Консервирование пищевых продуктов

Первыми объектами хранения, несомненно, были продукты питания. Человек с древнейших времен стремился сохранить пищевые средства, добытые им у природы. Собирая плоды и семена дикорастущих растений, занимаясь охотой и рыболовством, он применял доступные ему способы защиты остатков пищи от порчи по непонятным ему причинам, уничтожения животными и т.д.

Переход к оседлому образу жизни, возделыванию растений и земледелию с использованием домашнего скота в качестве тяги сделал возможным широкое развитие полеводства, а вместе с тем и увеличение жизненных припасов. Эти припасы нужно было как-то оберегать от порчи и уничтожения их различными вредителями.

По сохранившимся до нашего времени памятникам старины (материалы археологических исследований, а затем рукописи и книги) собрано много сведений, дающих представление о том, какими приемами человек стремился сохранить запасы пищи. Таким образом, некоторые способы хранения и консервирования пищевых продуктов, используемых в настоящее время (сушка, копчение, хранение в земле, замораживание природным холодом и др.) возникли в древние времена.

В истории консервирования можно выделить два качественно различных периода: допастеровский (до 1860 г.) и послепастеровский (после 1860 г.).

Допастеровский период характеризуется развитием методов консервирования основанных только на вековом опыте. Полностью отсутствовали теоретические разработки и, следовательно, научные основы консерворования пищевых продуктов.

Работы Пастера заложили теоретические и научные основы консервирования продуктов питания. Им установлена роль микроорганизмов в процессах брожения и гниения, а также теоретически обосновано применение высокой температуры (от 55 до 120 °С) для сохранения различных пищевых продуктов от порчи (вино, уксус, молоко, пиво и др.).

Различные физические, химические и биохимические свойства пищевых продуктов обусловливает индивидуальный подход при выборе методов консервирования и хранения. Это значит, что для качества того или иного пищевого продукта не безразлично, каким методом он будет сохранен. Из всего многообразия методов консервирования и хранения пищевых продуктов в настоящее время едва ли можно назвать какой-либо один универсальный метод, пригодный для сохранения всех пищевых продуктов. В связи с этим большое значение приобретает научно обоснованная классификация указанных методов.

Исторически слово консервирование (conservatio) латинского происхождения и означает сохранение. По-видимому, этим словом пользовались с древнейших времен и подразумевали сохранение продуктов существующими тогда методами.

Несмотря на то, что все пищевые продукты могут портиться в процессе хранения в течении более или менее длительного времени, не все они нуждаются в специальной обработке для консервирования. Некоторые пищевые продукты в определенных условиях, оптимальных для каждого вида, не подвергая специальной обработке, изменяющей их природные свойства (замораживание, высушивание, нагревание и др.) можно хранить в течение довольно длительного времени. К ним следует отнести зерновые, бобовые, муку и даже некоторые плоды и овощи.

Отдельные же продукты, даже при использовании современных методов хранения, без специальной обработки быстро портятся. Они получили общее название скоропортящихся продуктов.

Актуальным вопросом товароведения является хранение скоропортящихся пищевых продуктов, ибо длительное их хранение является одним из условий ликвидации сезонного производства и потребления. Кроме того, консервирование некоторых продуктов не только удлиняет сроки хранения, но и улучшает их вкус, аромат, питательную ценность.

Первой обобщающей работой по методам консервирования следует считать работу Я.Я. Никитинского «Консервирование пищевых средств», напечатанную в «Руководстве по товароведению» в 1908 г.

Следующей обобщающей работой в области консервирования надо назвать работу проф. Л.М. Лялина «Основы консервирования», опубликованную в 1922 г.

Я.Я. Никитинский в своей работе «Основы консервирования пищевых продуктов и принципы классификации методов консервирования» подверг анализу накопившиеся до него факты и, обобщив их, дал первую стройную классификацию методов хранения и консервирования.

Указывая на то, что проблема хранения пищевых продуктов укладывается в биологические рамки и все применяемые методы хранения могут быть распределены в систему по биологическим признакам, Никитинский приводит классификацию «применяемых в народном хозяйстве методов хранения пищевых продуктов», основанную на четырех основных принципах – биоза, анабиоза, ценоанабиоза и абиоза.

Классификация методов консервирования Никитинского сыграла положительную роль в дальнейшем развитии как методов хранения, так и методов консервирования пищевых продуктов. Однако эта классификация, по существу, является классификацией двух разнородных процессов: консервирования и хранения. Поэтому не удивительно, что она не охватывает полностью ни методы консервирования, ни методы хранения.

Методы консервирования пищевых продуктов, прежде всего, обусловливаются причинами, вызывающими их порчу.

Основными из этих причин являются микроорганизмы и ферменты, находящиеся в самих продуктах, поэтому, методы консервирования, прежде всего, отличаются принципами, которыми достигается замедление или прекращение жизнедеятельности микроорганизмов, а также инактивирование ферментов, вызывающих нежелательные изменения в пищевых продуктах. При этом для консервирования можно рекомендовать только такие методы, которые не способствуют появлению в продукте веществ, вредных для здоровья потребителя.

Консервирование пищевых продуктов можно осуществлять четырьмя основными методами: физическим, физико-химическим, биохимическим и химическим.

Данная классификация рассматривает только методы консервирования и поэтому является более целеустремленной. Кроме того, в ее основу взят наиболее существенный признак для консервирования, а именно способ или средство, с помощью которых достигается устранение причин, вызывающих порчу пищевых продуктов на длительное время.

Таблица 9

Классификация методов консервирования

Консервирующие факторы	Вид обработки продуктов или добавляемого вещества	Режим и другие особенности консервирования	Консервируемые продукты
Физические методы
Действие низких температур	Охлаждение	Около 0°С	Мясо, рыба, фрукты, картофель, овощи и другие продукты
	Замораживание	От –10 до –24°С и ниже	Мясо, рыба, фрукты, полуфабрикаты
Действие высоких температур	Пастеризация	Нагревание при 63-65°С в течении 30-40 мин. Или при 85-98°С – 1-1,5 мин.	Молоко, соки, пиво, варенье и другие продукты
	Стерилизация	Нагревание продукта в герметичной таре при 100°С и выше (до 140°С), чаще при 113-120°С в течении 30-40 мин.	Консервы мясные, рыбные, плодоовощные и другие
Удаление микроорганизмов из продукта фильтрованием	Механическая стерилизация	Фильтрование жидких продуктов через специальные обеспложивающие фильтры	Фруктовые соки
Облучение ультрафиолетовыми лучами (УФЛ)	Стерилизация поверхности продуктов, тары, оборудования	Обработка УФЛ с частотой электромагнитных колебаний 1015-1017 Гц	Колбасы, мясные туши, сыры и другие продукты
Консервирующие факторы	Вид обработки продуктов или добавляемого вещества	Режим и другие особенности консервирования	Консервируемые продукты
Обработка токами сверхвысокой частоты (СВЧ)	Тепловая стерилизация	Нагревание продукта в герметичной таре в электромагнитном поле переменного тока с частотой колебаний 103-1010 Гц	Разные виды консервов
Обработка ультразвуком (УЗ)	Звуковая стерилизация	Стерилизация периодическим сжатием и разрежением воздушной среды УЗ с частотой колебаний свыше 20 кГц	Молоко, фруктовые соки, безалкогольные напитки
Облучение радиоактивными веществами (Со60, Се137), лучами Рентгена, ускоренными электронами	Радиационная стерилизация, пастеризация, предупреждение прорастания картофеля и овощей	Облучение разными дозами радиоактивного вещества	Мясо, птица, фрукты, картофель, овощи и другие продукты
Физико-химические методы
Повышение осмотического давления и понижение активности воды	Консервирование поваренной солью	Внесение поваренной соли в количестве 6-14 % массы продукта	Рыба, мясо, рассольные сыры и другие продукты
	Консервирование сахаром	Внесение сахара не менее 60 % массы продукта	Варенье, джем, конфитюр и другие продукты
	Сушка	Высушивание продукта до остаточной влажности 25 % и ниже (8-14 %)	Сушеные фрукты, овощи, сухари и другие продукты

Окончание табл. 9

Консервирующие факторы	Вид обработки продуктов или добавляемого вещества	Режим и другие особенности консервирования	Консервируемые продукты
Биохимические методы
Действие молочной кислоты, образующейся при молочно-кислом брожении	Квашение (соление, мочение)	Накопление молочной кислоты в количестве 0,6-1,4%	Квашеная капуста, соленые огурцы, моченые арбузы
Действие этилового спирта	Спиртовое брожение	Концентрация алкоголя 10 % и выше	Виноградные и плодово – ягодные вина
Химические методы
Действие антисептических веществ, содержащихся в дыме	Копчение дымом или коптильной жидкостью	Пропитывание продукта антисептическими веществами дыма (фенолами, спиртами, кислотами и другими веществами)	Рыба, мясо, сыр и другие продукты
Бактерицидное действие	Консервирование уксусной кислотой (маринование)	Внесение с маринадной заливкой пищевой уксусной кислоты в количестве 0,6-1,2% массы продукта	Маринованные фрукты, овощи, грибы, рыба
	Консервирование бензойной или сорбиновой кислотой	Внесение в продукт в количестве не более 0,1% массы продукта	Рыба, фруктовые соки, торты и другие продукты
Антисептическое действие антибиотиков	Консервирование хлортетрациклином (ХТЦ), нистатином	Обрабатывают поверхность мясных туш, либо вводят через кровеносную систему перед забоем животных; добавляют в лед или в воду	Мясо, живая рыба, охлажденная рыба

Физические методы. Действие высоких температур.

Высокие температуры применяют для уничтожения или подавления различной микрофлоры пищевых продуктов.

При температуре выше оптимального уровня жизнедеятельность микроорганизмов замедляется. Под действием высоких температур микроорганизмы погибают вследствие изменений, которые приводят к денатурации белковых веществ, входящих в состав протоплазмы клетки. Процесс является необратимым – в дальнейшем деятельность микроорганизмов не восстанавливается.

Большинство микроорганизмов, находящихся в вегетативном (деятельном) состоянии погибает под воздействием температуры 60-70°С в течении 15-30 минут. Наименьшей устойчивостью к нагреванию обладают дрожжи. Для их уничтожения достаточна стерилизация при 60°С в течении нескольких минут.

Плесени боле стойки к нагреванию, чем дрожжи. Однако большинство их погибает при 70-80°С и только споры некоторых плесеней выдерживают нагревание до 100°С.

Вегетативные формы бактерий, также как дрожжи и плесени, не выдерживают длительного нагревания, их легко можно уничтожить.

Сравнительно стойки термофильные бактерии; высокой устойчивостью отличаются споры бактерий, особенно термофильных. Некоторые из них сохраняют жизнеспособность при нагревании до 130°С. Высокая термостойкость спор объясняется малым содержанием в них свободной воды, что затрудняет свертывание белков во время нагревания. При нагревании изменяются физико-химические свойства пищевых продуктов. После умеренного подогрева повышается их усвояемость, а чрезмерное нагревание приводит к нежелательным изменениям консистенции, вкуса и химического состава.

Консервирование высокими температурами можно проводить двумя способами – пастеризацией и стерилизацией.

Пастеризация – это нагревание продукта несколько ниже 100 °С. Слово «пастеризация» происходит от фамилии знаменитого французского ученого бактериолога Луи Пастера. При этом способе консервирования уничтожаются только вегетативные формы микроорганизмов, поэтому пастеризованные продукты сохраняются короткий период времени.

Различают пастеризацию длительную (при 63-65°С – 25-35 минут) и кратковременную (85-90°С – до 1,5 минут).

Кратковременная пастеризация меньше, чем длительная, влияет на составные части и свойства пастеризуемого продукта. В частности, при кратковременной пастеризации молока в нем почти не изменяется белок, почти полностью сохраняются витамины.

Иногда для удлинения срока хранения некоторых продуктов применяют многократное (двух-, трехразовое) нагревание (тиндализацию) продукта, в результате чего споры микроорганизмов прорастают в вегетативные формы, которые при нагревании погибают.

Подвергать пастеризации можно молоко, соки, плодово-ягодные компоты, варенье, джем, пиво и другие продукты.

Пищевая ценность пастеризованных продуктов остается почти неизменной.

Стерилизация происходит от латинского слова «sterilis», которое в переводе означает «бесплодный».

Стерилизацию продуктов производят при температуре свыше 100 °С (обычно при 100-120 °С). Выбор температуры стерилизации зависит прежде всего от активной кислотности продукта. Для продуктов с низкой кислотностью режим стерилизации должен быть более жестким, чем для кислых. Густые, вязкие продукты прогреваются медленнее, чем жидкие. Консервы в жестяной таре стерилизуются быстрее, чем в стеклянной, большие банки прогреваются медленнее, чем малые. Наиболее распространенный способ стерилизации – консервирование в герметической (жестяной или стеклянной) таре. Так готовят овощные, плодовые, мясные, рыбные, молочные и смешанные консервы.

Стерилизацию консервов проводят в автоклавах, насыщенных паром при повышенном давлении, что обеспечивает получение температуры выше 100 °С. Наименьшую температуру (105 °С) применяют для стерилизации плодовых консервов, при 112-120°С стерилизуют мясные и рыбные консервы. Время стерилизации консервов обычно колеблется от 60 до 120 минут для мясных, от 40 до 100 минут для рыбных, от 25 до 60 минут для овощных.

Стерилизованные продукты при нормальных условиях можно хранить весьма продолжительное время, так как все микроорганизмы убиты, а извне они проникнуть не могут ввиду герметичности тары. Однако, стерилизация заметно снижает вкусовую и питательную ценность продуктов, которые претерпевают глубокие физико-химические изменения. В частности, при стерилизации почти полностью разрушаются витамины, некоторые белковые вещества частично распадаются до аминокислот или из растворимого состояния переходят в нерастворимое, крахмал и сахар расщепляются и карамелизуются, окрашивая продукт в коричневый цвет.

Продукты можно также стерилизовать электрическим током высокой частоты (ВЧ) и ультравысокой частоты (УВЧ). Консервы в стеклянной таре помещают в поле УВЧ с длиной волны не менее 10 м всего на 30-120 сек. За это время продукт нагревается до кипения и стерилизуется. Кратковременность стерилизации УВЧ объясняется тем, что генерация тепла при этом происходит внутри стерилизуемого материала. При стерилизации паром содержимое банки прогревается постепенно от ее поверхности. Однако, из-за сложности электрической схемы широкого промышленного распространения этот метод стерилизации продуктов до сих пор не получил.

Прогрессивным является метод асептического консервирования жидких и пюреобразных продуктов (томат-паста, плодово-ягодные соки, молоко и другие). По этому методу продукты подвергают кратковременной высокотемпературной стерилизации в крупных емкостях (танках), а затем фасуют в стерильную тару и укупоривают в асептических условиях. Этот метод сокращает время термической обработки продукта, в результате чего лучше сохраняется его качество после стерилизации и при последующем хранении.

При консервировании ионизирующими излучениями используют рентгеновые, катодные и γ-лучи. В малых дозах и при кратковременном действии они стимулируют размножение бактерий. В больших дозах они вызывают ионизацию молекул и атомов клеток микроорганизмов, в результате чего нормальные биологические функции их нарушаются и микроорганизмы погибают. Для стерилизации пищевых продуктов поглощенная доза излучения составляет от 2 до 5 млн. рад. В качестве источников ионизирующих излучений распространены радиоактивные изотопы кобальт-60 и цезий-137.

Радиационная стерилизация, подавляющая развитие микрофлоры, называется раданпертизацией, ограниченно действующая на нее – радуризацией и выборочно подавляющая микроорганизмы – радисидацией.

При консервировании этим методом микроорганизмы погибают без применения нагревания, следовательно, пищевая ценность сырья не должна заметно изменятся. Однако, при облучении могут происходить такие процессы, как частичное разрушение витамина С, расщепление полисахаридов, изменение красящих веществ, образование перекисей и полимеризация жиров. В некоторых продуктах появляются нежелательные привкусы и запахи.

Особенно сильно влияет облучение на вкусовые качества молочных продуктов, соков цитрусовых плодов, земляники, дыни, менее заметно изменяются колбасные изделия, баранина; почти не изменяется вкус продуктов из свинины, говядины, курятины, отдельных видов рыбы (палтус, сардины), а также вкус томатного сока, капусты, моркови, свеклы и др.

По некоторым данным консервирование радиоактивным облучением в дозах 600-800 крад безвредно, по другим данным его можно применять только в низких дозах (5-150 крад) для борьбы с вредителями зерна или прорастания картофеля.

Ультрафиолетовые лучи (10¹⁵ – 10¹⁷ Гц)губительно действуют на микроорганизмы. Этот метод применяют для поверхностной стерилизации мяса, колбас и других продуктов, а также для обеззараживания воздуха в помещениях, где хранят товары.

Стерилизация ультразвуком (упругими звуковыми колебаниями с частотами свыше 20 кГц в секунду) основана на выделении значительной механической энергии вследствие попеременного сжатия и разрежения среды. Ультразвуковые волны обладают дробящим действием. Они разрушают микроорганизмы и их споры.

Ультразвуком можно стерилизовать молоко, фруктовые соки и другие продукты. Однако, в практике работы консервной промышленности ультразвук не получил пока широкого применения.

Механическая стерилизация заключается в том, что жидкие товары (соки, воды и другие) пропускают через фильтры, задерживающие микробы. При этом в товарах сохраняются витамины, вкусовые и ароматические вещества.

Низкие температуры используют для хранения продуктов в охлажденном и замороженном состоянии. Такие температуры замедляют химические и биохимические процессы обмена веществ в тканях, снижают ферментативную активность, приостанавливают развитие микроорганизмов. Наименее устойчивы к низким температурам бактерии, большинство из которых прекращает свой рост уже при –2 °С и ниже.

Охлаждение – хранение продуктов при температуре не ниже 0 °С, без их замораживания. Продолжительность хранения в охлажденном состоянии зависит от вида продукта – от 24 часов (молоко) до 6-10 месяцев (плоды и овощи). В целях эффективного сохранения качества охлажденных продуктов процесс охлаждения необходимо проводить быстро.

Замораживание – процесс полной кристаллизации жидкой фазы продукта. Данный способ в основном применяется для более длительного сохранения мясных и рыбных продуктов, плодов и ягод и др. Качество замороженных продуктов в первую очередь зависит от скорости замораживания. При быстром замораживании (-30 °С и ниже) структура тканей замороженных продуктов не изменяется, белки коагулируют в малой степени, сохраняя способность к набуханию; при размораживании таких продуктов образующаяся влага полностью связывается коллоидами клеток.

Замораживание может осуществляться различными способами с использованием различных морозильных аппаратов и камер. Скорость замораживания зависит от вида продукции. Например, замораживание плодов и ягод контактным способом в плиточных скороморозильных аппаратах при температуре –30 °С осуществляется в течении 2-х часов, а замораживание мяса в туннельных морозильных аппаратах при -18 – -28 °С – в течение 12-24 час.

Замороженные продукты по вкусовым и питательным свойствам уступают охлажденным.