Технология консервирования
1. Моно- и олигосахариды как компоненты пищи и пищевого сырья
Углеводы широко распространены в природе, главным образом, в растительном мире. Синтезируются углеводы в зеленых частях растений. Наряду с белками и жирами, они являются необходимой составной частью пищи человека и животных, причем по количеству преобладают над всеми другими компонентами.
В семенах злаков углеводы составляют до 80 %, а в рисе до 90 %. Большое количество содержится их в хлебе, крупах и картофеле в виде крах-мала, в виде сахаров - в сахаре, в кондитерских изделиях, сладких плодах и ягодах.
Многие отрасли пищевой промышленности связаны с биохимической переработкой углеводов (брожение теста, получение вина, пива, спирта, дрожжей, пищевых кислот, ацетона и т.д.). В крахмало-паточной промышленности из растений добывается крахмал и превращается в патоку, декстрины, глюкозу, мальтозу. Свеклосахарная промышленность добывает из клубней сахарной свеклы и сахарного тростника ценнейший пищевой продукт - сахарозу.
Углеводы - это вещества, состоящие из углерода, кислорода и водорода с общей формулой Сm(Н20)n. Они делятся на две группы: моносахариды и полисахариды, которые в свою очередь делятся на полисахариды первого порядка (сахароза, мальтоза, лактоза и др.) и полисахариды второго порядка - высокомолекулярные углеводы (крахмал, клетчатка и др.).
Все моносахариды - кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и оптически активные (вращают плоскость поляризации). В пищевом отношении моносахариды - наиболее легко усвояемые углеводы; без участия ферментов они в неизмененном состоянии всасываются через стенки кишечника в кровь.
Спиртовое брожение моноз, протекающее под влиянием микроорганизмов, играет исключительную роль в производстве спирта, вина, хлебобулочных изделий. Наряду с главными продуктами - спиртом и диоксидом углерода - при спиртовом брожении моноз образуются разнообразные побочные продукты (глицерин, янтарная кислота, уксусная кислота, изоамиловый и изопропиловый спирты и др.), существенно влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов. Кроме спиртового брожения существует молочнокислое брожение моноз - основной процесс при получении простокваши, кефира и других молочнокислых продуктов, квашении капусты. Брожение моноз может приводить также к образованию масляной кислоты (маслянокислое брожение).
Наиболее важное значение из моносахаридов в пищевом отношении имеют глюкоза и фруктоза.
Глюкоза широко распространена в растительном мире; она находится в семенах, плодах, листьях и корнях растений в свобод-ном состоянии или в составе полисахаридов. Много ее в соке винограда (до 10 %). Особенно много связанной глюкозы находится в растениях в виде крахмала и клетчатки. Много в пчелином меде - около половины сухих веществ. В промышленности глюкозу получают путем кислотного гидролиза крахмала. Глюкоза сбраживается дрожжами, негигроскопична. Сладость ее составляет 70% от сладости сахарозы.
Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) в природе распространена как в свободном, так и в связанном состоянии. Вместе с глюкозой она находится во многих плодах и ягодах. В равном с глюкозой количестве находится в виноградном соке и пчелином меде. В связанном состоянии находится в сахарозе. Получают из сахарозы, инсулина, трансформацией других моноз методами биотехнологии.
Глюкоза и фруктоза играют большую роль в пищевой промышленности, являясь важным компонентом продуктов питания и исходным материалом при брожении.
Пентозы. В природе широко распространены L (+)-арабиноза, рибоза, ксилоза, главным образом в качестве структурных компонентов сложных полисахаридов: пентозанов, гемицеллюлоз, пектиновых веществ, а также нуклеиновых кислот и других природных полимеров.
L (+)-арабиноза, не сбраживается дрожжами. Содержится в свекле.
Рибоза - важный структурный компонент рибонуклеиновых кислот.
D-ксилоза - структурный компонент содержащихся в соломе, отрубях, древесине полисахаридов ксилозанов. Получаемую при гидролизе ксилозу используют в качестве подслащивающего вещества для больных диабетом.
Гликозиды. В природе, главным образом в растениях, распространены производные сахаров, получившие название гликозидов. Молекула гликозида состоит из двух частей: сахара, он обычно представлен моносахаридом, и агликона («несахара»).
В качестве агликона в построении молекул гликозидов могут принимать участие остатки спиртов, ароматических соединений, стероидов и т. д. Многие из гликозидов имеют горький вкус и специфический запах, с чем и связана их роль в пищевой промышленности, некоторые из них обладают токсическим действием, об этом следует помнить.
Гликозид синигрин - содержится в семенах черной и сарептской горчицы, корнях хрена, в рапсе, придавая им горький вкус и специфический запах. Под влиянием содержащихся в семенах горчицы ферментов этот гликозид гидролизуется. Горький и жгучий вкус, который характерен и из-за которого ценятся горчица и хрен, обусловлен образованием при гидролизе эфирногорчичного масла. Содержание калиевой соли синигрина в горчице и хрене достигается 3-3,5 %.
В косточках персика, абрикосов, слив, вишен, яблок, груш, в листьях лавровишни, семенах горького миндаля содержится гликозид амигдалин. Он представляет собой сочетание дисахарида гентиобиозы и агликона, включающего остаток синильной кислоты и бензальдегида. При кислотном или ферментативном гидролизе образуются две молекулы глюкозы, синильная кислота и бензальдегид. Содержащаяся в амигдалине синильная кислота может вызвать отравление.
Гликозид ванилина содержится в стручках ванили (до 2 % на сухое вещество), при его ферментативном гидролизе образуются глюкоза и ванилин. Ванилин - ценное душистое вещество, применяемое в пищевой и парфюмерной промышленности.
Наибольшее пищевое значение из полисахаридов первого порядка имеют три дисахарида: сахароза, мальтоза и лактоза. Все они являются кристаллическими веществами, хорошо растворимы в воде, сладкие. Наибольшую сладость имеет сахароза, затем мальтоза и лактоза. Все три сахара оптически активны и обладают общим для полисахаридов свойством подвергаться гидролитическому распаду (кислотному или ферментативному) с образованием двух моноз.
Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар) - наиболее известный и широко применяемый в питании и пищевой промышленности сахар. Содержится в листьях, стеблях, семенах, плодах, клубнях растений. В сахарной свекле от 15 до 22 % сахарозы, сахарном тростнике -12-15 %, это основные источники ее получения, отсюда же возникли и ее названия - тростниковый или свекловичный сахар. В картофеле 0,6 % сахарозы, луке - 6,5, моркови - 3,5, свекле - 8,6, дыне - 5,9, абрикосах и персиках - 6,0, апельсинах - 3,5, винограде - 0,5 %. Ее много в кленовом и пальмовом соке, кукурузе - 1,4-1,8 %. Гидролиз сахарозы сопровождается образованием глюкозы и фруктозы. Сахароза сбраживается дрожжами (после гидролиза), а при нагревании выше температуры плавления (160-186°С) карамелизуется, т. е. превращается в смесь сложных продуктов: карамелана, карамелена и других, теряя при этом воду. Эти продукты под названием «колер» используют при производстве напитков и в коньячном производстве для окраски готовых продуктов.
Мальтоза (солодовой сахар) при гидролизе распадается на две молекулы глюкозы. В свободном состоянии мальтоза в природе встречается главным образом в семенах злаковых, особенно при их прорастании. Сбраживается дрожжами в присутствии глюкозы. Мальтоза довольно широко распространена в природе, она содержится в проросшем зерне и особенно в больших количествах в солоде и солодовых экстрактах. Отсюда и ее название (от лат. maltum - солод). Образуется при неполном гидролизе крахмала разбавленными кислотами или амилолитическими ферментами, является одним из основных компонентов крахмальной патоки, широко используемой в пищевой промышленности.
Лактоза (молочный сахар) - сахар, дающий при гидролизе галактозу и глюкозу. Лактозу получают из молочной сыворотки; отхода при производстве масла и сыра. В коровьем молоке содержится 4-6% лактозы. Отсюда и возникло ее название (от лат. lactum - молоко). Не участвует в спиртовом брожении, но под влиянием молочнокислых дрожжей гидролизуется с последующие сбраживанием образовавшихся продуктов в молочную кислоте (молочнокислое брожение). Сбраживается лактоза лишь теми видами дрожжей, которые вырабатывают фермент лактазу.
Свыше половины энергии, необходимой для нормальной жизнедеятельности, организм человека получает с углеводами. Если организм получает достаточное количество углеводов, то именно они, а не другие пищевые вещества (жиры и белки) являются источниками энергии. При их избыточном поступлении они превращаются в жир и откладываются в виде запасов в тканях. При недостатке углеводов удовлетворение энергетических потребностей организма будет осуществляться за счет жиров и белков.
Углеводы имеют исключительно важное значение для деятельности мышц, нервной системы, сердца, печени и других органов. Они играют роль в процессах обмена веществ, так как необходимы для нормального усвоения организмом жиров. Но избыточное поступление сахара в сочетании с общим высококалорийным питанием может привести к ожирению, раннему развитию атеросклероза и снижению работоспособности. Кроме названных отрицательных последствий, избыточное поступление сахара может привести к возникновению гипергликемии (повышенное содержание сахара в крови), которая отрицательно сказывается на функции поджелудочной железы.
Средняя суточная потребность взрослого человека в углеводах 500 г (от 430 до 630 г). Но, несмотря на такое большое потребление, в организме человека содержание углеводов не превышает 2 %.
В нормальном пищевом рационе углеводов должно быть приблизительно в 4 раза больше, чем белков. Потребность в углеводах определяется величиной энергетических затрат. Чем интенсивнее физическая нагрузка, чем больше объем мышечной работы, тем выше потребность в углеводах. Пожилым людям, а также лицам, занимающимся умственным трудом и имеющим избыточный вес, рекомендуется, чтобы количество ежедневно поступающего в организм сахара не превышало 15 % от общего суточного количества углеводов.
. Физические и химические методы консервирования
пища консервант продукт полисахарид
Консервирование - это обработка продуктов особыми способами в целях предохранения их от порчи. В результате консервирования продукт приобретает способность храниться длительное время. Из всех известных принципов консервирования для производства марочных консервов используют два: абиоз и анабиоз. Консервирование по принципу абиоза основано на полном уничтожении находящихся в продукте микроорганизмов (стерилизация). Консервирование по принципу анабиоза заключается в подавлении микробиологических процессов химическими или физическими средствами.
Консервирование основано на прекращение биохимических процессов, подавлении фитопатогенной микрофлоры и изоляции продукта от внешней среды, т.е. от вторичного занесения микрофлоры, контакта с кислородом воздуха, а также светом. Методы консервирования подразделяют на физические, микробиологические и химические.
К физическим методам относят:
тепловую стерилизацию - основной промышленный метод консервирования;
создание высокой концентрации сахара, соли, высушивания, осмотического давления;
стерилизацию замораживанием при низкой отрицательной температуре;
стерилизацию облучением - ультрафиолетовым, высокочастотным и другими лучами;
стерилизацию при помощи обеспложивающих фильтров.
К микробиологическим методам, основанным на накоплении молочной кислоты и спирта, относят: квашение и соление, мочение плодов и овощей, виноделие.
К химическим методам, основанным на применении антисептиков относят: сульфитацию, применение бензойной и сорбиновой.
Консервирование нагревом, термостерилизацией прямо подавляет активность микробов физическим способом, воздействием тепла. На практике известна пастеризация, при которой действует нагрев до 100°С. Таким нагревом подавляют активность вегетативной формы микроорганизмов и обычных болезнетворных зародышей. Выгодно использование при консервировании кислых продуктов, потому что в такой среде не могут развиваться спороносные микроорганизмы и не могут прорасти споры. Стерилизацию, т.е. воздействие нагрева выше 100°С, используют при консервировании некислых консервов. Таким нагревом можно уничтожить спороносные и анаэробные микробы. Кроме высокой температуры при стерилизации имеют решающее значение и время воздействия температуры. Обычно считают, что чем ниже температура, тем больше нужно времени для достижения полной стерилизации и при высоких температурах достигается более полная, глубокая и полноценная обработка. На режим стерилизации еще может влиять исходная зараженность сырья, кислотность изделия, влажность среды, в которой находятся микроорганизмы.
Консервирование квашением, солением и спиртованием. Угнетение развития микроорганизмов достигается добавкой значительного количества химически чистых веществ, которые бывают обычно составными частями продуктов, и поэтому не считаются чужеродными веществами.
Квашение. Речь идет о консервировании кислотами, содержащимися в большом количестве во фруктах или получающимися при обычном биологическом процессе - квашении. Сюда можно отнести кислоту лимонную, виноградную, яблочную и молочную. С практической точки зрения чаще всего применяют слабое окисление до концентрации 1,5% кислот при производстве компота и овощей в кислой заливке. Также готовят продукты при консервировании нагревом до температуры 100°С, т.е. пастеризации. Далее, иногда используют комбинации молочной и уксусной кислот в соотношении 2:1 с концентрацией 2 % при консервировании молочным брожением.
Соление. Консервирующее действие поваренной соли (NaCl) проявляется при концентрациях не менее 10%, некоторые микроорганизмы переносят концентрацию до 30%. На практике применяют более низкие концентрации соли в комбинации с квашением при консервировании овощей. Соль, как самостоятельный консервант, применяют только при сохранении овощей в соли. Пошинкованные и порезанные овощи пересыпают солью. Аналогично растирают чеснок с солью. Готовая продукция должна содержать до 20% соли и храниться в сухом прохладном месте.
Спиртование. Этанол (этиловый спирт C2H5OH) останавливает при концентрации 15 % деятельность микроорганизмов. На практике это применяют при приготовлении фруктов в спирте. Используют чистый, неденатурированный спирт не менее 60%, подслащенный для улучшения вкуса 5% сахара (сахар не оказывает консервирующего действия). Применяющиеся фрукты должны быть свежими, неповрежденными и не перезревшими, иначе в спирте они будут размягчаться и разлагаться.
Консервирование снижением влажности. Снижением подвижности воды в продуктах при нежелательных процессах можно создать среду, непригодную для вегетации микробов. Отнимание воды проводят или высушиванием или повышением содержания необходимых веществ: сгущением, подслащиванием. Микроорганизмы при этом способе консервации большей частью сохраняются. При хранении продуктов, приготовленных таким образом, надо следить, чтобы влажность, прежде всего, поверхности продуктов, которые не бывают достаточно герметично закрыты, равнялась влажности окружающей атмосферы. При обычных температурах хранения 20°С критическая относительная влажность воздуха приблизительно для бактерий составляет 95%, для плесени - 75%, для осмофильных дрожжей - 60%.
Сушка. Сушка - это приведение воды из продуктов в газообразное состояние. Выпарить необходимо 80 - 90% первоначального содержания воды. Высушивание можно проводить на солнце или свежем воздухе, в наших климатических условиях в различных сушильных устройствах. На процесс сушки влияют, прежде всего, температура и скорость движения воздуха в сушильном устройстве. В начале сушки выгоднее поддерживать высокую температуру и скорость движения воздуха, к концу сушки влияние движения воздуха практически отсутствует. Для скорости сушки имеет значение содержание водяных паров в воздухе. Чем температура воздуха выше, тем при данных условиях воздух суше, и он примет больше водяных паров при сушке продуктов. Напротив, излишне высокая температура и низкая влажность отводимого воздуха снижает экономичность системы. Во время сушки всегда происходят изменения органолептических и биохимических свойств продукта. Сушка является необратимым процессом, нельзя обратной добавкой воды получить продукты в исходной форме. Способность к набуханию является одним из показателей качества сушки. Кроме изменения окраски - побурения - при сушке происходит и изменение вкуса. В дальнейшем происходит снижение содержания витаминов. Поэтому выгодно некоторые продукты, преимущественно делимые овощи, перед сушкой слегка отварить и тем самым снизить активность присутствующих ферментов.
Сгущение. Сгущение - это частичное испарение воды из продуктов. Концентрированием нерастворимых веществ продуктов создают среду, непригодную для вегетации микроорганизмов. Фруктовые концентраты содержат обычно 50 - 70% сухого вещества, овощные - 25-50% сухого вещества. При низких концентрациях необходимо применять дальнейшее консервирование, например, квашением, засахариванием, при необходимости стерилизацией. Сырье при сгущении сначала отжимают или протирают. Для сохранения органолептических (вкус, запах, цвет) и биологических (витамины) свойств его выгоднее сгущать при низких температурах, в основном за счет снижения давления в автоклавах, и как можно быстрее. В домашнем хозяйстве обычно практикуют прямое нагревание до температуры, близкой к кипению. При таких температурах оказывается высокое противомикробное действие, что приводит к практической пастеризации. Напротив, большие изменения претерпевает окраска. Фруктовые и овощные пюре необходимо при сгущении помешивать, чтобы они не пригорали.
Вымораживание. Устранение воды с помощью замораживания можно применять только к жидким продуктам, следовательно, и к фруктовым сокам. Сок необходимо медленно заморозить, после чего спокойно раздробить. Ледовые осколки хорошо отсепарировать, а приставший концентрированный сок отделить смыванием малым количеством воды. Это надо повторить несколько раз, пока не будет достигнуто требуемое содержание сухого вещества. При слишком медленном замораживании вырастают большие кристаллы льда, чьи полости содержат концентрат. Слишком малые кристаллы, напротив, имеют большую поверхность, с которой трудно смывать концентрат.
Консервирование добавлением сахара. Снижение общего содержания воды в продуктах достигается добавлением сахара (содержание воды в сахаре не более 0,2 %). Сахар сам не оказывает антимикробного действия, но создает среду с низким содержанием воды, но создает среду с низким содержанием воды, которая непригодна для вегетации. Продукты, консервируемые добавлением сахара (сиропы, мармелады, джемы, желе, повидло) имеют не менее 60 % сухого вещества, подслащенные фрукты не менее 70 % сухого вещества. Сырье для консервирования добавлением сахара сначала отжимают или протирают через сито, сгущают при постоянном помешивании испарением необходимого количества воды, подслащивают, добавляют желеобразующую добавку (пектин), отваривают и раскладывают по банкам. Подслащивать холодными можно фруктовые соки при производстве сиропа. В соке сначала быстрым нагревом и охлаждением снижают активность ферментов, чтобы не привести к ухудшению органолептических свойств (вкуса, запаха, цвета). Холодный сок затем необходимо пропустить через слой сахара или сахар растворить в соке размешиванием.
Подслащенные (засахаренные) фрукты или овощи получают постепенным вымачиванием в постоянно концентрированном растворе сахара. Содержание воды в сырье и сахарном сиропе постепенно выравнивается до тех пор, пока содержание сахара в сырье не достигнет 70%.
В последнее время появилась тенденция снижать содержание сахара в продуктах, как нежелательного источника энергии. Поэтому необходимо при низких концентрациях сахара применять другие способы консервирования, чаще всего пастеризацию или химическое консервирование.
Консервирование снижением температуры. С понижением температуры замедляются биохимические и микробиологические процессы. При температурах ниже 0°С замерзает вода во фруктах и овощах, что очень напоминает высушивание среды. Консервирующее действие везде, однако, временное. В холоде лишь замедляются некоторые процессы разложения.
Охлаждение. Охлаждением можно продлить хранение фруктов и овощей лишь на короткое время. На практике это используют лишь при продолжительном складировании сырья перед обработкой. Температуры складирования должны быть минимальные наиболее близко расположенные над точкой замерзания. С точки зрения подавления всех биохимических реакций, выгодно складировать при низких температурах и готовые продукты. Лучше сохраняются их природные и органолептические свойства.
Замораживание. При замораживании фрукты и овощи охлаждают ниже температуры, которая приводит к их замерзанию. Точка замерзания зависит от сорта, разновидности и укладки. Если замораживание не проходит достаточно быстро, в плодах могут образоваться кристаллы, которые разрушают их клетки и ткани. К аналогичным изменениям приводит к вытеканию сока. Размороженные продукты подвергаются очень быстрой порче. Для долговременного хранения продуктов, в течение нескольких месяцев, необходимо продукты достаточно быстро заморозить до температуры ниже -20°С и долгое время хранить при температуре около -18°С.
Консервирование биологической обработкой среды. Консервирующее действие достигается обработкой среды биологическим путем и выгодным использованием деятельности некоторых микроорганизмов. Возникающие консервирующие вещества затем в высоких концентрациях заглушают и действие своих создателей.
Молочнокислое брожение. Действие молочнокислых бактерий приводит к превращению некоторых сахаридов в молочную кислоту или в некоторые другие, менее желательные вещества (преимущественно, кислоты: уксусную, масляную, этанол, CO2). Этот способ является классическим при консервации овощей. Обычно кислые фрукты не подвергают молочнокислому или спиртовому брожению, потому что они содержат мало сахаристых и белковых веществ, необходимых для брожения. Время брожения значительно зависит от температуры, при которой оно происходит. При температурах около 20°С брожение проходит за 4-8 дней, в более холодный предзимний сезон при температурах около 15°С за 3-4 недели. Низкие температуры способствуют увеличению времени квашения, что при длительном хранении продуктов выгоднее.
Спиртовое брожение. Действие дрожжевых грибков рода Saccharomyces приводит к разложению некоторых, так называемых прямосбраживаемых моносахаридов на этанол и углекислый газ CO2. Этот способ является классическим при производстве фруктовых и виноградных вин и при производстве самогона. Следующим по важности после консервирования фруктов считается производство вин. При этом сначала из фруктов получают сок, сусло, которое в исходном состоянии или после соответствующей обработки (разбавление, подслащивание) сбраживают. Оптимальной первоначальной концентрацией сахара является 8 - 20%, самое большее 30%. Кроме сахара для брожения бывают нужны и минеральные питательные вещества. Для этого рекомендуют разбавленные соки улучшать раствором солей азота и фосфора. Оптимальная кислотность сусла составляет 0,3 - 0,8%, в пересчете на лимонную кислоту. Оптимальная температура брожения 15 - 20°С. Сусло обычно начинает брожение из-за микрофлоры, присутствующей на фруктах. Также можно использовать закваску, приготовленную из чистых культур дрожжей, согласно указаниям производителя. Сусло в течение 2 - 3 дней забраживает, после чего бродит в теплом месте около 6 - 8 дней. Если процесс идет в малых, замкнутых объемах, необходимо осторожно выпускать освобождающийся CO2. Брожение останавливается или при сбраживании всего сахара, или при достижении концентрации этанола примерно 15%. Лишь только вино достаточно очистится - дрожжевые грибки осядут на дно - его необходимо слить. Если осадок в вине передержать свыше 5 дней - это сильно снизит его качество.
Уксусное брожение. Действие уксусных бактерий приводит к превращению этанола в уксусную кислоту (СН3СООН). Это обстоятельство используется при производстве уксуса. Примерно 10% раствор этанола с 1 - 2% уксусной кислотой при постоянном интенсивном продувании воздухом при температуре 30°С сбраживается в уксус. Выход составляет 90%.
Консервирование химической обработкой среды. Обработка среды - обычно придание большего или меньшего количества способных к химическому воздействию веществ - приводит к угнетению различных микробов в продуктах. При этом не происходит уничтожение спор. Обычно происходит приостановка или ограничение жизнедеятельности и вегетации колоний микроорганизмов, что препятствует их размножению. Воздействие реагента зависит от его активности, действующих условий среды и концентрации. Основным недостатком этого способа консервирования является добавка нового, с точки зрения продуктов, чужеродного вещества. Некоторые ранее использовавшиеся химикалии оказались вредными для здоровья веществами и их использование как консервантов недопустимо (салициловая кислота), другие приводили к нежелательным изменениям органолептических свойств, т.е. вкуса, окраски, запаха и консистенции. Всеобщее использование химических консервантов стали ограничивать и там, где это технически и производственно возможно, применяют выгоднейшие способы консервации, преимущественно пастеризацию и стерилизацию. В промышленную продукцию могут быть положены химические консерванты вместе с другими, при этом их концентрация обязательно указывают. Из чистых химикалий для целей консервации используют преимущественно двуокись серы, бензойную кислоту, муравьиную и сорбиновую кислоты.
ИндексНаименованиеИ ндсксНаименованиеЕ200Сорбиновая кислотаЕ23!о-ФснилфснолЕ202Сорбат калияЕ232о-Фснилфснолят натрияЕ203Сорбат кальцияЕ233ТиабсндазолЕ210Бензойная кислотаЕ234НизинЕ2ПБснзоат натрияЕ235Натамицин (пимарицин)Е212Бснзоат калияЕ239ГсксамстилснтстраминЕ213Бснзоат кальцияЕ242ДимстилдикарбонатЕ214Этил-н-гидроксибснзоатЕ249Нитрит калияE2i5Натриевая сольЕ250Нитрит натрияэтил-и-гидроксибензоатаЕ251Нитрат натрияЕ216Пропил-и-гидроксибснзоатЕ252Нитрат калияЕ217Натриевая сольЕ260Уксусная кислотапропил-н-гидрокеибензоатаЕ26!Ацетат калияЕ218Мстил-и-гидроксибензоатЕ262Ацетат натрияЕ219Натриевая сольЕ263Ацетат кальциямстил-и-гидроксибензоатаЕ270Молочная кислотаЕ220Диоксид серыЕ280Пропионовая кислотаЕ221Сульфит натрияЕ28!Пропионат натрияЕ222Гидросульфит натрияЕ282Пропионат кальцияЕ223Пиросульфит натрияЕ283Пропионат калияЕ224Пиросульфит калияЕ284Борная кислотаЕ226Сульфит кальцияЕ285Тстраборат натрия (бура)Е227Гидросульфит кальцияЕ290Диоксид углеродаЕ228Бисульфит калияЕ941АзотЕ230Дифснил (бифенил)Е1105ЛизоцимКонсерванты в пищевых продуктах замедляют рост и развитие бактерий, плесневых грибов и дрожжей, а также обмен веществ в них.
Угнетающее н убивающее действие. На практике часто различают фунгистатическое (угнетающее грибы) или бактериостатическое (угнетающее бактерии) действие, с одной стороны, и фунгицидное (убивающее грибы) или бактерицидное (убивающее бактерии) действие - с другой. При более точном рассмотрении такое разделение оказывается необоснованным. Фунги- и бактериостатики отличаются от фунги- и бактерицидов только скоростью антимикробиотического действия. При добавлении консерванта в пищевой продукт микроорганизмы могут погибнуть или продолжать расти - результат зависит от концентрации консерванта.
Действие на микроорганизмы. Механизм действия консервантов на возбудителей порчи многообразен. Здесь играют роль и физические, и физико-химические, и биохимические факторы. Чаще отдельные факторы действуют совместно, но иногда блокируется одна-единственная стадия метаболизма клетки микроорганизма. Бактерии, как известно, образуют споры - консерванты угнетают определённые фазы прорастания спор.
Антимикробное действие консерванта можно объяснить его воздействием:
·на ДНК,
·на синтез белка,
·на активность ферментов,
·на клеточную мембрану,
·на клеточную оболочку,
·на механизмы транспорта питательных веществ.
Иной механизм действия у веществ, которые снижают активность воды в субстрате, угнетая тем самым рост и развитие микроорганизмов. Упаковка, покрытия, масла и защитная атмосфера затрудняют развитие аэробов, препятствуя доступу кислорода к пищевым продуктам. Все эти вещества, как правило, не убивают микробов, а лишь угнетают развитие. Когда их действие прекращается, вновь начинается рост вредных микроорганизмов и происходит порча продукта.
Спектр действия консервантов. Эффективность конкретного консерванта неодинакова в отношении плесневых грибов, дрожжей и бактерий, т.е. он не может быть эффективен против всего спектра возможных возбудителей порчи пищевых продуктов. Большинство консервантов, находящих практическое применение, действует в первую очередь против дрожжей и плесневых грибов. Некоторые консерванты малоэффективны против определённых бактерий, так как в области оптимальных для бактерий значений рН (часто это нейтральная среда) они слабо проявляют своё действие. Впрочем, такие бактерии не развиваются в средах с рН, благоприятным для применения консервантов.
Эффективность некоторых консервантов по отношению к микроорганизмам
КонсервантБактерииДрожжиПлесневые грибыНитриты++--Сульфиты+ ++++Муравьиная кислота++ +++Пропионовая кислота++ +++Сорбиновая кислота+ +++ ++++Бензойная кислота++++ +++ +и-Оксибснзоаты++++ +++ +Дифснил-+++ +
Возникновение устойчивости к консервантам. Из медицинской практики известно, что некоторые микроорганизмы могут приобретать устойчивость к действующим на них веществам. Под устойчивостью понимают способность микроорганизмов с увеличением числа воздействий переносить более высокие концентрацииличают не передающуюся по наследству (адаптационную) и наследуемую (мутационную) устойчивость. Первая исчезает, если прекращается действие антимикробного вещества. Во втором случае устойчивость остаётся и после прекращения воздействия. Устойчивость приобретают прежде всего бактерии и особенно к антибиотикам. В медицине и в области защиты растений ведутся поиски веществ, которые могут делать устойчивость микроорганизмов обратимой.
Зачастую имеет смысл не только совместное применение нескольких консервантов, но и сочетание консервантов с физическими приёмами консервирования - нагреванием, охлаждением, облучением, сушкой, обработкой высоким давлением, токами высокой частоты или импульсными электрическими полями. Такое сочетание может снижать нежелательное побочное действие отдельных способов. Следует отметить, что добавление консервантов требует меньших энергетических затрат, чем использование физических способов консервирования. Совместное использование нескольких способов консервирования имеет достаточно древнюю историю. Мумифицирование тел в Древнем Египте (хотя мумии безусловно нельзя отнести к продуктам питания) по существу представляло собой консервирование с помощью целого набора приёмов - снижение активности воды, сдвиг рН в неблагоприятную для роста бактерий область, применение антибактериальных веществ. Квашение и маринование тоже сочетают разные методы - понижение рН вследствие образования или добавления кислоты и снижение активности воды под действием поваренной соли. При копчении сочетаются химические и физические факторы - воздействие антимикробных составляющих дыма дополняется подсушиванием. Для сохранения рыбных пресервов уже десятки лет используют сочетание холода и добавления бензойной кислоты.
Литература
1.Всё о пище с точки зрения химика. Скурихин И.М., Нечаев А.П./М.: Высш. шк. - 1999.
.Консерванты в пищевой промышленности. Люк Э. Ягер М./СПб.: ГИОРД. - 1998.
.Общая технология пищевых производств. Дегтяренко Г.Н., Никифорова Т.А., Волошин Е.В., Рагузина Л.М./ Оренбург: ГОУ ОГУ. - 2003.