Физические методы консервирования

Физические методы консервирования

Физические методы консервирования основаны на применении высоких и низких температур, ультразвука, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей, ионизирующих излучений и др.

Консервирование высокими температурами. Консервирование высокими температурами включает пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация — это нагревание продукта до температуры ниже 100°С. Используют различные режимы пастеризации в зависимости от вида и свойств сырья. При пастеризации погибают ферменты и вегетативные формы микроорганизмов, а споры микробов остаются, поэтому пастеризованные продукты непригодны для длительного хранения и требуют, как правило, низких температур хранения. Для удлинения сроков хранения иногда применяют многократную пастеризацию. Пастеризуют молоко, квас, пиво, рыбную икру, ветчину др. При пастеризации пищевая ценность продукта мало изменяется, лишь частично разрушаются витамины и некоторые другие биологически активные вещества.

Стерилизация — это нагревание герметично упакованных продуктов при температуре выше 100°С. Стерилизацию проводят в автоклавах при различных режимах, которые зависят от химического состава продукта, его консистенции вида консервной тары. При стерилизации погибают не только вегетативные формы большинства микробов, но и их споры. Остаются лишь споры термоустойчивых бактерий, но и они находятся в ослабленном состоянии.

При нарушении режимов стерилизации или использовании сильно обсемененного микробами сырья возможен микробиологический бомбаж консервов в результате развития оставшихся спор микроорганизмов (брожение).

Стерилизуют мясо, рыбу, молоко, плоды и овощи, соки, варенье и др.

При стерилизации снижается пищевая ценность продукта, изменяется его вкус.

При асептической стерилизации лучше сохраняются вкус и пищевая ценность продукта за счет кратковременной обработки продукта при высоких температурах. Асептическое консервирование проводят для жидких или пюреобразных продуктов, в основном для детского питания, соков, молока, томатопродуктов. Жидкий или пюреобразный продукт мгновенно прогревают до температуры 150°С, затем охлаждают до 30—40°С, разливают в стерилизованные банки и закрывают стерилизованными крышками.

Консервирование низкими температурами. При консервировании пищевых продуктов низкими температурами происходят изменения их пищевой ценности и вкусовых свойств. Низкие температуры приостанавливают деятельность многих микробов, понижают активность ферментов.

В зависимости от применяемых низких температур различают охлаждение или замораживание.

Охлаждение применяют для многих пищевых продуктов. Температура охлажденных продуктов может быть различной в зависимости от природы, но не ниже точки их замерзания, как правило – 0…+5оС. .

Охлаждение наилучшим образом сохраняет пищевую ценность и органолептические свойства продукта, но не обеспечивает длительной сохраняемости многих продуктов и применяется том случае, если более низкие температуры могут вызывать необратимые изменения качества продуктов, например, сметаны, молока, молочнокислых напитков, вареных колбас.

Разновидностью охлаждения является переохлаждение. Например, куриные яйца в переохлажденном состоянии при температуре от -1 до -2°С хранят до 120 суток. Для мяса применяется способ подмораживания туш с поверхности. Температура в бедре на глубине 1 см от -3 до -5°С, а на глубине 6 см — от 0 до 2°С.

Замораживание — это метод консервирования, при котором температура продуктов снижается до -8°С и ниже. Замораживание благодаря более низким температурам в сравнении с охлаждением способствует длительному сохранению пищевых продуктов. Сроки хранения замороженных продуктов измеряются месяцами и даже годами. Качество таких продуктов зависит от скорости замораживания продукта и способа его размораживания

Чем ниже температура, тем быстрее скорость замораживания. Благодаря этому в клетках и межклеточном пространстве продукта образуются мелкие кристаллы льда, и ткани не повреждаются. В настоящее время быстрое замораживание в нашей стране проводят при температуре -30…-35°С. Интенсификация процесса замораживания сокращает потери массы продукта. При медленном замораживании внутри клетки образуются крупные кристаллы льда, которые повреждают ее, и при размораживании происходит потеря клеточного сока.

Широкое распространение получило замораживание продукта путем ф л ю и д и з а ц и и: в скороморозильных аппаратах через слой продукта (например, малины, черники, зеленого горошка) снизу вверх продувается интенсивный поток холодного воздуха. При этом плотный слой продукта переходит во взвешенное состояние, частицы продукта интенсивно перемешиваются, напоминая кипящую жидкость, и замораживаются. Отдельные частицы продукта не слипаются, поэтому можно применять расфасовочные аппараты. Время замораживания колеблется от 4 мин (малина) до 30 мин (помидоры).

Размораживание большинства замороженных продуктов должно проводиться медленно и при пониженных температурах. Разработаны специальные технологии быстрого размораживания продуктов при низких температурах.

Замороженные продукты уступают по качеству охлажденным, так как при длительном хранении изменяется их пищевая и вкусовая ценность, а также возможны потери питательных веществ при размораживании.

Так как замораживание не убивает микрофлору пищевых продуктов, а лишь приостанавливает ее развитие, то размороженные продукты необходимо сразу же использовать. Не допускается их повторное замораживание.

Замораживают мясо, рыбу, птицу, плоды, овощи, творог, яичные продукты. В исключительных случаях замораживают хлеб.

  1. Физико-химические методы консервирования

К физико-химическим методам консервирования относят сушку, консервирование солью, сахаром.

Сушка. Сушка — это древнейший способ консервирования, основанный на удалении значительного количества влаги из продуктов с таким расчетом, чтобы микроорганизмы не могли в них развиваться. В результате сушки в продукте повышается концентрация сухих веществ, уменьшается содержание воды и жизнедеятельность микробов прекращается. При высушивании споры микробов остаются и при благоприятных условиях (увлажнение продуктов) начинают развиваться. При высушивании продукты значительно теряют в массе, что облегчает их транспортирование и хранение. Сушат молоко и молочные продукты, мясо, рыбу, плоды, овощи, грибы, яичные массы и др.

Сушка бывает естественная (солнечная и теневая) и искусственная (тепловая, сублимационная, микроволновая, СВЧ).

Естественная сушка (на солнце и в тени) применяется для плодов, ягод (всегда для винограда) в районах с высокой температурой — в Средней Азии, Закавказье и других районах.

Искусственная сушка может осуществляться под действием тепла и циркулирующего воздуха, а также в вакууме.

Сушка воздухом (конвективная сушка), подогретым до температуры 60-80°С (температура зависит от вида продукта), протекает медленно и приводит к изменению цвета, вкуса и аромата продукта. Для предохранения свежих плодов и овощей от названных потерь их перед сушкой могут окуривать сернистым газом или бланшировать.

При распылительном методе сушки жидких продуктов горячим, воздухом температурой 140-160°С продукт быстро высыхает, не успевая сильно прогреться, при этом происходят незначительные изменения химического состава. Так сушат молоко, соки, пюре, яичные продукты, приготовляют сухие напитки. Но недостатком этого метода является соприкосновение продукта, находящегося в мелкодисперсионном состоянии, с воздухом, что ускоряет окислительные процессы и отрицательно сказывается на хранении товаров.

При к о н т а к т н о й с у ш к е, т. е. при соприкосновении жидкого продукта с нагретой поверхностью, происходят значительные изменения его цвета, вкуса, аромата и химического состава, поскольку продукт сильно нагревается. Контактный способ применяется при сушке молока, картофельного пюре.

Вакуумная сушка проводится при низких температурах (40-60°С ) в безвоздушном пространстве. При этом хорошо сохраняются пищевая ценность продукта и его органолептические свойства.

Микроволновая сушка с использованием энергии токов сверхвысокой частоты (СВЧ) проходит очень быстро, продукт приобретает пористую структуру и поэтому быстро восстанавливает свои свойства.

Сублимационная сушка — это сушка замороженных продуктов в вакууме. Метод сублимации основан на способности льда переходить при определенных условиях в пар, минуя жидкую фазу.

Сублимацией сушат плоды, овощи, мясо, рыбу и др. для ускорения процесса сушки продукт иногда сильно измельчают. При сублимации продукт не теряет своей формы, структуры. Благодаря низким температурам (-17°С и ниже) и вакууму изменения цвета, вкуса, химического состава минимальны. Сублимированные продукты легко восстанавливают свои первоначальные свойства при соприкосновении с водой, но требуют вакуумирования при упаковке. Пока этот способ высушивания дорогостоящий.

Высушенные продукты хорошо сохраняются в сухих чистых помещениях от 6 мес. до 2 лет в зависимости от вида продукта.

Консервирование солью и сахаром. Значительные концентрации соли и сахара в продукте повышают осмотическое давление сред, в результате чего происходит обезвоживание (плазмолиз) микробной клетки и прекращение ее жизнедеятельности. Соль является более сильным консервантом, чем сахар. Так, для прекращения жизнедеятельности большинства микробов достаточно 10—15% соли и 65—70% сахара. Причем консервирование сахаром при концентрациях 60—75% обычно сочетается с варкой, пастеризацией или стерилизацией, что приводит к разрушению витаминов, ароматических, красящих и других веществ. Консервирующие свойства сахара проявляются при изготовлении варенья, джемов, повидла, мармелада, сиропов, заготовок из свежих плодов и др.

Особенность метода консервирования солью и сахаром заключается в том, что он значительно изменяет свойства сырья, и в результате образуется продукт с новыми потребительскими свойствами.

При посоле пищевая ценность продукта снижается, так как под действием соли клеточный сок диффундирует, образуя рассол.

Если концентрация соли и сахара в продовольственных товарах будет недостаточна, то на них будут развиваться микробы и продукты будут портиться, плесневеть, ослизняться и др.

Соленые продукты хорошо сохраняются при низких температурах. Продукты, консервированные сахаром, могут сохраняться длительное время при обычных условиях.

  1. Биохимические и химические методы консервирования

Биохимические методы консервирования. К биохимическим методам консервирования относится квашение. Оно основано на консервирующем действии молочной кислоты, образующейся в результате брожения сахаров продукта под действием молочнокислых бактерий, содержащихся в достаточном количестве в воздухе, на таре и самих продуктах.

Квасят капусту, огурцы, помидоры, арбузы, яблоки, бруснику, грибы, а также сладкий перец, баклажаны, в результате чего появляются новые продукты питания ( их обычно называют мочеными).

В квашеных продуктах хорошо сохраняются витамин С и содержащаяся молочнокислая микрофлора, полезная для человека. При квашении овощей обязательно используют поваренную соль, которая способствует выделению клеточного сока, необходимого для молочнокислого брожения, влияет на вкус готовой продукции и оказывает консервирующее действие за счет повышения осмотического давления.

Квашеная капуста хорошо хранится при температуре 0…2°С. При хранении надо учитывать, что молочная кислота, будучи антагонистом гнилостных бактерий, не прекращает развитие плесеней, и поэтому тару надо наполнять продукцией полностью, не оставляя воздуха, необходимого для развития плесеней.

Химические методы консервирования. Для консервирования используют также различные химические вещества, разрешенные органами здравоохранения, — этиловый спирт (для приготовления полуфабрикатов плодово-ягодных спиртных напитков), уксусную (при мариновании), сернистую, сорбиновую, бензойную, борную кислоты, уротропин, юглон, низин и др., обладающие антимикробным действием.

Сернистая кислота применяется при изготовлении плодово-ягодных заготовок (пюре, запасов) для кондитерских фабрик, картофелепродуктов с целью предохранения свежих плодов, ягод от порчи и потемнения при сушке, для отбелки крахмала и сахара. Обработка продуктов сернистой кислотой называется с у л ь ф и т а ц и е й. Сульфитация бывает мокрая (обработка слабым раствором сернистой кислоты) и сухая (окуривание сернистым газом). Содержание сернистой кислоты (сернистого ангидрида) в продовольственных товарах нормируется стандартами.

Химические вещества добавляют в безвредных для человека дозах, и содержание их нормируется стандартами на продовольственные товары.

В основе этих методов лежит использование высоких и низких температур, а также обеспложивающих фильтров, изонизирующих излучений, ультрафиолетовых лучей и ультразвука.

Консервирование высокими температурами. Высокие температуры применяют для уничтожения микрофлоры и инактивации ферментов пищевых продуктов. К этим методам консервирования относятся пастеризация и стерилизация.

Пастеризация проводится при температуре ниже 100°С. Цель обработки – инактивация ферментов и частичное уничтожение микрофлоры (в первую очередь плесеней, дрожжей, неспороносных микроорганизмов и вегетативных клеток спороносных бактерий). При такой обработке не погибают споры микроорганизмов, поэтому пастеризованные продукты необходимо хранить при низких температурах и они имеют ограниченный срок реализации.

Пастеризуют молоко, соки, варенья, джемы, плодово-ягодные компоты, пиво и др.

Благодаря непродолжительному воздействию низких температур хорошо сохраняется пищевая ценность продукта, но снижается частично биологическая ценность, так как разрушаются витамины и некоторые другие биологически активные вещества.

Стерилизация– нагревание пищевых продуктов при температуре выше 100°С, при этом достигается полное уничтожение микрофлоры (продукты хранятся несколько лет).

Для стерилизации продукт помещают в металлическую или стеклянную тару, герметически укупоривают и прогревают в автоклавах при 100-120°С. Режим стерилизации выключает температуру до которой продукт нагревают и время его выдержки при этой температуре. На режим стерилизации влияет химический состав продукта и в первую очередь активная кислотность продукта. В зависимости от рН среды различают следующие группы консервов: низкой кислотности (рН 5,0 и выше) – молочные и мясные продукты; средней кислотности (рН 5,0-4,5) – мясо-растительные продукты; кислые (рН 4,8-3,7) – томатопродукты, плодово-ягодные консервы.

Для консервов низкой кислотности режим стерилизации должен быть более жестким, чем для кислых. На режим стерилизации оказывает влияние химическая природа органических кислот. На микрофлору угнетающе действие больше всего оказывает молочная кислота, лимонная, уксусная.

При стерилизации несколько снижается вкусовая и пищевая ценность продукта (гидроля белков, жиров, углеводов) разрушаются витамины и некоторые аминокислоты (лизин, гистидин, аргинин) и др.).

Асептическое консервирование. Наиболее прогрессивный метод, сущность в том, что жидкие и пюреобразные пищевые продукты подвергают стерилизации путем кратковременного высокотемпературного нагрева, охлаждают, а затем расфасовывают в стерильную тару и укупоривают в асептических условиях. Применяют для консервов томат-пасты, плодово-ягодных соков, молока и др.

Достоинство метода — сокращается время тепловой обработки благодаря чему повышается пищевая ценность консервов, для упаковки используются полимерные материалы.

Консервирование низкими температурами. Это один из лучших методов длительного хранения скоропортящихся продуктов с минимальными изменениями их химического состава. Низкие температуры замедляют химические и биохимические процессы обмена веществ в тканях, снижают ферментативную активность, приостанавливают развитие микроорганизмов.

Консервирование низкими температурами проводят путем охлаждения или замораживания.

Охлаждение. Охлаждением называется обработка и хранение пищевых продуктов при температуре, близкой к криоскопической, т.е. к температуре замерзания клеточного сока, которая зависит от состава и концентрации сухих веществ. Продолжительность хранения пищевых продуктов в охлажденном состоянии различна.

При длительном хранении охлажденных плодов и овощей в результате процессов дыхания и испарения влаги происходит убыль массы, снижается содержание сахаров, органических кислот и других химических соединений.

Замораживание. При замораживании происходит полная кристаллизация жидкой фазы продукта. Этот способ применяется для более длительного сохранения мясных и рыбных продуктов, овощей, фруктов и др.

Качество замороженных продуктов зависит от скорости замораживания – это скорость продвижения льдообразования от поверхности к центру.

При медленном замораживании образуются крупные кристаллы прежде всего в межклеточном пространстве, где концентрация раствора ниже, чем в клетках, происходит возрастание концентрации раствора в межклеточном пространстве, повышается осмотическое давление, в результате чего влага из клеток диффундирует в межклеточном пространстве и замерзает на стенках образовавшихся кристаллов льда. При этом образуются крупные неравномерно расположенные кристаллы при размораживании образовавшаяся влага полностью не впитывается клетками и происходит потеря клеточного сока.

Для получения продукта высокого качества надо процесс замораживания проводить быстро, т.е. надо увеличить скорость. Чем выше скорость замораживания, тем больше образуется кристаллов льда и тем меньше из размер, кристаллы не деформируют клетки. При оттаивании образовавшаяся влага полностью связывается коллоидами клетки. Обычно быстрое замораживание проводят при температуре – 30-40°С, доводя температуру внутри продукта до -18°С. Хранят замороженные продукты при — 18°С.

Флюидизация. Это замораживание продукта в псевдоожиженном, кипящем слое. Существуют для этой цели специальные скороморозильные аппараты, в которых замораживание продуктов осуществляется в интенсивном потоке холодного воздуха.

Методом флюидизации замораживают пищевые продукты в виде мелких отдельных частиц (зеленый горошек, брюссельская капуста, земляника, малина, черника).

Сущность флюидизации (псевдоожижения) состоит в следующем: через слой продукта снизу вверх с определенной скоростью продувается воздух, при этом плотный слой продукта переходит со взвешенное состояние, частицы продукта интенсивно перемешиваются, бурлят, напоминая кипящую жидкость. Поэтому этот метод называют слой кипящего продукта.

Замораживание в псевдоожиженном слое значительно сокращает продолжительность процесса, улучшает качество продукта. Время замораживания зависит от режимов и размера продукта – колеблется от 4мин.(малина) до 30мин. Отдельные частицы продукта не слипаются и можно применять расфасовочные автоматы.

В настоящее время у нас и зарубежом начинают уделять большое внимание замораживанию при очень низких температурах – от –80 до -190ºС с использованием жидкого азота. Преимущество способа – высокое качество и низкая усушка всего 0,25%, вместо 1,8% при замораживании в туннельных морозильных аппаратов. Недостаток – высокая стоимость. Убыль (усушка) происходит за счет испарения влаги с поверхности при хранении продуктов. Величина усушки зависит от вида сырья, упаковки сроков и режимов хранения.

Процессы при длительном хранении отражаются на качестве – изменяется химический состав, гидролизуются и окисляются жиры. Изменяется цвет, частично разрушаются за счет окисления кислорода воздуха, частично витамины разрушаются ухудшается вкус и запах.

При замораживании микрофлора полностью не уничтожается, особенно холодоустойчивые споровые формы микроорганизмов. После размораживания они возобновляют свою жизнедеятельность, что может привести к быстрой порче. Поэтому размороженные продукты необходимо сразу же перерабатывать.

Качество продуктов в значительной степени зависит от способа его размораживания.

Консервирование с использованием обеспложивающих фильтров.Этот способ консервирования позволяет получать стерильные пищевые продукты с максимальным сохранением в них витаминов, цвета, вкуса и аромата. Этим способом освобождают от микроорганизмов прозрачные соки, виноградные вина, пиво и др.

Сущность метода – состоит в пропускании продукта, через фильтры, имеющие настолько мелкие поры, что они задерживают содержащие в нем микроорганизмы.

Консервирование ионизирующими излучениями.При консервировании ионизирующими излучениями стерилизующий эффект получают без повышения температуры. Поэтому этот метод называют холодной стерилизацией или холодной пастеризацией.

Для обработки пищевых продуктов используют рентгеновское излучение, γ-излучение или поток ускоренных электронов. Особый интерес представляет γ-излучение.

Источники γ-лучей очень дешевы, эти лучи обладают большой проникающей способностью, что позволяют обрабатывать изделия большого размера и в крупной упаковке.

Источниками γ-лучей являются радиоактивные изотопы кобальта (кобольт-60), цезия (цезий 137) и других элементов.

Механизм действия ионизирующей радиации основан на ионизации молекул и атомов микроорганизмов в результате чего нарушаются их нормальные биологические функции и они отмирают. Гибель живых клеток наступает в следствие нарушений в нуклеиновом и других обменах клетки.

Существенным недостатком консервирования ионизирующими излучениями является то, что при обработке пищевых продуктов изменяется их химический состав, что приводит к ухудшению вкуса, запах, консистенции.

Этот способ до сих пор не нашел промышленного применения, многие вопросы находятся в стадии научных исследований. Следует решить проблему – всесторонне изучить влияние его на здоровья человека.

Консервирование токами ультравысокой (УВЧ) и сверх высокой частоты (СВЧ).Сущность этого метода консервирования состоит в том, что при помещении продукта в высокочастотном электромагнитном поле переменного тока в его массе происходит усиленное движение заряженных частиц, а это приводит к повышению температуры продукта до 100ºС и выше.

Пищевые продукты, укупоренные в герметическую тару и помещенные в зону действия волн ультравысокой частоты, нагреваются до кипения в течение 30-50сек.

Отмирание микроорганизмов при нагревании продукта в поле СВЧ происходит значительно быстрее, чем при тепловой стерилизации.

Этим методом в плодоовощной промышленности стерилизуют плодово-ягодные и овощные соки, в общественном питании токи СВЧ используют для приготовления различных блюд.

Облучение ультрафиолетовыми лучами (УФЛ).Сущность метода – облучение невидимой частью световых лучей с длиной волны 60-400нм губительно действует на микрофлору пищевых продуктов (лучший режим длина волны 255-280нм). Гибель микробиальных клеток обусловлена адсорбцией УФЛ нуклеиновыми кислотами и нуклепротеидами, что приводит к денатурационным изменением этих веществ. Чувствительность к действию УФЛ у микроорганизмов разная – бактерии более чувствительны, чем плесени.

УФЛ используют для стерилизации поверхности мясных туш и колбасных изделий. Этот способ консервирования требует большой осторожности, так как УФЛ опасны для человека, действуя на глаза и кожу.

Консервирование с помощью ультразвука.Ультразвук (колебания свыше 20клг) использовать можно для пастеризации молока для обеззараживания воды промышленного использования, в консервной промышленности для стерилизации консервов. При этом способе стерилизация происходит без повышения температуры, что обеспечивает сохранность пищевой ценности, вкуса, запаха продукта.

Механизм действия ультразвуковые колебаний на микроорганизмы до настоящего времени достаточно не выяснен и находится в стадии дальнейших исследований.

Физико-химические методы консервирования

Эти методы включают сушку, а также консервирование поваренной солью и сахаром.

Консервирование сушкой (обезвоживанием). Обезвоживание проводится для предотвращения или замедления физико-химических, биологических процессов. Высушивают многие продукты для удлинения срока хранения. Высушивают до влажности предусмотренной стандартами.

Сушеные продукты имеют меньшую массу, занимают меньший объем, имеют более высокую энергетическую ценность по сравнению с продуктами свежими или консервированными.

Существуют несколько способов сушки – нагретым воздухом (конвективная сушка), в виброкипящем слое, распылительная, контактная, вакуумная, сублимационная, радиационная и др.

Наиболее распространенный методом является сушка нагретым воздухом (конвективная). Влагу удаляют подогретым воздухом температурой 80-120º в сушильных установках.

Конвективные сушилки в зависимости от конструкции камеры подразделяют на шкафные, карусельные, ленточные, канальные, распылительные.

Процесс сушки проходит по схеме – удаление влаги с поверхности и ее перемещение с внутренних слоев к поверхности. Режимы сушки включают – температуру, скорость движения ленты, размер продукта.

Этим способом сушат плоды, овощи, дрожжи и др.

Консервирование поваренной солью и сахаром. Метод основан на увеличении концентрации сухих веществ продуктов при повышении осмотического давления, что ведет к плазмолизу клеток и гибели микроорганизмов. Необходимый эффект достигается при концентрации сахара 60-65%. Аналогичное действие оказывает поваренная соль в концентрации 10-20%.

Химические методы консервирования

При консервировании этим методом используют химические вещества, которые должны быть безвредным для организма человека и не изменять вкус, цвет и запах продукта.

В настоящее время в Российской Федерации размешены следующие химические препараты: этиловый спирт, уксусная, сернистая, бензойная, сорбиновая кислоты и некоторые их соли, борная кислота, уротропин, некоторые антибиотики и др.

Консервирование этиловым спиртом. Этот способ основан на глубительном действии спирта на микроорганизмы. Этиловый спирт используется в качестве консерванта при производстве плодо-ягодных соков – полуфабрикатов. В концентрации 12-16% этиловый спирт задерживает развитие, а при 18% полностью подавлят жизнедеятельность микрофлоры.

Маринование. Способ консервирования, основанный на повышении кислотности среды путем добавления уксусной кислоты. В концентрациях 1,2-1,8% уксусная кислота подавляет деятельность многих микроорганизмов, и в первую очередь гнилостных.

Для усиления консервирующего эффекта маринование очень часто сочетают с пастеризацией, в пастеризованных маринованных продуктах содержание уксусной кислоты снижается до 0,8-1,2%, что благоприятно влияет на их вкус.

При производстве маринованных продуктов обычно используют столовый уксус, содержащий 3-6% уксусной кислоты, или пищевую уксусную эссенцию с содержанием 70-80% уксусной кислоты.

Для выработки маринадов лучше использовать биохимический уксус (спиртовый, винный, плодово-ягодный и др.), так как уксус, получаемый из эссенции, обладает резким вкусом.

В маринадную заливку, кроме уксуса добавляют соль, пряности, сахар. Маринаднуют плоды, овощи, грибы, рыбу.

Консервирование кислотами (антисептиками). Антисептиками называют химические вещества, которые губительно действуют на микроорганизмы. Проникая в живые клетки, эти вещества взаимодействуют с белками протоплазмы, парализуя при этом жизненные функции, что приводит к гибели микроорганизмов. Для консервирования используют сернистую кислоту, соли, сернистый ангидрид. Этот метод называется сульфитацией, его применяют для консервирования плодов, ягод, их полуфабрикатов. Остаточное содержание сернистого ангидрида нормируется стандартом. В процессе сульфитации подавляется жизнедеятельность плесеней и бактерий, более устойчивыми являются дрожжи.

Бензойная кислота – используют для консервирования плодоовощной, рыбной продукции. Бензойная кислота и ее натриевая соль при концентрации 0,05-0,1% при рН 2,5-3 подавляют действие дрожжей и плесеней, бактерии более устойчивы. Количество бензойной кислоты в продукте не должно превышать 70-100 мг/100г.

Сорбиновая кислота и ее соли являются сильными антисептиками и используются для консервирования соков, пюре, маринадов и других продуктов с низким значением рН среды. Кислота и ее соли (сорбаты) подавляют жизнедеятельность дрожжей и плесеней, не действуют на бактерии.

Консервирование антибиотиками. Они обладают сильными бактерицидными свойствами. В пищевой промышленности используют биомицин(хлортетрациклин), применяют при обработке мяса, рыбы, а также льда для охлаждения рыбы; нистатин, действующий на дрожжи и грибы, вызывающие плесневение мяса; низин – используют при производстве молочных и плодоовощных консервов. Он задерживает рост стафилококков, стрептококков, клостридий и других патогенных микроорганизмов, используется при производстве молочных и плодоовощных консервов.

Консервирование газами. Сущность метода заключается в изменении соотношения кислорода и углекислого газа, в результате чего подавляются жизнедеятельность и развитие микроорганизмов, а также замедляются ферментативные процессы в самих продуктах. Задержка развитие плесеней происходит при концентрации СО2, около 20%, при 40-50% СО2, их рост практически прекращается. Консервирование газовыми средами широко используют для плодов, овощей, рыбы, мяса, птицы, колбасных изделий.

Озонирование – обработка продуктов в помещении озоном, обладающим дезинфицирующим и дезодорирующим действием. Озон – сильный окислитель, прекращает развитие бактерий, плесеней, их спор как на поверхности продукта, так и в воздуха. Метод используют для консервирования мяса, колбас, сыров.

Биохимические методы консервирования

К этим методам относится консервирование продуктов молочной кислой и этиловым спиртом, которые образуются в результате молочнокислого и спиртового брожения.

На молочнокислом брожении основано квашение плодов и овощей.

Квашение –консервирование плодов, овощей и грибов молочной кислотой, образующейся в результате сбраживания сахаров продукта молочнокислыми бактериями. Молочная кислота придает продукту специфический вкус и способствует лучшей его сохраняемости.

В зависимости от вида перерабатываемого сырья продукт называют квашеным (капуста), соленым (огурцы, томаты, арбузы) или моченым (яблоки).

Молочная кислота в концентрации даже 0,5% тормозит деятельность вредных микроорганизмов, но не задерживает развитию дрожжей и плесеней, а при ее концентрации 1,5-2% прекращается деятельность самих молочнокислых бактерий. Одновременно с образованием молочной кислоты в квашеных овощах накапливается этиловый спирт, который также оказывает консервирующее действие. В квашенной капусте и соленых огурцах количество его не превышает 0,5-0,7%, что не препятствует развитию молочнокислых бактерий, но заметно улучшает вкус готовой продукции. В моченых яблоках содержание его достигает 0,8-1,8%.

Поваренная соль, используемая при солении и квашении, в количестве 2-3%, вызывает плазмолиз растительных клеток, способствует переходу в рассол клеточного сока, богатого сахаром, и тем самым стимулирует процессы брожения. Кроме того, она подавляюще действует на многие микроорганизмы, на маслянокислые бактерии и бактерии группы соli. Соль также участвует в формировании вкуса квашеных овощей.

Активность процесса брожения зависит от начального содержания сахара в продуктах, концентрации соли, температуры окружающей среды.

Температуру брожения поддерживают в пределах от 18 до 25ºС, последующее хранение квашеных продуктов проводят при более низких температурах (0-2ºС) в анаэробных условиях, чтобы предупредить развитие уксуснокислых бактерий и плесеней, на которые не влияет молочная кислота.

В последнее время для улучшения качества квашеных продуктов, ускорения процессов брожения и предупреждения развития вредных микроорганизмов применяют закваски чистых культур молочнокислых бактерий.

Комбинированные методы консервирования.

К комбинированным методам консервирования пищевых продуктов относят копчение и вяление.

Копчение – консервирование соленого полуфабриката веществами неполного сгорания древесины, содержащимися в дыме или коптильных препаратах. Копчение используют для получения мясных копченостей, обработки рыбы, колбасных изделий и другой продукции.

В формировании потребительских свойств копченой продукции важная роль принадлежит трем группам органических соединений: фенолам, карбонильным соединениям и органическим кислотам. Эти вещества способствует формированию вкуса и аромата, они же формируют окраску. Различают копчение: холодное (не выше 40ºС), полугорячее (50-80ºС), горячее (80-180ºС).

В процессе копчения продукты не полного сгорая древесины оседают на поверхности продукта и участвуют в проходящих химических реакциях. Одни из них обеспечивают эффект копченности, другие образуют нежелательные химические вещества, обладающие канцерогенными свойствами.

Вяление – метод комбинированного воздействия поваренной солью и подсушиванием продукта до частичного удаления влаги, достаточного для подавления микрофлоры. Вялят мясные и рыбные продукты.

При вялении и последующем созревании продукт обезвоживается, происходит перераспределение жира, мясо уплотняется, приобретает янтарный цвет, становится маслянистым.

В результате ферментативных реакций изменяются белки, липиды частично гидролизуются и окисляются, что сопровождается накоплением летучих веществ и продукт преобретает аромат вяленых товаров.

Основными промышленными физическими способами анабиозного консервирования являются использование искусственного холода и сушка. Эти методы вызывают подавление жизнедеятельности микроорганизмов за счет снижения содержания воды (сушка) или превращения ее в твердое состояние (хранение в охлажденном состоянии и замораживание). Наряду с этим происходит гибель клеток тканей, в основном, из-за обезвоживания цитоплазмы.

Охлаждение (криоанабиоз) основано на том, что при понижении температуры резко замедляется и даже прекращается жизнедеятельность микробов и в меньшей степени действие ферментов. Продукты охлаждают до криоскопических температур, близких к 0 ºС, не допуская их подмораживания, так как это опасно тем, что свободная вода замерзнет, при этом образуются кристаллики льда, которые повредят мембраны клеток.

На хранение в охлажденном состоянии большинство продуктов поступает в целом виде, без существенной обработки. Во время хранения в них продолжается, хотя и медленно, процесс дыхания, и они остаются свежими. Таким образом можно сохранить продукцию в течение нескольких недель и даже месяцев.

Охлажденные плоды, овощи и яйца хранят до 6-10 мес, молочные продукты — до 30-ти час, мясо и рыбу — 14 сут, после чего в охлажденном мясе наблюдается гидролитическое расщепление белков, а в свинине — и начальная стадия окисления жиров, изменяется цвет мяса на поверхности туши. Плотность и вязкость клеточного сока растительных и животных тканей в охлажденных продуктах несколько увеличивается.

Снижение биологических и биохимических процессов в плодах при понижении температуры обеспечивается, с одной стороны, замедлением химических реакций, а с другой — тем, что снижается поступление кислорода извне через сузившиеся поры цитоплазматической мембраны. Уменьшается также поступление из клеток «горючего» — сахаристого сока в капиллярные каналы оболочек. Процесс «горения», т.е. дыхания, замедляется. Жизнь клетки затормаживается, и клетки впадают в состояние анабиоза.

С понижением температуры возможность развития большинства возбудителей гнили снижается, поэтому холодильные камеры наиболее пригодны для хранения плодов и овощей.

Продукты хранят не только в охлажденном, но и в переохлажденном состоянии и в замороженном виде.

При замораживании (криоанабиозе) находящаяся в продуктах вода превращается в лед, поэтому осмотические условия для развития микроорганизмов неблагоприятны. Быстрое замораживание продуктов пригодно только для таких продуктов, биологические, химические, физические свойства которых при замораживании существенно не изменяются.

Быстрое замораживание производится при температурах от минус 30 ºС и ниже путем непосредственного контакта с охлажденной металлической поверхностью или в потоке холодного воздуха (флюидизация), в морозильных шкафах, а также в непрерывно работающих туннельных морозильных установках. Замораживание считают законченным при достижении в центре слоя продукта температуры минус 18+1 ºС.

При вышеуказанных температурах замораживания продукты быстро про-мораживаются по всей массе без существенного изменения структуры тканей, т.е. в продукте образуются мелкие кристаллы льда, которые равномерно распределяются и не изменяют структуру продукта, а при размораживании образовавшаяся влага полностью связывается с продуктом. Такое замораживание гарантирует обратимость процесса, который зависит от природы и глубины изменения коллоидной структуры и биохимических свойств продукта.

Хранение замороженных пищевых продуктов при низких температурах (не выше минус 18 ºС) вызывает в них ряд физических и гистологических изменений (изменение консистенции, объема, цвета, структуры, потеря массы и др.), зависящих от условий замораживания и последующего оттаивания (размораживания) продукта.

Замороженные продукты по вкусовым и питательным свойствам уступают охлажденным: размороженное мясо (из-за потери влаги во время заморозки и хранения) имеет более твердую консистенцию, не имеет вкуса и аромата, характерных для охлажденного мяса, цвет мышечной ткани такого мяса изменяется, а жировая ткань желтеет. Во время длительного хранения в замороженных мясе и рыбе происходит старение коллоидов, гидролиз и окисление жиров, потеря витаминов.

При замораживании микрофлора полностью не уничтожается; особенно холодоустойчивы споровые формы микроорганизмов. После размораживания продукта они возобновляют свою жизнедеятельность и могут привести к его быстрой порче, поэтому размороженные продукты необходимо сразу же перерабатывать. Качество продуктов в значительной степени зависит от способа его размораживания. При быстром размораживании при повышенных температурах происходит больше потери пищевых веществ и более интенсивно развиваются микроорганизмы. Во время медленного размораживания при температуре 0-4 ºС кристаллы льда оттаивают постепенно, а коллоиды клеток более полно связывают образующуюся влагу. По качеству замороженные продукты уступают охлажденным.

Пастеризация проводится при температуре ниже 100 ºС. Цель обработки — инактивация ферментов и частичное уничтожение микрофлоры, в первую очередь плесеней, дрожжей, неспороносных микроорганизмов и вегетативных клеток спороносных бактерий. При такой обработке не погибают споры микроорганизмов, поэтому пастеризованные продукты необходимо хранить при низких температурах, и они имеют ограниченный срок реализации.

Различают две формы пастеризации: короткую — при 85-90 ºС в течение 0,5-1,0 мин и длительную — при температуре около 65 ºС в течение 25-30 мин.

Иногда для удаления сроков хранения продуктов проводят многократную пастеризацию — тиндализацию. В этом случае консервированный продукт после каждой тепловой обработки оставляют на некоторое время (примерно на сутки) в обычных условиях. Эффект, достигаемый тиндализацией, объясняется тем, что при повторных нагревах уничтожаются вегетативные клетки, вырастающие из спор во время выдержки продукта. Тепловую обработку продукта проводят 2-3 раза, пока не достигнут стерильности. Но такой способ консервирования экономически не выгоден.

Пастеризуют различные пищевые продукты: молоко, соки и т.д. При пастеризации плодово-ягодных продуктов и маринадов консервирующий эффект также оказывают содержащиеся в них органические кислоты. В этом случае происходит не частичное, а полное уничтожение микрофлоры.

Благодаря непродолжительному воздействию высоких температур на составные части продукта хорошо сохраняется его пищевая, но несколько снижается биологическая ценность, так как при нагревании частично разрушаются витамины и некоторые другие биологически активные вещества.

Пастеризация проводится на водяных банях или в специальных аппаратах (автоклавах) с помощью пара, под давлением.

Сушка (ксероанабиоз) продукции относится к самым старым методам консервирования. Она основана на ограничении роста и развития микроорганизмов при минимальном содержании в сухих продуктах влаги. Микроорганизмы не развиваются в продуктах, имеющих влажность 4-30 %. Для продуктов с большой массовой долей сахаров и других водорастворимых веществ, в которых концентрация в растворах при сушке значительно возрастает и повышается осмотическое давление, можно вести обезвоживание до 13-20 % влаги.

Сушеные продукты имеют меньшую массу, занимают значительно меньший объем, имеют более высокую энергетическую ценность по сравнению с продуктами свежими или консервированными другими способами. Это в значительной степени облегчает их транспортирование и хранение. Вместе с тем в процессе сушки улетучивается часть ароматических веществ, окисляются витамины и некоторые другие компоненты. Высушенный продукт нельзя использовать без предварительной подготовки.

Известно несколько способов удаления влаги из продуктов — конвективный, контактный, сублимационный, обработка термоизлучениями и др.

Наибольшее распространение имеет сушка продуктов нагретым воздухом — конвективная. Удаление влаги осуществляется подогретым воздухом (температура 80-120 ºС) в сушильных установках, состоящих из сушильной камеры и калорифера. В зависимости от конструкции камеры сушильные установки подразделяют на шкафные, карусельные, ленточные, распылительные и т.д.

Процесс сушки представляет собой комплекс взаимосвязанных и одновременно протекающих процессов: нагрев продукта в результате переноса тепла от нагретого воздуха к обезвоживаемому материалу; испарение влаги с поверхности продукта в среду сушильной камеры; перенос влаги внутри продукта.

Сушка протекает правильно в том случае, если скорость испарения влаги с поверхности продукта равна скорости переноса влаги внутри него. При более высокой скорости испарения на поверхности высушиваемого продукта образуется корка, замедляющая процесс сушки, при медленном испарении продукт запаривается. Процесс сушки можно интенсифицировать, увеличивая поверхность испарения, для чего сырье разрезают на куски.

Недостатки: эта сушка длительна по времени (3-10 час), а применяемая температура (80-120 оС) является оптимальной для ферментов и микроорганизмов, что приводит к окислению витаминов, красящих и дубильных веществ, меланоидинообразованию, ухудшению вкуса, аромата и цвета высушенного продукта. Чтобы предохранить плоды и овощи от потемнения и лучше сохранить аскорбиновую кислоту, их перед сушкой окуривают сернистым ангидридом и бланшируют паром или горячей водой для инактивации ферментов. К тому же высушенные таким способом плоды и овощи набухают плохо; готовы к употреблению только при кипячении в течение 25-30 мин.

При сушке в кипящем слое через продукт, расположенный на сетке, продувают воздух, слой продукта при этом разрыхляется, набухает, переходит в состояние псевдоожижения, напоминающее кипящую жидкость. Процесс протекает медленно, при этом возможны перегревы отдельных участков слоя. Процесс ускоряется при условии перемешивания высушиваемого продукта.

Для получения быстроразваривающихся сушеных плодов и овощей высокого качества применяется сушка в виброкипящем слое, в котором интенсивно перемешиваются кусочки продукта воздействием вертикальных вибраций решетки и восходящего потока воздуха: длительность сушки уменьшается в 2-3 раза по сравнению с сушкой в плотном слое (кипящем).

При распылительной сушке жидкие или тонкоизмельченные продукты распыляются в камерах форсунками, при этом мельчайшие капельки продукта встречаются с потоком нагретого до температуры 140-160 оС воздуха и обезвоживаются. Сушка происходит внутри большой сушильной камеры, куда подается горячий воздух. Сухой остаток в виде порошка осаждается в нижней части камеры. Продолжительность сушки — секунды, что обуславливает высокую сохранность биологически активных веществ. Недостатки: опасность окисления кислородом составных частей продукта, находящегося в высокодисперсном состоянии. Окислительные процессы можно предупредить, если сушить и хранить высушенный продукт в атмосфере инертного газа — азота или углекислого.

Контактная сушка осуществляется при непосредственном контакте продукта с горячей поверхностью барабана. При этом способе обезвоживания продукт подается непрерывным потоком на горячую поверхность барабана-вальца и высушивается за 4-12 сек. Готовый продукт с помощью специальных скребков снимается с поверхности барабанов в виде пленки, а затем размалывается в порошок. Недостатки: при контакте компонентов продукта с нагретой поверхностью происходит денатурация белков, происходят процессы меланоидино- и карамелеобразования, а также потери ароматических веществ.

Применяется для обезвоживания высоковлажных жидких и пюреобразных продуктов (молока, картофельного и овощного пюре).

Сублимация — это сушка замороженных плодов, овощей, мяса, рыбы и других продуктов в вакууме с остаточным давлением 133-266 Па.

Протекает эта сушка в три стадии:

  • 1) быстрое замораживание продукта (температура в массе достигает минус 17 ºС и ниже) в течение 15-20 мин со скоростью 0,5-1,5 ºС в мин. На этой стадии удаляется 10-15 % влаги;
  • 2) обезвоживание материала за счет нагрева плит, на которых находятся высушиваемые продукты. При этом продукт не размораживается, кристаллы льда испаряются, минуя жидкую фазу, и он теряет до 80 % влаги. Продолжительность этой стадии зависит от вида и размеров сырья и составляет 10-20 час;
  • 3) тепловая вакуумная сушка. На этой стадии удаляется оставшаяся адсорбционно-связанная влага. Продолжительность этой стадии — 3-4 час. Длительность процесса можно сократить, если сублимационная сушка осуществляется в поле СВЧ. Высушенный продукт имеет влажность 3-6 %, его расфасовывают в герметично закрытую тару.

Сублимационная сушка сочетает 2 способа консервирования — замораживание продукта и его высушивание в замороженном состоянии.

Продукты сублимационной сушки сохраняют витамины, свои питательные и вкусовые достоинства, цвет, первоначальный объем благодаря быстроте сушки и отсутствию окислительных процессов. Однако эти продукты необходимо предохранять от воздействия кислорода, водяных паров и света, упаковывая их в пакеты из пластической пленки, подвергнутые продувке азотом, вакуумированию и термосварке. Для восстановления продукта с первоначальным внешним видом, цветом, вкусом, запахом и питательностью к нему в течение 3-30 мин добавляют определенное количество теплой воды (температура 20-30 ºС) (процесс обводнения).

Вакуумная сушка происходит при пониженной температуре (температура 50 ºС) без замораживания продукта и без доступа кислорода. Кусочки продукта располагают на сетках для улучшения влагоотдачи. После восстановления горячей или холодной водой продукты вакуумной сушки практически не отличаются от свежих по химическому составу и органолептическим показателям.

Микроволновая сушка с использованием энергии сверхвысокой частоты (СВЧ) — интенсификация процесса обезвоживания происходит вследствие проникающего эффекта микроволн и высокого поглощения их молекулами воды. Ввиду повышения давления во внутренних слоях материала при превращении поглощенной энергии в тепло кусочки высушиваемых продуктов несколько увеличиваются в объеме. В результате получается пористый сушеный продукт, способный быстро развариваться. Продолжительность процесса — 10 мин.

Существуют также другие методы сушки, менее используемые в пищевой промышленности:

  • радиационная сушка — передача тепла инфракрасными лучами;
  • конвективно-радиационная — обработка продукта инфракрасными лучами с сушкой нагретым воздухом;
  • конвективно-радиационная сушка в кипящем и вибрационном слое;
  • сушка во вспененном состоянии: пюреобразный продукт взбивают в пену и высушивают различными методами;
  • сушка методом дегидрофрижирования или дегидроконсервирования — сушка продукта до содержания сухих веществ примерно 50 % и последующая его заморозка;
  • сушка осмотическим обеспложиванием: кусочки плодов выдерживают в крепком теплом сахарном сиропе, отделяют от сиропа и досушивают до содержания сухих веществ 10 %;
  • концентрирование жидких пищевых продуктов — удаление влаги при нагревании до 40-60 ºС в вакуум-аппаратах или вымораживанием влаги и т.д.

Вяление — частный случай сушки. Этот способ консервирования основан на медленном обезвоживании в естественных условиях предварительно посоленных мясных или рыбных продуктов. Продолжительность процесса — 10-30 сут при температуре 1-25 ºС. Содержание влаги в готовом продукте — не выше 38-45 %. Этот способ используется для консервирования рыбы средней жирности или колбас.

В пищевых продуктах под действием солнечного света и воздуха активизируются ферментативные процессы, частично денатурируют белки, мышечные ткани пропитываются жиром, проникающим из жировой ткани, частично окисляются жиры, продукт приобретает специфический вкус и аромат.

Консервирование солью и сахаром (осмоанабиоз). Клеточные мембраны обладают свойствами избирательной проницаемости. Проникновение воды и пищевых веществ внутрь клетки осуществляется механизмами активного транспорта веществ (мембранными механизмами переноса) и пассивного транспорта (диффузия и осмос). Вода проходит через мембраны в результате осмоса.

Осмос — это движение молекул воды через полунепроницаемые мембраны из области меньшей концентрации в область большей концентрации растворенного вещества. При погружении продукта в раствор соли или сахара раствор этих веществ высасывает влагу из клеток как продукта, так и самих микроорганизмов, при этом происходит обезвоживание клеток и сжатие цитоплазмы. Такое явление называют плазмолизом.

Так как клетки микроорганизмов теряют влагу, они утрачивают свою способность к всасыванию питательных веществ с водой, т.е. способность к размножению, и погибают. Концентрация соли должна быть не менее 10-12 %, а сахара — 60-65 %.

Консервирование солью используют в основном для соления овощей, мяса, рыбы. Консервирование сахаром применяется при производстве фруктово-ягодных кондитерских изделий, сиропов, сгущенного молока и т.д.

Осмотическое давление внутри клеток можно рассчитать по уравнению Клайперона-Менделеева:

где m — масса растворенного вещества, кг;

M — его молекулярный вес, кг/кмоль;

V — объем, занимаемый раствором, м3;

T — абсолютная температура, ºК;

R — универсальная газовая постоянная (8314 Дж/кмоль*К).

Анализируя формулу, видно, что чем меньше молекулярная масса растворенного вещества, тем больше осмотическое давление. Так, формула сахара — С12Н22О11, а его молекулярная масса — 342. Формула поваренной соли NaCl, молекулярная масса — 58,5. Следовательно, соотношение молекулярных масс сахара и поваренной соли равно 5,846, таким образом, для получения одинакового осмотического давления в клетках продукта масса сахара в растворе должна быть в 5,846 раза больше, чем масса поваренной соли.

Теперь рассмотрим, каким должно быть количество воды для соли и сахара, чтобы получить указанные концентрации. Для получения 10 %-го раствора соли необходимо взять 0,111 кг соли и 1 кг воды, а чтобы получить 65 %-ю концентрацию сахара, количество сахара должно быть равно: 0,111٠5,846 = 0,648 кг, а воды — 0,348 кг. Растворимость сахара сильно зависит от температуры: чем выше температура, тем лучше растворимость. Для соли эта зависимость весьма незначительна. Растворяя 0,648 кг сахара в 0,348 кг воды, мы получим сахарный сироп.

Следовательно, консервирование продуктов происходит в растворах соли (рассолах) и в сахарном сиропе. При вымачивании соленых продуктов (рыбы, огурцов) происходит обратное движение воды, т.е. чистая вода поступает в клетку продукта и ионы соли переходят из продукта в чистую воду.

Товароведение продовольственных товаров

Тема 5. Научные основы консервирования пищевых продуктов

Консервирование – это специальная обработка пищевых продуктов для удлинения сроков их хранения. Все методы консервирования подразделяются на физические, физико–химические, химические и биохимические.

Физические методы консервирования

В основе этих методов лежит использование высоких и низких температур, а так же обеспложивающих фильтров, ионизирующих излучений, ультрафиолетовых лучей и ультразвука.

Консервирование высокими температурами. Высокие температуры используются для уничтожения микрофлоры и инактивации ферментов пищевых продуктов. К этим методам консервирования относят пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризацияпроводится при температуре ниже 1000С. При такой обработки не погибают споры микроорганизмов, поэтому пастеризованные продукты необходимо хранить при низких температурах, и они имеют ограниченный срок реализации.

Различают две формы пастеризации: короткую — при t = 85-900С в течение 0,5-1 минуты; длительную – при температуре около 650С в течение 25-30 минут.

Разновидностью пастеризации является тиндализация, при которой консервируемый продукт после каждой тепловой обработки оставляют на некоторое время (около суток) в обычных условиях. Эффект при таком методе объясняется тем, что при повторных нагревах уничтожаются вегетативные клетки, вырастающие из спор во время выдержки продукта. Благодаря непродолжительному воздействию высоких температур при этом способе на составные части продукта хорошо сохраняется его пищевая, но несколько снижается биологическая ценность, так как при нагревании частично разрушаются витамины и некоторые другие биологически активные вещества.

Стерилизация — это нагревание пищевых продуктов при температуре выше 1000С. При этом достигается достигается полное уничтожение микрофлоры. Хорошо стерилизованные консервы могут храниться при обычных температурах в течение нескольких лет. Продукт помещают в тару, упаковывают и прогревают в автоклавах при температуре 100-1100С. На режим стерилизации продуктов влияет их химический состав. Выбор температуры стерилизации зависит от активной кислотности продукта. В зависимости от pH среды различают следующие группы консервов: 1) с низкой кислотностью (рН 5,0 и выше) молочные и мясные продукты; 2) со средней кислотностью (рН 5,0-4,5) — мясорастительные продукты; 3) кислые (рН 4,5-3,7) – томатопродукты, плодово-ягодные консервы.

Для консервов с низкой кислотностью режим стерилизации должен быть более жестким, чем для кислых. При стерилизации несколько снижается вкусовая и питательная ценность пищевых продуктов, так как при этом происходит гидролиз белков, жиров, углеводов, разрушаются витамины, некоторые аминокислоты.

Однако и стерилизованные консервы могут быть подвержены порчи. Наиболее распространен бомбаж, то есть вздутие дна и крышки банок.

Бомбаж может быть микробиологическим, который происходит под действием газов, образующихся при разложении продукта микроорганизмами.

Химический бомбаж возникает в результате взаимодействия кислот продукта и металла банки, при этом образуется газ (водород), который вздувает банку.

Физический бомбаж происходит при нарушении технологического процесса; переполнения банок, замерзания продукта. Этот вид бомбажа в отличии от микробиологического и химического не приводит к порче продукта.

Продукты в бомбажных банках подлежат уничтожению, так как они содержат выделяемые микроорганизмами токсины, а также ядовитые продукты, образующиеся при распаде белков.

Консервирование низкими температурами. Это один из лучших методов длительного хранения скоропортящихся продуктов с минимальными изменениями их химического состава.

Низкие температуры замедляют химические и биохимические процессы обмена веществ в тканях, снижают ферментативную активность, приостанавливают развитие микроорганизмов.

Консервирование низкими температурами проводят путем охлаждения или замораживания.

Охлаждением называется обработка и хранение пищевых продуктов при температуре, близкой к криоскопической, то есть к температуре замерзания клеточного сока, которая зависит от состава и концентрации сухих веществ.

Для яблок она составляет от –1,4 до –2,8 0С; для винограда –

-3,8 0С; для мяса — -1,2 0С, для рыбы — -2 0С.

Продолжительность хранения пищевых продуктов в охлажденном состоянии различна: от 24 часов для молока до 6-10 месяцев для плодов и овощей. Охлажденное мясо и рыбу можно хранить до 20 суток при температуре от 0 до -10С и влажности 85-90%.

При замораживании происходит полная кристаллизация жидкой фазы продукта. Этот способ применяется для более длительного сохранения мясных и рыбных продуктов, овощей и др.

Качество замороженных продуктов зависит от скорости замораживания, под которой обычно понимают скорость льдообразования от поверхности к центру.

Когда процесс замораживания проходит медленно, центры кристаллизации образуются, прежде всего, в межклеточном пространстве. При этом образуются крупные, неравномерно распределенные кристаллы. Под их давлением, а также в результате обезвоживания и свертывания белков соседние клетки отмирают. Ткани разрыхляются, деформируются, и при размораживании влага не полностью ими впитывается, происходит потеря клеточного сока.

Для получения замороженного продукта высокого качества увеличивают скорость замораживания. При этом образуются мелкие кристаллы льда, которые не деформируют клетки. При оттаивании таких продуктов образовавшаяся влага полностью связывается коллоидами клеток. Быстрое замораживание проводят при температуре –30 –40 0С, доводя температуру внутри продукта до –180С.

В нашей стране и за рубежом начинают уделять больше внимание проблемам быстрого замораживания продуктов при очень низких температурах (-80 –1900С) с использованием жидкого азота. Преимущество этого способа состоит в высоком качестве замороженных продуктов, однако, этот способ дорогой.

При длительном хранении замороженных продуктов изменяется их химический состав, гидролизуются и окисляются жиры, изменяется цвет, частично разрушаются витамины в результате их окисления кислородом воздуха, ухудшаются вкус и запах.

Консервирование с использованием обеспложивающих фильтров. Этот способ позволяет получать стерильные пищевые продукты с максимальным сохранением в них витаминов, цвета, вкуса и аромата. Таким образом, освобождают от микроорганизмов прозрачные соки, виноградные вина, пиво и др. Сущность метода состоит в пропускании продукта через фильтры, имеющие настолько мелкие поры, что они задерживают содержащиеся в нем микроорганизмы.

Консервирование ионизирующими излучениями. При таком способе стерилизующий эффект получают без повышения температуры. Для обработки пищевых продуктов используют рентгеновское излучение, g- излучение или поток ускоренных электронов. Особый интерес представляет g — излучение.

Механизм действия ионизирующей радиации основан на ионизации молекул и атомов микроорганизмов, в результате чего нарушаются их нормальные биологические функции и они отмирают.

Величина дозы облучения зависит от вида продукта, а также характера и интенсивности обсеменяющей его микрофлоры. Различают: 1) радиационная стерилизация, почти полностью подавляющая развитие микроорганизмов, называется радаппертизация. В этом случае используют дозы порядка 10-25 кГр (килогрей).

Обработку пищевых продуктов пастеризующими дозами порядка 5-8 кГр, достаточную для увеличения длительности хранения называют радуризацией.

Наиболее перспективным является облучение в инертных газах, вакууме, при низких температурах и с применением антиокислителей. Однако этот способ консервирования до сих пор не нашел промышленного применения и находится в стадии углубленного изучения (его влияние на здоровье человека, степень устойчивости микроорганизмов к действию ионизирующих излучений).

Консервирование токами ультравысокой (УВЧ) и сверхвысокой (СВЧ) частоты. Основано на том, что в помещенном в высокочастотное электромагнитное поле переменного тока продукте происходит усиленное движение заряженных частиц, а это приводит к повышению температуры продукта до 1000С и выше. Пищевые продукты упакованные в герметичную тару и помещенные в зону действия ультразвуковой частоты, нагреваются до кипения в течение 3-5 секунд.

Этим методом в плодоовощной промышленности стерилизуют плодово-ягодные и овощные соки, в общественном питании токи СВЧ используют для приготовления различных блюдах

Облучение ультрафиолетовыми лучами(УФЛ). Это облучениеневидимой частью световых лучей с длиной волны 60 – 400 нм губительно действует на микроорганизмы. Устойчивость микроорганизмов к действию УФЛ различна: бактерии являются более чувствительными, чем плесени.

УФЛ используют для стерилизации поверхности мясных туш и колбасных изделий, так как их проникающая способность не превышает 0,1мм. Используется для стерилизации камер холодильников и складов.

Консервирование с использованием ультразвука. Ультразвук (звук с колебаниями > 20 кГц) может быть использован в пищевой промышленности для пастеризации молока, в бродильной и
безалкогольной промышленности для беззараживания производственной воды, а в консервной промышленности для стерилизации консервов.

Применение этого метода позволяет консервировать пищевые продукты без нагревания, что обеспечивает лучшее сохранение их натурального вкуса и запаха.

Физико-химические методы консервирования

Консервирование сушкой. Сушка (обезвоживание) проводится для предотвращения или замедления физико-химических, биологических и других процессов, способствующих снижению питательной ценности продуктов или их порче.

Большинство пищевых продуктов сушат до содержания влаги 4 – 14 % , в результате чего снижаются ферментативные процессы. Плоды с большим содержанием сахара высушивают до более высокого содержания в них влаги — 20-25%.

Сушеные продукты имеют меньшую массу, занимают значительно меньший объём, имеют более высокую энергетическую ценность по сравнению с продуктами свежими и консервированными другими способами. Это облегчает их транспортирование и хранение.

Существует несколько способов сушки: нагретым воздухом -конвективная, в виброкипящем слое, распылительная, контактная, вакуумная, сублимационная и другие.

Сушка продуктов нагретым воздухом, до сих пор является наиболее распространенной. Удаление влаги осуществляется прогретым воздухом температурой 80-120°С в сушильных установках. Недостатком этой сушки является то, что она протекает сравнительно долгое время (в течение 3-10 часов) при температуре -65-70°С, оптимальной для деятельности многих ферментов и микроорганизмов, а это приводит к потерям компонентов химического состава, ухудшению вкуса, аромата и цвета.

Более современным способом обезвоживания является сушка в кипящем и виборокипящем слое. Сушка в кипящем слое осуществляется следующим образом. Через слой измельченного зернистого продукта, находящегося на сетке, продувают с определенной скоростью воздух. Слой в начале разрыхляется, набухает, а затем переходит в состояние псевдокипения, напоминает кипящую жидкость. Вследствие интенсивного перемешивания и контакта отдельных частиц с нагретым воздухом происходит выравнивание температуры в объёме слоя, сокращается время сушки. В отечественной пищевой промышленности внедрены в производство сушилки в кипящем слое для сушки дрожжей, подсушки подсолнечника и др.

Рядом преимуществ по сравнению с конвективной обладает микроволновая сушка с использованием энергии сверхвысоких частот (СВЧ). В этом случае интенсификация процесса обезвоживания происходит вследствие проникающего эффекта микроволн и высокого поглощения их молекулами воды.

Распылительная сушкаиспользуется для обезвоживания жидких продуктов. Жидкие продукты подаются в распылительное устройство, которое с помощью форсунок и дисков, вращающихся с большой скоростью, распыляет продукт и превращает его в мельчайшие капельки. Распыление происходит внутри общей сушильной камеры, в которую подается горячий воздух. Частицы продукта встречаются с потоком нагретого до 140 -160°С воздуха и обезвоживаются. Продолжительность сушки в распыленном состоянии измеряется секундами, благодаря чему в пищевых продуктах почти полностью сохраняются даже термолабильные вещества — белки, витамины.

Сушка методом распыления широко применяется в пищевой промышленности при производстве сухих молочных продуктов, меланжа, яичного белка, фруктовых и овощных соков, пюре и т.д.

Контактная сушкаприменяется для обезвоживания высоко-влажных жидких и пюреобразных продуктов: молока, картофеля и овощного пюре. Сушка осуществляется при непосредственном контакте жидкого продукта с нагретой поверхностью. При этом способе обезвоживаемый продукт подается непрерывным потоком на горячую поверхность барабана и высушивается за 4-12 секунд. Готовый продукт специальными скребками снимается с барабана пленкой и перемалывается в порошок.

Вакуумная сушкаосуществляется в условиях разрежения при сравнительно низких температурах, не превышающих 50°С, что снижает потери термолабильных компонентов.

Сублимационная сушкаоснована на удалении влаги из замороженных продуктов путем возгонки (сублимации) воды, т.е. в результате непосредственного перехода льда в пар, минуя жидкую фазу. Сушка осуществляется в условиях глубокого вакуума. Протекает она в три стадии:

1. на первой происходит быстрое замораживание продукта(t=
-17°С в продукте и ниже);

2. обезвоживание материала происходит в результате нагрева плит, на которых находятся высушиваемые продукты.

При этом кристаллы льда в продукте испаряются, и он теряет 80% влаги.

3. тепловая вакуумная сушка продолжительность которой 3-
4 часа.

Высушенный продукт имеет влажность 3-6%. Сублимационная сушка сочетает два способа консервирования: замораживание продукта и его высушивание в замороженном состоянии, поэтому микроструктура, объём, свойства и состав продукта сохраняются почти полностью. Продукт получается с хорошей пористостью, при обводнении быстро восстанавливается.

Радиационная сушкаосуществляется путем передачи тепла инфракрасными лучами. Лучшие результаты получаются при использовании конвективно-радиационного метода, при котором сочетается обработка продукта инфракрасными лучами с сушкой прогретым воздухом.

Перспективной является сушка овощных и фруктовых паст, пюре и соков во вспененном состоянии. Сущность которого состоит в том, что пюреобразный продукт взбивают в стойкую пену в присутствии пеностабилизирующих веществ и сушат различными способами: радиационным, конвективным и другими до содержания влаги 2-4%.

Близким к сушке является метод концентрирования жидких пищевых продуктов, основанный на частичном удалении влаги при нагревании до 40-60 °С в вакуум — аппарате.

Вяление — частный случай применения сушки. Основан на медленном обезвоживании в естественных условиях предварительно посоленных мясных и рыбных продуктов.

Консервирование поваренной солью и сахаром. Основано на повышении осмотического давления среды, в результате чего происходит обезвоживание клеток, микроорганизмов, в результате чего прекращается их жизнедеятельность.

Поваренную соль в концентрации 8-14% используют для консервирования рыбы, мяса, овощей и некоторых других продуктов. Различают следующие способы посола:

  1. сухой — продукт обрабатывают сухой солью;

  2. смешенный — комбинирование мокрого и сухого способа;

3. мокрый водным раствором поваренной соли.

Сахар в концентрации не менее 65% применяют для консервирования при изготовлении варенья, джема, повидла, желе и др.

Биохимические методы консервирования

Квашение — консервирование плодов, овощей и грибов молочной кислотой, образующейся в результате сбраживания Сахаров продукта молочнокислыми бактериями.

Молочная кислота придает продукту специфический вкус и способствует лучшей его сохранности. В зависимости от вида переработанного сырья продукт называют квашеным (капуста), соленым (огурцы, томаты, арбузы) или моченым (яблоки). Молочная кислота в концентрации даже 0,5% тормозит деятельность вредных микроорганизмов.

Поваренная соль, используемая при солении и квашении в количестве 2-6% вызывает плазмолиз растительных клеток, способствует переходу в рассол клеточного сока, богатого сахаром, и тем самым стимулирует процессы брожения.

Химические методы консервирования

Химические вещества, используемые для консервирования пищевых продуктов, должны быть безвредными и не изменять цвет, вкус и запах продукта.

В настоящее время в Российской Федерации для консервирования разрешены следующие химические препараты:_ этиловый спирт, уксусная, сернистая, бензойная, сорбиновая кислотынекоторые их соли, борная кислота, некоторые антибиотики и др.

Консервирование этиловым спиртомосновано на губительном действии спирта на микроорганизмы. Этиловый спирт используется в качестве консерванта при производстве плодово-ягодных соков — полуфабриката для производства ликероводочных и безалкогольных напитков.

Маринованиеэто способ консервирования, основанный на повышении кислотности среды путем добавления уксусной кислоты. В концентрациях 1,2-1,8 % уксусная кислота подавляет деятельность многих микроорганизмов, и в первую очередь гнилостных.

Для усиления консервирующего эффекта маринование иногда сочетают с другими видами консервирования: пастеризацией, солением, хранением при низких температурах.

Консервирование кислотами. Консервирование пищевых продуктов сернистой кислотой, её солями и сернистым ангидридом называется сульфитацией. Эта кислота используется для консервирования плодов, ягод, фруктовых и овощных полуфабрикатов.

При нагревании сульфитированных продуктов происходит быстрое расщепление сернистой кислоты с выделением газообразного сернистого ангидрида. На этом основано удаление ее из продукта — десульфитация. Содержание сернистого ангидрида в продуктах регламентируется, так как он опасен в больших концентрациях для человека. Остаточное содержание сернистого ангидрида в сушеных овощах и фруктах не должно превышать 0,01-0,06%, в плодово-ягодных пюре — 0,2%, в соках — 0,12-0,15%.

Бензойная кислота и её соль бензойнокислый натрий применяются для консервирования фруктово-ягодных полуфабрикатов, соков. Недостатком является отрицательное влияние на вкус, поэтому количество бензойной кислоты, добавляемой в пищевые продукты, строго регламентируется и не превышает 70-100мг на 100 г продукта.

Консервирование нитратами и нитритами используют в качестве консервирующего средства для повышения стойкости окраски мяса, мясных продуктов и рыбных изделий. Используются вместе с поваренной солью и сахаром при засолки, мяса. Из — за их вредного воздействия на организм человека установлена предельно допустимая норма содержания нитратов и нитритов: в вареных мясопродуктах должно быть не > З мг на 100 г; в полукопченых – 5мг в копченых — 10мг.

Консервирование газами. Для сохранения качества и удлинения сроков хранения пищевых продуктов применяют озон, обладающий дезинфицирующими и дезодорирующими свойствами.

Углекислый газ в повышенных концентрациях подавляет или полностью прекращает жизнедеятельность микроорганизмов.

Комбинированные методы

К таким методам относят копчение. Это способ обработки мясных или рыбных продуктов дымом, получаемом при неполном сгорании древесины, с целью повышения стойкости изделий при последующем хранении и придания им особых вкусовых свойств. Копчение можно рассматривать и как сушку, так как в результате испарения воды происходит обезвоживание продукта. Консервирующее действие оказывает при этом и поваренная соль, если она используется для обработки продуктов перед копчением.

Тема 6. Зерно и продукты его переработки

Зерновые культуры представлены разнообразными с ботанической точки зрения растениями, которые широко применяются для производства пищевых продуктов.

Зерно хлебных злаков состоят из плодовой и семенной оболочек, эндосперма и зародыша. Рассмотрим анатомическое строение зерна на примере пшеницы.

Наружная плодовая оболочка состоит из 4-х слоев клеток и составляет около 5 % массы зерновки. Под плодовой находится семенная оболочка толщиной 5 – 8 мкм, которая составляет 1 % массы зерна.

Оболочки зерна защищают эндосперм и зародыш от механических повреждений, проникновения влаги и других веществ, а также микроорганизмов. Они содержат много неусвояемых веществ, причем в плодовой оболочке больше клетчатки и гемицеллюлоз, а в семенной — пентозанов. Зола оболочек богата солями кремниевой кислоты.

Эндосперм является основной питательной частью зерна. Он состоит из наружного слоя клеток, который называется алейроновым, и собственно эндосперма, или мучнистого ядра.

Алейроновый слой составляет в среднем от 6 до 13 % массы зерна. В нем много белков, сахаров, жира, минеральных веществ, а также содержится основная часть находящегося в зерне витамина РР.

На долю эндосперма без алейронового слоя приходится 80 % массы зерновки. В нем сосредоточен весь крахмал, находится около 70 % общего содержания в зерне белков, 50 % жира, очень мало минеральных веществ и неусвояемых углеводов. Витаминов и ферментов в эндосперме немного.

Консистенция эндосперма зерна злаков может быть мучнистой, стекловидной или полустекловидной, что зависит от различного содержания белков и их связи с крахмальными зернами. Стекловидная пшеница отличается высоким содержанием белка, большой плотностью и твердостью.

Мука из стекловидных пшениц имеет лучшие хлебопекарные свойства и более пригодна для производства макарон.

Зародыш весьма специфичен по составу: в нем много липидов, которые характеризуются высокой ненасыщенностью, он богат белками, которые отличаются повышенным содержанием незаменимых аминокислот, богат сахарами и биологически-активными веществами. В нем много кальция, железа, цинка, меди. Однако зародыш, несмотря на наличие в нем ценных в пищевом отношении веществ удаляют при получении муки и большинства крупяных продуктов, так как он неустойчив при хранении.

Химический состав и свойства зерна могут существенно изменяться за счет процессов, происходящих в нем при хранении. Основными факторами, влияющими на изменение качества зерна при хранении, являются влажность, температура, газовый состав (доступ кислорода) воздуха.

В зерне после уборки проходят активные биологические процессы, называемые послеуборочным дозреванием, которые вызывают в нем глубокие качественные изменения. Свежеубранное зерно активно дышит, поглощая кислород и выделяя углекислый газ, воду и тепло, при этом проходят процессы синтеза: за счет сахаров, небелкового азота и свободных жирных кислот завершается формирование крахмала, белков и жира.

Зерно приобретает нормальную способность к прорастанию, становится пригодным для длительного хранения, улучшаются его технологические свойства. Длительность процесса созревания составляет от 2 – 3 до 10 – 15 дней.

Большое значение для сохранения качества зерна имеют биохимические процессы, объединяемые под общим понятием дыхание.

В зерне при этом происходят постепенный распад и окисление веществ с образованием того или иного количества энергии.

Различают два вида дыхания: аэробное и анаэробное. Малоинтенсивное аэробное дыхание способствует сохранению жизнедеятельности зерна и его технологических свойств. При повышении влажности и температуры активность дыхания значительно возрастает, в зерне накапливаются промежуточные вещества и конечные продукты (спирт и углекислый газ), которые подавляют жизнедеятельность зерна и развитие микрофлоры.

Наиболее распространенные виды порчи зерна при неблагоприятных условиях хранения – это его самосогревание и прорастание.

Самосогревание зерна является результатом увеличения его влажности и усиленного дыхания, что вызывает повышение температуры зерновой массы.

Самосогревание – один из видов порчи зерна сразу после уборки, когда его влажность больше 16 %, а также в период хранения на тех участках, где возможно увлажнение зерна или же при отпотевании в связи с перепадами температур по всей массе зерна.

При самосогревании активизируется деятельность микроорганизмов, что приводит к накоплению уксусной, масляной, пропионовой и других кислот. Происходит плесневение зерна с появлением токсических продуктов. Зерно темнеет, теряет блеск, изменяются его свойства – сыпучесть.

Самосогревание и плесневение резко снижают биохимические и технологические свойства зерна: в результате гидролиза и окисления липидов ухудшаются клейковина и вкусовые качества, вследствие тепловых изменений белков снижается набухаемость, при этом уменьшается выход клейковины, которая становится менее эластичной и темной. Хлеб из такого зерна имеет малый объем, плохую пористость и не пригоден в пищу.

Прорастание начинается с набухания зерновок, т.е. в поглощения воды. Даже при самой высокой относительной влажности воздуха зерновая масса в период хранения неспособна прорастать. Только при попадании капель воды создаются условия для прорастания.

Установлено, что семена хорошо прорастают в темноте и при пониженных температурах, т.е. таких, которые считаются наиболее благоприятными для хранения зерна.

Повышение влажности вызывает набухание биополимеров и активизирует деятельность гидролитических ферментов – амилаз, фосфорилаз, липаз, протеолитических и др., что приводит к увеличению содержания подвижных водорастворимых соединений и изменению свойств белков и углеводов.

В результате прорастания резко снижаются хлебопекарные свойства зерна: мякиш хлеба становится неэластичным, легко заминающимся, объем и пористость хлеба снижаются. Каша из крупы с проросшим зерном имеет более липкую консистенцию. Поэтому в стандартах строго лимитируют количество проросших зерновок в партиях, предназначенных для переработки.

17.7.7. Физико-химические методы консервирования овощей

Для предотвращения развития деструктивных процессов используются различные методы переработки овощей, позволяющие обеспечить их длительную сохранность и питательную ценность. Эти методы позволяют сохранять весь спектр биогенных молекул, предотвращать процессы гниения и инфицирования микроорганизмами. К наиболее используемым способам, позволяющим обеспечить сохранность овощей, относится консервирование. При консервировании овощей используются как физические, так и химические методы. Обязательным условием консервирования является сохранение максимального количества биогенных соединений, в особенности веществ, подверженных быстрому разрушению при комнатной температуре и в присутствии кислорода. Так, низкие положительные температуры способствуют снижению активности ферментов, а также активности генома и дыханию клеток. Однако в этих условиях сохраняется жизнеспособность многих бактерий и грибов.

Температуры выше 70 и ниже 0 °С, способны разрушить целостность клеточных структур. Высокая температура обусловливает протекание процессов денатурации белков, белково-липидных комплексов и нуклеиновых кислот. Многие ферменты денатурируют, утрачивая каталитическую активность. При этом длительная обработка овощей теплом может вызывать ухудшение их натуральных свойств — консистенции, вкуса, аромата, цвета. Кроме того, установлено, что при быстром нагревании и высокой температуре стерилизация продукта достигается еще до инактивации ферментов. При этом ферменты, потеряв полностью активность непосредственно после тепловой обработки, реактивируются во время хранения продукта, и это является причиной его порчи. Аналогичные изменения были выявлены при изучении активности пероксидазы. Так, было показано, что после воздействия высокой температуры на различные корнеплоды активность фермента в их тканях практически была равна нулю. Однако в процессе хранения таких корнеплодов активность фермента могла полностью восстановиться. Это обусловлено тем, что пе- роксидаза относится к группе высокотермостабильных ферментов, денатурирующих только при очень высоких температурах. Стабильность пероксидазы возрастает в присутствии белков и ионов кальция. Причем процесс восстановления активности пероксидазы происходит тем сильнее, чем выше температура хранения продукта.

Применение метода замораживания овощей при температуре —50 °С и последующего хранения их при температуре —18 °С, может сопровождаться изменениями цвета продукта при дефростации. Так, после дефроста- ции многие овощи утрачивают свою первичную окраску из-за действия оксидаз, которые высвобождаются из разрушенных субклеточных структур, с которыми ферменты были прочно связаны. Освободившиеся оксидазы при наличии кислорода в среде начинают катализировать реакции окисления фенольных соединений, продукты которых имеют коричневый и другие цвета в зависимости от pH. В результате происходит изменение цвета продукта, чаще всего он чернеет. Высвобождение гидролаз из лизосом обусловливает протекание реакций гидролиза биополимеров, что сказывается не только на цвете, но и на вкусовых свойствах овощей. В разрушенных действием температуры тканях начинают активизироваться самопроизвольные, неуправляемые процессы, приводящие к ухудшению питательных и технологических качеств продукции.

Консервацию овощей можно осуществлять с помощью химических методов, обеспечивающих изоляцию продукта от окружающей среды, способствуя уничтожению в нем бактерий и спор, предотвращая развитие микроорганизмов путем подавления активности метаболических процессов или разрушая их мембраны. При этом консервированный продукт должен быть защищен от действия высоких температур и солнечных лучей. Кроме того, консервирующие вещества останавливают процессы разложения, протекающие в неживых клетках, а также понижают активность метаболических процессов в живых клетках.

Все консерванты можно разделить на две группы: биогенные и абиогенные. К группе биогенных консервантов относятся соединения, которые синтезируются в биологических системах, участвуют в метаболических процессах и их утилизация осуществляется ферментативными системами организма. Содержание этих соединений определяется их природой и функциональным действием в живых организмах. К абиогенным консервантам относятся те соединения, которые в биологических системах не синтезируются. Их метаболизация в живых организмах возможна, но образующиеся продукты могут быть токсичны. Некоторые из абиогенных соединений способны накапливаться в организме, вызывая интоксикацию. Использовать эти соединения для консервации биогенных систем необходимо с большой осторожностью.

Следует охарактеризовать некоторые свойства консерванта. В частности, консервант должен обладать относительно низкой токсичностью, что предотвращает возможность отравления животных при скармливании им корма, содержащего консервант. Наиболее перспективными консервантами служат вещества биогенной природы, легко утилизирующиеся в метаболических процессах в клетках живых организмов. При этом консервант может быть использован как дополнительный пищевой субстрат (пищевая добавка), повышая пищевую ценность консервированных продуктов. Кроме того, желательно, чтобы консервант легко растворялся в воде, что обусловит быструю его десорбцию с поверхности продукта. При этом можно будет легко нейтрализовать его действие в водной среде.

В основе действия консерванта — его способность подавлять развитие микрофлоры, воздействуя преимущественно только на токсинобразу- юшие формы. При этом консервант должен легко проникать в продукт консервации и по возможности длительно находиться в нем, не оказывать влияния на органолептические свойства продукта, т. е. не изменять вкус, запах и цвет продукции. Кроме того, он должен быть простым в применении, недорогим по стоимости, иметь разрешение на применение в пищевых продуктах, использоваться в высокоочищенном состоянии, а также соответствовать по качеству международным нормам и требованиям.

Перед использованием консерванты должны быть проверены на гено- токсичность, т. е. способность оказывать вредное воздействие на наследственность, вызывать нежелательные мутации. Последние проявляются вследствие действия генотоксинов, которые, связываясь с ДНК, нарушают структуру и функционирование генного аппарата. Одновременно проводятся исследования по выявлению репродуктивной токсичности консервантов. В частности, изучается влияние консерванта на плодовитость и общую способность к продолжению рода, на внутри- и послеутробное развитие. Особое внимание уделяется проверке консерванта на канцерогенность, т. е. способность соединений вызывать развитие различных опухолей. Инициаторами этих процессов преимущественно являются вещества, обладающие генотоксичным действием, способные модифицировать ДН К. К этой группе веществ относятся формальдегид, фенол, нитраты идр.

Некоторые консерванты, такие как салициловая, бензойная кислоты, л-оксибензойная кислота и ее эфиры, могут вызывать аллергические реакции. К аллергенам относятся сульфиты и парабены. Поэтому Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ (JECFA) и Научная комиссия по пищевым добавкам Европейского сообщества (SCF) устанавливают на основе токсикологических исследований величину допустимого суточного поступления (ДСП) консервантов в организм человека. Токсичность консервантов может возрастать при их совместном использовании и проявляться в синергическом эффекте. Так, сочетанное использование бензойной кислоты и сульфита приводит к повышению токсичности, превышающей действие этих веществ в отдельности.

Действие консервантов преимущественно направлено на клеточные оболочки и мембраны, нарушая их целостность. При консервировании предпочтительнее использовать сразу несколько консервантов или сочетать действие консервантов с физическими методами (нагреванием, охлаждением, облучением, давлением, сушкой и др.).

Использование в качестве консерванта летучего органического соединения преимущественно с низкой температурой кипения позволило бы быстро заполнить им весь полезный объем, а также легко избавиться от консерванта при проветривании продукта на воздухе. Для консервации можно использовать и многокомпонентные смеси, в составе которых два и более консерванта. Комбинируя и подбирая в определенных пропорциях соединения, можно создавать компоненты, способные обеспечить пролонгированное действие консервирующей смеси. Например, совместное использование соединений с низкой и высокой температурами кипения, последние из которых обычно являются вязкими жидкостями, легко адсорбирующимися на поверхности нерастворимого в воде носителя.

В качестве консервантов могут быть использованы соединения, которые способны выполнять роль дополнительного пищевого субстрата. Однако к использованию этого термина необходимо относиться с большой осторожностью. В ряде случаев для консервирования используются органические кислоты (уксусная, пропионовая, молочная, лимонная и др.), однако содержание их в организме животных и человека очень незначительно, тогда как для консервации используются высокие концентрации этих соединений. При этом увеличение содержания кислот в организме крайне нежелательно в связи с тем, что они могут резко повышать кислотность биогенной среды, обусловливая протекание процессов кислотной денатурации функциональных белков, в частности ферментов, вызывая нарушение целостности структуры биологических мембран.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *