При хранении сельскохозяйственных продуктов в них происходят физические, химические, биохимические и биологические процессы.
К физическим и физико-химическим процессамотносят сорбцию и десорбцию водяных паров, изменение температуры, деформацию и нарушение целостности твердых продуктов, старение белков и коллоидов, переход растворимых веществ в кристаллическое состояние. Эти процессы снижают органолептические достоинства продуктов, оказывают влияние на интенсивность порчи, вызываемой другими факторами.
К химическим процессамотносят окисление жиров с образованием горьких веществ; сахароаминные реакции, приводящие к образованию темноокрашенных соединений – меланоидинов; окисление витаминов; образование нерастворимых соединений. Меланоидины понижают биологическую ценность изделий, так как снижается усвояемость аминокислот из-за того, что сахароаминные комплексы не подвергаются гидролизу ферментами пищеварительного тракта. К тому же количество незаменимых аминокислот уменьшается. Это уменьшение происходит не только за счет взаимодействия их с восстанавливающими сахарами, но и за счет взаимодействия между собой функциональных групп самого белка. Скорость химических изменений можно замедлить, снизив температуру хранения.
Биохимические процессыв основном обусловлены активностью ферментов продукта (гидролиз органических веществ, посмертное изменение, дыхание, дозревание, прорастание). Гидролитические процессы протекают в зависимости от активности ферментов, условий хранения. В живых организмах наряду с гидролизом идет обратный процесс – синтез органических соединений. В неживых объектах – мясе, рыбе, яйцах – происходит преимущественно ферментативный гидролиз. Активность ферментов, вызывающих гидролиз, может быть снижена путем использования низкой температуры хранения.
Посмертные изменения происходят в мясе после убоя животного. Гликоген превращается в молочную кислоту, в результате чего накапливаются экстрактивные вещества и мясо становится нежным, сочным и ароматным.
Дыхание – основной окислительно-восстановительный процесс живых организмов. Оно наблюдается при хранении зерна, плодов, овощей, яиц, предубойном содержании животных. Различают дыхание аэробное и анаэробное.
В процессе аэробного дыхания организмы потребляют кислород воздуха, окисляют органические вещества с образованием воды и углекислого газа. При дыхании потребляются запасные вещества продукта: жиры, углеводы, органические кислоты. Это приводит к уменьшению массы продукта за счет потери сухих веществ и влаги. При интенсивном дыхании в продукте повышается влажность и начинается прорастание, то есть происходят глубокие изменения химического состава, значительно увеличиваются потери массы. Чем интенсивнее идет процесс дыхания, тем выше потери массы и качества продукта. Интенсивность дыхания зависит от температуры, влажности воздуха и его газового состава. С понижением в воздухе содержания кислорода и увеличением содержания углекислого газа начинается бескислородное – анаэробное дыхание. В таких условиях образуются этиловый спирт и углекислый газ, а жизненные процессы тормозятся, резко снижаются потери массы продукта.
Дозревание сопровождается в основном синтезом сложных органических соединений, накапливающихся в запасных тканях, или растворением пектиновых веществ, в результате плоды приобретают более мягкую консистенцию. Процесс дозревания можно регулировать температурой, использовать газы (например, углекислый газ замедляет дозревание, этилен его ускоряет) [3].
Биологические процессывызываются жизнедеятельностью микроорганизмов и насекомых и ведут к резкому снижению качества и даже полной порче продуктов. Возникновение биологических процессов возможно при нарушении санитарного состояния складов, тары, наличии на продуктах механических повреждений. Наиболее распространенными биологическими процессами являются брожение, плесневение, гниение.
Брожение – анаэробное разложение различных органических веществ продукта под действием микроорганизмов. В качестве продуктов жизнедеятельности микроорганизмов накапливаются спирт, углекислый газ, молочная, уксусная, масляная кислоты. Наиболее распространенными видами брожения являются спиртовое, молочнокислое, маслянокислое и уксуснокислое.
Спиртовое брожение используется при производстве хлеба, пива, вина, кваса, спирта; молочнокислое – при производстве квашеных овощей, сыра, ржаного хлеба, кисломолочных продуктов. Маслянокислое и уксуснокислое брожение могут быть причиной порчи пищевых продуктов.
Плесневение – результат развития на продуктах плесневых грибов. Развитие плесени наблюдается при высокой относительной влажности воздуха. Она расщепляет пищевые вещества продукта, придает им плесневые вкус и запах. На поверхности продукта образуются пушистый «войлочный» налет и пленки различного цвета.
Гниение – разложение белковых веществ микроорганизмами. Оно наступает при нарушении режимов хранения сельскохозяйственных продуктов. При гниении образуются аммиак, индол, скатол, токсичные для человека, с резким неприятным запахом. Гнилостные микроорганизмы быстро развиваются в слабощелочной среде при повышенных температурах.
Наряду с микроорганизмами порчу продуктов вызывают насекомые и мышевидные грызуны. Они уничтожают продукт, оставшуюся его часть загрязняют, заражают микроорганизмами.
При хранении главными факторами, вызывающими изменение качества продукции, являются: температура, влажность, газовый состав воздуха, свет, микроорганизмы, товарное соседство.
Температура воздуха – важное условие хранения, так как сильно влияет на активность ферментов, скорость различных процессов. При повышении температуры ухудшается консистенция многих продуктов, растут потери массы за счет испарения влаги, улетучиваются ароматические вещества.
При хранении продуктов необходимы оптимальные, наиболее благоприятные температуры (низкие плюсовые и небольшие минусовые в зависимости от свойств продукта). Недопустимы резкие температурные перепады, ведущие к усилению биохимических и химических процессов.
Влажность воздуха – это процентное содержание воды в воздухе. При хранении определяют относительную влажность воздуха – процентное отношение фактического количества водяных паров в воздухе к количеству, требуемому для полного насыщения при данной температуре. Величина относительной влаги при хранении зависит от свойств продукта. Высокая относительная влажность воздуха необходима для продуктов с повышенной обводненностью тканей (листовых овощей, некоторых плодов), а низкая – для продуктов, имеющих невысокую влажность (зерномучных продуктов, сушеных овощей, сахара). Изменение относительной влажности воздуха может вызвать нежелательные изменения качества продукта. При оптимальной температуре хранения устанавливается равновесная влажность (равновесие давления паров воды в воздухе и на поверхности продукта).
Для определения влажности воздуха складских помещений применяют психрометр, который имеет два термометра, находящихся в одной оправе. Один из них сухой, а другой мокрый. Термометры показывают разную температуру. Чем больше разница показаний термометров, тем суше воздух помещения. Относительную влажность воздуха определяют по разности температур с помощью специальных таблиц.
Газовый обмен оказывает существенное влияние на биохимические и биологические процессы. При хранении продуктов в нерегулируемой среде в состав воздуха входят (в %): азот – 78; кислород – 21; углекислый газ – 0,03. Кислород воздуха обусловливает окисление жиров, эфирных масел, снижает содержание витаминов, изменяет органолептические свойства продукта. Для повышения сохранности продуктов снижают содержание кислорода и повышают содержание углекислого газа.
В практике хранения регулирование состава воздуха, его чистоты, а также температуры и влажности осуществляется с помощью вентиляции. Наиболее прогрессивным является активное вентилирование. Оно позволяет значительно увеличить загрузку хранилищ и снизить потери.
Свет при хранении отрицательно влияет на поверхность продуктов – ускоряет прогоркание жиров, повышает интенсивность дыхания, вызывает разрушение красящих веществ и многих витаминов.
Микроорганизмы (бактерии, дрожжи, плесневые грибы) во всех случаях являются основной причиной порчи продуктов. Микроорганизмы хорошо развиваются при влажности среды свыше 20%. Поэтому большинство сельскохозяйственных продуктов – хорошая питательная среда для их развития. Микроорганизмы бурно развиваются при температурах от 20 до 38°С в нейтральной и слабокислой среде. Поэтому при хранении продуктов снижают температуру ниже 20°С, влажные продукты высушивают. Кроме того, важно предохранять продукты от обсеменения микроорганизмами. Чем меньше содержится микроорганизмов в воздухе и на продуктах, тем лучше их сохранность.
Товарное соседство также важно при размещении продуктов. Следует учитывать их индивидуальные свойства: восприимчивость посторонних запахов, гигроскопичность, температурное состояние, вид тары и упаковки. Не разрешается хранить рядом сухие и влажные продукты. В холодильных камерах можно хранить совместно только продукты, требующие одинакового температурного режима и влажности воздуха. Нельзя хранить рядом сильно пахнущие продукты с продуктами, воспринимающими запахи [2].
В пищевых продуктах даже при хранении в оптимальных условиях протекают сложные физико-химические и биохимические процессы, которые приводят к потерям влаги и сухих веществ. Изменение массы в процессе хранения называют естественной убылью и выражают в процентах. Величина естественной убыли зависит от вида продукта, упаковки, условий хранения. Фактическая величина естественной убыли не должна превышать нормативную. Более стойки в процессе хранения консервированные продукты. Для консервирования используют разные способы: охлаждение, замораживание, пастеризацию, стерилизацию, посол, сушку, копчение и другие. При охлаждении и замораживании развитие микроорганизмов лишь замедляется, поэтому при использовании этих способов консервирования применяют сырье с минимальной обсемененностью. Более интенсивное воздействие на микробы оказывает пастеризация, то есть прогревание при температуре ниже 100°С (65–85, иногда 93°С). При пастеризации погибают вегетативные формы микробов, споры же сохраняют свою жизнедеятельность и при благоприятных условиях прорастают. Примерно таким же бактерицидным действием обладают некоторые приемы тепловой обработки, такие, как жаренье и запекание. При их использовании температура в толще продукта в течение нескольких минут поддерживается в интервале 75–85°С. На поверхности изделия она повышается до 130–135°С. Более интенсивное тепловое воздействие наблюдается при варке или пропускании, когда температура внутри продукта достигает 90–95°С, а при варке говядины крупным куском поддерживается на этом уровне в течение 0,5–1,0 ч. При таком воздействии погибают вегетативные формы, споры и разрушаются токсины. В связи с этим при использовании доброкачественного сырья и правильной организации технологического процесса кулинарные изделия не могут быть источниками пищевых отравлений. Полное уничтожение микробов и спор происходит при стерилизации – нагревании герметически закрытого продукта до температуры 113–120°С в течение определенного времени (от 25 до 120 мин) в зависимости от вида продукта.