλοίωσή τους. Αυτές οι μεταβολές θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή της κατάλληλης συγκέντρωσης αερίων για ένα συσκευασμένο τρόφιμο (Μπλούκας, 2004). 1.2.1.3 Άζωτο Το άζωτο (Ν 2 ) είναι ένα σχετικά μη ενεργό (αδρανές) αέριο χωρίς οσμή, γεύση και χρώμα. Έχει μικρότερη πυκνότητα από τον αέρα, δεν είναι εύφλεκτο και έχει μικρή διαλυτότητα στο νερό (0,018gkg -1, 100kPa, 20 C) και σε άλλα συστατικά των τροφίμων. Η χαμηλή διαλυτότητα του αζώτου στα τρόφιμα μπορεί να 21
χρησιμοποιηθεί για την αποφυγή της κατάρρευσης της συσκευασίας σε τρόφιμα που περιέχουν μεγάλο ποσοστό υγρασίας και λίπους, όπως για παράδειγμα το κρέας. Ο κίνδυνος κατάρρευσης υπάρχει, όταν το διοξείδιο του άνθρακα διαλυτοποιείται στο τρόφιμο, ή το οξυγόνο καταναλώνεται από το τρόφιμο ή από τους μικροοργανισμούς. Η παρουσία του αζώτου εξισορροπεί την πίεση στο εσωτερικό της συσκευασίας και αποτρέπει τη συρρίκνωση της συσκευασίας, διατηρώντας σταθερό τον όγκο του (Mullan and McDowell, 2003). 1.2.1.4 Μονοξείδιο του άνθρακα Το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) είναι ένα άχρωμο, άγευστο και άοσμο αέριο, το οποίο είναι πολύ δραστικό και εύφλεκτο. Έχει πολύ μικρή διαλυτότητα στο νερό, όμως μεγάλη διαλυτότητα στους οργανικούς διαλύτες. Το μονοξείδιο του άνθρακα έχει μελετηθεί στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας των κρεατικών και επιτρέπεται η χρήση του στις ΗΠΑ για την αποφυγή της αμαύρωσης στο συσκευασμένο λάχανο. Η εμπορική του εφαρμογή είναι περιορισμένη λόγω της τοξικότητας του και της ικανότητάς του να σχηματίζει εκρηκτικά μίγματα με τον αέρα. Για το λόγο αυτό επιτρέπεται η χρήση του σε ποσοστά κάτω του 0.5%. 1.2.1.5 Αδρανή αέρια Τα αδρανή αέρια είναι μια οικογένεια στοιχείων, τα οποία χαρακτηρίζονται από την έλλειψη της αντιδραστικότητας και περιλαμβάνει το ήλιο (Ηe), το αργό (Ar), το ξένο (Xe) και το νέον (Ne). Τα αέρια αυτά χρησιμοποιούνται σε ικανό αριθμό εφαρμογών, όπως σε σνακ προϊόντων με βάση την πατάτα. Από επιστημονική άποψη, είναι δύσκολο να δει κανείς, πώς η χρήση των αδρανών αερίων θα μπορούσε να προσφέρει κάποια πλεονεκτήματα σε σύγκριση με το άζωτο, ωστόσο τα αέρια αυτά χρησιμοποιούνται. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει, ότι υπάρχουν πιθανώς ακόμα μη δημοσιευμένα πλεονεκτήματα από τη χρήση τους (Mullan and McDowell, 2003). 1.2.2 Επίδραση του περιβάλλοντος των αερίων στις χημικές και στις βιοχημικές ιδιότητες των τροφίμων Η αλλοίωση των τροφίμων, εκτός από τη δράση των μικροοργανισμών, μπορεί να προκληθεί και από χημικές και βιοχημικές αντιδράσεις, 22
συμπεριλαμβανομένων των αντιδράσεων που καταλύονται από ένζυμα. Ο τεχνολόγος συσκευασίας θα πρέπει να γνωρίζει τις επιδράσεις αυτές και να κατανοεί το βαθμό που αυτές θα μετριάζονται κατά τη χρήση των τροποποιημένων ατμοσφαιρών. Από τα αέρια που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας, το οξυγόνο, εξαιτίας της δραστικότητάς του, έχει μελετηθεί εκτενώς. Λόγω της σημαντικότητας του οξυγόνου γίνεται εκτενής αναφορά στην επίδραση του αερίου αυτού. Ωστόσο, το CO 2 και σε μικρότερη έκταση το CO και το αιθυλένιο (C 2 H 4 ) έχουν επίσης μελετηθεί. 1.2.2.1 Επίδραση του οξυγόνου Εκτός από τη δράση του στους μικροοργανισμούς, το οξυγόνο μπορεί να προωθήσει την οξείδωση των λιπών, να επηρεάσει το χρώμα ορισμένων χρωστικών, να συμβάλλει στην ενζυμική μελάνωση και να προκαλέσει αστοχίες σε γεύση και οσμή στα αλιεύματα. Είναι σημαντικό να σημειωθεί, ότι η προσθήκη οξυγόνου σε μια συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας έχει τη δυνατότητα να προσφέρει θετικές αλλά και αρνητικές επιδράσεις στην ποιότητα του τροφίμου. Το τελικό αποτέλεσμα εξαρτάται κυρίως από το προϊόν που συσκευάζεται. Οξείδωση των λιπών: Η οξείδωση των λιπιδίων καλείται συνήθως οξειδωτική τάγγιση και ευνοείται από το οξυγόνο. Η οξειδωτική τάγγιση είναι μια από τις κυριότερες αιτίες αλλοίωσης των τροφίμων. Η αντίδραση του οξυγόνου με τα ακόρεστα λιπαρά οξέα είναι ένας βασικός λόγος υποβάθμισης και αλλοίωσης των λιπών ή των τροφίμων που περιέχουν λίπος. Η οξείδωση των ακόρεστων λιπαρών αναφέρεται ως αυτοξείδωση, καθώς ο ρυθμός της οξείδωσης αυξάνεται όσο προχωράει η αντίδραση. Τα υδροϋπεροξείδια είναι τα κυρίαρχα αρχικά προϊόντα αντίδρασης των λιπαρών οξέων με το οξυγόνο. Μεταγενέστερες αντιδράσεις ελέγχουν και επηρεάζουν τόσο το ρυθμό των αντιδράσεων, όσο και τη φύση των προϊόντων που σχηματίζονται. Κάποια από αυτά τα προϊόντα, όπως οξέα και αλδεΰδες, ευθύνονται σε μεγάλο βαθμό για την αλλοίωση της οσμής και της γεύσης των τροφίμων που ταγγίζουν. Η απομάκρυνση του οξυγόνου από τη συσκευασία και η αντικατάστασή του από άζωτο ή διοξείδιο του άνθρακα ή μίγματα αυτών, μπορεί να αναστείλει την οξειδωτική τάγγιση. Αστοχίες γεύσης και οσμής λόγω οξείδωσης: Οι αστοχίες γεύσης και οσμής των τροφίμων λόγω οξείδωσης μπορούν να προκληθούν από πληθώρα οξειδωτικών αντιδράσεων. Τα κρέατα, τα ψάρια, τα πουλερικά, τα υγρά τρόφιμα, τα ποτά και τα 23
γαλακτοκομικά προϊόντα είναι πολύ ευαίσθητα σε οξειδωτικές αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις αυτές μπορούν να ξεκινήσουν αλυσιδωτές αντιδράσεις, οι οποίες θα οδηγήσουν στην αλλοίωση της οσμής και της γεύσης και αυτό να γίνει σχετικά γρήγορα. Η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο μπορεί να καθυστερήσει την εμφάνιση σφαλμάτων γεύσης και οσμής λόγω οξείδωσης (Mullan and McDowell, 2003). 1.2.2.2 Επιδράσεις άλλων αερίων της συσκευασίας τροποποιημένης ατμόσφαιρας Το άζωτο είναι μη δραστικό και δεν έχει άμεση επίδραση στις χημικές και βιοχημικές ιδιότητες των τροφίμων. Παθητικά, εμποδίζει την οξείδωση των τροφίμων, εφόσον αντικαθιστά το οξυγόνο σε έναν ερμητικά κλεισμένο περιέκτη. Το διοξείδιο του άνθρακα, όπως αναφέρθηκε, εμφανίζει μεγάλη διαλυτότητα στο νερό, ιδιαίτερα σε χαμηλές θερμοκρασίες. Επίσης, είναι διαλυτό στα λιπίδια. Κατά τη χρήση του στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας απαιτείται ρύθμιση της προσρόφησής του. Μια υψηλή συγκέντρωση CO 2 μπορεί να οδηγήσει σε σφάλματα, όπως σε αυξημένη απώλεια υγρασίας στο νωπό κρέας, στην οξίνιση της γεύσης και στην κατάρρευση της συσκευασίας. Η κατάρρευση της συσκευασίας μπορεί να συμβεί, όταν το CO 2 είναι το αέριο με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση και διαλυθεί στο νερό και στη λιπιδική φάση του προϊόντος. Για την αποφυγή του σφάλματος αυτού θα πρέπει να προστίθεται στο μίγμα αερίων ένα αδιάλυτο αέριο, όπως το άζωτο. Το διοξείδιο του άνθρακα επίσης αντιδράει με το νερό προς το σχηματισμό ανθρακικού οξέος, το οποίο διίσταται και μειώνεται το ph. Με τη διαδικασία αυτή υπάρχει η πιθανότητα για μη επιθυμητές επιδράσεις σε ορισμένα τρόφιμα. Αυτό συμβαίνει πιθανώς λόγω της δημιουργίας σημείων με χαμηλό ph πάνω ή κοντά στην επιφάνεια των τροφίμων. Οι αντιδράσεις αυτές αν συμβούν, αν και υπάρχει αμφιβολία για το αν συμβαίνουν στην πράξη, μπορεί να προκαλέσουν την απώλεια της φρεσκάδας, για παράδειγμα στο φρέσκο κρέας. Ο μηχανισμός πιθανώς συνδέεται με μεταβολές στις πρωτεΐνες λόγω αλλαγής του ph, όπως μετουσίωση, μείωση της ικανότητας συγκράτησης νερού με αποτέλεσμα τη συγκέντρωση οπού στον περιέκτη και άλλες μεταβολές στη δομή τους, με αποτέλεσμα τη μεταβολή στο χρώμα και άτυπες τιμές στη απορρόφηση και στην ανάκλαση του φωτός από την επιφάνεια του τροφίμου (Μπλούκας, 2004). 24
Το μονοξείδιο του άνθρακα μπορεί να συνδεθεί με τη μυογλοβίνη και να σχηματίσει ένα σύμπλοκο έντονου κόκκινου χρώματος, την καρβοξυμυογλοβίνη, η οποία έχει όμοιο χρώμα με την οξυμυογλοβίνη. Το σύμπλοκο αυτό είναι πολύ πιο σταθερό από την οξυμυογλοβίνη και αυτός είναι και ένας από τους λόγους που το καθιστούν τοξικό. Το CO επίσης καθυστερεί την οξείδωση των λιπών και το σχηματισμό μεταμυογλοβίνης. Προς το παρόν, το CO δεν έχει εγκριθεί για χρήση στη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας. Η χρήση του, ωστόσο, έχει επιτραπεί στην Αμερική, λόγω των πλεονεκτημάτων που επιφέρει. Χρησιμοποιείται σε αναλογίες: 79.6 % N 2 : 20% CO 2 : 0.4% CO. Απαραίτητη προϋπόθεση για την αποτελεσματικότητά του είναι η απομάκρυνση του οξυγόνου από τη συσκευασία σε ποσοστό μικρότερο του 0.5%. Το οξυγόνο πρέπει να απομακρύνεται, ώστε το μόριο της μυογλοβίνης να μην ενώνεται με το οξυγόνο, σχηματίζοντας την οξυμυογλοβίνη, αλλά να ενώνεται με το μονοξείδιο του άνθρακα, σχηματίζοντας την καρβοξυμυογλοβίνη, η οποία έχει λαμπερό κόκκινο χρώμα. Η χρήση ωστόσο του μονοξειδίου του άνθρακα σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις καθίσταται επικίνδυνη (Mullan and McDowell, 2003). 1.2.3 Φυσική αλλοίωση Οι φυσικοχημικές μεταβολές στα τρόφιμα μπορούν να προκαλέσουν αλλοίωση περιορίζοντας τη διάρκεια ζωής τους. Για παράδειγμα, η απώλεια της υγρασίας σε φρέσκα κομμένα λαχανικά προκαλεί μαρασμό και απώλεια της τραγανότητας, η μετανάστευση της υγρασίας από τη γέμιση στη ζύμη των αρτοποιημάτων μπορεί να προκαλέσει κολλώδη δομή, ενώ η συναίρεση των γαλακτοκομικών προϊόντων έχει σαν αποτέλεσμα την εμφάνιση μη επιθυμητού ξεχωριστού υδατικού στρώματος. Επιπλέον, μερικά τρόφιμα είναι ευαίσθητα σε θερμοκρασίες ψύξης. Για παράδειγμα, κάποια τροπικά φρούτα είναι ευπαθή σε τραυματισμούς ψύξης, όταν εκτεθούν σε θερμοκρασίες 0-10 C. Τα εγκαύματα ψύξης προκαλούν απώλεια της ποιότητας λόγω ελλιπούς ωρίμανσης, διάβρωσης της επιδερμίδας, σάπισμα και ανάπτυξη εσφαλμένης οσμής και γεύσης. Με εξαίρεση την προστασία από την απώλεια και πρόσληψη υγρασίας, η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας δεν μπορεί να προστατέψει άμεσα από τις φυσικοχημικές αλλοιώσεις (Gordon, 1993). 25
1.2.4 Επίδραση του περιβάλλοντος των αερίων στην δραστηριότητα των μικροοργανισμών Τα τρόφιμα μπορούν να περιέχουν ένα μεγάλο εύρος μικροοργανισμών που περιλαμβάνει βακτήρια και τα σπόριά τους, ζύμες, μύκητες, πρωτόζωα και ιούς. Παρόλο, που τον τεχνολόγο συσκευασίας θα απασχολήσει πρωτίστως η αναχαίτιση της ανάπτυξης βακτηρίων, ζυμών και μυκήτων στο τρόφιμο, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη, ότι συγκεκριμένοι παθογόνοι μικροοργανισμοί, παρότι δεν θα αναπτυχθούν στο τρόφιμο, μπορεί να επιβιώνουν κατά τη διάρκεια του χρόνου ζωής και να προκαλέσουν τροφική δηλητηρίαση στον καταναλωτή. Το ζήτημα αυτό διευθετείται με τον έλεγχο μεγάλων μικροβιακών ομάδων που είναι ικανή να ελέγχει ή να επηρεάζει η συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας (Gordon, 1993). 1.2.4.1 Επίδραση του οξυγόνου Τα βακτήρια, οι ζύμες και οι μύκητες παρουσιάζουν διαφορετικές ανάγκες στην αναπνοή τους και στις μεταβολικές τους οδούς. Οι μικροοργανισμοί μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σύμφωνα με τις απαιτήσεις τους σε οξυγόνο (Πίνακας 1.2). Αερόβιοι: Απαιτούν οξυγόνο για την ανάπτυξή τους και περιλαμβάνουν τα πανταχού παρόντα Gram-αρνητικά αλλοιογόνα βακτήρια, τα οποία ανήκουν στο γένος Pseudomonas. Η κατηγορία αυτή περιλαμβάνει επίσης κάποια παθογόνα βακτήρια όπως το Vibrio parahaemolyticus. Σημειώνεται ότι κάποια είδη Vibrio κατηγοριοποιούνται ως προαιρετικά αερόβια. Μικροαερόφιλοι: Αναπτύσσονται σε μικρές συγκεντρώσεις οξυγόνου. Παρόλα αυτά, ένα περιβάλλον με χαμηλή συγκέντρωση οξυγόνου μπορεί να είναι εκλεκτικό για ορισμένα σημαντικά παθογόνα βακτήρια, όπως τα Campylobacter jejuni και Listeria monocytogenes. Ορισμένα μικροαερόφιλα βακτήρια, για παράδειγμα είδη του γένους Lactobacillus, μπορεί να απαιτούν αυξημένα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα σε συνθήκες χαμηλής συγκέντρωσης οξυγόνου, προκειμένου να έχουν τη βέλτιστη γι αυτά ανάπτυξη. Προαιρετικά αναερόβιοι: Αναπτύσσονται γενικά καλύτερα παρουσία οξυγόνου, ωστόσο είναι ικανά να αναπτύσσονται και χωρίς οξυγόνο. Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται γένη της οικογένειας Enterobacteriacaeae, συμπεριλαμβανομένων των παθογόνων μικροοργανισμών: Escerichia coli, είδη Salmonella και Shigella, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, είδη 26
Brochothrix, είδη Vibrio, μερικά είδη Bacillus και ζύμες. Η Aeromonas hydrophilia είναι ένα νέο και αναδυόμενο παθογόνο, το οποίο αναπτύσσεται στα ψάρια και στα προϊόντα τους. Πολλά στελέχη είναι ψυχρότροφα και μερικά μπορούν να αναπτύσσονται σε θερμοκρασίες 3-5 C. Πίνακας 1.2: Απαιτήσεις σε οξυγόνο ορισμένων μικροοργανισμών σχετικών με τη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας (Mullan and McDowell, 2003). Κατηγορία Αλλοιογόνοι μικ/σμοί Παθογόνοι μικ/σμοί Αερόβιοι Micrococcus sp. Bacillus cereus Μύκητες (Botrytis cinerea) Pseudomonas sp. Yersinia enterocolitica Vibrio parahaemolyticus Campilobacter jejuni Μικροαερόφιλοι Lactobacillus sp. Listeria monocytogenes Bacillus spp. Enterobacteriaceae Aeromonas hydrophilia Escherichia coli Προαιρετικά αναερόβιοι Brochothrix thermosphacta Salmonella spp. Shewanella putrefaciens Ζύμες Staphylococcus spp. Vibrio sp. Αναερόβιοι Clostridium sporogenes Clostridium perfigens Clostridium tyrobutyricum Clostridium botulinum Αναερόβιοι: Η παρουσία οξυγόνου αναχαιτίζει την ανάπτυξή τους ή τα θανατώνει, όπως το Clostridium botulinum. Η απομάκρυνση οξυγόνου, για παράδειγμα, στη συσκευασία κενού, θα είναι απαγορευτική για την ανάπτυξη αερόβιων αλλοιογόνων και παθογόνων βακτηρίων και έτσι θα επιμηκύνει τη διάρκεια ζωής. Ωστόσο, υπάρχουν άλλοι μικροοργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των παθογόνων E. Coli και A. Hydrophilia, οι οποίοι είναι ικανοί να αναπτυχθούν υπό αυτές τις συνθήκες (Mullan and McDowell, 2003). Σε όλες τις συσκευασίες τροποποιημένης ατμόσφαιρας συνίσταται ελάχιστη περιεκτικότητα οξυγόνου 5-10% με στόχο την αναστολή της ανάπτυξης των αναερόβιων μικροοργανισμών και ειδικότερα του Clostridium botulinum (Κοτζεκίδου, 2004). 1.2.4.2 Επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα Οι αντιμικροβιακές ιδιότητες του διοξειδίου του άνθρακα είναι γνωστές για αρκετό χρονικό διάστημα (Valley & Rettger, 1927). Το CO 2 ενεργεί ως 27
βακτηριοστατικός και μυκοστατικός παράγοντας. Πιο πρόσφατες έρευνες δείχνουν ότι το CO 2 είναι αποτελεσματικό ενάντια στα ψυχρότροφα (King & Nagel, 1975), παρέχοντας έτσι τη δυνατότητα, να επιμηκύνεται η διάρκεια ζωής σε τρόφιμα που αποθηκεύονται σε χαμηλές θερμοκρασίες. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες αναφορικά με τον ενεργό μηχανισμό του CO 2. Γενικά, το CO 2 επιμηκύνει τη φάση προσαρμογής και τη λογαριθμική φάση ανάπτυξης. Η δράση του επί των μικροοργανισμών εξαρτάται από δύο παράγοντες: α) τη συγκέντρωση του CO 2 στην ατμόσφαιρα που περιβάλλει το προϊόν, μετά την αποκατάσταση της ισορροπίας, λόγω της διαλυτότητάς του στην επιφάνεια του τροφίμου και β) τη θερμοκρασία διατήρησης του προϊόντος. Η δράση του είναι περισσότερο αποτελεσματική σε συγκέντρωση 20-30% και αυξάνεται σε χαμηλές θερμοκρασίες, λόγω αύξησης της διαλυτότητάς του. Φαίνεται ότι υπάρχει συστοιχία αντιμικροβιακών μηχανισμών του διοξειδίου του άνθρακα. Η αντιμικροβιακή του δράση αποδίδεται στους παρακάτω μηχανισμούς: α) το CO 2 διαπερνά την κυτταρική μεμβράνη των βακτηρίων με αποτέλεσμα να προκαλεί πτώση του ενδοκυτταρικού ph και μείωση της ενδοκυτταρικής ενζυμικής δραστηριότητας, β) αναστέλλει τη λειτουργία ορισμένων αποκαρβοξυλιωτικών ενζύμων και προκαλεί την αναστολή της ηλεκτρικής οξειδάσης σε συγκεντρώσεις CO 2 μεγαλύτερες από 10%, γ) τροποποιεί τις ιδιότητες και τη λειτουργία της κυτταρικής μεμβράνης, η οποία με τη σειρά της εμποδίζει ορισμένες δραστηριότητες του κυττάρου όπως η προσρόφηση και η δίοδος υλικών, ενώ μπορεί να προκαλέσει και τη διάρρηξή της, δ) προκαλεί μείωση του ph με τη διάλυσή του στο νερό (Valley & Rettger 1927, King & Nagel 1975, Gill & Tan 1979, Enfors & Molin 1981 και Daniels et al.1985). Η ευαισθησία επιλεγμένων αλλοιογόνων και παθογόνων βακτηρίων στο διοξείδιο του άνθρακα φαίνεται στον πίνακα 1.3. Γενικά, η ανάπτυξη των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων αναστέλλεται πολύ περισσότερο από τα θετικά κατά Gram. Η επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα, όπως προαναφέρθηκε, εξαρτάται ιδιαίτερα από τη θερμοκρασία. Για το λόγο αυτό θεωρείται επιτακτική ανάγκη, να διατηρείται η ακεραιότητα του ελέγχου της θερμοκρασίας κατά μήκος της εφοδιαστικής αλυσίδας, προκειμένου να προστατεύεται η υγεία του καταναλωτή. Θα πρέπει επίσης να δίνεται προσοχή στην ενδεχόμενη εκβλάστηση σπορίων του C. botulinum, που μπορεί να ευνοείται από την παρουσία CO 2, όπως έχει παρατηρηθεί (Eklund, 1982). 28
Όταν το CO 2 απαιτείται για τον έλεγχο της ανάπτυξης των βακτηρίων και των μυκήτων, πρέπει να χρησιμοποιείται σε ποσοστό 20% τουλάχιστον. Τα καλύτερα αποτελέσματα λαμβάνονται σε ποσοστά 20-30%. Ωστόσο, συγκεντρώσεις ως και 100% μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συσκευασία κρέατος και πουλερικών. Πίνακας 1.3: Ευαισθησία ορισμένων μικροοργανισμών σχετικών με τη συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας στο CO 2 (Eklund, 1982). Αναστέλλονται από το CO 2 Το CO 2 έχει μικρή ή καθόλου επίδραση στην ανάπτυξη Το CO 2 ευνοεί την ανάπτυξη Pseudomonas spp. Enterococcus spp. Lactobacillus spp. Aeromonas spp. Brochothrix spp. Clostridium botulinum * Bacillus spp. Μύκητες συμπεριλαμβανομένου του Botrytis cinerea Enterobacteriaceae συμπεριλαμβανομένου του E. Coli Staphylococcus aureus Yersinia enterocolitica Lactobacillus spp. Clostridium spp. Listeria monocytogenes Aeromonas hydrophylia Τα αποτελέσματα εξαρτώνται από την θερμοκρασία αποθήκευσης και από τη συγκέντρωση του αερίου. Για μερικούς μικροοργανισμούς η συγκέντρωση του CO 2 πρέπει να είναι κοντά στο 50% και η θερμοκρασία <10 C για να είναι τα αποτελέσματα στατιστικά σημαντικά. Η αναστολή της ανάπτυξης μπορεί να διαφέρει μεταξύ των διαφόρων στελεχών. * Η εκβλάστηση των σπορίων του C. botulinum μπορεί να ευνοηθεί σε περιβάλλον εμπλουτισμένο με CO 2. Η αντιμικροβιακή δράση του CO 2 εξαρτάται επιπλέον από τη μικροχλωρίδα του τροφίμου και τα χαρακτηριστικά του. Χαμηλές συγκεντρώσεις 10-20% διοξειδίου του άνθρακα αναστέλλουν την ανάπτυξη των γενών Pseudomonas, Achromobacter, Acinetobacter και Moraxella. Θεωρείται ότι αυξανομένης της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα, αυξάνεται η βακτηριοστατική του δράση. Παθογόνοι μικροοργανισμοί όπως οι Clostridium perfigens και Clostridium botulinum δεν επηρεάζονται από την παρουσία διοξειδίου του άνθρακα και η ανάπτυξή τους ευνοείται σε αναερόβιο περιβάλλον. Βακτήρια των οποίων η ανάπτυξη ευνοείται παρουσία διοξειδίου του άνθρακα, όπως οι γαλακτοβάκιλλοι, σχηματίζουν υπεροξείδια και οξέα, τα οποία αναστέλλουν την ανάπτυξη του γένους Clostridium. Σε προϊόντα, τα οποία συντηρούνται σε χαμηλές θερμοκρασίες ψύξης σε 29