Консервирование - это способ сохранения продуктов от порчи. Он основан на создании таких условий, при которых прекращаются развитие микроорганизмов и деятельность ферментов, вызывающих порчу пищевых продуктов, в результате чего увеличивается срок их хранения. Кроме того, консервирование расширяет ассортимент пищевых продуктов (рыба свежая, соленая, вяленая), способствует улучшению их вкуса (копченая колбаса, маринованные овощи), повышает калорийность за счет добавления масла, соусов, сахара (шпроты, рыба в томатном соусе). Консервированными продуктами можно снабжать население круглогодично во всех районах страны.
Методы консервирования пищевых продуктов подразделяют на физические, физико-химические, биохимические и химические.
Физические методы консервирования. К ним относят консервирование воздействием низкой и высокой температуры и лучистой энергией.
Консервирование низкой температурой - охлаждение и замораживание - основано на замедлении или прекращении развития микробов и действия ферментов.
При охлаждении продукты хранят при температуре О "С, не допуская замораживания. Этот способ консервирования не изменяет свойства, пищевую ценность и качество продуктов: плодов, мяса, рыбы, молока, творога и сметаны.
При замораживании продукт охлаждают до температуры -20...-25 "С. Применяют этот способ для длительного хранения продуктов. Его используют для хранения мяса, рыбы, а в настоящее время и для творога, овощей, готовых блюд.
Замороженные продукты по вкусовым и питательным свойствам уступают охлажденным из-за потери питательных веществ при оттаивании.
Консервирование высокой температурой - пастеризация и стерилизация - основано на губительном действии высоких температур на микробы.
Пастеризация - это нагревание продукта до определенной температуры (ниже 100 °С). Различают пастеризацию длительную (при температуре 63... 65 "С в течение 30... 40 мин), кратковременную (при температуре 72... 76 °С в течение 1... 1,5 мин) и моментальную. Для более длительного хранения продуктов применяют многократную пастеризацию. Пастеризация почти не снижает пищевой ценности и вкусовых достоинств продукта. Чаще всего пастеризуют молоко, сливки, соки, варенье, джем. При пастеризации микробы погибают, однако споры их могут сохраняться, а затем прорастать. Поэтому для более длительной сохранности продуктов применяют стерилизацию.
Стерилизация - это нагревание продукта до температуры выше 100 "С (113... 120°С в течение 20...40 мин), при ультравысокотемпературной (УВТ) стерилизации осуществляется нагревание продукта выше 135 °С в течение 10 с в герметично закрытых банках, бутылках. При этом погибают все микроорганизмы и споры, поэтому продукт хранится длительное время. При стерилизации свойства продуктов изменяются в результате денатурации белков, частичного гидролиза жира, разрушения витаминов и др. Используют этот метод для приготовления консервов из мяса, рыбы, молока, фруктов.
Консервирование лучистой энергией - это обработка продуктов токами высокой частоты в герметично закрытых банках, облучение ультрафиолетовыми лучами поверхности колбас и мясных туш, обработка гамма-лучами различных продуктов, в том числе готовых блюд в пленках.
Для обработки молока и соков применяют ультразвук.
физико-химические методы консервирования. К ним относят сушку, консервирование поваренной солью и сахаром.
Сушка основана на подавлении жизнедеятельности микроорганизмов и ферментов в результате обезвоживания продуктов до содержания в них влаги 8... 14 % и высокой концентрации сухих веществ. Сушенные продукты хорошо сохраняются, обладают большой энергетической ценностью.
Существует несколько способов сушки: конвективная - нагретым до температуры 80... 120 °С воздухом (сушка фруктов, овощей, молока, яиц); контактная - основана на соприкосновении продукта с горячей поверхностью барабана (сушка молока); термоизлучением - инфракрасными лучами (сушка макаронных изделий); сублимационная - в вакуум-аппаратах (быстрозамороженных продуктов). Сублимационная сушка самая перспективная, так как она обеспечивает высокое качество сушеных продуктов: сохранение ими первоначального объема, химического состава и свойств. Этой сушке подвергают мясо, рыбу, овощи, ягоды, творог, готовые блюда.
Разновидностью сушки является вяление - медленное обезвоживание предварительно подсоленных продуктов (мяса, рыбы).
Консервирование солью и сахаром основано на том, что под действием соли и сахара в клетках микроорганизмов создается повышенное осмотическое давление, клетки при этом обезвоживаются и погибают. Концентрация соли должна быть не менее 10 %. Консервирование солью используют в основном для сельди, лососевых рыб, шпика и икры, вкусовые качества которых при посоле улучшаются. Консервирование сахаром применяют в производстве фруктово-ягодных кондитерских изделий, сиропов и сгущенного молока; концентрация сахара при этом должна быть не менее 60 %.
Биохимические методы консервирования. К ним относят квашение (соление).
Сущность квашения заключается в подавлении жизнедеятельности гнилостных микробов молочной кислотой, накапливаемой в продуктах в результате сбраживания сахара плодов и овощей молочнокислыми бактериями, попавшими с поверхности продукта и из воздуха. Содержание молочной кислоты при этом достигает от 0,7 до 1,8 %. Квашению подвергают капусту, огурцы, помидоры, арбузы, яблоки. Эти продукты при температуре от 0 до 4 "С хранятся несколько месяцев.
Химические методы консервирования. Они основаны на действии химических веществ, которые подавляют жизнедеятельность микробов. К ним относят: маринование, копчение, обработка сернистым газом, бурой, уротропином, бензойной кислотой, углекислым газом, сорбиновой кислотой, антибиотиками, фитонцидами.
Маринование - консервирование продуктов (овощей, фруктов) уксусной кислотой при ее концентрации от 0,5 до 0,9 %. Эти продукты хранят при температуре от 0 до 4 "С.
Копчение основано на пропитывании продукта антисептическими (противомикробными) веществами дыма, получаемого при неполном сгорании древесных опилок. Коптят продукты (мясо, рыбу) в коптильных камерах горячим (при температуре 70... 140 °С) или холодным (при температуре 40 °С) способом. В настоящее время применяют электростатическое и бездымное (мокрое) копчение. Электростатическое копчение основано на осаждении на поверхности продукта частиц дыма с противоположными электрическими зарядами. При бездымном копчении используют коптильную жидкость, в которую погружают продукт перед термической обработкой и сушкой. Коптильная жидкость не содержит канцерогенных (вредных) веществ.
Сернистым газом (S0 2) обрабатывают плоды и ягоды для сохранения их цвета до переработки.
Буру и уротропин применяют для консервирования икры рыб и рыбных консервов.
Бензойную кислоту (С 6 Н 5 СООН) концентрации 0,07 % используют для консервирования фруктовых соков.
Углекислый газ, или диоксид углерода (С0 2), подавляет жизнедеятельность плесеней и некоторых бактерий. При 10...20%-ной концентрации С0 2 в воздухе и температуре 0 °С срок хранения мяса, рыбы, колбасных изделий увеличивается в 2 раза по сравнению с хранением в обычных условиях.
Сорбиновую кислоту (С 5 Н 7 СООН) в количестве 0,02...0,2% добавляют в овощные и фруктовые соки, компоты, сыры и маргарин для предохранения их от порчи. Эту кислоту вводят в состав пленок и упаковочной бумаги, в которых хранят продукты.
Антибиотики (низин, биомицин) используют при производстве консервов, для обработки свежей рыбы, птицы.
Фитонциды губительно действуют на микробы, их применяют в качестве консервирующих веществ. Так, аллиловое масло, вырабатываемое из семян горчицы, используют при изготовлении маринадов.
Сохранить продукты в съедобном виде чрезвычайно важно для выживания людей – значительная часть человечества проживает в регионах, где из-за переменного климата постоянный доступ к свежей еде невозможен или затруднен. В современную эпоху, когда пища изготавливается в промышленных масштабах, этот вопрос стоит еще острее. Решить его помогло консервирование пищевых продуктов , изобретенное человечеством еще в годы своего зарождения. В этой статье мы расскажем, какие технологии для этого используются и почему добавок с индексом “Е” не стоит бояться.
Как все начиналось
Наверняка нет смысла подробно объяснять, почему портятся продукты – со школьного курса биологии должно быть известно, что повинны в этом микроорганизмы. Именно их деятельность приводит к тому, что молоко прокисает, мясо тухнет, а фрукты и овощи чернеют.
В древности люди, разумеется, такой информацией не владели, но самые наблюдательные из них подметили, что быстрее всего пропадает пища либо содержащая большое коичество жидкости, либо находящаяся во влажной среде. На основе этого был изобретен самый древний метод хранения и консервирования продуктов – сушка. Удаление из них воды лишало микроорганизмы среды обитания, не позволяя им размножаться.
Эта технология оказалась проста и эффективна, ведь для нее достаточно просто поместить свежую пищу на солнце или вблизи иного источника тепла. В том или ином виде высушивание используется и сегодня, как в домашних, так и в промышленных условиях.
Другие способы консервирования продуктов
Однако сушка пищи – не панацея, гарантирующая ее сохранность в любых условиях. Кроме того, употребление высушенных продуктов не слишком полезно с точки зрения физиологии пищеварения. Поэтому со временем человечество разработало и иные методы, которые можно разделить на несколько групп:
Как правило, ни один из этих методов не дает 100-процентной гарантии сохранности продукта, поэтому их принято сочетать друг с другом. Например, рыбные консервы засаливаются или маринуются, а затем помещаются в герметично закрытую банку или запечатанную пластиковую упаковку. Схожим образом поступала и ваша бабушка, закручивая на зиму соленые помидоры или огурцы. Некоторые виды консервации (маринование, соление, квашение) приводят к изменению вкусовых качеств продукта, поэтому альтернативой им является заморозка, вакуумирование, и, в некоторых случаях, термическая обработка (исключая копчение).
Заботясь о вашем здоровье, мы в LUNCHBERY также используем консервацию, чтобы наши дошли до вас в свежем виде. Хотя срок доставки блюд ограничивается несколькими часами, мы упаковываем их в индивидуальные пластиковые контейнеры, которые ограничивают доступ атмосферного кислорода и увеличивают срок хранения продуктов.
Консервирование - это обработка пищевых продуктов для увеличения сроков их хранения.
Исходя из биологических принципов, разработанных проф. Я.Я. Никитским, методы консервирования можно разделить на четыре группы:
· принцип биоза - поддержание жизненных процессов и использование естественного иммунитета живых организмов (предубойное содержание скота, птицы, содержание живой товарной рыбы, хранение плодов и овощей;
· принцип анабиоза - подавление жизнедеятельности микроорганизмов и ферментативных процессов самих продуктов в результате: создания модифицированных и регулируемых газовых сред для хранения свежих плодов и овощей, рыбы - наркоанабиоз; применения пониженных температур выше криоскопической (охлаждение) - психороанабиоз; создания в продукте высокого осмотического давления (консервирование солью, сахаром) - осмоанабиоз; удаление из продукта избытка влаги (сушка) - ксероанабиоз;
· принцип ценоанабиоза - изменение микрофлоры продукта в результате различных внешних воздействий (созревание, квашение, брожение);
· принцип абиоза - прекращение жизнедеятельности микроорганизмов, ферментативных процессов в результате действия высоких температур (термоабиоза), применения антисептиков и других химических веществ (химабиоз);
В зависимости от технологической сущности методы консервирования делятся на физические, физико-химические, химические, биохимические, комбинированные.
Физические методы
Консервирование действием низких температур - к этому методу относят охлаждение и замораживание.
Охлаждение является распространенным методом консервирования. Широко применяется для сохранения свежих плодов, овощей, мясных, рыбных и молочных продуктов, яиц. Пищевые продукты при этом методе консервирования охлаждают до температур, близких к 0 о С. Охлаждение сохраняет пищевую ценность и органолептические свойства товаров, но не обеспечивает длительной сохранности продуктов (например, сметана - до 72 часов, творожные изделия - до 36 часов; молоко пастеризованное - до 36 часов). Этот метод применяется при транспортировании товара на небольшие расстояния, при условии быстрой реализации в торговой сети.
Замораживание - это метод консервирования, при котором температура продуктов снижается до -8 о С и ниже. Замораживание способствует длительному сохранению пищевых продуктов. Сроки хранения замороженных продуктов измеряются месяцами и даже годами. Чем ниже температура, тем быстрее скорость замораживания и выше качество продуктов. Быстрое замораживание сокращает потери массы продукта. При медленном замораживании внутри клетки образуются крупные кристаллы льда, которые повреждают ее и при размораживании происходит потеря клеточного сока.
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.
Консервирование высокими температурами проводят для уничтожения микрофлоры и инактивации ферментов продовольственных товаров. К этому методу относятся пастеризация и стерилизация.
Пастеризацию проводят при температуре ниже 100 о С. При таком нагревании погибают микроорганизмы, но споры их сохраняются. Поэтому хотя пастеризация и удлиняет сроки хранения товаров, она не гарантирует их полной сохранности. Пастеризуют квас, молоко, пиво, рыбную икру. При пастеризации пищевая ценность продукта мало изменяется, лишь частично разрушаются витамины и некоторые другие биологически активные вещества.
Стерилизация - более эффективный метод консервирования, чем пастеризация. Стерилизацию проводят при температуре выше 100 о С в течение определенного времени (от нескольких секунд - мгновенная стерилизация, до 1 часа) в зависимости от вида продуктов.
Этот способ широко применяют для приготовления различных видов консервов (мясных, рыбных, молочных, овощных), молока. При стерилизации погибают не только микроорганизмы, но и их споры, что удлиняет сроки хранения продуктов (до нескольких лет - консервы). Однако при стерилизации снижается пищевая ценность продукта, изменяется его вкус.
Консервирование ионизирующими излучениями называют холодной стерилизацией или пастеризацией, так как стерилизующий эффект достигается без повышения температуры. Для обработки продовольственных товаров используют б-, в-излучение, рентгеновское излучение, поток ускоренных электронов. Ионизирующая радиация основана на ионизации микроорганизмов, в результате чего они погибают. К консервированию ионизирующими излучениями относится радиационная стерилизация (радаппертизация) продуктов длительного хранения и радуризация пастеризующими дозами. Облучение продуктов проводят в инертных газах, вакууме, с применением окислителей, в условиях низких температур. Недостаток этого метода - изменение химического состава и органолептических свойств. В промышленности этот метод используется для обработки тары, упаковки, помещений.
Консервирование ультразвуком (более 20кГц). Этот метод используют для пастеризации молока, в бродильной и безалкогольной промышленности, для стерилизации консервов.
Облучение ультрафиолетовыми лучами (УФЛ). Это облучение лучами с длиной волны 60-400 нм. Особенно губительны УФЛ для патогенных микроорганизмов и гнилостных бактерий. Поэтому УФЛ применяют для обработки поверхности мясных туш, крупных рыб, колбасных изделий, а также для дезинфекции тары, оборудования, камер холодильников и складских помещений.
Использование обеспложивающих фильтров. Сущность данного метода в механическом отделении товара от возбудителей порчи с использованием фильтров с микроскопическими порами, т.е. процесса ультрафильтрации. Этот способ позволяет максимально сохранить пищевую ценность и органолептические свойства товаров и применяется для обработки молока, пива, соков, вина и других жидких продуктов.
Физико-химические методы
Сушка (обезвоживание). Этот древнейший способ консервирования основан на удалении влаги из продуктов, в результате чего микроорганизмы не способны развиваться. Сушат молоко, молочные продукты, рыбу, плоды, овощи, грибы. При сушке продукты значительно теряют в массе, что облегчает их транспортирование и хранение, увеличивается энергетическая ценность товара по сравнению с исходным сырьем. Сушеные продукты имеют большой срок хранения. Но при сушке имеет место ряд нежелательных изменений: окисление липидов и витаминов, ухудшение вкусо-ароматических свойств. Сушка бывает естественная (на солнце и в тени) и искусственная (тепловая, сублимационная, микроволновая). Тепловая сушка осуществляется в сушилках с помощью нагретого до температуры 60-200 о С воздуха.
Кондуктивная (контактная сушка) - это соприкосновение продукта с горячей поверхностью барабанов (сушка молока, картофельного пюре).
Сублимационная сушка - разновидность кондуктивного способа, основана на удалении влаги из замороженных продуктов путем возгонки (сублимации) воды, т.е. непосредственного перехода льда в пар, минуя жидкую фазу, в условиях глубокого вакуума.
При сублимационной сушке максимально сохраняются химический состав, пищевая ценность, органолептические свойства продукта, а срок хранения продукта может быть увеличен до 3 лет. Сублимационную сушку применяют для обезвоживания продуктов растительного и животного происхождения.
Радиационная сушка основана на переносе тепла от источника энергии путем электромагнитных колебаний через среду, прозрачную для теплового излучения. Достоинством радиационной обработки является подавление жизнедеятельности многих видов гнилостной микрофлоры и насекомых-вредителей при относительно низких дозах облучения.
Консервирование поваренной солью и сахаром. Метод основан на увеличении концентрации сухих веществ в продукте, 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%. Товароведение и организация торговли продовольственными товарами: Учебник /Под ред. А.М.Новикова, Т.С.Голубкина. М. - ПрофОборИздат. - 2001. - стр. 44. Консервирование сахаром обычно сочетается с варкой, пастеризацией или стерилизацией, что приводит к разрушению витаминов, ароматических и других веществ.
При посоле пищевая ценность продукта снижается, так как под воздействием соли клеточный сок вытекает, образуя рассол. При посоле некоторых видов рыб происходит их созревание, в результате чего получаются продукты питания с высокими вкусовыми свойствами. Особенность метода консервирования солью и сахаром заключается в том, что он значительно изменяет свойства сырья и в результате образуется продукт с новыми потребительскими свойствами.
Химические методы
Консервирование этиловым спиртом используется при производстве плодово-ягодных соков-полуфабрикатов. При концентрации этилового спирта 12-16% задерживается развитие, а при 18% подавляется жизнедеятельность микрофлоры.
Маринование- повышение кислотности среды при добавлении уксусной кислоты, которая в концентрации 1,2-1,8% подавляет деятельность микроорганизмов, в первую очередь гнилостных. Маринуют плоды, овощи, грибы, рыбу.
Консервирование кислотами (антисептиками)- с применением сернистой кислоты, бензойной кислоты, сорбиновой кислоты (С 6 Н 8 О 2).
Консервирование продуктов сернистой кислотой, ее солями называется сульфатацией. Сернистая кислота подавляет жизнедеятельность плесеней и бактерий; более устойчивы дрожжи. ту кислоту применяют для консервирования плодов, ягод, овощей, их полуфабрикатов.
Бензойная кислота (С 6 Н 5 СООН) подавляет действие дрожжей и плесеней, бактерии более устойчивы. Используют для консервирования плодоовощной, рыбной продукции.
Сорбиновая кислота (С 6 Н 8 О 2) и ее соли используются для консервирования соков, пюре, маринадов. Эти вещества подавляют жизнедеятельность дрожжей и плесеней, но не действуют на бактерии. Сорбиновая кислота в концентрации 0,1% подавляет действие микроорганизмов сильнее, чем бензойная и сернистая, не изменяя органолептических свойств продукта; в небольших дозах она безвредна для человека. Тимофеева В.А. Товароведение продовольственных товаров. - Ростов н/Д: Изд-во «Феникс». - 2002. -
Консервирование антибиотикам. Как и антисептики, антибиотики обладают бактерицидным действием. В настоящее время используют: биомицин (применяют для обработки мяса и рыбы; нистатин, действующий на дрожжи и грибы, вызывающие плесневение мяса; низин , задерживающий рост стафилококков, стрептококков и других патогенных микроорганизмов, используют 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. Эффективно использование газовых сред в сочетании с холодильной обработкой пищевых продуктов, причем сроки хранения при этом увеличиваются в 2-3 раза. Применяют для консервирования овощей, рыбы, мяса, птицы, колбасных изделий.
Биохимические методы Брожение - это метаболический анаэробный процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата служат одновременно и донором, и акцептором водорода. На молочнокислом брожении основано квашение плодов и овощей. Термин «квашение» обычно используют применительно к капусте, «соленые» - к огурцам и томатам; «моченые» - к яблокам, арбузам и ягодам. Спиртовое брожение используется в производстве вина.
Комбинированные методы.
Копчение - это способ консервирования соленого полуфабриката веществами неполного сгорания древесины, содержащимися в дыме или коптильных препаратах. В этом методе сочетается консервирующее действие коптильных веществ, соли, высокой температуры или сушки. Отдельные вещества дыма и поваренная соль улучшают вкус продукта и придают ему запах копчения. Копчение бывает холодным (при температуре 18-40 о С) и горячим (60-120 о С). Широко используется копчение с применением коптильной жидкости. Преимущество его в том, что сокращаются сроки копчения и создается возможность исключения из коптильного препарата канцерогенных веществ, вредных для организма человека.
Вяление - это консервирование одновременным действием соли и высушивания. Вяление применяют для сохранения рыбы, иногда мяса. Действие соли и небольшого количества влаги подавляют развитие микроорганизмов. При низких температурах вяленые продукты сохраняются до нескольких месяцев.
Концентрирование - применяется при изготовлении сгущенных молочных консервов, концентрированных соков, томато-продуктов. Этот метод заключается в концентрировании сухих веществ за счет частичного удаления влаги. Кроме того, консервирующее действие оказывают добавление сахара, пастеризация или стерилизация, за счет чего концентрированные продовольственные товары сохраняются при температуре 0-15 о С до года и более.
Консервирование (от латинского «consirvare» - хранить, сохранять)-обработка пищевых продуктов с целью сохранения их доброкачественности в течение длительного времени. Методы консервирования пищевых продуктов можно подразделить на физические, физико-химические, химические и биохимические.
Физические методы консервирования. Эти методы включают применение низких и высоких температур, лучистой энергии, ультразвука, механической стерилизации.
Низкие температуры. Используют для хранения продуктов в охлажденном и замороженном состоянии.
Охлаждение - это хранение продуктов при температуре около 0°, не допуская замораживания продукта. Температура хранения того или иного продукта в охлажденном состоянии определяется точкой его замерзания, которая зависит от концентрации сухих веществ в клеточном соке растительных и животных тканей или в продукте в целом.
Так, температура замерзания яиц равна - 2,8°, капусты-1,6, рыбы -2, молока -0,5, винограда - 3,8° и т.д. Длительный период в охлажденном состоянии сохраняются плоды, сыры, яйца (до 6 месяцев), некоторые виды овощей (до 12 месяцев). Короткий срок можно хранить молоко (10-12 ч), мясо и рыбу (до 20 суток).
После 20 суток хранения в охлажденном мясе заветен гидролитический распад белков, а в свинине наблюдается и начальная стадия окисления жиров, изменяется цвет мяса на поверхности туши.
Низкая температура замедляет жизнедеятельность микроорганизмов, находящихся на продуктах и вызывающих их порчу, тормозит биохимические процессы в продуктах. Пищевая ценность охлажденных продуктов сохраняется, лишь несколько увеличивается плотность и вязкость клеточного сока растительных и животных тканей.
3амораживание - процесс более или менее полного превращения в лёд содержащейся в продуктах воды. Замороженные продукты можно хранить длительный период без изменения качества, так как в них создаются неблагоприятные условия для развития микробов, резко снижается скорость биохимических процессов. Замораживают мясо, рыбу, соки, плоды, овощи, яичный меланж и др.
На качество замороженных продуктов влияет скорость замораживания. При медленном замораживании (при температуре -10°). скорость отвода тепла незначительна, в тканях продукта образуется мало центров кристаллизации и преимущественно в межклеточном пространстве.
Концентрация солевого раствора в межклеточном пространстве ниже, чем в самих клетках, поэтому и температура замерзания межклеточного раствора выше, чем в клетках. Образующиеся в межклетниках крупные кристаллы льда давят на клетки и выдавливают из них часть влаги, которая вымораживается на этих же кристаллах, увеличивая еще больше их размеры.
Перемещение влаги из клеток в межклеточное пространство происходит также за счет большей упругости водяных паров в клетках. Увеличение размеров кристаллов льда приводит к механическому воздействию на оболочки и часто сопровождается их разрывом.
При размораживании из таких продуктов вытекает клеточный сок. В результате перемещения влаги из клеток в межклеточное пространство происходит обезвоживание коллоидов и увеличивается концентрация солей в оставшейся части клеточного сока, что вызывает частичную коагуляцию белков.
Последние теряют способность вновь поглощать влагу, выделяющуюся при размораживании, поэтому увеличивается количество сока, вытекающего из тканей продуктов.
При быстром замораживании (при-23-24° и ниже) структура тканей замороженных продуктов не изменяется, так как происходит одновременно разрушение витаминов и изменение вкуса и запаха продуктов. Так, говяжьи полуфабрикаты, упакованные под вакуумом в пленку и обработанное пастеризующей дозой (такая обработка называется радуризацией), хорошо сохраняются при температуре 20° в течение 7-10 дней, а при 5° - до восьми недель.
Блюда, приготовленные из них, обладают хорошим вкусом и ароматом. В продуктах, подвергнутых радуризации, меньше витаминов по сравнению с первоначальным количеством. При хранении в них протекают процессы автолиза, так как ферменты не инактивированы.
Облучение картофеля и лука дозой 0,7-10 2 Дж\кг предупреждает преждевременное прорастание и дает возможность хранить их до нового урожая.
Под действием ионизирующих облучений структурные элементы клеток микроорганизмов изменяются, нарушаются нормальные физиологические процессы (размножение и др.). Споры бактерий более устойчивы к облучению, поэтому для снижения дозы облучения применяют нагревание продуктов или добавляют антибиотики.
Ультрафиолетовые лучи , имеющие частоту электромагнитных колебаний 10 15 -10 17 гц, губительно действуют на микроорганизмы, применяются для стерилизации поверхности колбасных изделий и мясных туш, для обеспложивания воздуха камер холодильников и складов.
Механическая стерилизация - фильтрование жидких продуктов (соков) через специальные обеспложивающие фильтрующие пластинки (задерживающие микроорганизмы) с последующим розливом в стерильную тару и герметической ее укупоркой. Приготовленные таким способом соки сохраняют витамины, цвет, вкус и аромат свежих фруктов и ягод.
Физико-химические методы консервирования. К этим методам относятся сушка (обезвоживание) и консервирование поваренной солью и сахаром.
Сушка как метод консервирования основан на том, что в значительно обезвоженных продуктах жизнедеятельность микроорганизмов приостанавливается. Большинство продуктов высушивают до содержания влаги 8-14%. (овощи, сухари и др.). В них приостанавливаются ферментативные процессы из-за отсутствия свободной воды.
Продукты, богатые сахарами и другими растворимыми в еществами (сливы, яблоки и др.), высушивают до более высокого содержания влаги 20-23%, так как в них подавляется деятельность микроорганизмов не только путем удаления влаги, но и возрастанием осмотического давления среды: повышается концентрация сах-аров и других водорастворимых веществ (в сушеных абрикосах находится 67% сахаров, яблоках - 63% и т. д.).
При сушке изменяются форма и объем продукта в результате уплотнения тканей (усадки). От размера усадки зависят внешний вид и пористость продукта. Чем меньше пористость продукта, тем хуже его набухаемость. В процессе сушки вместе с водяными парами удаляются летучие ароматические вещества.
Сушеные продукты по сравнению со свежими хорошо сохраняются при наличии надлежащих условий, более транспортабельны, занимают меньший объем, обладают большей энергетической способностью. Биологическая ценность сушеных продуктов зависит от вида сушки. Применяют следующие виды сушки продуктов: сублимационную, конвективную, контактную, токами сверхвысокой частоты и др.
Эти способы сушки отличаются механизмом тепло- и влагообмена между продуктом и окружающей средой и механизмом переноса влаги в продукте. Продукты, обезвоженные этими методами, различаются по форме и размеру.
Конвективная сушка продуктов пока является наиболее распространенной. Удаление влаги из нагретого до 40-50° продукта производится горячим воздухом с температурой 80-120°, обладающего высокой влагоемкостью. Зона испарения - поверхность продукта, к которой перемещается влага из внутренних слоев. Вместе с водой перемещаются и растворимые вещества. В процессе сушки происходит уменьшение размера продукта, называемое усадкой.
Недостатком этого метода является относительная длительность (3-10 ч) сушки при невысоком нагреве продукта (для мяса, рыбы и плодов 60-65°, овощей 70-80°). Такие условия благоприятствуют деятельности ферментов и неферментативным реакциям. В продуктах происходит изменение цвета (в результате окисления дубильных веществ и образования меланоидинов) и вкуса, почти полная потеря аромата, разрушаются витамины.
Применение более высоких температур ускоряет сушку, но вызывает денатурацию белков, в результате резко снижается набухаемость продукта.
Жидкие продукты (молоко, соки, яйца) высушивают в распылительных сушилках. В них продукт через форсунку подается в виде мельчайших частиц размером 20-60 мкм, которые омываются теплым воздухом, отдают ему влагу и оседают на дно сушилки в виде порошка.
Но при хранении происходит окисление жиров и витаминов продукта кислородом воздуха, адсорбированным при сушке частицами продукта. Окислительные изменения продуктов распылительной сушки можно резко замедлить, если хранить их в атмосфере азота или углекислоты.
Разновидностью конвективного метода сушки является сушка в кипящем слое. Пищевые продукты в виде небольших кусочков или крупинок обезвоживаются воздухом, который подается с большой скоростью (4-6 м/сек) под сетку, отрывает кусочки от сетки и поддерживает их во время сушки в полувзвешенном состоянии. Благодаря этому интенсифицируется процесс сушки, продукт хорошо восстанавливается при увлажнении.
Контактная кондуктивная сушка осуществляется в вальцевых сушилках в вакууме или атмосферном воздухе с помощью тепла, получаемого продуктом от соприкосновения с нагретой поверхностью. В вальцевой сушилке жидкий продукт попадает на горячую вращающуюся поверхность вальца, высушивается и снимается с него в виде пленки, которая затем размалывается в порошок.
Таким способом получают сухое молоко пленочной сушки. Высокая температура сушки вызывает частичную денатурацию белков молоку. Лучшие результаты сушки получаются в вакуум-сушилках, где обезвоживание продукта производится при более низкой температуре.
Близким к сушке является метод консервирования, основанный на частичном удалении воды из жидких продуктов при, нагревании до 40-60° в вакуум-аппаратах (производство сгущенного молока, томат-пасты, томат-пюре, фруктово-ягодных экстрактов и др.). Сгущенные продукты легко восстанавливают свое прежнее физическое состояние, в них сохраняются химические вещества без изменения.
Частным случаем сушки является вяление - медленное обезвоживание подсоленных продуктов. Вяление от сушки отличается тем, что продукты (рыба, мясо) выдерживаются определенный период времени на открытых площадках. Под действием солнечного света и воздуха в продуктах активизируются ферментативные процессы, белки частично денатурируются и уплотняются, мышечные ткани пропитываются жиром, который проникает из жировой ткани, происходит частичное окисление жиров, продукт приобретает специфический вкус и запах.
Для консервирования концентрация поваренной соли в продукте должна быть в пределах 8- 14%, концентрация сахара не менее 65%. Различие в концентрациях этих веществ объясняется тем, что осмотическое давление пропорционально количеству молекул в единице раствора.
Пищевая ценность соленых продуктов ниже свежих, так как часть водорастворимых веществ продукта переходит в рассол, ухудшаются и вкусовые свойства (исключение составляют сельди и лососевые, вкус которых после посола улучшается).
Сахар используют при изготовлении сиропов, желе, мармелада, варенья, джема. Процесс консервирования сахаром обычно связан с варкой, при которой микроорганизмы погибают.
Биохимический метод. К этим методам относятся консервирование молочной кислотой и этиловым спиртом, которые образуются в продуктах в результате биохимических процессов. Молочная кислота образуется в процессе квашения овощей, плодов и посола грибов.
Сахар продуктов под действием молочнокислых бактерий превращается в молочную кислоту. В квашеной капусте, соленых грибах, огурцах и томатах, моченых яблоках и ягодах молочной кислоты накапливается от 0,6 до 2,0%, которая подавляет деятельность гнилостных микроорганизмов.
При квашении в продукты вносят небольшое количество поваренной соли, которая нужна как вкусовая добавка; на первой стадии молочнокислого брожения соль подавляет деятельность микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов. Этиловый спирт накапливается в виноградных и плодово-ягодных винах, пиве и других продуктах в результате воздействия дрожжей на сахара продуктов.
Химические методы консервирования. Сущность этих методов состоит в том, что в продукты вводят химические вещества, препятствующие развитию микроорганизмов, но не оказывающие вредного воздействия на организм человека. К химическим консервантам относятся уксусная кислота, дым и коптильная жидкость, сернистый ангидрид, метабисульфит калия, бензойная, сорбиновая и пропионовые кислоты и некоторые их соли, борная кислота, уротропин и др.
Химические консерванты не повышают пищевую ценность продуктов. Их используют в тех случаях, когда другими способами консервировать продукты нельзя. Консерванты вносят в продукт в небольших количествах, поэтому и применяют их главным образом в сочетании с другими методами консервирования- нагреванием, замораживанием, сушкой, облучением и т. д.
Консервирование уксусной кислотой (маринование) основало на ее бактерицидном действии. При мариновании в продукте повышается кислотность среды (pH). Микроорганизмы чувствительны к изменению pH среды, так как это приводит к изменению поверхностных амфотерных структур клетки и вследствие этого к нарушению клеточного равновесия и последующей гибели клетки.
В маринованных плодах, овощах, грибах и рыбе уксусной кислоты содержится от 0,6 до 1,2%. Более высокую концентрацию кислоты не применяют, так как ухудшается вкус и консистенция продукта. Для предохранения от порчи маринады пастеризуют в герметически закрытой таре или хранят при низких температурах (от 0°до 4°).
Копчение - обработка продуктов дымом с целью придания изделиям особых вкусовых свойств и способности противостоять окислительной и микробиальной порче при длительном хранении. При копчении продуктов основным консервантом являются антисептические вещества (альдегиды, фенолы, кетоны, спирты, органические кислоты и др.) дыма древесины, которыми пропитываются продукты.
Копчение холодным дымом длится в течение 3-30 суток. Продукт теряет значительное количество воды благодаря посолу и копчению, поэтому консистенция его плотная, влажность ниже 60%. Продукты холодного копчения хранятся при обычной температуре в течение нескольких месяцев.
Антиокислительное действие коптильных веществ обусловлено фенольными компонентами дыма, бактерицидный эффект - главным образом формальдегидом. При копчении продукты приобретают коричневые тона в результате образования меланоидинов, окисления, конденсации и полимеризации компонентов дыма.
Новым методом в технологии производства копченых продуктов (рыбы, колбас, копченостей) является электростатическое и бездымное (мокрое копчение). Принцип электростатического копчения состоит в том, что частицам дыма, поступающим в коптильную камеру, и продукту, подвергаемому копчению, сообщают противоположные электрические заряды.
Благодаря этому частицы дыма устремляются к продукту, оседают на его поверхности, а затем проникают в глубину. При бездымном копчении продукт погружают в коптильную жидкость, после чего его подвергают термической обработке и сушке. Коптильная жидкость, получаемая путем соответствующей обработки конденсанта продуктов неполного сгорания древесины, не содержит вредных для организма человека продуктов дыма (канцерогенных и других веществ).
Сернистым газом обрабатывают (сульфитируют) плодово- ягодные полуфабрикаты для сохранения их качества до переработки. При варке сырья сернистый газ улетучивается. В готовых продуктах (повидле, джеме и т. д.) сернистого газа допускается не более 0,02%, так как в больших дозах он вреден для организма человека.
При хранении продуктов таких как мясо и мясопродукты, рыба и морепродукты, молоко и молочные продукты, свежие плоды и овощи требуются специальные условия. В противном случае они теряют свои первоначальные качества: вкус, запах, консистенцию и цвет.
Эти продукты являются скоропортящимися, т.к. содержащаяся в них вода и органических соединения создают благоприятные условия для развития и жизнедеятельности различных микроорганизмов и ферментов. Микроорганизмы и ферменты вызывают разложение белков, гидролиз жиров, глубокие превращения углеводов и другие изменения.
Необратимые процессы в продуктах происходят:
При воздействии кислорода воздуха и солнечных лучей;
Вследствие чрезмерно низкой или очень высокой влажности воздуха;
Вследствие биохимических процессов (деятельность тканевых ферментов);
Под влиянием микробиологического фактора и др.
Для сохранения продуктов (сырья) применяют различные способы консервирования, которые исключают или снижают воздействие перечисленных факторов. Их подразделяют на физические, физико-химические, химические, биохимические и комбинированные.
Физические способы консервированияоснованы на использовании высоких и низких температур, ионизирующих излучений, ультрафиолетовых лучей, ультразвука и фильтрации.
Физико-химические способы включают сушку, соление и использование сахара.
Химические способы консервирования основаны на применении химических веществ, которые практически безвредны для человека и не изменяют вкус, цвет и запах продукта.
Биохимические способы консервирования основаны на подавляющем действии молочной кислоты, образующейся в результате сбраживания сахаров продукта молочнокислыми бактериями.
Комбинированные способы консервирования основаны на использовании дополнительно к основному виду обработки других видов консервирования (например, соление и копчение, как горячее так и холодное; хранение плодов с применением холода и специальных газовых сред и др.). В последнее время все шире стали применять различные консерванты: этиловый спирт, уксусная, сернистая, бензойная, сорбиновая кислоты и некоторые их соли, борная кислота, уротропин, отдельные антибиотики, озон, углекислый газ и ряд других.
Проф. Никитинским Я.Я. применяемые на практике способы консервирования сгруппированы по следующим принципам - биозу, анабиозу, ценоанабиозу и абиозу.
Биоз - поддержание естественных жизненных процессов в продуктах. Этот принцип используют, например, при хранении плодов и овощей, транспортировании и реализации живой рыбы.
Анабиоз - замедление, подавление жизнедеятельности микроорганизмов и активности ферментов. Это осуществляется при тепловой и холодильной обработке, сушении и вялении, мариновании, консервировании в сахарном сиропе и др..
Ценоанабиоз - подавление жизнедеятельности вредной микрофлоры продуктами жизнедеятельности полезной микрофлоры. Например, квашение, молочнокислое и спиртовое брожение при производстве и хранении кисломолочных продуктов.
Абиоз - полное прекращение жизнедеятельности микроорганизмов и микрофлоры в продуктах. Например, высокотемпературная обработка (стерилизация), применение лучистой энергии, токов высокой и сверхвысокой частоты, антибиотиков, антисептиков и др.
Таким образом, основной задачей, которую решает консервирование пищевых продуктов, является ограничение или устранение разрушительного действия микроорганизмов и ферментов.
При выборе способа консервирования, кроме основной цели (торможение нежелательных процессов), стремятся добиться максимальной сохранности продукта, а также экономичности процесса.
Следовательно, лучшим способом консервирования является тот, который позволяет более длительное время хранить продукт с наименьшими потерями пищевой ценности и массы. Этим требованиям отвечает применение искусственного холода.
Консервирование с использованием холода приводит к замедлению реакций как естественно протекающих в продуктах (автолиз мяса, дыхание и созревание плодов), так и вызываемых деятельностью микроорганизмов.
В зависимости от решаемых задач продукты подвергаются разной глубине холодильной обработки (охлаждение, переохлаждение, подмораживание, замораживание, домораживание), а для восстановления натуральных свойств к продукту подводится теплота (отепление, размораживание).
Наиболее эффективное использование холодильного консервирования обеспечивается при соблюдении единой непрерывной холодильной цепи на протяжении всего пути продукта от производства до потребителя.
Вопросы для самопроверки
1 Что вызывает порчу продуктов?
2 Какие способы консервирования вам известны?
3 Назовите принципы консервирования.
Влияние низких температур на микрофлору
И качество продуктов
Микроорганизмы по отношению к температурным условиям различают на три группы: термофилы, мезофилы и психрофилы.
Термофилы - микроорганизмы, развиваются при температурах 20…80°С; мезофилы живут при 5…57°С, а психрофилы способны расти при относительно низких температурах +10…-10°С.
Психрофильные бактерии активно размножаются на продуктах с небольшой кислотностью - на мясе, рыбе, некислых молочных и овощных продуктах при температуре -5…-8°С.
Большинство плесеней является психрофильными, они довольно активно развиваются на замороженных продуктах. Отдельные виды плесеней прекращают размножение лишь при температуре -8… -10°С.
Микроорганизмы бывают чувствительными, умеренно устойчивыми и нечувствительными к отрицательной температуре. Особенно чувствительны к низким температурам вегетативные клетки плесневых грибов и дрожжей. Наиболее устойчивы почвенные бактерии. Споры плесневых грибов проявляют умеренную устойчивость.
Устойчивость микроорганизмов к действию отрицательных температур зависит от трех факторов: температуры, скорости ее понижения и времени воздействия. Действие отрицательных температур на микроорганизмы проявляется в изменении состояния воды в микробной клетке. Максимальное повреждающее действие оказывает внутриклеточное образование льда. Это приводит к повышению концентрации внутри- и внеклеточных растворов, что ведет к денатурации белков и нарушению барьеров проницаемости.
Однако повреждение микроорганизмов холодом может происходить и без образования льда. Гибель бактериальных клеток в результате холодового шока происходит при очень быстром охлаждении из-за низкого осмотического давления. При этом губительное действие низких температур связано с нарушением нуклеиновых кислот и целостности липидных мембран.
Устойчивость микроорганизмов к отрицательным температурам зависит и от продолжительности воздействия холода. В начале замораживания число бактериальных клеток быстро уменьшается, затем гибель микроорганизмов замедляется, и, наконец, остаются устойчивые к низким температурам клетки, количество которых зависит от условий замораживания, индивидуальной устойчивости вида микробов.
Возможно развитие микроорганизмов при температуре выше -10°С и это может привести к снижению качества хранящегося продукта и даже к его порче. Так, при длительном хранении мороженого мяса при температуре выше -8°С могут развиваться плесневые грибы. Они появляются отдельными колониями, которые впоследствии увеличиваются и уплотняются. Мицелий гриба проникает в толщу мяса, и начинается спороношение. На поверхности продукта появляются белые, серые или черные пятна, в толще мяса накапливаются продукты жизнедеятельности плесеней, появляется затхлый запах. Аналогично протекают эти процессы при хранении мороженой рыбы и других продуктов.
В замороженных ягодах или фруктово-ягодных соках, хранящихся при температуре выше -8°С, образуется продукт жизнедеятельности дрожжей - спирт.
Воздействие низких температур на клетки тканей организмов приводит к нарушению обмена веществ. Данный эффект получил название "температурный шок". В результате нарушения динамического равновесия биохимических процессов в клетках накапливаются промежуточные, зачастую токсичные, продукты обмена веществ.
Если процесс охлаждения проводится быстро, то может наступить гибель биологического объекта. При постепенном снижении температуры организм может адаптироваться, т.е. приспособиться к изменяющимся условиям, и в этом случае выжить.
При охлаждении биологических объектов ниже температур, при которых происходит превращение воды в лед, основную роль начинают играть повреждающие факторы процесса кристаллообразования. Механика кристаллообразования тесно связана с условиями проведения процесса замораживания, что оказывает различное воздействие на состояние замораживаемого объекта, его качество.
Из-за механического воздействия кристаллов льда на клетки происходит нарушение их оболочки. Разрастание кристаллов льда в межклеточном пространстве уменьшаются размеры клетки, вызывает сжатие и образование складок в оболочке, повреждение протоплазмы.
При постепенном понижении температуры сначала кристаллы льда образуются в межклеточной жидкости. Концентрация растворенных веществ в ней вследствие вымерзания воды начинает увеличиваться. Возникает разность между концентрациями растворов в межклеточном пространстве и внутри клеток, что приводит к перемещению влаги из клеток к кристаллам в межклеточном пространстве. Таким образом, увеличиваются кристаллы снаружи клеток и обезвоживается их содержимое. В дальнейшем процесс кристаллизации начинается и в самих клетках. При оттаивании рассмотренные явления развиваются в обратной последовательности.
В случае быстрого понижения температуры биологических объектов кристаллизация будет происходить одновременно внутри клеток и в окружающей их межклеточной жидкости.
В процессе хранения, особенно в условиях нестабильного температурного режима, наблюдается перекристаллизация- увеличение размеров кристаллов.
Повреждающим фактором является повышение концентрации минеральных солей (электролитов) в незамерзшей части клетки. Повышение концентрации солевых растворов ведет к росту осмотического давления в клетках, что вызывает такое явление как "осмотический шок".
Многие биологические объекты лучше сохраняются при быстром и сверхбыстром замораживании, т.к. остается меньше времени для воздействия солевых растворов на структуру белков молекул живых клеток.
Степень повреждающего действия низких температур зависит от места образования кристаллов льда в клетках и тканях биологических объектов. Так, при внутриклеточной кристаллизации интенсивно разрушаются элементы протоплазмы. При замораживании растительных организмов образование льда внутри клеток всегда приводит к их гибели. Подавляющее большинство клеток животного организма также не выдерживает внутриклеточного льдообразования.
Сохранение жизнеспособности биологических объектов при их сверхбыстром замораживании обусловлено витрификацией (стеклообразованием) воды в протоплазме клеток Витрификация представляет собой глубокое переохлаждение жидкости, при котором в ней отсутствует кристаллическая решетка.
В ходе процессов витрификациии и последующей девитрификации (расстекловании) при быстром отеплении не происходит перегруппировка молекул воды, что способствует сохранению тонкой структуры протоплазмы клеток.
Благодаря использованию защитных веществ (глицерин, сахарный сироп, полиэтиленоксид и др.) при замораживании возможно применение очень высоких скоростей замораживания.
Вопросы для самопроверки
1 Какие группы микроорганизмов вам известны?
2 Назовите температурные условия их жизнедеятельности.
3 Какое воздействие оказывают низкие температуры на клетки, ткани и организмы?