Методы консервирования

     Желатином является белковое желирующее вещество, производное коллагена, которое относится к фибриллярным белкам соединительной ткани животных. 

     В состав альгинатов входят соли альгиновой кислоты,  в частности,  альгинат натрия, альгинат калия и альгинат кальция.  Альгиновая кислота относится к полисахаридам, извлекается из бурых водорослей.  В составе полимерной цепи присутствуют два остатка моносахаридов (D-маннуровой и L-гулуроновой кислот). 

     Пектиновые  вещества также относятся к полисахаридам,  в составе которых остатки галактуроновой кислоты.  Они содержатся во всех растениях и в некоторых водорослях.

     Основной  функцией пектиновых веществ является поддержание в тканях тургора. Кроме того, пектины повышают засухоустойчивость растений,  способствуют длительной сохранности овощей и плодов. 

     К полисахаридам относится и крахмал,  в составе которого остатки α-D-глюкозы.  В присутствии воды полисахарид образует коллоидный раствор. Высокое содержание крахмала отмечается в клубнях, корневищах и зерновках.

     Наиболее  распространенными продуктами в  желированном состоянии являются  мармелад и пастила. Сочетанное действие физических и химических факторов используется при копчении различных продуктов  (мяса,  рыбы и др.).  В результате копчения достигается частичноеобезвоживание продукта,  который подвергается химическому воздействию веществ, содержащихся в дыме.  В процессе копчения происходит подсушивание продукта и пропитывание его дымом. Последний представляет собой дисперсную систему, представленной твердыми частицами с размерами от 100 до 10 нм.

     Для предотвращения попадания в продукт  микроорганизмов из воздуха,  используют способ герметизации,  в основе которого удаление воздуха из упаковки.  При этом создаются анаэробные условия, способствующие гибели анаэробным бактериям.

     Концентрация  бактерий может понижаться при воздействии  на консервируемый продукт высокими температурами (60-70оС).  Такой способ называется пастеризацией и позволяет убивать различные бактерии,  при этом могут выживать их споры.  Развитие спор замедляется при хранении продукции при низкой отрицательной температуре (0…–10оС).

     Кроме того, для уничтожения спор можно  использовать способ повторной пастеризации, после непродолжительного выдерживания продукта при комнатной температуре.

     Так,  пастеризация молока проводится с целью  понижения содержания активных бактерий в молоке,  вызванное частичным разрушением в бактериях структуры функциональных белков и нуклеиновых кислот при воздействии высокой температуры. Мгновенная пастеризация – нагревание молока до 85-98 С.

       При стерилизации продукта достигается  полное уничтожение термостойких  спор бактерий, которое осуществляется путем нагревания продукта при температуре выше 100оС и повышенном давлении. 

     Замедление  процессов размножения микроорганизмов  может происходить при выдерживании продукта при температуре ниже 0оС. 

     В настоящее время все большее  применение находит радиационная стерилизация, осуществляемая путем облучения  продукта рентгеном или γ-излучением. При этом достигается полное уничтожение бактерий и плесени.

     Для повышения эффективности действия консервантов обычно используют их сочетанное воздействие на продукт. Например, при производстве сгущенного стерилизованного молока, в результате действия высоких температур достигается стерилизация продукта, полное уничтожение бактерий,  а высокие концентрации сахарозы предотвращают развитие их спор.

     Тогда как герметизация продукта позволяет  ограничить доступ кислорода и микрофлоры.

     Малые концентрации кислорода не способны к активному окислению липидов, а присутствующие в сгущенном молоке антиоксиданты ингибируют протекание свободнорадикальных реакций.  Большое значение в сохранности молочного продукта имеют условия их хранения.  В частности,  соблюдение температурного режима помещений и влажности воздуха,  отсутствие действия прямых лучей солнца,  соблюдение санитарно-гигиенических норм.

     Биологические методы консервации. Особое внимание следует  обратить на биологические методы консервации,  в основе которых реализация механизмов покоя, обусловленных действием факторов окружающей среды.  Основными биологическими процессами, реализующие действие механизмов покоя являются анабиоз и гипобиоз. Изучение этих механизмов позволит обеспечить сохранность биогенных систем, используя естественные процессы, понижающие распад пластических и энергетических веществ в биогенных системах в период проявления воздействия неблагоприятных факторов. При этом полностью сохраняется жизнеспособность живых организмов.  В частности,  в неблагоприятных условиях среды бактерии способны сохранять жизнеспособность за счет понижения уровня метаболизма и проявления высокой резистентности.  В таком состоянии бактерии называются спорами.

     Формирование  споры происходит внутри материнской клетки и называется эндоспорой.

     Способностью  к образованию спор обладают преимущественно  палочковидные грамположительные бактерии.

     Спорообразование  наблюдается при нехватке питательного субстрата,  недостатке элементов, изменении рН-среды, повышении содержания кислорода и др.

     В состоянии анабиоза у бактерий снижается  метаболическая активность,  понижается содержание внутриклеточной воды,  повышается содержание кальция,  накапливается дипиколиновая кислота,  которая является производной пиридина  (пиридин-2,6-дикарбоновая кислота).

     Процесс образования спор протекает через  определенные этапы.  На первом этапе изменяется метаболизм клетки,  завершается процесс репликации ДНК.  При этом в клетке может быть два и более нуклеотида. Инициируется процесс синтеза дипиколиновой кислоты.

     На  следующем этапе происходит врастание  двойной мембраны со стороны цитоплазматической мембраны, завершая процесс образованием протоспоры, которая окружена уже двумя мембранами.

     Затем между мембранами протоспоры образуется зачаточный пептидогликановый слой, а уже над ним формируется толстый пептидогликановый слой кортекса, вокруг которого формируется споровая оболочка.  Таким образом,  процесс завершается образованием споры, которая обладает высокой устойчивостью к действию факторов среды

     При благоприятных условиях споры прорастают в вегетативные клетки.  Процесс обычно начинается с поглощения воды,  активацией дыхания и каталитической активностью ферментов. После разрушения гидролазами покровов споры и пептидогликанового кортекса, на поверхности споры вначале образуется ростовая трубка,  а затем формируется вегетативная клетка. Прорастание спор обычно длится около 4-5 часов.

     Механизм  действия консервантов на бактерии и  споры многообразен и сопряжен с действием физико-химических и биохимических факторов. При этом наблюдается сочетанное действие факторов,  блокирующих индивидуально стадии метаболизма клетки микроорганизмов.  Последние образуют в неблагоприятных условиях споры,  индивидуальные стадии прорастания которых угнетаются консервантами.

     Гипобиоз - это состояние пониженной функциональной активности живых организмов, обусловленное  факторами среды  (низкая и высокая  температура, отсутствие влаги и  т.д.), при сохранении их высокой  жизнеспособности. Однако после восстановления нормальных условий для    существования организмов происходит возобновление активной деятельности всех его функциональных систем.  В реализации гипобиотических состояний используются адаптационные механизмы, обусловливающие приспособление к условиям окружающей среды растений и животных,  которые заложены в их анатомо-физиологических и молекулярно-генетических и биохимических особенностях строения.

     Семена  культурных растений в отсутствие воды и при низкой температуре находятся  в состоянии вынужденного покоя. Однако с возрастанием оводненности в семенах активируются основные метаболические процессы и повышается дыхание до максимального уровня, характеризующие их рост и развитие. Известно, что для нормального прорастания в воздушно-сухих семенах должны присутствовать все компоненты белок-синтезирующей системы: рибосомы,  тРНК,  факторы инициации и элонгации,  аминокислоты и аминоацил-тРНК-синтетазы, все ферменты метаболизма, белки теплового шока и их мРНК. Во влажных семенах наблюдается активное потребление кислорода,  который может вызывать окислительное повреждение тканей. 

     Используемые  для консервации семян различные  соединения,  прежде всего предназначенные для подавления их дыхательной активности и предотвращения процессов разложения,  а также для уничтожения и подавления развития микрофлоры.  В случае проявления высокой активности этих процессов будет наблюдаться понижение качественных показателей семян.

     В неблагоприятных условиях хранения зерновок,  высокая влажность  и значительная обсемененность,  в них могут активизироваться метаболические процессы,  прежде всего связанные с дыханием,  которые приводят к самосогреванию зерен,  обусловливая снижение всхожести и прогрессирование процессов гниения.  Поэтому,  для предотвращения этих процессов,  используются различные консерванты.  В частности,  для консервации зерен риса предлагается использовать пропионовую кислоту,  которая может одновременно служить и пищевой добавкой.  Однако на количество вносимого консерванта прежде всего влияли влажность зерен и температура окружающей среды. Причем, чем выше был процент влажности зерен и температура среды, тем больше требуется использовать консерванта. 

     При этом низкие концентрации пропионовой  кислоты не только обладали консервирующим эффектом, но и в некоторых случаях повышали всхожесть зерновок.

     Таким образом, опыт использования биогенных  соединений в качестве консервантов, позволяет обеспечить длительное хранение зерен без потери качественных показателей  как по пищевой ценности продукта,  так и с сохранением посевных свойств,  позволяя в некоторых случаях добиваться повышения урожайности зерновых культур. 

2. Зерномучные товары: ассортимент, особенности химического  состава и пищевой ценности; хранение; дефекты 

     Основными частями зерна большинства зерновых культур являются цветочные, плодовые и семенные оболочки, алейроновый слой, эндосперм и зародыш. Плодовые оболочки покрывают зерновку. Семенная оболочка расположена под плодовыми оболочками и составляет 1–2,5°/о массы зерна, у фасоли – до 8,6%. Эндосперм – это наибольшая часть зерна, которая заполнена крахмалом и другими запасными питательными веществами. Он может быть твердым матового цвета (стекловидным) или рыхлым белого цвета (мучнистым). Количество эндосперма в среднем от 51% (овес) до 83% (пшеница) массы зерна. Алейроновый слой является наружной частью эндосперма. В среднем алейроновый слой составляет от 4% (гречиха) до 13,2% (овес). Зародыш занимает в среднем 1,3–3,7% массы зерна, а у кукурузы и гречихи – соответственно 10 и 12%.

     Зерно является продуктом биологической природы, и содержание в нем пищевых веществ значительно колеблется в зависимости от условий выращивания (почвы, климата, агротехнических мероприятий и др.), ботанического сорта, сроков и способов уборки, сроков и условий хранения и других факторов. В сухом на ощупь зерне содержание воды не превышает 13–14%, и вся она находится в связанном состоянии. Это обусловливает хорошую сохраняемость зерна. В зерне практически имеются все минеральные вещества, необходимые для человека. В зерновке минеральные вещества распределены неравномерно. Много их в цветочных пленках (8–17%), семенной оболочке злаковых (14–17%), алейроновом слое (6–10%) и в зародыше (5–10%), а наименьшее количество (0,3–0,7) – в эндосперме. В зерновке азотистые вещества, в том числе белки распределены неравномерно. В наибольшем количестве (20–40%) они содержатся в зародыше и алейроновом слое. Мало белка (4–8%) в центральной части эндосперма, плодовых оболочках и цветочных пленках. После промывания пшеничного теста водой остается эластичная масса, называемая клейковиной. Клейковина участвует в образовании пористой структуры мякиша хлеба и придает прочность макаронным изделиям. Белки из зерна других культур, за исключением пшеницы, как правило, клейковину не образуют. В зерновке липиды распределяются неравномерно. В большом количестве они содержатся в зародыше (10–35%), алейроновом слое (7–15%). Мало липидов в плодовых и семенной оболочках (0,1–1,2%), цветочных пленках (0,4–2,1%), эндосперме (0,2–1,7%). Липиды зерна всех культур различаются по стойкости в хранении. Стойкими при хранении считаются липиды гречихи, ржи, ячменя и риса, менее стойкими – липиды кукурузы и пшеницы, наименьшую стойкость при хранении имеют липиды овса и проса. Продукты из овса и проса приобретают горьковатый вкус при хранении в результате окисления жира. Основными углеводами зерна являются крахмал, целлюлоза, гемицеллюлозы и сахара. Крахмал в зерне содержится в виде крахмальных зерен главным образом в эндосперме в количестве 63–80%, а также в цветочных пленках ячменя и овса (8–30%), в плодовых оболочках и зародыше кукурузы и сорго (3,5–34,6%). Целлюлоза имеется во всех частях зерна: в цветочных пленках (23–56%), плодовых и семенной оболочках (13–68%), алейроновом слое пшеницы (4,7%), зародыше (2,5–4%), семядолях фасоли (1,8%) и эндосперме (0,2–0,6%). Сахаров, главным образом сахарозы, много в зародыше (3–36%), в плодовых и семенной оболочках (до 7,6%). Мало сахаров в эндосперме (0,2–1,8%) и цветочных пленках (0,3–0,6%). Из водорастворимых витаминов в зерне находятся тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота, пантотеновая кислота, биотин, рутин, а в семенах бобовых культур – витамин С. Из жирорастворимых витаминов в зерне имеются витамины Е, К и провитамины витаминов А и Д – каротин и эргостерол. Их содержание в зерне колеблется (в мг %): тиамина 0,2–1,1, рибофлавина 0,06–0,3, никотиновой кислоты 1,1–11,7, витамина B₆ 0,5–1, витамина Е 1,3–4,5. Наибольшее количество витаминов в алейроновом слое и зародыше, мало в эндосперме, плодовых и семенной оболочках и цветочных пленках. В сухом и созревшем зерне активность ферментов незначительна, поэтому такое зерно и товары из него хорошо сохраняются.