Маринование (ацидоанабиоз) — повышение кислотности среды в продукции за счет введения кислоты. Жизнедеятельность каждого вида микроорганизмов возможна лишь в определенных границах рН среды, выше и ниже которых она угнетается.
Для большинства плесневых грибов и дрожжей наиболее благоприятна слабокислая среда с рН 5-6. Большинство бактерий лучше растет в зоне рН 6,8-7,3, т.е. в нейтральной или слабощелочной среде. Губительное действие на микроорганизмы некоторых органических кислот, в том числе уксусной, может быть обусловлено не только неблагоприятной концентрацией водородных ионов, но и токсичностью недиссоциированных молекул кислоты.
Установлено, что уксусная кислота в количестве 0,5-2,0 % оказывает бактерицидное действие. Микроорганизмы по-разному реагируют на разные виды кислот. Так, молочнокислый стрептококк прекращает размножаться в субстрате, содержащем молочную кислоту, при рН 4,7-4,4, а в присутствии уксусной — при рН 5,1-4,8.
Зная отношение микроорганизмов к кислотности среды и регулируя ее рН, можно подавлять или стимулировать развитие микрофлоры, что имеет практическое значение. Неблагоприятное действие кислой среды на гнилостные бактерии положено в основу хранения некоторых пищевых продуктов в маринованном и квашеном виде.
На указанном выше принципе основано производство маринованных продуктов. Консервирующее действие только в результате повышения кислотности достигается при производстве острых маринадов, содержащих не менее 1,5-1,8 % уксусной кислоты. При необходимости получения менее острых маринадов, слабокислых (0,4-0,6 % уксусной кислоты) или кислых (0,61-0,90 %) применяется дополнительное консервирующее воздействие высокими температурами (пастеризация или стерилизация).
При производстве маринованных продуктов обычно используют столовый уксус, содержащий 3-6 % уксусной кислоты, или пищевую уксусную эссенцию с содержанием уксусной кислоты 70-80 %. Для выработки маринадов более желателен биохимический уксус (спиртовой, винный, плодово-ягодный и др.), так как уксус из эссенции обладает резким вкусом. Кроме уксуса в маринадную заливку добавляют соль, пряности, сахар.
При хранении маринадов происходит их созревание, которое длится от 20-ти дней до 2-х мес. В процессе созревания уксусная кислота, сахар и соль диффундируют в продукты, под действием кислот около 75 % сахарозы превращается в инвертный сахар, улучшаются вкусовые качества продукта. Хранят маринады при низких температурах (0-4 ºС), так как многие плесени усваивают уксусную кислоту и могут вызвать порчу продуктов.
Спиртование применяется как метод временного консервирования плодовых соков и морсов, используемых для приготовления купажных сиропов в безалкогольной промышленности или входящих в купаж при изготовлении наливок в ликеро-водочном производстве, поскольку спирт губительно действует на микроорганизмы и обладает сильным консервирующим действием.
В концентрациях 12-16 % этиловый спирт задерживает развитие, а при 18 % полностью подавляет жизнедеятельность микрофлоры. Соки с концентрацией спирта 25-30 % применяются при производстве ликеро-водочных изделий, а с концентрацией 16 % — при получении безалкогольных напитков.
Консервирование кислотами. Сульфитация-обработка продукта сернистой кислотой, ее солями и сернистым ангидридом.
Сернистая кислота является сильным антисептиком, подавляет деятельность плесеней и бактерий; более устойчивы к ее действию дрожжи, особенно винные расы. Эта кислота применяется для консервирования плодов, ягод, плодово-фруктовых полуфабрикатов. Эффективность действия сернистой кислоты зависит от температуры и рН среды. При повышении кислотности степень диссоциации сернистой кислоты уменьшается, и, таким образом, сохраняется больше недиссоциированных молекул, обладающих консервирующим действием.
Различные способы, которыми проводят сульфитацию:
- газообразный диоксид серы, образующийся при сжигании серы: для дезинфекции помещений, бочек, резервуаров;
- 5-6 % водный раствор сернистой кислоты или ее солей: сернистая кислота инактивирует ферменты, подавляет процессы дыхания плодов и овощей, удлиняя тем самым сроки их хранения и предохранения от потемнения.
При нагревании сульфитированных продуктов происходит быстрое расщепление сернистой кислоты с выделением газообразного диоксида серы. На этом свойстве сернистой кислоты основан процесс ее удаления из продукта — десульфитация. Сульфитированные продукты используются только для последующей переработки после удаления сернистой кислоты. Диоксид серы действует на дыхательные органы и вызывает раздражение слизистой оболочки, поэтому в больших концентрациях он опасен для человека.
К наиболее часто применяемым солям сернистой кислоты относят бисульфит натрия (NaHSО3), бисульфит калия (КНSOз), пиросульфат натрия (Na2S2O3), сернисто-кислый натрий (Na2SO3) и сернисто-кислый калий (К2SO3).
Остаточное содержание диоксида серы в сушеных овощах и фруктах не должно превышать 0,01-0,06 %, в плодово-ягодных пюре — 0,2, в соках — 0,12-0,15 %.
Бензойная кислота и бензойно-кислый натрий применяются для консервирования фруктово-ягодных полуфабрикатов, соков и килек.
Бензойная кислота плохо растворима в воде, поэтому для консервирования обычно используют ее соль — бензойно-кислый натрий. Эта кислота подавляет жизнедеятельность дрожжей, менее интенсивно действует на масляно-кислые бактерии, мало на уксусно-кислые и почти не влияет на развитие молочно-кислых бактерий и плесеней. Наиболее сильное антисептическое действие бензойной кислоты и бензойно-кислого натрия проявляется в кислой среде при рН 2,5-3,5.
Недостатком бензойной кислоты как консерванта является ее отрицательное влияние на вкус консервируемого продукта, под ее действием также происходит помутнение растительных материалов, содержащих белок. Поэтому количество бензойной кислоты, добавляемое в пищевые продукты, строго регламентируется и не превышает 70-100 мг/100 г продукта.
Сорбиновая кислота и ее соли являются сильными антисептиками. Они используются для консервирования фруктовых соков, пюре, маринадов и других продуктов с низким рН среды.
Сорбиновая кислота относится к непредельным и представляет собой белые или слегка желтоватые кристаллы без запаха со слабокислым вкусом. Она подавляет деятельность грибов и дрожжей и слабо или почти не действует на бактерии. Эта кислота труднорастворима в холодной воде, поэтому чаще всего применяется в виде водорастворимых солей — сорбата натрия или калия.
Преимущество сорбиновой кислоты перед другими консервантами состоит в том, что она не изменяет вкус и запах консервированных продуктов.
Количество сорбиновой кислоты, допускаемое для консервирования различных продуктов, неодинаково и колеблется от 0,05-0,1 % (безалкогольные напитки, соки) до 0,5 % (полукопченые колбасы).
Консервирование борной кислотой, бурой и уротропином используется для сохранения зернистой осетровой икры. Борную кислоту также применяют как консервант в производстве меланжа.
Консервирование антибиотиками, которые могут быть использованы в пищевой промышленности. Эти антибиотики, наряду с выраженным антимикробным действием, должны обладать невысокой устойчивостью к внешней среде, легко инактивироваться при тепловой обработке продуктов.
Нистатин — антибиотик, действующий на дрожжи и грибы, вызывающие плесневение мяса. В пищевой промышленности для более эффективной обработки мясных туш его обычно применяют в сочетании с хлортетрациклином. Концентрация хлортетрациклина в растворах не должна превышать 100 мг, а концентрация нистатина — 200 мг/1 л воды.
Хлортетрациклин (биомицин) при нагревании образует изомер изохлортетрациклин, безвредный для организма человека и обладающий бактериостатическим свойством. Этот антибиотик действует на слизеобразующие микроорганизмы. В пищевой промышленности его используют для обработки мяса и рыбы, транспортируемых на дальние расстояния. Для обработки тресковых рыб используют биомициновый лед, т.е. лед, содержащий хлортетрациклин в количестве не более 5 г на 1 т продукции.
Низин используется при производстве молочных и плодоовощных консервов. Он представляет собой полипептид, образующийся в процессе метаболизма молочнокислых стрептококков. В состав низина входят различные аминокислоты: метионин, лейцин, валин и др. Низин задерживает рост различных стафилакокков, клостридий и др. В организме человека низин быстро разрушается, не оказывая отрицательного действия. Важной особенностью низина является его способность уменьшать сопротивляемость спор термоустойчивых бактерий к нагреванию, что позволяет снижать режим стерилизации.
Антибиотиками растительного происхождения являются фитонциды, наиболее приемлемый из них — аллиловое горчичное масло, добываемое из семян горчицы. Введение этого антибиотика в маринады в количестве 0,002 % позволяет сохранять их в течение года без пастеризации, но при условии герметичной укупорки банки.
Консервирование газами. Озон обладает дезинфицирующим и дезодорирующим свойствами. Являясь сильным окислителем, озон подавляет или прекращает развитие бактерий и плесеней и их спор как на поверхности продукта, так и в воздухе. Эффективность действия озона зависит от концентрации, относительной влажности воздуха, а также от исходной микробиальной обсемененности продукта.
Озон рекомендуется использовать для дезинфекции и дезодорации воздуха в холодильных камерах, для дезинфекции транспортных средств, оборудования и тары. Озонирование необходимо проводить высокими концентрациями озона (25-40 мг/м) в течение 12-48 час, что позволяет снизить зараженность камер более чем на 90 %.
Для обработки пищевых продуктов (мяса, колбас, сыров) концентрация озона не должна превышать 10 мг/м3, так как более высокое его содержание вызывает ухудшение их товарного вида, вкусовых достоинств и пищевой ценности.
Хранение в регулируемой газовой среде (РГС). Между продуктами и окружающей их средой при хранении происходит постоянный дыхательный газообмен, необходимый для жизнедеятельности клеток. Плоды, используя накопленные заранее запасы питательных веществ, поглощают кислород и выделяют углекислый газ, водяные пары и летучие органические вещества (этилен и ряд веществ, образующих в совокупности аромат плодов).
Кислород поступает вначале в межклеточное пространство плода, затем переходит в клетку и вовлекается в процесс дыхания. Углекислый газ, выделяющийся в процессе дыхания, движется в обратном направлении — из клеток в межклеточное пространство, а затем в окружающую среду. Таким образом, в хранящихся плодах всегда образуется своя внутритканевая атмосфера, отличная по составу от воздуха.
В условиях холодильного хранения концентрация кислорода в межклеточном пространстве понижается, а углекислого газа повышается. Образующаяся разность парциальных давлений вызывает диффузию газов через поверхностные ткани плодов. При этом состав атмосферы внутри плодов тем сильнее отличается от состава внешней среды, чем большим сопротивлением для диффузии газов обладают ткани.
При изменении концентрации отдельных компонентов в окружающей среде изменяется парциальное давление этих газов, и тем самым нарушается установившийся при прочих равных условиях газообмен. Если, например, понизить концентрацию углекислого газа, то можно соответственно уменьшить концентрацию кислорода и увеличить концентрацию углекислого газа в межтканевом пространстве и этим затормозить интенсивность дыхания.
Таким образом, можно оказывать влияние на биохимические процессы и предупреждать старение плодов. При этом многие компоненты плодов сохраняются лучше, чем при обычных условиях холодильного хранения, меньше расходуется кислот, сахаров, задерживается распад хлорофилла, медленнее накапливается этилен и т.д.
Основная роль в таком регулировании интенсивности дыхания принадлежит кислороду. Снижение концентрации кислорода с 21 до 3 % приводит к значительному ослаблению дыхания, но не прекращает его. При очень низких концентрациях кислорода (ниже 2-3 %) возможно нарушение дыхания и появление физиологических расстройств в тканях плодов, вызывающих спиртовое брожение и их порчу.
Углекислый газ, достигая определенной для каждого вида плодов концентрации в межтканевом пространстве, блокирует дыхание в присутствии кислорода. Для большинства плодов дыхание заметно подавляется при концентрации углекислого газа в окружающей среде 5-10 %.
Обеднение внешней среды кислородом и обогащение ее углекислым газом тормозит интенсивность дыхания гораздо сильнее, чем снижение только температуры среды. Так, для яблок, хранящихся в РГС, повышенное содержание кислоты в плодах объясняется действием углекислого газа, снижающим интенсивность дыхания, в результате чего замедляется реакция декарбоксилирования яблочной кислоты до пировиноградной.
В этой реакции углекислый газ является одним из конечных продуктов, поэтому его избыток в среде нарушает равновесие реакции, замедляя расщепление яблочной кислоты. В результате реакции окисления выделяется энергия, которая используется для образования аденозинтрифосфата (АТФ) — главной молекулы, запасающей энергию в клетке.
Образованные молекулы АТФ диффундируют во все части клетки, где используются для выполнения необходимой работы. При гидролизации АТФ ферментом происходит ее расщепление, и она выполняет роль транспортной системы в клетках.
По данным многих исследований, оптимальной является среда с концентрацией кислорода 3 %, углекислого газа — 5 %, азота — 92 %. Эти рекомендации широко используются в мировой практике для хранения фруктов и овощей.
Однако камеры с РГС имеют высокую стоимость, так как они должны иметь полную герметизацию для поддержания внутри камеры избыточного давления газа, а также автоматизированные устройства, поддерживающие необходимый состав газа. При этом также необходима работа холодильной установки.
В консервной промышленности при хранении безалкогольных напитков, не содержащих сахара, используют углекислый газ. Его сильное антисептическое действие проявляется при высоких концентрациях, когда он полностью вытесняет кислород, тем самым не давая возможности развиваться дрожжами.
