Консервирования

Основными причинами порчи свежих пищевых продуктов являются присутствие в растительных и животных тканях микроорганизмов, которые разрушающе действуют на компоненты сырья. Дополнительное влияние на эти факторы оказывают воздух, температура, свет и т. д. В зависимости от характера сырья, причин его порчи и продукта, который необходимо получить, применяются соответствующие принципы и методы консервирования.

Для предохранения продуктов от порчи необходимо создать такие условия их хранения либо так видоизменять их свойства, чтобы микроорганизмы были уничтожены или не могли развиваться, а ферменты, регулирующие биохимические процессы, были инактивированы.

Первыми методами консервирования стали естественные процессы: соление, копчение, брожение и другие. В 1810 г. французский кулинар Н. Аппер опубликовал книгу о консервировании пищевых продуктов с помощью тепла. Позднее был зарегистрирован английский патент на консервирование пищевых продуктов в герметически закрытых металлических банках.

Многочисленные способы сохранения пищевых продуктов заключаются в основном в регулировании жизненных процессов в самом сырье и микроорганизмах. На этом основана классификация методов консервирования сырья профессора Я.Я. Никитинского.

Следует обратить внимание на то, что сырье животного происхождения перед консервированием не является живым объектом и отличается от растительных объектов, в которых после сбора урожая продолжаются процессы обмена веществ внутри тканей и с окружающей средой, в том числе и процесс дыхания. Поэтому не все моменты классификации методов консервирования касаются методов сохранения мяса теплокровных животных, рыбы, птицы. Регулирование жизненных процессов в этом случае касается лишь микрофлоры сырья.

Различают три основные группы методов консервирования сырья и пищевых продуктов:

1. Методы, основанные на принципе биоза, то есть поддержания жизненных процессов в сырье и использования его естественного иммунитета.

2. Методы, основанные на принципе анабиоза, то есть замедлении, подавлении жизнедеятельности микроорганизмов и растительного сырья при помощи различных физических, химических и биологических факторов.

3. Методы, основанные на принципе абиоза, отсутствия жизни, то есть полном прекращении всех жизненных процессов как в сырье, так и в микроорганизмах.

Биоз заключается в хранении пищевых продуктов в свежем виде без какой-либо специальной обработки. Принимаются лишь меры, направленные на поддержание нормальных жизненных процессов, и некоторое ограничение их интенсивности.

Биоз является не методом консервирования в обычном понимании, а лишь системой мер, обеспечивающих кратковременное сохранение живых объектов до использования по назначению без какой-то специальной обработки. Необходимо применять лишь меры, поддерживающие в живых объектах нормальные биологические процессы, и ограничивать их интенсивность. Например, правильное содержание скота в предубойный период снижает потери массы и повышает качество мяса после убоя. Применение принципа биоза позволяет продолжительное время снабжать население свежими растительными продуктами, богатыми витаминами и другими ценными веществами.

Принцип биоза подразделяется на 2 вида: истинный (полный) – эубиоз и частичный – гемибиоз.

Эубиоз. Сохранение живых организмов до момента их использования. Так содержат домашний скот, птицу, сохраняют живую рыбу. При этом необходимо соблюдать рациональные условия содержания и режим кормления.

Этот принцип дает возможность планомерно загружать перерабатывающие предприятия и холодильники. Нарушение условий эубиоза – недостаточное кормление и поение животных, неправильное содержание и транспортирование – наносит большой ущерб, так как скот и птица теряют массу и общую упитанность.

Гемибиоз. Пользуясь иммунными и защитными свойствами таких частей растений, как клубни, корнеплоды, луковицы, плоды, ягоды и т. д., удается в течение определенного времени сохранить их в свежем виде. Для этого создаются условия, замедляющие развитие биологических процессов и исключающие заметное обезвоживание продуктов, а именно поддерживается температура, близкая к 0°С, и определенная влажность. Правильное применение принципа гемибиоза позволяет снабжать население свежими растительными продуктами.

Принцип анабиоза – это приведение продукта в состояние, при котором резко замедляются или совсем не проявляются биологические процессы. В таком продукте слабо протекают процессы обмена веществ в клетках, приостановлена деятельность микроорганизмов.

На этом принципе основан ряд методов консервирования: охлаждение, замораживание, создание высоких концентраций осмотически деятельных веществ, сушка, хранение в регулируемой атмосфере, маринование, спиртование, квашение и другие.

Термоанабиоз. Это хранение продуктов при пониженных и низких температурах. Оно основано на чувствительности живых организмов и их ферментативных систем к температуре. Различают два вида термоанабиоза: психро- и криоанабиоз.

При психроанабиозе продукты находятся в охлажденном состоянии при температурах, близких к 0°С, но так, чтобы они не замерзали. Применяют для сохранения овощей и плодов, яиц, молочных продуктов, мяса, рыбы, продовольственного и кормового зерна. Оптимальная температура хранения овощей и плодов –1…5°С.

Криоанабиоз (хранение в замороженном состоянии) – обеспечивает сохранность продуктов в течение длительного времени. Перед употреблением их по определенным правилам оттаивают (дефростируют).

Существенную роль играют как температура замораживания, так и скорость процесса. При замораживании в продукте происходят процессы изменения физического и коллоидного характера, а также изменения в составе микрофлоры. От режима и способа замораживания зависят потери массы продукта, его пищевые и вкусовые достоинства после дефростации.

Термоанабиоз применяют для хранения зерна, плодов и овощей с использованием природного холодного воздуха (активное вентилирование), а также искусственного холода (холодильные установки).

Ксероанабиоз. Это хранение продуктов в сухом состоянии. Частичное или полное обезвоживание приводит к полному прекращению в нем различных биохимических процессов, лишает микроорганизмов возможности развиваться. При значительном обезвоживании прекращается жизнедеятельность насекомых и клещей. При влажности зерновых продуктов менее 10% не развиваются многие насекомые, неактивны микроорганизмы.

Таким образом, при обезвоживании продуктов происходит повышение концентрации субстата до таких пределов, при которых нет условий для нормального обмена веществ в клетках самого продукта, клетках микробов и в организме насекомых.

Влагу из продукта часто удаляют испарением, то есть сушкой.

Сушка – старейший способ сохранения продуктов. В последние годы разработаны и широко применяются методы сублимационной сушки (вымораживанием), сушка токами высокой частоты, инфракрасными лучами и другие.

Современные методы и режимы сушки позволяют получать полноценные продукты с сохранением их природных свойств. Нередко сушеные продукты имеют преимущества перед свежими. Они занимают меньший объем, содержат питательные вещества в концентрированном виде и лучше усваиваются, более транспортабельны.

При сушке многими способами в продуктах остаются живыми различные микроорганизмы и их споры (бактерии, дрожжи, плесневые грибы). При создании благоприятных условий микробы активизируются, развиваются и портят продукт.

Осмоанабиоз. Метод основан на создании повышенного осмотического давления в среде. Повышение давления защищает продукт от воздействия микроорганизмов и тем самым – от микробиологических процессов (гниения, плесневения). С повышением давления в клетках микробов нарушается тургор, наступает плазмолиз (отдача влаги в окружающий субстат). Разные группы микроорганизмов выдерживают различные концентрации субстата. Так, молочнокислые бактерии и дрожжи выдерживают значительно большие концентрации, чем гнилостные бактерии. Это позволяет регулировать ход микробиологических процессов в продукте и останавливать их. Повышения осмотического давления достигают введением соли или сахара.

Соление применяют для консервирования рыбы, овощей и других продуктов. Причем при солении овощей применяют такую концентрацию соли, которая угнетает гнилостные бактерии, но не ограничивает развитие молочнокислых бактерий. Так, при квашении капусты вводят соль в количестве 1, 6–2% массы капусты.

Для полного консервирования продуктов методом посола соли требуется 8–12% массы продукта. Соль применяют в сухом виде (сухой посол) или в растворе (мокрый посол). При сухом посоле мясо или рыбу натирают солью, укладывают в тару и пересыпают солью. Растворяясь, она проникает в ткани продукта, из него выделяется вода, в результате образуется рассол (тузлук). При мокром посоле готовят рассол (искусственный тузлук), которым и заливают продукт.

Для консервирования плодов и ягод используют сахар в большом количестве, так как дрожжи, находящиеся в ягодах, способны выдержать очень высокое осмотическое давление. Так, при консервировании кипящим сиропом его нужно не менее 60% массы продукта. При консервировании без кипячения в продукт вводят удвоенное количество сахара.

Ацидоанабиоз. Метод основан на создании в продуктах более кислой среды введением пищевых кислот. Гнилостные бактерии успешно развиваются при рН, близком к 7, хорошо существуют в щелочной среде (рН более 7) и значительно хуже в кислой среде. При рН ниже 5 большинство их них не размножается. В качестве пищевых кислот используют уксусную кислоту, виноградный и плодово-ягод­ный уксусы.

Применение уксусной кислоты совместно с пряностями называют маринованием. Маринуют продукты с пастеризацией или без нее. В последнем случае увеличивают количество уксусной кислоты. Ее содержание в продуктах должно составлять 0, 2–0, 9%. При испарении или разложении уксусной кислоты маринады очень быстро портятся.

Наркоанабиоз. Основан на анестезирующем действии на организмы паров некоторых веществ (хлороформа, эфира). Отсутствие кислорода (аноксианалиоз) исключает возможность развития аэробных микроорганизмов (плесеней), насекомых и клещей. Дыхание клеток самого продукта приобретает анаэробный характер и вскоре прекращается совсем. Таким образом, происходит консервация продукта, сопровождающаяся гибелью многих организмов.

На практике аноксианабиоз создают при содержании продуктов в герметических условиях. В емкости с продуктами для ускорения консервации вводят диоксид углерода, азот, вытесняя кислород. Возможна и самоконсервация продукта, наступающая после периода, в течение которого кислород расходуется при дыхании компонентов продукта. Этот метод применяется при хранении зерна продовольственного и кормового назначения, плодов, мяса в специальных герметизированных камерах. Состав газовой среды для хранения строго определяют по соотношению кислорода, азота и диоксида углерода. Разработаны режимы регулируемых газовых сред (РГС).

Принцип ценоанабиоза – создавая благоприятные условия для определенной группы микробов, желательных для развития, предупреждают размножение других, портящих продукт. Иногда для создания определенной направленности микробиологических процессов в продукт вводят чистую культуру или массу микробов.

Обычно используют две группы микроорганизмов: молочнокислые бактерии и дрожжи. Первые, развиваясь в продукте, накапливают в нем молочную кислоту до 1–2%. Вторые выделяют значительное количество этилового спирта (до 10–14%) – сильного яда для бактерий. Часто эти оба процесса проходят параллельно. При достижении максимальной концентрации в продукте молочной кислоты или спирта прекращают свою жизнедеятельность и микроорганизмы, продуцирующие данные вещества.

Ацидоценоанабиоз. Метод широко используется при изготовлении и сохранении молочнокислых продуктов, солено-квашеных овощей и мочено-квашеных плодов. В качестве сопутствующего брожения наблюдается и спиртовое.

Алкоголеценоанабиоз. В чистом виде используют в виноделии. Сбраживанием виноградного, плодового или ягодного соков (сусла) дрожжами получают натуральные столовые вина, содержащие до 9–14 объемных процентов спирта. При этом сохраняются все полезные свойства сока. Более крепкие вина (крепленые, в которые добавляют спирт) также проходят этап сбраживания сусла.

На принципе абиоза, то есть прекращения жизнедеятельности клеток сырья и микроорганизмов, основано много методов консервирования. Этот принцип имеет много модификаций.

Термостерилизация (термоабиоз). Это обработка продуктов повышенной температурой. При нагревании продуктов до температуры 100°С и выше все живое гибнет. Для разных продуктов, в зависимости от их физического состояния, химического состава и обсемененности микроорганизмами, необходимы и различные температурные воздействия.

Тепловая стерилизация – обработка продукта высокой температурой – приводит к гибели микроорганизмов в результате необратимых изменений в протоплазме, белки которой коагулируют. Консервированные этим методом пищевые продукты могут сохраняться в течение многих лет.

Метод консервирования тепловой стерилизацией является основным и наиболее надежным среди методов сохранения пищевых продуктов. При оптимальном режиме стерилизации химические изменения в пищевом продукте будут минимальными. В этом заключается большое преимущество стерилизации. С помощью этого метода можно хранить сырье животного и растительного происхождения.

Применение электрического переменного тока высокой (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ) представляет собой один из особых вариантов тепловой стерилизации пищевых продуктов. Поскольку поглощение электрической энергии происходит одновременно всем объемом продукта, продукт разогревается быстро.

При ВЧ-нагреве для стерилизации консервов используют радиочастотный диапазон электромагнитных волн 20–30 МГц.

Кратковременный эффективный нагрев позволяет получать консервы высокого качества.

Внедрение процессов ВЧ- и СВЧ-обработки в практику консервирования лимитируется сложностью оборудования, относительной дороговизной процесса.

Успешно применяется микроволновой нагрев отдельно и в сочетании с обычным термическим при стерилизации гетерогенных продуктов. При этом значительно сокращается продолжительность процесса тепловой обработки, что приводит к сохранению органолептических показателей продуктов и их пищевой ценности.

Асептическое консервирование, при котором стерилизация предшествует расфасовке продукта и герметизации его, осуществляют в стерильных условиях. Оно является одной из разновидностей тепловой стерилизации. Асептическое консервирование имеет ряд преимуществ перед традиционным методом термической стерилизации продуктов в герметической среде. Основным из них является высокое качество продукта и снижение удельных затрат на обработку. К недостаткам его следует отнести сложность применяемого оборудования.

Химстерилизация (химабиоз). Продукты обрабатывают химическими средствами: антисептиками, убивающими микроорганизмы, или инсектицидами, убивающими насекомых. Так как многие химические соединения ядовиты, то их применение ограничено.

Применение антисептиков основано на их свойстве уничтожать микроорганизмы. Проникая в клетку, эти вещества вступают во взаимодействие с белками протоплазмы, парализуя при этом ее жизненные функции и приводя микробную клетку к гибели.

Консерванты должны удовлетворять ряду требований. В частности, они должны быть ядовитыми для микробов в небольших дозах, не оказывать вредного действия на организм человека, не вступать во взаимодействие с пищевыми веществами и не придавать продукту неприятного запаха или привкуса, кроме того, они должны не реагировать с материалом технологического оборудования или тары, а легко поддаваться удалению из продукта перед употреблением его в пищу или выводиться из организма. Подобрать эффективные антисептики, пригодные для консервирования пищевых продуктов, нелегко, так как большинство из них оказывают вредное действие не только на микробы, но и на организм человека.

Борная кислота концентрацией 0, 3% безвредна. Поэтому ее используют для консервирования зернистой икры рыб.

Точно так же уротропин в небольших дозах (0, 1%) безвреден и может употребляться для консервирования зернистой икры. В то же время для консервирования плодов его использовать нельзя.

Применение антибиотиков основано на бактерицидном характере их действия. Они отличаются от антисептиков по происхождению и способу получения.

Антибиотики в сотни раз бактерициднее антисептиков и оказывают консервирующее действие в концентрациях, измеряемых несколькими десятитысячными долями процента. Однако систематическое употребление антибиотиков небезопасно для здоровья человека.

Введение антибиотиков в организм человека нарушает естественный симбиоз между человеком и обитающими в его организме микробами. Систематическое потребление малых доз антибиотиков приводит к выращиванию в организме человека антибиотикоустойчивых рас микроорганизмов. В результате появления таких форм микробов возникает угроза обесценивания антибиотиков как лекарственных средств.

Поэтому фактически единственным антибиотиком, получившим разрешение органов здравоохранения на применение его для целей консервирования пищевых продуктов, является хлортетрациклин, или биомицин. Ценной является его способность полностью разлагаться при непродолжительном нагревании. Его разрешено применять только для консервирования сырья животного происхождения (мяса, рыбы, битой птицы), потребляемого в пищу после горячей кулинарной обработки.

Техника консервирования биомицином зависит от вида сырья. Так, для сохранения рыбы готовят раствор, содержащий 5 г антибиотика в 1 м³ воды. Раствор замораживают и биомициновым льдом пересыпают рыбу.

Органами здравоохранения рекомендуется использовать в пищевой промышленности антибиотики, не применяемые в медицине. К ним относится низин.

Из фитонцидов наиболее подходящим консервантом является эфирное аллилгорчичное масло. Введение 0, 002% его позволяет сохранять маринады при герметичной укупорке в течение более года.

Обеспложивающая фильтрация – фильтрация прозрачного пищевого продукта через специальный материал, задерживающий микробы. Фильтрующим материалом являются асбестоцеллюлозные пластины, размеры пор которых меньше микробной клетки.

Сущность обеспложивающей фильтрации заключается не в уничтожении микроорганизмов, а в механическом отделении их от продукта. Здесь соблюден принцип абиоза.

Особенностью стерилизующей фильтрации является возможность сохранить пищевой продукт без тепловой стерилизации. Однако осуществление этого метода на практике связано с необходимостью соблюдать строжайший санитарный режим производства.

Продукт перед стерилизующей фильтрацией иногда необходимо нагревать для инактивирования ферментов.

Метод обеспложивающей фильтрации является наименее универсальным, так как применяется для ограниченного числа пищевых продуктов.

Ультрафиолетовое излучение обладает большой энергией и оказывает сильное химическое и биологическое действие. Область лучей с длиной волн от 4000 до 3300 А является химически активной, 3300–2000 А – биологически активной. Наибольшим воздействием на бактерии обладают лучи с длиной волн от 2950 до 2000 А. Данная область ультрафиолетовых лучей называется бактерицидной. Максимум бактерицидного действия оказывают лучи с длиной волны около 2600 А.

Использование бактерицидного эффекта ультрафиолетовых лучей для консервирования лимитируется их малой проникающей способностью. Поэтому УФ-спектр может быть использован в основном для стерилизации поверхностей.

Ионизирующие излучения – излучения, способные вызывать ионизацию электрически нейтральных атомов и молекул и стимулировать в облученных материалах однотипные химические реакции.

Два вида излучения – рентгеновские и гамма-лучи – производят ионизирующее действие, α - и β -лучи имеют малую проникающую способность. Их влияние на облучаемые материалы незначительно.

Стерилизующий эффект ионизации заключается в том, что при действии y-квантов атом или молекула теряют электрон и становятся положительно заряженным ионом. Оторвавшийся электрон, являющийся носителем отрицательного заряда, присоединяясь к другому атому или молекуле, образует отрицательный ион.

Возникающие при этом в пищевых продуктах химические превращения связаны в первую очередь с ионизацией воды.

Образующиеся свободные радикалы Н и ОН обладают высокой химической активностью. Они неустойчивы и могут просуществовать в свободном виде в течение 10^–5–10^–6 с. Однако за это время с их помощью образуются сильные окислители, влияющие на химическую природу облучаемых веществ.

На этом основаны методы консервирования пищевых продуктов радуризацией и радаппертизацией.

При радуризации, производимой дозами (250–800) 10³ рад, микроорганизмы уничтожаются лишь частично.

Радаппертизация, или радиационная стерилизация, уничтожает микроорганизмы полностью. При этом требуются большие дозы ионизирующих излучений – (1, 5–2) 10⁶ рад.

Большие дозы приводят к появлению посторонних запахов и привкусов в продукте, разложению пищевых веществ. Пороговые дозы не должны превышать 10³ рад.

Токсикологические, химические и медицинские исследования показывают, что умеренная ионизирующая радиация не оказывает отрицательного влияния на пищевые продукты с точки зрения их безвредности и пищевой ценности.

Применение ионизирующей радиации для обработки пищевых продуктов еще не стало массовым. Наибольшее количество облученных пищевых продуктов реализуется в Японии.

Перспективность радиационной обработки определяется минимальными изменениями первоначальных свойств свежих пищевых продуктов и более низкими затратами на радиационную обработку, чем на применение тепла или охлаждение.

 

 

Контрольные вопросы и задания

 

1. Какие изменения происходят с сырьем в процессе хранения?

2. Перечислите основные факторы, вызывающие порчу пищевых продуктов?

3. Назовите основные способы и методы консервирования пищевых продуктов?

4. Дайте характеристику основных принципов консервирования «биоз» и «абиоз»?

5. Охарактеризуйте два вида биоза «эубиоз» и «гемибиоз»?

6. В чем сущность методов консервирования, основанных на тепловой стерилизации пищевых продуктов?

7. Какие изменения произойдут с микробной клеткой при использовании химической стерилизации?

8. Назовите физические методы консервирования пищевых продуктов.

9. В чем заключаются особенности физико-химических процессов при замораживании сырья?

10. Перечислите основные требования, предъявляемые к консервантам, используемым в пищевой промышленности?