Gıda Mühendisliği Bölümü GDM203 Genel Mikrobiyoloji Prof. Dr. Kadir HALKMAN Ankara Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü 2014/ 15 Güz Dönemi Ders notu 09 http://food.eng.ankara.edu.tr/index.php?p=622&l=1

İndirgeme 01 Gıda sanayisindeki tüm işlemlerin çoğu mikroorganizma indirgemesi, gıdayı mikrobiyolojik olarak güvenli kılma üzerine kurulmuştur. İstenmeyen mikroorganizmayı öldürmek/ gelişmesini tümden durdurmak/ gelişmesini yavaşlatmak farklı kavramlardır ( eti düdüklü tencerede pişirmek/ buzluğa koymak/ buzdolabına koymak). Endüstriyel mikrobiyolojide mikroorganizma gelişmesi hedef alınır.

İndirgeme 02 Gıda mikrobiyolojisinde temel indirgeme yöntemi ısıl işlemdir. Kimyasal koruyucu ilavesi (derişim) ve gıda ışınlama öldürücüdür. Membran filtrasyon öldürücü değildir, fiziksel ayrım sağlar. Bugün ısıl işlem dışı indirgemeler konusunda yoğun çalışmalar vardır. Isıl işlem ile ilgili kinetik modeller 1920’li yıllarda Clostridium botulinum indirgemesi üzerinde tamamlanmıştır. İndirgeme basit olarak D ve Z değerleri ile ifade edilir.

İndirgeme 03 D değeri basit olarak desimal indirgeme süresidir, dakika ile ifade edilir. Tür düzeyinde belirli bir mikroorganizma, belirli bir ortamda belirli bir sıcaklık derecesinde tutulduğunda canlılık azalmasını ifade eder. Tüm canlılar, öldürücü bir işleme maruz kaldıklarında belirli sürede (D değeri; dakika) popülasyonda %90 azalma görülür. Bu, 1 logaritma birimi azalmadır. Basitçe A bakterisine tam yağlı süt ortamında 82 oC’ta ısıl işlem uygulandığında;

İndirgeme 04 Süre Sayı 0 dk 106 KOB/mL 2 dk 105 KOB/mL 4 dk 104 KOB/mL Şeklinde bir indirgeme oluyorsa bu A bakterisine tam yağlı süt ortamında 82 oC’ta ısıl işlem uygulandığında; D82= 2 dk. olarak verilir.

İndirgeme 05 Örnek:

İndirgeme 06 Elde edilen verilerin bilgisayar ortamında MS Excel ya da benzeri bir program kullanılarak grafiği çizilir. Eğim çizgisinin formülünü bu program verir. Bu örnekte y= -0,3042x -9,2455 olarak elde edilen denklemde, y için ardışık 2 sayı (örneğin, 5 ve 6) verilerek bunlara karşı gelen x değerleri hesaplanır. Fark, D değeridir. Yine bu örnekte y= 5 için x= 13,97 ve y=6 için x= 10,63 olarak bulunur ve bu 2 x değeri farkı olan 3,34 dakika= 200 saniye, D değeri olarak hesaplanır  Grafiğin eğimi y= ax+b doğrusunda [a] katsayısıdır. D değeri ise 1/ eğim= 1/ 0,3042= 3,2873.

İndirgeme 07 Genel bir yaklaşım ile, öldürücü etkiye sahip uygulamalarda konsantrasyon (ısıl işlemde sıcaklık) arttıkça öldürücü etki de artar (alkol bu genellemenin dışındadır). Buna göre 96 oC'da yapılan uygulamada D96= 3 dakika olarak bulunuyorsa, aynı koşullarda ve aynı mikroorganizma için sıcaklık artırıldığında daha kısa ve tersine olarak sıcaklık azaltıldığında daha uzun süreli D değerleri elde edileceği açıktır. Benzer şekilde, bir kimyasalın %1 derişimde D değeri 4 dakika ise, %2 derişimde daha kısa ve %0,2 derişimde daha uzun D değerleri elde edilecektir.

İndirgeme 08 Bu ilişki ısıl işlem basitçe z değeri ile açıklanır. Z değeri, D değerinde 1 log değişim için gereken sıcaklık derecesidir. Yine belirli bir mikroorganizma için sabit koşullarda ancak farklı sıcaklık derecelerinde D değerleri hesaplanır, MS excel dosyada grafik olarak işlenir, formüldeki [a] değeri grafiğin eğimi ve bunun tersi z değeri olarak hesaplanır. Örnek: Z değeri 12 oC ise her 12 oC değişimde D değerinde 10 misli (1 log) değişme olacağı anlaşılır. D90= 3 dk ise; D(90+12)= 0,3 dk ve D(90-12)= 30 dk.

İndirgeme 09 D ve Z değerleri gıda sanayisinde seçilecek ısıl işlem parametrelerinin belirlenmesinde kullanılır. Buna göre ya ısıl işlem süresi uzatılır ya da ısıl işlemde sıcaklık artırılarak aynı etki sağlanır. Sebze konservelerinde tipik örnek olmak üzere 1 kg bezelye konservesi için 121 oC’ta 15 dk Isıl işlem uygulanır ve 12D indirgemeden bahsedilir. Düşük asitli gıdalarda (sebze konserveleri) en tehlikeli bakteri olan Clostridium botulinum sporlarının 12 D indirgenmesi için 121 oC’ta 3 dk tümüyle yeterlidir.

İndirgeme 10 12D indirgeme 1 kg kutu içinde 106 KOB bakteri varsa uygulanan ısıl işlem sonunda 106–12= 10–6 KOB’a düşeceği yani 1 kutuda canlı bakteri bulunma şansının milyonda 1 olacağını ifade eder. 121 oC’ta 15 dk tutularak ısıya en dirençli sporlu bakterilerden biri olan Cl. sporogenes esas alınır. Bu bakteride sporlar 12D düzeyinde indirgenirse tüm bakteriler indirgenmiş olur. Bazı yerli ve yabancı bilimsel kaynaklarda en küçük bakteri (spor) hacminin 10–12 cm3 olduğu, dolayısı ile 1 cm3 hacim içine 1012 adet bakteri (spor) sığabileceği ve buna bağlı olarak 12D şeklinde uygulanacak ısıl işlem ile tümünün öldürüleceği ifade edilir. Hiç bir bilimsel geçerliği olmayan bir ifadedir.

İndirgeme 11 Gıda sanayisinde indirgeme amacı ile başta klor olmak üzere pek çok kimyasal koruyucu kullanılır. Ayrıca asitlik, şeker ve tuz da yüksek derişimlerde koruyucu olarak etki yapar. Işınlama, özellikle baharat gibi kuru gıdalar için uygundur. D değeri süre ile ilgili değildir, dolayısı ile z değeri de yoktur. Membran filtrasyon sadece fiziksel ayrımdır, öldürücü değildir, dolayısı ile D değeri yoktur.

Engeller Teknolojisi 01 Engeller teknolojisi ya da engeller etkisi; gıdalarda birden fazla indirgeme ya da koruma yönteminin beraberce uygulanarak gıdanın patojenler açısından güvenli kılınmasını sağlayan yaklaşımdır. Bu yaklaşım ile saprofitler de baskılanır, gıdanın raf ömrü uzar, besin değeri ve duyusal kayıp daha az olur. Genel olarak etkileri ve etkileşimleri daha iyi bilinen koruyucu faktörler (yüksek ve düşük sıcaklık, pH, su aktivitesi, O/R potansiyeli ve gıda koruyucuları) bu amaçla kullanılmakla beraber, gıdalar için 60 kadar potansiyel engel olduğu bildirilmektedir.

Engeller Teknolojisi 02 Engeller teknolojisi, basit olarak sinerjetik etkinin kullanılmasından ibarettir. Mikroorganizma üzerinde olumsuz etki yapan bağımsız faktörler bir arada kullanıldıklarında etkileri artar. Örneğin, %5 derişimdeki NaCl belirli bir patojen üzerinde 3 birim ve pH 4,8 aynı patojen üzerinde 2 birim indirgeme sağlıyor ise %5 NaCl ve pH 4,8 birlikte 5 birimden fazla indirgeme sağlarlar. Bu örnek 2 şekilde okunabilir. -Daha yüksek gıda güvenliği sağlanır, -İstenilen indirgeme 3 birim ise düşük pH desteği ile daha az NaCl kullanılarak aynı indirgeme elde edilebilir.

Engeller Teknolojisi 03 Gelişmekte olan ülkelerdeki teknolojiler ve geleneksel üretim modellerinde gıda güvenliğinin sağlanması öne çıkar ve asitlendirme, kurutma, NaCl vb. kimyasal koruyucuların kullanılması, vakum ya da modifiye atmosfer atmosferi, soğutma gibi engellerden olabildiğince fazla sayıda yararlanılır. Gıda güvenliğinin, başta mikrobiyolojik olarak yüksek kaliteli hammadde kullanımı ve modern endüstriyel tekniklerin uygulandığı modellerde ise engeller teknolojisi özellikle gıda koruyucularının kullanımının azaltılmasına yöneliktir. Devamında besin maddelerinde ve duyusal niteliklerde daha az kayıp, daha uzun raf ömrü ve daha düşük maliyetlerde üretim de bu uygulama ile sağlanabilir.

Engeller Teknolojisi 04 Standart depolama koşulları altında raf ömrü olarak tanımlanan "zaman" faktörü, gelişme için önemlidir. Engeller teknolojisinde bu faktör "en önemli" olarak değerlendirilen etmenlerden birisidir. E. coli için ikiye bölünme süresi daha çok soğutma ve/ veya koruyucu ilavesi ve/ veya kurutma vb. engeller ile 4 saate çıkarılırsa 1 KOB/mL olan E. coli hücresinin 108 KOB/mL sayıya erişmesi için gereken süre 108 saat (4,5 gün) ve ikiye bölünme süresi 8 saat olursa bu değer 216 saat (9 gün) olur.