книги из ГПНТБ / Сикорский, З. Технология продуктов морского происхождения

лено, что в жирах, имеющих естественные антиокислители, ви­ тамины при облучении разлагаются в меньшей степени, чем в жирах, бедных соединениями, обладающими антиокислительным действием.

ВОЗДЕЙСТВИЕ И О Н И ЗИ РУ Ю Щ Е ГО ОБЛУЧЕНИЯ НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ М И К РО О РГА Н И ЗМ О В

Летальные дозы ионизирующего облучения ниже в случае облучения более высокоорганизованных организмов. Еще точно не установлено, какие биохимические процессы в организме в на­ ибольшей степени подвергаются нарушениям под действием ра­ диации и каков механизм этих нарушений. Вероятнее всего не­ посредственное действие энергии облучения на физиологически важные элементы клетки и реакции, происходящие в окружаю­ щей среде и вызывающие общее летальное действие.

Среди микроорганизмов наиболее чувствительны к ионизиру­ ющему облучению неспорообразующие бактерии. Большинство из них инактивируется при дозах от 0,5 до 5 кДж/кг, a Pseudo­ monas в чистой культуре — уже после поглощения дозы около 0,3 кДж/кг [5]. Грамотрицательные бактерии устойчивее к об­ лучению, чем грамположительные. Это различие в устойчивости разных микроорганизмов приводит к тому, что облучение не толь­ ко снижает число бактерий в продукте, но и изменяет их соотно­ шение в выжившей популяции. Например, Pseudomonas, прини­ мающие большое участие в процессах разложения и составляю­

461

ствительности грамположительных бактерий. Устойчивость к облучению дрожжей подобна устойчивости спор бактерий. В про­ бах мяса крабов, облученного дозами 2 и 4 кДж/кг, рост дрож­ жей был более быстрым, чем в необлученных контрольных про­ бах, что объясняют уничтожением антагонистической бактери­ альной флоры [14]. Наименёе чувствительны к действию ионизирующего облучения спорообразующие бактерии. Для пол­ ной инактивации спор необходимы дозы, превышающие 20 кДж/кг. Например, грамположительный Micrococcus выжи­ вает в мясе даже при облучении дозой 30 кДж/кг.

В большинстве случаев число выживающих микроорганизмов данной популяции является показательной функцией дозы погло­ щенного облучения и выражается уравнением

— D

N = N 0e°« ,

где N0— начальная численность популяции;

У — численность популяции после облучения дозой D.

Из этой зависимости следует, что для полной стерильности необходима доза, в несколько раз превышающая энергию, необ­ ходимую для уничтожения 99% микроорганизмов данной попу­ ляции.

Чувствительность микрофлоры к ионизирующему облучению зависит от многих факторов, связанных с самой культурой и с условиями облучения (рис. 214, 215 и 216).

Из приведенного выше уравнения видно, что начальная чис­ ленность микроорганизмов данной популяции влияет на резуль­ тат стерилизации. С увеличением степени начального обсемене­ ния продукта увеличивается доза облучения, необходимая для обеспечения заданного уровня стерильности. Кроме того, уста­ новлено, что при очень большой численности популяций микро­

462

организмов в среде проявляется некоторый защитный эффект, связанный, вероятно, со значительным уменьшением в ней кисло­ рода. Этот защитный эффект заключается в определенном ос­ лаблении чувствительности клеток к облучению.

Старые культуры бактерий труднее уничтожить облучением, чем молодые. Максимальную чувствительность обнаруживают популяции, находящиеся в логарифмической стадии развития. Споры имеют значительно большую устойчивость, чем вегетатив­ ные клетки.

Многократное облучение может привести к образованию му­ тантов, имеющих очень большую устойчивость к облучению. Это установлено в отношении многочисленных штаммов бактерий и дрожжей.

Чувствительность микроорганизмов к облучению в пищевых продуктах обычно меньше, чем в других средах или в воде. За­ щитное действие среды в большой степени зависит от ее состава. Даже небольшие количества белка могут заметно повысить ус­ тойчивость бактерий к облучению. Присутствие кислорода в большинстве случаев позволяет уменьшить стерилизующие дозы. Однако, по данным Беднарчика [6], по отношению к некоторым видам микроорганизмов' обнаруживается защитное действие ки­ слорода. Присутствие кислорода в среде перед стерилизацией и во время стерилизации должно учитываться при разработке ус­ ловий стерилизации в каждом отдельном случае.

463

Открыт ряд других соединений, изменяющих чувствитель­ ность микроорганизмов к ионизирующему облучению (например, аланин, глюкоза, сахароза, глицерин, маннит, этиловый спирт, аскорбат натрия, фумарат натрия).

Кроме защитных веществ, найдено большое число сенсиби­ лизаторов — веществ, стимулирующих бактерицидное действие ионизирующего облучения. Большую активность в этом отноше­ нии показывают некоторые ингибиторы ферментов, например малоновая и малеиновая кислоты, а также красители — эозин, метиленовый голубой и флуоресцин. Установлено влияние солей некоторых металлов на чувствительность к облучению микроор­ ганизмов. Одни из них действуют как ингибиторы, другие — как сенсибилизаторы.

На чувствительность микроорганизмов к облучению влияет также температура, при которой проводится стерилизация. Тем­ пература, при которой бактерицидный эффект облучения наи­ больший, зависит от вида микроорганизмов. Точные данные по этому вопросу получены для спор Clostridium botulinum в'преде­ лах очень низких температур [15].

Облучение уменьшает устойчивость микроорганизмов к на­ греванию, что облегчает процесс тепловой стерилизации, напри­ мер устойчивость спор снижается в 2—3 раза.

БЕЗВРЕДНОСТЬ ОБЛУЧЕННЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ОРГАНИЗМА ПОТРЕБИТЕЛЯ

Проведено большое число экспериментов для определения степени влияния на пищевую ценность продуктов, возникновение токсических веществ, накопление радиоактивных веществ, а так­ же на развитие бактерий, вызывающих заболевания или пище­ вые отравления [16, 22].

Пищевая ценность и наличие токсичных соединений. Содер­ жание питательных веществ в продуктах при облучении подвер­ гается не большим изменениям, чем при традиционных методах тепловой стерилизации. Даже при облучении продуктов высоки­ ми дозами потери витаминов не превышают их потери при вар­

по влиянию ионизирующего облучения на бактерии, вызываю­ щие пищевые отравления. Однако известно, что вследствие не­ одинаковой чувствительности разных групп бактерий к облуче­ нию и изменения условий развития микрофлоры в среде, умень­ шение популяции гнилостных бактерий может благотворно влиять на развитие болезнетворных бактерий [1, 16].

Исследования А. У. Андерсон показали, что многие штаммы неспорообразующих микроорганизмов, вызывающих пищевые от­ равления и заболевания, обладают сравнительно большой устой­

464

чивостью к ионизирующему облучению. В сложной естественной среде пищевого продукта выживание микроорганизмов в функ­ ции поглощенной дозы излучения не всегда может быть выражено кривой показательной функции. В диапазоне более высоких доз наблюдается меньшая степень уничтожения культуры, чем это вытекает из показательной функции. Это особенно характерно для Staphylococcus aureus, живые клетки которых обнаружива­ ются даже после облучения культуры численностью 10а клеток в 1 г дозами 20 кДж/кг. Небольшие дозы (порядка 0,5 кДж/кг) ускоряют рост Salmonella в мясе рыб и крабов при температуре выше 281 К (8°С), вероятно, вследствие ослабления сапрофит­ ных штаммов, являющихся антагонистами бактерий этой груп­ пы [23]. Наиболее устойчивые штаммы Salmonella, введенные в мясо рыб и беспозвоночных в количестве 10б в 1 г выживали при дозах до 10 кДж/кг включительно.

Патогенные штаммы Salmonella, Staphylococcus и Strepto­ coccus лучше переносили облучение в мясе морских животных, чем в бульоне Харстелла (см. рис. 213, 214 и 215). Следователь­ но для определения дозы, обеспечивающей полное уничтожение популяции патогенных бактерий, следует проводить опыты непо­ средственно на продукте, подлежащем обработке этим методом

[4].

Для полной стерилизации рыбы, зараженной спорами Clost­ ridium botulinum типа Е, необходимы дозы облучения свыше 20 кДж/кг. Типы А и В еще более устойчивы к облучению — до­ зы, уничтожающие споры, достигают 60 кДж/кг. Пастеризующие дозы уменьшают степень заражения, но не останавливают раз­ витие Clostridium и образование токсина, в благоприятных тем­ пературных условиях [выше 277 К (4° С)], Хоббс установил [17], что облучение дозой 3 кДж/кг увеличивает срок хранения рыбы, но не оказывает существенного влияния на скорость образова­ ния токсина. При сильном заражении (порядка 105 спор на 1 г) скорость образования токсина в облученной рыбе была даже примерно в 2 раза выше, чем в контрольной. При низкой степе­ ни заражения различия в скорости образования токсинов не ус­ тановлено. Сами токсины показывают значительно более высо­ кую сопротивляемость облучению, чем споры Clostridium botu­

linum.

По данным многих исследований, в процессе хранения рыбы при температуре ниже 278 К (5° С) до момента использования в пищу, нет опасности накопления в ней токсинов до тех пор, пока не окажется совсем испорченной. Всегда существует определенная «грань безопасности». Токсины появляются лишь через несколь­ ко дней после порчи рыбы. При температуре 278 К (5° С) в мясе сельди, зараженном спорами Clostridium botulinum типа Е (105 ч), образование токсинов обнаруживается не ранее чем че­ рез 30 суток хранения. В этих условиях срок хранения облучен­ ной рыбы всегда ниже. С ростом температуры и степени зараже­ ния рыбы эта «грань безопасности» уменьшается [17].

465

Холодная стерилизация при применении нормальных доз об­ лучения умеренно высокой энергии не вызывает видимого уве­ личения радиоактивности пищевых продуктов. Величина наве­ денной радиоактивности зависит главным образом от вида и энергии применяемого облучения, а кроме того, от поглощенной дозы, вида и количества предшественников радиоактивных изо­ топов, содержащихся в продукте, а также от периода полураспа­ да ядер. В условиях холодной стерилизации безопасность воз­ никновения наведенной радиоактивности связана практически только с облучением потоком быстрых электронов с энергией, превышающей порог активации возможных предшественников радиоактивных изотопов. Пороги активации большинства пер­ вичных продуктов, входящих в состав пищевых продуктов, на­ ходятся в пределах от 12,8-10—13 до 25,6• 10-13 Дж. Эксперимен­ тально устаной^ено, что поток электронов с энергией до 16-10~13 Дж не индуцирует в продукте обнаруживаемую радиоактивность. На основании результатов этих исследований в США верхней допустимой границей энергии электронов, применяемых для сте­ рилизации бекона, признана энергия равная 16-10~13 Дж. [16].

ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОБЛУЧЕННЫХ ПРОДУКТАХ

Органолептические свойства рыбы, обработанной ионизиру­ ющим облучением, несколько отличаются от свойств той же ры­ бы, не подвергнутой облучению и хранящейся в условиях охлаж­ дения. Изменения качества рыбы после облучения обусловлены:

реакциями, вызванными действием облучения на компоненты рыбы;

биохимическими процессами, происходящими в мясе под дей­ ствием собственных ферментов;

изменениями, вызванными деятельностью микроорганизмов и постепенно увеличивающимися по мере развития микрофлоры во время хранения.

Степень влияния этих процесов на изменения органолептиче­ ских свойств облученной рыбы зависит от примененной дозы ио­ низирующего облучения, вида рыбы и условий хранения.

Химические реакции, происходящие в продукте под действи­ ем ионизирующего облучения, вызывают изменения органолеп­ тических свойств пищевых продуктов. Интенсивность изменений запаха, вкуса, консистенции и цвета продукта может быть так велика, что продукты, подвергнутые действию стерилизующих доз, становятся непригодными для пищевого использования изза ухудшения качества [5, 6].

Чаще всего изменения качества продукта бывают вызваны реакциями окисления. Поэтому удаление кислорода из среды по­ зволяет достичь необходимой стерильности без ухудшения вкуса и запаха продукта. Облучение замороженного продукта также снижает нежелательные изменения его качества, но для дости­

466

жения необходимой стерильности при температуре ниже точки замораживания часто требуются более высокие дозы стерилиза­ ции. В последнее время ведутся поиски соответствующих сенси­ билизаторов чувствительности микроорганизмов, применение которых позволило бы избежать снижения качества пищевых про­ дуктов, предохраняемых от порчи путем ионизирующего облу­ чения. Кроме того, стремятся найти соединения типа акцепторов свободных радикалов, которые эффективно предотвращали бы нежелательные химические реакции компонентов пищевых про­ дуктов во время облучения и последующего хранения.

У рыбы и рыбных продуктов после облучения образуются ха­ рактерные органолептические свойства, особенно у жирных рыб. У сельдей очень быстро проявляется окисление жира. Мясо цен­ ных видов рыбы, например лосося, склонно к потере естествен­ ного цвета. У рыбы с белым мясом наблюдается его побурение. Такие признаки вкуса и запаха, как «Металлические», «похожие на жженые перья» или «резинистые» можно обнаружить уже после облучения рыбы дозами, которые значительно ниже стери­ лизующих. Максимально допустимые дозы облучения приведены ниже [11].

Во время хранения продуктов, стерилизованных ионизирую­ щим облучением, появляется горьковатый привкус, темнеют и становятся более жесткими ткани. Интенсивность этих измене­ ний увеличивается с повышением температуры хранения.

Из-за трудности получения стерилизованного продукта с не­ изменными органолептическими свойствами в последнее время проводятся исследования в области применения ионизирующего облучения для предохранения от порчи рыбы с использованием так называемой радуризации, заключающейся в частичном унич­ тожении микрофлоры небольшими дозами излучения. Обрабо­ танные таким образом пищевые продукты следует хранить в ус­ ловиях охлаждения во избежание повторного быстрого развития микроорганизмов и образования токсинов. В рыбе, облученной

46?

пастеризующими дозами, радуризованной изменения компонен­ тов мяса под воздействием облучения незаметны.

ПАСТЕРИЗАЦИЯ РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ ИОНИЗИРУЮЩИМ ОБЛУЧЕНИЕМ

Радуризация рыбы и морских беспозвоночных. Исследования,

проводимые в области холодной пастеризации, касаются глав­ ным образом доз облучения, оптимальных с точки зрения бакте­

рицидного эффекта и сохранения первоначальных органолепти­ ческих свойств.

Исследования по холодной пастеризации камбал показали, что дозы облучения (Со60) в пределах 2—3 кДж/кг в 3—5 раз увеличивают продолжительность их хранения при температуре 273,5 К (0,5° С). Процесс проводили при температуре 274 К ( ГС), используя вакуумную упаковку рыбы, хранившейся во льду в течение трех-пяти суток после вылова. Превышение дозы 3 кДж/кг в бескислородной среде вызывало заметные нежела­ тельные изменения вкуса и запаха продукта (рис. 217). Установ­ лено, что постепенное ухудшение запаха облученного филе (сни­ жение оценки с 9 до 7 баллов) в течение первых трех недель хранения вызвано не деятельностью микроорганизмов, а скорее изменениями химических компонентов мяса рыбы, происходя­ щими под действием тканевых ферментов. Частичная потеря за­ паха вызвана уменьшением содержания нуклеотидов, которые за две недели подвергаются полному разложению при температуре 273,5К (0,5°С). После трехнедельного хранения филе можно бы­ ло только частично восстановить первоначальный запах путем добавления 3—4 мкмоль инозиндифосфата натрия на 1 г. Счита­

468

желтоватого сока из мяса устриц и размягчение тканей [24]. Оптимальная доза для радуризации вареного мяса омаров,

упакованных под вакуумом в пакеты из полиэтилен-целлофана, составляет 0,75 кДж/кг. При температуре таяния льда такой продукт может храниться 28—35 суток, тогда как контрольные пробы, не подвергнутые облучению, хранятся только 14—21 сут­ ки [27].

Упакованное под вакуумом филе, пикши, пастеризованное до­ зой 1,5 кДж/кг не позднее чем через 36 ч после вылова, не усту­ пало по качеству после 30-суточного хранения при температуре 273 К (0°С) мороженым контрольным продуктам [17].

Изменение качества радуризованной рыбы зависит от спосо­ ба ее упаковки. Продукты, упакованные в материалы, проница­ емые для кислорода (например, полиэтиленовую пленку), обыч­ но портятся под влиянием тех штаммов микроорганизмов, кото­ рые преобладают в бактериальных культурах необлученных рыб. Признаком порчи обычно является появление аммиачно-гнилост­ ного запаха. Зато продукты, упакованные под вакуумом в непро­ ницаемые пленки, например полиэфирные, обнаруживают в ста­ дии порчи кислый запах, образующийся вследствие деятельности бактерий из группы Lactobacillus.

Эффективность радиационной пастеризации значительно сни­ жается по мере увеличения продолжительности хранения рыбы во льду перед облучением (рис. 218). Не следует облучать рыбу, хранившуюся во льду более шести-семи суток, так как облучение ее малоэффективно. Бактерицидный эффект ионизирующего об­ лучения можно значительно увеличить, применяя радуризацию меньшими дозами с интервалами в несколько дней. Листон по­

казал [21], что двукратное облучение дозой 0,5 кДж/кг после семисуточпого хранения при температуре 274 К (1°С) было также эффективно, как и одноразовое облучение дозой 3 кДж/кг све­ жей рыбы. Как и однократное облучение неоднократное облуче­ ние эффективно только тогда, когда первый раз облучается со­ вершенно свежее сырье.

В связи с изменениями компонентов пищевых продуктов, па­ стеризованных ионизирующим облучением, под действием фер­ ментов при разработке оптимальных параметров радуризации применяли кратковременную тепловую инактивацию ферментов как дополнительную операцию. Предварительно бланширован­ ная рыба может быть пастеризована более высокими дозами об­ лучения, так как при этом не возникают нежелательные органо­ лептические изменения. Для полной инактивации ферментов в фарше трески необходимо как минимум 300-секундное нагрева­ ние при температуре 338,5 К (65,5° С) или 15-секундное при

344 К (71° С) [29].

Применение радуризации в совокупности с бактерицидными агентами. В продукте, пастеризованном ионизирующим облуче­ нием, выживают прежде всего спорообразующие бактерии и грамположительные микрококки, а также некоторые плесени и дрожжи. На эти группы микроорганизмов особенно сильно дей­ ствуют некоторые химические средства, разрешенные в отдель­ ных странах в определенных дозах в качестве добавок в пище­ вые продукты. В связи с этим предпринимаются попытки одно­ временного применения радуризации и бактерицидных веществ. Однако необходимо знать, не дезактивирует ли ионизирующее облучение применяемые химические средства и не вызывает ли образования веществ, вредных для организма потребителя. Ус­ тановлено, что тилозин, характеризующийся сильной антибакте­ риальной активностью по отношению к грамположительным бак­ териям, в большой степени теряет бактерицидные свойства при дозах порядка 2 кДж/кг. Зато хлортетрациклин и фурилфурамид, применяемые в Японии в концентрации до 20 мкг/г в про­ изводстве рыбных колбас, обнаруживают большую устойчивость к облучению [37]. Среда (рыбное мясо) оказывает защитное действие на эти консерванты. Добавление хлортетрациклина, тилозина или фурилфурамида перед облучением дает больший эффект, чем добавление их после облучения. Совместное дейст­ вие химических средств и облучения имеет синергетический, а не аддитивный характер [36].

Показатели свежести. Сравнение результатов микробиологи­ ческих исследований с оценкой качества филе, пастеризованного в упаковке под вакуумом, и контрольного, показало, что облу­ ченные пробы теряли товарную пригодность при значительно большей обсемененности микроогранизмами, чем необлученные.

Бактерии, выживающие при облучении, в большинстве слу­ чаев не имеют сильных протеолитических свойств. Поэтому ле­

470