از نابود كردن كليه موجودات زنده موجود در محصول اعم از فرم فعال يا اسپرباكتريها و قارچها و همچنين انگلها و ويروس ها پروتوزواها و غيره به نحوي كه در طي نگهداري بعدي نتوانند موجب فساد محصول شوند، اما مقاومت حرارتي ميكروارگانيسم و اسپرآنها متفاوت و تابع عوامل مختلفي است و بنابراين در عمل نمي توان از زمان و درجه حرارت معيني براي استريليزاسيون و محتوي قوطيها كنسرو استفاده نمود. بعلاوه بايد در نظر داشت كه هميشه نمي توان براي حصول اطمينان از عمل استريليزاسيون از درجات حرارت بالاتر و زمان طولاني تر از حد لازم استفاده نمود، زيرا هر چند در چنين شرايطي ميكروارگانيسم ها نابود مي شوند اما تغييراتي نامطلوبي هم در غذا ها ايجاد مي شود، از جمله رنگ، طعم، مزه، بافت، ارزش غذايي آنها دچار تغييرات نامطلوب شده و بعلاوه اين عمل موجب هدر رفتن مقداري انرژي و وقت مي شود.
بنابراين لازم است از حداقل زمان و درجه حرارت براي استريليزاسيون استفاده شود و همزمان استريليته محصول تضمين گردد.
از طرفي انجام محاسبات حرارتي براي استريليزاسيون هر ماده كار مشكلي است و به همين جهت بيشتر متخصصين فن عقيده دارند كه مي توان يك گونه ميكروبي خاص را به عنوان معرف استريليزاسيون انتخاب نموده و محاسبات لازم را بر اساس مقاومت حرارتي آن انجام داد، براي اين منظور معمولاً از باكتري C.Botulinum به عنوان باكتري رفرانس استفاده مي شود كه علاوه بر بي هوازي بودن و امكان رشد و نمو و تكثير در قوطيهاي كنسرو اسپرساز بوده و در شرايط نامساعد محيط فرم مقاوم يا اسپرياهاگ ايجاد مي كند. و ضمناً سم بسيار مهلك و خطرناكي سنتز مي نمايد كه حضور آن در مواد غذايي سلامت مصرف كننده را به طور جدي به خطر مي اندازد.
بنابراين زمان و درجه حرارت استريليزاسيون كنسروها بايد طوري انتخاب شود كه به طور قطع تمام كلستريدياها و اسپرآنها از بين بروند و چنانچه پس از استريليزاسيون و در طي نگهداري در انبارها اين باكتري در كنسرو ها ديده شود دال بر عدم كفايت فرآيند حرارتي است.
در مطالعات پژوهشي R & D و... به جاي كلستريديوم بوتولينوم در مطالعات و تحقيقات آزمايشگاهي از C.Sporogens Putrefactive anaerobe PA 3679 وB.Stearothermophilus BS. 1518 نيز استفاده مي شود كه از كلستريديوم بوتولينوم مقاوم تر هستند و ضمناً خطرناك نيستند.
مقاومت حرارتي باكتري كلستريديوم بوتولينوم و خصوصاً اسپر آن مانند هر باكتري ديگري تابع زمان و درجه حرارت PH محيط و نحوه نفوذ حرارت به داخل محصول است هر قدر درجه حرارت بالاتر باشد انهدام ميكروب و اسپرهاي آن سريع تر است و برعكس در درجات حرارت پايين زمان مقاومت طولاني تر است بديهي است در اين مورد زمان و درجه حرارت هر دو داراي محدوده معيني هستند، و محدوده درجه حرارت مورد استفاده بين حداقل 88 درجه سانتيگراد تا 126 درجه سانتيگراد مي باشد.
حال اگر تعداد ميكروب با اسپرزنده مانده در اثر حرارت معين را در محور Y ها و زمان مجاورت آنها با درجه حرارت مذكور را روي محور X ها منتقل نماييم يك خط راست به دست مي آيد كه به نام منحني بقاء اسپرها يا Survival Curve ناميده مي شود كه از روي آن ملاحظه مي شود كه تعداد اسپرها و سلولهاي زنده مانده در اثر حرارت به مرور زمان كم و كم تر شده و به سمت صفر نزديك مي شود، اما با اطمينان كامل نمي توان گفت كه در چه زمان و درجه حرارتي در محدوده درجات حرارت و زمانهاي متداول در استريليزاسيون كنسروها تمام اسپرها از بين مي روند. محاسبات اوليه مربوط به استريليزاسيون كنسروها بايد روي گونه هاي شناخته شده اسپر انجام گيرد و اگر اين اسپر از كنسروها جدا شده باشد نتايج اطمينان بخش تري به دست مي آيد.
براي جداسازي و شمارش اسپرها در محاسبات فرآيند حرارتي جهت تعيين D – Value كه مبناي محاسبات استريليزاسيون است، ابتدا بايد گونه كلستريديوم بوتولينوم خالص، جدا شده از كنسرو را روي محيط liver broth يا Differential، Reinforced Clostridial Medium (DRCM) كشت داد، در اين محيط گونه هاي كلستريديا و ساير بي هوازيها و بي هوازي اختيارها رشد مي كنند، اما اگر سولفيت سديم و سيترات به محيط اضافه شود سولفيت سديم به وسيله كلستريديوم احياء مي شود و در اثر تشكيل سولفيد محيط سياه مي شود، البته سالمونلا، پروتئوس و اشيريشياكلي و پاره اي ديگر از ميكرو ارگانيسم ها نيز سولفيت را احياء مي كنند، اما اگر قبل از كشت عمل پاستوريزاسيون انجام گيرد ميكروارگانيسم هاي مزاحم از بين مي روند.
در عمل مقداري حدود 10 گرم از نمونه مورد آزمايش را در محلول 1/0 درصد آب پيتونه تا حد لازم رقيق مي كنند و روي محيط كشت مي برند و پليت هاي كشت شده را در اتو 30 درجه به مدت 7 روز قرار مي دهند، البته ظرف 4-3 روز اول كلينها ظاهر مي شوند اما محيط سياه نمي شود مگر پس از حدود 7 روز كه به اين وسيله شناسايي اوّليه انجام مي گيرد، پس از اين مرحله براي جدا كردن اسپرها از محيط كشت DRCM ابتدا محيط را از روي پنبه مصنوعي يا فيلتر مخصوص عبور مي دهند تا سلولها عبور كنند و مواد محيط كشت روي سطح باقي بماند بعد محيط سلولها را مدت 20 تا 30 دقيقه در 3500 دور در دقيقه سانتريفوژ مي كنند تا سلولها جدا شوند سپس شمارش سلولها را با روش متداول انجام مي گيرد و بايد ترتيبي داده شود كه طي اين عمل يك سوسپانسيون محتوي 1012 سلول به دست آيد، سلول شمارش شده مدت نيم ساعت در معرض دماي 75 درجه سانتي گراد قرار مي گيرند تا اسپرولاسيون انجام گيرد، به جاي استفاده از حرارت مي توان سلولها را مدت يك ساعت در معرض الكل اتيليك قرار داد براي اين منظور سوسپانسيون سلولي جدا شده را با هم حجم آن الكل اتيليك مخلوط مي كنند و يك ساعت به حال خود قرار مي دهند.
پس از طي مراحل فوق، سوسپانسيون اسپرهاي شمارش شده را به ميزان 7 سانتي متر مكعب در كپسولهاي كوچك شيشه اي ريخته، كپسول را به طور كامل بسته و در بن ماري روغن با حرارت مورد نظر قرار مي دهند، بلافاصله پس از سپري شدن زمان تماس لازم كپسول را سرد كرده و اسپرهاي زنده مانده را در حرارت 65oC - 55 فعال نمود تا به فرم Vegetaiveتبديل شود بعد كپسول محتوي اسپرفعال شده را شكسته و محتوي آن را روي محيطDRCM يا Blood agar برده در شرايط بي هوازي قرار مي دهند تا سلولهاي زنده مانده رشد كنند و شمارش آنها امكان پذير شود، اين كار براي تمام درجات حرارت و زمانهاي تماس به همين طريق انجام مي گيرد و در صورت عدم كفايت درجات حرارت و زمانهاي منتخب مي توان ارقام آنها را افزايش داد.
به هر حال تمامي متخصصين ترموباكتريولوژي در اين مورد اتفاق نظر دارند كه مرگ ميكروارگانيسم ها در اثر حرارت بالاتر از 88oc معادل 1900F از قوانين لگاريتمي تبعيت مي كند. بدين معني كه تعداد اسپرها در درجات حرارت بالاتر از 1900F به طور لگاريتمي با زمان كم مي شود.
جدول1: درجه حرارت و زمانهاي تماس اسپر در معرض آنها براي محاسبه D-Valaue
|
درجه حرارت ) سانتيگراد(
زمانهاي تماس در معرض درجه حرارت منتخب ( دقيقه ) |
121
1-2-3-4
118
3-4-5-6
116
4-5-6-7
114
5-6-7-8
112
6-7-8-9
100
7-8-9-10
98
8-9-10-11
96
9-10-11-12
92
10-11-12-13
90
12-13-14-15
88
14-15-16-17
بنابراين در مدت زماني از حرات دادن محصول 90% از تعداد اسپرهاي اوليه محصول در درجه حرات معين حذف شوند D-Valueيا Decimal Reduction Time ناميده مي شود كه مي تواند براي درجات حرارت ثابت ديگر نيز محاسبه و بيان شود، درصد تعداد باكتريها كه در فواصل زماني معيني در اثر حرارت نابود مي شوند به تعداد سلول اوليه بستگي دارد و اگر در زمان اول 90% از بين بروند و 10% باقي بمانند در زمانهاي بعدي به ترتيب تعداد بيشتري از سلولهاي باقي مانده از بين خواهند رفت و و تعداد سلولهاي باقي مانده به صفر نزديك مي شود اما صفر نمي شود و به عبارت ديگر براي نابودي كامل اسپرها زمان بينهايت لازم است و به همين جهت اين عمل استريليزاسيون تجارتي ناميده مي شود، مثلاً اگر تعداد سلول اوليه 000,000,1 باشند و محصول 4D حرارت داده شود هنوز 100 سلول زنده باقي مانده و چنانچه 7D حرارت داده شود هنوز 1/0 سلول ممكن است زنده مانده باشد. بدين معني كه از هر ده مورد احتمال آلودگي يك مورد وجود دارد. اين امر نشان مي دهد كه هر چه تعداد سلول يا اسپر بيشتر باشد زمان بيشتري براي از بين بردن آنها لازم است.
شكل 13 – نمودار نحوه مرگ و مير اسپرها يا منحني بقاي اسپر( 52)
******************
به همين جهت است كه براي مدت غذايي حساس در مقابل فساد به وسيله كلستريدياها يا غذاهايي كه داراي PH بالاتر از 6/4 هستند، لازم است محصول 12D حرارت داده شود تا احتمال زنده ماندن اسپرها تا حد ممكن پايين بيايد.
اما براي مواد غذايي كه محيط مساعدي براي رشد و نمو و تكثير كلستريدياها نيستند و PHآنها كمتر از 6/4 است. معمولاً 5D حرارت كافي است و براي غذاهاي اسيدي قوي با PH كمتر از 7/3 نوعي پاستورايزاسيون براي از بين بردن كپك ها و آنزيم ها كفايت مي كند.
از لحاظ رياضي مي توان D را از معادله زير به دست آورد :
T = D ( log A – log B )
كه در آن :
T = زمان حرارت دادن بر حسب دقيقه در حرارت كشنده.
A= تعداد ميكروارگانيسم ها در هر گرم محتوي بسته قبل از فرآيند حرارتي.
B = تعداد ميكروارگانيسم زنده مانده پس از زمان حرارت دادن t.
بديهي است هر قدر درجه حرارت بالاتر باشدD كمتر است و بالعكس.
D = زمان مرگ اعشاري يا DRT در حرارت كشنده.
به تجربه ثابت شده است كه هر چه درجه حرارت بالاتر باشد ميكروارگانيسم و اسپرهاي آنها زودتر از بين مي روند و اما بايد دانست كه منظور اصلي از نابود شدن ميكروارگانيسم ها و هاگها چيست، همانطور كه قبلاً گفته شد با قبول ارتباط لگاريتمي بين درجه حرارت و زمان و كاهش تعداد سلولها و اينكه در درجات حرارت و زمانهاي مورد نظر تعداد اسپرها قاعدتاً به صفر نمي رسد بايد ديد كه در حرات و زمان معين چه تعداد از هاگها از بين رفته يا مي روند و در استريليزاسيون كنسروها معمولاً هدف اصلي كاهش تعداد اوليه اسپرها از 1012 به 10o و يا به عبارت ديگر كاهش تعداد اسپرها از تعداد اوليه به EMBED Equation.3 آن در درجه حرارت معين است براي اين منظور باز هم تعداد اسپرو زمان آنها در معرض حرات معين (log D) روي كاغذ لگاريتمي يا نيمه لگاريتمي منتقل مي شود و نتيجه آن يك خط مستقيم است به نام منحني زمان از بين رفتن اسپرها در اثر حرات يا منحني Thermal Death Timeكه از روي آن مي توان به مدت زمان لازم براي از بين بردن اسپرهاي مختلف در هر درجه حرارت مشخص پي برد.
شكل 14 – نمودار زمان مرگ حراتي اسپرها در درجات مختلف حرات (52)
***************
از درجه حرارت حرارت مورد نظر به بالا مي رويم تا منحني قطع شود، از آن نقطه به محورLog D مي رويم به اين ترتيب زمان به دست مي آيد، بديهي است منظور از بين رفتن اسپرها در اينجا كاهش تعداد آنها از 1012 به 10o در هر ميلي متر است و مثلاً براي از بين رفتن اسپركلستريديوم بوتولينوم در درجه حرارت 250oF زماني حدود 4/2 دقيقه كفايت مي كند و به اين ترتيب براي اين اسپر 0/2(D) دقيقه است. براي درجات حرارت غير از 250oFاز رابطه زير استفاده مي شود:
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
كه در آنها
T = درجه حرارت انتخاب شده به جاي 250oF
t = زمان لازم در حرارت انتخاب شده.
Z = شيب منحني TDT بر حسب درجه فارنهايت.
F = زمان بر حسب دقيقه براي از بين بردن ميكروارگانيسم ها در 250oF
به عنوان مثال اگر بخواهيم از درجه حرات 200 فارنهايت به جاي 250 درجه فارنهايت استفاده كنيم و هدف ما از بين بردن اسپرهاي كلستريديوم بوتولينوم باشد، به راحتي از فرمول بالا استفاده شده و زمان به دست مي آيد.
در محاسبات حرارتي استريليزاسيون از واحد ديگري به نام Lethal Value نيز استفاده مي شود كه از فرمول زير به دست مي آيد :
EMBED Equation.3
که براي هر درجه حرارتي قابل محاسبه مي باشد.
بديهي است درجات حرارت بالاتر و پايين تر از 250oF اثر كشندگي دارند اما بايد توجه داشت كه به ازاي هر 18oF كاهش درجه حرارت زمان لازم براي به دست آوردن نتيجه مشابه با حرارت 250، حدود 10 برابر افزايش مي يابد، در فرمولهاي فوق Z يا Z-Value عبارت است از تعداد درجات سانتيگراد يا فارنهايت در منحني TDT كه در آن خط مستقيم يا منحنيSurvi val Curue يك سيكل لگاريتمي را طي كند و به عبارت ديگر ده مرتبه پايين بيابد و عبارت است از تغيير در ميزان مرگ و مير ميكروارگانيسم ها در تغييرات درجات حرارت، هرچه درجه حرارت بالاتر باشد. زمان كوتاه تر و بالعكس. Z در واقع شيب منحني TDT است و هر چه كمتر باشد شيب منحني تندتر است و برعكس و F يا F-Value، يا ارزش استريليزلسيون عبارت است از زمان لازم براي كاهش تعداد معين اسپر با مضرب D در درجه حرارت معين ( معمولاً 250 درجه فارنهايت ) در صورتي كه Z-Value مساوي 18oF و اسپر مورد نظر اسپر كلستريديوم بوتولينوم باشد در اين صورت F0 خوانده مي شوند : F0 عبارت است از F.valaue رفرانس براي فرآيندي كه در 121 درجه سانتيگراد انجام مي گيرد. و Zآن 10 درجه سانتيگراد است.
EMBED Equation.3
F0 براي سبزيها 6 – 3 دقيقه، براي كرم سوپ 5-4 دقيقه 5-4 دقيقه و براي غذاهاي دارايPH بالا 12-15 دقيقه است. فرمول فوق ضمناً نشان مي دهد كه در هر درجه حرارتي مانندTمقدار t چقدر باشد تا نتيجه عمل معادل Fباشد يعني اگر در 250oF به مدت 4/2 تعداد اسپرها تا حد مطلوب كم شود. يا به عبارت ديگر تعداد آنها از 1012 به 10oبرسد در حرارت200oF براي بدست آوردن همان اثر كشندگي چقدر لازم است. Z و D خصوصيات مقاومت حرارتي ميكروارگانيسم ها را نشان مي دهد.
ضمناً چون مقاومت حرارتي اسپرها تابع نوعي محصولي است كه در آن قرار دارند لازم است براي موارد مختلف و فرآورده هاي مختلف از واحد استاندارد كشندگي استفاده شود، اين واحد استاندارد را در سيستم متريك F0 نامند كه بر اساس زمان مرگ اعشاري D-Value يك دقيقه در 121oF و Z-Value 10oc محاسبه و بيان مي شود.
فاكتور Q10 : در محاسبات حرارتي از فاكتور ديگري به نام Q10 هم استفاده مي شود كه ازQuotient گرفته شده و بيانگر اين است كه مرگ و مير در حرارت T2 كه بالاتر است چقدر سريع است تا در حرارت T1 و چون براي هر 10oc بيان مي شود Q10 ناميده مي شود و از آن براي مقايسه اثرات افزايش حرارت در فواصل 10oc بر روي مرگ و مير ميكروبها استفاده مي شود مثلاً براي مقايسه 120oc و 110oc
T2 – T1 = 10oc
لازم به تذكر است كه در زمان كاهش تعداد اسپرها در حرارت معين از 1012 به 10o عملاً تمام اسپرها منهدم مي شوند اما احتمال زنده ماندن تعداد بسيار كمي از آنها وجود دارد، در چنين حالتي باز هم امكان فساد و مسموميت بسيار ضعيف است زيرا براي يك يا تعداد بسيار كم اسپر ايجاد تغييرات لازم در محيط براي رشد و نمو امكان پذير نيست خصوصاً كه اسپر قبلاً در معرض عوامل نامساعد و حرارت بالا قرار داشته و تا حد زيادي تضعيف شده و بنابراين در كنسروسازي حصول استريليزاسيون مطلق لزومي ندارد و به همين جهت استريليزاسيون كنسروها كه احتمال باقي ماندن تعداد بسيار ناچيزي اسپر در تعداد بسيار ناچيزي از قوطيها وجود دارد را استريليزاسيون تجارتي نامند.
Commerical Sterilization
starters.blogfa.com