книги из ГПНТБ / Ильченко, С. Г. Технология и технохимический контроль консервирования учебник

быть только частичной. При полном отсутствии кислорода жиз­ ненные процессы в ткани прекращаются, клетки отмирают и сырье портится. Хорошие результаты хранения достигаются в

да. Оптимальный состав газовой среды зависит от вида сырья.

генных (болезнетворных) бактерий к температуре тела челове­ ка или животных, близкой к 37° С. Различают мезофильные, термофильные и психрофильные микроорганизмы. Температур­ ный оптимум мезофилов 25—35° С, нижняя температурная гра­ ница развития 10° С, верхняя 40—50° С. Для термофилов эти величины составляют соответственно 50—60° С, около 35° С и

имикроорганизмы переходят в недеятельное состояние. Различают два метода холодильной обработки и хранения

вых продуктов при низких температурах, при которых образо­ вание кристаллов льда в тканях еще не начинается. Под з а -

Так как сок, входящий в состав пищевых продуктов, пред­ ставляет собой водный раствор различных веществ, то темпе­ ратура его замерзания лежит ниже 0° С, т. е. наблюдается яв­ ление температурной депрессии. Кристаллы льда появляются при температуре от —0,5 до —6,0° С. Температура, при кото­ рой начинается образование кристаллов льда, называется криоскопической точкой. Чем выше молярная концентрация сока, тем ниже криоскопическая точка. Величина ее зависит также от вида растворенных веществ.

При достижении криоскопической точки вымерзает раство­ ритель (вода) и концентрация раствора повышается. Чтобы обеспечить дальнейшее вымерзание растворителя, нужно еще понизить температуру. Следовательно, температура замерзания остающейся части раствора непрерывно снижается. Наконец, при достаточно низкой температуре раствор становится насы­ щенным и вместе с кристаллами льда выпадают кристаллы растворенных веществ. Температура, при которой сок замерза­ ет в виде однородной смеси, называется эвтектической точкой (для мяса, например, около —60° С). При замораживании мя­

11

сырья.

Консервирующее действие охлаждения и замораживания пищевых продуктов объясняется тем, что при низких темпера­ турах замедляются химические и биохимические процессы об­ мена веществ в тканях (что предотвращает, например, перезре­ вание растительного сырья), резко падает активность фермен­ тов бактериального происхождения, практически приостанав­ ливается развитие микроорганизмов, и , следовательно, умень­ шается количество выделяемых ими ферментов, катализирую­ щих нежелательные изменения в сырье.

Чем ниже температура, тем эффективнее задерживаются микробиологические и биохимические процессы. При замора­ живании, кроме того, вымерзает большая часть влаги, содер­

инактивацию ферментов и, следовательно, торможение биохи­ мических процессов.

Эффект действия холода на микроорганизмы зависит глав­ ным образом от их вида. Наименее устойчивы к низким тем­ пературам бактерии. У большинства из них рост прекращается при температуре —3° С. Многие бактерии при замораживании погибают, хотя известны среди них виды, которые могут вы­ держивать многократное замораживание с последующим отта­ иванием.

Плесени и дрожжи более устойчивы к низким температу­ рам, чем бактерии. Жизнедеятельность дрожжевых грибов резко снижается при 0°С и, как правило, практически приоста­ навливается при температуре —2 ---- 5° С. У большинства пле­ сеней рост прекращается при —7° С. Вместе с тем некоторые виды плесеней и дрожжей при наличии благоприятной пита­ тельной среды развиваются при температуре — 12° С.

Стойкость микроорганизмов при замораживании связана с их приспособляемостью к действию низких температур. Микро­ организмы, образовавшиеся в результате размножения при сравнительно низких температурах, обладают повышенной ус­ тойчивостью к дальнейшему понижению температуры. Поэтому замораживание следует проводить быстро, применяя охлажда­ ющую среду с низкой температурой. Кроме того, при быстром замораживании сохраняется структура ткани плодов, ягод, овощей, мяса и рыбы, что способствует обратимости процесса.

И при охлаждении, и при замораживании микроорганизмы полностью не уничтожаются. С повышением температуры они снова начинают развиваться и разрушающе действовать на продукт. Поэтому хранить пищевые продукты нужно при тех

12

же температурах, которые были достигнуты в результате ох­ лаждения или замораживания. Для предотвращения развития микроорганизмов, деятельность которых может проявиться как во время, так и после холодильного хранения, следует поддер­ живать санитарное состояние холодильников на высоком уров­ не. В этой же связи холодильной обработке можно подвергать только свежее доброкачественное сырье.

Холодильное хранение — один из лучших методов консерви­ рования, так как он не вызывает изменений химического соста­ ва сырья. Этот метод широко применяют для сохранения раз­

роорганизмов необходима высокая влажность питательной сре­ ды. В этом случае вода из раствора проникает внутрь клетки.

Если концентрация растворенных веществ внутри клетки микроорганизма выше концентрации окружающего раствора, клетка оказывается в напряженном состоянии, при котором протоплазма плотно прижата к оболочке. Такое явление носит название тургора. Осмотическое давление клеточного сока на

ление влаги внутрь клетки прекращается. Концентрированный раствор, окружающий клетку микроорганизма, имеет большую способность поглощения влаги, чем клеточный сок. Поэтому часть влаги, содержащейся в протоплазме, переходит из клет­ ки в межклеточное пространство, и протоплазма сжимается. Такое явление называется плазмолизом. В результате плазмо­ лиза деятельность микроорганизмов прекращается и некоторые из них погибают.

Для повышения осмотического давления с целью консерви­ рования пищевых продуктов применяют сахар или поваренную соль. Сахар не является ядом для микроорганизмов. Слабые растворы его представляют для многих из них хорошую пита­ тельную среду. Но при больших концентрациях сахара в ра­ створе создается высокое осмотическое давление, препятству­ ющее жизнедеятельности микроорганизмов. Сахар или сахар­ ный сироп применяют для выработки из плодов и ягод варенья, джема, повидла, желе, цукатов, мармелада и других изделий. При изготовлении этих продуктов избыток влаги удаляют вы­ париванием или высушиванием, в результате чего еще больше повышается осмотическое давление и продукты хорошо сохра­ няются.

Поваренную соль широко применяют для консервирования рыбы, реже — для обработки мяса и овощей. Различают следу­ ющие способы посола: сухой, мокрый (водным раствором пова­

13

ренной соли) и смешанный — сначала пересыпают продукт солью, а затем заливают его рассолом.

Осмотическое давление зависит от концентрации, вида ра­ створенного вещества, температуры продукта и характеризует­ ся следующим уравнением:

p —cR Т ,

ление, будет тем больше, чем выше молекулярная масса дацного вещества. Диссоциация растворенных веществ на ионы способствует повышению осмотического давления. В связи с этим поваренная соль (молекулярная масса 58,44) оказывает консервирующее действие при концентрации около 10%, а са­ хароза (молекулярная масса 324,31) — при концентрации не менее 60%.

Устойчивость микроорганизмов против действия высокого осмотического давления зависит от их вида, так как степень плазмолиза обусловлена проницаемостью протоплазмы. Если растворенное вещество легко проходит через протоплазму, то осмотическое давление внутри и вне клетки быстро выравни­ вается и плазмолиз не наступает.

К осмофильным организмам (т. е. выдерживающим значи­ тельное осмотическое давление) относятся, например, Bact. gummosum, которые могут развиваться в 18—20%-ном раство­ ре поваренной соли или в 70%-ном сахарном сиропе. Галофильные бактерии хорошо развиваются в 25—30%-ном рассо­ ле. Некоторые расы дрожжевых грибков могут развиваться и вызывать брожение в 60—70%-ных растворах сахара. Плесень Aspergillus repens развивается в 80%-ном сахарном сиропе. Для борьбы с осмофильной микрофлорой необходимо вести ра­ боту в санитарных условиях, а иногда и прибегать к стерили­ зации продукта нагреванием.

Повышение осмотического давления удалением влаги дости­ гается при сушке пищевых продуктов воздухом, который по­ глощает водяные пары до тех пор, пока не достигнет предела насыщения.

Для жизнедеятельности бактерий требуется не менее 30% влаги, для плесеней— 15%. Для прорастания спор плесеней необходима большая влажность среды, чем для дальнейшего развития мицелия. Минимальная относительная влажность воздуха, при которой плесневые грибы развиваются на суше­ ных продуктах, составляет 70—80%.

Пищевые продукты высушивают так, чтобы содержание влаги составляло в сушеных овощах не более 14%, в плодах

14

(в зависимости от вида) — от 15 до 25%, в мясе и рыбе — 12%. Многие микроорганизмы при высушивании продукта, хотя и теряют активность, но сохраняют жизнеспособность. Если

повысить влажность высушенного продукта, то споры и остав­ шиеся живыми микроорганизмы вновь начнут развиваться и могут вызвать его порчу. Различные микроорганизмы и их споры в высушенном продукте способны оставаться живыми от 1—2 суток до 20 лет и более.

К о н с е р в и р о в а н и е а н т и с е п т и к а м и [21]. Антисеп­ тики — это химические вещества, которые в малых концентра­ циях подавляют развитие микроорганизмов или уничтожают их. Для консервирования пищевых продуктов применяют анти­ септики в газообразном состоянии или в виде растворов'. Диффундируя в клетки микроорганизмов, химические консер­ ванты вступают во взаимодействие с веществами протоплазмы, в результате чего жизненные функции ее прекращаются и на­ ступает смерть клетки. Например, спирты и фенолы вызывают свертывание, а кислоты — гидролиз белков протоплазмы.

Антисептики, применяемые для консервирования пищевых продуктов, должны отвечать следующим требованиям:

оказывать консервирующее действие в небольших дозах; быть безвредными для организма человека или легко уда­

ляться из продукта перед употреблением в пищу; не вызывать снижения пищевой ценности продуктов, а так­

же не придавать им постороннего привкуса и запаха; в некоторых случаях специфический привкус антисептика

(например, уксусной кислоты при мариновании или фенолов при копчении) является желательным;

не вступать в химическую реакцию с материалом, из кото­ рого изготовлены оборудование или тара.

Большинство антисептиков ядовито не только для микро­ организмов, но и для человека, поэтому в СССР их использо­ вание для консервирования пищевых продуктов строго огра­ ничено.

Наиболее распространенные антисептики — сернистый ан­ гидрид, бензойнокислый натрий, винный спирт, кислоты уксус­ ная, сорбиновая, реже борная.

Сернистый ангидрид (S 02) оказывает консервирующее дей­ ствие в концентрации 0,1—0,2%. Его токсичность проявляется в кислой среде, поэтому обработку этим веществом, или суль­ фитацию, широко применяют для консервирования плодов и ягод, обладающих высокой активной кислотностью. Наиболее сильно сернистый ангидрид действует на бактерии, меньше — на плесени и дрожжи. Для консервирования используют газо­

15

т. е. раствор S 0 2 в воде (рабочий раствор консерванта). Сер­ нистый ангидрид ядовит, поэтому сульфитированные продукты используют только как полуфабрикаты: их перерабатывают в

лой среде при рабочей концентрации 0,05—0,1% активно дей­ ствуют на дрожжи и плесени и слабее — на бактерии. Для человеческого организма бензойная кислота в таких количест­ вах безвредна. В практике чаще используют бензойнокислый натрий, так как он лучше растворяется в воде, чем бензойная кислота.

Винный (этиловый) спирт (С2Н5ОН) оказывает консервиру­ ющее действие в концентрации 16% и выше. Его используют для сохранения плодовых и ягодных соков (полуфабрикатов).

Уксусная кислота (СН3СООН) задерживает развитие мно­

плесеней и дрожжей. Для предупреждения деятельности бак­ терий продукт перед добавлением сорбиновой кислоты прогре­ вают или же применяют сорбиновую кислоту в сочетании с другим антисептиком. В организме человека сорбиновая кис­

пирокарбонат — С2Н5ОСООСООС2Н5 (ФРГ), монохлоруксусную кислоту — СН2С1СООН (США) и др.

Одной из разновидностей использования консервирующего действия антисептиков является копчение — обработка продук­ тов (мясных и рыбных) веществами, образующимися в резуль­ тате неполного сгорания дерева. Коптильный дым содержит фенолы, альдегиды, уксусную кислоту и другие вещества, при­ дающие продукту специфический вкус и предохраняющие его от бактериальной порчи. Консервирующее действие коптильно­ го дыма сочетается с происходящим в процессе копчения под­ сушиванием сырья.

16

Квашение капусты, соление огурцов и других овощей осно­ вано на молочнокислом брожении сахара:

Образующиеся при спиртовом и молочнокислом брожении антисептики (спирт, молочная кислота) подавляют жизнедея­ тельность микроорганизмов. Следует, однако, иметь в виду, что в результате брожения получаются новые продукты, резко отличающиеся по свойствам и вкусовым качествам от исход­ ного сырья.

О б р а б о т к а г е р м е т и ч е с к и у к у п о р е н н ы х п р о ­ д у к т о в н а г р е в а й и ем. Это основной промышленный метод консервирования.

При температуре выше оптимального уровня жизнедеятель­ ность микроорганизмов замедляется. Под действием высоких температур микроорганизмы погибают вследствие изменений,

ном (деятельном) состоянии, погибает под воздействием тем­ пературы 60—70° С в течение 15—30 мин. Наименьшей устой­ чивостью к нагреванию обладают дрожжи. Для их уничтоже­ ния достаточна стерилизация при 60° С в течение нескольких минут. Сравнительно легко погибают споры дрожжей. Значи­ тельно устойчивее осмофильные дрожжевые клетки, выдержи­ вающие подогрев при 100° С в течение 30 мин.

Плесени более стойки к нагреванию, чем дрожжи. Однако большинство их погибает при 70—80° С, и только споры неко­ торых плесеней выдерживают нагревание до 100° С.

Вегетативные формы бактерий, так же как дрожжи и пле­ сени, не выдерживают длительного нагревания; их легко мож­ но уничтожить. Сравнительно стойки термофильные бактерии; высокой устойчивостью отличаются споры ^бактерий, особенно термофильных. Некоторые из них сохраняФт~жйЗнеспо&абж>сть при нагревании до 130° С. Высокая термостойкость спор'-объяс-''-) няется малым содержанием в них свободной воды, что. затруд- i

висит от условий среды, в которой они находятся, '5Гтга«т#айщ* от ее химического состава. В присутствии жиров и белков со­

17

противляемость нагреванию повышается. Аналогичное действие оказывает поваренная соль. Сахар в небольших количествах не проявляет защитного действия, а при концентрации около 70% способствует сохранению микроорганизмов во время на­

гревания.

Отрицательно влияют на термостойкость микроорганизмов органические кислоты, причем степень этого влияния зависит от вида кислоты и ее концентрации.

При нагревании изменяются физико-химические свойства пищевых продуктов. После умеренного подогрева повышается их усвояемость, а чрезмерное нагревание приводит к нежела­ тельным изменениям консистенции, вкуса и химического со­ става.

Сохранение консервов в течение длительного времени обес­ печивается герметической укупоркой тары, предохраняющей продукт от повторного обсеменения микроорганизмами.

С т е р и л и з а ц и я ф и л ь т р о в а н и е м . Этим способом ос­ вобождают от микроорганизмов прозрачные соки. Фильтрующие пластины имеют настолько мелкие поры, что, пропуская про­ дукт, задерживают содержащиеся в нем микроорганизмы.

А с е п т и ч е с к о е к о н с е р в и р о в а н и е . Метод заключа­ ется в том, что пищевые продукты освобождают от микроорга­ низмов быстрым нагреванием в потоке, охлаждают, а затем расфасовывают в стерильную тару, которую укупоривают сте­ рильными крышками в условиях, исключающих повторное об­ семенение продукта микроорганизмами. Этот прогрессивный метод применяют для консервирования томат-пасты, плодовоягодных соков и других продуктов.

С т е р и л и з а ц и я э л е к т р и ч е с к и м т о к о м. Стерилизо­ вать можно, выдерживая продукт в поле переменного электри­ ческого тока высокой частоты. Содержащиеся в продукте элек­ трически заряженные частицы (электроны и ионы) при облу­ чении под действием электрической энергии приходят в коле­ бательное движение. В результате внутреннего трения этих ча­ стиц в вязкой среде продукта электрическая энергия переходит в тепловую и вызывает гибель микроорганизмов.

Чем больше частота тока (меньше длина волны), тем быст­ рее идет обработка (для данной тары и тока определенного напряжения).

При стерилизации токами высокой и ультравысокой частоты электрические волны свободно проникают через слой продукта, вызывая равномерное и одновременное прогревание его по всей толщине. Благодаря этому процесс стерилизации длится секунды, в то время как при обычной стерилизации (нагрева­ ние паром) тара и ее содержимое постепенно прогреваются от периферии к центру, что продолжается десятки минут.

Из-за сложности электрической схемы широкого промыш­

18

ленного распространения этот метод стерилизации пищевых продуктов не получил.

К о н с е р в и р о в а н и е и о н и з и р у ю щ и м и и з л у ч е н и ­ ями. Рентгеновые, катодные и у-лучи в малых дозах и при крат­ ковременном действии стимулируют размножение бактерий. В больших дозах они вызывают ионизацию молекул и атомов клеток микроорганизмов, в результате чего нормальные биоло­ гические функции их нарушаются и микроорганизмы погибают. Для стерилизации пищевых продуктов поглощенная доза излу­ чения составляет от 2 до 5 млн. рад. В качестве источников ионизирующих излучений распространены радиоактивные изото­ пы кобальт-60 и цезий-137.

Радиационная стерилизация, подавляющая развитие микро­ флоры, называется р а д а н п е р т и з а ц и е й , ограничено дейст­ вующая на нее — р а д у р и з а ц и е й и выборочно подавляющая микроорганизмы — р а д и с и д а ц и е й .

Продолжающиеся исследования в области ионизирующих излучений, применяемых для консервирования, помогут устано­ вить степень устойчивости различных микроорганизмов к их действию, а также изучить вопросы качественных изменений продукта. При консервировании этим методом микроорганизмы погибают без применения нагревания, следовательно, пищевая ценность сырья не должна заметно изменяться. Однако при об­ лучении могут происходить такие процессы, как частичное раз­ рушение витамина С, расщепление полисахаридов, изменение красящих веществ, образование перекисей и полимеризация жиров. В некоторых продуктах появляются нежелательные при­ вкусы и запахи.

Особенно сильно влияет облучение на вкусовые качества мо­ лочных продуктов, соков цитрусовых плодов, земляники, дыни, менее заметно изменяются колбасные изделия, шпинат, череш­ ня, баранина; почти не изменяется вкус продуктов из свинины, говядины, курятины, отдельных видов рыбы (палтус, сардины), а также вкус томатного сока, капусты, моркови, свеклы, зеле­ ного горошка, стручковой фасоли, спаржи, компотов из персиков и груш, яблочного соуса.

Всестороннее исследование действия ионизирующих лучей на пищевые продукты, разработка рациональных режимов облу­ чения и соответствующей аппаратуры позволят в дальнейшем внедрить этот метод консервирования в промышленность и обес­ печить поточную стерилизацию пищевых продуктов без приме­

20 000 герц в секунду) основана на выделении значительной ме­ ханической энергии вследствие попеременного сжатия и разре­ жения среды. Если звуковая волна обладает достаточно высо­ кой интенсивностью, то под ее влиянием при разрежении разры­

19