هناك نوعان من البكتريا المكونة للسبورات (1) مجموعة الباسلس Bacillus الهوائية (2) مجموعة الكلوستريديوم Clostridium اللاهوائية.
فأثناء تكوين هذه السبورات تنتقل عادة جميع المواد البروتينية من الخلية الخضرية الأم إليها لتعطيها صلابة وشفافية زجاجية ومقاومة لكل المؤثرات الخارجية بما فيها الحرارة العالية هذا وإن هلاك البكتريا بالحرارة الرطبة أسرع من الحرارة الجافة وأن موتها يرجع إلى التكتل البروتيني في خلاياها protein coagulation.
أما سرعة الهلاك للسبورات والخلايا الخضرية فهو ذو طبيعة لوغاريثمية ومن هذه الخاصية نتمكن من مقارنة المقاومة الحرارية لنوع واحد من البكتريا على عدة درجات حرارية أو عدة أنواع على درجة حرارية واحدة.
أما العوامل التي تؤثر على هذه المقاومة فهي كما يلي:
1- تركيز السبورات Spore concentration:
لقد بات معلوماً بأنه كلما ازداد تركيز السبورات كلما ازدادت الحاجة إلى زيادة كمية الحرارة اللازمة لإبادتها.
فمثلاً يمكن تعقيم معلق سبوري بمقدار 1000سبور/مل في دقيقتين على درجة حرارة 121.1م (250ف) بينما لو ازداد تركيز المعلق السبوري إلى 100000 سبور/مل وعلى نفس درجة الحرارة فيحتاج إلى 10 دقائق لإبادته.
فمن هذا يتضح بأنه كلما ازداد التلوث البكتيري في الغذاء كلما ازداد الوقت اللازم لطبخه.
2- العوامل البيئية Environmental factors:
إن درجة المقاومة الحرارية لسبورات البكتريا هي ليست صفة ثابتة حيث ان مقدار التغيير الذي يحدث لهذه المقاومة يعتمد على العوامل الغذائية والكيماياوية التي هي خارج الخلية السبورية.
هناك أنواع قليلة من البكتريا المكونة للسبورات تقاوم سبوراتها للحرارة وتعتبر هي المسؤولة عن غالبية التلف في التعليب.
فالاعتقاد السائد هو أن العوامل الوراثية مضافاً إليها الظروف البيئية تلعب دوراً أساسياً في إنتاج السبورات ذات المقاومة الحرارية العالية.
هذا وأن درجة المقاومة للحرارة تختلف ليس فقط من نوع لآخر وإنما أيضاً بين السلالات Strains المختلفة للنوع الواحد حيث وجد أن السلالات من نفس النوع والمنتجة في نفس الوسط الإنمائي إذا عرضت إلى الحرارة في نفس الوسط الغذائي لأظهرت اختلافات كبيرة في مقاومتها للحرارة.
وبنفس الوقت وجد بأنه لا توجد علاقة بين مقاومة السبورات للحرارة مع مقاومة الخلايا الخضرية الأم التي نشأت منها إلا في حالة إذا تكاثرت البكتريا الخضرية المحبة للحرارة تحت درجة حرارة ملائمة لنموها فإن سبوراتها الناتجة ستكون مقاومة للحرارة.
لقد وجد أيضاً بأنه عندما تقل تركيزات الحديد والكالسيوم عن الحـد المعيـن في الوسـط الإنمائي المنتـج لســبورات الكلوسـتريديوم بوتيلانيوم Cl. Botulinum تؤدي إلى انخفاض المقاومة الحرارية للسبورات.
أما تركيز الفوسفات في التربة وفي البيئة الإنمائية المختبرية فيعطي سبورات مقاومة للحرارة.
لقد وجد أيضاً بأن عدد السبورات المنتجة تختلف حسب نوع الوسط الإنمائي لها وفي هذا السياق لا توجد معلومات كافية حول هذا الموضوع وعن العوامل الفسيولوجية وتأثيرها على تكوين السبورات ومدى علاقة هذا في مقاومتها الحرارية.
أما الرقم الهيدروجيني pH للوسط الذي تنتج به السبورات فله تأثير قليل على مقاومتها الحرارية.
هذا وقد وجد بأنه كلمما زادت درجة الحرارة قلت المقاومة وبذلك يقل الوقت اللازم للقضاء على سبورات بكتريا الكلوستريديوم بوتيلانيوم الموضوعة في محلول فوسفاتي منظم وعلى رقم هيدروجيني 7 كما موضح أدناه.
|
الوقت (دقيقة) |
درجة الحرارة (°م) |
|
4 |
120 |
|
10 |
115 |
|
32 |
110 |
|
100 |
105 |
|
330 |
100 |
هذا ويظهر بأن التخفيف المستمر يزيد من مقاومة السبورات للحرارة غير أن هذا التأثير غير منتظم في حين أن التجميد يضعف مقاومة السبورات للحرارة.
أما السبورات المتكونة في التربة فهي أكثر مقاومة للحرارة من السبورات المتكونة في وسط إنمائي مختبري ويعزى هذا إلى تأثير الظروف البيئية في الأخير وما تحتويه من نواتج الفعاليات الحيوية.
أما البكتريا المعرضة لحرارة مميتة فهي تحتاج إلى نظام تغذوي معين ودرجة حرارة محددة لنموها بعكس البكتريا غير المعرضة لهذا الحرارة.
أما البكتريا المحبة للحرارة فتنتج سبورات في وسط إنمائي مختبري لها نفس المقاومة الحرارية لتلك البكتريا التي تكون سبوراتها على الأجهزة ومكائن التعليب.
إذا أريد لمزرعة بكترية أن تبقى حية لفترة طويلة من الزمن يستعمل وسط إنمائي مختبري بحيث يسمح لنمو محدود ونواتج فعاليات حيوية محددة بدلاً من وسط إنمائي يسمح لنمو غزير ونواتج حيوية كبيرة.
3- مكونات الغذاء Food composition
أ)- الرقم الهيدروجيني pH:
يعتبر الرقم الهيدروجيني للغذاء ذا تأثير كبير على درجة مقاومة السبورات للحرارة فالرقم الهيدروجيني المتعادل Neutral pH يعطي الحد الأقصى للمقاومة الحرارية من البكتريا المكونة للسبورات.
أما الأغذية ذات الرقم الهيدروجيني الأكثر من (5) فيظهر أن هناك عوامل أخرى غير الرقم الهيدروجيني تؤثر على مقاومة السبورات الحرارية حيث وجد أن المقاومة الحرارية هي نفسها لسبورات الكلوستريديوم في لحم السمك المعلب وذي الرقم الهيدروجيني الذي يتراوح بين 5.2-6.8.
أما إذا كان الرقم الهيدروجيني أقل من (5) فيحصل هبوط كثير في مقاومة السبورات للحرارة وتحتاج إلى وقت قليل لإبادتها.
لقد تمت الاستفادة من هذه الخاصية الأخيرة في تعقيم بعض الخضروات التي تتأثر بالدرجات الحرارية العالية عند تعقيمها فبهذه الحالة يضاف حامض للمحلول الملحي المعبأ في هذه العلب من أجل خفض مقاومة هذه الكائنات الحية والقضاء عليها في درجات حرارة واطئة.
فالاختلافات الموجودة في مقاومة سبورات البكتريا للحرارة في مختلفة الأغذية لا تفسر على أساس الرقم الهيدروجيني لوحده، أما الأسباب في هذه الاختلافات فهي غير معروفة.
فالجدول التالي يبين بأن الأغذية المتشابهة في الرقم الهيدروجيني تظهر اختلافات في درجة المقاومة الحرارية لسبورات Putrefactive Anaerobe – 3679 (PA-3679) فيها.
|
الغذاء |
الرقم الهيدروجيني |
الوقت بالدقائق لقتل سبورات البكتريا على درجة 121.1°م |
|
الاسباراكس (هليون) |
5.4 |
3,3 |
|
البازلاء |
5.4 |
3.0 |
|
السبانخ |
5.4 |
2.6 |
ب)- السكر Sugar:
لقد وجد بأنه كلما ازداد تركيز السكر زادت مقاومة السبورات للحرارة وقد لوحظ أيضاً أنه عند تسخين الخمائر والفطريات في تراكيز متزايدة من السكر ازداد تحملها ومقاومتها الحرارة والتركيزات القليلة من السكر لا تعطي مثل هذه الحماية للسبورات فالفواكه المعبأة بالمحلول السكري تحتاج إلى درجة حرارية أعلى لتعقيمها من الفواكه المعبأة بدون محلول سكري.
والمعتقد بأن السبب في زيادة مقاومة السبورات للحرارة في المحلول السكري هو التجفيف الجزئي لبروتوبلازم الخلية وحماية البروتين من التكتل كما وأنه من المعروف بأن السكر يحمي بروتين الألبومين للبيض من التكتل.
ج)- الأملاح المعدنية Inorganic salt:
يعطي محلول كلوريد الصوديوم (ملح الطعام) ذو تركيز 4% للسبورات البكترية مقاومة متزايدة للحرارة.
وفي بعض الحالات عند تركيز 2% تتضاعف المقاومة للسبورات ولكن إذا ازداد تركيز الملح إلى 8% أو أكثر سوف يقلل من هذه المقاومة.
ومن الجدير بالذكر هنا أن الملح يعتبر فعالاً جداً ضد الكائنات الحية التي تسبب التلف.
لقد وجد بأن زيادة تركيز ملح الطعام في عصير الطماطم يؤدي إلى تقليل مقاومة البكتريا المسببة إلى التلف المسمى بالحموضة الباهتة Flat sour.
د)- النشا والبروتين والتوابل والزيوت Starch, Protein, Spice & Oils:
يشجع النشا في البيئات الإنمائية المختبرية على نمو الكائنات الحية بأعداد كبيرة مقارنة مع البيئة التي تخلو من النشا.
فالمعتقد بأن النشا يلعب دوراً مهماً في امتصاص المركبات التي تعيق النمو وأن النشا كمادة عضوية بحد ذاتها لا تؤثر على المقاومة الحرارية للسبورات.
وهناك اعتقاد آخر بهذا الصدد وهو أن النشا يزيد ممن كثافة الغذاء الذي يتواجد فيه حيث يغير من نمط التوصيل الحراري من نوع الحمل Convection إلى نوع التوصيل Conduction مما يتسبب في إعاقة نفاذية الحرارة ولذلك يتطلب وقت أكثر لقتل الكائنات الحية وسبوراتها.
أما المركبات الهيدروكربونية تعطي بعض الحماية للسبورات ضد الحرارة بينما أن الزيوت الطيارة لكثير من التوابل والثوم والبصل تقلل المقاومة الحرارية لسبورات البكتريا أما الدهون والزيوت فهي تشكل عائقاً في سرعة قتل السبورات بالحرارة الرطبة.
فقد تم عزل خلايا خضرية من البكتريا غير المقاومة للحرارة من السمك المعلب بالزيت بعد أن تم تعقيمها على درجة حرارة عالية والسبب هو أن الحرارة الرطبة لا تنفذ عن طريق الدهون لقتل السبورات.
ولهذا السبب يعقم مخلوط الآيس كريم على درجة حرارة أعلى وفترة زمنية أطول مقارنة مع الحليب لكون الأول يحتوي على سكر ودهن أكثر من الثاني.
التسميات
حفظ الأغذية