dormant spore
lysis
Desinfektionsmedel
Joniserande
IR
UV
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
- Djupfilter
- Membranfilter
- Kemiskt:
- Tryck
- Strålning
- Värme
chemically resistant proteines
activation
1
vegetative cell
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
sporulation
outgrowth
germinated spore
germination
2
DNA, Ca-DPA, few ribosomes, key enzymes,
no water
high thermal resistance
activated spore
Core:
Cortex: Negatively charged peptidoglucanes
Coat:
Endosporer (Bacillus, Clostridium, m.fl.)
Avskiljning
Inaktivering
Ånga
Torrvärme
Sterilisering
HOOC
N
COOH
5
4
3
2
1
0
0.1
10logN
N0
t
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
D = decimal reduction time
log N = log N0 - 1 t
D
Mikroorganismers värmekänslighet anges med D-värdet
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
4
3
Värmeavdödning av vegetativa celler orsakas främst av skador på cellmembranet, vars
fluiditet ökar med temperaturen. Subletal dos ger osmotisk känsliga celler.
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
Ca2+ som är komplexbundet till DPA (dipicolinic acid)
i core. DPA-halten korrelerar med sporens
värmeresisten. DPA finns endast i endosporer.
t
ln(N0/N ) ∇
= =F
k
k
FT
Fref
D121
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
1
1-10
5-20
D60
Exempel på typiska D-värden (min)
1-10
<1
D50
6
5
FT = Fref exp(- ∆E ( 1 - 1 ))
R Tref T
Steriliseringstid vid annan temperatur:
∇ : "sterilkriterium"
t=
ln N = -kt
N0
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
1/T(°K)
lutning = - ∆E/RT
k = Ae RT
-∆ E
lutning = - k
ln N = ln N0 -kt
dN = -kN
dt
Endosporer (allmänt)
0.1 - 4
Cl. botulinum
0.2
Cl. thermosaccharolyticum 10-20
Micrococcus
Streptococcus
Svampsporer
Mesofila bakterier (allm.)
Virus
Psykrotrofa bakterier
Psykrofila bakterier
ln k
lnN
lnN0
1a ordningens kinetik:
Beräkning av steriliseringstiden F (min)
D65 (min)
0.05
0.07
0.8
2.7
aw
0.995
0.98
0.94
0.9
-2
-1
0
1
2
log D
3
0
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
0.5
Vattenaktivitet
1
G. Molin
D-värdets variation med vattenaktiviteten för endosporer
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
Salmonella
thyphimurium
i sockerlösning
Cl. botulinumsporer i tomatsås
D115 (min)
0.13
0.26
0.49
0.52
pH
4
5
6
7
Värmeresistensen beror av pH och vattenaktivitet
8
7
0
0.2
0.4
0
T°C
40
120
A436
160
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
80
A436 after continuous sterilisation
6.2
6.6
0.8
0.6
pH
7.0
A436
200 (h)
9
0
40
80
10
120
T°C
Färg och pH ändring vid batch-sterilisering ( 3m3)
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
-∆E (kJ mol-1 )
B. subtilis sporer
318
B. stearothermophilus sporer
283
Cl. botulinum sporer
343
Folsyra
70
d-panthotenyl alkohol
88
Tiamine HCl
92
Cyanocobalamin
97
Riboflavin
98
Peroxidas
98
Maillard reaktioner
≈125
Exempel på aktiveringsenergier
H - C - OH
H
H - C - OH
H
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
O
11
N-glycosylamine
H-C-
H - C - OH
Schiffs base
H - C - OH
H - C - OH
HO - C - H
H - C - OH
H - C - OH
HO - C - H
H-C-
H-C-N-R
HN - R
Maillard products
2.1
2.2
2.3
Thiamine
∆E 92
kJ/mole
2.4
1/T
2.5
2.6
112 °C
2.7
2.8
96 °C
spores
∆E 280
kJ/mole
2.9
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
Den stora aktiveringsenergin för sterilisering utnyttjas för att minska
oönskade kemiska reaktioner, genom kontinuerlig HTST sterilisering
0.01
0.1
1
12
Inactivation kinetics for thiamine and B. stearothermophilus spores
D-glucose
H
H - C - OH
H - C - OH
H - C - OH
HO - C - H
H - C - OH
H-C-O
R-NH2
high T, low aw, high pH
Maillard reactions
A reducing sugar + -NH2
k (1/min)
0
10
20
30
120
F
130
Temperature (°C)
C/Co
140
0
1
∇(t)
0
=
∇ref
A exp(-∆E/(RTref))
exp(-∆E(R/T)) dt
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
Relativ steriliseringsdos:
A
t
Beräkningav relativ sterilitet och kemisk inaktivering vid
batchsterilisering
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
F121 = 15 min
∆Esteril = 282 kJ/mole (≈ B. stearothermophilus)
∆Etiamin = 92 kJ/mole
F (min)
Steriliseringstid och inaktivering av tiamin
vid kontinuerlig sterilisering
Chemical reaction (C/Co)
14
13
E. coli
Bioreactor
steam
system
Air in
Pastörisering:
1
10
60
100
1000
10
4
70
T (°C)
75
PerOx
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
Air out
Enfors: Livsmedelsmikrobiologi -02
lågstandardhög-
65
AlkPho
85
16
Feed solutions
15
Analys av enzymaktiviteterna visar
vilken pastörisering
som utförts
Harvest
80
10
100
1000
Analys av pastörisering av mjölk
15 sec pastörisering
D (sec)
