Die Mikroorganismen, die Lebensmittel verderben, benötigen Wasser, um zu überleben und sich zu vermehren, und alles, was Lebensmittel dehydriert oder Mikroben Wasser entzieht, hilft, sie am Wachstum zu hindern. Lebensmittel und Mikroorganismen enthalten beide Wasser, und ihr Wassergehalt kann reduziert werden, indem sie mit löslichen Substanzen in Kontakt gebracht werden, die das Wasser durch ein Phänomen, das als Osmose bekannt ist, absorbieren. Salz und Zucker sind gängige und relativ harmlose Stoffe, die sich leicht in Wasser auflösen und daher seit einiger Zeit zur Konservierung verschiedener Lebensmittel verwendet werden. Lebensmittel, die zur Konservierung mit Salz oder Zucker behandelt wurden, haben normalerweise nicht genug Wasser an der Oberfläche, um die Vermehrung von Mikroben, die darauf landen, zu ermöglichen. Die Mikroben können tatsächlich durch Austrocknung sterben, wenn ihnen Wasser entzogen wird.
Lebensmittelverderb
Lebensmittel werden verdorben, wenn sich bestimmte Mikroorganismen auf ihrer Oberfläche zu vermehren und zu verdauen beginnen und eine Vielzahl von Nebenprodukten aus ihren Stoffwechselprozessen produzieren. Dies kann leicht erkennbar sein oder auch nicht. Das Essen erscheint oft schimmelig oder matschig oder riecht schlecht, aber manchmal ist es nicht offensichtlich und kann daher gefährlicher sein, da mikrobielle Nebenprodukte sehr giftig sein können und die Mikroben selbst manchmal sehr schwere Infektionen verursachen können. Um Lebensmittel haltbar zu machen, muss daher sichergestellt werden, dass es für Mikroorganismen schwierig oder unmöglich ist, sich darin zu vermehren oder zu überleben. Eine der ältesten Methoden dafür ist die Konservierung mit Salz oder Zucker.
Osmose
Wenn starke und schwache Salzlösungen durch eine poröse Membran getrennt werden, passen sich die Konzentrationen an, bis sie für beide Lösungen gleich sind – das Salz bewegt sich von der stärkeren zur schwächeren Lösung über die Membran, und Wasser verhält sich umgekehrt . Nahrung und Mikroorganismen bestehen beide aus Zellen mit Membranen, sodass Osmose über diese Membranen hinweg wirken kann, um Wasser zu entziehen. Zellen enthalten Wasser mit einer bestimmten Menge an gelösten Salzen und Zuckern, aber wenn sie in eine Umgebung mit einer sehr unterschiedlichen Konzentration an gelösten Stoffen gebracht werden, fließt Wasser entweder aus oder in die Zellen.
Wenn beispielsweise ein rotes Blutkörperchen in reines Wasser gegeben wird, quillt es an und platzt schließlich. Dies liegt daran, dass die Zelle Wasser aus ihrer Umgebung aufnimmt. In Wasser mit einer Salzkonzentration, die der des Blutes entspricht, erfahren die roten Blutkörperchen keine Osmose und behalten eine konstante Größe. Wenn es in stark salzhaltiges Wasser gelegt wird, beginnt die Umgebung der roten Blutkörperchen, die Flüssigkeiten innerhalb der Zelle durch Osmose auszusaugen, wodurch sie schrumpfen und absterben. Wenn Lebensmittel mit Salz oder Zucker konserviert werden, können Mikroben kein Wasser durch ihre Membranen aufnehmen, was Wachstum und Fortpflanzung verhindert, und können Wasser verlieren und sterben.
Andere Effekte
Diese Konservierungsmittel können einige andere nützliche Wirkungen haben. Es wird angenommen, dass sie in hohen Konzentrationen innerhalb von Zellen die Struktur der DNA untergraben und die Funktion einiger Enzyme stören können. Es ist bekannt, dass einige der relativ schwachen Bindungen, die die Form von Enzymmolekülen beibehalten, durch Salze in hohen Konzentrationen aufgebrochen werden können. Die Haut wird durch Kontakt mit Salz- und Zuckerlösungen nicht beeinträchtigt, da sie mit einer Schicht abgestorbener Zellen bedeckt ist, die lebendes Gewebe vor Austrocknung schützt.
Vorteile und Nachteile
Salz und Zucker sind sehr wirksam gegen die meisten Bakterien, die Krankheiten verursachen können. Im Allgemeinen vertragen diese Mikroorganismen eine Salzkonzentration von mehr als 10 % nicht. Schimmelpilze überleben jedoch oft bei viel höheren Konzentrationen, und Hefen können möglicherweise in hochkonzentrierten Zuckerlösungen wachsen. Die Verwendung von Salz und Zucker wird auch dadurch eingeschränkt, dass sie den Lebensmitteln, die sie konserviert haben, einen sehr deutlichen Geschmack verleihen. Dies kann bei einigen Lebensmitteln akzeptabel sein, bei anderen jedoch nicht.