Меню

Защита от микроорганизмов продуктов питания

Методы борьбы с микроорганизмами-возбудителями порчи пищевых продуктов

Предохранение пищевых продуктов от порчи осуществляется в основном двумя способами. Первым способом, на котором основано консервирование пищевых продуктов в герметической таре, является стерилизация. Продукт нагревают для уничтожения микроорганизмов и для предохранения от последующего загрязнения его укладывают в герметическую тару. Второй способ обеспечивает сохранение пищевого продукта путем торможения развития микроорганизмов-возбудителей порчи; эта цель может быть достигнута различной обработкой пищевого продукта, в результате которой активность микроорганизмов задерживается или замедляется. Обработка продукта такими методами не всегда связана с уничтожением микроорганизмов (т. е. она не дает гермицидного или фунгицидного эффекта), при устранении или снижении воздействия, тормозящего развитие микроорганизмов, пищевой продукт подвергается порче.

При рассмотрении зависимости между жизнедеятельностью микроорганизмов и способами консервирования пищевых продуктов необходимо уделить внимание наиболее распространенным из них, не требующим нагревания, так как обработанные такими способами продукты часто используются как сырье в производстве баночных консервов. Кроме того, консервирование некоторых пищевых продуктов (фрукты, джем, соуса и маринады) производится с применением как нагревания, так и тормозящих веществ. К главным методам, используемым в промышленном масштабе, относятся: замораживание, газовое хранение, сушка (обезвоживание), фильтрование, маринование, квашение, копчение, облучение и внесение так называемых естественных консервантов — сахара, соли, кислот и пряностей и химических консервантов — сернистого ангидрида и бензойной кислоты. Некоторые из этих методов применяются в сочетании один с другим, причем их действие является суммарным.

Замораживание

При низких температурах пищевые продукты сохраняются в силу торможения или предотвращения роста микроорганизмов-возбудителей порчи; если эти продукты совершенно свежие, то в них задерживается действие естественных автолитических ферментов.

Микроорганизмы, дающие рост при 0° и ниже, имеют оптимум в пределаех 15-20°; микроорганизмы с оптимумом около 37° дают очень медленный рост (или совсем никакого) при температуре ниже 5°. Психрофильные микроорганизмы способны к сравнительно быстрому росту при 0°; при этом, хотя интенсивность их роста ниже, чем при более высоких температурах, общее количество образовавшихся клеток может быть довольно велико. Микроорганизмами, обычно развивающимися при низких температурах, являются бактерии родов Achromobacter, Flavobacterium, Pseudomonas и Micrococcus; дрожжи типа Torulopsis и плесени родов Penicillium Cladosporium, Mucor и Thamnidium.

Нижний предел, при котором происходит рост микроорганизмов в пищевых продуктах, определяется не только температурой: весьма (Важным фактором является количество воды, вымороженной из среды. В процессе образования льда рост бактерий задерживается, между тем как плесени и дрожжи при этих условиях преобладают, так как они лучше выдерживают высокое осмотическое давление, получающееся в результате концентрирования растворенных веществ вследствие отделения воды в виде льда. По этой же причине рост бактерий на переохлажденной среде происходит при более низких температурах, чем на замороженной среде. Рост бактерий на переохлажденной среде может происходить при -7°, в то время как предельная температура роста на замороженной среде составляет около -3°. Микроорганизмы, способные выдержать высокую концентрацию растворенных веществ, могут быть чрезвычайно устойчивыми к действию низких температур; отмечен также рост галофильных бактерий на беконе и осмофильных дрожжей в концентрированном апельсиновом соке при температурах до -10°.

Предельная температура роста психрофильных микроорганизмов, включая бактерии, дрожжи и плесени, составляет от -5° до -10°, ближе к -7°. Установлено, что хранение при -5° не предотвращает развития дрожжей и плесеней на замороженном мясе, причем колонии появляются через 7 недель. Рост Pseudomonas, Lactobacillus, Monilia и Peicillium происходил при -4°, a Cladosporium и Sporotrichum – при -6,7°. Большинство пищевых продуктов, хранящихся в условиях ниже температурного интервала от -5 до -7°, могут рассматриваться как замороженные (т. е. не содержащие, жидкой фазы для поддержания роста микроорганизмов).

Замораживание вначале вызывает быстрое снижение количества жизнеспособных микроорганизмов. В зависимости от температуры, природы среды, типа микроорганизмов и других факторов число выживших микроорганизмов может затем подвергнуться дальнейшему медленному снижению или (в отношении к психрофильным микроорганизмам) начальное снижение может сопровождаться периодом задержанного размножения, а затем и роста выживших микроорганизмов. Предельные значения pH способствуют увеличению чувствительности микроорганизмов к холоду, между тем, как присутствие сахаров, глицерина и коллоидов оказывает защитное действие. Эти данные не относятся к бактериальным спорам, которые практически выдерживают обработку холодом или хранение в замороженном состоянии.

В отношении причины отмирания бактерий после обработки холодом мнения исследователей расходятся: одни объясняют его непосредственным воздействием холода, вызывающим гибель бактерий, — другие — механическим повреждением внеклеточными и внутриклеточными кристаллами льда, третьи — изменением содержащихся в клетках белков. Для подробного ознакомления целесообразно обратиться к работам, дающим подробное содержание различных теорий относительно отмирания бактерий под действием низких температур. Большинство исследователей указывают на то, что количество отмирающих бактерий не повышается при снижении температуры; Хейнс нашел, что отмирание бактерий было более быстрым при -1 до -5°, чем при -20°; другие исследователи наблюдали то же явление: бактерии и дрожжи подвергались большему разрушению при -10°, чем при -20°. При изучении процесса выживания микроорганизмов на замороженном мясе было найдено, что количество бактерий типа coli мало снизилось во время хранения при -18°, но уменьшилось в 10 раз после хранения при -4°.

В общем микроорганизмы чрезвычайно стойки к действию низких температур, даже патогенные виды выживают в течение длительных периодов. Многие виды бактерий и некоторые виды плесеней и дрожжей выживали в замороженной землянике в течение 3 лет. При изучении патогенных бактерий в быстро замороженной землянике (-18°) установлено, что Eberthella lyphosa выживает 6 месяцев, Staphylococcus aureus — 5 месяцев и бактерии типа Salmonella — 1 месяц.

Обстоятельный обзор исследований, касающихся действия замораживания на микроорганизмы, опубликован в 1955 г.

Газовое хранение

Значительное снижение количества микроорганизмов-возбудителей порчи достигается путем изменения состава воздуха в помещении, где хранятся пищевые продукты. Торможение роста облигатных аэробов, например плесеней, может быть достигнуто при хранении в полностью анаэробных условиях, однако некоторые плесени способны выдерживать очень низкое содержание кислорода; установлено, что потребность в кислороде у плесени сильно колеблется.

Промышленные способы, например вакуум-упаковка и упаковка, при которой воздух замещается инертным газом, предотвращают прогоркание и другие окислительные реакции, но не обеспечивают полного торможения роста плесеней.

При холодильном хранении сырых (свежих) пищевых продуктов (мясо, яйца, плоды, овощи) введение углекислоты, озона, сернистого ангидрида или треххлористого азота в атмосферу хранилища тормозит рост микроорганизмов, увеличивая тем самым сохранность пищевых продуктов.

Прорастание спор плесеней задерживается при содержании в воздухе 4% углекислоты; при 20%-ном содержании углекислоты скорость роста микроорганизмов составляет 1/2-1/5 по сравнению с хранением в воздушной среде, причем торможение роста тем резче, чем ниже температура. Для полного торможения роста плесеней и бактерий на мясе оптимальным является 40%-ное содержание углекислоты, но эта концентрация оказывает отрицательное действие на качество мяса (потеря цвета).

При 20%-ной концентрации и умеренных сроках хранения цвет мяса изменяется совершенно незначительно, а рост микроорганизмов-возбудителей порчи все еще задерживается в значительной степени. На практике применяется 10%-ная концентрация углекислоты; в таких условиях охлажденное мясо не подвергается микробиальной порче в течение 60-70 дней. Применение углекислого газа в низких концентрациях дает возможность удлинить сроки хранения охлажденной свинины, баранины. Опытами по хранению яиц в присутствии углекислого газа установлена необходимость балансирования благоприятных и неблагоприятных условий, обзор которых приводится в вышеуказанной работе.

Дыхание и созревание плодов могут быть задержаны хранением в атмосфере с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа. Ввиду того, что перезревшие плоды подвержены микробиальной порче, использование углекислого газа в сочетании с холодильным хранением практиковалось для предотвращения порчи семечковых плодов — яблок и груш. Требуемая для этого концентрация колеблется в зависимости от вида и даже сорта (помологического) плодов; как правило, для предотвращения загнивания плодов требуются довольно высокие концентрации углекислого газа.

Преимущества и недостатки озонирования атмосферы освещены в обзоре, опубликованном в 1938 г. Основным и вполне очевидным возражением против применения такого сильного окисляющего агента, как озон, является прогоркание продуктов (мяса, бекона, колбасных изделий, сливок, сливочного масла, яичного порошка и др.) даже при концентрациях озона в пределах 50-100 частей на 1 млн. частей воздуха (0.005%-0.01%). При температурах замораживания достаточно концентрации 0,0003 % для торможения роста плесеней и бактерий, но длительная экспозиция действию озона даже при такой низкой концентрации вызывает прогоркание сливочного масла и других пищевых продуктов. Равновесная концентрация в 0,0003% озона оказывает почти одинаковое гермицидное действие независимо от того, применяется ли она непрерывно в течение двух двухчасовых периодов или одного трехчасового периода в день.

Применяя такие кратковременные экспозиции, можно с успехом хранить многие виды пищевых продуктов. Для хранения говяжьего мяса при температурах охлаждения рекомендуется экспозиция действию 0,00025-0,0003% озона в течение двухчасовых периодов дважды в день; в таких условиях срок хранения может быть увеличен от двух до восьми недель. Некоторые исследователи сообщали, что микроорганизмы могут акклиматизироваться в атмосфере озона. Однако автор вышеуказанного обзора утверждает, что несмотря на многочисленные исследования, он не наблюдал такого явления у плесеней на говяжьем мясе.

Озонирование оказалось наиболее эффективным при хранении яиц, когда усушка за счет испарения влаги вызывает значительные затруднения, если только не обеспечена надлежащая относительная влажность воздуха. Если относительную влажность воздуха повышают для предотвращения указанной усушки, яйца начинают быстро плесневеть, и для борьбы с этим видом порчи озон является весьма эффективным. При условии нормальной чистоты яиц для предотвращения заплесневения требуется присутствие минимальной концентрации (0,00006%) озона в воздухе помещения, в котором хранятся ящики с яйцами, и при этом обеспечивается возможность хранения яиц в течение восьми месяцев при -0,6° и 90% относительной влажности; по истечении этого срока яйца по свежести нисколько не отличаются от хранившихся в течение нескольких дней. Согласно данным Саммера, бактерицидная активность озона значительно увеличивается при повышении относительной влажности воздуха, но практически сводится к нулю, если эта влажность ниже 50%.

Озон весьма эффективен в отношении увеличения сроков хранения сырых плодов (земляники, малины, винограда и др.), но он не предотвращает загнивания цитрусовых плодов.

В 1950 г. была опубликована работа, показавшая, что порча винограда, вызванная плесенью Botrytis, была снижена чередующимся применением сернистого ангидрида (2%-ной концентрации) и замораживания. Для борьбы с плесневением цитрусовых плодов и других продуктов был использован также треххлористый азот. Недостатком того и другого газа является их высокое корродирующее действие, кроме того, треххлористый азот нестоек и его приходится регенерировать по мере надобности.

В связи с газовым хранением следует указать, что срок хранения любого продукта обусловливается в основном его начальным микробиальным загрязнением. Для получения максимального эффекта при газовом хранении необходимо принимать всяческие меры предосторожности против загрязнения продукта перед закладкой его на хранение. Для уничтожения большого количества микроорганизмов с активным ростом требуется значительно более высокая концентрация озона, чем для малых количеств.

Снижение содержания влаги в продукте

Под этим заголовком можно рассматривать и обезвоживание (сушку) и добавление сахара, так как обе эти операции снижают влагосодержание до величины, при которой рост микроорганизмов предотвращается.

За исключением осмофильных дрожжей, изучение которых представляет особую задачу, плесени менее требовательны в отношении влаги, чем прочие микроорганизмы. Поэтому, для удовлетворительного сохранения пищевых продуктов содержание в них влаги должно быть ниже минимума, допускающего рост плесеней.

Истинным показателем чувствительности продукта к воздействию плесеней является не общее содержание влаги, а доступность ее. Например, в джеме влага недостаточно доступна для роста плесеней, между тем как в зерновых продуктах влага может быть лучше использована ими, несмотря на более низкое ее содержание. Доступность воды наиболее удобно выражать в показателях равновесной влажности.

Минимальная относительная влажность, необходимая для развития плесеней обычных видов, колеблется в зависимости от вида плесени в пределах 75-95%, причем наиболее устойчивыми к низкой относительной влажности воздуха являются виды Aspergillus и Penicillium. Критическая относительная влажность для роста плесеней на муке составляет 75%. Опытами установлено, что критическая относительная влажность повышается со снижением температуры; рост плесеней задерживается: при 20°, если относительная влажность равна 79% (влагосодержание 16%); при 15°, если относительная влажность равна 82,5% (влагосодержание 16,5%); при 5°, если относительная влажность равна 85% (влагосодержание 17,4%). Наиболее низкая относительная влажность, при которой наблюдался рост плесеней, составляла 85%. Опытами, проведенными в 1943 г., установлено, что минимальная относительная влажность для роста плесеней на обезвоженном мясе несколько ниже 75%. Автор данной книги наблюдал присутствие плесеней на джеме при относительной влажности 74%, но при более низкой относительной влажности роста не было. Исследование подверженности к плесневению многих продуктов показало, что при относительной влажности 75% на сыре после одногодичного хранения происходит лишь незначительный рост плесеней. На основании этого был сделан вывод, что при определении предельной относительной влажности, допускающей рост плесеней, играют важную роль водопоглощающие свойства продукта. Грибы для развития мицелия способны получать влагу непосредственно из атмосферы только при 100%-ной относительной влажности воздуха.

Присутствие ядовитых веществ, pH среды, пищевая ценность продукта для плесеней влияют на величину предельно допустимой влажности, но при этом можно утверждать, что пищевые продукты, для которых относительная влажность ниже 74%, как правило, устойчивы против плесени. Следовательно, горошек, зерновые и тому подобные сухие продукты должны быть обезвожены до влагосодержания, при котором равновесная влажность будет ниже, указанного предела. Точно так же, в продуктах, консервированных сахаром, растворенные вещества (сахар) должны находиться в концентрации, достаточной для снижения относительной влажности до той величины, которая необходима для торможения развития плесени.

Колебания температуры во время хранения могут способствовать плесневению продуктов в герметически укупоренной таре, так как внезапное охлаждение может вызвать временно локализованную конденсацию влаги или избыточную влажность сверх равновесной для данного продукта.

При равных концентрациях осмотическое давление сахаров в растворе тем выше, чем ниже молекулярный вес сахаров. Поскольку упругость паров растворов уменьшается при повышении осмотического давления, моносахариды (глюкоза, фруктоза) оказывают большее влияние на снижение влажности воздуха, чем сахароза. Так варенье, содержащее 65% сахара в виде сахарозы, более подвержено плесневению, чем аналогичный продукт, содержащий также 65% сахара, но в котором часть последнего составляет инвертный сахар. При исследовании консервирующего действия различных сахаров было установлено, что в отношении бактерий эффективность воздействия сахаров располагается в следующем порядке: фруктоза > глюкоза > сахароза > лактоза. Термофильные бактерии более чувствительны к действию сахаров, чем стрептококки. В отношении развития дрожжей фруктоза и глюкоза были одинаково эффективными при концентрациях на 5-15% ниже сахарозы. Порядок эффективности сахаров в отношении плоскокислых термофилов составляет: глюкоза > фруктоза > сахароза. В отношении дрожжей и плесеней тормозящее действие глюкозы сильнее, чем сахарозы, взятой в равной концентрации. Смесь из равных количеств разных сахаров обладала тормозящими свойствами, промежуточными по сравнению с отдельными видами сахара.

Читайте также:  Шлейф питания lenovo p780

Осмофильные дрожжи способны выдерживать высокие концентрации сахара и вызывать порчу меда, шоколадных начинок, джема, мелассы и других продуктов, в которых содержание сахара достигает 80%. Наиболее активными возбудителями порчи являются дрожжи, относящиеся к роду Saccharomyces согласно классификации дрожжей, предложенной в 1952 г. Кондитерские продукты с относительной упругостью паров на своей поверхности менее 69% устойчивы против порчи осмофильными дрожжами. Разработан простой способ определения относительной упругости паров на поверхности кондитерских изделий по степени расплывания различных кристаллов под действием той или иной равновесной влажности. У продуктов с низким содержанием белков критическая влажность, при которой происходит забраживание, значительно ниже, чем у продуктов, богатых белками. При этом установлено, что для продуктов с влажностью выше критической точки добавление 10% инвертного сахара во многих случаях вызывает значительное снижение относительной упругости паров на поверхности этих изделий. Американскими исследователями составлена таблица равновесной упругости паров для различных сахарных растворов и дана эмпирическая формула, при помощи которой можно вычислить равновесную упругость паров джемов, шоколадного крема, сливочной карамели и др. Роль осмофильных дрожжей в порче пищевых продуктов хорошо освещена в работах 1942 и 1951 гг.

Сохранение большинства видов консервов в герметической таре путем контроля влагосодержания вряд ли возможно. Подобный контроль, однако, применяется в отношении некоторых продуктов, консервированных в жестяной и стеклянной таре, например к зерновым продуктам (овсяная мука, манная крупа) и к изготовленным на сахаре (джем, цукаты, конфеты и сгущенное молоко с сахаром). Как правило, сладкое сгущенное молоко нестерильно, но присутствующие в нем микроорганизмы не способны к росту. Некоторые виды джема и мармелада с относительно низким содержанием сахара (около 60%) для предотвращения порчи следует подвергать тепловой обработке.

Применение соли

Механизм действия соли в качестве консерванта для пищевых продуктов изучен еще недостаточно, но, по-видимому, дело заключается не только в осмотическом эффекте. По данным Шпейгельберга, осмотическое давление, при котором прекращается рост бактерий, значительно ниже для соли, чем для сахаров. Концентрация соли, необходимая для задержания роста микроорганизмов в пищевом продукте, зависит от ряда факторов, включая величину pH, температуру, содержание белков и присутствие тормозящих веществ, например кислот. Содержание воды имеет основное значение, и наиболее важна концентрация воды в водной фазе, а не содержание ее во всем продукте. Тормозящее действие соли на рост бактерий повышается при понижении температуры с 21 до 10°. В другой работе приводятся данные, показывающие, что количество соли, требующееся для торможения роста плесеней, снижается при снижении температуры, причем при 0° достаточно 8% соли, между тем как при комнатной температуре необходимо содержание соли 12%. Неоднократно доказывалось влияние состава среды на стойкость микроорганизмов к действию соли: в 1939 г. опубликовано сообщение о том, что микроорганизмы обнаружили более высокую стойкость к действию соли в огуречном рассоле, чем в бульонах с одинаковым содержанием соли; позднее было установлено, что рост галофильных бактерий может стимулироваться или тормозиться путем варьирования содержания белков в среде. Влияние величины pH на стойкость к действию соли изучали Джослин и Крюсс в 1929 г.; они установили, что понижение значений pH вызывало резкое снижение стойкости по отношению к соли у различных видов дрожжей и плесеней.

Немецкий исследователь Шуп предложил разделение бактерий на три группы по отношению к действию на них соли:

1) не галофильные — не дающие роста при высокой концентрации соли;

2) облигатные галофилы — растущие только при высоких концентрациях соли;

3) факультативные галофилы — растущие при высокой и при низкой концентрации соли.

Однако в более поздней работе было высказано сомнение в существовании истинных облигатных галофилов. Изучавшиеся этими исследователями галофилы не развивались на средах с низким содержанием соли, если в качестве посевного материала использовались 30-дневные и более старые культуры. Другим исследователем было показано (в противоположность общепринятому мнению о том, что галофильные бактерии живут исключительно в соленой среде, например соли, полученной естественным испарением воды, морской воде, на рыбе), что фактически галофильные бактерии широко распространены в природе и могут быть выделены в среде с 25%-ным содержанием соли из материалов, не содержащих соли, включая стоячую воду, серные источники, навоз и почву, при условии наличия инкубационного периода 90 дней.

Широкое разнообразие типов галофилов, о котором сообщалось в литературе, показывает, что типичной галофильной флоры не существует, имеется много микроорганизмов с большим разнообразием морфологических и биохимических свойств. Рост того или другого вида может происходить при разных концентрациях соли, вплоть до насыщенного состояния. Патогенные микроорганизмы, как правило, более чувствительны к действию крепких растворов соли, чем сапрофитные виды, а палочковидные более чувствительны, чем кокки. Таннер и Эванс сообщали, что рост Clostridium botulinum прекращается при концентрации соли 6,5-12%, причем критическая концентрация зависела от среды. Опубликовано также сообщение о подавлении роста Clostridium welchii и Cl. sporogenes при 5,7-7,4% содержания соли, причем опять-таки критическая концентрация зависела от среды. Рост Clostridium Saccharobutyricum замедляется при содержании в среде 2,9-5,3% соли. Нунхеймер и Фэбиан установили, что хлористый натрий в 15-20%-ной концентрации предотвращает рост некоторых вызывающих пищевые отравления стафилококков, а концентрации в 20-25% оказывают на них летальное действие.

Ливингстон исходил из того, что сферическая форма представляет наименьшую поверхность для водного обмена и поэтому является желательной в концентрированных растворах; при этом следует отметить, что микрококки как группа обычно обнаруживают высокую солеустойчивость и многие их виды свободно развиваются в присутствии 25% соли.

Многие виды бактерий, дающие рост на крепких солевых растворах, являются хромогенными и вызывают порчу соленой рыбы и шкур, изменяя их окраску. Неслогообразующая анаэробная палочка, выделенная и описанная Баумгартнером, развивалась в среде, насыщенной солью. Этот микроорганизм является возбудителем порчи с образованием газа в нестерилизованных соленых рыбных продуктах — паштетах и рыбных соусах. Порча эта может быть полностью предотвращена понижением значения pH в таких продуктах до 5,5 и ниже.

Пленчатые дрожжи дают рост в растворах с 24%-ным содержанием соли. Дрожжи этого вида растут на поверхности рассолов овощных маринадов и, окисляя молочную кислоту, образующуюся в процессе брожения овощей, тем самым уменьшают устойчивость этих продуктов. Плесени могут проявлять такую же нежелательную активность. Согласно данным Таннера, рост плесеней может происходить в присутствии 20-30% соли.

В связи с посолом мяса было отмечено, что многие микроорганизмы могут выдерживать высокие концентрации соли в рассолах, содержащих крупные куски мяса; по-видимому, рост происходит на пограничных поверхностях рассола и животных тканей и протекает очень медленно в чистом рассоле. В настоящее время имеется еще очень мало данных о таком росте.

Применение кислот

Действие кислот в отношении предотвращения развития микроорганизмов может относиться за счет концентрации водородных ионов или за счет токсичности недиссоциированных молекул или анионов. В отношении минеральных кислот токсическое действие связано с концентрацией водородных ионов; токсичность же органических кислот не (пропорциональна степени их диссоциации и относится в основном за счет действия недиссоциированных молекул или анионов.

Дрожжи и плесени значительно менее чувствительны к действию высокой концентрации водородных ионов, чем бактерии. Оптимальные значения pH для большинства видов бактерий находятся в нейтральной зоне, и бактерии не способны развиваться при pH ниже 4,5. Наиболее кислотоустойчивыми бактериями являются группы Lactobacillus, и Clostridium butyricum, растущие при pH около 3,5; плесени и дрожжи, лучше всего развивающиеся при pH 5,0-6,0, могут переносить pH 2,0 и даже ниже.

Для консервирования пищевых продуктов наиболее широко применяются уксусная и молочная кислоты. Исследованиями установлено, что уксусная кислота является лучшим консервантом по сравнению с молочной кислотой для маринадов; известно также, что для бактерий, дрожжей и плесеней уксусная кислота более токсична, чем молочная. При подкислении среды уксусной кислотой рост бактерий тормозится при pH 4,9, Saccharomyces cerevisae — при pH 3,9, Aspergillus niger — при pH 4,1; соответствующая титруемая кислотность составляет 0,04, 0,59 и 0,27%. При этом следует отметить, что указанные значения кислотности относятся к торможению роста нескольких видов в среде, приготовленной в лаборатории; в промышленной практике требуются более высокие концентрации уксусной кислоты (1,5-2%) для предотвращения порчи таких продуктов, как соусы, маринады и пр.

Добавление 5% соли или 20.1% сахара не дает возможности значительно снизить количество кислоты, требующееся для предотвращения роста микроорганизмов. В нетоксической концентрации уксусная кислота стимулирует рост плесеней, являясь для них источником энергии. Установлен (на основании величины pH) следующий порядок кислот по их консервирующему и гермицидному действию на бактерии: уксусная > лимонная > молочная кислоты; по количеству кислоты: молочная > уксусная > лимонная; для дрожжей: уксусная > молочная > лимонная кислоты независимо от значения pH или концентрации кислоты. Отмечено также, что комбинация сахара с соответствующим количеством кислоты делает эту смесь гермицидной. В работе с плоскокислыми термофилами был установлен следующий порядок гермицидного действия кислот при pH 5,5: лимонная > уксусная > молочная.

Количество глюкозы, требующееся для оказания гермицидного действия на штаммы стафилококков, может быть снижено на 50% при применении ее в комбинации с кислотой, взятой в половинной концентрации против тормозящей. Количество соли может быть снижено только на 30%, а сахарозы — на 20% для сохранения гермицидного действия. Было исследовано гермицидное действие пищевых кислот против заболеваний, вызванных потреблением газированных напитков. В концентрации 0,02 N (приблизительная крепость раствора, применяемая в напитках) порядок активности кислот в отношении разрушения Escherichia coli при 30° был следующим: винная > гликолевая > фосфорная > молочная > уксусная > лимонная. Температурные коэффициенты скорости разрушения микроорганизмов колебались в зависимости от вида кислоты; порядок их эффективности при 30° был следующим: винная > фосфорная > молочная > лимонная кислота, а при 0,6° — фосфорная > молочная > винная > лимонная. Токсичность 0,02 N раствора молочной и лимонной кислот увеличивалась при добавлении 10% сахарозы или 2,5 объемов углекислого газа. При исследовании действия уксусной кислоты на вызывающие порчу продукта дрожжи, выделенные из сладких маринадов промышленного производства, было установлено, что добавление сахара или бензойнокислого натрия понижало количество уксусной кислоты, необходимое для консервирования. В этой работе приводится график, при помощи которого можно установить на основании содержания сахара и кислоты, является ли данный маринад устойчивым к росту дрожжей, вызывающих порчу.

При изучении фунгистатического действия жирных кислот было установлено, что в пределах значений pH 2-8 многие из этих кислот были эффективными в отношении предотвращения роста плесеней. Уксусная кислота была весьма эффективной при pH ниже 5,0, причем ее количество, необходимое для торможения роста, было тем ниже, чем меньше было значение pH; при pH 2,0 было достаточно менее 0,04 моля уксусной кислоты, между тем как при pH 5,0 требовалась концентрация от 0,08 до 0,12 моля. При том же значении pH пропионовая кислота была эффективной в более низких концентрациях, чем уксусная кислота, и сохраняла свою активность до pH 6,0-7,0.

Пропионовая кислота и ее соли широко рекомендовались для предохранения пищевых продуктов от порчи, но ее применение не разрешено пищевым законодательством Великобритании. Было установлено, что пропионовокислый кальций предохраняет хлеб от появления так называемой тягучести (клейкости). Установлено также, что пропионовая кислота препятствует поверхностному росту плесеней на сливочном масле. Кислота действует активнее ее натриевой соли. Важно также влияние pH среды. Установлено, что пропионовокислый кальций эффективно предохраняет от роста плесеней фруктовое желе, глазированное желе и подобные им продукты.

В 1945 г. впервые было отмечено фунгистатическое действие сорбиновой кислоты; последующими многочисленными исследованиями была подтверждена эффективность этой кислоты в подавлении роста грибов. Исследованиями действия сорбиновой кислоты в качестве замедлителя роста пленчатых дрожжей при ферментации огурцов было установлено, что 0,1%-ная концентрация этой кислоты полностью тормозила рост плесеней и дрожжей, не оказывая заметного действия на нормальный процесс молочнокислого брожения. Позднее было выявлено, что 0,05% сорбиновой кислоты было достаточно для торможения роста плесеней на сыре. Сорбиновая кислота активна также при опрыскивании ею оберток для сыра. В настоящее время сорбиновая кислота пока еще не является консервантом, дозволенным законом, но последние исследования показали, что она менее токсична, чем бензойнокислый натрий.

Химические консерванты

В санитарном законодательстве термин «консервант» определяется как любое вещество, способное препятствовать, замедлять или прекращать процессы брожения, закисания или другие виды порчи и загнивания пищевых продуктов. Из этой рубрики исключаются такие вещества, как соль, селитра, сахар, молочная и уксусная кислоты, глицерин, спирт, пряности, эфирные масла и душистые травы. Многие химические вещества обладают консервирующим действием в силу того, что, соединяясь с протоплазмой микроорганизма, они оказывают токсическое действие на клетку. Это действие не ограничивается протоплазмой микробов, но относится к протоплазме вообще, причем вещества, токсичные для микроорганизмов, обычно вредны и для тканей тела.

По этой причине добавление в пищевые продукты консервантов, за немногими исключениями, воспрещается законодательством Великобритании. Дозволенными консервантами в этой стране являются: сернистый ангидрид (включая сульфиты), бензойная кислота (включая ее соли) и дифенил (в применении к оберткам для импортированных цитрусовых плодов). Сернистый ангидрид и бензойная кислота разрешаются к применению лишь в строго контролируемых количествах в продуктах некоторых видов. Применение нитритов в ограниченных количествах допускается для бекона, ветчины и вареной солонины.

Действие консервантов в значительной степени обусловливается рядом факторов, подробное рассмотрение которых выходит за пределы данной книги. Ниже приводится краткая характеристика, выявляющая их практическое значение. Активность консерванта главным образом зависит от его концентрации. При достаточной концентрации действие консерванта может быть летальным для микроорганизмов. При более низкой концентрации происходит торможение роста, но не отмирание микроорганизмов, а в очень малых концентрациях токсическое действие полностью отсутствует и развитие микроорганизмов может даже стимулироваться. Степень разведения, необходимая для осуществления указанных воздействий, колеблется в зависимости от вида консерванта; при одинаковой степени разведения двух разных консервантов токсичность их может быть совершенно различной. Для определения влияния степени разведения на активность консерванта применяется цифровое выражение — коэффициент концентрации.

Температура оказывается весьма важным фактором активности консервантов. В общем токсичность консерванта резко увеличивается при повышении температуры. Степень возрастания токсичности при данном повышении температуры характеризуется температурным коэффициентом. Температура действует не только на активность консерванта, но и на микроорганизмы. Если концентрация консерванта достаточна лишь для торможения роста микроорганизма, то стимулирующее действие незначительного повышения температуры может превысить эффект, полученный при усилении активности консерванта. Однако при температурах, превышающих максимум для роста микроорганизмов, очень небольшие количества консерванта могут оказать заметное летальное действие.

Читайте также:  Лауреат премии здоровое питание 2016 велнес

Следует также рассмотреть такие факторы, как вид микроорганизма и количество их в данном продукте. Так же как и по отношению к другим вредным воздействиям, споры микроорганизмов более устойчивы против токсического действия химических консервантов, чем вегетативные клетки. Нельзя полагать, что данный консервант может быть одинаково эффективным в отношении всех видов микроорганизмов; даже различные штаммы одного и того же вида обнаруживают разную устойчивость против действия одного и того же консерванта. Количество присутствующих клеток может оказать влияние на активность консерванта; концентрация, достаточная для борьбы с незначительной инфекцией, может оказаться недостаточной при наличии большого количества микроорганизмов. В этой связи совершенно ясна необходимость ограждения консервированных продуктов даже от минимального обсеменения.

Помимо указанных факторов, весьма важное значение имеет природа пищевого продукта, к которому добавляется консервант. Концентрация водородных ионов оказывает резко выраженное действие на токсичность большинства консервантов, которая значительно повышается в кислой среде. Опубликованы данные, показавшие, что активность бензойной, салициловой и сернистой кислот увеличивается почти в 100 раз в крепкой кислоте по сравнению с нейтральным ее раствором. Джиллеспи, работавший со спорами В. fulva, установил, что при pH 3,0 было достаточно около 0,001 % сернистого ангидрида для предотвращения прорастания и для подавления жизнеспособности спор, между тем как при pH 5,0 для достижения того же эффекта потребовалось 0,024% сернистого ангидрида.

На степень диссоциации слабых кислот, например сернистой и бензойной, действует величина pH раствора; чем ниже значение pH, тем выше концентрация недиссоциированной фракции. Активность консерванта в большой степени зависит от этой концентрации. В 1953 г. Шельгорном был введен термин абсолютная активность для определения активности недиссоциированной фракции. Сравнение абсолютной активности различных консервантов показывает, что активность недиссоциированной сернистой кислоты в 100-500 раз превышает активность недиссоциированной бензойной кислоты по отношению к микроорганизмам, изучавшимся этим исследователем.

В присутствии органических веществ действие большинства консервантов задерживается. В некоторых случаях консервант может реагировать с органическими веществами, образуя соединения, инертные или менее токсичные, чем свободный консервант. Крюсс установил, что сернистый ангидрид вступает в соединение с сахарами и другими компонентами фруктового сока и что связанная его форма отличается очень низким консервирующим действием, причем при концентрации 0,6% она менее токсична, чем при концентрации 0,005% свободного сернистого ангидрида. Эти данные были позднее подтверждены Ингрэмом, который пришел к выводу, что консервирующее действие сернистого ангидрида осуществляется только его свободной формой (т. е. титруемой йодом).

Исчерпывающие сведения относительно консервирования пищевых продуктов химическими консервантами приводятся в двух работах английских исследователей.

Посол мяса

Посол мяса, помимо придания ему желательного цвета и вкуса, оказывает довольно значительное консервирующее действие. Реакции, вызывающие образование характерной красной окраски у вареной солонины, заключаются в связывании пигмента мышечной ткани миогемоглобина с окисью азота с образованием соединения азооксимиоглобина (миоглобина с окисью азота), который при нагревании переходит в стойкий красный пигмент азооксимиохромогеи. Источником окиси азота является нитрит, присутствующий в засолочном растворе или рассоле. Дальнейшие подробности процесса даны в работе Йенсена.

Как правило, рассол содержит 20-28% соли и нитрата, натрия (азотнокислый натрий) около 1/10 от веса соли. Практикуется введение рассола в мясо путем накачивания его для ускорения процесса диффузии соли в мясо. После накачивания рассола мясо погружают в рассол, в котором развиваются стойкие против действия соли бактерии, переводящие нитрат в нитрит. В засолочном рассоле присутствуют микроорганизмы разнообразных видов; с целью подавления микроорганизмов-возбудителей порчи процесс засола проводится при низкой температуре, примерно при 5°.

Было выдвинуто предложение в непосредственном добавлении в рассол нитрита без первоначального добавления нитрата. Однако последующими исследованиями установлено, что такой способ может привести к недостаточному консервированию, в особенности по отношению к консервам из солонины. В 1941 г. опубликован обзор более ранних работ по данному вопросу, которыми установлено, что присутствующий в мясе нитрат задерживает развитие гнилостных бактерий, причем 0,5% нитрата предотвращает прорастание опор Clostridium sporogenes, за исключением случаев сильного обсеменения. Опыты показали, что нитрат в концентрации, обычной для засоленного мяса, может вызвать снижение термостойкости гнилостных бактерий-возбудителей порчи. Подчеркивая значение присутствия нитрата в засоленном мясе, они указывают на значительное разрушение нитрита при нагревании мяса в результате реакции с белками. Были проведены исследования по изучению действия засолочных солей на рост и термостойкость Clostridium botulinum, в результате которых установлено, что в мясном агаре прорастание спор снижалось более чем на 70% в присутствии 0,1% нитрата натрия, 0,005% нитрита натрия или 2% соли. На основании этих данных был сделан вывод, что концентрации, применяемые в промышленной практике, могут вызвать полное торможение роста бактерий. Теми же исследованиями было доказано наличие очевидного снижения термостойкости Cl. botulinum при нагревании солонины; однако этот эффект относили за счет тормозящего действия засолочных солей. Когда подвергшаяся нагреванию солонина обрабатывалась жидкой культуральной средой таким образом, что получалось высокое разведение тормозящих солей, термостойкость указанных микроорганизмов не изменялась. Однако в фосфатном буфере с pH 7,0 соль, нитрат натрия и их смесь, по-видимому, вызывали снижение термостойкости при температуре ниже 110°. В пределах 110-112,7° заметного действия не обнаружено.

Ряд исследователей изучал действие консервантов в мясе на термостойкость гнилостного анаэроба и установили, что консерванты, применяющиеся при засоле мяса, не влияют на режим тепловой обработки, необходимый для стерилизации мяса. В более поздней работе изучалось действие консервантов, применяющихся при засоле мяса, на рост того же микроорганизма в мясе, подвергавшемся тепловой обработке; было установлено, что основным тормозящим фактором была соль (в концентрации З,5 кг на 100 кг мяса). Нитрат натрия (78 г на 45 кг мяса) и нитрит натрия (7,1 г на 45,4 кг мяса) не предотвращали порчи мяса, хотя нитрит натрия значительно замедлял прорастание спор. Соль и нитрат натрия, соль и нитрит натрия, а также комбинация этих трех консервантов оказались лишь немного более активными по сравнению с одной только солью. Отмечается, что некоторая противоречивость выводов относительно тормозящего действия консервантов, применяемых при засоле мяса, может относиться за счет колебаний в составе сред, в которых эти консерванты испытывались.

В этой связи следует отметить, что величина pH среды, по-видимому, недостаточно учитывалась в некоторых исследованиях. Было установлено, что в концентрации 0,02% нитрит натрия оказывал резко выраженное тормозящее действие и в некоторых случаях полностью тормозил рост микроорганизмов, вызывающих порчу рыбы в кислой среде (pH 6,0); при pH 7,0 это действие было совершенно незначительным. Йенсен, опубликовавший в 1954 г. обширный обзор литературы относительно действия применяемых при засоле консервантов на бактерии, указал, что засоленное мясо имеет кислую реакцию и что тормозящее действие нитрата, наблюдавшееся многими промышленниками, вырабатывающими мясные консервы в течение ряда лет, было обнаружено в кислых средах.

Копчение

Процесс копчения мяса и рыбы проводится после засола путем выдерживания их в дыме, получающемся в результате медленного сгорания деревянных опилок. В общем для этой цели предпочитаются твердые древесные породы — дуб, ясень и вяз; мягкие смолистые древесные породы для копчения непригодны, так как содержат летучие вещества, вызывающие появление неприятного привкуса в копченом мясе или рыбе. Процесс копчения осуществляется путем подвешивания продукта непосредственно над тлеющей древесиной или же путем получения дыма в камере и вдувания его воздуходувками по трубопроводам в помещение, в котором находятся подлежащие копчению продукты. Для получения высококачественных продуктов требуется тщательный контроль процесса.

Помимо сообщения продукту желательного вкуса, копчение оказывает резко выраженное консервирующее действие, частично относящееся за счет поглощения продуктом бактерицидных веществ, содержащихся в дыме. Исследованиями, проведенными в 1954 г., установлено, что консервирующее действие копчения, создается альдегидами, фенолами и алифатическими кислотами. В процессе копчения поверхностный слой продукта пропитывается указанными бактерицидными компонентами дыма, в результате чего отмирает большая часть неспорообразующих бактерий. Последующее микробиальное загрязнение продукта до некоторой степени снижается в результате остаточного консервирующего действия поглощенных бактерицидных веществ; присутствие соли и удаление воды, содержащейся в продукте, происходящее в процессе копчения, также повышают сохраняемость копченых продуктов. Микостатическое действие компонентов дыма от сгорания древесины не слишком сильно выражено, и копченые продукты более подвержены плесневению, чем бактериальной порче. В одном из опубликованных в 1949 г. исследований по копчению рыбы установлено, что значение pH поверхностных слоев в процессе копчения понизилось с 6,7 до примерно 5,9. Считают, что причиной этого снижения было поглощение кислых компонентов дыма, повысивших чувствительность присутствующих на рыбе микроорганизмов к действию бактерицидных агентов дыма.

Группа американских исследователей в 1954 г. изучала бактерицидное действие копчения на бекон. В результате было установлено, что температура коптильной камеры повышает бактерицидное действие дыма; колебания относительной влажности оказывают незначительное действие. Комбинированное действие густого дыма и высокой температуры (60°) снижало количество присутствующих в продукте бактерий в 100 000 раз.

В обзоре работ, опубликованном в 1954 г., приводится полная сводка исследований по изучению химического и бактериологического действия процесса копчения. Детальные сведения относительно методов копчения приводятся в работе, опубликованной Джонсом в 1942 г.

Презервирование со специями (пряностями)

Консервирующее действие некоторых специй и пряных растений установлено давно, причем имеются указания, что активность эфирных масел некоторых специй зачастую выше, чем у некоторых химических консервантов.

Во всех случаях задерживающее или токсическое действие специй и пряных растений приписывается эфирным маслам. Большинство исследователей приходят к выводу, что гвоздика, корица и горчица обладают более высоким консервирующим действием, чем прочие специи и пряности. В обзоре, опубликованном в 1933 г., приводятся данные по действию различных специй, пряных растений и их эфирных масел на дрожжи (Saccharomyces cerevisiae). Порошок черной горчицы обладает самым сильным консервирующим действием; на втором месте стоят гвоздика и корица. Кардамон, кумин, кориандр, тмин, сельдерейные семена, красный перец, мускатный орех, имбирь, майоран и прочие специи и пряности оказывают весьма незначительное консервирующее действие или совсем его не оказывают.

Было установлено, что летучее масло горчицы более сильный консервант, чем эфирные масла прочих специй и пряных растений. Летучее масло горчицы в концентрации 0,02 или 0,5% в порошке черной горчицы было более активным по сравнению с сернистым ангидридом и бензойной кислотой, взятых соответственно в концентрациях 0,035 и 0,06%. Американские исследователи, используя ряд бактерий в качестве тест-организмов, установили наличие значительных колебаний в устойчивости одного и того же вида микроорганизма к действию различных специй. Полученные ими данные показывают, что единственными специями, оказывающими на бактерии подавляющее действие даже в низких концентрациях, были молотые гвоздика и корица. Молотый ямайский перец и гвоздика оказывали тормозящее действие в концентрации 1%; горчица, мускатный орех и имбирь — в концентрации 5%. 50%-ная эмульсия эфирного масла горчицы в концентрации 0,1% оказывала слабое тормозящее действие, а в 1%-ной концентрации полностью задерживала рост бактерий.

В 1943 г. была проведена исследовательская работа по изучению активности ряда эфирных масел специй и их компонентов в отношении задержания роста поверхностной микрофлоры. В качестве тест-организмов применялись Saccharomyces ellipsoides, S. cerevisiae, Mycoderma vini и Acetobacter aceti. Полученными данными выявлено наличие колебаний в устойчивости этих микроорганизмов к действию специй. При этом было установлено, что эфирное масло горчицы обладало наиболее сильным термицидным действием; затем следовали корица, китайская корица (кассия) и гвоздика. На первом месте по токсичности компонентов специй был аллилизотиоцианат, карвакрол, затем следовали одинаковые по действию коричный альдегид и коричный амилацетат (циннамилацетат), метиловый эфир эвгенола и эвкалиптол. Гермицидное действие эфирных масел специй не имело связи с поверхностным натяжением. Считают, что токсичность эфирных масел специй развивается скорее за счет химических, а не физических факторов.

Более поздними исследованиями было установлено, что ввиду более высокой концентрации активного вещества эфирные масла специй являются более эффективными, чем цельные или молотые специи, в отношении предотвращения роста дрожжей в лабораторных средах. Эфирные масла корицы, горчицы, гвоздики, ямайского перца, лаврового листа, винтергриена (гаультерия) и мяты в концентрации 0,1 % в большинстве случаев полностью задерживали рост дрожжей. В концентрациях свыше 1% эфирные масла горчицы, корицы и гвоздики оказывали гермицидное действие на дрожжи в средах эфирное масло — глюкозный агар. При пробе с применением чашечно-пластинчатого посева эфирные масла ямайского перца, миндаля и лаврового листа также обнаружили гермицидное действие в отношении дрожжей. Эфирные масла аниса, лимона и лука были отнесены к категории бактериостатических веществ. В 1953 г.

Андерсон и др. провели работу по испытанию действия ряда эфирных масел на задержание роста микроорганизмов, вызывающих зависание пищевых продуктов (бактерии и дрожжи) в глюкозном бульоне. Наиболее активными оказались эфирные масла горчицы, чеснока, лука и корицы. В подкисленном бульоне задерживающее действие в отношении развития дрожжей большинства эфирных масел специй повышалось; исключение составил один штамм дрожжей, для задержания роста которого в подкисленном бульоне потребовалась более высокая концентрация эфирного масла, чем в бульоне с pH 7,2.

Приведенные выше и прочие исследования показывают, что консервирующее действие некоторых специй может иметь практическое значение, но применяемые для этой цели концентрации зачастую лимитируются вкусовыми свойствами продукта. В последних работах было уделено внимание изучению действия, эфирных масел специй на термостойкость пищевых микроорганизмов. Этот вопрос рассматривается также в главе VIII.

Квашение

Овощи, используемые в производстве маринадов, консервируют путем засола и квашения, помещая их в солевой раствор концентрацией 5-10% и подвергая самопроизвольному молочнокислому брожению. Соль снижает активность нежелательных микроорганизмов, но не препятствует росту молочнокислых бактерий и прочих видов микроорганизмов, которые переводят содержащиеся в овощах сахара в молочную кислоту.

В одном из отчетов по исследованию процесса брожения огурцов отмечается активность дрожжей в этом процессе. В более позднем исследовании было установлено, что в основном кислотность огуречного рассола в процессе брожения вызывается жизнедеятельностью Lactobacillus plantarum; прочие виды молочнокислых бактерий, например Leuoonostoe или газообразующие виды Lactobacillus, мало способствуют кислотообразованию.

Помимо молочной кислоты, образующейся в достаточном для консервирующего действия количестве, образуются в небольших количествах спирт, а также уксусная и пропионовая кислоты. Брожение протекает лучше всего при температуре около 25° и нормально заканчивается в несколько недель; при этом овощи должны иметь плотную консистенцию и быть прозрачными на вид. Конечная кислотность составляет около 1%. Процесс брожения может быть ускорен использованием слабых солевых растворов (около 5%), которые способствуют быстрому образованию высокой титруемой кислотности и получению низких значений pH при квашении огурцов. Повышение содержания соли замедляет кислотообразование; при этом общая кислотность снижается и получается рассол с более высоким значением pH.

Читайте также:  Обучение по энтеральному питанию

Быстрое молочнокислое брожение желательно для снижения величины pH рассола до значения, при котором задерживается рост пектолитических микроорганизмов. Если допустить рост этих микроорганизмов в ранних стадиях процесса квашения, может произойти размягчение тканей плода. Для предотвращения такого размягчения в свежий солевой раствор с огурцами иногда добавляют некоторое количество активного рассола в качестве закваски.

Исследованиями, проведенными в 1950 г., установлено, что размягчение огурцов в рассоле в условиях промышленного производства вызывает фермент, схожий с полигалактуроназой; в этой же работе описан чувствительный метод выявления ферментов, расщепляющих пектин в огуречном рассоле.

В опубликованном недавно исследовании о размягчении засоленных огурцов было установлено, что преобладающие пектолитические микроорганизмы относились к категории Bacillus; они вызывали размягчение огурцов в тех случаях, когда нормальный процесс квашения задерживался, в результате чего величина pH рассола оставалась относительно высокой в течение нескольких суток.

По окончании процесса квашения овощей обычно практикуется повышение содержания соли по меньшей мере до 15% с целью содействия сохраняемости продукта. Для успешного хранения необходимо предотвратить рост пленчатых грибков; эти микроорганизмы окисляют кислоту, образующуюся в процессе брожения (квашения), и создают, таким образом, благоприятные условия для роста микроорганизмов, которые могут вызвать размягчение и обесцвечивание овощей.

Рост поверхностной микрофлоры у овощей, заквашиваемых в бочках, может быть предотвращен путем заполнения бочек до краев рассолом. В бродильных чанах, установленных под крышей, наблюдается быстрое пенообразование, между тем как в чанах, оставленных на открытом воздухе, пенообразования обычно не бывает вследствие того, что солнечные лучи задерживают развитие пленчатых микроорганизмов. Это обстоятельство естественно привело к необходимости облучать заквашенный продукт при помощи ртутных ламп для предупреждения пенообразования на поверхности бродильных чанов, установленных в помещениях, причем весьма эффективным оказалось ежедневное облучение в течение 30 мин. Прочими методами, рекомендуемыми для предотвращения пенообразования, являются: заливка поверхности рассола жидким парафином, использование подавителей поверхностного натяжения и заливка поверхности рассола эмульсиями эфирных масел специй, из которых наиболее активной оказалась эмульсия эфирного масла горчицы. Подробные сведения о квашении овощей в производстве маринадов приводятся в работе Крюсса.

Антибиотики

За последние годы в печати появилось много статей относительно консервирования пищевых продуктов антибиотиками. Эти работы относятся в основном к сохранению сырых пищевых продуктов или же к использованию антибиотиков в качестве дополнительного мероприятия в сочетании с пониженной тепловой обработкой консервов. Последний способ более подробно рассматривается в главе VIII.

В целях сохранения сырых пищевых продуктов были испытаны многие виды антибиотиков, причем некоторые из них обнаружили высокую бактериостатическую активность. В результате первой исследовательской работы в этой области, проведенной в 1946 г., была установлена непригодность пенициллина в качестве консерванта для молока. Была также проверена возможность использования антибиотиков для хранения мяса. Наиболее активной для предотвращения роста анаэробных микроорганизмов в мясе, хранившемся при 20°, оказалась смесь субтилина и стрептомицина; один стрептомицин был неэффективен.

Установлена непригодность субтилина для сохранения сырой рыбы. Довольно хорошие результаты были получены с применением хлоромицина в концентрациях 0,0025-0,005%, но наиболее активным оказался ауреомицин; даже в концентрации 0,001% он задерживал микробиальную порчу при 33-37° хранения. При температурах хранения рыбы и мяса от 0 до 21° наиболее активными антибиотиками в отношении предупреждения порчи были ауреомицин, террамицин и хлоромицетин (в порядке степени активности). Ауреомицин отличался резко выраженным свойством задерживать порчу измельченного мяса при применении в концентрациях от 0,00005 до 0,0002%, причем активность его была одинаковой и при погружении кусков мяса или рыбы в растворы, содержавшие 0,0005-0,001% антибиотика. Пенициллин, грамицин, субтилин и прочие антибиотики либо обладали более слабыми бактериостатическими свойствами, либо были вовсе неэффективными.

Тарр с сотрудниками установили, что использование льда, содержащего 0,0001% ауреомицина, значительно увеличивало сроки хранения рыбы. После хранения в обычном льде в течение 14 суток количество бактерий в рыбе составляло 190 млн. на грамм, а в рыбе, хранившейся во льду, обработанном ауреомицином, количество бактерий составляло лишь 20 млн. на грамм. В чистой морской воде, содержавшей 0,0002% ауреомицина, рыба сохранялась дольше, чем хранившаяся во льду обычным порядком.

На основании исследований сделано заключение о том, что пенициллин, бацитрацин и стрептомицин не предотвращают порчи сырого говяжьего фарша; хлоромицетин, ауреомицин и террамицин повышают срок хранения этого продукта в 2 раза при 10°. Опыты с использованием микроорганизмов, выделенных из мяса, показали, что названные выше три вида антибиотиков неодинаково активны в отношении различных микроорганизмов. Был также испытан способ введения ауреомицина в кровеносную систему мясной туши; этот способ позволял предотвратить глубинную порчу мяса при задержке передачи его на холодильное хранение.

Было исследовано также действие антибиотиков на микроорганизмы, вызывающие пищевые отравления и порчу пищевых продуктов, причем материалом служили начинки кремовых пирожных. Рост штамма Staphylococcus aureus, вызывающего пищевые отравления, и естественной термостойкой микрофлоры в указанных начинках был задержан на 2-3 суток при 37° субтилином в концентрации 0,01%. При сочетании террамицина в концентрации 0,0001% с субтилином в концентрации 0,011% консервирующее действие антибиотиков увеличивалось как в отношении патогенных (болезнетворных), так и непатогенных микроорганизмов. Ауреомицин и террамицин в малых концентрациях (0,00006-0,0001%) задерживали рост Staphylococcus aureus, но были неэффективными против микроорганизмов-возбудителей порчи пищевых продуктов. Более поздними опытами этих же исследователей установлена возможность задержания роста штаммов Salmonella в начинках для пирожных при действии субтилина с террамицином и температуре 37°.

Перечисленные выше и прочие исследования показывают, что некоторые антибиотики обладают ясно выраженной бактериостатической способностью. Однако возможность применения их в качестве консервантов на сегодняшний день сомнительна. Проведенные исследования имели экспериментальный характер; для промышленного применения антибиотиков в качестве консервантов необходимо дальнейшее их изучение. Помимо тщательного всестороннего выявления активности антибиотиков в качестве консервантов, необходимо также учесть возможность их вредного физиологического действия.

Ультрафиолетовое облучение

Летальное действие ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы исследовалось в течение многих лет; создана обширная литература по этому вопросу. В некоторых случаях наблюдается недостаточная согласованность в результатах лабораторных опытов и промышленного применения этого облучения, что, по-видимому, объясняется применением разных источников излучения, разных методов определения летального действия и пр.

Проникающая способность ультрафиолетовых лучей очень низка; летальное действие ограничивается микроорганизмами, присутствующими на поверхности или вблизи поверхности облучаемого материала, причем дезинфицирование окружающего воздуха в сильной степени лимитируется присутствием в нем частиц пыли. В прошлых работах ограниченное действие ультрафиолетовых лучей в отношении подавления роста микроорганизмов не было учтено, и облучение применялось для достижения таких целей, для которых оно было совершенно непригодно. Однако за последние годы более разумное применение этого вида излучения показало, что при наличии некоторых условий оно является эффективным средством для предотвращения поверхностного микробиального загрязнения пищевых продуктов.

Обычно считают, что максимальное гермицидное действие достигается на длине волны в 2600 А. Ртутные лампы низкого давления имеют высокую эмиссионную мощность на длине волны 2537 А, весьма близкой к максимальной бактерицидной длине волны. Летальное действие колеблется в зависимости от продолжительности экспозиции и интенсивности световых лучей, а также от температуры, концентрации водородных ионов и количества микроорганизмов на единицу площади экспозиции.

Относительная влажность воздуха влияет на скорость отмирания бактерий, взвешенных в воздухе, причем это влияние резче выражено при относительной влажности выше 50%, когда дальнейшее повышение ее ослабляет летальное действие. Установлено, что споры бактерий, как правило, более устойчивы к ультрафиолетовому излучению, чем вегетативные формы; В. subtilis в 5-10 раз более стойка, чем Е. coli; плесени и дрожжи более устойчивы к действию ультрафиолетовых лучей, чем вегетативные формы бактерий. Однако эти данные не совсем совпадают с данными других исследователей, согласно которым стойкость Mucor в 6 раз, a Penicillium в 5-15 раз выше, чем у бактерий; дрожжи, однако, обладают той же стойкостью или несколько более высокой, чем бактерии. Плесени могут выработать защитные свойства против действия ультрафиолетовых лучей при помощи жировых или восковых секреций. По-видимому, некоторую защиту оказывают также пигменты: темноокрашенные споры более устойчивы к облучению, чем неокрашенные виды. В лабораторных и полевых опытах слабое, но длительное излучение, охватывающее один жизненный цикл микроорганизма, было более эффективным, чем интенсивное излучение в течение короткого периода. Это явление объясняется тем, что во время некоторых стадий жизненного цикла чувствительность микроорганизмов к ультрафиолетовому излучению повышается.

В отношении механизма действия ультрафиолетового излучения существует много противоречивых теорий. К ним относится теория о наличии косвенного летального действия в результате образования перекиси водорода и различных химических и физико-химических реакций в компонентах клетки. В настоящее время образование перекиси водорода не считается причиной бактерицидного действия ультрафиолетового излучения, хотя это действие может быть связано и с органическими перекисями. Было показано наличие весьма близкого сходства между бактерицидной кривой и кривой абсорбции некоторых веществ ядра клетки, отсюда был сделан вывод, что такие вещества участвуют в механизме летального действия ультрафиолетового излучения. Однако неизвестно, какие изменения происходят в веществе ядра. Этот вопрос рассматривается в статье, опубликованной в 1954 г.

Использование ультрафиолетовых лучей в пищевой промышленности идет в следующих направлениях: при тендеризации (смягчении) или созревании мяса, старении сыра и стерилизации обертки для последнего, предотвращении роста плесеней на поверхности хлебопекарных изделий, дезинфицировании воздуха в цехах обработки пищевых продуктов и розливе напитков в бутылки.

При хранении ткани мяса размягчаются в результате действия ферментов. Этот процесс протекает быстрее при относительно высоких температурах, которые, однако, благоприятствуют росту микрофлоры на поверхности мяса. Предотвращая этот рост ультрафиолетовым облучением, можно полностью использовать преимущества хранения при высоких температурах. В этой связи упоминается применение «Стериламп», дающих излучение в зоне 2537 А, так же как и в зоне 1850 А. Излучение на более длинных волнах обладает сильным гермицидным действием; на более коротких волнах атмосферный кислород переходит в озон; куски неправильной формы и затененные участки облучаемой поверхности стерилизуются озоном. В 1951 г. опубликован обширный обзор по электромагнитным излучениям и их применению в пищевой промышленности; обзор касается также и ультрафиолетового излучения.

Обеззараживающая фильтрация

Механическое удаление микроорганизмов при помощи ультрафильтрации, известное под названием холодной стерилизации, применяется в производстве фруктовых соков, пива и вина. Этот способ, разумеется, может применяться только для стерилизации прозрачных жидких продуктов. С этой целью широко применяется обеззараживающий фильтр (ЕК-фильтр) Зейтца. Продукт сначала подвергают осветлению и затем пропускают через специальный пресс, похожий по конструкции на обычный фильтрпресс; фильтрующий элемент состоит из листов или пластин специально обработанной смеси асбеста и целлюлозы. Согласно сообщению исследователей, диаметр некоторых отверстий фильтра составляет 17 u; по-видимому, фильтры, не только просеивают, но и задерживают микроорганизмы путем адсорбции. Необходимо подвергнуть фильтруемый продукт предварительному осветлению, так как в противном случае отверстия фильтрующего элемента будут быстро забиты.

Перед употреблением собранный фильтрпресс необходимо стерилизовать, для чего его продувают в течение 10-20 мин. паром под давлением. Выходящий из пресса стерильный продукт в асептических условиях помещают в тару, стерилизованную паром или раствором сернистого ангидрида. Фильтрующие элементы чистить нельзя, поэтому их после употребления выбрасывают. Подробные сведения о холодной стерилизации фруктовых соков и подобных продуктов приведены в вышеуказанной статье.

Источник



Влияние микроорганизмов на качество продуктов питания

Известно, что в результате жизнедеятельности микроорганизмов может происходить внешнее биотическое ухудшение качества пищевых продуктов и продовольственного сырья.

Продовольственное сырьё и продукты питания, представляющие пищевую ценность для человека, являются питательной средой и для бактерий, грибов, дрожжей и плесени.

Если одни из них совершенно безвредны или могут обладать даже полезными для людей свойствами, то другие микроорганизмы настолько опасны, что даже страхование жизни вряд ли спасёт человека от их «жизнедеятельности».

Классификация микроорганизмов

Бактерии — это одноклеточные микроорганизмы, которые размножаются путём деления на две идентичные клетки.

Микроорганизмы растут очень быстро и могут делиться каждые 20 минут.

Некоторые бактерии способны образовывать споры, которые очень трудно уничтожить.

По наиболее благоприятной для микроорганизмов среде размножения и обитания их часто классифицируют по следующим наиболее важным группам:

  1. мезофильные организмы (предпочитают обычные условия окружающей среды, 20-45°С);
  2. психрофильные микроорганизмы (предпочитают прохладу, 0-20°С);
  3. термофильные микроорганизмы (предпочитают высокие температуры, 40-65°С);
  4. аэробные микроорганизмы (распространяются только лишь в присутствии кислорода);
  5. анаэробные микроорганизмы (распространяются при отсутствии кислорода).

Патогенные микроорганизмы

Микроорганизмы, вызывающие инфекционные заболевания или пищевые отравления, называют «патогенными».

Условно их можно разделить на два основных класса:

  1. патогенные микроорганизмы, вырабатывающие в среде, в которую они попадают, опасные токсины (например, ботулотоксин) в виде побочных продуктов своей жизнедеятельности;
  2. патогенные микроорганизмы, попадающие с пищей в организм человека, и вызывающие инфекционные заболевания; это такие микроорганизмы, как дизентерийная палочка (Shegella dysenteria), сальмонелла (Salmonella), кишечная палочка (Escherichia coli), стафилококк (Staphylococcus aureus) и другие.

Микроорганизмы и грибки

Различные виды микроорганизмов для своего обитания и размножения имеют разную наиболее благоприятную среду, характеризующуюся температурой, влажностью, кислотностью (pH) и источником питания.

Грибки, дрожжи или плесень — это одноклеточные или многоклеточные организмы, похожие на растения. Грибки не способны самостоятельно вырабатывать углеводороды или хлорофилл, а полностью зависят от внешних источников питания. Плесень размножается спорами и образует нитевидную разветвлённую структуру — «мицелий». Дрожжи размножаются почкованием.

Из-за различия в способах размножения, распространение грибков, плесени или дрожжей происходит медленнее, чем рост культуры бактерий.

Защита продуктов питания от влияния микроорганизмов

Жизнедеятельность микроорганизмов может изменять натуральные свойства продуктов питания как в положительную сторону, улучшая их органолептические свойства, так и в отрицательную — делая пищевые продукты вредными или опасными для здоровья человека.

Защита продовольственного сырья и продуктов питания от внешнего биотического ухудшение качества заключается в контроле над микроорганизмами.

Он подразумевает регулирование параметров основных факторов, влияющих на жизнедеятельность микробов: температуры, влажности, кислотности и некоторых других.

Регулирование этих факторов осуществляется рядом методов, которые могут использоваться как по отдельности, так и в различных сочетаниях:

  1. хранение продуктов при пониженной температуре;
  2. термическая обработка;
  3. изменение атмосферы (освобождение от кислорода);
  4. уменьшение содержания воды;
  5. химические консерванты;
  6. облучение.

Эти методы сохранения качества продуктов питания и увеличение срока их годности, направлены на «отключение» естественного биологического созревания и порчи, ослабление биологических факторов и химической активности. Каждый метод требует свою комбинацию технологических решений.

Источник