3. Биохимические методы консервирования

Квашение - консервирование плодов, овощей и грибов молочной кислотой, образующейся в результате сбраживания сахаров продукта молочнокислыми бактериями. Молочная кислота придает продукту специфичный 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 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 квашеной 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 2-6 % 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, прежде всего на масляно-кислые бактерии и бактерии группы coli. Соль так же участвует в формировании вкуса квашеных овощей. Активность процесса брожения зависит от начального содержания сахара в продукте, концентрации соли, температуры окружающей среды и вида молочнокислых микроорганизмов. Температуру брожения поддерживают от 18 до 25 °С.

В дальнейшем заквашенный продукт хранят при более низких температурах (от 0 до 2 °С) в анаэробных условиях, чтобы предупредить развитие уксуснокислых бактерий и плесеней, на которые не влияет молочная кислота.

Дня улучшения качества квашеных продуктов, ускорения процесса брожения я предупреждения развития вредных микроорганизмов применяют закваски чистых культур молочнокислых бактерий.

2. Химические методы консервирования

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

В настоящее время в РБ для консервирования разрешены следующие химические препараты: этиловый спирт, уксусная, сернистая, бензойная, сорбиновая кислоты и некоторые их соли, борная кислота, уротропин, некоторые антибиотики и др.

Консервирование этиловым спиртом. Такой способ консервирования основан на губительном действии спирта на микроорганизмы. Этиловый спирт используется в качестве консерванта при производстве плодово-ягодных соков-полуфабрикатов. В концентрациях 12—16 % этиловый спирт задерживает развитие, а при 18 % полностью подавляет жизнедеятельность микрофлоры. Соки с концентрацией спирта 25-30 % применяются при производстве ликероводочных изделий, а с концентрацией 16 % - при получении безалкогольных напитков.

Маринование. Это 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. Микроорганизмы чувствительны к изменению рН среды, т.к. это приводит к изменению поверхностных амфотерных структур клетки и вследствие этого к нарушению клеточного равновесия и последующей гибели клетки.

Для усиления консервирующего эффекта маринование иногда сочетают с другими видами консервирования: пастеризацией, солением, хранением при низких температурах. 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 уксусной кислоты 70-80 %. Для выработки маринадов более желателен биохимический уксус (спиртовой, винный, плодово-ягодный и др.), так как уксус из эссенции обладает резким вкусом. Кроме уксуса в маринадную заливку добавляют соль, пряности, сахар.

Маринуют плоды, овощи, грибы, рыбу и др. Подготовленные свежие, бланшированные или жареные продукты заливают маринадной заливкой, банки закатывают и пастеризуют при температуре 90-100 ^о С. При хранении маринадов происходит их созревание, которое длится от 20 дней до 2 месяцев. В процессе созревания уксусная кислота, сахар и соль диффундируют в продукты, под действием кислот около 75 % сахарозы превращается в инвертный сахар, улучшаются вкусовые качества продукта. Хранят маринады при низких температурах (от 0 до 4 °С), так как многие плесени усваивают уксусную кислоту и могут вызывать порчу продуктов.

Консервирование кислотами. Консервирование пищевых продуктов сернистой кислотой, ее солями и сернистым ангидридом называется сульфитацией. Сернистая кислота является сильным антисептиком, подавляет деятельность плесеней и бактерий; более устойчивы к ее действию дрожжи, особенно винные расы. Эта кислота применяется дня консервирования плодов, ягод, фруктовых и овощных полуфабрикатов. Эффективность действия сернистой кислоты зависит от температуры и рН среды. При повышении кислотности степень диссоциации сернистой кислоты уменьшается, и таким образом сохраняется больше недиссоциированных молекул, обладающих консервирующим действием.

Сульфитацию проводят различными способами. Дня дезинфекции помещений, бочек, резервуаров применяют газообразный диоксид серы, образующийся при сжигании серы. Диоксид серы может подаваться из стальных баллонов, в которых сжиженный газ находится под давлением. Сульфитацию также проводят 5-6 % ным водным раствором или с помощью растворов солей, выделяющих двуокись серы.

Кроме того, сернистый ангидрид может использоваться путем закладки в ящики с виноградом (или другими ягодами) бисульфита натрия. Медленно разлагаясь ни время хранения и вступая в реакцию с водой, выделяемой виноградом, бисульфит натрия образует небольшое количество сернистого ангидрида, вполне достаточное для предупреждения порчи ягод.

Сернистая кислота инактивирует ферменты, подавляет процессы дыхания плодов и овощей, удлиняя тем самым сроки их хранения и предохраняя от потемнения.

При нагревании сульфитированных продуктов происходит быстрое расщепление сернистой кислоты с выделением газообразного диоксида серы. На этом свойстве сернистой кислоты основан процесс ее удаления из продукта — десульфитация. Сульфитированные продукты используются только для последующей переработки после удаления сернистой кислоты. Диоксид серы действует на дыхательные органы и вызывает раздражение слизистой оболочки, поэтому в больших концентрациях он опасен для человека.

К наиболее часто применяемым солям сернистой кислоты относят бисульфит натрия (NаНSО₃), бисульфит калия (КНSО₃), пиросульфат натрия (Nа₂S₂О₃), сернисто-кислый натрий (Nа₂SО₃) и сернисто-кислый калий (К₂SО₃).

Остаточное содержание диоксида серы 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 (С₆Н₅СООН) и бензойно-кислый натрий применяются для консервирования С₆Н₅СООН) фруктово-ягодных полуфабрикатов, соков, килек.

Бензойная кислота плохо растворима в воде, поэтому для консервирования обычно используют ее соль — бензойно-кислый натрий (С₆Н₅СООNa). Эта кислота подавляет жизнедеятельность дрожжей, менее интенсивно действует на масляно-кислые бактерии, мало на уксуснокислые и почти совсем не влияет на развитие молочнокислых бактерий и плесеней. Наиболее сильное антисептическое действие бензойной кислоты и бензойно-кислого натрия проявляется в кислой среде при рН 2,5-3,5. Недостатком бензойной кислоты как консерванта является ее отрицательное влияние на вкус консервируемого продукта, под ее действием также происходит помутнение растительных материалов, содержащих белок. Поэтому количество бензойной кислоты, добавляемое в пищевые продукты, строго регламентируется и не превышает 70—100 мг на 100 г продукта.

Сорбиновая кислота (С₆Н₈О₂) и ее соли являются сильными антисептиками и безвредны. Они используются для консервирования фруктовых соков, пюре, маринадов и других продуктов с низким рН среды.

Сорбиновая кислота относится к непредельным и представляет собой белые или слегка желтоватые кристаллы без запаха со слабокислым вкусом. Она подавляет деятельность грибов и дрожжей и слабо или почти не действует на бактерии. Эта кислота труднорастворима в холодной воде, поэтому чаще применяется в виде водорастворимых солей — сорбата натрия или калия. Преимущество сорбиновой кислоты перед другими консервантами состоит в том, что она не изменяет вкус и запах консервированных продуктов.

Количество сорбиновой кислоты, допускаемое для консервирования различных продуктов, неодинаково и колеблется от 0,05—0,1 % (безалкогольные напитки, соки) до 0,5 % (полукопченые колбасы).

Плодовые и ягодные соки с 0,05 % сорбиновой кислоты сохраняются в течение 8 месяцев без применения холода. Сорбиновой кислотой пропитывают бумагу и вводят ее в состав пленок, используемых для упаковки пищевых продуктов. Раствором сорбиной кислоты обрабатывают батоны полукопченых колбас для удлинения сроков их хранения. Небольшие добавки сорбиновой кислоты ингибируют спиртовое брожение при производстве полусладких вин.

Консервирование борной кислотой, бурой и уротропином. Борная кислота (Н₃ВО₃), бура (Nа₂В₄O₇ • 10Н₂О) 0,3 %-ной концентрации и уротропин используются для сохранения зернистой осетровой икры. Борную кислоту также применяют как консервант в производстве меланжа.

Этиленвыделяющие препараты — 2-хлорэтилфосфоновая кислота — этрел и ее производные: гидрел, дегидрел и др.-являются ингибиторами ростовых процессов и применяются для предупреждения прорастания картофеля, корнеплодов и лука во время хранения, они увели­чивают их устойчивость к фитопатогенным микроорга­низмам. Овощи обрабатывают 0,5 %-ным водным раство­ром препарата перед укладкой их на длительное хране­ние. Препараты безвредны: в нейтральной среде они расщепляются до этилена, остатков фосфорной кислоты, азота и ионов хлора.

Для предупреждения прорастания овощей разрешено использовать водный раствор натриевой соли гидрозида малеиновой кислоты, которым обрабатывают овощи за 2—4 недели до уборки урожая, а также метиловый эфир нафтилуксусной кислоты в виде дуста, которым кар­тофель опыливают весной.

Консервирование антибиотиками. Антибиотики, которые могут быть использованы в пищевой промышленности, наряду с выраженным антимикробным действием должны обладать невысокой устойчивостью к внешней среде, а также легко инактивироваться при тепловой обработке продуктов. В настоящее время в пищевой промышленности применяют хлортетрациклин (биомицин), нистатин и низин.

Хлортетрациклин (биомицин) при нагревании образует изомер изохлортетрациклин, безвредный для организма человека и обладающий бактериостатическим свойством. Этот антибиотик действует на слизеобразующие микроорганизмы. В пищевой промышленности его используют для обработки мяса (орошают поверхности туш или вводят внутривенно за 1 час до убоя животного) и рыбы, транспортируемых на дальние расстояния. Для обработки тресковых рыб используют биомициновый лед, т.е. лед, содержащий хлортетрациклин в количестве не более 5 г на 1 т продукта.

Нистатин - антибиотик, действующий на дрожжи и грибы, вызывающие плесневение мяса. В пищевой промышленности для более эффективной обработки мясных туш его обычно применяют в сочетании с хлортетрациклином. Концентрация хлортетрациклина в растворах не должна превышать 100 мг, а концентрация нистатина - 200 мг на 1 л воды.

Низин используется при производстве молочных и плодоовощных консервов. Он представляет собой полипептид, образующийся в процессе метаболизма молочнокислых стрептококков. В состав низина входят различные аминокислоты: метионин, лейцин, валин, лизин, гистидин, пролин, глицин, серин и др. Низин задерживает рост различных стафилококков, стрептококков, клостридия и др. В организме человека низин быстро разрушается, не оказывая отрицательного действия. Важной особенностью низина является его способность уменьшать сопротивляемость свор термоустойчивых бактерий к нагреванию, что позволяет снижать режим стерилизации.

Антибиотиками растительного происхождения являются фитонциды. Из них наиболее применимо для консервирования аллиловое горчичное масло, добываемое из семян горчицы. Введение этого антибиотика в маринады в количестве 0,002 % позволяет сохранить их в течение года без пастеризации, но при условии герметичной укупорки банки.

Консервирование газами. Для сохранения качества в удлинения сроков хранения пищевых продуктов применяют озон, обладающие дезинфицирующими и дезодорирующими свойствами. Являясь сильным окислителем, озон подавляет или прекращает развитие бактерий и плесеней и их спор как на поверхности продукта, так и в воздухе. Эффективность действия озона зависит от концентрации, относительной влажности воздуха, а также от исходной микробиальной обремененности продукта.

Озон рекомендуется использовать для дезинфекции и дезодорации воздуха в холодильных камерах, для дезинфекции транспортных средств, оборудования и тары. Озонирование необходимо проводить высокими концентрациями озона (25—40 мг/м³) в течение 12—48 ч, что позволяет снизить зараженность камер более чем на 90 %.

Для обработки пищевых продуктов (мяса, колбас, сыров) концентрация озона не должна превышать 10 мг/м³, так как более высокое его содержание вызывает ухудшение их товарного вида, вкусовых достоинств и пищевой ценности.

Диоксид углерода в повышенных концентрациях подавляет или полностью прекращает жизнедеятельность многих микроорганизмов.

Эффективность воздействия СО₂ на микроорганизмы зависит от его концентрации в атмосфере, температуры воздуха и вида микроорганизмов. Задержка развития плесеней происходит при концентрации СО₂ около 20 %, а при 40—50 % почти полностью прекращается их рост. Бактерии более устойчивы к действию СО₂. Некоторые анаэробные гидрообразующие бактерии способны развиваться при 60 – 80 % СО₂.

Однако для хранения пищевых продуктов концентрация СО₂ не должна превышать 20 -22 %, так как более высокое содержание углекислого газа вызывает ухудшение их качества. Поэтому целесообразно использовать СО₂ в сочетании с охлаждением. В этом случае сроки сохраняемости мяса, рыбы, птицы и колбасных изделий при температуре 0 °С и 10-20 % СО₂ увеличиваются в 2-3 раза по сравнению с обычным холодильным хранением.

В консервной промышленности большое распространение приобрело холодильное хранение виноградного сока в резервуарах вместимостью 20-50 т в атмосфере СО₂ .