1. Принцип биоза. Само название («био» - жизнь) говорит о том, что продукты сохраняются в живом состоянии, с присущим им обменом веществ, без всякого подавления процессов жизнедеятельности.
Биоз - поддержание жизненных процессов в продуктах с использованием для этой цели иммунитета (защитных) свойствах любого нормально функционирующего здорового организма (в том числе и растительного), обладающего иммунитетом - способностью противостоять воздействию патогенной микрофлоры и неблагоприятных условий внешней среды.
Принцип применяют при хранении плодов и овощей, транспортировании и реализации живой рыбы, предубойном содержании скота, птицы.
Принцип биоза подразделяется на два вида: эубиоз и гемибиоз.
Эубиоз - это истинный, или полный биоз, то есть сохранение продукции до использования непосредственно в живом виде.
Гемибиоз - частичный биоз, или полубиоз. Это хранение плодов и овощей сразу же после уборки в свежем виде в течение определенного периода времени в естественных условиях, но не в специальных хранилищах. При этом в плодах и овощах идут процессы обмена веществ, поскольку они живые организмы, но не так интенсивно, когда они еще находились на материнских растениях. Иммунные свойства клубней, корнеплодов, луковиц, плодов и ягод на некоторый период обеспечивают их устойчивость к неблагоприятным внешним условиям и микробиологическим заболеваниям. Продолжительность сохранности этих продуктов зависит от их особенностей: химического состава, консистенции мякоти, толщины покровных тканей и защитных образований на них, интенсивности процессов обмена веществ. Овощи и плоды, обладающие высокой лежкостью, могут храниться при комнатной (повышенной) температуре довольно длительный период времени, а вот скоропортящиеся продукты сохраняют свою свежесть только несколько дней и даже часов.
2. Принцип анабиоза. Это принцип «скрытой» жизни, приведение продукта в состояние, при котором резко замедляются или совсем не проявляются биологические процессы. В таких продуктах крайне слабо протекают процессы обмена веществ в клетках, приостановлена активная деятельность микроорганизмов, клещей и насекомых. Однако живое начало в продукте и живые организмы в нем не уничтожены. При возникновении благоприятных условий активизируются все процессы жизнедеятельности. Поэтому анабиоз и называют принципом скрытой жизни. Анабиоз может быть создан несколькими способамии подразделяется на несколько видов.
а) Термоанабиоз - хранение продуктов при пониженных и низких температурах, которые замедляют процессы обмена веществ в тканях, снижают активность ферментов, приостанавливают развитие микроорганизмов. Чем ниже температура, тем эффективнее задерживаются микробиологические и биохимические процессы. Чаще всего применяют холодильники с искусственным охлаждением. Различают два вида анабиоза: психроанабиоз и криоанабиоз.
- психроанабиоз - хранение продукции в охлажденном состоянии, при пониженных температурах, близких к 0С. Для каждого вида продуктов есть свои температурные оптимумы, а сроки хранения определяются лежкостью и пределами долговечности продукта. Пищевые, технологические и семенные качества овощей и плодов сохраняется лучше всего именно в условиях психроанабиоза.
- криоанабиоз - хранение продуктов в замороженном состоянии при низких отрицательных температурах. При замораживании происходит полная кристаллизация воды и клеточного сока в тканях продуктов, и, в связи с этим, полностью останавливаются процессы жизнедеятельности, обеспечивается сохранность продуктов в течение длительного периода времени, сроки же хранения определяются экономической целесообразностью. Замораживают наиболее ценные овощные культуры (цветная капуста и брокколи, спаржа), отборные плоды косточковых культур (персик, абрикосы) и ягоды (земляника, малина).
б) Ксероанабиоз - хранение продуктов в сухом, или обезвоженном состоянии. Частичное или полное обезвоживание продукта приводит практически к полному прекращению в нем биохимических процессов, лишает микроорганизмы возможности развиваться в этом продукте. Большинство пищевых продуктов сушат до содержания влаги 4-14 % (остается только связанная влага, а вся свободная вода удаляется), в результате чего снижается интенсивность всех биологических процессов. Процесс удаления воды из продуктов называется сушкой. Применяются различные способы сушки: воздушно-солнечная, тепловая, химическая и др. В режиме ксероанабиоза хранят зерно и семена, приготавливают сухофрукты.
в) Осмоанабиоз - хранение продуктов при повышении осмотического давления в их тканях. Это защищает продукты от воздействия на них микроорганизмов и тем самым исключает нежелательные микробиологические процессы (гниение, плесневение, брожение). При этом в клетках микробов нарушается состояние тургора, так как происходит осмос воды из них в окружающий субстрат, и наблюдается явление плазмолиза. Повышение осмотического давления в продукте достигается введением соли или сахара. На этом принципе основано соление части овощей (требуется 8-12 % соли от массы продукта), консервирование фруктов и ягод сахаром (варка варенья, приготовление джемов и повидла), концентрация которого должна быть не меньше 60 % от массы плодов.
г) Ацидоанабиоз - хранение продуктов при повышении кислотности среды. Это достигается введением в продукты пищевых кислот: уксусной (маринование), сорбиновой, бензойной, салициловой. Суть данного принципа в том, что микроорганизмы (главным образом, гнилостные бактерии) успешно развиваются в нейтральной и слабо щелочной средах, но угнетаются в кислой среде (при рН < 5). Поэтому при подкислении продуктов некоторыми органическими кислотами происходит частичная их консервация.
д ) Наркоанабиоз - применение для консервирования анестезирующих, наркотических веществ (хлороформ, эфир), которые останавливают действие микроорганизмов и вредителей, замедляют процессы обмена веществ. Разновидностью этого принципа является алкоголеанабиоз - применение для консервирования продуктов этилового спирта (например, приготовление крепленых и десертных вин).
е) Аноксианабиоз - хранение продуктов без доступа воздуха, создание бескислородной среды. Отсутствие кислорода исключает возможность развития аэробных микроорганизмов (прежде всего, плесневых грибов), насекомых и клещей. Дыхание клеток самого продукта резко замедляется и приобретает анаэробный характер. Таким образом, происходит консервация продуктов в герметических условиях.
3. Принцип ценоанабиоза. Основан на создании анабиотических условий с помощью определенных полезных групп микроорганизмов, для которых создаются благоприятные условия. Полезная микрофлора вырабатывает консервирующие вещества, которые препятствуют развитию нежелательной (патогенной) микрофлоры, вызывающей порчу продуктов. На этом принципе основано микробиологическое консервирование. Для усиления определенной направленности микробиологических процессов в продукт могут вводить чистую культуру полезных микробов. В практике используют два вида ценоанабиоза, основанных на применении двух групп микроорганизмов.
Ацидоценоанабиоз - повышение кислотности среды в результате развития молочнокислых бактерий, которые в анаэробных условиях вырабатывают молочную кислоту. При концентрации молочной кислоты более 0,5 % тормозится деятельность вредных микроорганизмов. На этом принципе основано приготовление и сохранение солено-квашеных овощей, моченых плодов, силосование кормов.
Алкоголеценоанабиоз - консервирование продукта спиртом, выделенного дрожжами в процессе спиртового брожения. Этот принцип используется в виноделии при приготовлении сухих столовых вин, содержащих 9-13 % спирта, путем сбраживания виноградных и плодовых соков.
4. Принцип абиоза. Предусматривает отсутствие живых начал в продуктах, хранение их в неживом состоянии. При этом либо весь продукт превращается в безжизненную и стерильную органическую массу, либо в нем (или на его поверхности) уничтожаются определенные группы микроорганизмов, вызывающих порчу. Абиоз также имеет несколько видов.
Термоабиоз (термостерилизация) - обработка продуктов высокими температурами, нагрев их до 100оС и выше. При этом практически все живые организмы погибают. Для разных видов продуктов необходимо различное температурное воздействие, то есть степень стерилизации. Наиболее распространенный способ термостерилизации - консервирование продуктов в герметически укупоренной таре. Правильно приготовленные консервы могут храниться несколько лет без изменения пищевых и вкусовых достоинств. Если желательно сохранить продукт в свежем виде сравнительно короткое время, его нагревают 10-30 минут до температуры 65-85 оС, то есть проводят пастеризацию. Для надежного хранения овощных консервов и безопасного их использования необходимы температуры стерилизации выше 100 С, что осуществляется в автоклавах.
Химабиоз (химическая стерилизация) - консервирование продуктов химическими веществами, убивающими микроорганизмы (антисептиками) и насекомых (инсектицидами). Их применение ограничено, так как многие из химических соединений ядовиты для человека. Видами химабиоза являются сульфитация (обработка плодов, овощей, соков и вин сернистым ангидридом SО2) и копчение, так как дым является хорошим антисептиком из-за содержания в нем формальдегида, смол и других бактерицидных веществ.
Механическая стерилизация - удаление микроорганизмов из продуктов фильтрованием, пропуском плодово-ягодных соков через специальные обеспложивающие фильтры с очень мелкими порами (0,001 мм), задерживающими микроорганизмы, или центрифугированием, применяемом на микробиологических заводах и в лабораторных исследованиях.
Лучевая (фото) стерилизация - уничтожение микроорганизмов и насекомых ультрафиолетовыми, инфракрасными, рентгеновскими лучами, ? и ? - излучением в определенных дозах (радиация). Однако этот способ не получил широкого распространения в пищевой промышленности из-за технической сложности и возможного опасного влияния на здоровье человека. Он требует дальнейшей доработки, совершенствования техники его применения (установок для лучевой стерилизации).
Микробиологические процессы вызываются микроорганизмами, которые выделяют токсины (яды), убивающие растительные ткани. Эти токсины вредны и для человека.
В зависимости от места повреждения микроорганизмы, поражающие плоды и овощи, делятся на две группы:
1) поражающие продукцию в период выращивания и продолжающие свою деятельность при хранении;
2) поражающие продукцию при хранении.
К первой группе относятся серая, белая, черная гнили, фитофтора, фомоз и т. п. Они вызывают порчу продукции в первый период хранения. Вторая группа представлена микроорганизмами, которые вызывают заболевания фузариозом, голубой и зеленой плесенями, мокрой гнилью и т. п. Ими чаще всего поражаются плоды и овощи в конце хранения.
Поражение плодоовощной продукции микроорганизмами зависит от ее иммунных свойств. При высокой устойчивости к определенным болезням микробиологические процессы не происходят. Разные виды и сорта плодов и овощей обладают неодинаковой устойчивостью к различным видам микроорганизмов. Так, корнеплоды устойчивы к фитофторе, а картофель — неустойчив.
Не существует микроорганизмов, которые могут повреждать все виды плодов и овощей. Однако одни микроорганизмы являются общими для многих видов плодов и овощей, другие специфичны только для отдельных видов. Поэтому по степени распространенности их можно подразделить на общие и специфичные. Такое деление позволяет прогнозировать возможность заражения здоровой продукции от больной при совместном хранении разных видов плодов и овощей.
См 43
Квашение (соление, мочение) овощей и плодов основано на молочнокислом брожении сахаров сырья.
Накапливающаяся в результате этого процесса молочная кислота придает продукту специфические вкусовые качества. Помимо этого, молочная кислота является антисептиком и подавляет деятельность многих видов микроорганизмов, препятствуя порче продукта.
В зависимости от вида консервируемого сырья готовый продукт называют квашеным (капуста), соленым (огурцы, томаты и пр.) или моченым (яблоки и другие плоды или ягоды). Принципиальной разницы между квашением, солением и мочением нет.
Соленые и квашеные овощи, а также моченые плоды пригодны непосредственно в пищу без какой бы то ни было дополнительной обработки.
Молочнокислое брожение, протекающее при квашении, солении и мочении растительного сырья, является результатом деятельности определенных видов так называемых молочнокислых микроорганизмов, к которым относятся некоторые бактерии и дрожжи. Из них наиболее активно действуют В. cucumeris fermentati, преобладающие в соленых огурцах, В. brassicae acidi, В. brassicae fermentati и Sacch. brassicae fermentati, обеспечивающие высокое качество квашеной капусты. Молочнокислое брожение вызывают также В. listeri, В. leichmani, В. beyerincki, В. ventricocus и пр.
Молочнокислые микроорганизмы отличаются друг от друга своей активностью. Поэтому интенсивность брожения зависит от вида преобладающей микрофлоры. Виды микроорганизмов влияют также на характер конечных продуктов распада сахара. Одни из них превращают сахар целиком в молочную кислоту, другие дают, кроме того, побочные продукты распада сахара, в том числе газообразные.
При квашении и солении необходимо учитывать возможность развития не только молочнокислых бактерий, но и другой, «посторонней» микрофлоры. В частности, разложение сахаров может идти под действием маслянокислых и уксуснокислых бактерий, гнилостных бактерий, дрожжей и других микроорганизмов. Под действием плесеней разрушается молочная кислота. При этих процессах образуются различные нежелательные вещества, которые значительно ухудшают вкусовые качества соленых, квашеных и моченых продуктов и могут привести их в негодность.
Процессы соления и квашения должны проводиться в условиях, стимулирующих действие молочнокислых микроорганизмов и подавляющих деятельность посторонней микрофлоры.
Молочнокислое брожение проходит ряд стадий с образованием промежуточных продуктов распада. Начальные этапы разложения сахаров при молочнокислом, а также при спиртовом брожении связаны с образованием фосфорных эфиров гексоз, которые затем превращаются в пировиноградную кислоту. Эти превращения могут протекать как в условиях анаэробного, так и аэробного разложения углеводов.
Включая стадию образования пировиноградной кислоты, процессы молочнокислого и спиртового брожения проходят аналогичные этапы. Характер конечных продуктов распада сахара зависит от дальнейших превращений пировиноградной кислоты. При восстановлении она образует молочную кислоту.
При спиртовом брожении пировиноградная кислота распадается на ацетальдегид и углекислый газ.
В результате восстановления ацетальдегида образуется этиловый спирт.
Образование некоторого количества спирта происходит под действием молочнокислых бактерий даже в условиях, когда исключено развитие характерных возбудителей спиртового брожения — дрожжей. В частности, накопление спирта происходит в квашеной капусте под действием В. brassicae fermentati.
Небольшое количество спирта (0,5—0,7%), образующегося наряду с молочной кислотой, не ухудшает качества готовой продукции, а наоборот, приводит к образованию ароматических веществ, придающих соленым и квашеным овощам хорошие вкусовые свойства.
Более или менее значительные количества спирта образуются в тех случаях, когда создаются условия для развития дрожжей, вызывающих спиртовое брожение сахаров. В частности, это имеет место при мочении плодов.
Посторонняя микрофлора отрицательно влияет на качество продукции. В частности, маслянокислые бактерии действуют на углеводы, превращая их в масляную кислоту, которая придает продукту неприятный прогорклый привкус.
Бактерия coli также разлагает углеводы. При этом выделяется как молочная кислота, так и ряд нежелательных продуктов распада сахаров.
Помимо этого, среди продуктов распада сахаров могут быть метан, янтарная, пропионовая и муравьиная кислоты. Аналогично действуют кокки Leuconostoc mesenteroides и др. Сахара под влиянием этих бактерий сбраживаются и образуют молочную и уксусную кислоты, этиловый спирт, маннит, углекислый газ.
По данным Б. С. Алеева, продукты сбраживания глюкозы под действием бактерии coli aerogenes количественно распределяются следующим образом (в % от сброженного вещества): молочная кислота — 44,6, янтарная кислота — 5, уксусная кислота — 16,8, муравьиная кислота — 0,8, углекислый газ — 12,4, этиловый спирт — 16,1.
Характер микробиологических изменений, происходящих в овощах и плодах при квашении, солении и мочении, зависит от условий, в которых протекают эти процессы. Рассмотрим основные факторы, с которыми связаны эти изменения.
Влияние поваренной соли на процесс квашения и соления овощей многосторонне. Соль придает продукту определенные вкусовые качества. Кроме этого, она обладает некоторым консервирующим действием, хотя развитие большинства микроорганизмов задерживается лишь при сравнительно высоких концентрациях поваренной соли (5—7%). Главное же назначение соли заключается в том, что она вызывает плазмолиз растительных клеток. В результате плазмолиза происходит извлечение содержащегося в клетках сока, который богат сахаром. Благодаря этому создаются условия, способствующие молочнокислому брожению, что обеспечивает получение продукта, обладающего высокими вкусовыми качествами.
Растворы поваренной соли при относительно высоких концентрациях приостанавливают развитие микроорганизмов, в том числе и молочнокислых бактерий.
Так как задачей квашения, соления и мочения является обеспечение развития молочнокислых бактерий с одновременным подавлением деятельности других микроорганизмов, то необходимо пользоваться невысокими концентрациями соли.
Поваренная соль в количестве 12% в значительной степени ослабляет развитие маслянокислых бактерий и бактерий группы coii. На деятельность молочнокислых бактерий соль в такой концентрации влияет мало. Повышение концентрации соли до 5—6% совершенно приостанавливает деятельность маслянокислых бактерий и кишечной палочки, но вместе с тем снижает активность молочнокислых бактерий примерно на 30%.