Congelarea este o metodă de conservare a alimentelor care poate furniza un grad ridicat de siguranță, valoare nutritivă, calitate senzorială și comoditate.

Avantajele inițiale ale congelării, în comparație cu alte metode de conservare, sunt, în principal, în furnizarea de legume, pește și carne de calitate mai bună, în momente și locuri îndepărtate de punctul de recoltare și sacrificare. În plus față de valoarea sa ca metodă de conservare, congelarea poate furniza experiențe alimentare plăcute.

Însă, concomitent cu îndeplinirea scopului de prelungire a vieții alimentului, intervine și preocuparea păstrării intacte a calității alimentelor, în timpul și pe durata congelării. Tema a făcut subiectul studiului cu titlul ”Effects of Freezing on Nutritional and Microbiological Properties of Foods”, realizat de Mark Berry, John Fletcher, Peter McClure și Joy Wilkinson, de la Universitatea din Dublin, din care vă prezentăm următoarele extrase.

Un dulce exemplu istoric

Acest lucru este exemplificat de înghețată, un produs ale cărui origini pot fi urmărite din secolele XVII și XVIII, când a fost servită drept lux, aristocrației, (Clark, 2014) și care este acum un jucător global pe piața alimentelor congelate. Deși există o definiție legală pentru ”înghețată”, în multe țări, autorii folosesc o utilizare mai largă (mai coloidală), a termenului, care include înghețată, sorbete, zahăr de apă etc.

În trecut, cele mai multe alimente congelate ar fi fost gătite înainte de consum, oferind o contribuție importantă la siguranța microbiologică. Mai recent, accentul s-a orientat către comoditate și acum sunt disponibile o gamă mult mai largă de alimente, multe fiind concepute special pentru a fi conservate și distribuite în stare congelată.

Aceste alimente congelate, mai moderne, pot fi componente pentru mâncarea pre-gătită și mese întregi care pur și simplu doar trebuie reîncălzite,  înainte de consum. În plus, multe prăjituri congelate și deserturi (inclusiv înghețata), sunt concepute pentru a fi consumate la dezgheț sau direct de la congelator fără nicio etapă de gătire a consumatorilor.

Siguranța alimentară, o condiție primordială

Înlăturarea oricărei etape de gătire a consumatorilor a făcut, prin urmare, din siguranța microbiologică, o condiție indispensabilă înainte de congelare și determină procesele înainte și în timpul congelării. Cu toate acestea, calitatea nutrițională este o preocupare din ce în ce mai mare pentru consumatori, iar provocarea pentru industria alimentară congelată este de a maximiza retenția de nutrienți fără a compromite siguranța microbiologică.

Etapa esențială în congelare este scăderea temperaturii alimentelor, cu intenția de a preveni, sau cel puțin, de a reduce schimbările microbiene și chimice. Cu toate acestea, după cum s-a menționat în alte lucrări, înghețarea alimentelor naturale sau fabricate are ca rezultat modificări fizice și chimice complexe. În rezumat, deoarece temperatura este redusă sub 0C, apa din alimente începe să fie transformată în gheață. Ca urmare, soluțiile dizolvate devin din ce în ce mai concentrate în apa lichidă rămasă, scăzând în continuare punctul de îngheț. În funcție de structura lor fizică și compoziția chimică, alimentele naturale în stare congelată pot conține până la 8% apă, în faza lichidă.

Această fază lichidă conține un amestec complex de metaboliți celulari, la o concentrație non-fiziologic mare. Mai mult, pe măsură ce cristalele de gheață cresc în structurile alimentare naturale, acestea pot rupe pereții și membranele intercelulare și intracelulare, ceea ce duce la eliberarea și amestecarea substraturilor și enzimelor anterior compartimentate. Prin urmare, deși menținerea alimentelor la temperaturi sub zero reduce potențial reacțiile cu consecințe potențial dăunătoare pentru siguranță, calitatea și nutriția, schimbările în concentrația substratului și accesul la enzime pot acționa pentru a crește rata acestor reacții.

Tratamentul termic înainte de congelare

Ca urmare a modificărilor fizice și chimice care pot continua să apară în stare înghețată, un tratament termic înainte de îngheț este necesar pentru multe alimente, în special pentru legume, pentru a asigura conservarea unei perioade de valabilitate acceptabile. Tratamentul termic înainte de congelare, cunoscut în mod obișnuit sub denumirea de ”albire”, este conceput în principal pentru inactivarea enzimelor care sunt responsabile pentru schimbările dăunătoare ale calității senzoriale.

Cu toate acestea, albirea atinge, de asemenea, obiectivul de a păstra valoarea nutritivă, în special pentru nutrienți precum ascorbatul (vitamina C), care sunt susceptibili la oxidare și degradare enzimatică. Etapa de albire în sine poate avea efecte semnificative asupra retenției de nutrienți și, prin urmare, trebuie luat în considerare impactul acestui tratament și al altor etape ale procesului, care apar înainte de înghețare, pentru a înțelege valoarea nutritivă a alimentelor congelate.

Factori de influență

Literatura timpurie care descrie factorii care influențează reținerea de nutrienți în alimentele congelate a fost revizuită de Bender (1993). Această revizuire rezumă principiile implicate și atrage atenția asupra unor studii mai recente și asupra produselor mai noi, care intră în lanțul de aprovizionare cu produse alimentare congelate. Microorganismele de importanță în alimente sunt separate în mod obișnuit în organisme de deteriorare și cele cu potențial de a provoca boli umane, agenți patogeni.

Sistemele de conservare a alimentelor tind să vizeze prevenirea creșterii organismelor de alterare și asigurarea absenței nivelurilor dăunătoare de agenți patogeni (sau a toxinelor acestora). Deoarece, înghețarea oprește în mod esențial activitatea microorganismelor, poate controla stricarea microbiologică pentru perioade nedeterminate, cu condiția ca temperaturile să fie suficient de scăzute (de exemplu, sub -10 C).

Cu toate acestea, multe microorganisme, ca multe alte sisteme biologice, pot supraviețui condițiilor de îngheț și își păstrează capacitatea de a se multiplica, atunci când condițiile devin comparativ mai favorabile. Deși nu există ”reguli dure și rapide”, în ceea ce privește supraviețuirea agenților patogeni sub îngheț, unele grupuri de organisme diferă foarte mult, prin susceptibilitatea lor sau rezistența la efectele înghețării.

Comportamentul paraziților

Organismele superioare, precum paraziții protozoici, sunt foarte sensibili la îngheț, iar la depozitarea congelată și sunt distruși. Bacteriile gram-negative sunt mai rezistente decât protozoarele, dar tind să fie mai sensibile decât bacteriile Gram-pozitive. Virusurile își păstrează capacitatea de a infecta celulele gazdă, după ce au fost înghețate, iar sporii bacterieni sunt complet rezistenți la efectele înghețării. Mucegaiurile și drojdiile variază în sensibilitatea lor la congelare și depozitare congelată.

Pentru sănătatea publică, supraviețuirea agenților patogeni devine o considerație importantă. În general, dacă alimentele congelate au potențialul de a găzdui agenți patogeni la niveluri dăunătoare, acestea vor necesita procesarea ulterioară (de exemplu, gătitul), pentru a reduce acești agenți patogeni la niveluri care nu preocupă sănătatea publică. În ceea ce privește organismele cu doză infecțioasă mică, organismul trebuie eliminat complet din alimentele congelate.

Alți factori

Alți factori care au impact asupra efectelor de congelare includ viteza de congelare, formularea conținutului de alimente/ingrediente, materialul de ambalare, dimensiunile ambalajului, temperaturile/timpul de depozitare, condițiile de dezghețare și starea fiziologică (de exemplu, faza de creștere), a microorganismului în timpul răcirii/congelării. Factorii care afectează rezistența sau sensibilitatea la congelare sunt discutați în detaliu într-o recenzie recentă de Archer (2014).

Etapa inițială de îngheț, unde produsul este răcit până la temperaturi de îngheț, poate distruge sau răni organismele sensibile prin șoc rece. Formarea cristalelor de gheață (intracelulară și extracelulară) este, de asemenea, cunoscută a deteriora fizic celulele, iar răcirea suplimentară până la temperatura finală de depozitare poate provoca daune suplimentare, în cazul în care cristalele de gheață cu congelare lentă concentrează solide solubile, afectând stabilitatea proteinelor din celulele microbiene.

Deteriorarea fizică este adesea asociată cu deteriorarea membranei. Acest lucru a fost arătat în particule de virus (Herpes simplex virus), în care congelarea și dezghețarea au provocat pierderea de integritate a structurii membranei glicoproteinelor și de acoperire virală (Hansen și colab., 2015). În anumite condiții, fluxul de apă din celulă, legat de creșterea presiunii osmotice extracelulare și tranziția fazei membrană-lipidă, poate provoca moartea celulelor (Dumont și colab., 2013). De asemenea, se crede că stresul oxidativ poate juca un rol în deteriorarea celulei în timpul înghețării și a dezghețului.

Apa, implicată în factorul de toleranță

Acest lucru a fost propus de Park și colab. (1998) pentru Saccharomyces cerevisiae și Stead and Park (2010) pentru Campylobacter coli. În S. cerevisiae, Tanghe și colab. (2012) a propus, de asemenea, un rol pentru genele aquaporinei (AQY1 și AQY2), sugerând că activitatea de transport a apei cu membrană plasmatică este implicată în determinarea toleranței la îngheț, în drojdie. Multe organisme au dezvoltat mecanisme care servesc la minimizarea daunelor la îngheț.

De exemplu, aceste organisme produc proteine ​​de nucleare a gheții, proteine ​​anti-nucleare și proteine ​​anti-îngheț, care la rândul lor reduc la minimum leziunile de îngheț. Structurile și funcțiile acestor diferite proteine ​​au fost revizuite de Kawahara (2012).

Efectele înghețării asupra agenților patogeni și a microorganismelor de deteriorare în cauză cu diferite tipuri de alimente determină consecințele procesului de înghețare asupra conținutului microbiologic și a calităților nutriționale ale alimentelor, având în vedere în special impactul prelucrării înainte și în timpul congelării.