Czy światło ultrafioletowe można stosować do dezynfekcji żywności?
Promienie ultrafioletowe mogą zabijać bakterie i mają pewne właściwości rakotwórcze. Czy zatem żywność poddana działaniu światła ultrafioletowego może być spożywana?
Światło ultrafioletowedefiniuje się jako promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od 10 do 400 nanometrów. Jednakże w zastosowaniach praktycznych stosowana długość fali wynosi na ogół więcej niż 100 nanometrów. Długości fal UVA od 315 do 409 nanometrów zazwyczaj opalają skórę, długości fal UVB od 280 do 315 nanometrów mogą poparzyć skórę i zwiększać ryzyko raka skóry, długości fal UVC od 200 do 280 nanometrów skutecznie zabijają bakterie i wirusy, a długości fal UV od 200 do 280 nanometrów skutecznie zabijają bakterie i wirusy 100 i 200 nanometrów jest pochłanianych przez tlen z powietrza. Dlatego może pracować tylko w próżni lub przynajmniej w środowisku całkowicie pozbawionym tlenu, które nie nadaje się do praktycznej sterylizacji. Tradycyjna sterylizacja ultrafioletowa wykorzystuje długość fali 254 nanometrów. Dezynfekcja ultrafioletowa wykorzystuje głównie odpowiednią długość fali światła ultrafioletowego w celu zniszczenia struktury molekularnej DNA w komórkach organizmu drobnoustroju, powodując śmierć komórek wzrostowych lub komórek regeneracyjnych, aby osiągnąć efekt sterylizacji, w tym procesie nie będzie wyglądać szkodliwie substancji, wysterylizowaną żywność można normalnie spożywać.
Od lewej do prawej: promieniowanie rentgenowskie i światło ultrafioletowe. Światło widzialne, światło podczerwone, długość fali światła wzrasta z kolei. Powszechnie stosowana długość fali sterylizacji wynosząca 6254 nm znajduje się w paśmie dalekiego ultrafioletu (UVC) światła ultrafioletowego.
Kiedy promienie UV są pochłaniane przez bakterie lub wirusy, uszkadzają DNA, uniemożliwiając jego namnażanie. Jeśli chodzi o wyniki sterylizacji, jest to to samo, co ogrzewanie lub obróbka chemikaliami. Jednak światło ultrafioletowe nie nagrzewa się i nie niszczy składników odżywczych - ponieważ DNA nie jest składnikiem odżywczym żywności, a te substancje, których organizm potrzebuje, nie ulegają zniszczeniu. Ponadto nie zniszczy naturalnego smaku żywności. Chemiczne środki grzybobójcze czy konserwanty wprowadzają przecież nowe substancje i czasami powodują „zapach”. Cząsteczki DNA zniszczone przez światło ultrafioletowe dostają się do organizmu człowieka i ulegną rozkładowi i nie będą wytwarzać szkodliwych substancji. Dlatego chociaż światło ultrafioletowe może powodować raka, żywność poddana działaniu światła ultrafioletowego nie jest bezpieczna.
Każda metoda przetwarzania żywności będzie miała pewien stopień „zniszczenia” żywności. Obróbka promieniami UV jest znacznie mniej szkodliwa niż najbardziej konwencjonalne ogrzewanie. W przypadku niektórych produktów spożywczych, które chcą pozostać w swoim „naturalnym stanie”, np. soku owocowego, ma to dużą zaletę.
Zdolność promieniowania UV do zabijania bakterii nie jest związana tylko z długością fali, ale zależy również od energii wypromieniowanej do żywności. Przy wybranej długości fali 254 nm działanie bakteriobójcze i intensywność energii mają kształt rozciągniętej litery S. Innymi słowy, przy niskiej energii działanie bakteriobójcze jest bardzo słabe, ponieważ bakterie lub wirusy, podobnie jak organizm ludzki, mają pewną zdolność naprawy uszkodzeń DNA. Gdy energia promieniowania jest niska, uszkodzone DNA zostaje na czas naprawione, a bakterie i wirusy mogą w dalszym ciągu się namnażać. Kiedy energia jest do pewnego stopnia wysoka, system naprawy DNA jest naprawdę zajęty, a uszkodzenia DNA gwałtownie wzrastają, co widać na makro, że bakterie lub wirusy zostają „zabite”. Poza tą intensywnością energii, z każdym wzrostem, wydajność sterylizacji będzie znacznie zwiększona. Gdy jednak wzrośnie do pewnego stopnia, wchodzi na drugą platformę - i nadal zwiększa energię, a działanie bakteriobójcze wzrasta bardzo nieznacznie. Ten „ogon” w efekcie sterylizacji może wynikać z faktu, że niektóre mikroorganizmy są odporne na atak UV lub może wynikać z faktu, że niektórych poddawanych obróbce próbek nie można napromieniować.
Ze względu na istnienie tego „ogona” sterylizacja ultrafioletowa jest trudna do osiągnięcia tak całkowitego zabicia, jak ogrzewanie lub chemiczne środki grzybobójcze. Zwykle stosuje się go w celu zmniejszenia wartości 4 par jako „standard sterylizacji”, czyli przeżywa jedna na 10000 bakterii. Pasteryzacja świeżego mleka – poddawanego obróbce w temperaturze 72 stopni Celsjusza przez 15 sekund na partię – jest zwykle ograniczana o pięć par, co oznacza, że przeżywa co najwyżej jedna na 100000 bakterii. Jeśli jest to sterylizacja mleka o normalnej temperaturze w bardzo wysokiej temperaturze, zmniejszona wartość pary jest większa niż 12, prawie żadna bakteria nie może przetrwać.
Różne mikroorganizmy mają różną wrażliwość na światło ultrafioletowe, a niektóre zostaną zabite w dużych ilościach przy niższym natężeniu energii, podczas gdy inne wymagają większej energii. Obniżając wartość czterech par, część badanych w badaniu bakterii potrzebowała zaledwie kilkudziesięciu dżuli na metr kwadratowy energii, podczas gdy inne potrzebowały ponad 300 dżuli na metr kwadratowy. Nie wiemy, jakie bakterie występują w prawdziwej żywności i ile ich jest, dlatego zawsze atakujemy najtwardszego, a zabijamy pozostałe. Dlatego intensywność energii stosowanej w sterylizacji ultrafioletowej musi przekraczać 400 dżuli na metr kwadratowy.
Na efekt sterylizacji różnych technik sterylizacji będą miały wpływ fizyczne i chemiczne właściwości żywności. Na przykład ogrzewanie lub autoklawowanie, temperatura, pH i ciśnienie mają duży wpływ. W sterylizacji ultrafioletowej czynniki te są mniej istotne. Kluczem do sterylizacji UV jest to, że promienie UV mogą dotrzeć do bakterii, dlatego kluczowa jest penetracja. Czynniki takie jak skład żywności, zawartość substancji stałych, kolor i inne czynniki będą miały wpływ na absorpcję światła ultrafioletowego, wpływając tym samym na grubość jego penetracji, co ma ogromny wpływ na działanie bakteriobójcze. Jeśli żywność jest jednolita i przezroczysta, penetracja światła ultrafioletowego jest dobra, efekt sterylizacji będzie dobry; I odwrotnie, jeśli żywność jest mętna, światło ultrafioletowe zostanie rozproszone, energia penetracji zostanie zmniejszona, a efekt sterylizacji będzie słaby.
Należy zauważyć, że przenikanie światła ultrafioletowego jest stosunkowo słabe, grubość papieru drukarskiego nie może przeniknąć i może jedynie zabijać bakterie, mikroorganizmy i wirusy na powierzchni żywności w celu dezynfekcji żywności i nie może sterylizować bakterii w głęboka warstwa jedzenia. Nadal wyzwaniem jest zapewnienie równomiernego i cienkiej warstwy żywności stałej, aby równomiernie odbierała promieniowanie UV. Ta wada wrodzona znacznie ogranicza zakres jej zastosowania.
Powodem, dla którego chętnie stosuję dezynfekcję ultrafioletową, jest to, że może ona osiągnąć efekt dezynfekcji poprzez ogrzewanie, nie zniszczy składników odżywczych i naturalnego smaku żywności, a teraz niektóre restauracje będą kupować lampy ultrafioletowe do dezynfekcji powierzchni talerzy, misek , pałeczki i tak dalej, efekt jest bardzo dobry.
Obecnie istnieją trzy główne zastosowania sterylizacji ultrafioletowej w przemyśle spożywczym
Pierwszym z nich jest dezynfekcja sprzętu do przetwarzania żywności. W przypadku sprzętu mikroorganizmy zawsze pozostają tylko na powierzchni, a słabość wynikająca ze słabej penetracji ultrafioletu nie jest pilnie potrzebna, a zalety braku ogrzewania i wprowadzania innych substancji (w tym wody) są w pełni wykorzystywane.
Drugim jest wstępne uzdatnianie wody używanej do przetwarzania żywności. Aby ograniczyć liczbę mikroorganizmów, które mogą zostać wprowadzone do procesu produkcyjnego, sterylizacja wstępna wody technologicznej jest środkiem, który pozwala uzyskać dwukrotnie lepszy wynik przy połowie wysiłku. W porównaniu z „chemicznymi środkami” polegającymi na dodawaniu chloru lub chlorku, sterylizacja ultrafioletowa bez wprowadzania środków chemicznych pozwala uniknąć ryzyka powstania produktów ubocznych sterylizacji i zapachu powodowanego przez środki grzybobójcze.
Po trzecie, obecnie sterylizacja ultrafioletowa w bezpośredniej żywności dotyczy głównie soków owocowych. Smak soku łatwo zmienia się pod wpływem ciepła, dlatego „przetwarzanie nietermiczne” jest atrakcyjne w produkcji soku. Sama nazwa środka grzybobójczego nie przekonuje konsumentów, dlatego sterylizacja ultrafioletem, która nie zmienia smaku i nie wprowadza „składu chemicznego”, ma ogromne zastosowanie.
