פסטור קולי של מזון נוזלי

פסטור קולי הוא תהליך עיקור לא תרמי כדי להשבית חיידקים כגון E.coli, Pseudomonas fluorescens, ליסטריה מונוציטוגנים, Staphylococcus aureus, Bacillus coagulans, Anoxybacillus flavithermus בין רבים אחרים כדי למנוע קלקול מיקרוביאלי ולהשיג יציבות לטווח ארוך של מזון ומשקאות.

פסטור לא תרמי של מזון & משקאות מבית סוניקציה

פסטור קולי הוא טכנולוגיה חלופית לא תרמית המשמשת להרוס או להשבית אורגניזמים ואנזימים התורמים לקלקול מזון. Ultrasonication ניתן להשתמש כדי לפסטר מזון משומר, חלב, חלב, ביצים, מיצים, משקאות עם תוכן אלכוהול נמוך, ומזונות נוזליים אחרים. אולטרה-סוניקציה לבדה, כמו גם אולטרסאונד בשילוב עם תנאי חום ולחץ גבוהים (המכונה תרמו-מנו-סוניקציה) יכולים לפסטר ביעילות מיצים, חלב, מוצרי חלב, ביצים נוזליות ומוצרי מזון אחרים. טיפול פסטור אולטראסוני מתוחכם מצטיין בטכניקות פסטור מסורתיות שכן אולטרסאונד אינו משפיע לרעה על תכולת החומרים המזינים והמאפיינים הפיזיים של מוצרי המזון המטופלים. שימוש באולטרסאונד או תרמו-מנו-סוניקציה על מנת לפסטר מוצרי מזון נוזליים יכול לספק מוצר עשיר בחומרים מזינים באיכות גבוהה יותר מאשר שיטת הפסטור המסורתית לזמן קצר בטמפרטורה גבוהה (HTST).
מחקרים כגון של Beslar et al. (2015) מצאו כי טיפול קולי יכול לספק יתרונות משמעותיים לעיבוד מיצים כולל גורמי איכות משופרים, כגון יבול, מיצוי, עננות, תכונות ריאולוגיות, צבע, כמו גם את חיי המדף.

עקומות הישרדות של Escherichia coli (a) ו- Staphylococcus aureus (b) במיץ תפוחים לאחר טיפול אולטרסאונד (UT) בטמפרטורות שונות ולאחר טיפול בחום (HT) באותן טמפרטורות.
תמונה ומחקר: Baboli et al. 2015

כיצד פועל פסטור קולי?

השבתה קולית והרס של חיידקים היא טכניקה לא תרמית, כלומר עקרון העבודה העיקרי שלה אינו מבוסס על חום. פסטור קולי נגרם בעיקר על ידי ההשפעות של cavitation אקוסטי. תופעת הקוויטציה האקוסטית/אולטראסונית ידועה בטמפרטורות הגבוהות שלה, בלחצים ובהפרשים המתאימים, המתרחשים בתוך בועות הקוויטציה הדקות ובסביבתן. יתר על כן, קוויטציה אקוסטית יוצרת כוחות גזירה אינטנסיביים מאוד, סילונים נוזליים ומערבולות. כוחות הרסניים אלה גורמים נזק נרחב לתאים מיקרוביאליים, כגון ניקוב תאים ושיבוש. ניקוב תאים ושיבוש הם השפעות ייחודיות הנמצאות בתאים שטופלו באולטרסאונד הנגרמות בעיקר על ידי סילונים נוזליים הנוצרים על ידי קוויטציה.

פסטור אולטראסוני מבוסס על קוויטציה אקוסטית וכוחות הגזירה ההידרודינמיים שלה

מדוע סוניקציה מצטיינת בפסטור מסורתי

תעשיית המזון והמשקאות מיישמת פסטור קונבנציונלי באופן נרחב כדי להשבית או להרוג חיידקים כגון חיידקים, שמרים ופטריות כדי למנוע קלקול מיקרוביאלי ולהעניק למוצריהם חיי מדף ארוכים יותר ויציבות. פסטור קונבנציונלי עובד על ידי טיפול קצר בטמפרטורות גבוהות של בדרך כלל מתחת ל -100 מעלות צלזיוס (212 מעלות פרנהייט). הטמפרטורה ומשך הזמן המדויקים מותאמים בדרך כלל למוצר המזון הספציפי ולחיידקים, אשר חייבים להיות מושבתים. יעילותו של תהליך פסטור נקבעת על ידי קצב השבתת החיידקים, הנמדד כהפחתת בולי עץ. הפחתת היומן מודדת את אחוז המיקרובים הבלתי פעילים בטמפרטורה מסוימת לאורך זמן מסוים. תנאי הטיפול בטמפרטורה וקצב השבתת החיידקים מושפעים מסוג המיקרובים וכן מהרכב מוצר המזון. לפסטור מסורתי מבוסס חום יש מספר חסרונות החל מהשבתה מיקרוביאלית לא מספקת, השפעות שליליות על מוצר המזון וכן חימום לא אחיד באמצעות המוצר המטופל. חימום לא מספיק על ידי משך פסטור קצר או טמפרטורה נמוכה מדי גורם לקצב הפחתת בולי עץ נמוך וקלקול מיקרוביאלי לאחר מכן. טיפול בחום רב מדי עלול לגרום להידרדרות המוצר, כגון חומרי טעם שרופים, וצפיפות תזונתית נמוכה יותר עקב הרס חומרים מזינים רגישים לטמפרטורה.

חסרונות הפסטור הקונבנציונאלי

• יכול להרוס או לפגוע בחומרים מזינים חשובים
• יכול לגרום לטעמים לא נעימים
• דרישות אנרגיה גבוהות
• לא יעיל נגד הרג פתוגנים עמידים בחום
• לא חל על כל מוצר מזון

פסטור קולי של חלב

סוניקציה, תרמו-סוניקציה ותרמו-מנו-סוניקציה נחקרו רבות לפסטור חלב ומוצרי חלב. לדוגמה, אולטרסאונד נמצא כמסלק קלקול ופתוגנים פוטנציאליים לאפס או לרמות המקובלות על ידי חקיקת החלב בדרום אפריקה ובבריטניה, גם כאשר עומסי חיסון ראשוניים של 5× יותר מהמותר היו קיימים לפני הטיפול. ספירת תאים קיימא של E. coli הופחתה ב -100% לאחר 10.0 דקות של אולטרסוניקציה. יתר על כן, הוכח כי ספירות קיימא של Pseudomonas fluorescens הופחתו ב -100% לאחר 6.0 דקות וליסטריה מונוציטוגנים הופחתה ב -99% לאחר 10.0 דקות. (Cameron et al. 2009)
מחקרים הדגימו גם כי תרמו-סוניקציה יכולה להשבית ליסטריה אינוקוואה וחיידקים מזופיליים בחלב מלא גולמי. אולטרסאונד הוכח כטכנולוגיה בת קיימא לפסטור והומוגניזציה של חלב, המציגה זמני עיבוד קצרים יותר ללא שינויים חשובים בתכולת ה- pH והחומצה החלקטית, יחד עם מראה ועקביות טובים יותר בהשוואה לטיפול תרמי קונבנציונלי. עובדות אלה הן יתרון בהיבטים רבים של עיבוד חלב. (Bermúdez-Aguirre et al. 2009)

פסטור קולי של מיצים ומחית פירות

פסטור קולי יושם כטכניקת פסטור חלופית יעילה ומהירה על מנת להשבית Escherichia coli ו Staphylococcus aureus במיץ תפוחים. כאשר מיץ תפוחים ללא עיסה עבר עיבוד אולטרסאונד, זמן ההפחתה של 5 לוגים היה 35 שניות עבור E. coli ב 60 מעלות צלזיוס ו -30 שניות עבור S. aureus ב 62 מעלות צלזיוס. למרות שבמחקר נמצא כי תכולת מוך גבוהה הפכה את האולטרסאונד לפחות קטלני ל- S. aureus, בעוד שלא הייתה לו השפעה משמעותית על E. coli, יש לציין כי לא הופעל לחץ. סוניקציה תחת לחצים גבוהים מעצימה באופן משמעותי את הקוויטציה העל-קולית ובכך את ההשבתה המיקרוביאלית בנוזלים צמיגים יותר. לטיפול באולטרסאונד לא הייתה השפעה משמעותית על הפעילות נוגדת החמצון שנקבעה על ידי פעילות ניקוי רדיקלים של 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), אך הוא הגדיל באופן משמעותי את התוכן הפנולי הכולל. הטיפול הביא גם למיץ יציב יותר עם אחידות גבוהה יותר. (ראה: Baboli et al. 2020)

השבתה קולית של חיידקים גראם-חיוביים וגראם-שליליים

חיידקים גראם-חיוביים, כגון ליסטריה מונוציטוגנים או סטפילוקוקוס זהוב, ידועים באופן כללי כעמידים יותר מחיידקים גראם-שליליים ועמידים בטכנולוגיות פסטור כגון PEF, HPP ומנו-סוניקציה (MS) לתקופות טיפול ארוכות יותר בשל דפנות תאים עבות יותר. לחיידקים גראם-שליליים יש שניים: – אחד חיצוני ואחד ציטופלזמי – קרום תא שומנים עם שכבה דקה של פפטידוגליקן ביניהם, מה שהופך אותם רגישים יותר להפעלה קולית. מצד שני, לחיידקים גראם-חיוביים יש רק קרום שומנים אחד עם דופן פפטידוגליקן עבה יותר, מה שמקנה להם עמידות רבה יותר בפני טיפולי פסטור. מחקרים מדעיים השוו את ההשפעה של אולטרסאונד כוח על חיידקים גראם-שליליים וגראם-חיוביים ומצאו כי הייתה לו השפעה מעכבת חזקה יותר על חיידקים גראם-שליליים. (ראה: Monsen et al. 2009) חיידקים גראם-חיוביים דורשים תנאי אולטרסאונד אינטנסיביים יותר, כלומר אמפליטודות גבוהות יותר, טמפרטורות גבוהות יותר, לחצים גבוהים יותר ו/או זמן סוניקציה ארוך יותר. מערכות האולטרסאונד של Hielscher Ultrasonics יכולות לספק אמפליטודות גבוהות מאוד וניתן להפעיל אותן בטמפרטורות גבוהות ועם כורי תאי זרימה הניתנים ללחץ. זה מאפשר סוניקציה אינטנסיבית / תרמו-מנו-סוניקציה על מנת להשבית אפילו זני חיידקים עמידים מאוד.

השבתה קולית של חיידקים תרמודוריים

חיידקים תרמודוסיים הם חיידקים שיכולים לשרוד, במידות שונות, את תהליך הפסטור. מינים תרמודוריים של חיידקים כוללים Bacillus, Clostridium ו Enterococci. "אולטרסוניקציה באמפליטודה של 80% למשך 10 דקות, לעומת זאת, השביתה את התאים הווגטטיביים של B. coagulans ו- A. flavithermus בחלב רזה ב- 4.53, ו- 4.26 לוגים, בהתאמה. טיפול משולב של פסטור (63 מעלות צלזיוס / 30 דקות) ואחריו אולטרסוניקציה ביטל לחלוטין כ 6 cfu/mL של תאים אלה בחלב רזה". (Khanal et al. 2014)

ציוד פסטור אולטראסוני בעל ביצועים גבוהים

Hielscher Ultrasonics הוא זמן רב מנוסה ביישום של אולטרסאונד כוח במזון & תעשיית המשקאות, כמו גם ענפי תעשייה רבים אחרים. המעבדים העל-קוליים שלנו מצוידים בסונוטרודים קלים לניקוי (CIP במקום / SIP מעוקר במקום), סונוטרודים ותאי זרימה (החלקים הרטובים). Hielscher Ultrasonics’ מעבדים קוליים תעשייתיים יכולים לספק אמפליטודות גבוהות מאוד. אמפליטודות של עד 200μm ניתנות להפעלה רציפה בקלות בפעולה 24/7. אמפליטודות גבוהות חשובות כדי להשבית חיידקים עמידים יותר (למשל, חיידקים גראם-חיוביים). עבור אמפליטודות גבוהות עוד יותר, sonotrodes קולי מותאם אישית זמינים. ניתן להפעיל את כל הסונוטרודים וכורי תאי הזרימה העל-קוליים תחת טמפרטורות ולחצים גבוהים, מה שמאפשר תרמו-מנו-סוניקציה אמינה ופסטור יעיל ביותר.
טכנולוגיה חדישה, ביצועים גבוהים ותוכנה מתוחכמת להפוך את Hielscher Ultrasonics’ סוסי עבודה אמינים בקו פסטור המזון שלך. עם טביעת רגל קטנה ואפשרויות התקנה רב-תכליתיות, ניתן לשלב בקלות אולטרסאונד Hielscher או להתאים רטרו לקווי ייצור קיימים.
אנא צרו איתנו קשר כדי ללמוד עוד על התכונות והיכולת של מערכות הפסטור העל-קוליות שלנו. נשמח לדון איתך בבקשתך!
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: