Pasteryzacja. Na czym polega i jak ją przeprowadzić w domu?

Obecnie stała dostępność mleka, soków, wina czy piwa w sklepach jest czymś oczywistym. Tak samo, jak dżemów oraz wielu innych zapraw, które również możemy samodzielnie przygotować w domu i przechowywać przez dłuższy okres. Jest to możliwe dzięki procesowi pasteryzacji, który pod koniec lat trzydziestych XX wieku zrewolucjonizował świat przemysłu spożywczego. Jednak sam proces pasteryzacji został odkryty dużo wcześniej – już w 1864. Dlaczego więc pierwotnie społeczeństwo nie chciało zaakceptować rozwiązania, które przyczyniło się do poprawy ich zdrowia?

Pasteryzacja – krótka historia

Louis Pasteur, francuski chemik i mikrobiolog, w 1860 roku rozpoczął badania, dotyczące psucia się wina i piwa. Pasteur uważał, że napoje te są zanieczyszczone bakteriami, powodującymi zakwaszanie produktów, wobec czego poszukiwał rozwiązania, które przyczyni się do ich eliminacji. Rozumując w ten sposób, odkrył, że po długotrwałym podgrzaniu w niskiej temperaturze produkty zachowują dłuższą
trwałość.

Jego odkrycie nie spowodowało jednak zmian w produkcji żywności, gdyż koneserzy uznali, że metoda ta zbytnio wpływa na smak produktu. Pasteur nie zdobył więc sławy z odkrycia procesu pasteryzacji żywności, osiągnął ją dopiero w wyniku pracy nad szczepionkami przeciw wściekliźnie [1]. Co ciekawe, Pasteur nigdy nie zastosował swojej metody do pasteryzacji mleka, zrobił to dopiero w 1889 roku amerykański pediatra, Henry Koplik oraz bazujący na jego pracy Nathan Straus, który był przerażony licznymi zgonami wśród dzieci karmionych surowym mlekiem.

Działania tego ostatniego przyczyniły się do znacznego obniżenia śmiertelności wśród noworodków, co zachęciło go do dalszych prac i rozpowszechniania procesu pasteryzacji mleka, by stosowany był w każdym dużym mieście Ameryki. Pomimo oczywistych zalet, pasteryzacja nie została łatwo zaakceptowana przez konsumentów. Społeczeństwo było bowiem utwierdzone w przekonaniu, że najlepszym mlekiem jest
mleko surowe. Dopiero dalszy rozwój badań przyczynił się do zmiany tego poglądu, czyniąc pasteryzację jednym z podstawowych sposobów zabezpieczania wielu produktów spożywczych [2].

Cel i zasada pasteryzacji

Pasteryzacja jest procesem obróbki cieplnej, mającej na celu inaktywację enzymów oraz eliminację wrażliwych na ciepło mikroorganizmów, co skutkuje ograniczeniem rozwoju niekorzystnych dla człowieka zmian produktów. Jest to stosunkowo łagodny sposób obróbki żywności, ograniczający zmiany sensoryczne i straty odżywcze. Metoda ta służy do wydłużenia okresu przydatności do spożycia produktów, np. mleka przechowywanego w temperaturze 4°C o kilka dni, natomiast owoców w słoikach o kilka miesięcy.

Pasteryzację można przeprowadzać na różne sposoby, jednym z nich jest długotrwałe ogrzewanie w niższych temperaturach, innym krótkotrwałe ogrzewanie w wyższych.

Pasteryzacja przebiega do temperatury 100°C, co jest głównym czynnikiem odróżniającym ją od procesu sterylizacji, gdzie stosowane temperatury są o wiele wyższe. Niestety z tego względu pasteryzacja nie eliminuje organizmów przetrwalnikujących oraz odpornych na wysokie temperatury.

Bardzo istotnym czynnikiem, wpływającym na stosowane parametry pasteryzacji jest pH żywności, które warunkuje jej główny cel. W produktach o niskiej kwasowości (poniżej 4,5) głównym celem jest niszczenie bakterii chorobotwórczych, gdyż niskie pH ogranicza rozwój mikroorganizmów psujących żywność. Problem występuje w przypadku żywności o wyższym pH, gdyż dodatkowo istnieje ryzyko rozwoju bakterii, powodujących psucie się żywności. Z tego względu przy pasteryzacji takich produktów stosuje się kwaśne marynaty, które mają na celu obniżenie ich pH.

W produktach o niskim pH, takich jak pomidory, mango i banany (pH 4,0–4,4), rozwijają się głównie bakterie. Natomiast w tych o wysokiej kwasowości (pH 3,9), takich jak sok ananasowy, psucie żywności spowodowane jest przez drożdże, pleśnie oraz bakterie nietworzące zarodników (np. Lactobacillus i Leuconostoc). Z kolei owoce o pH wyższym niż 4, zawierają także enzymy, takie jak katalaza, peroksydaza, oksydaza
polifenolowa, esteraza pektynowa, które mogą powodować niepożądane zmiany w trakcie ich przechowywania.

Z tego względu żywność o niskim pH może być pasteryzowane w niższych
temperaturach niż produkty o charakterze zasadowym. Jednakże w warunkach domowych rozwiązano ten problem, stosując proces tyndalizacji, który minimalizuje stosunkowo duże ryzyko rozwoju niekorzystnych mikroorganizmów w produktach o wysokim poziomie pH. Metoda ta polega na 2-3 krotnej pasteryzacji produktów w odstępach około 1-2 dniowych. Takie działanie powoduje niemalże całkowitą eliminację drobnoustrojów, których obecność mogłaby wpłynąć na jakość produktu.

Pierwsza pasteryzacja ma na celu zabicie form wegetatywnych, następnie należy odczekać 1-2 dni, żeby nastąpił rozwój form przetrwalnikujących do form wegetatywnych bakterii, które następnie są eliminowane w drugiej pasteryzacji. Trzecia pasteryzacja jest działaniem profilaktycznym, które ma na celu zabicie form, których ewentualny rozwój z form przetrwalnikujących był opóźniony.

Pasteryzację można przeprowadzić zarówno po napełnieniu sterylnych pojemników produktem, jak i przed napełnieniem. W warunkach domowych często łączy się te dwie metody, poprzez początkowe podgrzanie produktu, przełożenie go do słoików, a następnie ponowne ich zagotowanie [3]. Wpływ pasteryzacji na jakość produktu.

Mimo tego, że stosowane temperatury w tym procesie nie przekraczają 100°C, można zaobserwować zmiany w żywności pasteryzowanej. Większość pasteryzowanych produktów spożywczych ma już naturalnie niskie pH lub poddane jest dodatkowym procesom, które mają przyczynić się do wytworzenia kwaśnego środowiska (fermentacja, dodatek marynat). W niższym pH większość składników odżywczych, które są nietrwałe termicznie, jest stosunkowo stabilna. Wobec czego, straty w trakcie
trwania procesu nie są duże. Jednakże mimo tego, że proces ten nie przyczynia się do znacznej degradacji składników, straty mogą być spowodowane procesami utleniania. Z tego względu pasteryzacja napojów często jest poprzedzona odpowietrzaniem produktu.

Stosunkowo duże zmiany zachodzą natomiast w składzie witamin. Szczególną uwagę poświęca się witaminie C, która ze względu na dużą termolabilność wykorzystywana jest jako wskaźnik utraty innych witamin. W trakcie pasteryzacji przez 1 minutę w 90°C udokumentowano degradację kwasu askorbinowego z 41 mg do 38 mg w 100 ml produktu. Jednakże ostateczny wynik uzależniony jest w dużej mierze od dalszych metod przechowywania gotowego produktu [4]. Natomiast zmiana koloru
warzyw w wyniku pasteryzacji termicznej uzależniona jest od intensywności ciepła, czasu jej trwania oraz charakteru przeważającego w produkcie barwnika. W celu przewidywania zmian kolorów roślin w wyniku procesu pasteryzacji opracowano modele kinetyczne, które ułatwiają sterowanie procesem.

Przykładowo karotenoidy są stosunkowo stabilne w łagodnej pasteryzacji, z kolei zmiana barwy chlorofilu może nastąpić już w trakcie zakwaszania produktu przeznaczonego do pasteryzacji. Wynika to ze zmiany zielonego chlorofilu na oliwkowozieloną feofitynę w kwaśnym pH [5].

Pasteryzacja w warunkach domowych

Aby cieszyć się letnimi smakami przez cały rok możemy również zastosować pasteryzację w warunkach domowych. Można ją przeprowadzić na sucho np. w piekarniku lub na mokro poprzez gotowanie słoików z wyrobami w garnku. Pojemniki, w których przeprowadza się pasteryzację (szklane słoiki, butelki), powinny być odporne na wysokie temperatury. W celu uniknięcia ewentualnych pęknięć należy
wyłożyć dno garnka bawełnianą ściereczkę, ustawiać słoiczki tak, aby się ze sobą nie stykały, a także pamiętać, by wkładać je do wody, gdy jej temperatura jest zbliżona do temperatury ich zawartości.

Czas pasteryzacji uzależniony jest od następujących czynników: rodzaju produktów spożywczych, wielkości słoika (im większy tym dłuższy czas pasteryzacji), rozmiarów kawałków owoców i warzyw (im większe kawałki tym dłuższy czas). Wobec czego trudno ustalić uniwersalny czas i temperaturę pasteryzacji, która będzie odpowiednia dla każdego produktu. Niemniej jest kilka stałych wytycznych, którymi można kierować się przy przygotowywaniu domowych zapraw.

Warto zaznaczyć, że trwałość zapraw w dużej mierze uzależniona jest od jakości słoiczków. Oprócz wyboru naczyń przeznaczonych do stosowania w wysokich temperaturach należy zwrócić uwagę czy nie posiadają one uszkodzeń. Dodatkowo przed rozpoczęciem pasteryzacji, warto poddać słoiki działaniem temperatury (ok. 120-130°C) w celu eliminacji ewentualnych zakażeń mikrobiologicznych. Należy również pamiętać, że przetwory płynne szybciej się podgrzewają, wobec czego ich pasteryzacja będzie trwała krócej.

Także przetwory owocowe, ze względu na niższe pH, ogrzewamy w niższych temperaturach niż przetwory warzywne. Natomiast przetwory o dużej zawartości cukru nie muszą być pasteryzowane, gdyż cukier należy do substancji konserwujących żywność.

Właściwość ta wynika z osmotycznego działania dużych stężeń cukru, co doprowadza do odwodnienia i śmierci komórek bakteryjnych. W takim przypadku wystarczy przełożenie gorących przetworów do słoiczków, które następnie odwrócone dnem do góry należy owinąć w gruby koc lub pierzynę w celu utrzymania korzystnej temperatury. Z kolei dla przetworów kwaśnych, takich jak kiszonki, pomidory, kompoty czy słabe marynaty, pasteryzacja zalecana jest tylko raz przez około 20 minut dla małych słoiczków.

Dla przetworów warzywnych w niekwaśnej zalewie zalecana jest wspomniana już wcześniej tyndalizacja. Pasteryzować można również grzyby czy przetwory mięsne, w takich przypadkach również zalecane jest kilkukrotne przeprowadzenie procesu, trwającego ponad 30 minut. Alternatywą dla pasteryzacji w garnku jest przeprowadzenie jej w piekarniku, w temperaturze około 120-130°C. Wyższa temperatura wynika z faktu, że słoiki nagrzewają się wolniej, otoczone ciepłym powietrzem, niż zanurzone w gorącej wodzie. Interesującą opcją jest także
pasteryzacja przeprowadzana w zmywarce, która w trakcie pracy wytwarza wysokie temperatury. Pamiętać jednak należy, wybrać program, wykorzystujący temperatury w zakresie 60-100°C, ułożyć słoiczki do góry dnem.

Niezależnie od wybranej metody pasteryzacji, po przeprowadzonym procesie wyjęte słoiczki (oprócz słoiczków typu weck) należy ułożyć do góry dnem i poczekać aż ostygną, dzięki czemu można sprawdzić szczelność zapraw. Należy mieć także na uwadze, że zbyt długa pasteryzacja nie jest odpowiednim rozwiązaniem i nie przyczyni się do dłuższej przydatności do spożycia produktu. Może natomiast wpłynąć na pogorszenie się jej smaku i zapachu, a także utraty składników odżywczych.

Ostudzone zaprawy należy przechowywać w zacienionych miejscach, bez dostępu promieni słonecznych. Najlepsza do tego jest piwnica lub nieogrzewana spiżarnia. W braku takowych można je przechowywać w przewiewnym miejscu, oddalonym od piekarnika. Prawidłowo przygotowane i przechowywane przetwory są zdatne do spożycia przez rok. Zbyt długie przechowywanie przyczynia się do strat walorów smakowych i zapachowych, a także wyglądu i co najważniejsze wielu istotnych
składników odżywczych!

Nawet jeśli nie są obecne zauważalne zmiany produktu, mogą być obecne mikroorganizmy, negatywnie wpływające na nasze zdrowie. Natomiast jeżeli po otwarciu widać pleśń lub wyczuwalny jest nietypowy zapach lub smak nie należy spożywać tego produktu. Pod żadnym pozorem nie wolno usuwać części pleśni, gdyż z dużym prawdopodobieństwem toksyczne substancje produkowane przez pleśń przeszły do dalszych części produktu.

Zapewne wiele osób słyszało o przechowywanych przetworach przez wiele lat, które po otwarciu nie odznaczały się śladami zepsucia.

Jednak jak wskazano powyżej, spożycie takich produktów może być szkodliwe dla zdrowia, dlatego lepszą praktyką jest coroczna wymiana przetworów.

Podsumowanie

Proces pasteryzacji umożliwił rozwój wielu gałęzi przemysłu spożywczego, szczególnie mleczarstwa, piwowarstwa i winiarstwa. Jest podstawą mikrobiologicznego bezpieczeństwa żywności, przyczyniając się do poprawy trwałości wielu produktów. Także dzięki niemu możemy cieszyć się polskimi smakami lata również zimą. Dodatkowo metoda ta warunkuje utrzymanie cennych składników odżywczych w produkcie. Prawidłowo przygotowane przetwory są doskonałym uzupełnieniem diety
w okresie, w którym dostęp do świeżych, lokalnych owoców i warzyw jest utrudniony.

Bibliografia:

1. James H. Steele. History, trends, and extent of pasteurization.
2. Carlisle, R., (2004). Inventions and discoveries. John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, s. 296.
3. Rahman, M. S. (2007). Handbook of Food Preservation. Taylor & Francis Group, LLC. s 571
4. Fellows, P. (2000). Food processing technology. Principles and Practice. Cambridge: Woodhead Publishing Limited. S. 241
5. Peng, J., i in. (2015). Thermal pasteurization of vegetables: critical factors for process design and effects on quality. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, DOI: 10.1080/10408398.2015.1082126.