Вопрос 1. Какие химические процессы происходят в продовольственных товарах во время товародвижения, их значение, химизм, для каких товаров характерны, роль образующихся веществ в изменениях качества продовольственных товаров?
Химические процессы протекают в пищевых продуктах без участия ферментов. Это окислительные процессы, происходящие под действием кислорода воздуха и активизируемые теплом и светом, прогоркание жира в жиросодержащих продуктах, обесцвечивание и изменение окраски вин, химическое разрушение витаминов. К химическим изменениям можно отнести также образование меланоидинов и химический бомбаж консервов, возникающий при взаимодействии металла банки с кислотами продукта. При этом выделяется водород, который, накапливаясь, вздувает крышки банок.
Химические процессы, ведущие к потере качества продовольственных товаров.
Окисление жиров.
Этот процесс характерен для пищевых жиров и жиросодержащих продуктов (растительного и коровьего масла, сала, маргарина, сыра, орехов и др.). Окислению подвергаются в первую очередь непредельные жирные кислоты, провитамины и витамины, при этом происходят сложные химические превращения, сопровождающиеся накоплением продуктов окисления, в том числе и токсичных. Они придают жиру своеобразный горький вкус, неприятный прогорклый запах, вызывают першение в горле. На скорость окисления влияют степень насыщенности входящих в их состав жирных кислот, температура хранения, присутствие катализаторов (металлов, света), наличие антиокислителей и др.
Первичные продукты — перекиси и гидроперекиси.
Вторичные — альдегиды и кетоны.
Все окисленные жиры — неполноценные продукты питания, т.к. альдегиды и кетоны разрушают слизистую оболочку, изменяют кровь. Они все отрицательно влияют на организм.
Факторы:
состав жиров (ненасыщенные и насыщенные);
наличие кислорода;
повышенная температура при хранении;
консистенция;
наличие про-окислителей (гемоглобин крови);
наличие антиокислителей;
наличие света (УФ);
наличие следов металла.
Неферментативное потемнение.
Образуется в результате: карамелизации сахаров (изменение цвета и консистенции), реакции меланоидинообразования (между сахарами и аминокислотами с образованием окрашенных продуктов со специфическим запахом и вкусом).
Этот процесс протекает при хранении многих пищевых продуктов (сушеных овощей, картофеля, яичного порошка), а также при кулинарной обработке. Меланоидинообразование отрицательно влияет на пищевую ценность продуктов и их органолептические достоинства: изменяется цвет продукта, появляются посторонние вкус и запах. Этот процесс можно замедлить понижением температур хранения и переработки, а также блокированием реакционноспособных группировок главных компонентов реакции. Эффективным ингибитором этого процесса является сернистая кислота или сернистый ангидрид. Они реагируют с карбонильными группами сахаров, блокируют их и выводят из цепочки реакции.
Однако меланоидинообразование может играть и положительную роль. Меланоидины образуются при выпечке хлеба, жарке мяса и рыбы, приготовлении топленого молока, солода, пива и других продуктов. В этом случае они участвуют в создании специфических вкуса, аромата и цвета.
При хранении консервов в металлической таре происходит растворение металла и накопление его в продукте. Переход металла в продукт в результате разрушения поверхностного слоя и накопление солей олова и других металлов, содержащихся в виде примесей в жести, снижает сохраняемость консервированного продукта, так как катализирует в нем химические процессы, а также оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Содержание солей олова не должно превышать 200 мг на 1 кг продукта. Образующийся в результате взаимодействия кислот продукта и жести углекислый газ увеличивает давление
внутри банки, что приводит к физическому (водородному) бомбажу. Для защиты внутренней поверхности банок от коррозии применяют различные пищевые лаки и эмали.
Химическими процессами обусловлено обесцвечивание и помутнение ликеро-водочных изделий, выпадение нерастворимых осадков в виноградных и плодово-ягодных винах, образование в них сложных эфиров и ацеталей при выдержке, разрушение витаминов.
Вопрос 2. Какие микробиологические процессы происходят в продовольственных товарах во время товародвижения, их значение, роль в изменениях качества продовольственных товаров, в каких товарах протекают?
Основные процессы: брожение, гниение, плесневение. Наряду с химическими процессами являются важнейшими, происходящими при хранении.
Брожение.
Это процесс расщепления безазотистых органических веществ под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами. Брожение является источником энергии для обмена веществ.
Типы брожения:
Спиртовое — вызывают дрожжи рода сахаромицеты и гриб мукор. Для такого брожения оптимальным является содержание сахара более 15% - сбраживаются в основном продукты с высокой сахаристостью (повидло, джем). Положительное значение: лежит в основе изготовления спирта, в пивоваренной и винодельческой промышленности.
Молочнокислое брожение вызывают бактерии рода стрептококкус. Лежит в основе производства большого количества кисломолочных продуктов (ряженка, простокваша, сметана). В продуктах оно не останавливается. Чрезмерное накопление молочной кислоты (СН3СН(ОН)СООН) вызывает скисание этих продуктов и самого молока.
Масляно-кислое брожение происходит под действием масляно-кислых бактерий рода клостридиум, которые сбраживают сахара, крахмал, пектиновые вещества с образованием масляной кислоты (СН3СН2СН2СООН), углекислого газа и водорода. Происходит при хранении картофеля, квашеной капусты, прогоркании молока. Положительное значение: используется в производстве сыров.
Уксусно-кислое брожение происходит при участии бактерии рода ацетобактеры. Они превращают спирт в уксусную кислоту при повышенной температуре воздуха и в присутствии кислорода. Происходит в основном в продуктах, содержащих небольшое количество спирта (пиво, вино, квас). Они приобретают неприятный запах, привкус уксусной кислоты, мутнеют и ослизняются. Положительное значение: используется для получения пищевого уксуса.
Пропионово-кислое — превращение углеводов, некоторых кислот (винной (С4Н6О6) и молочной) в пропионовую кислоту (СН3СН2СООН) и уксусную кислоту, с выделением воды или углекислого газа. При хранении вин. Они теряют вкус и аромат, мутнеют, у них изменяется цвет. Положительное значение: при созревании сыров.
Гниение.
Глубокий распад белковых веществ. Возбуждается гнилостными бактериями, мизентерикус, протей вульгарный. Характерно для продуктов с высоким содержанием белка. Начинается с распада белков на полипептиды и аминокислоты. Дальше при аэробном гниении происходит дезаминирование аминокислот с выделением аммиака, жирных, окси-кислот и спиртов. Под действием анаэробных бактерий происходит декарбоксилирование аминокислот с образованием аминов (путресцин и кадаберин) и углекислого газа. Из серосодержащих аминокислот образуются меркаптаны (R-S-H).
Плесневение.
При участии плесневых грибов. Сопровождается образованием на поверхности пушистых налетов или пленок разного рода, цвета или строения.
Плесневению способствуют:
- высокая влажность,
- отсутствие движения воздуха.
Плесневые грибы расщепляют белки, жиры и углеводы, выделяя афлатоксины.
Виды плесени: аспергиллус, фузариум, ботритис, пенициллиум.
Вопрос 3. Какие физические процессы происходят в продовольственных товарах во время товародвижения, их значение, для каких товаров характерны, роль в изменениях качества продовольственных товаров?
Физические и физико-химические процессы.
Они протекают под действием факторов внешней среды: температуры, влажности воздуха, газового состава, наличия освещения и механических воздействий. Сорбция, десорбция влаги, паров воды, газов; старение белков и коллоидов; кристаллизация; деформация. Они вызывают снижение не только органолептических показателей качества, но и частичные или полные потери доброкачественности.
Для этих процессов особое значение имеет вода в пищевом продукте.
Формы связи воды:
Свободная вода — обладает всеми свойствами воды в бытовом понимании, она испаряется легче всего.
Связанная — физически связанная (вода в капиллярах), химически связанная (вода кристаллогидратов) — удаляется только при прокаливании.
В некоторых случаях продукты, содержащие одно и то же количество влаги, хранятся по-разному. Это связано с понятием активности воды.
Активность воды — отношение давления паров воды над данным продуктом к давлению паров над чистой водой при той же температуре.
Pw – давление над продуктом
Po – давление над чистой водой
Ров – относительная влажность состояния равновесия, при котором продукт не впитывает и не выделяет влагу.
При 0,9<A<1 – продукты с высокой влажностью
0,6 — 0,9 — с промежуточной влажностью;
0 — 0,6 — с низкой влажностью.
При сорбции влаги увеличивается масса товара, но некоторые товары размягчаются, некоторые теряют сыпучесть (сухари) и слеживаются (мука), некоторые теряют форму и текут (карамельные изделия).
При десорбции влаги уменьшается масса за счет испарения, но значительно снижается качество свежих плодов и овощей, т.к. они увядают, у них снижается тургор.
Кроме сорбции и десорбции продовольственные товары могут десорбировать ароматические газообразные вещества. При поглощении запаха хранившегося рядом товара сам товар утрачивает свои потребительские свойства. Поэтому для таких товаров установлено правило товарного соседства.
Если товар легко сорбирует влагу, то, скорее всего он легко сорбирует посторонние ароматические вещества. На гигроскопичность влияет структура самого товара, высокая температура воздуха, влажность, высокая вентиляция.
Меры защиты от сорбции/десорбции — газонепроницаемые упаковочные материалы.
Старение белков и коллоидов.
Ретроградация крахмала — в свежевыпеченном хлебе крахмал находится в клейстеризованном или аморфном виде. Через несколько часов хранения он переходит в кристаллическое состояние. Это сопровождается уменьшением объема и переходом связанной воды в свободную. Уплотняется мякиш, хлеб становится крошливым, у него ухудшается вкус.
Старение белков не имеет такого выраженного значения. Кроме старения белков в крупах — теряют способность к развариванию.
Кристаллизация.
Происходит кристаллизация сахарозы при хранении меда, варенья, джемов. Нарушается консистенция продукта. В винах происходит выпадение кристаллов некоторых веществ. Это связано не только с нарушением режимов хранения, но и с особенностями самого вина.
Для замороженных товаров особое значение имеет рекристаллизация. При колебании температуры больше 1 градуса, оттаивает микроскопическое количество влаги, которая опускается на остальные кристаллы, увеличивая их размеры. Образовавшиеся крупные кристаллы разрывают волокна мышечной ткани своими гранями, продукция из такого мяса будет сухой и жесткой. А в мороженом продукте эти крупные кристаллы ощущаются органолептически (песчанистость).
Механическое повреждение тары продукта.
Бой стеклотары, сколы, царапины, трещины. Механические повреждения продукта вызывают деформацию плодов и овощей, макаронных, хлебобулочных изделий и приводят к потере внешнего вида.
Вопрос 4. Какие биохимические процессы происходят в продовольственных товарах во время товародвижения, их значение, для каких товаров характерны, роль в изменениях качества и процессах производства продовольственных товаров?
Протекают при участии ферментов, которые находятся в пищевых продуктах. Наиболее важные с точки зрения изменения качества — дыхание, гидролиз и автолиз.
Дыхание. С разной интенсивностью протекает практически во всех продовольственных товарах. Связано с деятельностью окислительно-восстановительных ферментов. Является важнейшим источником энергии для обмена веществ. В зависимости от участия кислорода воздуха различают: 1) аэробное — расходуются прежде всего сахара, но могут расходоваться и другие вещества с образованием углекислого газа, воды и выделения энергии С6Н12О6+6О2-> 6Н2О+6СО2+2189кДж 2) анаэробное дыхание — при отсутствии кислорода или при его нехватке. С6Н12О6->СО2+117кДж+С2Н5ОН или С6Н12О6-С2Н5ОН -> СО2+117кДж. При дыхании вначале расходуются сахара, затем орг. к-ты, жиры и др. соединения. О характере дыхания судят по дыхательному коэффициенту — отношение объемов выделяемого углекислого газа и поглощаемого кислорода. При аэробном =1 (около), при анаэробном <1. Например, анаэробным является дыхание при проращивании масличных семян. Процесс дыхания сопровождается не только выделением энергии, но и значительной потерей массы продукта, выделением влаги, изменением газового состава окружающей атмосферы. При этом потери массы могут быть значительными (у свежих плодов и овощей), а выделившееся при дыхании тепло и влага ускоряют процесс дыхания. Такое явление протекает в плохо проветриваемых складских помещениях. Интенсивность дыхания у товаров не одинакова. Она определяется как количество выделенного углекислого газа в единицу времени единицей массы продукта. Самая слабая интенсивность у сухого зерна, самая высокая у сочных плодов и овощей. Факторы, влияющие на интенсивность дыхания: 1)Температура. Существует определенный интервал температур, в котором интенсивность дыхания подчиняется правилу Ван-Гоффа, т.е. повышение температуры на 10 градусов увеличивает интенсивность дыхания в 2-3 раза. 2)Содержание влаги в продукте. Значения увеличивающего коэффициента, характерного для каждого товара, свои собственные, и зависят от вида, типа, состава (для зерна — более 17% ускоряет интенсивность дыхания в 20-25 раз; для томатов с разницей в содержании влаги в 5-7% разница в интенсивности дыхания — 0,2, находится на границе ошибки). Чем ниже начальное содержание влаги, тем сильнее ускоряется дыхание при увлажнении. 3) Газовый состав. Повышение концентрации углекислого газа и понижение кислорода тормозит дыхание. Если кислорода содержится менее 2%, то дыхание становится анаэробным. Фактически незначительно отличаясь при этом от брожения. Для хранения некоторых видов свежих плодов и овощей благоприятными условиями являются газовые смеси, содержащие от 3 до 5% кислорода, углекислого газа, 90-94% азота. Разные соотношения — модифицированные смеси.
Гидролиз. Протекают при участии ферментов (гидролаз). Интенсивность определяется химическим составом продукта и активностью фермента. Он оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на качество продукта. При хранении плодов вначале происходит гидролиз крахмала в сахара. Это приводит к увеличению сладости. Из протопектина образуется пектин, консистенция становится более мягкая (это «+»). К концу хранения из-за полного гидролиза протопектина консистенция становится дряблой. При хранении растительных масел плесени и дрожжи стимулируют ферментативный гидролиз, сопровождающийся потерей свежести. С белковыми веществами в продуктах под действием ферментов протеаз происходит гидролиз до аминокислот.
Автолиз (саморастворение, самопереваривание). Характерен для мясных и рыбных товаров. Если в живых организмах эти процессы имеют обратимый характер, то в неживых синтез веществ прекращается, происходит только расщепление. В ходе автолиза гликоген превращается в молочную кислоту. У мяса автолитические изменения носят особый выраженный характер в виде 2 стадий: посмертное окоченение, созревание. 1 стадия — в мышечной ткани происходит накопление молочной кислоты, среда становится кислой, меняется концентрация солей, уменьшается количество АТФ и образуется нерастворимый белковый комплекс — актимиозиновый. 2 стадия — водородный показатель повышается, АТФ продолжает накапливаться, актимеозиновый комплекс распадается на актин и миозин, начинается протеолиз - ферментативный распад белков на свободные аминокислоты и пептиды. При распаде АТФ образуется азотистые экстрактивные вещества, формирующие вкусо-ароматические свойства мяса. Но при глубоком автолизе (особенно в соленых рыбных товарах) происходит значительное ухудшение качества с появлением неприятных привкусов и запахов. Все биохимические процессы замедляются понижением температуры.