2. Процеси, що відбуваються при зберіганні сировини

Для запобігання надмірних втрат сировини при зберіганні, необхідно створювати оптимальні умови, враховуючи особливості виду і сорту сировини, її хімічний склад, фізіологічний стан, ступінь ураження захворюваннями, шкідниками та мікроорганізмами. Процеси, які відбуваються у продовольчій сировині, поділяються на – фізичні, фізіологічні, фізіолого-біохімічні, анатомо-морфологічні та мікробіологічні.

До фізичних відносяться – випаровування та конденсація вологи, зміни температури і теплообмін сировини з оточуючим середовищем, зміни структури та ін. фізичних властивостей. Випаровування вологи – це процес переходу води в пару та його дифузія в оточуюче середовище. Втрати вологи за рахунок випаровування можуть сягати від 50 до 90 %, відносно до початкового її вмісту.

Втрати вологи, навіть незначні 5-7 %, призводять до значних змін технологічних і споживчих характеристик сировини. Це пов’язано з тим, втрата вологи супроводжується збільшенням концентрації сухих речовин в цитоплазмі клітин, що викликає активізацію окислювальних і гідролітичних процесів. Так, випаровування вологи в плодах, ягодах, овочах, грибах призводить до їх в’янення, втрати тургору. Внаслідок цього активізується процес розкладу крохмалю, пектинових речовин, органічних кислот, дихання, а також порушується енергетичний баланс, у зв’язку з чим стійкість плодів і овочів до захворювань і ураження мікроорганізмами знижується. У свіжих м’ясі та рибі втрати вологи викликають зміни консистенції, забарвлення, активізуються біохімічні процеси, погіршуються технологічні характеристики.

Швидкість випаровування вологи залежить насамперед від анатомічної будови, особливо покривної тканини, товщини і хімічного складу захисного шару. Так, жирна свинина і яловичина втрачають вологи менше, ніж та, що не має суцільного жирового шару. Втрати маси у цілих тушах та пів тушах менші, ніж у відрубах та подрібненому м’ясі. Риба без луски більше всихає, ніж з лускою. У плодах з пошкодженими покривними тканинами втрати вологи збільшуються в 2-3 рази, а при знятті шкірки – в 5-10 разів. Цим пояснюються більш значні втрати маси у сировині, яка має механічні пошкодження – порізи, тріщини, подряпини.

На швидкість випаровування впливає стан вологи в сировині, її зв'язок з колоїдними речовинами сировини – крохмалем, білками, пектинами тощо.. Чим більше вміст вільної води, тим швидше вона випаровується. І навпаки, чим більше у сировині зв’язаної води, тим повільніше вона випаровується. Недозрілі плоди і овочі, які мають недостатньо сформовані покривні тканини, більш інтенсивно випаровують вологу, ніж дозрілі.

Інтенсивність випаровування вологи змінюється протягом терміну зберігання, яке збільшується на початку зберігання, а потім зменшується, і тільки наприкінці зберігання знову підвищується, що пов’язано з закінченням періоду спокою, з проростанням та старінням плодів і овочів. Найбільший вплив на швидкість випаровування мають зовнішні умови – температура, відносна вологість, склад та циркуляція повітря, площа випаровування.

Конденсація вологи, або відпрівання – є небажаним процесом, тому що волога на поверхні сировини створює сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів. Причиною конденсації вологи є тепловиділення сировини при її диханні та теплообмін з оточуючим середовищем. В процесі дихання сировини, при окисленні глюкози, виділяється теплота. Якщо ця теплота не виводиться з шару сировини, вона підвищує температуру всередині штабелю, внаслідок чого активізується дихання і тепловідділення, випаровування вологи збільшується, вихідний потік повітря стає більш теплим і вологим. Тому, зустрічаючись з холодним зовнішнім повітрям сховища, пара конденсується і зволожує сировину.

При відсутності примусової вентиляції, крім конденсації відпрівання може виникнути процес самозігрівання. Цей процес виникає внаслідок різкого підвищення температури в товщі штабелю, яке спочатку виникає на зволоженій дільниці штабелю, а потім – швидко охоплює прилеглі шари. Якщо порушені режими зберігання зерна і насіння соняшника, температура в середині штабелю може досягати 75 ^оС і вище.

При транспортуванні або зберіганні плодів, овочів, мяса та риби у штабелях з перевищення припустимої висоти шару, може змінюватись початкова форма, виникають деформації, тріщини, витікання соку. При зберіганні сипких видів сировини – борошно, сіль, цукор та ін. при зміні вологості і температури відбувається груд кування, злипання або суцільне затвердіння поверхневого шару. У рідких видів сировини – олія, молоко, сиропи, розчини тощо, за таких умов зберігання відбуваються розшарування, випадання осаду, загуснення та ін. структурні зміни.

Фізіолого-біохімічні процеси при зберіганні – є продовженням тих фізіологічних процесів, які мали місце при заготівлі – це ферментативні процеси окислення, гідролізу, синтезу. З них найбільш поширеним є процес дихання.

Дихання – це незворотній процес окислення таких речовин, як вуглеводи, білки, кислоти та ін. Інтенсивність дихання, як ферментативного процесу, є визначальним для таких видів сировини як свіжі плоди, овочі та гриби, картопля, зерно та ін. Інтенсивність дихання сировини залежить від виду і сорту, фізіологічного стану, наявності і характеру пошкоджень, а також від зовнішніх факторів – температури та газового складу середовища.

Вся сільськогосподарська сировина (за винятком картоплі) активізує дихання при підвищенні температури, однак темп зростання інтенсивності дихання у різних видів різний. Так, при підвищенні температури сховища від 0 до 20 ^оС, на кожні 5 ^оС зростання температури яблука збільшують активність дихання удвічі. У картоплі в діапазоні температур 0-5 ^оС спостерігається зменшення активності, а при подальшому зростанні температури – збільшення активності дихання.

Втрати маси за рахунок дихання у молодих плодів і овочів у 10-20 разів більше, ніж у старих Інтенсивність дихання багатьох плодів і овочів з механічними ушкодженнями зростає в перший період зберігання. а потім уповільнюється, що пов’язано з підвищенням витрат енергії на біосинтез речовин захисного характеру. Таке ж явище спостерігається і при ушкоджені сировини сільськогосподарськими шкідниками, гризунами, мікроорганізмами та фізіологічними хворобами. Так, активність дихання яблук з захворюванням «загар» в 1,3 рази вища, ніж у здорових.

Найбільша активність дихання сировини відбувається під час росту, а під час достигання – зменшується. Після збирання і на початку зберігання активність дихання підвищується. А потім поступово знижується до певного рівня, на якому деякий час утримується. Цей період стабільного дихання плодів завершується при повному дозріванні. Після цього відбувається короткочасний підйом інтенсивності дихання. Цей етап називається клімактеричним періодом. По його завершенні, дихання різко зменшується і настає перід перезрівання (старіння) плодів і овочів. У різних видів плодів і овочів тривалість цих етапів різна.

У вегетативних овочів – картопля, морква, цибуля, капуста, буряк, динаміка активності дихання інша, ніж у плодів. Після збирання, на початку зберігання, активність дихання найвища, потім стабілізується і залишається незмінною аж до початку проростання, коли вона різко збільшується.

Зростання вмісту кисню в атмосфері стимулює дихання. Тому, змінюючи склад газового середовища, можна активно впливати на хід фізіолого-біохімічних процесів у сировині під час зберігання. Оптимальні і граничні співвідношення концентрацій газів у атмосфері сховища встановлюється для кожного виду і сорту експериментально.

Інтенсивність дихання сповільнюється при підвищенні до певної межі вмісту двоокису водню в атмосфері сховища, що можна пояснити тим, що двоокису вуглецю являється інгібітором окислювальних ферментів. Але надмірна його концентрація, при одночасному зменшенні вмісту кисню, спрямовує дихання на анаеробний шлях, внаслідок чого в сировині накопичується ацетальдегід і етиловий спирт, які порушують нормальний перебіг обмінних процесів та знижують стійкість сировини до фізіологічних захворювань.

Зберігання рослинної сировини в регульованому газовому середовищі - перспективний спосіб зберігання, що відкриває можливості для скорочення втрат сировини у процесі зберігання. До переваг РГС відноситься: досить тривалий строк зберігання й збереження якості продукту. До недоліків РГС слід віднести: 1/метод примхливий, тому що для різних видів сировини потрібні різні режими зберігання; 2/ складно підтримувати газовий склад, при великому обсязі сировини в сховищах.

В сировині під час зберігання відбуваються також інші окислювальні біохімічні процеси – окислення аскорбінової та ін. органічних кислот, фенольних речовин та ліпідів. Інтенсивність окислення залежить від багатьох факторів – температури, сонячного ультрафіолетового опромінювання, тривалості зберігання та ін. Найбільш легко окислюється аскорбінова кислота. До кінця зберігання її кількість складає 5-10 % від початкового вмісту. Вміст таких органічних кислот, як яблучна, лимонна, винна, щавлева, бензойна зменшується протягом зберігання за рахунок їх витрат на дихання та ін.

Втрати фенольних речовин – флавоноїдів, антоціанів, фенольних кислот, пов’язані з антиокислювальною дією, внаслідок чого сировина може змінювати

своє забарвлення.

Окислення ліпідів найбільш помітні при зберіганні таких продуктів, як горіхи, олійне насіння, зерно та продукти його переробки (борошно, кріпи, макаронні вироби). Під дією ферментної системи – ліпази та ліпоксигенази, жири окислюються, накопичуються перекиси жирних кислот, альдегіди і кетони, які надають сировині неприємного прогірклого запаху і смаку.

При зберіганні сировини активно протікають і гідролітичні процеси, які пов’язані насамперед з перетвореннями вуглеводів, фенолів, ліпідів. В сировині тваринного походження відбувається гідроліз білків і жирів, у більшості видів рослинної сировини – гідроліз крохмалю.

Кінцевим продуктом гідролізу вуглеводів є моносахариди, переважно глюкоза. Наприкінці зберігання, внаслідок цих процесів є зниження поживної цінності, втрата міцності тканини, послаблення захисних властивостей сировини.

Пектинові речовини, які містяться у клітинних оболонках рослинної сировини у вигляді протопектину, а також у клітинному соку, підтримують тургор клітин і гальмують випаровування вологи. Під дією гідролітичних ферментів пектинові речовини розпадаються, внаслідок чого зв'язок між клітинами слабшає і сировина стає м’якою або розрідженою.

На інтенсивність гідролітичних перетворень вуглеводів і пектинових речовин впливають особливості виду, сорту, фізіологічного стану, а також температура і склад газового середовища сховища. Стійкі види сировині і сорти плодоовочевої сировини характеризуються повільними темпами гідролізу і навпаки.

Серед поліфенольних сполук гідролітичні зміни під час зберігання найчастіше зустрічаються у дубильних речовин – танінів. Їх розпад обумовлює зменшення або зникнення в’яжучого, терпкого смаку, посилення солодкості та аромату. Продукти гідролізу таніну – фенольні кислоти посилюють захисні властивості плодів і овочів. Саме цим пояснюється той факт, що при нанесенні сировині механічних пошкоджень активізується гідроліз танінів і накопичується в зоні ураження хлорогенова кислота.

Найбільш стійкими до гідролітичних перетворень є білкові речовини. Гідроліз білків каталізується протеолітичними ферментами поступово. Спочатку розщеплюється поодинокі пептидні зв’язки і макромолекула білка розпадається на поліпептиди. Які розщеплюються до низькомолекулярних пептидів (оліго-, три-, та дипептидів), а потім до амінокислот, які беруть участь в обмінних процесах або руйнуються. У м’ясній і рибній сировині низькомолекулярні продукти гідролізу білків складають групу екстрактивних речовин. Їх вміст несуттєво збільшується після тривалого зберігання, але при цьому значно змінюється смак і аромат цієї продукції.

На початковому етапі зберігання поряд з деструктивними – окислювальними і гідролітичними перетвореннями, протікають і синтетичні процеси. При зберіганні картоплі на початковому етапі спостерігається ресинтез крохмалю, у сировині тваринного походження – ресинтез глікогену і АТФ. В період достигання плодів і овочів активно синтезуються ароматичні і барвні речовини, а з початком ростових процесів посилюється синтез ферментів, білків. По мірі витрачання запасних речовин ці процеси уповільнюються, потім зовсім припиняються.