Большинство пищевых продуктов — плоды и овощи, мясные, молочные и рыбные — являются скоропортящимися, то есть они не способны без специальной обработки или специальных условий храниться более или менее продолжительное время. Для того чтобы избежать порчи продуктов, необходимо подвергнуть их специальной обработке, которая получила название консервирование.
Существуют четыре основных принципа консервирования: биоз, анабиоз, ценобиоз, абиоз.
Биоз. Этот метод заключается в хранении плодов и овощей в свежем виде без какой-либо специальной обработки. Принимаются лишь меры, направленные на поддержание нормальных жизненных процессов и некоторое ограничение их интенсивности, с тем чтобы уменьшить расход питательных веществ за счет дыхания и снизить потери массы за счет испарения влаги. При этом поддержание нормальных жизненных процессов и ограничение их интенсивности сводится к определенному режиму складирования и хранения сырья. Биоз является не методом консервирования в обычном понимании, а лишь системой мер, обеспечивающих кратковременное сохранение плодов в свежем виде при поступлении сырья на завод (склад, хранилище).
Сырье укладывают не очень высоким слоем, чтобы доступ воздуха к отдельным плодам не был затруднен, иначе процесс нормального дыхания нарушится и наступит так называемое интрамолекулярное дыхание, заключающееся в бескислородном разложении Сахаров на спирт и диоксид углерода по схеме:
С6Н1206 -> 2С2Н5ОН + 2С02
Образующийся спирт является ядом для цитоплазмы, отравляет растительные клетки и приводит к их гибели.
При хранении плодов и овощей поддерживается их естественная устойчивость к действию фитопатогенных микроорганизмов, при хранении яиц — к сохранению бактерицидных соединений, содержащихся в оболочке яиц и в белке, при хранении живой рыбы поддерживаются наиболее благоприятные условия для живого организма.
Ценобиоз – метод, основанный на специальном культивировании полезной микрофлоры, которая является антагонистом по отношению к вредной микрофлоре. Широко распространены методы консервирования, действующие по принципу ценобиоза, — квашение, брожение, посол мясных продуктов и рыбы и др.
Большинство методов консервирования помимо одного основного принципа консервирования включают в себя элементы других. Например, холодильная обработка плодов и овощей при температуре выше температуры замерзания воды в основном использует принцип био-за, так как при подобном хранении прежде всего сохраняются естественные защитные свойства этих продуктов. Но при этом имеют место и элементы других методов, например, анабиоза, — при низкой температуре подавляется деятельность микроорганизмов и уменьшается активность ферментов (и даже абиоза), так как часть микроорганизмов во время охлаждения погибает.
Консервирование продуктов обязательно сопровождается изменением их свойств, чаще в худшую сторону. В некоторых случаях вкусовые качества консервированных продуктов оцениваются даже выше свежих, например, таких, как ветчинные изделия, некоторые соленые овощи, кисломолочные продукты и др., но, как правило, при консервировании происходит в большей или меньшей степени снижение пищевой ценности продуктов, разрушение витаминов, некоторых незаменимых аминокислот, потеря микроэлементов.
Если натуральные продукты можно перевести в консервированные, то обратный переход во всех случаях невозможен, то есть консервирование является процессом необратимым.
Шприцевание мяса
После шприцевания в мясе рассол располагается в межволоконном пространстве, а затем постепенно и сравнительно медленно диффундирует в мышечные волокна до выравнивания концентрации посолочных веществ в мио-фибриллах и межволоконном пространстве.
Коэффициент диффузии
Коэффициент диффузии не является величиной постоянной. Он сильно различается для разных тканей, входящих в состав мяса, то есть для мышечной, жировой и соединительной тканей, и, что особенно существенно, коэффициент диффузии в значительной степени зависит от условий посола. Так, проницаемость мышечной ткани мяса в 3,5—4,0 раза выше проницаемости жировой ткани.
Взаимодействие посолочных веществ с составными частями мяса
Физико-химические процессы развиваются в результате взаимодействия посолочных веществ с составными частями мяса, поваренная соль активирует действие катепсинов, и чем скорее она будет распределена по объему про- дукта, тем большее количество их будет активировано, и в полном объеме произойдет взаимодействие посолочных веществ с составными частями мяса, при этом будет быстрее обеспечиваться изменение состава микрофлоры в за- данном направлении.
Биотехнопогические методы консервирования продуктов животного происхождения
Посол с нитритом и последующая выдержка (созревание) мяса в посоле являются наиболее характерным для технологии колбасных и ветчинных изделий. Нитрит оказывает выраженное бактерицидное действие на большинство видов микроорганизмов, обычно встречающихся на мясе, в том числе на энтеробактерии, сальмонеллы, кишечную палочку и даже спорообразующую микрофлору.
Маринование, спиртование и спиртовое брожение
Эти методы консервирования основаны на невозможности большинства микроорганизмов, особенно гнилостных, вызывающих порчу плодов и овощей, развития в кислой среде или в среде, содержащей спирт.
Соление огурцов
Технология посола огурцов во многом напоминает квашение капусты. Для соления используют огурцы сразу после сбора урожая (не допускается хранить огурцы более суток). Для соления мелких огурцов при последующем хранении при температуре около 6°С используют рассол 5—6%-й концентрации, для крупных огурцов и при повышенной температуре хранения (в подвале) применяют рассол 7—9%-й концентрации.
Уксуснокислое брожение
Для квашения используют капусту, выдержанную в течение 1—2 суток после уборки. Кочаны капусты рубят, добавляют морковь, соль в количестве 1,5—2,5 кг на 100 кг капусты, перемешивают и выдерживают при температуре 16—20 С 8—12 дней. При быстром брожении (при температуре около 30°С) капуста перекисает; при медленном брожении (около 10°С) ухудшается вкус капусты.
Процесс брожения
Общим условием нормального развития процесса брожения является создание в первую очередь благоприятных условий для роста полезной микрофлоры. И как следствие ее развития, в продукте произойдет накопление молочной кислоты, сдвиг рН в кислую сторону, создадутся условия для подавления нежелательной микрофлоры.
Биотехнологические методы консервирования плодов и овощей
Большинство биотехнологических методов консервирования плодов и овощей основано на сбраживании Сахаров молочнокислыми бактериями. В зависимости от вида перерабатываемого сырья процесс молочнокислого брожения называют засолом (огурцы, томаты, арбузы), квашением (капуста), мочением (яблоки).
Особенности биотехнологических методов консервирования
В производстве молочнокислых продуктов также используется преимущественно молочнокислая микрофлора, отдельные виды которой, например ацидофильная палочка, являются исключительно сильными антагонистами по отношению к большинству других бактерий.
Биологические методы консервирования
К биотехнологическим методам обработки относят такие, при которых основной технологический эффект достигается в результате биологических и биохимических изменений продукта, вызванных направленным биологическим воздействием.
Холодильная обработка мясных, молочных, рыбных продуктов и яиц
Особенности холодильной обработки мяса определяются характером биологических изменений мышечной ткани после убоя животного. Это сложные биологические и биохимические процессы, которые приводят к значительному улучшению вкусовых качеств мяса.
Режим замораживания и повреждение плодов и овощей
Чтобы нежные виды растительного сырья меньше повреждались, их замораживают иногда в крепком сахарном сиропе (30—60%)• С повышением содержания в растворе сухих веществ температура замерзания понижается, и при одной и той же температуре замораживание в плодах, находящихся в сиропе, будет образовываться гораздо меньше льда, чем в плодах, замороженных в натуральном виде.
Замораживание плодов и овощей
По ряду причин замораживание плодов и овощей не получило широкого промышленного распространения. При замораживании в растительных продуктах в начальный период происходит рост кристаллов льда в межклеточном пространстве, в основном за счет воды стенок клеток. Затем происходит увеличение кристаллов льда за счет перемещения некоторого количества воды из протоплазмы, что приводит к гибели клеток.
Влияние температуры на отдельные виды и сорта плодов и овощей
В определенных температурных пределах действие температуры на хранящиеся плоды и овощи приблизительно подчиняется правилу Вант-Гоффа, по которому при снижении температуры на 10°С скорость химических (в данном случае биохимических) реакций уменьшается в два раза. Однако снижение температуры не должно доходить до определенного предела, при котором возможно подмораживание продукта, если технологией не предусматривается его замораживание. Действие замораживания на плоды и овощи будет рассмотрено ниже.
Послеуборочные физиологические процессы в плодах
Биологический характер послеуборочных физиологических процессов в плодах отличается от описанного выше, что необходимо учитывать при выборе метода холодильной обработки.
Холодильная обработка двулетних овощей
У двулетних овощей (картофель, лук репчатый, чеснок, капуста, морковь, свекла, редька, репа и другие) точки роста (почки) развиваются лишь на следующий вегетационный сезон. Поэтому период хранения двулетних овощей — это промежуточный этап онтогенетического развития, а сами овощи приспособлены для перенесения неблагоприятных сезонных условий (холодных или засушливых сезонов).
Биологические изменения в плодах и овощах в процессе их хранения
В промышленных условиях применяют охлаждение и замораживание пищевых продуктов. При охлаждении продуктов резко замедляется рост микроорганизмов, затормаживаются ферментативные процессы, замедляются химические реакции (например, окисление жира под действием кислорода воздуха), которые, как правило, ведут к снижению качества и даже порче продукта.
Повреждающее действие низких температур
Явление температурного шока имеет значение прежде всего для живых растений и микроорганизмов. Его неблагоприятное действие особенно сильно проявляется при быстром охлаждении теплолюбивых растений и молодых культур микроорганизмов. Основное средство, позволяющее избежать температурного шока, — уменьшение скорости снижения температуры.
Дыхание плодов и овощей
Основным биохимическим процессом является дыхание плодов и овощей. При дыхании органические вещества плодов, например сахара, сгорают, окисляются, выделяя 2820 кДж и превращаясь в углекислый газ и воду. Масса растительного сырья вследствие дыхания уменьшается, снижается его пищевая ценность. Поэтому, хотя живой плод обладает способностью сопротивляться действию микробов и сам себя предохраняет от порчи, нормальное протекание жизни таит в себе неминуемую угрозу гибели плода и его порчи.