ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Τρόφιμο: προϊόντα πρωτογενούς παραγωγής ή προϊόντα που προέρχονται από αυτά με κατάλληλη επεξεργασία. Προσφέρουν ικανοποίηση κατά την μάσηση αλλά και ενέργεια και όλα τα απαραίτητα συστατικά που χρειάζεται ο ανθρώπινος οργανισμός για να επιβιώσει και αναπτυχθεί. Θρεπτικά συστατικά: πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες, βιταμίνες, ανόργανα στοιχεία. Λίπη, υδατάνθρακες, πρωτεΐνες: Η διάσπασή τους προσφέρει ενέργεια (καταβολισμός). Αμινοξέα, άλατα: συμμετέχουν στην ανάπτυξη και συντήρηση του οργανισμού. Άλατα, βιταμίνες: ρυθμίζουν βασικές λειτουργίες του οργανισμού Νερό: Όπως το οξυγόνο δεν είναι θρεπτικό συστατικό αλλά ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΟ. Περιέχουν επίσης: αρωματικές ενώσεις, χρωστικές, οργανικά οξέα τα οποία κυρίως ενισχύουν την γεύση. Όποια ουσία δεν προσφέρει θρεπτικά συστατικά στον οργανισμό θεωρείται ενισχυτικό γεύσης και όχι τρόφιμο (π.χ. πιπέρι)
Πηγή Τροφίμων: Πρωτογενής παραγωγή (γεωργία, πτηνοτροφία, κτηνοτροφία, αλιεία) Ωμά τρόφιμα (raw foods): εκείνα τα οποία αμέσως μετά την συγκομιδή ή την σφαγή πτηνών και ζώων, εκτός από τον καθαρισμό δεν έχουν υποστεί άλλη επεξεργασία Νωπά ή φρέσκα τρόφιμα (fresh foods): εκείνα που διατηρούνται σε ψύξη ή θερμοκρασία περιβάλλοντος για όσο χρόνο δεν εμφανίζουν αλλιώσεις. Φυτικά προϊόντα: δημητριακά, όσπρια, φρούτα, λαχανικά, πατάτα, καρποί, ελαιούχοι καρποί, μανιτάρια (μύκητες), μέλι (συμπυκνωμένος φυτικός πολτός) Ζωϊκά προϊόντα: γάλα, κρέας ζώων & πουλερικών, αυγά, ψάρια, μαλάκια (χταπόδι καλαμάρι κλπ) οστρακοειδή, μαλακόστρακοειδή (γαρίδες, καβούρια, αστακός) Επεξεργασία τροφίμων: ορίζεται το σύνολο των διεργασιών με τις οποίες η πρωτογενής παραγωγή, σε συνδυασμό ή όχι με άλλα συστατικά, με την βοήθεια εργασίας, δαπάνη ενέργειας, χρήση κατάλληλου εξοπλισμού, επιστημονικήςγνώσηςμετατρέπεταισεάλλα προϊόντα έτοιμα προς κατανάλωση ή πρώτες ύλες για την παραγωγή άλλων προϊόντων
Τα επεξεργασμένα τρόφιμα (processed foods): το αποτέλεσμα της επεξεργασίας προϊόντων πρωτογενούς παραγωγής τα οποία χαρακτηριστικές ιδιότητες εντελώς διαφορετικές από εκείνες της πρώτης ύλης που χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή τους. Πρόβλημα: Η επεξεργασία των τροφίμων οδηγεί πολλές φορές στην υποβάθμιση των προϊόντων ανάπτυξη ελάχιστα επεξεργασμένων τροφίμων (minimal processed foods) (λαχανικά, φρούτα κομμένα. Έχουν δεχθεί επεξεργασία τέτοια ώστε να διατηρούν τα χαρακτηριστικά του φρέσκου προϊόντος αλλά για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Βιολειτουργικά τρόφιμα ή λειτουργικά τρόφιμα (functional foods) αναπτύσσεται τα τελευταία χρόνια. Παροχή θρεπτικών στοιχείων και τα συστατικά τους ασκούν επιπλέον ευεργετική δράση στον ανθρώπινο οργανισμό (εμπλουτισμένα με φυτικές ίνες, ω λιπάρα, ανόργανα άλατα, ιχνοστοιχεία). Προσφέρουν καλύτερη πέψη, εντερική λειτουργία, βελτίωση μεταβολισμού, έλεγχος χοληστερόλης, τριγλυκεριδίων, πρόληψη από χρόνιες παθήσεις.
Βιομηχανία τροφίμων (Food Processing Industry): οκλάδοςτηςβιομηχανίαςπου ασχολείται με την επεξεργασία των τροφίμων. Προφανής στόχος το κέρδος αλλά ταυτόχρονα έχει ως αποστολή να προσφέρει στον καταναλωτή ποικιλία τροφίμων η οποία: 1. Θα ικανοποιούν τις απαιτήσεις ως προς την εμφάνιση, οσμή, γεύση 2. Θα έχουν την απαιτούμενη θρεπτική αξία καλύπτοντας τις ανάγκες σε θρεπτικά συστατικά 3. Θα είναι ασφαλή για την υγεία 4. Θα μπορούν να συντηρηθούν για χρονικό διάστημα το οποίο θα επειτρέπει την διακίνηση, εμπορία και διατήρηση έως ότου καταναλωθούν Στην Ελλάδα η βιομηχανία τροφίμων αποτελεί δυναμικό κλάδο της Ελληνικής Βιομηχανίας, με το μεγαλύτερο κύκλο εργασιών
Τα τρόφιμα είναι φθαρτά προϊόντα τα οποία αν δεν συντηρηθούν σωστά υφίστανται ποιοτική υποβάθμιση & αλλοίωση Ποιοτικά υποβαθμισμένο τρόφιμο: μεταβολές στα οργανοληπτικά του χαρακτιριστήκα μείωση αποδοχής από το κοινό μείωση εμπορικής του αξίας κατάλληλο προς κατανάλωση. (θρυμματισμός μπισκότου, χτύπημα στη επιφάνεια μήλου) (μια μικρή υποβάθμιση όμως μπορεί να είναι η απαρχή της αλλοίωσης ενός τροφίμου). Αλλοιωμένο τρόφιμο: έχουν επέλθει μεταβολές που: α) το καθιστούν ακατάλληλο προς κατανάλωση ή επεξεργασία προκαλώντας τεράστιες οικονομικές, και β) πιθανόν επικίνδυνο για την υγεία του ανθρώπου. Αίτια Ποιοτικής Υποβάθμισης & αλλοίωσης Μηχανικά αίτια (κτύπημα, εφελκυσμός, κ.α.) Μικροοργανισμοί (βακτήρια, μύκητες, ζύμες) Ενδογενή ένζυμα Φυσικοί παράγοντες (υγρασία, φως, οξυγόνο, θερμοκρασία) Χημικές αντιδράσεις (μη ενζυμική αμαύρωση, οξειδώσεις) Παράσιτα (ταινία εχινόκοκκος), Έντομα & τρωκτικά
Μικροοργανισμοί Προκαλούν τις περισσότερες αλλοιώσεις στα τρόφιμα και σε ορισμένες περιπτώσεις τα καθιστούν επικίνδυνα για την υγεία. Μύκητες Μονοκύτταροι ή πολυκύτταροι οργανισμοί που πολλαπλασιάζονται με σπόρια. Αναπτύσσονται σε μεγάλο εύρος θερμοκρασιών και κυρίως στην επιφάνεια του τροφίμου, ακόμα και αν υπάρχει ελάχιστη υγρασία. Πολλοί μύκητες είναι ωφέλιμοι και χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία τροφίμων (Roquefort). Κάποιοι μύκητες εκκρίνουν μυκοτοξίνες που είναι επιβλαβείς για τον ανθρώπινο οργανισμό. Ζύμες Μονοκύτταροι μύκητες που πολλαπλασιάζονται κυρίως με εκβλάστηση. Θερμοκρασία 20 30 0 C. Τρόφιμα που περιέχουν σάκχαρα, οργανικά οξέα και έχουν όξινο ph, όπως καρπούς, μαρμελάδες, χυμούς φρούτων. Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ellipsoideus χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία. Οι άγριες ζύμες προκαλούν ζημιά στην οινοποιία.
Βακτήρια Μονοκύτταροι οργανισμοί που πολλαπλασιάζονται με διχοτόμηση. Με βάση το σχήμα τους κατατάσσονται σε κόκκους και βακίλους. Αρκετά βακτήρια είναι σπορογόνα. Με βάση τις απαιτήσεις για οξυγόνο κατατάσσονται σε αερόβια, αναερόβια, προαιρετικά αερόβια. Τα περισσότερα βακτήρια προκαλούν αλλοιώσεις στα τρόφιμα και χαρακτηρίζονται ως αλλοιογόνα. Άλλα είναι παθογόνα διότι δημιουργούν στον άνθρωπο τροφικές δηλητηριάσεις και λοιμώξεις. Οι τροφικές δηλητηριάσεις προκαλούνται από τις τοξικές ουσίες που έχουν παραχθεί από τα βακτήρια στα τρόφιμα πριν καταναλωθούν (αλλαντίαση ή βοτυλίωση από το clostridium botulinum). Οι τροφικές λοιμώξεις προκαλούνται από βακτήρια τα οποία βρίσκονται στο τρόφιμο και εισέρχονται στο πεπτικό σύστημα όπου πολλαπλασιάζονται, παράγουν τοξικές ουσίες (λιστερίωση, σαλμονέλλωση) Ορισμένα βακτήρια είναι ωφέλιμα και χρησιμοποιούνται ως καλλιέργειες στην βιομηχανία τροφίμων (γαλακτικά).
Κατάταξη μικροοργανισμών με βάση την θερμοκρασία ανάπτυξης Θερμοκρασία ανάπτυξης ( 0 C) Μικροοργανισμοί Ελάχιστη Άριστη Θερμόφιλοι 30 40 55 65 Μεσόφιλοι 5 10 30 40 Ψυχρότροφοι 0 10 20 30 Ψυχρόφιλοι 5 0 12 18
Καμπύλη ανάπτυξης μικροοργανισμών
Άλλα αίτια αλλοίωσης τροφίμων Μηχανικά αίτια: μώλωπες, θρυμματισμό, ράγισμα, καταστροφή ευπαθών προϊόντων Ένζυμα: μεταβολές χρώμα, οσμή γεύση. Συνεκτικότητα τροφίμων αντιμετωπίζονται δυσκολότερα από του μικροοργανισμούς Χημικές αντιδράσεις: λιγότερες αλλοιώσεις αλλά αντιμετωπίζονται δυσκολότερα και από τα ένζυμα. Μη ενζυμική μελάνωση (non enzymatic browing): α) αντιδράσεις Maillard μεταξύ καρβονυλίου αλδεϋδών, κετονών και αναγωγικών σακχάρων και της αμινικής ομάδας αμινών και αμινοξέων, πεπτιδίων, πρωτεϊνών. β) αντιδράσεις καραμελοποίησης με υψηλή θέρμανση σακχάρων (πολυϋδροξυλιωμένες καρβονυλικές ενώσεις), και οργανικών οξέων γ) οξειδωτικές αντιδράσεις συστατικών (π.χ. γλυκόζη, ασκορβικό οξύ) Οξείδωση λιπαρών ουσιών, κυρίως ακόρεστων σε κορεσμένα με την επίδραση Ο2 τάγκιση λιπών ελαίων ανάπτυξη δυσάρεστης οσμής και γεύσης. Οξείδωση θρεπτικών ουσίων μείωση θρεπτικής αξίας.
Φως: δρα ως καταλύτης σε πολλές οξειδωτικές αντιδράσεις Υγρασία: αναλόγως το τρόφιμο η απομάκρυνση ή η πρόσληψη της αλλοιώνει τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του τροφίμου Οξυγόνο: υπεύθυνο για την οξείδωση συστατικών των τροφίμων Θερμοκρασία: επιδρά στις μεταβολές που οφείλονται σε χημικές και βιολογικές αλλοιώσεις Έντομα: προκαλούν ζημιές στα τρόφιμα και έμμεσα μπορεί να μεταδώσουν ασθένειες στον άνθρωπο. Τρωκτικά: ζημιές στα τρόφιμα και μπορεί να μεταδώσουν ασθένειες στον άνθρωπο όπως τύφος, σαλμονέλωση, λεπτοσπείρωση, πανώλη.
Συντήρηση Τροφίμων (food preservation) είναι η λήψη μέτρων για την αντιμετώπιση των αιτιών που προκαλούν ποιοτική υποβάθμιση και αλλοίωση των τροφίμων Αποτελέσματα 1. Επιμήκυνση χρόνου διατήρησης 2. Βελτίωση γεωργικού εισοδήματος 3. Εφοδιασμός πόλεων και αστικών περιοχών 4. Διάθεση τροφίμων σε όλη τη διάρκεια του έτους 5. Δυνατότητα διατήρησης αποθεμάτων για έκτακτες ανάγκες
Ομοιόσταση μικροοργανισμών (homeostasis): Η τάση να διατηρούν ομοιόμορφο και σταθερό το εσωτερικό του περιβάλλον. Μηχανισμοί διατήρησης ph, συγκέντρωσης ιόντων, κυτταρικής μεμβράνης, γενετικού υλικού, ωσμωτικής πίεσης. Διατάραξη ομοιόστασης αδυναμία για παραπέρα ανάπτυξη και πολλαπλασιασμό θάνατο Ησυντήρησητροφίμωνστηρίζεται στις εξής βασικές αρχές: 1. Καταστροφή μικροοργανισμών που προκαλούν τις αλλοιώσεις σε κάθε τρόφιμο 2. Δημιουργία στο τρόφιμο συνθηκών εχθρικών για τους μικροοργανισμούς 3. Λήψη επιπλέον μέτρων για την αντιμετώπιση άλλων αιτιών αλλοίωσης
Μέθοδοι Επεξεργασίας & Συντήρησης Τροφίμων Ι. Μέθοδοι που καταστρέφουν τους μικροοργανισμούς Α. Με εφαρμογή θερμότητας 1. Παστερίωση 2. Αποστείρωση 3. Κονσερβοποίηση 4. Ασηπτική επεξεργασία 5. Θερμική εξώθηση 6. Μαγείρεμα υπό κενό Β. Ακτινοβολία Γ. Υψηλές Υδροστατικές Πιέσεις Δ. Νεότερες μη θερμικές μέθοδοι 1. Παλμικό ηλεκτρικό πεδίο υψηλής τάσης 2. Παλμικό φως υψηλής 3. Παλλόμενο μαγνητικό πεδίο 4. Υπέρηχοι
Ι. Μέθοδοι που επιβραδύνουν ή αναστέλλουν τη δράση μικροοργανισμών Α. Με εφαρμογή χαμηλών θερμοκρασιών 1. Ψύξη 2. Ψύξη σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα 3. Ψύξη σε συσκευασία τροποποιημένης ατμόσφαιρας 4. Κατάψυξη Β. Αφαίρεση νερού και μείωση ενεργότητας νερού 1. Συμπύκνωση a. Εξάτμιση b. Κατάψυξη και απομάκρυνση παγοκρυστάλλων c. Χρήση ημιπερατών μεμβρανών 2. Αφυδάτωση 3. Λυοφιλίωση Γ. Συντηρητικά Δ. Μεταβολή φύσης προϊόντος Ζυμώσεις Ε. Τεχνολογία πολλαπλών εμποδίων
Επιλογή κατάλληλης μεθόδου επεξεργασίας & συντήρησης τροφίμων εξαρτάται κυρίως από: Φύση του προϊόντος Επιδιωκόμενος στόχος Ικανός χρόνος συντήρησης με συγκεκριμένη μέθοδο Αποτελεσματικότητα μεθόδου Διασφάλιση υγείας καταναλωτή Διατήρηση οργανοληπτικών χαρακτηριστικών Ελαχιστοποίηση απωλειών θρεπτικών συστατικών Απαιτήσεις μεθόδου σε ενέργεια και φυσικούς πόρους (νερό) Κόστος και δυνατότητα εφαρμογής μεθόδου Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Κρίσιμος παράγοντας για την συντήρηση είναι και η επιλογή της συσκευασίας
Ρόλος ph στη συντήρηση τροφίμων Το ph καθορίζει το γένος και το είδος των μικροοργανισμών που μπορεί να αναπτυχθούν σε ένα τρόφιμο. Κατηγορία τροφίμου ph Αντιπροσωπευτικά τρόφιμα Χαμηλής οξύτητας > 4,5 Κρέας, γάλα, ιχθυηρά, λαχανικά Όξινα 4,0 4,5 Τομάτες, φρούτα Ισχυρώς όξινα < 4,0 (3,7) Φρούτα, χυμοί, τουρσία, κρασί, αναψυκτικά Ητιμή4,0 (3,7) επιλέχθηκε διότι είναι ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή που μπορεί να αναπτυχθούν στελέχη του Clostridium botulinum και να παράγουν τοξίνη.
Clostridium botulinum (Κλωστρίδιο της αλλαντίασης) Υποχρεωτικά αναερόβιο βακτήριο Πολύ διαδεδομένο στη φύση μπορεί να βρίσκεται σε όλα τα προϊόντα που έρχονται σε επαφή με το χώμα. Είναι το πλέον θερμοανθεκτικό σπορογόνο παθογόνο βακτήριο που μπορεί να αναπτυχθεί σε τρόφιμα χαμηλής οξύτητας Υπάρχουν 7 διαφορετικοί τύποι όπου οι συνηθέστεροι που προσβάλουν τον άνθρωπο είναι οι Α, Β και Ε Η τοξίνη που παράγει πολύ ισχυρή αφού 1μg αυτής προκαλεί ακαριαίο θάνατο. Τρόπος δράσης: αναστέλλει την απελευθέρωση της ακετυλοχολίνης (νευροδιαβιβαστής) στις γαγγλιακές και νευρομυϊκές συνάψεις. Η τροφική δηλητηρίαση που προκαλεί είναι η αλλαντίαση ή βοτυλίωση. Νευροπαραλυτική νόσος με πολύ υψηλή θνησιμότητα τα συμπτώματα της οποίας εμφανίζονται 18 96 μετά την κατανάλωση του μολυσμένου τροφίμου Επικίνδυνα τρόφιμα: Κονσέρβες, κρέας, ψάρια, λαχανικά, μέλι.
Το ph των τροφίμων μπορεί να μεταβληθεί με: 1. Οξέων (οξικό, κιτρικό, ασκορβικό, γαλακτικό) και γλυκονικής δ λακτόνης (ανυδίτης γλυκόζης +Η 2 Ο γλυκονικό οξύ) 2. Δράση μικροοργανισμών (σάκχαρα οξέα), (πρωτεΐνες, πεπτίδια, αμινοξέα Αμμωνία)
ΕΝΕΡΓΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ Ενεργότητα νερού (a W ) (water activity) λόγος τάσης υδραατμών (P) του τροφίμου προς την τάση ατμών του καθαρού νερού (P W ) a W = Σχετική υγρασία (ΣΥ) (relative humidity) σε χώρο ορίζεται ως το πηλίκο μερικής πίεσης υδρατμών (P ) στο χώρο σε ορισμένη θερμοκρασία προς την πίεση των υδρατμών του καθαρού νερού στην ίδια θερμοκρασία και εκφράζεται ως (%). ΣΥ = Χ 100