Под консервированием принято понимать способ консервации продуктов питания (изготовления консервов), который предусматривает техническую обработку свежего сырья с целью угнетения жизнедеятельности микроорганизмов, которые провоцируют его порчу. Кроме того, к консервированию относится также ряд некоторых других способов, которые повышают срок хранения продуктов питания.

Химические способы консервирования

Среди химических методов консервирования, применяемых в пищевой промышленности, наибольшее значение имеет консервирование поваренной солью, или посол. Кроме того, из химических веществ для консервирования используются уксусная кислота, антисептики, антиокислители, пряности, а также газы.

Посол. Консервирующие свойства растворов поваренной соли обусловлены действием хлористого натрия на белки, ферменты и микроорганизмы. При действии на белки ионы Na + и С1 - , присоединяясь по месту пептидных связей, блокируют их, при этом белковые молекулы приобретают устойчивость к действию протеолитических ферментов. Этот эффект находится в прямой зависимости от концентрации поваренной соли в клеточном соке.

Поваренная соль угнетает и изменяет характер биохимической активности ферментов. В связи с этим протеолитические ферменты микроорганизмов в присутствии соли образуют иные продукты расщепления белков, чем при ее отсутствии. Высокие концентрации соли угнетают биохимическую активность протеолитических ферментов. Жизнедеятельность микроорганизмов сопровождается осмотическим обменом между клеткой и окружающей средой. Когда осмотическое давление раствора, окружающего микробную клетку, оказывается больше осмотического давления плазмы, возникает отток воды из плазмы (плазмолиз), в результате чего в клетке микроорганизма нарушается нормальный обмен веществ.

Применение уксусной кислоты. Консервирование рыбы достигается совместным действием слабых растворов поваренной соли (6-18%) и уксусной кислоты (0,3-2%). Уксусная кислота усиливает консервирующее действие поваренной соли, а поваренная соль ослабляет мацерацию мяса уксусной кислотой. Консервирующее действие уксусной кислоты обусловлено изменениями концентрации водородных ионов и токсическим действием недиссоциированных молекул. Для жизнедеятельности подавляющего большинства микроорганизмов оптимальные значения рН лежат в пределах 6,5-7,5, поэтому снижение рН до 4,5-5,0 обусловливает гибель таких микроорганизмов. Однако есть виды микроорганизмов, способные развиваться даже при рН 2,5-4,0.

Растворы, содержащие 1-2% уксусной кислоты, тормозят развитие большинства гнилостных микроорганизмов, а при 5 - 6% -ной ее концентрации отмирают почти все микробы, но споры остаются жизнеспособными. Стойки к действию растворов уксусной кислоты плесени: слабые растворы стимулируют рост плесени, а некоторые виды плесеней развиваются в растворах, содержащих даже 10% уксусной кислоты. Плесени используют уксусную кислоту как источник углерода, что ведет к уменьшению концентрации кислоты и обеспечивает возможность развития других видов микроорганизмов. Развитие плесеней на поверхности маринадов можно предупредить путем покрытия их слоем растительного масла (исключается контакт с воздухом), а также применением герметической упаковки

Применение антисептиков. Ряд химических веществ обладает способностью вступать в реакцию с протоплазмой микробной клетки и оказывать при этом токсическое действие: парализуют действие ферментов и вызывают гибель микробов; более устойчивы к такому действию споры. Такие вещества называют антисептиками. Консервирующий эффект антисептика зависит от его химической природы, концентрации, температурных условий, рН среды. При концентрации антисептика ниже летальной происходит торможение, а при малых концентрациях даже стимулирование роста микроорганизмов. Повышение температуры усиливает токсичность антисептика. Однако если его концентрация незначительна, то при повышении температуры защитное действие антисептика может быть недостаточным для предохранения продуктов от порчи. Антисептики обладают избирательным действием, поэтому консервирующий эффект отдельных антисептиков зависит как от видового состава микрофлоры, так и от количества микроорганизмов.

Для изготовления пищевых продуктов разрешается применять уротропин, бензойную кислоту и ее натриевую соль (бензоат натрия), сорбиновую кислоту.

Применение антиокислителей. Окисление жиров является очень существенным пороком, который возникает при хранении мороженой, соленой, сушеной рыбы, рыбной муки. Окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, обусловливается действием кислорода воздуха и окисляющих ферментов (липооксидаз).

Окисление может быть задержано применением антиокислителей, действие которых обусловливается присутствием в их молекуле лабильных водородных атомов, поэтому при образовании перекисей антиокислитель воспринимает энергию и останавливает реакцию самоокисления. Антиокислительный эффект достигается как за счет уничтожения активных перекисей, так и за счет инактивации оксидантов, содержащихся в продукте. Защитное действие антиокислителя продолжается до полного его окисления, после чего процесс окисления субстрата (жира) продолжается.

Химические вещества, стимулирующие действие антиокислителей, но не оказывающие антиокислительного действия, называют синергентами (лимонная кислота).

Применение пряностей. При изготовлении деликатесных слабосоленых рыбных продуктов с добавлением пряностей консервирующий эффект соли несколько усиливается за счет действия эфирных масел, содержащихся в пряных веществах. Токсическое действие эфирных масел различно: наиболее токсичными являются аллилизотиоцианат (из горчицы), эвгенол (из гвоздики), коричный альдегид (корица). Например, эфирное масло горчицы в концентрации 0,2% равноценно по бактерицидному действию 0,031% -ному сернистому ангидриду.

Газовое хранение . Изменение состава воздуха, окружающего продукт, оказывает существенное влияние на жизнедеятельность микрофлоры. Увеличение содержания в воздухе СО 2 тормозит развитие аэробных микроорганизмов, но не влияет на развитие анаэробов. При содержании в воздухе 10-20% СО 2 скорость роста разных видов микроорганизмов уменьшается на 20-50%. Прекращение жизнедеятельности плесеней и бактерий наступает при содержании в воздухе 40-50% С02, однако при этом продукт приобретает неприятные органолептические свойства.

Активно тормозится деятельность плесеней и микроорганизмов озоном: при отрицательных температурах присутствие в воздухе 0,0003-0,0005% озона эффективно тормозит рост микроорганизмов, но активные окислительные свойства озона отрицательно влияют на жирные продукты, вызывая быстрое окисление жира.

Для подавления жизнедеятельности микрофлоры применяют также газообразный сернистый ангидрид и треххлористый азот. Сернистый ангидрид применяется для консервирования плодов и овощей, заготовленных в качестве полуфабриката, для последующей переработки, обеспечивающей разрушение и удаление избытка сернистого ангидрида. В свежих плодах и ягодах содержание сернистого ангидрида не должно превышать 0,15-0,2%, а в готовых изделиях-0,002-0,010%.

Классификация методов консервирования и их характеристика

По консервирующему действию методы консервирования делят на физические, физико-химические, химические и биохимические.

К физическим методам консервирования относят консервирование низкими (охлаждение, замораживание) и высокими температурами (пастеризация, стерилизация), консервирование ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, обеспложивающими фильтрами.

К физико-химическим методам консервированияотносят консервирование солью, сахаром и сушку (естественную, нагретым воздухом, вакуумную, инфракрасную, сублимационную).

К комбинированным методам консервирования относятся вяление и копчение.

Химические методы консервированияоснованы на применении различных химических веществ, губительно действующих на микроорганизмы, например, антисептиков.

К биохимическим методам консервирования относят квашение.

Физические методы консервирования. Консервирование низкими температурами основано на замедлении или прекращении развития микробов и действия ферментов. При охлаждении температуру продукта снижают до 0 до плюс 4 °С, не допуская его замораживания. Охлаждение широко используется при хранении овощей, плодов, мяса, рыбы, молока творога, сметаны и других продуктов.

Для более длительного хранения пищевые продукты замораживают. Замораживание – это процесс превращения в лед воды, содержащейся в продукте. Проводят его быстро при температуре минус 18–25 °С. Внутри продукта температура достигает минус – 8 °С и создаются неблагоприятные осмотические условия для развития микроорганизмов и биохимических процессов. При транспортировании на большие расстояния устанавливается температура минус 18 °С. Замораживание применяют для хранения мяса, рыбы, плодов, овощей. Повторное замораживание не допускается. К недостаткам замораживания относят твердую консистенцию, частичную потерю аромата, изменения цвета (пожелтение жира). Замороженные продукты по вкусовым и питательным свойствам уступают охлажденным.

Шоковая заморозка овощей и фруктов (при минус 35–40 °С) является современным способом консервирования и позволяет надолго сохранить пищевую ценность, вкус и внешний вид. При быстром замораживании пищевых продуктов образуются мелкие кристаллы льда, равномерно распределяющиеся по всей массе продукта. Такие продукты удобны в приготовлении и не требуют предварительного размораживания. Исключение таких трудоемких операций, как переборка, очистка, мытье, нарезка позволяет сделать процесс приготовления овощей комфортным. Продукты шоковой заморозки хранятся существенно дольше.

К консервированию высокими температурами относят пастеризацию и стерилизацию.

Пастеризация заключается в нагревании продукта до температуры ниже 100°С: выше 67 °С в течение 30–40 мин (длительная пастеризация) и до 85–90 °С в течение 1–1,5 мин (кратковременная пастеризация).

При пастеризации погибают вегетативные формы микробов, но споры некоторых из них остаются, поэтому пастеризованные продукты долго не хранятся. Пастеризуют молоко, сливки, джем, соки, пиво.

Стерилизация – тепловая обработка герметически закрытого продукта при температуре 113–120 °С в течение определенного времени. Режим стерилизации зависит от рН продукта, его консистенции, вида и объема тары. Кислые продукты стерилизуются при более низких температурах (105 °С). При этом все микробы и их споры погибают. Стерилизованные продукты могут храниться длительное время, однако пищевая ценность их снижается, так как при стерилизации частично гидролизуются и денатурируют белки, разрушаются витамины.

Ультравысокотемпературно-обработанный продукт (УВТ-обработанный продукт) - продукт, например, молоко, подвергнутый термообработке при температуре выше 135 °С с выдержкой до 10 с.

Перспективным методом сохранения качества продукта является асептическая стерилизация – горячий розлив в стерилизованную тару жидких и пюреобразных продуктов, нагретых до температуры 130–150 °С с последующим их быстрым охлаждением до 30–40 °С.

При консервировании токами сверхвысокой частоты (СВЧ) продукт в герметичной таре помещается в электромагнитное поле переменного тока. Время консервирования сокращается в 20 раз.

Ультрафиолетовые лучи используют для обработки внешних поверхностей камер холодильников, мясных туш, колбас.

При применении обеспложивающих фильтров микроорганизмы фильтруемых продуктов (соки, пиво) задерживаются на поверхности фильтров. Продукты сохраняют естественный вкус, цвет и аромат.

С помощью ионизирующих излучений радиоактивных изотопов кобальт-60 и цезий-137 уничтожают плодовых мух и долгоносиков в импортном винограде и апельсинах.

Уже накоплен большой опыт применения озона при хранении картофеля, моркови, капусты, лука и фруктов (винограда и яблок) за рубежом. Применяется озонирование воздуха хранилищ, холодильных камер.

Физико-химические методы консервирования. Консервирование солью и сахаром основано на том, что большинство микроорганизмов не развивается в продуктах при повышенной концентрации соли и сахара, увеличивающих осмотическое давление. Осмос – это медленное проникновение растворителя (вода микробов) в раствор (сахара и соли) через тонкую перегородку, разделяющую их.

Соленые продукты хорошо сохраняются, при солении появляются специфические вкус и аромат, изменяется структура продукта, однако при солении из продукта вместе с водой частично удаляются растворимые белки, витамины и другие вещества. Поваренной солью консервируют в основном рыбу, рассольные сыры и грибы. Для консервирования применяют соль в концентрации 4–14 %.

Консервирование сахаром применяют при производстве варенья, джема, повидла, сгущенного молока, мармелада, цукатов и других продуктов. Концентрация сахара при этом должна быть не менее 60–65 %. Для лучшей сохраняемости продукты с концентрацией сахара менее 65 % дополнительно пастеризуют в герметично закрытой емкости.

Сушка - способ основан на удалении части воды из продукта, в результате чего повышается концентрация сухих веществ, возникает высокое осмотическое давление. Продукты сушат до содержания влаги 4–25 %.

Сушат плоды, овощи, грибы, молоко, яйца, рыбу.

Различают сушку естественную (в тени или под лучами солнца) и искусственную (с помощью горячего воздуха с температурой свыше 120 °С в специальных сушилках). Жидкие продукты сушат в распылительных сушилках.

Современными способами являются обезвоживание инфракрасными лучами и сублимационная сушка. Например, сублимационная сушка – это сушка замороженных продуктов в вакууме, при которой наблюдается переход льда замороженного продукта в пар, минуя стадию воды.

Комбинированные методы консервирования. Вяление – медленная сушка подсоленных продуктов. Копчение - обработка дымом в сочетании с солением. Различают копчение горячее, которое протекает при температуре дыма 70–140 °С, и холодное – при 40 °С. Для копчения применяют также коптильную жидкость и электрокопчение. Коптят мясо, рыбу.

Биохимические методы – основаны на свойстве кислот и спирта, образующихся в продуктах, задерживать развитие большинства микроорганизмов. При квашении молочная кислота (до 0,7–0,9 %) образуется в результате молочно-кислого брожения сахаров, содержащихся в заквашиваемых плодах и овощах. Для улучшения вкуса и активации плазмолиза клеток и перехода сахара (сока) в рассол при квашении вносят 2–5 % поваренной соли. При мочении яблок накапливается до 1,5 % спирта. Этиловый спирт накапливается в винах в результате дрожжевой деятельности.

Химические методы консервирования основаны на добавлении к продуктам различных антисептиков, например, кислот (уксусной, серной, сорбиновой, бензойной), спирта, уротропина, низинав соответствии с установленными нормами. При мариновании в продукт добавляют уксусную кислоту в количестве 0,6–1,5 %, сахар, соль, пряности. Как правило, продукты предварительно бланшируют. Эффект консервирования обеспечивается бактерицидными свойствами уксусной кислоты.

Спирт добавляют в ликеро-водочные изделия (10–45 %), обрабатывают хлеб, предназначенный для длительного хранения. Спирт замедляет действие микроорганизмов.

Консервирование сернистой кислотой, ее солями и диоксидом серы называется сульфитацией. Например, диоксидом серы обрабатывают плоды и ягоды, в т.ч. перед сушкой. Сульфитированное сырье является полуфабрикатом и используется для переработки после десульфитации. При хранении свежего винограда применяют метабисульфат калия.

Бензойно-кислый натрий (0,05–0,1 %) применяют для консервирования кислых соков. Сорбиновая кислота в концентрации 0,1 % подавляет действие микроорганизмов сильнее, чем бензойная и сернистая, не изменяя органолептические свойства продуктов. Успешно применяется в сочетании с сахаром для консервирования плодово-ягодных пюре.

Причины порчи пищевых продуктов и сырья. При консервировании особое значение придается бактериям, дрожжам, плесеням и вирусам. Их действие может быть положительным, но в большинстве случаев – отрицательным.

Размножение живых бактерий ограничивается низкой температурой, недостатком воды, питательных веществ и других факторов. Деятельность молочнокислых бактерий может быть полезной при квашении овощей, плодов и молочных продуктов. Плесени образуются на поверхности продукта, придавая ему неприятный запах и вкус, так как для их деятельности необходим воздух. Полезные свойства некоторых плесеней используются в сыроварении. Полезные свойства дрожжей используются в пивоварении, виноделии, хлебопечении (для разрыхления теста), квашении. Вирусы при консервировании подлежат уничтожению, потому что могут явиться источником болезней опасных для человека – ящур, бешенство, грипп.

Большинство микроорганизмов погибает при температуре 60–70 °С, причем чем выше температура, тем этот процесс идет скорее. Растительные и животные жиры повышают устойчивость микроорганизмов и их спор при нагревании, что учитывают при изготовлении консервов, обеспечивая температуру выше 100 °С и более продолжительное время воздействия. Микроорганизмы, а также их споры гибнут при более низких температурах в консервах, содержащих кислоты.

Губительное действие на микроорганизмы при консервировании оказывают фитонциды, обладающие бактерицидными свойствами и содержащиеся в чесноке, хрене, луке, а также антоцианы (ускоряют гибель плесеней и дрожжей) – органические красители, содержащиеся в черной смородине, черноплодной рябине и т.д.

При нарушения технологии производства и условий хранения в консервах и пресервах могут возникать недопустимые дефекты (бомбаж, скисание и др.). Например, бомбаж рыбных консервов (пресервов) – это дефект в виде выпуклости донышка и крышки банки, не исчезающей после надавливания.

Способы домашнего консервирования

Чтобы предохранить пищевые продукты от порчи, люди давным-давно разработали способы их сохранения (консервирования) путем сушки, копчения, соления и квашения, маринования, а впоследствии – охлаждения и замораживания, консервирования с сахаром или с применением консервантов и тепловой обработки.

Рассмотрим эти способы домашнего консервирования.