Najczęstszymi źródłami zatruć pokarmowych w wyniku spożycia żywności pochodzenia zwierzęcego, są w UE skażenia na etapie produkcji – głównie przez bakterie z rodzaju Salmonella, Listeria oraz Escherichia oraz przerywanie łańcucha chłodniczego.
Z tego też powodu poszukiwanie skutecznych metod inaktywacji drobnoustrojów w procesach produkcji żywności jest przedmiotem ciągłych prac realizowanych w wielu ośrodkach badawczych. Dekontaminacja mikrobiologiczna żywności w atmosferze zimnej plazmy lub środowisku kwasowej wody elektrolizowanej (AEW) należą do innowacyjnych metod sanityzacji powierzchni surowców mięsnych lub przetworów żywnościowych pochodzenia zwierzęcego.
Zimna plazma jest stanem materii będącej postacią częściowo zjonizowanego gazu, który zawiera m.in. elektrony, jony, rodniki, atomy, fotony. Wytwarzana jest najczęściej skutkiem wyładowań elektrycznych w gazach szlachetnych (hel, argon) oraz reaktywnych (nadtlenek wodoru, tlen, azot).
Właściwości przeciwdrobnoustrojowe zimnej plazmy warunkowane są rodzajem zawartych w niej aktywnych biologicznie cząstek takich jak np.: nadtlenek wodoru, rodniki OH, NO, tlen singletowy, ozon, kwas peroksoazotowy, aniony ponadtlenkowe). Mogą one być wytwarzane np. w wyniku wzajemnych reakcji między tlenem, azotem lub parą wodną. Mechanizmy sterylizacji plazmowej przebiegają wielotorowo i obejmują m.in. procesy: uszkadzania DNA w wyniku promieniowania UV, erozji komórek skutkiem wewnętrznej fotodesorpcji i wytrawiania.
Technologie zimnej plazmy niskociśnieniowej (przyjazne dla środowiska, bezpieczne dla operatorów i odpowiednie dla produktów termolabilnych) znajdują już zastosowania w przemyśle żywnościowym i medycynie.
Powierzchniowa dekontaminacja mikrobiologiczna żywności może być również realizowana z użyciem kwasowej wody elektrolizowanej (AEW), która produkowana jest w jonizatorach stacjonarnych lub przepływowych na drodze selektywnej elektrolizy membranowej z wodnych roztworów chlorku sodu (rys. 3). AEW pozyskiwana jest z obszaru przestrzeni około anodowej i cechuje się niskim pH (2-3), wysokim potencjałem utleniania-redukcji (ORP) >800 mV oraz stężeniem wolnego chloru (ACC) rzędu 10-90 ppm.
Równocześnie w komorze katodowej wytwarzana jest alkaliczna woda elektrolizowana o wysokim pH (8-12) i potencjale utleniania-redukcji rzędu – 800 mV do – 900 mV. Oprócz aktywnych form chloru (Cl2, HClO, ClO- ), w procesie elektrolizy generowane są również takie reaktywne formy tlenu jak ozon i nadtlenek wodoru, które dodatkowo przyczyniają się do przeciwbakteryjnej skuteczności AEW.
Bakteriobójcze działanie kwasu chlorowego (I) tłumaczy się możliwościami jego przenikania przez ściany komórkowe do wnętrza komórek bakteryjnych.
Jon ClO- działa oksydacyjnie tylko od zewnętrznej strony komórki. W pierwszym etapie sanityzacji jonem ClO- następuje przerwanie i dezintegracja ścian komórkowych mikroorganizmów, w następstwie czego inaktywacji ulegają białka zlokalizowane w osoczu błony. HClO może również oddziaływać na komórki drobnoustrojów nie tylko z zewnątrz, ale również wewnątrz, przyspieszając ich biologiczną inaktywację oraz powodując zwiększenie aktywności bakteriobójczej AEW.
Aktywność przeciwdrobnoustrojowa HClO i/lub ClO- powoduje inhibowanie aktywności enzymów istotnych dla wzrostu mikroorganizmów, uszkadzanie struktur DNA i błony komórkowej odzwierciedlające się deterioracją jej zdolności transportowych. Liczne doniesienia naukowe wskazują, że AEW skutecznie hamuje wzrost m.in. takich szczepów bakterii jak: Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, S.epidermidis, E.coli O157:H7, Salmonella Enteritidis, Salmonella Typhimurium, Bacillus cereus, Listeria monocytogenes, Mycobacterium tuberculosis, Campylobacter jejuni, Enterobacter aerogenes, Vibrio parahaemolyticus.
Autor:
Prof. dr hab. inż. Andrzej Jarmoluk
Katedra Rozwoju Funkcjonalnych Produktów Żywnościowych
Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu