Факторы, влияющие на сохранность продуктов

Хранение продуктов с минимальными потерями массы и без ухудшения качества возможно только при содержании каждого из них в оптимальных условиях. Изучение подобных условий, разработка и совершенствование режимов и способов хранения продуктов – важнейшая задача теории и практики хранения. При решении ее прежде всего обращаются к свойствам самого продукта как объекта хранения, а затем определяют режимы и способы хранения.

Устойчивость продукта при хранении зависит от его химического состава, физической структуры и реакции на воздействие факторов окружающей среды. Сельскохозяйственные продукты хранить сложно, т.к. в их состав входят различные группы органических соединений, минеральные вещества и вода. Большая часть этих продуктов представляет собой многоклеточные живые организмы (клубни, корнеплоды), в тканях которых протекают различные процессы обмена веществ с участием ферментов. Хранение осложняется и наличием значительного количества свободной воды.

Кроме того, сохраняемые продукты легко доступны микроорганизмам. Так, все растения имеют пожизненную эпифитную микрофлору, а больные – и соответствующих возбудителей инфекции. При уборке урожая микрофлора пополняется микробами из окружающей среды (из почвы). При хранении все эти микроорганизмы могут активно размножаться и влиять на величину массу и качество продуктов. Многие продукты (зерно, семена) – хорошая питательная среда для вредителей запасов (насекомых, клещей). Активное развитие их грозит огромными потерями массы и качества.

Основные факторы, влияющие на жизнедеятельность клеток и тканей продукта, микроорганизмов, насекомых и клещей: температура, влажность и газовый состав окружающей среды.

Поэтому все режимы и способы хранения продуктов базируются на изучении взаимосвязей между хранимым объектом и окружающей средой.

Таким образом, при хранении продуктов потребительская ценность и размеры потерь зависят главным образом от следующих причин: интенсивности биохимических процессов в тканях продукта, степени воздействия на продукт микроорганизмов, развития в массе продукта насекомых и клещей. Потери массы и качества продуктов значительно возрастают при доступе к ним грызунов и птиц.

Принципы хранения продуктов, классификация хранения продуктов

Способы хранения продуктов основаны на частичном или полном подавлении протекающих в них биологических процессов. В основе этих процессов (по классификации проф. Я.Я. Никитинского) лежат четыре принципа: биоз, анабиоз, ценоанабиоз и абиоз. Каждый из этих принципов имеет по несколько модификаций.

Принцип биоза

Подразделяется на 2 вида: истинный (полный) – эубиоз и частичный - гемибиоз.

Эубиоз. Сохранение живых организмов до момента их использования. Так содержат домашний скот, птицу, сохраняют живую рыбу. При этом необходимо соблюдать рациональные условия содержания и режим кормления.

Этот принцип дает возможность планомерно загружать перерабатывающие предприятия и холодильники. Нарушение условий эубиоза – недостаточное кормление и поение животных, неправильное содержание и транспортирование – наносит большой ущерб, так как скот и птица теряют массу и общую упитанность.

Гемибиоз. Пользуясь иммунными и защитными свойствами таких частей растений, как клубни, корнеплоды, луковицы, плоды, ягоды и т.д., удается в течение определенного времени сохранить их в свежем виде. Для этого создаются условия, замедляющие развитие биологических процессов и исключающие заметное обезвоживание продуктов, а именно поддерживается температура, близкая 0^oС и определенная влажность. Правильное применение принципа гемибиоза позволяет снабжать население свежими растительными продуктами.

Принцип анабиоза

Это приведение продукта в состояние, при котором резко замедляются или совсем не проявляются биологи-ческие процессы. В таком продукте слабо протекают процессы обмена веществ в клетках, приостановлена деятельность микроорганизмов. В подобном состоянии живые организмы не уничтожены и при более благоприятных условиях могут вновь активизироваться. Термоанабиоз. Это хранение продуктов при пониженных и низких температурах. Оно основано на чувствительности живых организмов и их ферментативных систем к температуре. Различают два вида термоанабиоза: психро- и криоанабиоз.

При психроанабиозе продукты находятся в охлажденном состоянии при температурах, близких к 0^oС, но так, чтобы они не замерзали. Применяют для сохранения овощей и плодов, яиц, молочных продуктов, мяса, рыбы, продовольственного и кормового зерна. Оптимальная температура хранения овощей и плодов –1…5^oС.

Криоанабиоз

Обеспечивает сохранность продуктов в течение длительного времени. Перед употреблением их по определенным правилам оттаивают (дефростируют).

Существенную роль играют как температура замораживания, так и скорость процесса. При замораживании в продукте происходят процессы изменения физического и коллоидного характера, а также изменения в составе микрофлоры. От режима и способа замораживания зависят потери массы продукта, его пищевые и вкусовые достоинства после дефростации.

Термоанабиоз применяют для хранения зерна, плодов и овощей с использованием природного холодного воздуха (активное вентилирование), а также искусственного холода (холодильные установки).

Ксероанабиоз. Это хранение продуктов в сухом состоянии. Частичное или пол-ное обезвоживание приводит к полному прекращению в нем различных биохимических процессов, лишает микроорганизмов возможности развиваться. При значительном обезвоживании прекращается жизнедеятельность насекомых и клещей. При влажности зерновых продуктов менее 10% не развиваются многие насекомые, неактивны микроорганизмы.

Таким образом, при обезвоживании продуктов происходит повышение концентрации субстата до таких пределов, при которых нет условий для нормального обмена веществ в клетках самого продукта, клетках микробов и в организме насекомых.

Влагу из продукта часто удаляют испарением, т.е. сушкой.

Сушка – старейший способ сохранения продуктов. Используя солнечные лучи, теплый сухой или подогретый воздух, обогревательные приборы люди еще в старину сушили плоды, овощи, мясо. В н.в. возможна сушка таких продуктов, как молоко, яйца, соки. В последние годы разработаны и широко применяются методы сублимационной сушки (вымораживанием), сушка токами высокой частоты, инфракрасными лучами и др.

Современные методы и режимы сушки позволяют получать полноценные продукты с сохранением их природных свойств. Нередко сушеные продукты имеют преимущества перед свежими. Они занимают меньший объем, содержат питательные вещества в концентрированном виде и лучше усваиваются, более транспортабельны.

При сушке многими способами в продуктах остаются живыми различные микроорганизмы и их споры (бактерии, дрожжи, плесневые грибы). При создании благоприятных условий микробы активизируются, развиваются и портят продукт.

Осмоанабиоз. Метод основан на создании повышенного осмотического давления в среде. Повышение давления защищает продукт от воздействия микроорганизмов и тем самым – от микробиологических процессов (гниение, плесневение). С повышением давления в клетках микробов нарушается тургор, наступает плазмолиз (отдача влаги в окружающий субстат). Разные группы микроорганизмов выдерживают различные концентрации субстата. Так, молочнокислые бактерии и дрожжи выдерживают значительно большие концентрации, чем гнилостные бактерии. Это позволяет регулировать ход микробиологических процессов в продукте и останавливать их. Повышения осмотического давления достигают введением соли или сахара.

Соление применяют для консервирования рыбы, овощей и т.п. Причем при солении овощей применяют такую концентрацию соли, которая угнетает гнилостные бактерии, но не ограничивает развитие молочнокислых бактерий. Так, при квашении капусты вводят соль 1,6-2% массы капусты.

Для полного консервирования продуктов методом посола требуется 8-12% массы продукта. Соль применяют в сухом виде (сухой посол) или в растворе (мокрый посол). При сухом посоле мясо или рыбу натирают солью, укладывают в тару и пересыпают солью. Растворяясь, она проникает в ткани продукта, из него выделяется вода, в результате образуется рассол (тузлук). При мокром посоле готовят рассол (искусственный тузлук), которым и заливают продукт.

Для консервирования плодов и ягод используют сахар в большом количестве, так как дрожжи, находящиеся в ягодах, способны выдержать очень высокое осмотическое давление. Так при консервировании кипящим сиропом его нужно не менее 60% массы продукта. При консервировании без кипячения в продукт вводят удвоенное количество сахара.

Ацидоанабиоз. Метод основан на создании в продуктах более кислой среды введением пищевых кислот. Гнилостные бактерии успешно развиваются при рН, близком к 7, хорошо существуют в щелочной среде (рН более 7) и значи-тельно хуже в кислой среде. При рН ниже 5 большинство их них не размножается. В качестве пищевых кислот используют уксусную кислоту, виноградный и плодовоягодный уксусы.

Применение уксусной кислоты совместно с пряностями называют маринованием. Маринуют продукты с пастеризацией или без нее. В последнем случае увеличивают количество уксусной кислоты. Ее содержание в продуктах должно составлять 0,2-0,9%. При испарении или разложении уксусной кислоты маринады очень быстро портятся.

Наркоанабиоз. Основан на анестезирующем действии на организмы паров некоторых веществ (хлороформа, эфира). Отсутствие кислорода (аноксианалиоз) исключает возможность развития аэробных микроорганизмов (плесеней), насекомых и клещей. Дыхание клеток самого продукта приобретает анаэробный характер и вскоре прекращается совсем. Таким образом, происходит консервация продукта, сопровождающаяся гибелью многих организмов.

На практике аноксианабиоз создают при содержании продуктов в герметических условиях. В емкости с продуктами для ускорения консервации вводят диоксид углерода, азот, вытесняя кислород. Возможна и самоконсервация продукта, наступающая после периода, в течение которого кислород расходуется при дыхании компонентов продукта. Этот метод применяется при хранении зерна продовольственного и кормового назначения, плодов, мяса в специальных герметизированных камерах. Состав газовой среды для хранения строго определяют по соотношению кислорода, азота и диоксида углерода. Разработаны режимы регулируемых газовых сред (РГС).

Принцип ценоанабиоза

Создавая благоприятные условия для определенной группы микробов, желательных для развития, предупреждают размножение других, портящих продукт. Иногда для создания определенной направленности микробиологических процессов в продукт вводят чистую культуру или массу микробов.

Обычно используют две группы микроорганизмов: молочнокислые бактерии и дрожжи. Первые развиваясь в продукте, накапливают в нем молочную кислоту до 1-2%. Вторые выделяют значительное количество этилового спирта (до 10-14%) – сильного яда для бактерий. Часто эти оба процесса проходят параллельно. При достижении максимальной концентрации в продукте молочной кислоты или спирта прекращают свою жизнедеятельность и микроорганизмы, продуцирующие данные вещества.

Ацидоценоанабиоз. Метод широко используется при изготовлении и сохранении молочнокислых продуктов, соленоквашеных овощей и моченоквашеных плодов. В качестве сопутствующего брожения наблюдается и спиртовое.

Алкоголеценоанабиоз. В чистом виде используют в виноделии. Сбраживанием виноградного, плодового или ягодного соков (сусла) дрожжами получают натуральные столовые вина, содержащие до 9-14 объемных процентов спирта. При этом сохраняются все полезные свойства сока. Более крепкие вина (крепленые, в которые добавляют спирт) также проходят этап сбраживания сусла.

Принцип абиоза

Этот принцип предусматривает отсутствие живых начал в продукте. При этом возможны разнообразные вариации. Либо весь продукт превращается в мертвую и стерильную органическую массу, либо в нем или на его поверхности уничтожаются определенные группы организмов, например, насекомые или микробы. Этот принцип имеет много модификаций.

Термостерилизация (термоабиоз). Это обработка продуктов повышенной температурой. При нагревании продуктов до температуры 1000С и выше все живое гибнет. Для разных продуктов, в зависимости от их физического состояния, химического состава и обсемененности микроорганизмами, необходимы и различные температурные воздействия.

Наиболее распространенный способ – это консервирование в герметической (жестяной или стеклянной) таре. Консервы стерилизуют в автоклавах, насыщенных паром при повышенном давлении, что обеспечивает получение температуры выше 100^oС. При наименьшей температуре (100^oС) стерилизуют плодовые консервы, при 112-120^oС – мясные и рыбные. Продолжительность нагрева зависит от природы продуктов, их консистенции, размера и материала банок. За единицу условной консервной банки принята жестяная банка вместимостью 353 мл. При производстве некоторой продукции (соки, пюре, маринады, сахар-ная продукция) условная банка равна 400 г.

Применяют и другие способы стерилизации. Так, используют токи высокой частоты (ВЧ) и ультравысокой частоты (УВЧ). Консервы в стеклянной таре помещают в поле УВЧ с длиной волны менее 10 м всего на 30-120 с. за данное время продукт нагревается до кипения, стерилизуется. При этом генерация тепла происходит внутри стерилизуемого материала. Правильно приготовленные консервы хранят длительное время без изменения пищевых и вкусовых достоинств.

Термостерилизацию проводят и при более низкой температуре. Если жела-тельно сохранить продукт в свежем виде сравнительно короткое время, его нагревают 10-30 мин до температуры 65-85^oС. В результате гибнут все вегетативные клетки микробов, а в продукте не наблюдается изменений, происходящих при нагреве его до температуры 100^oС и выше. Прием получил название пастеризации (по имени Л. Пастера – основоположника методов консервирования). Пастеризацию применяют в молочной промышленности, в пивоварении и т.п.

Химстерилизация (химабиоз). Продукты обрабатывают химическими средствами: антисептиками, убивающими микроорганизмы, или инсектицидами, убивающими насекомых. Так как многие химические соединения ядовиты, то их применение ограничено.

Для консервирования плодов, соков, безалкогольных напитков и некоторых кондитерских изделий применяют бензойно-натриевую соль. В больших коли-чествах в плодоовощном производстве используют сернистую кислоту. Свежие яблоки и виноград обрабатывают сернистым ангидридом. Обработку плодов и овощей соединениями серы называют сульфитацией.

Плоды и ягоды консервируют сорбиновой кислотой. Сорбаты тормозят развитие плесневой и дрожжевой микрофлоры. Добавление сорбатов при засолке овощей способствует большей устойчивости готовой продукции при хранении.

Для консервирования зерна кормового назначения с повышенной влажностью используют препараты, содержащие серу (пиросульфат натрия), и препараты карбоновых кислот.

Химические средства применят для уничтожения в пищевых продуктах насекомых. Зерно, муку и крупу обрабатывают препаратом 242 и др. Семена стерилизуют заблаговременно или перед посевом. Такая обработка защищает их во время хранения от активного развития плесневых грибов и другой микрофлоры. Химабиоз применяют для консервирования кожевенного сырья.

Химическими средствами в жидком, аэрозольном или парообразном состоянии дезинфицируют плодо- и овощехранилища и проводят дезинсекцию зернохранилищ. Химические соединения используют и для уничтожения крыс и мышей. Газовое затравливание грызунов и применение отравленных приманок – широко распространенные мероприятия. Для химической стерилизации пригодны только вещества, разрешенными органами здравоохранения. При этом учитывают допустимые дозировки и соблюдают технику применения веществ.

К средствам химического абиоза относят копчение. Его применяют для консервирования изделий из мяса и рыбных продуктов. Дым, образующийся при сжигании древесины различных пород, - хороший антисептик. В нем содержатся фенолы и метиловые эфиры, альдегиды (муравьиный, фурфурол), кетоны (ацетон), спирты (метиловый), кислоты (уксусная, пропионовая, масляная и др.), смолы и др. соединения.

Бактерицидное действие дыма очень велико. Бактерии, не образующие спор, погибают при копчении в течение 2-3 час. Даже споры сенной палочки выдерживают копчение не более 8-10 час. Стойкость копченых продуктов возрастает и вследствие их частичного обезвоживания. Особенно большой консервирую-щий эффект наблюдается при холодном копчении (20-40^oС), когда продукт находится в коптильной камере несколько дней.

Механическая стерилизация. Микроорганизмы удаляют из продукта фильтрованием или центрифугированием. Пропуская через обеспложивающие фильтры, задерживающие дрожжевые клетки плодово-ягодных соков, эти соки частично стерилизуют без нагревания.

Лучевая стерилизация. Новый прием абиоза, направленный на уничтожение микроорганизмов или насекомых. Для этого применяют ультрафиолетовые, инфракрасные, рентгеновские и гамма–лучи. Облучение скоропортящихся продуктов или окружающей их среды ультрафиолетовыми лучами позволяют некоторое время сохранять продукты без применения холода.

Разработаны методы дезинсекции и дезинфекции некоторых продуктов облучением инфракрасными лучами.

Хороший стерилизующий эффект без изменения вкусовых и пищевых достоинств продукта дают определенные дозы бета– и гамма– лучей.

Созданы промышленные установки для лучевой стерилизации товарного зерна и других продуктов. Однако этот метод требует совершенствования.