30. Мікробіологічні основи нових методів виробництва консерви.

Методи консервування полягають у ізоляції продукту від навколишнього середовища, знищення перебуваючих у ньому бактерій та спор, зміна його складу і умов зберігання для запобігання розвитку в ньому мікроорганізмів, захист продукту від руйнування під впливом високих температур і сонячних променів.

Методи консервування умовно класифікують таким чином:

Фізичні Сушіння Желювання Копчення В'ялення Вакуумне упакування Герметизація Пастеризація Стерилізація Кріоконсервування Радіаційна стерилізація

Хімічні Неорганічні солі Органічні солі Цукор (моно- і дисахариди) Полісахариди Спирти Органічні сполуки

Біологічні Анабіоз Гіпобіоз

Доволі часто методи консервації носять змішаний характер. Так, квашення і засолювання відносять до біохімічного методу консервації і тд.

Для підвищення ефективності дії консервантів, як правило, поєднують їхній вплив на продукт. Прикладом цього може слугувати те, коли при виробництві згущеного стерилізованого молока, під дією високих температур, стерилізують продукт і повністю знищують бактерії, а високі концентрації сахарози запобігають розвитку їхніх спор. Герметизація продукту дозволяє обмежити доступ кисню й мікрофлори. Малі концентрації кисню не здатні активно окислювати ліпіди, антиоксиданти, що є в згущеному молоці, інгібують протікання вільно радикальних реакцій. Велике значення для молочного продукту мають умови його зберігання — дотримання температурного режиму приміщень і вологості повітря, відсутність дії прямих променів сонця, дотримання санітарногігієнічних норм.

Квашення

Квашення є комбінацією біологічної консервації кислотами і засолювання. Молочнокислі бактерії утилізують цукри (вуглеводи) і виділяють органічні кислоти, що перешкоджають розвитку цвілі.

Маринування

Маринування проводять органічними кислотами, згубними для бактерій, але придатними для споживання людиною. Зазвичай використовують лимонну, оцтову, молочну та ін кислоти, що створюють несприятливе для розвитку бактерій кисле середовище.

Консервування цукром

Високі концентрації вуглеводів (в основному використовують моно- і дисахариди: глюкозу, галактозу, фруктозу, сахарозу та ін.) здатні унаслідок надлишкового осмотичного тиску руйнувати поверхневі мембрани бактерій, запобігаючи їхньму розвитку.

Варення, повидло, джем та пастила. Сиропи

Для отримання фруктових консервів широко використовують варіння в цукровому сиропі, або просто упарки солодких соків без додавання цукру.

Кандирування

При високій концентрації цукру в результаті осмосу бактерії не можуть розвиватися в продукті. Однак якщо кислотність продукту невелика — можливий розвиток різних цвілевих грибів.

Зацукровування відбувається коли просочені цукровим розчином (сиропом) продукти висушують, тоді розчин цукру, що просочив продукти, кристалізується. Таким чином роблять цукати з фруктів.

Методи, пов'язані зі зменшенням вмісту води

Сушіння

Сушіння є найстарішим методом консервування. У процесі сушіння з продукту видаляється волога, що позбавляє мікроорганізми середовища для розвитку. Сушіння може здійснюватись як на відкритому повітрі, на вітрі для запобігання загнивання, так і за допомогою вакууму. Останній метод належить до сублімаційного сушіння. Широко поширене засолення і сушіння м'яса.

Желювання

У цьому методі також використовується ефект зниження активності води в харчовому продукті. Для желювання використовується желатин, альгінати, пектин та крохмаль. Продукт у складі жельованої маси непроникний для більшості бактерій і цвілі.

Найвідоміші продукти тривалого зберігання з цієї категорії — мармелад і пат.

До складу альгінатів входять солі альгінової кислоти, зокрема альгінат натрію, альгінат калію й альгінат кальцію. Альгінова кислота належить до полісахаридів, її витягують із бурих водоростей. У складі полімерного ланцюга є два залишки моносахаридів (D-маннурової й L-гулуронової кислот).

Копчення

Копчення поєднує в собі часткове зневоднення (іноді — зовсім незначне) і хімічну консервацію. У процесі копчення продукт сушиться і просочується димом, ароматичні вуглеводні консервують його і надають особливого аромату.

В'ялення

В'ялення також поєднує зневоднення продукту і, одночасно, його деяку хімічну консервацію кухонною сіллю.

Герметизація і вакуумна упаковка

Герметизація способом видалення повітря з упакування проводиться для запобігання проникнення в оброблений продукт мікроорганізмів з повітря. Створені таким чином анаеробні умови сприяють загибелі анаеробних бактерій.

Бактерія, яка викликає ботулізм, не виділяє гази або помітні на смак і запах речовини, і тому її розвиток в консервах небезпечний для життя.

Атмосферна консервація і заміна газової атмосфери

Атмосфера, що містить кисень, в упаковці замінюється інертною, таким чином зберігають продукт (наприклад, салат), без порушення його форми.

Замінюючи кисень азотом, вбивають комах, що містяться в продуктах.

Температурна обробка та кріоконсервування

Стерилізація і пастеризація

Тривале нагрівання продукту до температури в 60-70 ° С називається пастеризацією, на ім'я Луї Пастера. В результаті цього процесу бактерії гинуть, але виживають їх спори, для запобігання розвитку яких пастеризовані продукти зберігають у холоді. Метод дробної пастеризації полягає в тому що після пастеризації продукт витримують при нормальній температурі достатній для розвитку спор час, після цього піддають повторній пастеризації, процес може бути повторений кілька разів.

Стерилізація повністю знищує термостійкі спори бактерій, адже продукт нагрівають до температури вищої 100°С і за підвищеного тиску. Для повної стерилізації буває недостатньо кип'ятіння продукту при 100° С — знищення термостійких спор бактерій вимагає нагрівання продукту до високих температур при підвищеному тиску.

Низькі температури

Охолодження продуктів уповільнює діяльність мікроорганізмів і запобігає розвитку їх зародків, заморожування до нуля і нижче повністю зупиняє життєдіяльність бактерій, але не зупиняє діяльність ферментів.

Традиційним є метод зберігання продуктів в підпілля або підвалах. Поєднання низької кількості кисню в повітрі і низької температури дозволяє домогтися тривалих термінів зберігання.

Опромінення (радіаційна стерилізація)

Опромінення продукту рентгеном або гамма-випромінюванням проводиться для знищення бактерій, цвілі, дрібних комах.

Біологічна консервація

Такі традиційні способи збереження продуктів, як їх спеціальна ферментація — зброджування швидкопсувних речовин, з супутнім утворенням консервантів — кислот та інших мікробних метаболітів — використовуються з незапам'ятних часів.

До них відносяться вже згадуване квашення, бродіння (у виробництві вина і оцту) та інші.

Прикладом біологічної консервації може служити сир. Бактерії, що його сформували, перешкоджають розвитку в ньому інших мікроорганізмів.

Методи консервування.

Існує багато методів консервування. Вибір того чи іншого з них залежить від виду та властивостей сировини, а також від призначення готового продукту. Однак у всіх випадках потрібно не тільки зберегти сировину від псування, а й отримати продукт, що володіє високою харчовою цінністю, обумовленої вмістом в ньому біологічно важливих речовин (білків, жирів,; вуглеводів, мінеральних солей, вітамінів). Від хімічного складу продукту залежать його смак, колір, аромат, а також калорійність і засвоюваність.

Різні методи збереження харчових продуктів за класифікацією, запропонованою Я. Я. Никитинським, засновані на наступних принципах:

1) підтримання життєвих процесів, що відбуваються в сировині і що перешкоджають розвитку мікроорганізмів (принцип біоза); на цьому принципі засновано, наприклад, зберігання свіжих плодів та овочів;

2) придушення життєдіяльності мікроорганізмів впливом різних фізичних або хімічних факторів (принцип анабіозу); при цьому придушуються також протікають в сировині життєві процеси. На принципі анабіозу засновано зберігання харчових продуктів при низьких температурах або в атмосфері вуглекислого газу, консервування шляхом підвищення концентрації розчинених у продукті речовин, а також шляхом додавання хімічних консервантів, що затримують розвиток мікроорганізмів (наприклад, оцтової кислоти при маринуванні);

3) припинення життєдіяльності мікроорганізмів, що супроводжується припиненням життєвих процесів в сировині (принцип абіоза), - консервування нагріванням, дією електричного струму, іонізуючих випромінювань, ультразвуку, додаванням хімічних речовин, отруйних для мікроорганізмів, а також механічним видаленням мікроорганізмів з продукту (стерилізуючий фільтрування).

При цьому ні один з цих принципів, покладених в основу класифікації, не може бути здійснено на практиці у чистому вигляді. Найчастіше ті чи інші методи консервування грунтуються на змішаних принципах.

Таким чином можливі наступні види консервування рослинної сировини:

зберігання з підтриманням життєвих процесів

Цей метод застосовується для збереження свіжозірваних плодів, ягід і овочів, в яких після знімання триває обмін речовин, що супроводжується виділенням енергії. Цим пояснюється природний імунітет, тобто опірність рослинного сировини дії мікроорганізмів.

Для уповільнення мікробіологічних процесів рослинну сировину потрібно зберігати в гарних санітарних умовах, відбираючи пошкоджені, гнилі і пліснявів екземпляри, які можуть заразити всю партію. Щоб подовжити термін зберігання плодів, ягід і овочів, їх зберігають в умовах низької температури (у підвалах, льохах, холодильниках).

зберігання в атмосфері вуглекислого газу

При цьому способі затримуються біохімічні процеси, що ведуть до перезрівання сировини. Крім того, вуглекислий газ пригнічує діяльність мікроорганізмів. Однак заміна кисню повітря вуглекислим газом повинна бути тільки частковим. При повній відсутності кисню життєві процеси в тканині припиняються, клітини відмирають, і сировина псується. Гарні результати зберігання досягаються в тому випадку, якщо в атмосфері, навколишнього рослинну сировину, міститься 3-5% вуглекислого газу і 2-5% кисню. Оптимальний склад газового середовища залежить від виду сировини.

зберігання при зниженій температурі

Зі зниженням температури від оптимальної точки життєдіяльність мікроорганізмів поступово сповільнюється. При достатньому охолодженні вона практично припиняється, і мікроорганізми переходять в недіяльному стан.

Розрізняють два методи холодильної обробки та зберігання харчових продуктів-охолодження і заморожування.

охолодженням називається обробка та зберігання харчових продуктів при низьких температурах, при яких утворення кристалів льоду в тканинах ще не починається. Під заморожуванням розуміють холодильну обробку, при якій відбувається часткова кристалізація рідкої фази продукту.

І при охолодженні, і при заморожування мікроорганізми повністю не знищуються. З підвищенням температури вони знову починають розвиватися і разрушающе діяти на продукт. Тому зберігати харчові продукти потрібно при тих же температурах, які були досягнуті внаслідок охолодження або заморожування.

зберігання при високого осмотичного тиску

Для підвищення осмотичного тиску з метою консервування харчових продуктів застосовують цукор або кухонну сіль. При великих концентраціях цукру в розчині створюється високий осмотичний тиск, що перешкоджає життєдіяльності мікроорганізмів. Цукор або цукровий сироп застосовують для вироблення з плодів та ягід варення, джему, повидла, желе, цукатів, мармеладу та інших виробів. При виготовленні цих продуктів надлишок вологи видаляють випаровуванням або висушуванням, внаслідок чого ще більше підвищується осмотичний тиск, і продукти добре зберігаються.

Підвищення осмотичного тиску видаленням вологи досягається при сушінні харчових продуктів повітрям, який поглинає водяні пари до тих пір, поки не досягне межі насичення.

Харчові продукти висушують так, щоб вміст вологи становило в сушених овочах не більше 14%, в плодах (в залежності від виду)-від 15 до 25%. Багато мікроорганізмів при висушуванні продукту, хоч і втрачають активність, але зберігають життєздатність. Якщо підвищити вологість висушеного продукту, то суперечки і залишилися живими мікроорганізми знову почнуть розвиватися і можуть викликати його псування. Різні мікроорганізми і їх спори у висушеному продукті здатні залишатися живими від 1-2 діб до 20 років і більше.

Антисептики - це хімічні речовини, які в малих концентраціях пригнічують розвиток мікроорганізмів або знищують їх. Для консервування харчових продуктів застосовують антисептики в газоподібному стані або у вигляді розчинів. Антисептики, що застосовуються для консервування харчових продуктів, повинні відповідати наступним вимогам:

- надавати консервуючий дію в невеликих дозах; бути нешкідливими для організму людини чи легко віддалятися з продукту перед вживанням у їжу;

-не викликати зниження харчової цінності продуктів, а також не надавати їм стороннього присмаку і запаху;

-в деяких випадках специфічний присмак антисептика (наприклад, оцтової кислоти при маринуванні або фенолів при копченні) є бажаним;

-не вступати в хімічну реакцію з матеріалом, з якого виготовлені обладнання або тара.;

-більшість антисептиків отруйно не тільки для мікроорганізмів, але і для людини, тому їх використання для консервування харчових продуктів суворо обмежене.

Найбільш поширені антисептики-сірчистий ангідрид, бензойнокіслий натрій, винний спирт, оцтова кислоти, сорбінова, рідше борна.

Накопичення консервант у продукті може бути досягнуто не тільки при внесенні його ззовні, але і у зв'язку з хімічними змінами, що відбуваються в сировині під дією мікроорганізмів. Квашення капусти, соління огірків та інших овочів засноване на молочнокисле бродіння цукру.