Микробиологические основы тепловой стерилизации

Микроорганизмы в герметичной таре при стерилизации консервов погибают не мгновенно. Для того, чтобы уничтожить микробы при данной температуре стерилизации, необходимо определенное время. Это время называют смертельным, или летальным. Понятие о смертельном времени является условным, т.к. полностью уничтожить все споры м.о. при тепловой обработке во влажной среде невозможно. Это понятие используют для удобства обсуждения представлений о процессе гибели микроорганизмов.

На смертельное время влияют следующие факторы:

1. температура стерилизации;

2. химический состав пищевых продуктов;

3. количество микроорганизмов и их виды;

4. кислотность;

5. физические свойства продукта (консистенция, плотность, теплопроводность, наличие жидкой фазы);

6. размеры тары;

7. состояние консервной банки (покой или движение банки).

Зависимость между смертельным временем и температурой обратная, т.е. с повышением температуры стерилизации смертельное время снижается. При этом оказывается, что с повышением температуры смертельное время не просто снижается, а снижается в сильнейшей мере. Так, по данным Эсти и Мейера, отмирание спор С.botulinum характеризуется следующими параметрами:

Т емпература, 0С	100	105	110	115	120
Время, мин	330	100	32	10	4

Из приведенных данных видно, что относительно небольшое повышение температуры стерилизации приводит к резкому сокращению смертельного времени. Или, в математической форме, повышение температуры стерилизации в арифметической прогрессии приводит к сокращению смертельного времени в геометрической прогрессии.

Кривая зависимости «время-температура» приведена на рис1.

Если кривую смертельного времени построить в полулогарифмических координатах, отложив на оси абсцисс температуру в линейных отрезках, а на оси ординат – логарифмы значений смертельного времени, то кривая эта выпрямляется (рис.2 ), эта способность выпрямляться дает возможность характеризовать кривую ее простым аналитическим выражением. Данная зависимость лежит в основе расчета смертельного времени при любой температуре, если известно смертельное время для данного вида м.о. при какой-то конкретной температуре.

Е сли смертельное время при данной температуре обозначить через у, а смертельное время при эталонной температуре через , то оказывается, что

х – разность температур между какой-то заранее обусловленной эталонной температурой Т_э и любой другой температурой стерилизации Т_д, ⁰С (Т_э - Т_д);

z- константа термоустойчивости м.о. (⁰С). Определяется экспериментальным путем и представляет собой число градусов, на которое необходимо повысить температуру стерилизации, чтобы смертельное время снизилось в 10 раз, ⁰С.

Значения  для разных м.о. являются справочными величинами и находят в соответствующей литературе

У равнение удобно преобразовать так, чтобы сразу определить у

С помощью этой формулы можно определить летальное время для любых м.о., если известно смертельное время при эталонной температуре. Такой температурой в технологии консервирования пищевых продуктов для консервов с низкой кислотностью является 121,1⁰С (рН4,2). В первую очередь, эта температура предназначена для уничтожения возбудителей ботулизма. А выбор такого нецелого числа градусов объясняется тем, что во время первых исследований в отрасли консервирования эта температура была самой высокой с точки зрения техники. А так как первые исследования проводились за границей (температуру измеряли в фаренгейтах), то перерасчет велся: Т⁰С = 5/9 (Т_ф – 32).

Как указывалось ранее консервированные пищевые продукты не являются абсолютно стерильными, т.е в них могут остаться споровые формы м.о., которые не вызывают порчу продукта.

Все м.о., содержащиеся в пищевых продуктах под влиянием температурного поля, постепенно отмирают, сначала вегетативные клетки, а потом споровые формы. Причем споры начинают гибнуть при температуре около 95⁰С.

При определенной температуре все микробиологические клетки гибнут не одновременно, а соответственно уравнениям, описывающим реакции первого порядка.

Исследованиями установлено, что кинетика отмирания м.о. очень удачно описывается следующим выражением

у = Д (lgN₀ – lgN_к)

у – время, необходимое для снижения числа м.о. от N₀ до N_к;

N_{0 ,} N_к – число м.о. вначале и в конце стерилизации;

Д – константа термоустойчивости м.о., характеризующая время стерилизации, требуемое для снижения числа м.о. при данной температуре в 10 раз, мин (является справочной величиной).

При производстве консервов ориентируются на уничтожение возбудителей ботулизма при определении необходимой летальности любого режима стерилизации. Исходят из допущения, что начальное число возбудителей ботулизма составляет по одной клетке в каждой банке перед стерилизацией, а конечное их число составляет одну спору на партию консервов 10¹². А так как ни в одной стране мира подобное количество консервов не выпускается, то этим самым даются 100 %-ные гарантии, что при соблюдении технологии и режима стерилизации в консервированных пищевых продуктах возбудители ботулизма практически отсутствуют.

У читывая логарифмический характер гибели м.о. при нагревании, полностью уничтожить их при стерилизации невозможно. Можно только всячески уменьшить количество спор при нагревании, доводя их до одной на 1000, на 10 тыс., на 1 млн. банок и т.д., но не уничтожая на 100%. Следовательно, можно говорить не об абсолютной стерильности, а только о какой-то степени стерильности n, определяемой логарифмом отношения:

В отношении возбудителей ботулизма для гарантии безопасности каждый вид обработки должен обеспечивать n=12. Исходя из этого положения можно подсчитать необходимую летальность режима стерилизации при определенной температуре в перерасчете на эталонную. Она приблизательно равна 3 условным минутам.

На смертельное время м.о. влияет химический состав консервов. Наибольшее влияние оказывают кислоты и антибиотические вещества растительного происхождения – фитонциды, которые снижают летальное время. Жиры – повышают термоустойчивость м.о. Сахара и сахарные сиропы оказывают защитное влияние на микробы при нагревании среды. Небольшие концентрации соли в пищевых продуктах влияют на м.о. при нагревании защитным образом, в то время как повышенное содержание соли способствует быстрейшему уничтожению микроорганизмов.

Вид микроорганизмов и их число. Способность переносить высокие температуры у разных микроорганизмов неодинакова, а вегетативные клетки бактерий погибают гораздо быстрее, чем споры. Это объясняется тем, что споры бактерий содержат мало свободной воды (большая часть влаги в споре находится в связанном состоянии), а в таких условиях затрудняется процесс коагуляции белков, вызывающий смерть бактериальной клетки при нагревании. Кроме того, устойчивость спор к нагреванию объясняется наличием у них плотной водонепроницаемой оболочки, не пропускающей окружающую влагу внутрь споры.

Чем меньше м.о. в пищевом продукте к началу стерилизации, тем меньше их в консервах к концу процесса.

Факторы, влияющие на время проникновения теплоты в глубь продукта

Физические свойства продукта.

Консервы жидкой консистенции –передача теплоты осуществляется при помощи конвективных токов, а так как конвекция в жидкостях осуществляется весьма интенсивно, то такие продукты прогреваются быстро.

Пищевые продукты густой консистенции (томатная паста, паштеты, соусы и др) – передача теплоты осуществляется в основном кондуктивным способом, путем теплопроводности. А так как коэффициент теплопроводности пищевых продуктов невелик, то такие продукты прогреваются медленно.

Неоднородные по составу консервы (т.е. содержат и твердую и жидкую фазу) – передача теплоты происходит двумя способами: конвекцией и теплопроводностью, причем конвективные токи при нагревании довольно сильны.

Аппараты для стерилизации

Стерилизация осуществляется в автоклавах (аппарат периодического действия) – вертикальный цилиндрический котел, в который загружаются дырчатые цилиндрические корзины с банками. Котел закрывают крышкой, подают внутрь острый пар и осуществляют тепловой процесс в отношении неподвижно стоящих банок. По окончании стерилизации крышку аппарата открывают и выгружают корзины с банками.

Бывают стерилизационные аппараты непрерывного действия, в которых банки находясь на движущемся транспорте, перемещаются через теплоноситель (пар или горячую воду), не изменяя, однако, своего положения относительно транспортирующего органа. При этом условия теплопередачи по сравнению с неподвижной банкой практически не меняются (скорость движения банки небольшая).

Существуют такие стерилизационные аппараты, в которых банки в процессе стерилизации вращаются, иногда с довольно большой частотой. Во время вращения происходит принудительное перемешивание содержимого банок, что позволяет значительно ускорить их прогрев. Такие аппараты называют ротационными. В зависимости от конструкции банки вращаются либо вокруг своей оси, либо вокруг внешней оси, или как говорят, «с донышка на крышку»

Ротационная стерилизация дает возможность не только резко сократить продолжительность стерилизации, но и улучшить качество консервов (более равномерный прогрев продукта во всем объеме тары).

КОНСЕРВИРУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Стремление обеспечить людей максимально широким ассортиментом пищевых продуктов независимо от времени и места производства вызвало необходимость создания различных способов обработки сырья и готовых продуктов с целью предупреждения порчи и увеличения сроков хранения. Среди таких способов особое значение имеет консервирование с применением пищевых добавок – антисептиков, антибиотиков и антиокислителей, способствующих сохраняемости продуктов питания.

КОНСЕРВАНТЫ АНТИСЕПТИКИ

Антисептиками называются химические вещества, которые являются ядовитыми для микроорганизмов, главным образом бактерий, плесневых грибов и дрожжей. Проникая в живые клетки, эти вещества вступают во взаимодействие с белками протоплазмы, парализуя при этом ее жизненные функции и приводя клетку микроорганизма к гибели.

Антисептики, пригодные для сохранения пищевых продуктов и могущие, следовательно, быть консервантами, должны удовлетворять следующим условиям:

• быть ядовитыми для микробов в небольших дозах и не оказывать вредного воздействия на организм человека;

• не вступать в химические соединения с пищевыми веществами продукта и не придавать продукту неприятного запаха или привкуса;

• не реагировать с материалом технологического оборудования или консервной тары;

• легко поддаваться удалению из продукта перед употреблением его в пищу.

Антисептика, который бы удовлетворял полностью этим требованиям, не существует. Подобрать эффективный антисептик, пригодный для консервирования продуктов нелегко, так как большинство из них оказывают вредное действие не только на микробов, но и на организм человека.

В качестве антисептиков применяют неорганические и органические соединения и их производные.

Неорганические соединения.

Борная кислота (Н₃ВО₃) и ее производные (бораты – тетраборнокислый натрий, бура) длительное время довольно широко применялись для консервирования рыбы и ракообразных (3000 мг на 1 кг), меланжа для кондитерского производства (1500 мг на 1 кг продукта).

Токсикологические исследования позже показали, что борная кислота при потреблении с пищей накапливается в организме. Полагают, что одним из центров кумуляции (накопления) может быть нервная система. В высоких концентрациях ионы бората понижают потребление кислорода, образование аммиака и синтез глютамина в мозговой ткани.

Поэтому длительное потребление продуктов, законсервированных борной кислотой, может вызвать хроническое отравление, сопровождающееся значительной потерей массы.

Эксперты ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам считают, что борная кислота и бораты не пригодны к использованию в качестве пищевой добавки, поскольку обладают кумулятивным действием.

Перекись водорода (Н₂О₂) обладает бактерицидными свойствами, в особенности при кислой реакции субстрата. В процессе хранения перекись разлагается с образованием воды и свободного атомарного кислорода, который угнетающе действует на бактерии, но не препятствует развитию плесеней.

Комитет ФАО/ВОЗ рекомендует использовать перекись водорода только совместно с веществами, удаляющими их остатки из продукта (например, фермент каталаза).

Двуокись серы и ее производные. В качестве консервантов и для предотвращения побурения пищевых продуктов используют SО₂ – сернистый ангидрид (Е220), сульфит натрия Na₂SO₃ (Е221), бисульфит натрия NaHSO₃ (Е222) и метабисульфит натрия Na₂S₂O₅ (Е223).

Сернистый ангидрид (двуокись серы) – бесцветный, неприятно пахнущий газ, хорошо растворимый в воде. В водном растворе окисляется кислородом воздуха и действует как восстановитель. Подавляет главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. SO₂ относительно легко улетучивается из продукта при его нагревании или длительном контакте с воздухом. Вместе с тем сернистый ангидрид обладает способностью разрушать тиамин и биотин, способствует окислительному распаду токоферола. В связи с этим соединения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.

Сернистый ангидрид ядовит для слизистой человека, органов зрения и дыхания. Придает продукту неприятный вкус и едкий запах, обесцвечивает продукт. Преимущество – дешевизна и практически полное удаление из продукта.

Безусловно допустимая суточная доза сернистых соединений (в пересчете на двуокись серы) – до 0,35 мг на 1 кг массы тела, условно допустимая – 0,35-1,5 мг/1 кг массы тела.

Органические соединения

Бензойная кислота (Е210) и ее соли (Е211, Е212, Е213). Бензойная кислота – бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, труднорастворимое в воде и довольно легко растворимое в этиловом спирте и растительных маслах. Консервирующее действие основано на ингибировании ею каталазы и пероксидазы, в результате чего в клетках накапливается перекись водорода. Она способствует подавлению активности окислительно-восстановительных ферментов. В небольших концентрациях бензойная кислота тормозит развитие аэробных м.о., в высоких – плесневых грибов и дрожжей. Присутствие белков ослабляет активность бензойной кислоты, а присутствие фосфатов и хлоридов – усиливает. Наиболее эффективна в кислой среде, в то время как в нейтральных и щелочных растворах ее дейцствие почти не ощущается. Поэтому недостаточно кислые продукты нельзя консервировать с примененем этих консервантов.

Бензоат натрия (Е211) – хорошо растворимо в воде, имеет более низкий консервирующий эффект.

Безусловно допустимая доза для человека составляет до 5 мг/кг массы тела человека, условно допустимая – 5-10 мг/кг массы тела.

Сорбиновая кислота (СН₃СН=СНСН=СООН) (Е200) и ее соли (Е201, Е202). Сорбиновая кислота – бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, трудно растворимое в воде, но лучше растворяющееся в этаноле и хлороформе.

В качестве консервантов используют также калиевые, натриевые и кальциевые соли сорбиновой кислоты. Сорбаты хорошо растворяются в воде и незначительно в органических растворителях. Антимикробеные свойства сорбиновой кислоты в меньшей степени зависят от рН среды, чем у бензойной кислоты. Добавление кислот и поваренной соли усиливает фунгистатическое действие сорбиновой кислоты. Применяется она в концентрациях 0,1 %. Сорбиновая кислота не изменяет органолептических свойств пищевых продуктов, не обладает токсичностью и не обнаруживает канцерогенных свойств.

Применяется для консервирования и предотвращения плесневения безалкогольных напитков, плодово-ягодных соков, хлебобулочных и кондитерских изделий, икры, сыров, полукопченых колбас и при производстве сгущенного молока для исключения его потемнения. Сорбиновая кислота применяется также для обработки упаковочных материалов для пищевых продуктов.

Из-за способности угнетать некоторые ферментативные системы в организме, безусловно допустимой дозой для человека является до 12,5 мг/кг массы, а условно допустимой 12,5-25 мг/кг массы тела.

К средствам химического абиоза относится КОПЧЕНИЕ. Это самый древний способ химического консервирования продуктов. Он широко применяется и в настоящее время для консервирования изделий из мяса и рыбных продуктов.

Дым, образующийся при сжигании древесины различных пород, - хороший антисептик. В нем содержатся фенолы и метиловые эфиры, альдегиды (муравьиный, фурфурол), кетоны (ацетон и др.), спирты (метиловый и др.) кислоты (уксусная, пропионовая, масляная, валерьяновая, муравьиная), смолы и другие соединения.

Бактерицидное действие дыма очень велико. Бактерии, не образующие спор, погибают при копчении в течение 2-3 ч. Даже споры картофельной и сенной палочек выдерживают копчение не более 8-10 ч.

Стойкость копченых продуктов возрастает и вследствие их частичного обезвоживания. Особенно большой консервирующий эффект наблюдается при так называемом холодном копчении (20-40⁰С), когда продукт находится в коптильной камере в течение нескольких дней.

Под копчением подразумевают пропитывание продуктов коптильными веществами, получаемые в виде коптильного дыма в результате неполного сгорания дерева. Технологические свойства коптильного дыма зависят от степени насыщения ароматизирующими веществами, содержащимися преимущественно в фенольной фракции. Однако технологический смысл копчения более широк, так как одновременно с насыщением коптильными веществами протекают и другие процессы, влияние которых иногда более значительно, нежели воздействие коптильных веществ.

В сочетании с влиянием обезвоживания, сушки и действия содержащейся в фарше поваренной соли копчение обеспечивает устойчивость колбасных изделий к действию микроорганизмов. Вещества, проникающие в колбасу во время копчения, придают ей своеобразный острый, но приятный запах и вкус. Это особенно важно в производстве сыцрокопченых изделий.во всех случаях обработки продукта коптильным дымом проникновение коптильных веществ происходит на фоне постоянного обезвоживания. Так, при копчении сырокопченых колбас удаляется около половины той влаги, которую нужно испарить. Таким образом, копчение протекает одновременно с сушкой. При различных режимах копчения происходят изменения, которые будут характеризовать эффект копчения. Так, при горячем копчении (температура 35-50⁰С) и при запекании (температура 70-120⁰С) происходит сваривание коллагена (на 1/3 состоит из белка) и частичная денатурация белков, а при холодном копчении (температура 18-20⁰С) в продукте развиваются ферментативные процессы, которые также существенным образом влияют на свойства продукта.

Копчение следует рассматривать как комплекс взаимосвязанных процессов: собственно копчение, обезвоживание, биохимические изменения и структурообразование. В процессе собственно копчения накапливаются и перераспределяются коптильные вещества в продукте. Характер взаимодействия продукта с коптильными веществами определяется наличием реакционноспособных функциональных групп в молекулах азотистых и других составных частей мясопродуктов и высокой химической активностью некоторых компонентов дыма.. взаимодействие составных частей дыма с аминными и сульфгидрильными группами молекул наиболее важных составных частей мяса – белковых веществ и экстрактивных азотистых веществ – приводит к уменьшению числа свободных аминных и сульфгидрильных групп. Уменьшение их числа является результатом взаимодействия коптильных веществ как с низкомолекулярными азотистыми веществами, так и с белковыми веществами мяса.

В результате этих взаимодействий образуются новые более сложные соединения, что ведет к частичному уменьшению в мясопродуктах ценных пищевых веществ.

На коллаген и другие фибриллярные белки животных тканей коптильные вещества оказывают дубящее действие. Наиболее активным при этом является формальдегид, акролеин и формальдегидные смолы. Основная масса коптильных веществ, главным образом фенольных, накапливается во внешнем слое, в центральной части продукта они не обнаруживаются. Наличие фенолов в центральном слое определяется через 15-20 сут после копчения. А общее количество фенольных веществ будет зависеть от густоты дыма. Например, при копчении дымом нормальной густоты их количество во внешнем слое достигло 13-16 мг%, а более слабым дымом уменьшалось до 10 мг%. Внутри продукта фенольные соединения более интенсивно накапливаются в жировой ткани, нежели в мышечной, и в большей степени во внутренних слоях, чем во внешних. Во внутренних слоях продукта их содержание в жировой ткани в 1,5-2 раза, а в центре в 3-4 раза выше, чем в мышечной. Неравномерность увеличивается с течением времени.

Большую роль в развитии этих признаков играет вид древесины, являющейся источником дыма. Практически все составные компоненты дыма обладают каким-то вкусом и запахом и для многих из них характерны жгучий и горьковатый вкус и острый сильный запах. В ходе адсорбции коптильных веществ на поверхности продукта и диффузии внутри соотношение между количествами составных частей дыма резко меняется. Из общего числа фенолов, находящихся в коптильном дыму, менее половины способны проникать через колбасную оболочку. После копчения с течением времени вкус и аромат усиливаются. В формировании специфического вкуса копченостей участвуют фракции: фенольная, нейтральных соединений органических кислот; в формировании ароматов – все фракции, за исключением углеводной.

Копчение мясопродуктов приводит к изменению цвета и внешнего вида. При неправильном режиме копчения может ухудшиться товарный вид продукции. Цвет поверхности может быть либо светлым, создавая впечатление неполной готовности, либо темным. Характерный цвет поверхности копченых мясопродуктов является следствием осаждения окрашенных компонентов дыма на поверхности продукта и химического взаимодействия некоторых коптильных веществ друг с другом. С сотавными частями продукта или с кислородом воздуха после осаждения на поверхности.

Коптильные вещества обладают довольно высоким бактерицидным и бактериостатическим действием, имеющим селективный характер. Наибольшей устойчивостью к действию коптильных веществ обладают плесени. Они способны развиваться даже при неблагоприятной температуре и влажности окружающего воздуха, на поверхности хорошо прокопченных продуктов. Очень устойчивы, хотя и в меньшей степени, споры микроорганизмов. Так, споры группы субтилис мезентерикус погибали лишь после семичасового воздействия дыма. Наиболее чувствительны к действию дыма кишечная палочка, протей и стафилококк. Хотя бактерицидные свойства коптильного дыма не вызывают сомнений, нет оснований приписывать коптильнм веществам исключительную роль в устойчивости копченых мясопродуктов к действию гнилостной микрофлоры. Надо отметить, что при сушке сыровяленых колбас, которые вообще не коптят, не отмечается их гнилостной порчи. Гнилостные процессы в глубине продукта тормозятся благодаря развитию бактерий. А бактерицидное действие коптильных веществ распространяется лишь на внешний слой продукта сравнительно небольшой толщины (около 5 мм).

Таким образом, бактерицидный эффект копчения заключается в создании защитной бактерицидной зоны на периферии продукта, предохраняющей его от поражения микрофлоры, и прежде всего плесени извне.

КОНСЕРВАНТЫ АНТИБИОТИКИ

В пищевых продуктах антибиотики могут иметь следующее происхождение:

• естественные антибиотики, свойственные исходному пищевому сырью;

• антибиотики, образующиеся в процессе изготовления пищевых продуктов;

• антибиотики, попадающие в пищевые продукты в результате лечебно-ветеринарных мероприятий, а также антибиотики, попадающие в продукты животноводства при использовании их в качестве биостимуляторов роста животных;

• антибиотики, применяемые в качестве консервирующих веществ.

Антибиотики отличаются от антисептиков по происхождению и способу получения: антисептики получают чисто химическим путем из неорганических продуктов (диоксида серы) или органических веществ (бензойной и сорбиновой кислот), а антибиотики, которые продуцируются живой клеткой, получают биохимическим путем.

При употреблении продуктов питания, содержащих антибиотики, изменяется кишечная микрофлора, что приводит к нарушению синтеза витаминов и размножению патогенных микробов в кишечнике и возникновению аллергических заболеваний. Введение антибиотиков в организм человека нарушает естественный симбиоз, который установился издавна между человеком и обитающими в его организме микробами. В результате частичного угнетения одних микробов становятся агрессивными другие, оставшиеся не подавленными, что приводит к ряду трудно излечимых кожных заболеваний, называемых кандидомикозами. Наконец, систематическое потребление малых доз антибиотиков приводит к выращиванию в организме человека антибиотикоустойчивых рас микроорганизмов. В результате появления в природе таких искусственно созданных устойчивых форм микробов возникает угроза обесценивания антибиотиков как лекарственных средств.

В промышленности применяют пенициллин, стрептомицин, левомицетин, низин, биомицин или хлортетрациклин, нистатин и др.

К антибиотикам предъявляют следующее требование - полное удаление из продукта перед употреблением (большинство антибиотиков не термоустойчивы).

Низин (Е234). Способность молочнокислых бактерий задерживать развитие многих м.о. была отмечена еще в 1928 г, но только через 20 лет было выделено вещество, обладающее активностью в отношении целого спектра бактерий, получившее название низин.

Низин – продукт жизнедеятельности группы молочнокислых стрептококков, естественным местом обитания которых является молоко, а также сыр, кисломолочные напитки, творог, простокваша и др. при рН 6,8. После подкисления до рН 4,2 значительная часть низина переходит в культуральную жидкость. Низин по сравнению с другими антибиотиками не обладает широким спектром действия. Он подавляет развитие стафилококков, стрептококков, сарцин, бацилл и клостридий. Однако, применение низина позволяет, например, уменьшить интенсивность тепловой обработки и сохранить пищевую ценность молока. Применение низина при выработке твердых и полутвердых сыров способствует уменьшению их вспучивания, вызываемого маслянокислыми бактериями.

Нистатин – антибиотик, действие которого направлено преимущественно против дрожжей и плесеней. Нистатин применяется в комбинации с биомицином для сохранения мяса. Применяют его в концентрациях 200 мг/л. Присутствие нистатина в мясе и мясных бульонах после кулинарной обработки не допускается.

Некоторые пищевые продукты, например, яичный белок, молоко, мед, зерновые, лук, чеснок, фрукты и пряности, содержат естественные компоненты с антибиотическим действием. Эти вещества могут быть выделены, очищены и применены для консервирования пищевых продуктов.

Из фитонцидов наиболее подходящим для консервации является эфирное аллиловое масло, добываемое из семян горчицы – аллилгорчичное масло. Введение этого антибиотика, например, в маринады в количестве 0,002% позволяет сохранять эти продукты больше года без порчи, даже если они не были пастеризованы, при условии герметической укупорки банки. Его используют также для предохранения вин и соков от помутнения биологического характера.

Единственным антибиотиком, разрешенным для применения в целях консервирования пищевых продуктов, да и то при особых условиях является хлортетрациклин, или биомицин – он способен полностью разлагаться при непродолжительном кипячении, поэтому его рекомендуется применять для консервации сырья животного происхождения - мяса, рыбы, птицы, которое потребляется в пищу только после горячей кулинарной обработки.

Биомицин оказывает широкое антимикробное действие, но не задерживает роста дрожжей и плесеней.

Использование изохлортетрациклина для сохранения молока, молочных продуктов, фруктов, овощей и ягод не допускается.

Органы здравоохранения рекомендуют использовать в пищевой промышленности антибиотики, не применяемые в медицине (низин).

Консервирующее действие соли и сахара основано на создании высокого осмотического давления, в результате чего тормозится жизнедеятельность микроорганизмов.

ОПАСНОСТИ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК

Вторая половина 20-го столетия характеризуется широким применением пищевых добавок и разного рода искусственных материалов при изготовлении и потреблении продуктов питания. В развитых странах мира их широко применяют во многих отраслях пищевой промышленности. Так, в США при изготовлении пищевых продуктов уже в течение ряда лет используют более 3000 искусственных добавок и около 12000 химических соединений. И только в последние годы стало известно, что многие пищевые добавки обладают токсичными свойствами, необратимо влияют на здоровье людей и зачастую опасны для здоровья человека.

К пищевым добавкам относят группы веществ и соединений природного, искусственного и комбинированного происхождения, преднамеренно вводимые в пищевые продукты, и используемые для сохранения и (или) придания пищевым продуктам необходимых свойств (улучшения органолептических характеристик, вкуса, цвета, запаха, консистенции; повышения стабильности; усовершенствования технологических процессов и др.) и не употребляемые сами по себе в качестве пищевых продуктов.

К пищевым добавкам, как правило, не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов (витамины, микроэлементы и т.д.). Не являются пищевыми добавками и загрязняющие вещества, попадающие в продукты из окружающей среды.

Пищевая добавка только тогда считается безопасной, если у нее отсутствуют острая и хроническая токсичность, канцерогенные, коканцерогенные (вещества, усиливающие действие других веществ на канцерогенез), мутагенные, тератогенные (приводят к уродствам последующих поколений) свойства. Поэтому к пищевым добавкам предъявляются строгие требования.

Понятие безвредности вещества, применяемого в качестве пищевой добавки, и обусловливает способ его применения. Решающее значение имеет суточное количество вещества, поступающего в организм, длительность его потребления, режим питания, пути поступления вещества в организм и многие другие факторы. Кроме того, следует учитывать, что взрослые люди, дети, пожилые и старики, беременные и кормящие женщины имеют различный уровень чувствительности и защитных сил, и поэтому проблема применения пищевых добавок приобретает еще большее гигиеническое значение. Не менее важным, требующим внимания фактором является также возможное взаимодействие пищевых добавок с вредными химическими веществами, попадающими в организм человека из окружающей среды.

Таким образом, пищевые добавки могут быть использованы в пищевой промышленности только после всестороннего изучения перечисленных свойств и установления полной безопасности применения каждой конкретной добавки.

Однако, как показывает практика, многие искусственные пищевые добавки не всегда детально изучаются до начала их широкого практического использования. И лишь спустя многие годы оказывается, что они вредны для организма человека и подопытных животных.

В последние годы в США проявляется большая осторожность в отношении многих пищевых добавок, поскольку выявлено, что они оказывают или могут оказывать вредное влияние на человека. Например, подсластитель аспартам, получаемый искусственно из двух аминокислот, после длительного периода коммерческого использования признан весьма опасным для здоровья людей и животных. Применение этого вещества связывают, в частности, с возникновением опухолей мозга у животных. Искусственный подсластитель аспартам может вызывать головную боль, мигрень, звон в ушах, высыпание на коже, депрессию, бессоницу и потерю моторного контроля.

Кроме того, ставится под сомнение и целесообразность его использования для изготовления мучных, сахаристых, кондитерских и хлебобулочных изделий, консервов и других пищевых продуктов, подвергающихся нагреванию. Известно, что, несмотря на то что аспартам примерно в 200 раз слаще сахара, он при нагревании теряет это свойство, что ограничивает его широкое применение.

В США почти все напитки и замороженные десерты изготовлены с добавлением искусственных подсластителей. Они обычно применяются в диетах для потери массы тела. По мнению производителей, их применение позволяет избежать повышения калорийности продуктов и отрицательного воздействия на зубы «сладкоежек». Однако учеными выявлены ограничения их эффективности и отмечено, что многие люди, их употребляющие, со временем в еще большей степени набирают массу. Это происходит, по-видимому, из-за естественной компенсации недополученных калорий из сахара или других натуральных углеводов.

Доказана опасность многих гидролизованных растительных протеинов, которые могут вызывать ухудшение мозговой деятельности и нервной системы у детей. Вероятно, это обусловлено тем, что в процессе гидролиза протеинов происходит утрата активности некоторых аминокислот, а также появление вредных микробиальных метаболитов. Помимо этого, как известно, бобовые культуры, и особенно соя, способны активно накапливать радиоактивный стронций, который относят к наиболее опасным высокотоксичным радионуклидам.

Известно, что в семенах бобовых растений содержатся ингибиторы протеолитических ферментов. В наибольшей степени они изучены в семенах сои. В результате присутствия ингибиторов протеолитических ферментов белки пищевых продуктов не перевариваются и их усвоение значительно снижается. В активном состоянии они связывают пищеварительные ферменты трипсин и химотрипсин, вызывая образование неактивных комплексов. Вследствие этого организм усиленно синтезирует панкреатический трипсин, что обусловливает повышенный расход аминокислот, содержащих серу, увеличение размеров поджелудочной железы, большие потери азота и замедление роста подопытных животных.

Ингибиторы протеолитических ферментов сохраняют активность после термической обработки при относительно высоких температурах. Например, для полного разрушения соевого ингибитора трипсина необходимы температура 115⁰С и воздействие в течение 20 мин, а при кипячении соевых бобов этот результат достигается лишь после 2-3 часового температурного воздействия. В практических условиях весьма трудно создать температуру 115⁰С. Это можно сделать при повышенном давлении в специальных автоклавах, которые для бытовых целей промышленностью не производятся. Длительность кипячения бобов сои приводит к потере незаменимых аминокислот и снижению усвояемости белка. Следует отметить, что соя к тому же не содержит все незаменимые аминокислоты. Вероятно, что все это обусловливает появление негативных эффектов после длительного употребления продуктов из сои в качестве источника аминокислот.

Учитывая наличие в сое активных ингибиторов протеолитических ферментов, возникает необходимость в детальном изучении целесообразности добавления продуктов ее переработки в мясные изделия и ряд других пищевых продуктов, являющихся белковыми источниками. В этом случае коэффициент использования белка резко снижается и нарушается аминокислотный баланс в организме человека. Очевидно, если в результате добавления соевой муки или других компонентов ее переработки происходит ухудшение пищеварения белковых продуктов, то использование такого рода добавок носит негативный характер.

Имеющиеся в зарубежной и отечественной литературе сведения также свидетельствуют о том, что соя, выращенная в регионах с повышенной радиоактивностью, обладает функционально измененными белками. Таким образом, очевидно, пока не будет доказана полная безопасность таких белков и научно обоснована целесообразность добавления сои к белковым продуктам, а также пока процедура сертификации не будет включать проверку места ее выращивания, расширенное использование сои можно отнести к спорной и до конца не исследованной проблеме с точки зрения безопасности и целесообразности. В связи с этим в США сою уже в значительно меньшей степени используют в качестве основного растительного сырья для получения белковых гидролизатов, тогда как в нашей стране делается многими предпринимателями и научными институтами основной упор на соевые продукты.

В последнее время стало известно, что такие пищевые добавки, как моноглицериды и диглицериды, способны давать аллергические реакции, а глютамат натрия может приводить к головным болям, слабости мышц, ускорению сердцебиения. Его присутствие в пище может вызвать рвоту, повышение давления, зуд, аллергические реакции кожи и другие симптомы, называемые в США «синдромом китайского ресторана».

Список разрешенных пищевых добавок для производства пищевых продуктов или продажи населению постоянно пересматривается и обновляется в связи с получением новых научных данных об их свойствах и внедрении новых препаратов. Следует отметить, что в нашей стране список разрешенных пищевых добавок значительно меньший, чем за рубежом, например, в США или странах Западной Европы.

Ученые доказали вред модифицированных продуктов

Получены первые научно проверенные данные о влиянии ГМ-продуктов на здоровье. И они настораживают. Доктор медицины из Норвегии Траавик объявил о результатах исследования влияния генетически измененных культур на здоровье человека. Вирус мозаики цветной капусты, который используется в зерновых генетически измененных культурах, найден неповрежденным в клетках тканей подопытных животных. Ранее же считалось, что такое невозможно, и поэтому метод был принят в промышленной биотехнологии как безопасный. Но оказалось, что такой вирус может быть активным. А значит, он может пробудить опасные вирусы в организме человека, которые долго бездействовали. Наиболее опасным продуктом ученые считают модифицированную сою.

ВОДА И ЕЕ СВОЙСТВА

Вода является основным компонентом растительного и животного сырья и ее содержание может составлять 75-90%. Она играет важную роль во всех обменных процессах живой природы, так как все биохимические процессы проходят в водной среде.

В пищевых продуктах вода равномерно окружает соединение, имеющее на своей поверхности заряженные частица, образуя сольватную (гидратную) оболочку. Такая оболочка препятствует агрегации отдельных растворенных частиц между собой и стабилизирует водные коллоидные растворы, например, белков в молоке.

Гидратная оболочка состоит из нескольких мономолекулярных слоев воды, которые в равной степени связаны с частицей растворенного вещества. Кроме того, вода в в пищевых продуктах находится в виде гидроксильных групп (ОН), образующихся путем химического взаимодействия.

Вода является структурным компонентом белков, нуклеиновых кислот и некоторых углеводов. Например, на 1 молекулу белка живой клетки в среднем приходится около 20 тыс. молекул воды.

Вода является хорошим растворителем органических и неорганических веществ. В водной среде протекают все биохимические процессы. От содержания воды в сырье во многом зависят их физико-химические, механические, органолептические свойства

Именно в водных средах проходит развитие и питание различных микроорганизмов, вызывая порчу продуктов. (М.о. питаются водными растворами питательных веществ, питаются осмотическим путем).

Среди всех видов жидкости вода имеет особенные свойства, позволяющие характеризовать ее как аномальное вещество.

Свойства воды:

• Из всех видов жидкости на земле вода имеет самое большое поверхностное натяжение;

• Наибольшая плотность воды достигает при температуре 4⁰С. При увеличении или снижении температуры плотность снижается;

• Вода замерзает при температуре 0,38⁰С;

• Самая низкая теплоемкость воды при атмосферном давлении и температуре 40⁰С;

Такие свойства объясняются особенностями строения самой молекулы воды.

Строение молекулы воды см. на рис.

Вода состоит из полярных молекул (молекулы, представляющие собой электрические диполи; электрический диполь представляет собой систему из разнесенных в пространстве на некоторое расстояние зарядов, небольших по числу и различных по знаку) с постоянным моментом электрического диполя. Каждая молекула состоит из двух атомов водорода , расположенных на расстоянии 1,52 А (1А=10^-10м, А-Ангстрем) один от другого, и одного атома кислорода, находящегося в центре. Центры атомов водорода соединяются ломаной линией с центром атома кислорода, образуя угол 104⁰31`. Расстояние между ядрами атомов водорода и кислорода постоянно и равно 0,96А. Диаметр молекулы воды в целом равен 2,76А.

Вследствие большой электроотрицательности кислорода на его атоме концентрируется некоторый избыток электронной плотности. По этой же причине атомы водорода имеют частичный положительный заряд. Таким образом, молекула воды представляет собой диполь с двумя полюсами и этим объясняется образование водородных связей между отдельными молекулами воды, а также электростатическое взаимодействие молекул воды с заряженными участками других молекул (например, белков).

В пищевых продуктах молекулы воды удерживаются за счет соединений, имеющих полярные (заряженные) группировки. Например, одна группировка ОН или NH удерживает две молекулы воды, карбоксильная группировка – четыре молекулы воды.

Установлено, что элементарной структурной единицей воды является тетраэдр. Такую же структуру имеет и элементарно-структурная единица льда, но в ней отдельные молекулы имеют более крепкие связи, чем в жидкости, поэтому в жидкости такие структуры очень легко и создать и разрушить.

В пищевых продуктах различают влагу свободную и связанную. Связанная влага несколько отличается от свободной, а именно:

1. Связанная влага очень плохо растворяет вещества;

2. Удельная теплоемкость связанной влаги меньше чем у свободной воды и приближается к теплоемкости льда;

3. Связанная вода практически не пропускает электрический ток;

4. Связанная влага замерзает при температуре ниже 0⁰С;

5. Плотность связанной влаги составляет в зависимости от формы связи 1300-1700 кг/м³.

Энергия, необходимая для удаления влаги из продукта может быть рассчитана по формуле

А= -R T ln  R – газовая постоянная (8,31 Дж/моль К)

 - относительная влажность воздуха, которая представляет собой отношение парциального давления насыщенного пара над поверхностью чистого растворителя к парциальному давлению водяного пара при той же температуре над влажным продуктом.

Когда  = 1, тогда работа для удаления свободной влаги = 0. (Это значит, что в продукте содержится практически одна свободная влага). От величины работы по удалению влаги зависит устойчивость связи влаги в продукте, т.е. наибольшую энергию необходимо затратить, чтобы удалить химически связанную влагу. В некоторых случаях для ее удаления необходимо столько энергии, что продукт перестает существовать как таковой. Пример такой влаги в пищевых продуктах является кристаллогидраты, ОН-группировки.

Химически связанная влага – наиболее прочно удерживаемая, подразделяется на воду, связанную в виде гидроксильных группировок, и воду, заключенную в кристаллогидраты.

Первая получается в результате химического взаимодействия воды с материалом. Удалить эту влагу можно только в результате химического взаимодействия, реже при прокаливании.

Кристаллогидратная вода входит в структуру кристалла и удаление ее возможно только при прокаливании.

Энергия связи химически связанной влаги самая большая из всех видов связи (10⁷ Дж/моль).

Физико-химическая связь:

• адсорбционно связання влага;

• осмотически связанная влага

Адсорбционно-связанная влага возникает за счет поглощения водяных паров на поверхности раздела фаз (воздух-пищевой материал, жидкость-пищевой материал). Такое поглощение может происходить физико-химическим путем. В таком случае говорят о хемосорбции. (адсорбция – поглощение молекул воздуха и водяного пара из окружающего пространства; абсорбция – растворение влаги с проникновением внутрь вещества; их химическое взаимодействие – хемосорбция).

Адсорбция водяных паров пищевым материалом происходит в поверхностных слоях на границе раздела фаз благодаря тому, что молекулы влаги обладают повышенной свободной энергией. Эта энергия определяет и поверхностное натяжение жидкости.

Молекулы воды на поверхности жидкости и в ее основном объеме находятся в разных состояниях. В основном объеме все молекулы воды притягиваются друг с другом с одинаковой силой и все эти молекулы находятся в непрерывном хаотичном движении (Брауновское движение).

Молекулы поверхностного слоя притягиваются к молекулам основного объема с большей силой, чем к молекулам воздуха. Таким образом, суммарное взаимодействие молекул воды в поверхностном слое с молекулами воздуха намного меньше, чем с молекулами основного объема, т.к. плотность воздуха намного меньше плотности воды. Это взаимодействие будет зависеть от площади контакта. Благодаря этому молекулы поверхностных слоев, обладая повышенной энергией, притягивают молекулы водяного пара. Поверхность раздела фаз воздуха и пищевого материала огромна, т.к. они представляют собой капиллярно-пористые структуры с размером частиц 10^-7-10^-9 м.

Адсорбционное поглощение влаги играет исключительную роль при хранении высушенных продуктов, их хранение в герметичной упаковке.

Осмотически-связанная влага. Осмос представляет собой процесс диффузии растворителя через полунепроницаемую перегородку (имеет размеры пор такие, что позволяет проходить веществам с определенной молекулярной массой) под действием кинетической энергии молекул. Диффузия растворителя идет из области с более высоким парциальным давлением (меньшей концентрацией раствора) в сторону меньшего парциального давления водяного пара (большей концентрации раствора). В результате возникает осмотическое давление (сила, обусловливающая диффузию молекул и выражающая среднюю энергию всех молекул), которое указывает, на сколько давление воды в растворе меньше, чем в чистой воде при той же температуре и общем атмосферном давлении. Процесс называется прямой осмос.

Благодаря такому явлению любая живая клетка в нормальном состоянии характеризуется плотным прилеганием цитоплазменной оболочки к клеточной оболочке. Это состояние называют тургор (тургор – напряженное состояние клетки).

Цитоплазменная оболочка играет роль полупроницаемой мембраны.

Клеточная стенка обладает полной проницаемостью.

Если живую клетку поместить в концентрированный раствор содержание сухих веществ в котором выше, чем внутри клетки, то будет наблюдаться обратный процесс – осмотический отток влаги наружу, при этом цитоплазма уменьшается в объеме – сморщивается. Это явление называют плазмолиз (плазмолиз – съеживания клетки).

Подобный эффект достигается при погружении тканей растительного сырья в концентрированный раствор соли или сахара. Плазмолиз является обратимым явлением (в определенных пределах), т.е. жизнедеятельность клетки возвращается к первоначальному состоянию.

Явления тургора и плазмолиза относятся к микробным клеткам.

Осмотическое давление любого раствора приблизительно можно рассчитать пользуясь уравнением

Р_осм = сRT

С – молярная концентрация раствора.

Эту формулу можно записать так:

Р_осм = (G/M)RT

G – весовая концентрация, кг/м³;

М измеряется в дальтонах (Да)

Для расчета осмотического давления G необходимо выразить в г/л.

Практическое значение осмотическое давление находит в новом технологическом процессе, который называют обратным осмосом.

Если к более концентрированному раствору приложить большее давление, чем осмотическое, то будет наблюдаться обратный эффект, т.е. через мембрану будет удаляться вода, а растворимые вещества (сахар) будут задерживаться.

Данным методом в промышленности концентрируют пищевые жидкости (соки, вина, молочную сыворотку). Данный метод дает значительный выигрыш в энергозатратах на удаление 1 кг воды, кроме того, концентрирование проходит при комнатных температурах, таким образом, большинство термолабильных веществ (витамины) сохраняется. Значительно проще и дешевле аппаратное оформление процесса, т.к. необходимо только повышение давления.

В качестве полупроницаемых мембран в обратном осмосе используют пленки из различных полимеров.

Механически связанная влага. (влага смачивания, влага, которая находится в капиллярах).

Капилляры – рубки малого диаметра, подразделяются на:

• микрокапилляры (r10^-7 м)

• макрокапилляры (r10^-7 м)

Смачивание жидкостью поверхности твердого тела происходит в зависимости от соотношения сил поверхностного натяжения, действующих на каплю влаги в месте ее контакта с поверхностью твердого тела.

1. т вердое тело

2. капля

3. воздух

Угол , образующийся между касательной к поверхности капли и поверхностью твердого тела, называют краевым углом смачивания. Величина его, точнее cos , характеризует смачиваемость твердого тела.

В зависимости от соотношений (_1-2, _1-3, _2-3) этих сил различают 3 случая:

1. _1-3  _1-2 + _2-3 cos  (хорошо смачиваемая поверхность). Притяжение между молекулами воды и твердым телом больше, чем между молекулами воды и воздуха.

2. _1-3  _1-2 + _2-3 cos  (плохо смачиваемая поверхность). Капля жидкости под действием сил поверхностного натяжения стремится принять форму шара, так как шар имеет минимальную поверхность данного тела.

3. _1-3 = _1-2 + _2-3 cos  (равновесное состояние между шаром и пленкой). Явление смачивания играет значительную роль в пищевых препаратах, которые связаны с мойкой сырья и технологического оборудования. Как правило, вода плохо смачивает поверхности твердых пищевых материалов (плоды и овощи). Это объясняется значительным количеством воска на их поверхности, которое относится к гидрофобным соединениям. Основным растворителем загрязнений сырья и оборудования является вода. Для лучшего растворения загрязнений нужно уменьшить поверхностное натяжение (). Для уменьшения  используют ПАВ. Эти соединения обладают полярными и неполярными группировками в молекуле (мыло) СН3-(СН2)_n- СООNa

При добавлении ПАВ в воду эти соединения ориентируются таким образом, что на поверхности воды создают тончайшую пленку с обращенными к воздуху гидрофобными концами молекул. В результате чего натяжение поверхностного слоя уменьшается.

В пищевой промышленности ПАВы используют крайне редко, только в случаях, когда сырье загрязнено радионуклидами.

Влага в капиллярах поднимается на определенную высоту, которая зависит от смачиваемости жидкости в стенках капилляра и от радиуса этого капилляра.

Все твердые пищевые продукты представляют собой капиллярно-пористые тела. Внутренняя поверхность капилляров смачивается хорошо, поэтому столб характеризуется вогнутым мениском. Радиус кривизны мениска связан с радиусом капилляра следующим соотношением

r=R cos 

r-радиус капилляра;

R-радиус кривизны мениска

При положительном смачивании cos  стремится к 1, r=R, высоту подъема жидкости в капиллярах легко рассчитать по следующей формуле:

h=0,15/r см

Подъем жидкости в капиллярах объясняется тем, что давление водяных паров над выгнутой поверхностью мениска меньше, чем давление водяного пара над выгнутой жидкостью поднимается до тех пор, пока капиллярные силы не уравновешиваются силами земного тяготения.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ

П оверхностное натяжение возникает в жидкостях на поверхности раздела фаз, например на границе жидкость-воздух. Наличие поверхностного натяжения можно объяснить следующим образом. Внутри жидкости любая молекула окружена себе подобными молекулами, т.е. испытывает одинаковое по всем направлениям притяжение (рис.1). Молекулы же поверхностного слоя испытывают большее притяжение со стороны внутренних слоев жидкости, чем со стороны молекул воздуха. Они как бы втягиваются внутрь жидкости, поэтому находятся в определенном напряжении (называемом поверхностным натяжением) и при взаимодействии образуют своеобразную «пленку». Такая особенно прочная пленка находится на поверхности воды, которая имеет большую величину поверхностного натяжения – 72,710^-3 Н/м (поверхностное натяжение жидкостей выражают как силу на единицу длины границы раздела фаз). Поверхностное натяжение других жидкостей ниже.

ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ КЛЕТОК

Клетки бывают различной формы: овальные, круглые, многоугольные. Размер их измеряется десятками микрометров. Схематически структура клетки показана на рис.1. Из рис. видно, что растительная ткань - многоклеточный организм. Клетки плотно прилегают друг к другу и даже склеены между собой с помощью межклеточного вещества.

Клетка представляет собой как бы двухслойный мешочек, заполненный соком (вакуоль), в котором наружный слой представляет собой клеточную оболочку, а внутренний – цитоплазму.

Клеточная оболочка имеет мелкопористую структуру и не является сплошной. В ней имеются мельчайшие отверстия – каналы, через которые, однако, свободно могут в одну и другую сторону проходить молекулы воды и растворенных в воде веществ, а также клеточный сок в целом, т.е. клеточная оболочка является проницаемой.

1-межклеточные пространства;

2-межклеточное вещество;

3-клеточная оболочка;

4-цитоплазменная оболочка;

5-цитоплазменные нити;

6-клеточный сок

Особое значение для жизни клетки, а также для технологии ряда пищевых производств имеет структура цитоплазменной мембраны. Она, как и клеточная оболочка, является не сплошной, а пористой. Но если клеточную оболочку можно назвать микропористой, то цитоплазменная мембрана является ультрамикропористой. Отверстия в ней настолько малы, что через них могут проходить лишь молекулы небольших размеров, например, молекулы воды. Более же крупные молекулы, например, таких веществ как сахар и соль, через поры цитоплазмы пройти не могут. Таким образом цитоплазменная оболочка – полупроницаема.

Полупроницаемость цитоплазменной оболочки осложняет протекание диффузионных и физических процессов в пищевых производствах и в ряде случаев должна обязательно приниматься во внимание при построении технологического процесса производства пищевых продуктов.

Цитоплазменная оболочка не приклеена к наружной клеточной оболочке. И если осмотически отсасывать из нее воду объем цитоплазменного мешочка уменьшается и цитоплазма начинает отслаиваться от клеточной оболочки сначала по углам клетки, а потом по всему периметру. Этот процесс съеживания цитоплазмы называется плазмолизом. В плазмолизованном состоянии клетка является нежизнедеятельной. Она не погибает, но нормальные ее функции приостанавливаются, и в таком состоянии она может находиться чрезвычайно долго, не проявляя никакой активности.

Если поместить плазмолизованную клетку в чистую воду, то процесс пойдет в обратном направлении. Теперь клетка будет жадно всасывать воду, цитоплазменный мешочек будет увеличиваться в объеме, расправляться до тех пор, пока плотно не прижмется к наружной, клеточной оболочке. Последняя является ограниченно растяжимой, и, когда предел растяжения ее наступит, поступление воды в клетку прекратится, а сама она будет находиться в напряженном состоянии, называемом тургором.

Весьма важным для понимания технологических особенностей растительного сырья является вопрос о влиянии внешних воздействий на клеточную проницаемость. Это свойство – непроницаемость для растворенных в воде веществ – не является постоянной величиной, оно колеблется в больших пределах в зависимости от внутренних и внешних условий.

Полупроницаемость присуща только живой, неповрежденной, здоровой цитоплазме. Такие сильные внешние воздействия, как высокая температура, механические удары, электрический ток и т.п., вызывают раздражение цитоплазмы и интенсивное стремление ее сократить свою поверхность. При этом коллоидные частицы сближаются друг с другом, слипаются и создаются предпосылки для коагуляции белковых веществ, составляющих основную массу цитоплазмы. Коагуляция происходит в бесчисленных точках поверхности цитоплазменной мембраны, при этом образуются тысячи узелков, сгустков белковых веществ, между которыми возникают большие проходы. Клеточная проницаемость увеличивается, сок проходит через увеличившиеся поры оболочки наружу, давление в клетке падает.

Если раздражение не достигло критического уровня, то при устранении источника внешнего воздействия происшедшие изменения обратимы. Начавшаяся коагуляция сменяется набуханием, сгустки рассасываются, поры затягиваются, и клетка становится вновь непроницаемой для растворенных веществ. Если же перейти критический порог раздражения, то коагуляция коллоидов цитоплазмы становится необратимой, и в силу этого резко нарушается ее структура. В ней происходит отделение водянистого сока от свернувшегося осадка, а также отделение липидов от белковых веществ. Вместе с этим разрушаются и полупроницаемые мембраны, и все находящиеся в клетке вещества вступают в беспорядочное взаимодействие друг с другом, а также перестают удерживаться клеткой и свободно выходят из нее в окружающую среду. При этом клетка как живой организм погибает. Таким образом, с физико-химической точки зрения гибель живой ткани заключается в коагуляции коллоидов протоплазменной оболочки клеток.

Для стационара описать более подробно (хим.состав цитоплазмы)