Химическое консервирование наиболее часто используют для продления периода промышленной переработки продукции и для хранения пюреобразных консервов, соков, соусов, расфасованных в тару, не выдерживающую обработку высокими температурами (стерилизацию).
Консерванты - пищевые добавки, небольшие количества которых позволяют задержать или прекратить рост и размножение микроорганизмов. Основной причиной порчи пищевых продуктов с высоким содержанием влаги является развитие в них микроорганизмов (бактерий, плесневых грибов, дрожжей). Консерванты могут оказывать бактерицидное действие (т. е. полностью подавляют жизнедеятельность микроорганизмов) или бактериостатическое (подавляют, замедляют развитие и размножение).
Список антисептических препаратов, применяемых в консервной промышленности, в большинстве стран мира ограничен в основном сернистым ангидридом, сернокислыми препаратами (бисульфит калия, бисульфит натрия, метабисульфит натрия, сульфит натрия и сульфит калия), бензойной кислотой и бензойнокислым натрием, сорбиновой кислотой, дегидроацетовой кислотой и некоторыми другими органическими кислотами (или их солями).
Действие химических консервантов основано на их способности проникать в микробную клетку и инактивировать ферментную систему и белки микроорганизмов, тем самым прекращать их жизнедеятельность.
К веществам, применяемым в пищевой промышленности в качестве антисептиков (соединений, полученных химическим путем и обладающих антимидробными свойствами), предъявляют строгие требования: они должны подавлять жизнедеятельность микроорганизмов при небольших концентрациях (сотые, десятые доли процента); оказывать губительное действие на микроорганизмы и не оказывать токсичного воздействия на организм человека; не образовывать токсичные соединения при разложении в организме человека и при взаимодействии с материалом технологических емкостей, в которых смешивают продукт и антисептик, а также с материалом консервной тары; не оказывать ощутимого влияния на органолептические показатели продукта, а также легко удаляться при необходимости из продукта (например, сернистый газ). Для консервантов, разрешенных для использования в промышленности, разработаны и стандартизированы доступные методы контроля за их содержанием в продуктах.
В качестве консервантов также эффективно использование антибиотиков. Антибиотики (вещества, полученные в результате культивирования микроорганизмов) обладают более высокой (в сотни раз) антимикробной активностью и оказывают консервирующее действие в концентрациях, измеряемых в тысячных долях процентов. Их применение для консервирования пищевых продуктов очень ограниченно, т. к. они отрицательно влияют на организм человека (убивают естественную микрофлору кишечника, могут вызывать аллергические реакции организма и др.). Кроме того, их широкое применение при лечении многих заболеваний приводит к появлению устойчивых к ним микроорганизмов.
Для консервирования пищевых продуктов целесообразно применение специальных антибиотиков, которые не используют в медицине. Например, низин добавляют при консервировании ограниченного ассортимента плодоовощных консервов (зеленого горошка, картофеля, цветной капусты, томатов и др.) в количестве 100 мг/л заливки. Низин снижает термоустойчивость бактериальных спор и увеличивает эффективность стерилизации, что позволяет смягчать режимы стерилизации. Низин быстро разрушается в желудочно-кишечном тракте, его отрицательное влияние на полезную микрофлору кишечника не установлено.
Из антибиотиков растительного происхождения (фитонцидов) наиболее приемлемы для консервирования эфирное масло семян горчицы, аллиловое масло. Добавление фитонцида в концентрации 0,002% при производстве маринадов в герметичной таре помогает сохранить продукцию в течение года даже без пастеризации.
Между тем не существует химических веществ, которые бы полностью удовлетворяли всем требованиям, предъявляемым к консервантам пищевых продуктов.
Консервирование плодовых полуфабрикатов диоксидом серы, сернистой кислотой или ее солями называется сульфитацией. Диоксид серы - это бесцветный газ, имеющий специфический запах. Консервирующее действие проявляется при концентрации диоксида серы в пределах от 0,1 до 0,2%. Сульфитацию целых плодов, ягод, пюреобразных полуфабрикатов, соков и других продуктов наиболее часто применяют на предприятиях первичной переработки плодов. Наиболее восприимчивы к диоксиду серы плесневые грибы и бактерии, включая уксусно- и молочнокислые. Дрожжи менее чувствительны.
Сульфитированные продукты токсичны, и в пищу их не используют. Большим достоинством консервирования диоксидом серы является возможность проведения десульфитации продукции в процессе ее последующей доработки. При нагревании суль-фитированного продукта диоксид серы практически полностью улетучивается.
Бензойная кислота - белое кристаллическое, труднорастворимое в воде соединение, поэтому для консервирования применяют бензойнокислый натрий (бензоат натрия) (C6H5COONa), который хорошо растворяется в воде, не имеет ни запаха, ни вкуса и оказывает консервирующее действие в концентрации 0,1%, что разрешено органами здравоохранения в консервной промышленности.
Бензоат натрия оказывает антисептическое действие на дрожжи и плесени, но слабо тормозит развитие уксусно-, молочнокислых и некоторых других бактерий. Консервирующее действие проявляется только в продуктах с кислотностью не менее 0,4%. Для подавления роста бактерий, особенно кислотообразующих, концентрация бензойной кислоты может достигать 0,2%. Наличие в продукте белков повышает устойчивость микроорганизмов и снижает эффективность действия консерванта.
При консервировании соков с применением бензоата натрия его содержание нормируют в зависимости от вида сырья: для клубничного, малинового, черносмородинового - не более 0,1%, для всех остальных соков - не более 0,12%.
Сорбиновая кислота (СН3(СН)4СООН) и ее соли начали широко использоваться в последние годы в консервном производстве, они считаются безвредными для человека. Сорбиновая кислота, подобно естественным жирным кислотам, при участии лимонной кислоты разлагается в организме на углекислый газ и воду; она не сообщает продуктам постороннего привкуса и запаха, обладает консервирующим эффектом в небольших концентрациях - 0,05-0,1%. Сорбиновая кислота и ее соли подавляют развитие дрожжей, плесеней и многих бактерий, за исключением молочно- и уксуснокислых, на которые они практически не оказывают воздействия. Антисептическое действие лучше проявляется в кислой среде.
Сорбиновую кислоту и ее соли как консервант применяют при производстве соков плодовых и ягодных натуральных, с сахаром, с мякотью, концентрированных, осветленных и неосветленных, плодово-ягодных экстрактов, джемов, варенья, плодов и ягод дробленых и протертых с сахаром, соусов фруктовых и овощных, повидла, томатной пасты, томатных соусов, квашеной капусты, соленых огурцов и томатов и др.
Применение сорбиновой кислоты позволяет значительно снизить температуру и время нагрева продукции, использовать для фасовки тару, не выдерживающую обработку высокими температурами.
Особую ценность этот консервант представляет при производстве протертых или дробленых непастеризованных плодов и ягод с сахаром.
Хранят консервированную продукцию при температуре 0-25 °С не более одного года, соленые и квашеные овощи - 2 мес, фруктовые полуфабрикаты - 6 мес.
Дегидроацетовая кислота имеет высокий антисептический эффект. При ее концентрации 0,0003% подавляется жизнедеятельность плесневых грибов и дрожжей. Менее эффективно действие консерванта на молочнокислые и анаэробные спорообразующие бактерии. Негативного влияния на организм человека не установлено. Разрешено применение дегидроацетовой кислоты при производстве повидла, желе и яблочного сока в концентрации 3 г/т продукта.
Определение остаточного содержания консервантов в сырье и готовой продукции относится к обязательным требованиям при проведении сертификации. Для сушеных фруктов и овощей нормативное содержание диоксида серы зависит от вида продукции и составляет 150-1000 мг/кг. Для повидла и джемов содержание диоксида серы не должно превышать 20 мг/кг, а сорбиновой кислоты - 500 мг/кг; для плодово-ягодных пюре, пульпы (полуфабрикаты) двуокиси серы - до 1000-3000 мг/кг, бензойной кислоты - не более 1000 мг/кг, томат-продуктов из сульфитированной массы (сухих веществ 30%) двуокиси серы - не более 380 мг/кг. В продукции, консервированной низином (картофель, зеленый горошек, томаты, цветная капуста и др.), массовая доля низина в заливке не должна превышать 100 мг/кг.