Хімічні, біотехнологічні та комбіновані методи консервування

До групи хімічних відносять методи, що ґрунтуються на використанні консервантів – хімічних речовин, які виявляють консервуючи дію. До них відносяться різні за природою та характером дії речовини. Одні з них викликають загибель мікроорганізмів (антисептики), інші тільки пригнічують їх життєдіяльність (антибіотики). В залежності від того, які консерванти застосовуються, методи поділяються на асептичні і антибіотичні.

Для асептичного консервування використовують етиловий спирт, окремі кислоти або їх солі, гази та ін. Для цих речовин, в залежності від концентрації та рН середовища, може бути бактерицидною та фунгіцидною, тобто згубною для бактерій і мікроскопічних грибів, або бактеріо- та фунгістатичною, тобто тільки пригнічує розвиток і розмноження мікрофлори.

Метод спиртування – це консервування етиловим спиртом. Вміст спирту до 16-18 % пригнічує розвиток мікрофлори, а при більших концентраціях спирту вони гинуть. На цьому методі засновано тривале зберігання вина та виноматеріалів, соків, деяких плодів і ягід. Перевагою цього методу є його простота. Доступність висока ефективність. Недоліком – є негативний вплив етанолу на організм людини та суттєва зміна смаку і аромату продукції.

Консервування кислотами та їх солями має широку сферу застосування. Його використовують для подовження термінів зберігання свіжих плодів і овочів, напівфабрикатів з них, м’яса, риби, маринованої продукції, напоїв, соків. Найбільш поширеними консервантами цієї групи є сірчиста, оцтова, бензойна, мурашина, пропіонова, молочна, борна та ін. кислоти. Основним консервуючим фактором кислотного консервування єзміщення рН в кисле середовище, яке є несприятливим для більшості ферментів сировини та мікрофлори. Крім того, деякі кислоти виявляють інгибуючий ефект за рахунок комплексоутворення з активним центром ферменту. Окремі кислоти мають токсичну дію на певні види мікрофлори. Цей метод консервування є простим, дешевим і ефективним. Але переважна кількість кислот, що використовується для консервування, надають мають готовому продукту чітко виражений кислий смак, а деякі є небезпечними для людини.

Маринуванням називають метод консервування добавками оцтової кислоти та її солей – ацетатів натрію, калію, кальцію та амонію. В концентраціях від 0,5 до 1,2-1,8 % її використовують для короткотермінового консервування плодів, овочів, грибів, м’яса, риби, при виготовленні пресервів та маринованих заливок для м’ясних і рибних консервів. Такі концентрації лише пригнічують розвиток бактерій та дріжджів і не діють на плісняві гриби. Збільшення концентрації посилює консервуючий ефект, але надає продукту пекучо-кислого смаку. Концентрації більше 2,0 % негативно впливають на слизові оболонки травного тракту, на емаль зубів, склад крові. Тому для подовження терміну зберігання маринадів їх пастеризують або охолоджують.

Сульфітація – це метод консервування сировини сірчистою кислотою (Н₂SО₃), яка має бактеріо- та фунгістатичну і бакріо- та фунгіцидну дію. Крім того, вона є комплексоутворювачем як для ферментів, так і субстратів. Завдяки цьому вона уповільнює біохімічні і фізіологічні процеси. Вона є сильним відновлювачем. Тому в розчинах є активним акцептором кисню, через це порушує дихання та обмін речовин мікробних клітин, внаслідок чого вони поступово гинуть.

Сульфітацію продуктів можна проводити різними способами – занурюванням у розчин, зрошуванням, окурюванням діоксидом сірки, при взаємодії якого з водою утворюється кислота. Сульфітація є найпоширенішим способом обробки харчової сировини і продуктів. Крім консервуючої дії, вона має відбілюючий ефект, виявляє антиокислювальну та стабілізуючу дію. Під час зберігання продукції сірчиста кислота поступово розкладається, а діоксид вивітрюється, тобто відбувається десульфітація. Тому законсервовані продукти зберігають у закритих сховищах без доступу кисню. При вмісті діоксиду сірки понад 0,01-0,2 %, продукт піддають короткочасному нагріванню або провітрюванню, що прискорює його десульфітацію.

Консервування бензойною кислотою та її солями використовують для попередження процесів псування продуктів переробки риби – консервів та пресервів, маргаринів, мясних виробів та ін. Оскільки бензойна кислота має малу розчинність у воді, частіше використовують її натрієву сіль – бензоат натрію. Перед вживанням продукції допустимою дозою в продукті є вміст бензойної кислоти від 5 до 10 мг/кг маси тіла людини. Бензоати надають продуктам специфічного смаку при концентрації понад 0,1 %.

Собінова кислота та її солі – натрію, калію, кальцію, за характером кон-сервуючої дії є близькими до бензойної кислоти. Але вони краще розчиняються і на їх дію мало впливає рН продукту, практично безпечні для організму людини, не змінють смак, запах та ін. органолептичні показники.

Сумарне використання бензойної і сорбінової кислот та їх солей виявляє синергитичну дію, тому що в сумішах знижується їх особисте дозування і розширюється антимікробна дія. Разом їх використовують при виготовлені сухофруктів та сушених овочів, консервів з малим вмістом цукру, оцту, солі, слабко- та безалкогольних напоїв, вин, соків, рибопродуктів, рибної ікри, прянощів, чайних концентратів.

Мурашина, пропіонова, молочна, борна мають обмежене використання.

Антибіотичні методи консервування з використанням антибіотиків на відміну від асептичних, застосовують значно рідше. І хоча антибіотики виявляють свою антимікробну дію в дуже малих концентраціях, вони є небажаними нутриєнтами тому, що суттєво впливають на корисну мікрофлору кишковика людини. Дозволеними в харчовій промисловості є низин і пімаріцин.

Низин затримує зростання стафілококів, стрептококів і клострідій. Крім того він знижує термостійкість бактерій, що дозволяє знижувати температуру

стерилізації молочних, м’ясних, рибних та плодоовочевих консервів. Використовується у сироробному виробництві для поверхневої обробки сирів проти пліснявіння. Аналогічну проти плісняву дію у сироробному і ковбасному виробництві виконує пімаріцин.

До біотехнологічних методів консервування відносять ті, в яких кон-сервуючий ефект досягається спрямуванням біохімічних та мікробіологічних процесів. Вони базуються на принципі целобіозу, що полягає в пригнічені або знешкоджені одних видів мікрофлори, які шкідливі при виробництві окремих видів продуктів, і сприянні для життєдіяльності інших мікроорганізмів, які є корисними для цього технологічного процесу. До цієї групи входять такі методи переробки сировини як: квашення капусти; соління огірків, помідорів, перцю, баклажанів; мочіння яблук, кавунів; зброджування виноградного та ін. соків, пивного сусла, молока; соління м’яса і деяких видів риби. Ці методи широко використовуються, як в домашніх умовах, так і в промисловості.

Більшість біотехнологічних процесів переробки плодів і овочів полягає в створені сприятливих умов для розвитку і життєдіяльності молочнокислої мікрофлори, яка продукує молочну кислоту. Молочна кислота є сильним антисептиком, згубним для гнильної мікрофлори. Її накопичення в продукті знижує рН середовища, що перешкоджає активній дії великої кількості ферментів. Консервуюча дія молочної кислоти підсилюється кухонною сіллю, яку при таких методах переробки додають у невеликій кількості. Вона підвищує осмотичний тиск, який пригнічує розвиток шкідливої мікрофлори.

При виробництві деяких кисломолочних продуктів, а також при мочінні плодів, поряд з молочнокислим відбувається спиртове бродіння, накопичується етиловий спирт, який теж підсилює консервуючу дію молочної кислоти. При солінні м’ясних продуктів, разом з молочнокислою мікрофлорою використовують динітрофікуючу мікрофлору, яка є сильним антагоністом до гнильної мікрофлори. Таким чином, при переробці багатьох видів сировини, консервуючий ефект є результатом сумісної дії молочної кислоти, солі, спирту, цукру та ін. речовин.

Молочнокисле та спиртове бродіння може бутисамоплинним та індукованим. У першому випадку бродіння викликається природною мікрофлорою, яка присутня на сировині, в повітрі, тарі. Додання солі, цукру, підтримання певної температурі є сприятливими для розвитку бажаної мікрофлори і несприятливі для шкідливої мікрофлори. Внаслідок цього корисна мікрофлора швидко розвивається, а продукти її обміну виконують роль консерванту. Але доволі часто в таких умовах поряд з основними видами бажаного бродіння, мають місце і інші – оцтовокисле, пропіоново- та маслянокисле, і готовий продукт може набути небажаних властивостей – з’являється сторонній запах, смак, дефекти консистенції. Для запобігання таких випадків використовують індуковані процеси бродіння. На початку технологічного процесу до сировини вносять спеціальні закваски або чисті культури мікроорганізмів, які називаються стартовими, і спрямовують процес в необхідному напрямку підвищують якість продукту.

Квашення капусти, як спосіб її переробки на відносно стійку при зберіганні продукцію, полягає в пересипанні подрібненої сировини сухою сіллю та витримці такої суміші при кімнатній температурі протягом 8-12 діб. Сіль за рахунок осмотичних процесів вилучає клітинний сік, до складу якого входять цукри, які швидко зброджуються до молочної кислоти. При підвищених температурах, поряд з молочнокислим, відбувається і спиртове бродіння, яке погіршує якість продукції. Пілюля основного бродіння накопичується 1,5-2,0 % кислоти і продукт стає готовим до споживання. Його зберігають при температурі 2-4 ^оС. Для отримання продукції стабільно високої якості, використовують чисті культури штаму Lactobacillus, які зберігаються у висушеному стані, а перед використанням з них готують «виробничу» культуру.

Соління овочів – огірки, помідори, баклажани, перець та ін., відрізняється від квашення тим, що сировина не подрібнюється. Підготовлену стровину заливають розсолом з концентрацією солі від 5 до 10 %, в залежності від овочів і температури. Використання розсолу прискорює вилучення цукрі і перебіг процесу бродіння. Після закінчення основного процесу бродіння (від 1 до 5 діб, в залежності від температури), коли накопичується 0,3-0,5 % кислоти, температуру знижують від кімнатної до 0-4 ^оС. В цих умовах іде процес добро жування і формується якість готового продукту. При підвищених температурах продукція стає надмірно кислою, консистенція слабкою, в овочах утворюються порожнини.

Мочіння яблук на відміну від овочів, є результатом молочнокислого і спиртового бродіння, які відбуваються в сировині одночасно і з однаковою інтенсивністю. При цьому в яблуках накопичується приблизно в однаковій кількості кислота і спирт – від 1 до 2 %, які надають продукту специфічний смак і аромат. Для стимулювання спиртового бродіння, до сировини разом із сіллю додають цукор, ячмінний або житній солод, житню солому і борошно. Процес основного бродіння відбувається 3-6 діб при температурі 15-20 ^оС. а доброжування триває 1-2 місяці – при температурі 4-6 ^оС.

Посол м’яса і риби використовується, як самостійний метод консервування, так і в поєднанні з іншими методами (в’яління, копчення). При посолі м’яса, до складу посолочної суміші входить нітрат натрію, для придання рожевого кольору. Але він має бактерицидні властивості, тому склад мікрофлори м’яса суттєво відрізняється від тієї, що має місце при консервуванні рослинної сировини.

Для інтенсифікації процесу просолювання і дозрівання мяса, використовують різні технологічні заходи – шприцювання частини розсолу в товщу виробів, прокачування розсолу крізь кровоносну систему, механічну обробку – масажування та ін.

Комбінованими називають методи консервування, які ґрунтуються на одночасному використанні декількох консервуючи факторів. Таке поєднання дає можливість компенсувати недоліки одного методу перевагами інших або посилити консервуючий ефект за рахунок синергетичної дії різних факторів. Залежно від кількості факторів розрізняють бінарні методи та полі методи – більше двох. Серед бінарних методів найбільш поширені такі комбінації: зацукрювання + пастеризація або стерилізація, квашення + пастеризація, маринування + асептичне консервування, охолодження + штучне газове середовище тощо.

Серед бінарних методів консервування тваринної сировини найбільш поширене в’яління. Цей метод поєднує висушування з консервуючою дією кухонної солі, попередньо просоленої сировини. Оскільки в кінцевому продукті вміст солі має сягати 10-12 %, ця концентрація дозволяє зменшити тривалість висушування. Залишкова вологість виробів складає 40-50 %. Внаслідок цього консистенція в’ялених продуктів менш жорстка, ніж сушених. Процес в’ялення є різновидом процесу дозрівання м’яса і риби при солінні. Він є сукупністю складних перетворень білків, жирів, екстрактивних речовин. В’ялені продукти через дозрівання стають готовими до використання без додаткової обробки. Вони достатньо стійкі при зберіганні.

З поліметодів найбільш поширені копчення та пресервування.
Копчення – це метод консервування, який поєднує висушування, соління та асептичну дію компонентів коптильного диму. Часткове підсушування та додання солі створюють осмотичний тиск, а рідкі та газоподібні сполуки диму виявляють бактеріостатичну та бактерицидну дію. Крім того, коптильні речовини мають і чітко виражену антиокислювальну дію. Основний внесок в консервуючий ефект копчення складають такі речовини диму, як формальдегід, фурфурол, метиловий спирт, ацетон, мурашина та оцтова кислота, феноли, ароматичні ефіри.

Процес копчення відбувається в два етапи: 1/ обробка сировини димом (або коптильними препаратами), під час якої коптильні речовини осаджуються на поверхні виродів, 2/ дифузія цих речовин в продукт і формування його властивостей. Смак і аромат копчених виробів формується за участю фенольних сполук – фенол, гваякол, евгенол, летких органічних кислот – мурашина, оцтова, пропіонова та масляна, карбонільних речовин – формальдегід, ацетальдегід, фурфурол, ацетон та ін. Характерного золотистого кольору надають продуктам як перераховані сполуки, так і продукти їх взаємодії між собою і компонентами сировини – меланоїдини, продукти окис-

лення, полімеризації, поліконденсації тощо.

Холодне копчення є найбільш поширеним традиційним методом, який використовується для консервування рибних, м’ясних та деяких молочних продуктів. Сутність його полягає в тому, що попередньо підсолені продукти розвішуються на спеціальних рамах, які завантажують в коптильні установки – шафи або камери. Через ці установки проходить потік повітря насиченого пародимовою сумішшю (димом), що утворюється при неповному згоранні вишневої деревини. Холодним воно називається тому, що має невисоку температуру: для м’ясних виробів – 18-22 ^оС, для рибних – 18-40 ^оС. Обробка димом при холодному способі триває від 2 до 7 діб. За цей час вологість виробів знижується до 42-60 %, а вміст солі підвищується до 4-10 %. Зневоднення, підвищений осмотичний тиск і бактерицидні властивості диму в їх поєднанні роблять продукт стійким при зберіганні протягом декількох місяців. Недоліком методу э велика тривалість процесу, що знижує продуктивність методу.

Гаряче копчення – це метод, при якому температура диму або пародимової суміші перевищує 80 ^оС: для м’ясних продуктів 80-110 ^оС, для рибних – 80-170 ^оС. При таких температурах відбувається швидке пропарювання продукту у власному соку і водночас поверхнева обробка коптильними компонентами. Час обробки димом залежить від його температури, але, як правило, не перевищує 3-5 год. Дрібні вироби прокопчуються за 0,5-1 год. У зв’язку з нетривалою термообробкою вироди зберігають високу вологість – 60-70 % і мають ніжну соковиту консистенцію, яка в поєднанні зі смаком і ароматом копчення надає продуктам високих споживчих властивостей. Проте продукти гарячого копчення нестійкі при зберіганні. Для подовження термінів зберігання їх охолоджують або заморожують.

Напівгарвче копчення за параметрами технологічного режиму і характеристик готового продукту займає проміжну позицію між холодним і гарячим копченням. Температура диму від 50 до 80 ^оС, тривалість процесу – від однієї до декількох годин. Цим методом консервують переважно рибу і деякі ковбасні вироби. Продукти напівгарячого копчення мають короткі терміни зберігання – від 3 діб до двох тижнів. Охолодження або заморожування подовжує зберігання.

Рідинне або бездимне копчення – метод консервування, що полягає в обробці продуктів рідкими коптильними препаратами. Їх отримують шляхом конденсації диму та подальшої обробки конденсату з метою видалення з нього шкідливих речовин – смол, канцерогенів, часток золи, сажі. Обробка продуктів коптильними препаратами виконується шляхом занурення, зрошування, витримки в аерозолі або введенням препарату в склад продукції як компоненту рецептури. Недоліком бездимного копчення є недостатня сформованість смаку і аромату. За цими показниками продукція суттєво поступається продукції традиційного копчення. Тому останнім часом частіше використовують змішане копчення. При цьому методі, продукцію після обробки коптильними препаратами, нетривалий час викопчують методами димового копчення – гарячим або напівгарячим.

Електростатичне копчення – метод обробки продукту іонізованим димом в електростатичному полі високої напруги. За допомогою спеціального обладнання продукт і частки диму отримують протилежні електричні заряди. В результаті цього дим інтенсивніше осаджується на поверхні продукту і процес копчення прискорюється до декількох хвилин.

Пресервування – це метод консервування, при якому одночасно використовують такі консервуючи фактори. Як охолодження, соління, маринування, бактерицидний вплив прянощів і герметичне пакування. Цей метод переважно використовується для рибної сировини. Сіль, кислота і прянощі додаються в незначних кількостях, які необхідні для формування смаку і аромату, але в поєднанні з герметичним пакуванням і охолодженням до 0-4 ^оС, вони забезпечують зберігання продукції від декількох тижнів до 2-3 місяців. Для посилення стійкості деяких пресервів в їх рецептуру вводять і консерванти – бензойну кислоту та її солі.