A legnagyobb baktériumvadász örök élete

A pasztörizálás folyamatát Louis Pasteur francia mikrobiológusról nevezték el, akinek az 1880-as években végzett kutatásai kimutatták, hogy

Manapság a tejiparban és más élelmiszer-feldolgozó iparban az élelmiszerek szavatossága és az élelmiszer-biztonság elérése érdekében a pasztörizálás folyamatát széles körben alkalmazzák.

A tej a mikrobák szaporodásának kiváló táptalaja, hűtés nélkül, környezeti hőmérsékleten tárolva a baktériumok és más kórokozók hamarosan elszaporodnak. Az Egyesült Államok Központi Betegség-ellenőrzési Centruma szerint a helytelenül, vagy a nem kezelt nyers tej csaknem háromszor több kórházi ápolásért felelős, mint bármely más élelmiszer és ezzel a világ egyik legveszélyesebb élelmiszerterméke. A pasztörizációval a tuberkulózis, a brucellózis (hullámláz), a diftéria (torokgyík) és a skarlát kórokozója semmisül meg, valamint a káros Salmonella, a Listeria, Yersinia, Campylobacter, a Staphylococcus aureus és az Escherichia coli baktériumok is inaktiválódnak.

Az iparosodás előtt tejmarhákat tartottak a városi területeken: a tejtermelés és a fogyasztás közti időt szerették volna redukálni, amivel öntudatlanul, de a betegségek kialakulásának kockázatát is csökkentették. A városi népsűrűség növekedésével és az ellátási láncok országról városra való meghosszabbodásával a nyers tej gyakran egynapos tej lett, így betegségforrássá vált.

Ebben az időszakban 1912 és 1937 között csak Angliában és Walesben 65 000 ember halt meg tejfogyasztásból fakadó tuberkulózisban. Mivel a tuberkulózis inkubációs ideje hosszú az embereknél, nehéz volt összekapcsolni a pasztörizálatlan tejfogyasztást a betegséggel. 1892-ben Ernst Lederle vegyész a tuberkulózisban szenvedő tehenekből egy kísérlet során fertőzött tejet oltott tengerimalacokba, így nyilvánvalóvá vált a betegség. 

1910-ben Lederle, az akkor egészségügyi biztos New Yorkban bevezette a tej kötelező pasztőrözését. A 18. században a pasztőrözés hagyományos formáját a vaj eltarthatóságának fokozása érdekében rendszeressé tették és 1773-ban a brit gyarmatokon lett kötelező. Ezt követően az Egyesült Államokban kezdett el terjedni, ugyanis Franz von Soxhlet 1886-ban megfogalmazott egy nemzetközi javaslatot. 

A 20. század elején Milton Joseph Rosenau a tej pasztőrözésére vonatkozó szabványt állított fel: alacsony hőmérsékletű, lassú hevítést 60 °C-on 20 percen keresztül, mely ahhoz vezetett, hogy az Egyesült Államok államai hamarosan megkezdték a kötelező tejpasztőrözésről szóló törvények elfogadását. Az Egyesült Államok szövetségi kormánya 1973-ban szövetségi törvénnyé emelte a tej pasztörizálását.

A hűtött pasztőrözött tej eltarthatósági ideje nagyobb, mint a nyers tejé. Például a magas hőmérsékletű, rövid időtartamú (HTST) pasztőrözött tej hűtőszekrényben történő eltarthatósága általában két-három hét, az ultrapasztőrözött tej jóval tovább, néha két-három hónapig is eláll. Ha az ultrahőkezelést (UHT) steril kezelési és tartálytechnikával (például aszeptikus csomagolással) kombinálják, akár hűtés nélkül is tárolható akár 9 hónapig.

A Centers for Disease Control adatai szerint 1998 és 2011 között az Egyesült Államokban a tejtermeléssel kapcsolatos járványok 79%-át nyers tej vagy sajttermékek okozták, tehát kiemelten fontos téma még napjainkban is.

Pasztörizálási folyamat

A pasztőrözés vagy pasztörizálás egy olyan folyamat, amelyben élelmiszereket  (mint például a tejet) enyhe hő, általában kevesebb mint 100 °C (212 °F) alatti hőmérséklettel kezelünk azért, hogy a bennük lévő kórokozókat elpusztítsuk és növeljük az eltarthatósági időt.

Ide tartoznak a vegetatív baktériumok, azonban a bakteriospórák nem. A pasztörizálás nem sterilizálás és nem pusztítja el a spórákat, csak egy második pasztőrözéssel pusztíthatók el a bakteriospórák is. A megfelelő minőség tehát kétszeres pasztőrözést követően érhető el. 

A folyamat első fázisa a melegítés: a káros fehérjék denaturálódnak, az enzimek működése megáll. Ezt követi a hűtési folyamat, mely azt is megakadályozza, hogy a tejben Maillard-reakció, karamellizáció mehessen végbe. A pasztörizálási folyamat arra is képes, hogy a sejteket a hevítéssel és a nyomás növekedésével „szétrobbantsa”. Elsősorban az étel savassága határozza meg a hőkezelés paramétereit (idő és hőmérséklet), valamint a belőle következő eltarthatósági időtartamot. 

Savas ételekben (pH<4> 4,6), mint például a tej és a tojás, a hőkezeléseket a kórokozók és a károsító organizmusok (élesztő és penészgombák) elpusztítására tervezték. Ugyanakkor fontos, hogy nem minden mikoorganizmus pusztul el pasztörizáció során, ezért bizonyos esetekben utólagos hűtésre van szükség.

Felszerelés

Az ételeket pasztőrözni kétféleképpen lehet: csomagolás előtt vagy után. Ha az ételt üvegbe csomagolják, forró vizet használnak a hősokk elkerülése érdekében, ha az élelmiszerek csomagolásához műanyagokat és fémeket is használnak, általában gőzzel vagy forró vízzel pasztőrözik őket.

A legtöbb folyékony ételt fűtési zónával, tartócsővel és hűtési zónával rendelkező eszközökkel pasztörizálják, majd a terméket a csomagolásba töltik. A lemezes hőcserélőket alacsony viszkozitású termékekhez, például állati tejhez, magtejekhez és gyümölcslevekhez használják. A lemezes hőcserélő sok vékony függőleges rozsdamentes acéllemezből áll, amelyek elválasztják a folyadékot a fűtő- vagy hűtőközegtől. 

A kagylós vagy csöves hőcserélőket az ún. nem newtoni ételek, például tejtermékek, paradicsom, ketchup és bébiételek pasztörizálására tervezték. Koncentrikus rozsdamentes acélcsövekből áll. Az étel áthalad a belső csövön, miközben a fűtő/hűtő közeg a külső vagy belső csövön kering.

A hőcserélő előnyei a csomagolatlan élelmiszerek pasztörizálásához képest:

• a hőcserélők egyenletes kezelést biztosítanak, és nagyobb rugalmasságot biztosítanak a lemezeken pasztőrözhető termékek tekintetében,
• a folyamat energiatakarékosabb ahhoz képest, hogy az ételeket pasztőrözzük csomagolt edényekben,
• nagyobb az áteresztőképesség.

Hőcserélőben történő felmelegítés után a termék egy meghatározott ideig egy tartócsövön keresztül áramlik a kívánt hatás elérése érdekében. Ha a pasztörizálási hőmérsékletet vagy az időt nem érik el, áramlásirányító szelepet alkalmaznak és újra végigvezetik a folyamatot. Ha a terméket megfelelően feldolgozzák, hőcserélőben lehűtik, majd feltöltik.

A magas hőmérsékletű rövid idejű (HTST) pasztőrözés, például a tejhez használt 71,5 °C 15 másodpercig, biztosítja a tej biztonságát, ami hűtőszekrényben körülbelül két hét. Az ultramagas hőmérsékletű (UHT) pasztőrözésnél a tejet 135 °C-on pasztőrözik 1-2 másodpercig, ami ugyanolyan biztonságot nyújt, de a csomagolással együtt három hónapig meghosszabbítja az eltarthatóságot.

Ellenőrzés

A kórokozók jelenlétének végső ellenőrzését a közvetlen mikrobiológiai technikák jelentik, de ezek költségesek és időigényesek.

A mikrobiológiai technikák alkalmatlansága következtében a tej pasztörizálásának hatékonyságát általában a lúgos foszfatáz jelenlétének ellenőrzésével ellenőrzik, mely enzimet a pasztörizálás hagyományosan és eredményes esetben denaturál. Az alkalikus foszfatáz megsemmisítése biztosítja a közönséges tej kórokozók elpusztítását. Ezért a lúgos (alkalikus) foszfatáz jelenléte ideális mutató a pasztörizálás hatékonyságára. A folyékony tojások esetében a hőkezelés hatékonyságát az α-amiláz maradék aktivitásával mérjük.

Hatékonyság a patogén baktériumok ellen

Az 1960-as évekig alkalmazott mikrobiológiai technikák nem tették lehetővé a baktériumok tényleges pusztulási rátájának felállítását. A tejet a legjelentősebb tejben szaporodó kórokozók legnagyobb hőállósággal rendelkező törzseivel szaporították, majd ezek inaktiváltságának mértékét a tejben túlélő baktériumok vizsgálatából nyerték. 

Egy 15 másodperces kezelés során a fő tejszennyező kórokozók közül ezek pusztulnak jelentős mértékben  (mellettük a hőmérséklet); a jelentős mérték azt jelenti, hogy 10 millió baktériumból 1 marad életben.

• Staphylococcus aureus > 66,5 °C-on 
• Yersinia enterocolitica > 62,5 °C-on
• patogén Escherichia coli > 65 °C-on
• Cronobacter sakazakii > 67,5 °C-on
• Listeria monocytogenes > 65,5 °C-on 
• Salmonella ser. Typhimurium > 61,5 °C-on 

Pasteur életműve ma is tovább él, a speciális tartósítási (pl. ESL, UHT) eljárások is a pasztörizálás folyamatára épülnek. Az új koronavírus vakcina is legyengített kórokozót fog tartalmazni a tudós elvei alapján.

(Borítókép: Tejüzemi dolgozó önti a pasztőrözőgépbe a tejet Bakuban. Fotó: NurPhoto / Getty Images Hungary)