Основні способи впливу на мікрофлору продуктів

Псування харчових продуктів, зокрема плодів і овочів, викликане головним чином дією мікроорганізмів (гниття, бродіння). Плоди і овочі містять велику кількість вологи і живильних речовин (цукру, азотисті, пектинові речовини) і є хорошим живильним середовищем для мікробів. В ряді випадків, коли створені умови, при яких мікроби відсутні, а ферменти в процесі технологічної обробки залишилися непошкодженими, плоди і овочі або отримані з них продукти можуть зіпсуватися і за відсутності мікробів через біохімічні процеси, які протікають при обов’язковій участі ферментів. Таким чином, для того, щоб надійно оберегти плоди і овочі або консерви від псування, необхідно створити такі умови зберігання або так видозмінити їх властивості, щоб мікроби, що потрапили в них, були знищені або не могли розвиватися, а ферменти, які регулюють біохімічні процеси, були інактивовані.

Всі методи консервування можна поділити на тригрупи:

o методи, що ґрунтуються на принципі біозу, тобто на підтримці життєвих процесів в сировині і використанні її природного імунітету;

o методи, що ґрунтуються на принципі анабіозу, тобто на уповільненні, придушенні життєдіяльності мікроорганізмів в рослинній сировині за допомогою різних фізичних, хімічних і біологічних чинників;

o методи, що ґрунтуються на принципі абіозу, тобто на повному припиненні всіх життєвих процесів як в сировині, так і в мікроорганізмах.

Жоден з принципів, покладених в основу цієї класифікації, не може бути здійснений на практиці в чистому вигляді. Найчастіше ті або інші методи консервування ґрунтуються на змішаних принципах.

Біоз не є методом консервування в звичайному розумінні, а служить лише системою заходів, що забезпечують підтримку всіх життєво важливих процесів в сировині і використання її природного імунітету. Плоди і овочі в свіжому вигляді зберігають без будь-якої спеціальної обробки. Використовують лише заходи, що спрямовані на підтримку нормальних життєвих процесів і деяке обмеження їх інтенсивності, з тим щоб зменшити витрату живильних речовин за рахунок дихання і знизити втрати маси за рахунок випаровувань вологи, шляхом створення оптимального режиму зберігання. Перед укладанням сировини на зберігання перш за все відбраковують зіпсовані екземпляри і сировину розміщують так, щоб не був ускладнений доступ повітря до окремих плодів, інакше процес нормального дихання порушиться і наступить анаеробне дихання, що полягає в безкисневому розкладанні цукрів на спирт і вуглекислий газ. Спирт, що утворюється, є отрутою для цитоплазми, він отруює рослинні клітини і приводить їх до загибелі. Інтенсивність процесів дихання і випаровування вологи зростає з підвищенням температури. Тому не можна зберігати сировину просто неба або в приміщенні, куди проникають прямі сонячні промені або теплота. Швидкість випаровування вологи залежить також від вологості навколишнього повітря. При низькій вологості повітря можуть виникнути зайві втрати вологи, внаслідок чого відбудеться усихання плодів. Накопичення в атмосфері сховища значної кількості вуглекислоти, що утворилася в процесі дихання плодів, також небажано, оскільки нормальне дихання сировини припиняється. Тому стежать не лише за вологістю атмосфери, але і за її газовим складом. Нарешті, підтримка нормальних життєвих процесів в сировині вимагає створення умов, при яких сировина якомога менше б стикалася із збудниками псування. Для цього у сховищах необхідно підтримувати чистоту, а плоди в окремих випадках загортати в папір. У консервному виробництві принцип біозу використовується не як самостійний метод консервування, а як спосіб короткочасного зберігання сировини на сировинних майданчиках, де сировину зберігають тільки до переробки протягом декількох діб.

Під анабіозом розуміють переведення сировини в стан, при якому різко сповільнюються всі біологічні процеси, слабо протікають обмінні процеси в клітинах, припиняється діяльність мікроорганізмів і шкідників. Але при зміні умов зберігання всі ці процеси знов активізуються. На цьому принципі ґрунтується ряд способів консервування: зберігання в охолодженому стані; заморожування продукту; створення високого осмотичного тиску в середовищі; висушування; зберігання в регульованому газовому середовищі; маринування, квашення, спиртування.

Зберігання в охолодженому стані. Досягається шляхом охолодження сировини або продуктів її переробки до температури не нижче (–)1-(–)3^оС. Такий режим зберігання сприяє значному уповільненню біохімічних процесів, що притікають в рослинній сировині, а також зниженню активності мікроорганізмів. З пониженням температури швидкість дихання сильно сповільнюється, а тривалість зберігання плодів зростає. Спосіб холодного зберігання дає можливість зберегти сировину при мінімальній зміні її натуральних властивостей протягом декількох тижнів.

Заморожування. Передбачає охолодження сировини і продуктів до температури, значно нижчої, ніж температура замерзання. Заморожені харчові продукти і сировину можна зберігати протягом багатьох місяців, тобто значно довше, ніж при використанні помірно низьких температур. Це пояснюється тим, що в заморожених харчових продуктах вода перетворена на лід і мікроорганізми, живлення яких відбувається осмотичним шляхом, припиняють свою життєдіяльність. Заморожування здійснюють при температурі (–)18-(–)20^оС, оскільки тоді утворюються найдрібніші кристали льоду, які не травмують клітини продукту, і при розморожуванні сировина зберігає свої товарні властивості. Причинами загибелі рослинної клітини при заморожуванні є: безпосередня дія низької температури; обезводнення цитоплазми в процесі утворення льоду; механічний тиск льоду на зневоднену цитоплазму, що викликає руйнування тканини цитоплазмової мембрани, коагуляцію колоїдів, які входять до її складу, і, як наслідок, необоротне збільшення клітинної проникності.

Живі об’єкти, наприклад сухе насіння рослин, які містять невелику кількість води, витримують, не гинучи, дуже низькі температури. Багато вегетативних форм мікроорганізмів гинуть при низьких температурах, спори ж, що містять значно менше вільної вологи, виживають, впадаючи лише в анабіотичний стан. Низька температура, відсутність вологи заважають здійсненню осмотичного живлення мікроорганізмів і уповільнюють біохімічні реакції в клітині. Тому харчові продукти можуть зберігатися в замороженому вигляді тривалий час. Ускладнює і стримує широке застосування методу заморожування те, що, одного разу заморозивши харчові продукти до (–)18^оС, слід підтримувати цю температуру до тих пір, поки продукт не потрапить на стіл до споживача. Варто підвищити температуру замороженого харчового продукту хоч би до (–)10^оС, як мікроорганізми повертаються до нормальної життєдіяльності, яку вже не зупинити повторним зниженням температури до(–)18^оС.

Консервування за допомогою підвищення осмотичного тиску в середовищі.Високі концентрації осмотичних речовин сприяють плазмолізу рослинних мікробних клітин, внаслідок чого мікроорганізми впадають в анабіотичний стан. Як осмотичні речовини для консервування харчових продуктів застосовують цукор і сіль. Щоб надійно зберегти харчові продукти цим способом, слід викликати стійкий плазмоліз мікробних клітин, який досягається при концентрації цукру не менше 60-70% (варення, джем, повидло) і солі – 10-12% (соління продуктів). Принцип анабіозу в цьому випадку полягає в тому, що мікроорганізми, які можуть потрапити в готову продукцію при її зберіганні, не зможуть там розвиватися через високий осмотичний тиск в навколишньому середовищі. Повної гарантії довгострокового зберігання харчових продуктів цей спосіб не дає, тому консервуючу дію цукру часто доповнюють пастеризацією продуктів, розфасованих в герметичну тару.

Висушування. Цей спосіб консервування також призводить до анабіозу мікроорганізмів. Мінімум вологи, при якому можливий розвиток бактерій, складає 25-30%, пліснявих грибів – 10-15%. Потрапляючи в сухе середовище, мікробні клітини осмотично віддають свою вологу, відбувається плазмоліз клітини. При висушуванні вологість овочів і плодів доводять до 8-25%, тобто до рівня, який перешкоджає розвитку мікроорганізмів.

Висушування як спосіб консервування має багато переваг: технологія і обладнання достатньо прості; маса і об’єм сировини в процесі висушування зменшуються у декілька разів; висушені продукти не вимагають особливих умов для зберігання, не потребують герметичної упаковки, не вимагають особливих сховищ. Основний недолік висушуванняполягає в поганій відновлюваності природних властивостей висушених продуктів при вторинному зволоженні перед споживанням.

Ефективним способом, що дозволяє отримувати продукцію високої якості, є сублімаційне висушування. В цьому випадку сировину заморожують в атмосфері глибокого вакууму, внаслідок чого волога сублімується, молекулярна структура матеріалу змінюється мало, висушений матеріал відрізняється високою пористістю. Початкові властивості сировини швидко відновлюються при зволоженні продукції. Висушені способом сублімації харчові продукти зберігають початковий об’єм, колір, запах, смак і біологічну цінність. Проте цей спосіб висушування досить дорогий і вимагає використання герметичної тари для зберігання висушених продуктів.

Зберігання сировини в регульованому газовому середовищі. При вмісті вуглекислого газу в атмосфері сховища не більше 10% дихання плодів не припиняється, а тільки сповільнюється. Завдяки цьому знижується витрата живильних речовин клітини і термін зберігання сировини подовжується. Так само підвищена концентрація вуглекислоти діє на мікроорганізми. Зберігання плодів в регульованому газовому середовищі дозволяє значно збільшити термін їх зберігання, але склад середовища залежить від виду продукції, що зберігається. Проте спосіб не набув широкого поширення в промисловості саме через складність підбору і підтримання оптимального складу газових сумішей для різних видів сировини.

Маринування, квашення і спиртове бродіння. Ці способи консервування ґрунтуються на неможливості більшості мікроорганізмів, особливо тих, що викликають гниття, розвиватися в кислому середовищі (рН менше 5) або в середовищі, що містить спирт.

Для підвищення кислотності використовують оцтову кислоту. Концентрація оцтової кислоти в маринадах коливається від 0,6 до 1,2%, що недостатньо для повного припинення розвитку плісняви, оцтовокислих бактерій та інших мікроорганізмів, тому для збільшення терміну зберігання мариновані продукти фасують в герметичну тару і пастеризують або зберігають при знижених температурах. Термін «квашення» зазвичай використовують стосовно капусти, термін «соління» – для огірків і томатів, а термін «мочення» – для яблук. Всі ці продукти консервують за допомогою молочнокислого бродіння, внаслідок чого в продукті накопичується молочна кислота в кількості 1-2%, яка зберігає продукт від псування.

На принципі абіоза, тобто повного припинення життєдіяльності клітин сировини і мікроорганізмів, ґрунтується велика кількість способів консервування: теплова стерилізація, застосування електричного змінного струму високої і надвисокої частоти, використання антисептиків, антибіотиків.

Теплова стерилізація.Це обробка продукту під дією високої температури, при якій мікроорганізми гинуть в результаті необоротних змін, що відбуваються в протоплазмі клітки, коагуляції білків і розриву цитоплазмової оболонки клітини. Таким чином, збудники псування, що знаходяться всередині консервних банок, при тепловій обробці гинуть, а ті, що знаходяться в навколишньому середовищі завдяки герметичності тари всередину тари потрапити не можуть.Ферменти, що збереглися в продукті на початок стерилізації, інактивуються. Консервовані у такий спосіб харчові продукти можуть зберігатися протягом багатьох років. Готові консерви зберігають в звичайних складах, перевозять в звичайних залізничних вагонах і на автомобілях. У цьому полягає значна перевага способу. Даний спосіб консервування – основний в промисловості і найбільш надійний серед всіх способів зберігання харчових продуктів. При використанні оптимальних режимів стерилізації для кожного конкретного виду харчового продукту хімічні зміни в ньому і зміни його природних властивостей будуть мінімальними. Принцип абіозу в цьому способі дотриманий як відносно мікроорганізмів, так і консервованої сировини.

Застосування електричного струму високої і надвисокої частоти.Якщо харчовий продукт помістити в електричне поле змінного струму високої частоти (20-30 МГц), структурні елементи продукту в результаті змінної поляризації набувають коливального руху, який завдяки внутрішньому тертю перетвориться в теплоту. Оскільки поглинання електричної енергії відбувається одночасно, продукт в полі ВЧ розігрівається швидко (всього за 1-2 хв), одночасно і рівномірно по всьому об’єму. Короткочасний ефективний нагрів дозволяє отримувати консерви високої якості, особливо в тих випадках, коли при звичайній стерилізації якість погіршується через розварювання плодів (компоти). Ще ефективніший надвисокочастотний нагрів при частоті 2400 МГц, який дозволяє здійснити безперервний процес стерилізації на конвеєрі в робочій камері. Проте впровадження процесів ВЧ- і НВЧ-обработки в практику консервування стримується через складність обладнання, відносно високу вартість процесу, складність контролю температурного режиму в банці при обробці.

Консервування за допомогою антисептиків. Ґрунтується на здатності антисептиків знищувати мікроорганізми, зберігаючи продукт від псування. Проникаючи в клітину мікроба, ці речовини вступають у взаємодію з білками протоплазми, паралізуючи при цьому її життєві функції і приводячи мікробну клітину до загибелі.

Антисептики, придатні для збереження харчових продуктів, повинні відповідати таким вимогам:

o бути отруйними для мікробів в невеликих дозах, проте у вживаних дозах не чинити шкідливого впливу на організм людини;

o не вступати у взаємодію з харчовими речовинами і не надавати продукту неприємного запаху або присмаку;

o не реагувати з матеріалом технологічного обладнання або консервної тари;

o легко вилучатися з продукту перед його споживанням.

Антисептика, який повністю відповідав би цим вимогам, поки не знайдено. Більшість з них шкідливо впливає не тільки на мікроби, але і на організм людини. Для консервування плодів і ягід, фруктового пюре і плодово-ягідних соків застосовують діоксид сірки, бензойну кислоту або її натрієву сіль і сорбінову кислоту.

Консервування за допомогою антибіотиків.Ґрунтується на бактерицидному характері їх дії. Найбільш поширені такі антибіотики мікробного походження, як пеніцилін, стрептоміцин, граміцидин. Крім перерахованих використовуються антибіотики рослинного походження, так звані фітонциди, які входять до складу цибулі, часнику, хріну, гірчиці. Антибіотики в сотні разів ефективніші за антисептики, чинять консервуючу дію в концентраціях, які вимірюються декількома десятитисячними частками відсотка. Проте слід враховувати, що систематичне вживання антибіотиків небезпечне для здоров’я людини, оскільки приводить до появи в організмі людини рас мікроорганізмів, стійких до їх дії. Тому єдиним антибіотиком, що отримав дозвіл органів охорони здоров’я для консервування харчових продуктів (та й то за особливих умов), є хлортетрациклін, або біомицин. Цінною в технологічному відношенні особливістю є його здатність повністю розкладатися при нетривалому кип’ятінні, тому біоміцин дозволено застосовувати тільки для консервування сировини тваринного походження – м’яса, риби, птиці, яке вживається в їжу після гарячої кулінарної обробки.

З фітонцидів найбільш відповідним для консервування є ефірне масло, що отримується з насіння гірчиці, так зване алілгірчичне масло (ізородановий ефір алілового спирту). Введення цього антибіотика, наприклад в маринади, в кількості 0,002% дозволяє зберегти ці продукти більше року за умови герметичного закупорювання банки без псування, навіть якщо вони не були пастеризовані.

Знепліднююче фільтрування. Фільтрувальним матеріалом служить пресована асбестоцелюлозна маса, розміри пор якої менші за розміри мікробної клітини. Суть знепліднюючого фільтрування полягає не в знищенні мікроорганізмів, а в механічному їх вилучені з продукту. Оскільки в технологічному процесі не передбачений нагрів продукту, всі ферменти в ньому повністю зберігаються. Тому перед знепліднюючим фільтруванням продукт доводиться нагрівати, щоб інактивувати ферменти. Спосіб консервування знепліднюючим фільтруванням можна застосовувати до обмеженої кількості харчових продуктів, що відрізняються повною прозорістю.

Ультрафіолетове випромінювання.Охоплює область електромагнітних коливань з довжинами хвиль (0,136-4)*10^–7 м, володіє великою енергією, тому чинить сильну хімічну і біологічну дію. Залежно від довжини хвилі вплив різних ділянок ультрафіолетового спектру неоднакова. Найбільший вплив на бактерії, що пригнічує їх життєдіяльність і приводить живі клітини до загибелі, чинять промені з довжиною хвилі (2,0-2,95)*10^–7 м. Ця область ультрафіолетових променів називається бактерицидною. Максимум бактерицидної дії чинять промені з довжиною хвилі близько 2,6*10^–7 м.

Широке використання бактерицидного ефекту ультрафіолетових променів для консервування харчових продуктів лімітується їх малою проникаючою здатністю, що не перевищує частки міліметра – УФ-промені не пропускають стінки жерстяної і скляної тари. Тому УФ-промені можуть бути використані в основному для поверхневої стерилізації продуктів. Ультрафіолетові промені можна використовувати для знезараження повітря і поверхонь стін камер на харчових підприємствах, для стерилізації тари, а також молока за умови обробки його в тонкому шарі.

Іонізуюче випромінювання.Це випромінювання володіє високою енергією, здатне викликати іонізацію атомів і молекул та стимулювати в опромінених матеріалах однотипні хімічні реакції.

Два види випромінювання – рентгенівські і гамма-промені чинять іонізуючий вплив, α- і β-промені мають малу проникаючу здатність, і їх вплив на опромінювані матеріали незначний.

При певному дозуванні іонізуючих випромінювань можна подавити життєдіяльність мікроорганізмів або зовсім їх знищити. На цьому ґрунтуються такі способи консервування харчових продуктів, якрадуризація і радаппертизація.

При радуризації, як здійснюється дозами 250-800 тис. рад, мікроорганізми знищуються лише частково, внаслідок чого плоди, овочі, м’ясо і риба можуть зберігатися в свіжому вигляді довше, ніж без радіаційної обробки.

Радаппертизація, або радіаційна стерилізація, чинить таку ж дію на мікроорганізми, як і тепловастерилізація, але при цьому потрібні дуже великі дози іонізуючих випромінювань, порядку 1,5-2 млн. рад, бо мікроорганізми, особливо спори анаеробів, дуже стійкі до радіаційного впливу. Але такі великі дози приводять до появи сторонніх запахів і присмаків в продукті, розкладанню харчових речовин, особливо аскорбінової кислоти, утворенню токсичних сполук, тому для обробки харчових продуктів вони не використовуються.

-font-�d$l:��� �� icode MS"; mso-ansi-language:UK;mso-fareast-language:UK'> виготовляють у вигляді плиток масою 125 і 250 г. Чай отримують купажуванням і пресуваннямвисівок і крихт, що утворюються після сортування напівфабрикату чорного чаю на первинних фабриках. Чорний плитковий чай випускається вищого, першого, другого і третього ґатунків. Вологість плиткового чаю повинна становити не більше 9%. З підвищенням ґатунку чаю вмісту кофеїну збільшується з 1,8% до 2,2%, а вміст таніну з 8,0 до 9,0%. За органолептичними показниками чорний плитковий чай повинен відповідати таким вимогам: настій чаю міняється від чис­того коричневого з темно-червоним відтінком у вищого ґатунку до мутнуватого темно-коричневого з бурим відтінком у третього ґатунку; аромат чаю вищого ґатунку приємний, повний; смак з деякими від­тінками терпкості, зі зниженням ґатунку аромат слабшає, з’являється грубуватий і навіть грубий смак.

Всі пресовані види чаю відрізняються зниженою гігроскопічністю, компактністю і транспортабельністю.

Чайні концентратиі чайні барвники.Виробництво цих продуктів дозволяє раціональніше використовувати сировинні ресурси чайної промисловості. Чайні концентрати і чайні барвники миттєво розчиняються в холодній і гарячій воді, транспортабельні, мають більший термін зберігання, ніж звичайний чай, відрізняються високою біологічною активністю, оскільки в достатній кількості містять властиві чаю цінні хімічні компоненти: ТКС, кофеїн, амінокислоти, органічні кислоти, вітаміни.

Сировиною для виробництва чайних концентратів можуть бути: свіжий чайний лист (як правило, некондиційний); готовий чай будь-якого виду і сорту, найчастіше низькосортний, а також сходові фракції, отримані при сортуванні байхового чаю. Зелений і чорний чайні концентрати випускають в сухому і рідкому вигляді.

При виробництві сухих концентратів сировину піддають гарячій екстракції. Отриманий екстракт фільтрують і сушать. Висушування можна проводити розпилювальним способом, але при цьому втрачається значна частина ароматичних речовин, і сублімацією, що дозволяє максимально зберегти аромат початкової сировини. Вмісту вологи в сухому концентраті чаю повинен бути не вище 4%, таніну 1,6-5,5%, кофеїну 0,3-0,75%.

Рідкий концентрат чаю – це натуральний чайний екстракт, отриманий згущуванням до вмісту сухих речовин не менше 60%, а потім підданий стерилізації (для припинення окислювальних процесів ферментативного і неферментативного характеру з метою стабілізації якості, особливо при тривалому зберіганні продукту) в герметичній упаковці.

Рідкі і сухі концентрати чаю виготовляють без добавок або з додаванням цукру, лимонної кислоти, ефірних олій та інших речовин.

Для отримання чайних барвників використовують головним чином грубий чайний лист і формувальний матеріал, що отримується при щорічному підрізуванні чайної рослини. Чайні барвники є порошками зеленого, жовтого, коричневого і червоного кольорів. В основі їх отримання лежить принцип регулювання глибини окислювальних процесів в чайній сировині шляхом термічної обробки. Зупиняючи дію окислювальних ферментів на початку переробки сировини, отримують зелені барвники, при їх частковій дії – жовті, а при тривалій дії – коричневі. Далі здійснюють екстракцію водою або етанолом, після чого екстракт висушують до порошкоподібного стану.

Особливе значення має спосіб отримання натуральних барвників, багатих вітаміном Р, із столового буряка і чайної сировини жовтого, коричневого і червоного кольорів. Червоні забарвлені речовини буряка нестійкі і швидко руйнуються. Для запобігання цьому процесу до столового буряка додаютьчайні барвники. Фенольні сполуки чайних барвників чинять інгібуючу дію на ферменти буряка, які руйнують пігменти.

Чайні барвники містять не більше 4% вологи, не менше 6% таніну. Вони використовуються в кондитерській промисловості, одночасно підвищуючи біологічну цінність виробів.

Тонізуючі безалкогольні налитки на чайній основі.Хороша розчинність рідких концентратів зеленого і чорного чаю зумовлює їх використання в безалкогольній промисловості. Крім того, тонізуючі напої на чайній основі збагачені властивими чаю біологічно-активними речовинами, володіють освіжаючими і приємними смаковими властивостями.

Тонізуючі напої виготовляють з концентратів чорного і зеленого чаю з додаванням смакових і ароматичних речовин (цукру, лимонної ефірної олії, лимонної кислоти, фруктових соків, особливо мандаринового, цукрового колеру) і води, насиченої вуглекислим газом.