קלקול מזון

קלקול מזון הוא תהליך ההופך את המזון לבלתי אכיל בגלל שינויים אורגנולפטיים. הקלקול נגרם על ידי מיקרואורגניזמים, גורמים כימיים ופגיעות פיזיקליות. שליש מהמזון בעולם המיוצר לצריכת בני-אדם הולך לאיבוד מדי שנה בגלל קלקול. התעשייה המודרנית אימצה שימוש במערכת HACCP למניעה או להפחתה של גורמי סיכון, אך המערכת יכולה לשמש גם כאמצעי לבקרת מערכת האיכות להפחתה או מניעת קלקולים.

 קלקול מיקרוביאליאלי 
קלקול מיקרוביאלי הוא תהליך הנגרם על ידי התרבות של מיקרואורגניזמים השייכים לעל-ממלכות החיידקים, השמרים והעובשים. קלקול מיקרוביאלי של מזון מושפע בעיקר מתנאי התברואה בתהליך ייצור חומרי הגלם השונים ושל המוצר הסופי, ומתנאי האחסון. חומרי גלם מזוהמים ברמה גבוהה עלולה להוביל להיוותרות של מיקרואורגניזמים מקלקלים במוצרים הסופיים. שימוש בחומרי גלם ממוצא שונה, כגון, ערבוב מוצרים מהחי עם מוצרים מהצומח יוצר סביבת גידול חדשה המעודדת צמיחה של המיקרוארגניזמים המקלקלים.

בתהליך הקלקול, המיקרואורגניזמים מפרקים את המזון על ידי הפרשת אנזימים הידרוליטיים: עמילאזות, פרוטאוזות, ליפאזות, פקטינאזות, צלולאזות, ונוקלאזות המשנים את המרקם. החומרים המתקבלים כתוצאה מפירוק המקרומולקולות הבונות את המיקרואורגניזמים - רבי-סוכר, חלבונים, שומנים וחומצות הגרעין - ממשיכים להתפרק על ידי המיקרואורגניזמים המקלקלים תוך יצירת מכלול של חומרים בעלי טעם וריח דוחים, כגון חומצות אורגניות המורידות את ה-pH, כוהלים, קטונים, אלדהידים ואמינים נדיפים TVBN (תוצרי הלוואי של פירוק חלבונים, חומצות אמינו ונוקלאוטידים על ידי אנזימים פרוטאוליטיים). קלקול מתרחש גם כתוצאה מהפרשת פיגמנטים ומוקופיליסכרידים (רבי-סוכר ריריים המופרשים על ידי חיידקים לבניית הקפסולה).
ממוזער|מפעל דגים-תהליך ניקוי דגים לפני ייצור.מקורם של המיקרואורגניזמים הגורמים לקילקול מקרוביאלי של מזון הוא אדמה, מים, אוויר, בעלי חיים (המיקרופלורה של מערכת העיכול, דרכי הנשימה והעור גורמת לזיהום חומרי הגלם). הזיהום המיקרוביאלי מתרחש על ידי וקטורים שונים: ידיים של עובדים, בעלי חיים שנמצאים במרחב הייצור (מכרסמים, כלבים וחתולים, בעלי כנף, חרקים). רמת הקלקול תלויה בגורמים פנימיים של המזון, כמו pH, רמת המים הפעילים, ההרכב הכימי, פוטנציאל החיזור חמצון , תרכובות אנטי-מיקרוביאליות טבעיות או מוספות לשימור המזון, ריכוזי חמצן, ובגורמים חיצוניים, למשל רמות טמפרטורות בתהליך עיבוד המזון, תנאי האחסון והשינוע, לחות יחסית במזון בלתי ארוז, לחץ, שינויים הנעשים באווירה האופפת את המזון באריזה בשיטת  MAP.

החיידקים הנפוצים ביותר הגורמים לקלקולי מזון שייכים למספר קבוצות. הקבוצה הראשונה היא חיידקים גראם-חיוביים שאינם מייצרים נבגים, השייכים לקבוצת חיידקי חומצת החלב: Weissella, Carnobacterium spp. ,Lactobacillus spp. Lactococcus spp., Pediococcus spp Leuconostoc spp. בנוסף, קיימים מתגים גראם-שליליים שגורמים לקלקול: Proteus, Aeromonas, Escherichia. סוגים נוספים הם מתגים גרם חיוביים נושאי נבגים כמו Bacillus, Clostridium ומתגים גרם חיוביים שאינם מייצרים נבגים השייכים למשפחת הליסטריה Brochothrix thermosphacta ו-Kurthia zopfii.

מוצרים עטירי חלבון, חומצות אמינו וחומצות גרעין המכילות את הבסיס אדנין המכיל חנקן כגון, דגים, פירות-ים ובשר, עלולים להתקלקל על ידי זיהומים שמוצאם מהמיקרוביוטה של דרכי העיכול של בעלי חיים. הזיהום מתרחש בתהליך הפרדת דרכי העיכול מגופו בעיקר על ידי כלי חיתוך וידיים של עובדים. הזיהומים נמשכים בתהליכי הפריסה. תנאי האחסון לאחר הניקוי והפריסה ועלולים להשפיע על רמת הזיהום של חומר הגלם. חומר גלם המגיע למפעל ברמת זיהום גבוהה עלול להוות מקור לזיהום מתמשך ולקלקול המוצר הסופי. קלקול מיקרוביאלי במשקאות אלכוהוליים נגרם על ידי חיידקי חומצת החומץ . חיידקים אלה בעלי סבילות גבוהה לריכוזי כוהל אתילי ולחומציות גבוהה וגורמים לקלקולים של יין, בירה, סיידר ומשקאות אלכוהוליים נוספים.

תהליכי התסיסה בתעשיית המזון והמשקאות הוא תהליך ממושך המאפשר התפתחות קלקולים מיקרוביאליים לאורך זמן. קלקולים של יין על ידי חיידקים נמנעת באופן תדיר על ידי הוספה של החומר המשמר דו-תחמוצת-הגופרית לאחר התסיסה הכוהלית של התירוש. החומר המשמר מדכא התפתחות של חיידקים מקלקלים ומשמש גם כגורם מונע-חימצון. מניעת קלקולים בתעשיית היין באמצעים טכנולוגיים אינה אפשרית על ידי טיפול טרמי של התירוש, אלא על ידי אמצעים חדשניים, כגון, קרינה אולטרה-סגולה, הפעלת לחץ ההורסת את דפנות החיידקים, הפעלת גלים אולטרה-סוניים, ועל ידי הפעלת שדות חשמליים.

קלקולי המשקאות האלכוהוליים נגרמים על ידי שמרים מהסוג , הנותרים בתום תהליך התסיסה כתוצאה משחרור אנזימים מפרקים שונים: ליפאזות המפרקות שומנים, פרוטאזות המפרקות חלבונים, צלולאזות המפרקות תאית, ופקטינאזות המפרקות פקטין. שמרים אלה מעורבים גם ביצירת קרומים, משקעים, עכירויות, שינויי טעם וריח, הבהרה ואיבוד צבע ויצירה מוגברת של גזים. תופעות של קלקול על ידי שמרים נפוצות בעיקר בתעשיית היין, הבירה, וגם במוצרי חלב שונים וכבישת בשר. בתעשיית השימורים קלקול על ידי שמרים גורם לנפיחות ואף להתפוצצות מכלי אריזה עקב יצירה מוגברת של גזים.

 קלקול כימי 
קלקול כימי הוא קלקול הנגרם על ידי תהליכים כימיים עקב חשיפה לגורמים כמו חמצן, אור וחום. שאריות מים הגורמות להידרוליזה המתרחשת בשמני המאכל הגורמת להיווצרות גליצרול וחומצות שומן חופשיות. הפרדת המים מרוב שמני מאכל נעשית על ידי זיקוק. הפרדת המים בתהליך ההפקה של שמן זית נעשית על ידי צנטריפוגציה, שפייה, וספיחת שאריות מים נעשית באמצעים פיזיקליים על ידי פילטרים סופחי מים עשויים מצלולוזה.

 קלקול על ידי חמצן 

קלקול שומני (הסריה) הוא הקלקול הכימי נפוץ ביותר של שמני מאכל. הקלקול הוא תוצאת התחמצנות חומצות שומן בלתי-רוויות  המרכיבות את השמן, עקב חשיפה ממושכת לחמצן. תוצרי החמצון הם אלדהידים, קטונים וחומצות שומן חופשיות המשפיעים על טעמו ועל ריחו של השמן. ככל שהשמנים עשירים יותר בחומצות שומן בלתי-רוויות, כך גדול הסיכוי להתחמצנות ולקלקול שומני המזורז על ידי טמפרטורות גבוהות, אך עלול להתרחש גם בטמפרטורות נמוכות עד קפיאה.

שמני מאכל מכילים באופן טבעי טוקופרול (ויטמין E) הנחשב לנוגד חמצון, יחד עם נוגדי חימצון נוספים כגון קרוטנואידים, תרכובות פנוליות ותוצרי ראקציית מיארד . תיתכן פעילות סינרגיסטית של נוגדי-החמצון השונים. החמצון של שמני המאכל מתרחש בייחוד בתהליכים טרמיים של טיגון ואפייה וכן בחשיפה לאור. כאמצעי מנע, רשויות המזון מתירות הוספת חומרים נוגדי-חמצון במינונים מבוקרים לשמני מאכל המיועדים לעיבוד תעשייתי: ,  ו-. הכמויות המרביות המותרות להוספת נוגדי-חמצון בשמנים מפורטות בחקיקה של מנהל המזון והתרופות האמריקאי (FDA) והשוק האירופי האחיד. החקיקה באה למנוע שימוש יתר של חומרים אלה.

 קלקול אנזימטי 

קלקול אנזימטי הוא קלקול הנגרם במהלך ריסוק פירות וירקות והפיכתם למחית. פירוק רקמות צמחיות משחרר אנזימים המזרזים תהליכי השחמה אנזימטית. האנזים פוליפנול אוקסידזה , והאנזים פראוקסידאזה  מחמצנים תרכובות פנוליות המצויות ברקמות הצמחיות לתוצרים בעלי צבע חום מלנינים. מניעת השחמה תוך כדי עיבוד פרי וירק מתבצעת על ידי תוספת חומצה אסקורבית הפועלת כנוגד-חמצון.

ריסוק זיתים בתהליך סחיטת השמן גורם לשחרור ליפאזות המצויות בתוך הרקמה ושחרור שמן מן הוקואולות שברקמת הזיתים. הליפאזות המפרקות את הטריגליצרידים לחומצות שומן חופשיות ולגליצרול על ידי תהליך של ליפוליזה . תהליך זה מעלה את רמת החומציות של השמן ומזורז על ידי נוכחות מים המצויים בתוצר הריסוק. הפרדת המים מהפאזה השומנית מורידה באופן משמעותי את תהליך היווצרות החומציות. הפרדת המים נעשית על ידי צנטריפוגציה, סינון ואחסון בתנאי קור.

 קלקול פיזיקלי 
קלקול פיזיקלי כולל נזקים מכניים הנגרמים לפרי או לירק בעת הקטיף או בתהליכי האיסוף והשינוע. נזקים מכניים הפוגמים במעטה החיצוני מאפשרים חדירה של מיקרואורגניזמים ומפעילים אנזימים הגורמים לפירוק ולהשחמה. סוג שני של נזק פיזיקלי הוא נזק הנגרם על ידי גורמים מכניים בעת האריזה, השינוע והשיווק. נזק מכני לאריזה עלול לגרום לנזק מכני למוצר הארוז המפעיל תהליכים של קלקולים כימיים שונים, כגון חשיפה למתכות הזולגות מאריזות מתכת כתוצאה מקימוט בעת הובלה.

 בדיקות מעבדה 
הבטחת איכות המוצר מחייבת בדיקות מעבדתיות על מנת למנוע שיווק מוצרים שעלולים להתקלקל אצל הסיטונאי או אצל הצרכן. הבדיקות המיקרוביאליות הן בדיקות המצביעות על היתכנות לקלקול המוצר בעתיד.

 בדיקות מיקרוביוליאולוגיות 
הערכת הרמה המיקרוביאלית המצויה בחומרי גלם ובמוצרים סופיים משמשת אינדיקציה לרמת ההיגיינה הסביבתית במפעל ועשויה לנבא את חיי המדף של המוצר. הבדיקות המיקרוביאליות מתבססות על ספירות של חיידקים מקבוצות שונות. הבדיקות מתבצעות על פי סטנדרטים בין-לאומיים לפי דרישות תקני ISO ,FDA ותקנים ישראלים (ת"י 885) הקובעים את שיטות הבדיקה. הרמות המרביות המותרת בסוגי מזון שונים נקבעות בישראל על ידי משרד הבריאות הישראלי. קלקול של מזון הוא לעיתים תהליך איטי המתחיל במפעל הייצור אך עלול להתבטא לאחר השיווק. על מנת למנוע שיווק של מזון בעל פוטנציאל לקלקול אצל הצרכן, מתבצעות מספר פעולות מנע המתבססות על ספירת חיידקים, כמו ספירת חיידקים קוליפורמים, לקטובצילים, שמרים ועובשים. אלו נמדדים בחומרי הגלם, בדוגמאות של מזון בתהליך הייצור, ובדוגמאות המוצר הסופי. הספירות משמשות כסמן לאיכות המיקרוביאלית של חומרי הגלם, כאמצעי לאיתור מוקדי כשל תברואתי בתהליך הייצור וכאומדן הסיכויים לקלקול המוצר לאחר שיווקו. ספירות גבוהות הן סמנים להיתכנות של קלקול עתידי. כל הספירות מבוצעות על דוגמאות מייצגות של חומר ומבוטאות כמספר החיידקים יוצרי מושבה  בגרם או במיליליטר של מוצר. חיקוי של קלקול מאפשר חיזוי אפשרי של קלקול עתידי. בדיקת הזירוז מתבצעת על ידי הדגרת דגימות אקראיות של המוצר הסופי הנדגמות לפי תוכנית סטטיסטית תקנית. ההדגרה נעשית בתאי-חום מבוקרים (אינקובטור) אשר מזרזת את פעולת הקלקול. בדיקה זו מונעת שווק תוצרת בעלת פוטנציאל לקלקול. שיווק האצוות הנבדקות מתבצע בתום מבחן הזירוז.

 בדיקות כימיות 
 קלקול שומני 
הבדיקות הכימיות להערכת רמת הקלקול של שמני מאכל מתבססות על שלושה פרמטרים:
 ערך הפראוקסיד 
 חומציות חופשית, כפי שהוגדרה על ידי תקנה  regulation No. 2568/91 . החומציות נבדקת בשיטות כימיות או ספקטרוכימיות שונות.
 ערך היוד 
הרמה המרבית המותרת של ערכים אלה נקבעת על ידי תקנים ישראליים, שמני מאכל צמחיים ת"י 228 ושמן זית ת"י 191 ותקנים בין-לאומיים:

ISO 3960, ISO 3961, ISO 660.

 אמינים נדיפים-TVBN 
בדיקות של אמינים נדיפים מהוות בדיקות אינדיקטוריות לאפשרות של קלקול של דגים, פירות ים, מוצרי דגים ובשר. נוכחות אמינים נדיפים במוצרים אלה מהוות אינדיקציה של התהוות קלקול עוד בטרם יורגש בבדיקת חוש הריח.
 בדיקת אמינים נדיפים - Total Volatile Basic Nitrogen (TVBN) הם תוצרי הפירוק של חלבונים, חומצות אמינו ואדנין שהוא בסיס המכיל חנקן ומרכיב מרכזי בכל חומצות הגרעין. הבדיקה מבוצעת לפי תקן ISO/CD 19615 והוראות התקן של הקהילה האירופית Commission Implementing Regulation (EU) 2019/627
 הערכה סנסורית  מתבססת על הרחת דוגמאות של דג לאחר חימום, על ידי צוות מאומן לבדיקות סנסוריות.

 מניעת קלקול 
 אמצעים פיזיקליים 
 שימוש באמצעים טרמיים בתהליך עיבוד מזון: פסטור, עיקור, חליטה, בישול, צלייה, אפייה, שיחול, קירור והקפאה, במטרה להפחית או להשמיד את המיקרופלורה המצויה בחומרי הגלם (כגון חלב) או במוצרים הסופיים.
 נידוף מים: ריכוז וייבוש מזון יוצרים סביבת מחיה בעלת ערך מים פעילים  Aw נמוך, המקטין או מבטל אפשרות של התרבות מיקרואורגניזמים. מרבית החיידקים מתקיימים בערכי מים פעילים מעל 0.9, ועובשים 0.8. פעילות מים בסביבות 0.7 המאפיינת ממרחים ודברי מאפה יבשים ו-0.6 המאפיינת אבקות אינה מאפשרת התרבות של חיידקים, שמרים ועובשים.
 קרינה על-סגולה מתאימה לטיפול אנטי-מיקרוביאלי שטחי של ירקות, פירות, תבלינים, מים ומשקאות.
 שטיפה של חומרי הגלם בכמויות גדולות של מים זורמים (למשל פירות קליפים לפני קילוף או סחיטה) והוספה של חומרי חיטוי במי-השטיפה במטרה להסיר חלק מהמיקרופלורה.
 שטיפה וחיטוי של אריזות שונות לפני המילוי: פח, פלסטיק, קרטוניות ולאמינטים.

 אמצעים כימיים 
 הוספת חומרים משמרים בהתאם לתקנות משרד הבריאות הישראלי , או הוספה של חומרים המורידים את רמת המים הפעילים Aw, כגון מלח בישול או סוכר, או הוספת חומצות אורגניות או אי-אורגניות במטרה להוריד את ה-פH. לעיתים ההוספה היא למוצרים שלא ניתן לפסטר או לעקר, כגון סלטים, יין, מוצרי בשר או כתוספת סינרגיסטית לטיפול החומני.
 שינוי אווירה באריזה על ידי שימוש בטכנולוגיית MAP  שמטרתה הפחתת ריכוז החמצן באריזה, כדי למנוע תהליכי קלקול כימי ומיקרוביאלי על ידי מיקרוארגניזמים אווירניים. שינוי האווירה באריזה עלול לעודד צמיחה של מיקרוארגניזמים אל-אויירניים.

 אמצעים ביולוגיים 
הגנה ביולוגית אפשרית על ידי יצירת סביבה מיקרוביאלית המדכאת מיקרואורגניזמים מקלקלים או מחוללי מחלות. אמצעי נפוץ הוא שימוש בסטארטרים של חיידקי החומצה הלאקטית המדכאים צמיחה של עובשים וחיידקים על ידי הורדת ה-pH, והפרשת חומרים אנטיבקטריאליים שונים.

מניעת קלקול מזון מתבצעת באמצעים פיזיקליים, כימיים וביולוגיים. הגורמים המשמשים למניעת קלקולים ביולוגיים עשויים להיות יעילים גם על התפתחות מיקרואורגניזמים פתוגניים. בתעשיית המזון והמשקאות, לעיתים קרובות, נעשה שילוב של יותר מאמצעי אחד כצעד מונע קלקול, כגון, טיפול חומני יחד עם קירור או הקפאה.

 קישורים חיצוניים 

 הערות שוליים 

קטגוריה:ביוכימיה
קטגוריה:כימיה של מזון: תהליכים
קטגוריה:מזון
קטגוריה:מיקרוביולוגיה
קטגוריה:תגובות כימיות