Metody utrwalania żywności – czym różni się liofilizacja od termizacji

Konserwacja żywności to sposób na wydłużenie jej trwałości, zapewnienie bezpieczeństwa spożycia przechowywanych produktów, a jednocześnie konsekwencja rozwoju cywilizacji i wzrostu liczby mieszkańców Ziemi. Niektóre spośród metod utrwalania żywności znane były już tysiące lat temu, inne zaś są wynikiem współczesnego rozwoju technologii i badań. Jakie są zatem sposoby konserwowania żywności? 

Pojęcie i cele utrwalania żywności 

Pojęcie utrwalania żywności najłatwiej zdefiniować poprzez określenie celów konserwacji. Za utrwalanie żywności uznaje się zatem działanie, które zmierza do przedłużenia trwałości żywności i zapewnienie bezpieczeństwa jej spożycia poprzez: 

• częściowe lub całkowite zniszczenie drobnoustrojów, których obecność powoduje psucie się żywności lub uniemożliwienie ich rozwoju; 

• zapobieganie zmianom fizycznym, takim jak zbrylanie, żelowanie, twardnienie, rozwarstwianie i innym zmianom struktury oraz konsystencji; 
• zapobieganie procesom biochemicznym np. utlenianiu biologicznemu, fermentacji, reakcji enzymatycznego rozpadu różnych związków organicznych, a także brunatnienia; 
• hamowanie zmian chemicznych m.in. zapobieganie procesom autooksydacji tłuszczów, utleniania witamin, nieenzymatycznego brązowienia; 
• zabezpieczenie przed inwazją i rozwojem szkodników np. gryzoni, owadów, roztoczy; 
• zabezpieczenie przed zanieczyszczeniami fizycznymi, chemicznymi lub organicznymi np. kurzem, substancjami zapachowymi, sierścią. 

Metody utrwalania żywności – rodzaje 

Metody utrwalania żywności podzielić można na kilka rodzajów. Zasadniczym podziałem jest podział na: 

• fizyczne metody utrwalania żywności, 
• biologiczne metody utrwalania żywności, 
• chemiczne metody utrwalania żywności, 
• niekonwencjonalne metody utrwalania żywności, skojarzone metody utrwalania żywności. 

Fizyczne metody utrwalania żywności  

Fizyczne metody utrwalania żywności polegają na wykorzystaniu zjawisk fizycznych do konserwacji – niskich lub wysokich temperatur – oraz substancji, które zwiększają ciśnienie osmotyczne, a często są jednocześnie składnikami środków żywnościowych np. soli, cukru.  

Do fizycznych metod utrwalania żywności zalicza się: 

• chłodzenie – polega na zastosowaniu temperatur od 10 st. C do 0 st. C, przez co zmniejsza się szybkość przemian biologicznych surowców i półproduktów;  
• mrożenie – polega na szybkim schłodzeniu do temperatury od -20 st. C do -40 st. C i utrzymaniu jej na poziomie poniżej -18 st. C, dzięki czemu dochodzi do wstrzymania rozwoju i działania drobnoustrojów; 
• pasteryzację – polega na ogrzaniu do temperatury powyżej 100 st. C, przez co drobnoustroje zostają skutecznie zniszczone; 
• sterylizację – polega na ogrzewaniu do temperatury powyżej 100 st. C za pomocą suchego i gorącego powietrza, gorącej pary wodnej w procesie tyndalizacji lub w nasyconej parze wodnej pod ciśnieniem jednej atmosfery; 
• termizację – to łagodniejsze niż pasteryzacja ogrzewanie płynnej żywności, które wprawdzie nie niszczy drobnoustrojów, ale pozwala przedłużyć trwałość żywności; 
• suszenie – obniżenie zawartości wody w produktach do 15 proc., co skutecznie hamuje procesy enzymatyczne i życiowe drobnoustrojów; 
• zagęszczanie – polega na częściowym usunięciu wody z płynnych produktów do poziomu około 30 proc.; 
• liofilizację – polega na odwodnieniu produktu przez sublimację lodu, czyli przejście wody ze stanu ciekłego w stan pary wodnej z pominięciem fazy ciekłej; metodę liofilizacji utrwalania żywności należy stosować przede wszystkim do owoców, warzyw, ziół, ale jest to także jedna doskonałych metod utrwalania mięsa;   
• solenie – to jedna z najstarszych metod przechowywania żywności, która polega na zastosowaniu dużej ilości soli i tym samym dużym odwodnieniu środowiska, a także komórek drobnoustrojów; 
• słodzenie – to dodanie dużej ilości cukru – powyżej 60 proc. – co powoduje znaczne zwiększenie ciśnienia osmotycznego i odwodnieni komórek drobnoustrojów. 

Biologiczne metody utrwalania żywności 

Na czym polegają biologiczne metody utrwalania żywności? To nic innego jak wykorzystanie procesu fermentacji mlekowej, która zachodzi dzięki obecności beztlenowych bakterii mlekowych. W jego wyniku cukry proste rozkładane są do postaci kwasu mlekowego, który hamuje rozwój bakterii gnilnych. Jest to zatem nic innego, jak powszechnie znane i wykorzystywane od lat kiszenie.  

Chemiczne metody utrwalania żywności 

Chemiczne utrwalanie żywności stosowane jest na ogół wtedy, gdy nie jest możliwe wykorzystanie metod fizycznych lub biologicznych. Metoda ta polega na dodaniu do żywności niewielkich ilości związków chemicznych, które pozwalają osiągnąć cele konserwacji żywności, przy jednoczesnym braku wpływu na smak, czy zapach produktu. Co ważne, nie mogą być one także szkodliwe dla zdrowia i życia człowieka.  

Dla określenia maksymalnej ilości substancji dodatkowej, która może być zawarta w środkach spożywczych wprowadzony został wskaźnik ADI, czyli Acceptable Daily Intake. Zgodnie z definicją WHO jest to ilość danej substancji wyrażona na kg masy ciała na dzień, która może być pobierana w ciągu całego życia, nie powodując przy tym ryzyka zagrożenia zdrowia. Wskaźnik ADI wyznaczany jest po zastosowaniu współczynników bezpieczeństwa w oparciu o system NOEL, czyli non-observed-effect-levelI tj. takiej ustalonej na podstawie badań toksykologicznych dawki substancji, która nie wywołuje żadnego skutku możliwego do zaobserwowania.  

Do chemicznych sposobów utrwalania żywności zalicza się: 

• wykorzystanie roztworów wodnych i gazowych dwutlenku siarki, kwasu benzoesowego, mrówkowego lub sorbowego; 
• utrwalanie za pomocą kwasów organicznych; 
• utrwalanie za pomocą kwasów nieorganicznych; 
• wędzenie – to metoda utrwalania mięsa, w której poddawane jest ono działaniu ciepła i związków chemicznych zawartych w dymie ze spalanego drewna; 
• peklowanie – polega na wykorzystaniu mieszanki peklującej. 

Niekonwencjonalne metody utrwalania żywności 

Konserwacja żywności metodami niekonwencjonalnymi możliwa jest dzięki rozwojowi nauki i techniki. Wiąże się ona na ogół z wykorzystaniem nowoczesnych technologii i urządzeń. Zalicza się do nich m.in.: 

• promieniowanie jonizujące, czyli sterylizacja radiacyjna; 
• promieniowanie ultrafioletowe; 

• drgania dźwiękowe i naddźwiękowe; 
• wysokie ciśnienie hydrostatyczne – komórki drobnoustrojów poddawane są działaniu wysokiego ciśnienia w komorach wypełnionych wodą lub innym płynem, a przez to są one szybo zabijane; 
• pulsujące pole magnetyczne; 
• pulsujące pole elektryczne – polega na poddaniu produktów krótkotrwałym impulsom elektrycznym o wysokiej intensywności, przez co dochodzi do uszkodzenia błon komórkowych bakterii; 
• pulsujące światło – technologia polega na wykorzystaniu bardzo krótkich impulsów światła o szerokim spektrum; 

• zimna plazma – czynnikiem inaktywującym drobnoustroje jest zjonizowany gaz, taki jak powietrze, tlen, azot, czy argon; metoda ta nie powoduje zmian cieplnych w utrwalanym surowcu. 

Skojarzone metody utrwalania żywności 

Skojarzone metody to sposób utrwalania żywności, które wykorzystują więcej niż jeden czynnik konserwujący. Mogą one występować jednocześnie lub następować jeden po drugim. 

Bibliografia: 

1. J. Molenda „Wybrane niekonwencjonalne metody utrwalania żywności” Medycyna Weterynaryjna 2007,
2. K. Skryplonek „Zimna plazma, jako niekonwencjonalna metoda utrwalenia żywności” Inżynieria Przetwórstwa Spożywczego 2016,
3. pfpz.pl,
4. J. Typrowicz „Metody utrwalania i przechowywania żywności” Przemyśl 2006 (zsgips.stecu.pl); 
5. A. Wiktor, J. Czyżewski, M. Hankus, M. Wojnowski, D. Witrowa- Rajchert „Zastosowanie pulsacyjnego światła w technologii żywności: przegląd literatury” Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych 2016 nr 586.