Файл: Основные способы и значение консервирования пищевых продуктов.pdf

Физические способы консервирования включают в себя такие методы как обезвоживание, применение низких температур (охлаждение, замораживание), стерилизация нагревом, лучевая стерилизация и т.д. Использование низких температур является одним из наиболее распространенных способов консервирования продуктов, в том числе плодоовощного сырья^[11]. В охлажденном состоянии овощи хранятся при температуре, близкой к 0°С с колебаниями в 2÷3 градуса. Криоскопическая температура клеточного сока для различных плодов и овощей лежит в пределах -0,5÷-5°С, поэтому при охлаждении он не замерзает и процесса образования кристаллов льда в тканях еще не начинается. Замораживание является более надежным способом консервирования и позволяет в большей степени продлить сроки годности. Хранение в замороженном виде осуществляется преимущественно при температуре -18°С, при этом в сырье кристаллизуется порядка 80-90% влаги, после чего в плодах и овощах происходит гибель клеток. Основной причиной этого является обезвоживание протоплазмы и механическое давление кристаллической фазы на нее^[12]. При высоких скоростях замораживания влага кристаллизуется в клетках и в межклеточном пространстве в виде небольших кристаллов, таким образом, удается избежать механических повреждений структуры тканей. При дефростации быстрозамороженного сырья сок, содержащийся в клетках, интенсивно поглощается межклеточными коллоидами, что свидетельствует о достаточной степени обратимости процесса. Главным достоинством такого способа консервирования является высокая степень сохранности естественных органолептических показателей – вкуса, цвета, запаха, консистенции благодаря сохранению биологически активных веществ.

Одним из недостатков использования низкотемпературного хранения является необходимость в применении энергоемкого низкотемпературного оборудования. Основными способами замораживания является воздушное, иммерсионное и криогенное замораживание. Флюидизационная заморозка может осуществляться в установках конвейерного или лоткового типа. Иммерсионное замораживание производится путем погружения продуктов в хладагент, в качестве которых используют различные водные растворы солей – жидкая или твердая углекислота, раствора хлорида натрия и т.д. Данный вид замораживания характеризуется большей интенсивностью процесса заморозки по сравнению с воздушным способом^[13]. Криогенный способ замораживания осуществляется путем испарения хладагента - жидкой или твердой углекислоты или жидкого азота. Упаковывают быстрозамороженные плоды и овощи в мелкую тару (картонные пачки, целлофановые и полиэтиленовые пакеты) с последующей укладкой в картонные ящики.

Сушка как метод консервирования является одним из старейших способов сохранения пищевых продуктов. Действие данного метода основано на том, что для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов требуется определенное количество влаги, в частности для бактерий – не менее 30%, для развития плесеней – не менее 15% влаги. При удалении влаги из продукта до значения, при котором исключается возможность протекания микробиологических и биохимических процессов, обеспечивается сохранения пищевого сырья в течение длительного времени без порчи. В высушенном сырье вследствие значительного повышения концентрации клеточного сока все обменные процессы микроорганизмов нарушаются, микробы теряют способность использовать растворенные в соке сахара и другие вещества для поддержания своей жизнедеятельности.

Обезвоживание плодов и овощей проводят, как правило, до остаточной влаги 10÷25% в зависимости от вида сырья^[14]. Однако, растительное сырье можно высушивать до влажности 4÷5%, но такие высушенные продукты будут характеризоваться высокой гигроскопичностью и будут достаточно интенсивно поглощать влагу из окружающей среды. Поэтому плоды и овощи, высушенные до данной влажности, упаковывают в герметичную тару для предупреждения вышеописанного процесса. В настоящее время разработано большое количество различных способов обезвоживания растительного сырья (конвективный, кондуктивный, микроволновый, акустический, инфракрасный, вакуумный, сублимационный и т.д.) и используемых для этого сушильных установок^[15].

Выбор конкретного методы обезвоживания должен основываться на технико-экономических показателях, требованиях к качеству конечного продукта: его органолептической оценке, структуре и консистенции, регидратируемости, срокам хранения, виду упаковки и т.д. При этом необходимо стремиться к минимизации изменений химического состава исходного сырья в процессе сушки.

Среди физических методов консервирования стоит также отметить тепловую стерилизацию и пастеризацию. При данном способе консервирования растительное сырье подвергают действию высоких температур, что ведет к необратимым изменениям в протоплазме микробных клеток, в которых происходит коагуляция белка и разрыв цитоплазменной оболочки. Такие процессы влекут за собой гибель микробных клеток, при этом также происходит инактивация ферментов в пищевом сырье. Таким способом можно с успехом консервировать переработанные плоды и овощи. Температура обработки плодов и овощей зависит от свойств конкретной продукции, в первую очередь от уровня рН и степени обсемененности. Так, для продуктов с кислым клеточным соком, к которым относятся почти все плоды и овощи достаточно нагревания до 85÷90° С, т.е. пастеризации. Для обработки некислых плодов и овощей необходима стерилизация – нагревание до температуры выше 100°С^[16]. Тепловая стерилизация является надежным и универсальным способом консервирование продуктов животного и растительного происхождения, однако при стерилизации происходит разрушение витаминов и других ценных компонентов плодовоовощного сырья, а также нежелательные изменения органолептических характеристик продукта, что ограничивает применение этого метода. Одним из вариантов тепловой стерилизации является использование токов высокой и сверхвысокой частоты. Пищевое сырье подвергается действию электромагнитного поля, которое преобразуется в тепловую энергию нагрева. Время воздействия составляет от нескольких секунд до нескольких минут, что позволяет значительно лучше сохранить качество продукта^[17].

Химические методы консервирования основаны на использовании определенных консервантов или антисептиков. К химических способам относят сульфитацию и использование бензойной и сорбиновой кислот^[18]. В результате воздействия на микроорганизмы специальных веществ происходит их гибель или значительное ослабление жизнедеятельности. Осуществляется это за счет того, что антисептики, проникая в клетки микроорганизмов, способствуют прекращению жизненных функций белков протоплазмы, что приводит к гибели микробов. В качестве консервантов разрешено применять только такие вещества, которые являются безвредными для человека или которые могут быть удалены перед употреблением в пищу. При этом консерванты должны характеризоваться минимальным влиянием на органолептические характеристики продукта и не вступать в химические соединения с компонентами самого продукта и с материалом тары или технологического оборудования.

Одним из распространенных консервантов является сорбиновая кислота, которая является безвредной для организма человека и оказывает эффективное консервирующее действие в относительно малых концентрациях – порядка 0,05÷0,1%. Попадая в организм человека, сорбиновая кислота окисляется с образованием безвредных веществ^[19]. Данный консервант не придает продуктам постороннего вкуса или запаха и может применяться для консервирования разнообразных продуктов. Маринование и спиртование также являются разновидностями химического консервирования. Принцип действия таких способов основан на том, что микроорганизмы, способствующие порче плодов и овощей, не могут развивать в кислой среде или в среде, содержащей спирт. При мариновании сырье заливают раствором уксусной кислоты в концентрации 0,6÷1,2%, что значительно тормозит развитие жизнедеятельности плесеней, уксуснокислых бактерий и других микроорганизмов. Для большей эффективности маринования продукты упаковывают в герметичную тару и пастеризуют, либо хранят в условиях пониженных температур. В этом случае маринование сводится не к анабиозу микроорганизмов, вызванному действием уксусной кислоты, а к их уничтожению с помощью тепловой обработки. Продукты, приготовленные с помощью маринования различают в зависимости от концентрации уксусной кислоты^[20].

Среди биохимических способов консервирования растительного сырья особое место занимает соление, квашение и мочение. Данные методы консервирования основаны на сбраживании сахаров продукта за счет действия ферментов дрожжей и молочнокислых бактерий. При солении и квашении присутствующий в сырье сахар сбраживается в молочную кислоту. При этом образующая молочная кислота оказывает консервирующее действие на продукт. Уже при концентрации молочной кислоты 0,5% наблюдается заметное торможение развития микроорганизмов, вызывающих порчу продукта. Таким образом, консервирующий агент образуется в самом сырье, а не вносится извне как в химических методах консервирования^[21]. При использовании квашения необходимо создать условия доступа молочнокислых бактерий к сахаристому соку, находящемуся в клетках растительного продукта. Поэтому при квашении к продукту добавляется соль для того, чтобы произошел плазмолиз клеток и в результате осмотического действия сок выходил наружу. В выделяющемся соке происходит активное размножение молочнокислых бактерий, сбраживающих сахар. Соль при квашении сама по себе оказывает некоторое консервирующее действие и используется также как вкусовой регулятор. При мочении в отличие от квашения к продуктам добавляют не соль, а сахар, что способствует более быстрому образованию молочной кислоты. Молочнокислые бактерии наиболее интенсивно развиваются при температурах от 15 до 22°С. Таким образом, методы биохимического консервирования направлены на стимулирование действия полезных микроорганизмов и подавление нежелательных (маслянокислых, уксуснокислых)^[22].

Физико-химические способы консервирования предполагают использование сахара или соли для создания в продукте минимальной влажности и повышенного осмотического давления, при котором происходит замедление жизнедеятельности микроорганизмов. В условиях повышенной концентрации сахара и соли в среде вода из микроорганизмов выходит наружу в более концентрированную среду (сахарный сироп), в результате чего они обезвоживаются и погибают. Данные способы консервирования используются очень давно и достаточно широко распространены в пищевой промышленности и в быту. При варке повидла, джема и других продуктов к сырью добавляют значительное количество сахара (соотношение консервируемого продукта и сахара – 1:1). Учитывая потери влаги при выпаривании, концентрация сахара в готовом продукте составляет не менее 60%. Микроорганизмы при такой концентрации не способны всасывать вещества, необходимые для их жизнедеятельности. Аналогичные явления происходят при добавлении в консервируемое сырье большого количества поваренной соли – порядка 10÷20%^[23].

Все вышеперечисленные способы консервирования характеризуются своими достоинствами и недостатками. Выбор того или иного метода должен основываться на технико-экономических показателях переработки плодов и овощей для конкретного производителя. Для достижения наибольшей эффективности используют сочетание различных способов консервирования.

1.3 Влияние консервирования на формирование потребительских свойств и качества пищевых продуктов

Для расширения объемов переработки пищевой продукции и рационализации ее использования в пищевой промышленности необходимо знать обо всех физических, биохимических и микробиологических изменениях продукта в процессе хранения и переработки.

Основные качественные показатели пищевых продуктов представлены органолептической оценкой (цвет, запах, консистенция, вкус), физико-химическим составом (содержание микро- и макроэлементов, органических кислот, витаминов, клетчатки, сахаров, азотистых веществ и т.д.), состоянием безопасности (микробиологическая оценка, наличие токсичных веществ).

Биохимические реакции, происходящие в процессе хранения плодоовощной продукции, сопровождаются значительными потерями ценных органических веществ – пектина, белков, крахмала и т.д., которые расходуются на дыхание и распадаются на более простые соединения – аминокислоты, сахара и др. При этом также происходит испарение части влаги, содержащейся в плодах^[24]. Данные процессы катализируются различными ферментными системами.

В процессе хранения возрастает содержание моносахаридов, а концентрация сахарозы снижается. Исследование динамики изменения фракций полисахаридов показывает, что при дозревании растительной продукции при хранении наблюдается гидролиз пектиновых веществ, крахмала, целлюлозы и гемицеллюлоз^[25]. Особенно интенсивно распадается протопектин, что обуславливает повышение доли пектина. Для минимизации потерь полезных веществ в плодах и овощах необходимо создать соответствующие условия хранения. Лежкость этих продуктов зависит от условий их взращивания, поскольку при хранении плодов и овощей продолжаются процессы, происходившие на материнском растении.

В процессе хранения плодовоовощного сырья наблюдается испарение влаги, что нарушает нормальное течение биохимических процессов. В результате нарушения обмена веществ происходит увядание тканей и интенсификация процесса распада органических веществ. Нарушение энергетического баланса приводит к снижению резистентности продукта к возбудителям заболеваний, которые представлены различными вирусами, бактериями и грибами. Большая их часть хорошо переносит температуру около 0°С. Возбудители инфекционных заболеваний вызывают заражение плодов и овощей в них через нарушенные покровные такни, которые были повреждены при уборке урожая. При появлении очага поражения патогенная микрофлора распространяется и на неповрежденные здоровые плоды и овощи. Развитию инфекции способствует также повышенная температура и влажность, что ускоряет биохимические процессы распада органических веществ и дыхательный газообмен^[26].

В процессе переработки плодоовощной продукции с целью ее дальнейшего использования в производстве продуктов питания также наблюдаются биохимические изменения. Технологическая обработка оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на состояние и пищевую ценность продуктов. В зависимости от вида переработки плоды и овощи освобождаются от несъедобных частей, обогащается сахарами и другими добавками. В целом при консервировании вследствие изменения количественного и качественного состава веществ наблюдается снижению пищевой ценности продукта.