Процессы, происходящие в пищевых продуктах

Во время хранения в пищевых продуктах протекают физические, химические, биохимические, биологические процессы.

Физические процессы возникают в продуктах под действием температуры, влажности воздуха, газового состава, света, механических воздействий. К ним относятся процессы сорбции и десорбции паров воды и газов, кристаллизация сахара и соли, старение белков, уплотнение сыпучих веществ, деформация и нарушение целостности продуктов.

Процесс сорбции, т.е. поглощение продуктом влаги, происходит при хранении соли, сахара-песка, муки, печенья, сухарей, вафель и другие. Продукты при этом размягчаются или теряют сыпучесть и слеживаются.

Процесс десорбции обусловлен усыханием продукта. В результате уменьшается масса продукта, ухудшается его качество. Десорбции подвержены плоды, овощи, хлеб, печенье и др.

Старением белков при хранении продуктов объясняется худшая набухаемость муки.

Деформация таких продуктов, как хлеб, макароны, плоды и овощи, приводит к частичной или полной непригодности товара к употреблению.

Химические процессы, происходящие в пищевых продуктах, вызываются превращениями отдельных химических веществ, входящих в их состав, и приводят к образованию и накоплению различных веществ, ухудшающих пищевую ценность и питательность продуктов. Эти процессы протекают без участия фермента продукта и микроорганизмов. Например, при длительном хранении чая исчезает его аромат, ухудшаются вкус и цвет настоя; жиры в процессе длительного хранения прогоркают.

При длительном хранении пищевых продуктов наблюдается также значительное снижение содержания в них витаминов.

Скорость химических процессов можно замедлить, снизив температуру хранения.

К биохимическим процессам относят дыхание и гидролитические процессы. Протекают эти процессы под действием ферментов, находящихся в самих продуктах.

Дыхание - это окислительно-восстановительный процесс, протекающий в живых организмах. Наблюдается дыхание при хранении зерна, плодов, овощей. При этом расходуются запасные вещества продукта: жиры, углеводы, органические кислоты. Это приводит к изменению массы продукта и ухудшению его качества. При интенсивном дыхании в продукте повышается влажность и начинается прорастание, например, зерна. Интенсивность дыхания зависит от температуры, влажности воздуха и его газового состава.

Гидролитические процессы (гидролиз) протекают, например, при дозревании плодов. При этом крахмал превращается в сахар, а протопектин переходит в пектин, в результате чего плоды становятся слаще и мягче. При хранении продуктов, богатых белками (мясо, рыба), происходит гидролиз белков до аминокислот. Это превращение называется автолизом (самосозреванием) и обусловливает созревание мяса после убоя животных. Гидролиз жиров в зерне, муке и крупе вызывает увеличение кислотности этих продуктов. Скорость всех гидролитических процессов замедляется при пониженной температуре.

Биологические процессы могут быть вызваны развитием микроорганизмов или воздействием на продукты клещей, насекомых и грызунов. К этим процессам относят: брожение, гниение, плесневение.

Брожение - расщепление углеводов продукта под действием ферментов микроорганизмов. В результате жизнедеятельности микроорганизмов накапливаются спирт, углекислый газ, молочная, уксусная и масляная кислоты.

Различают брожение спиртовое, молочно-кислое, масляно-кислое, уксусно-кислое.

При спиртовом брожении образуются спирт, углекислый газ. Этому виду брожения подвергаются плоды, ягоды, повидло, варенье и др.

При молочно-кислом брожении происходит разложение Сахаров с образованием молочной кислоты. При брожении происходит прокисание молока, и это явление используют при производстве творога, сметаны и других продуктов.

Масляно-кислое брожение возникает при хранении муки, молочных продуктов, которые в результате становятся горькими с неприятным запахом. Брожение происходит под действием масляно-кислых бактерий, сбраживающих сахар до масляной кислоты.

Уксусно-кислое брожение вызывается уксусно-кислыми бактериями, развивающимися в слабо спиртовых жидкостях (вино). В результате продукты мутнеют, приобретают кислый вкус и ослизняются.

Гниение - разложение белковых веществ микроорганизмами с образованием аммиака и других, токсичных для человека веществ. Оно наступает при нарушении режимов хранения пищевых продуктов (зерно и яйцо).

Плесневение - результат развития на продуктах плесневых грибов. Этот процесс наблюдается при высокой относительной влажности воздуха. Грибы, расщепляя сахара и жиры пищевых продуктов, придают им плесневый вкус и запах. Особенно подвержены плесневению зерномучные продукты, сливочное масло, плоды.

Режим хранения. При хранении пищевых продуктов главными факторами, вызывающими изменение качества продукции, являются температура, влажность, газовый состав воздуха, свет, микроорганизмы и товарное соседство.

Температура, при которой хранят продукты, играет важную роль в развитии микроорганизмов. При повышении температуры до 20.° С и больше в продуктах ускоряются биохимические и химические процессы.

При хранении продуктов необходима благоприятная температура.

Так, для большинства продуктов - около 0.° С, для сухих продуктов -14-17° С. Недопустимы резкие температурные перепады, ведущие к усилению биохимических и химических процессов.

Влажность воздуха, имеет первостепенное значение для хранения пищевых продуктов. При хранении продуктов определяют относительную влажность воздуха - процентное отношение фактического количества водяных паров в воздухе к тому количеству, которое необходимо для полного его насыщения при данной температуре. Чем ниже процент относительной влажности воздуха, тем воздух суше, т.е. водяных паров в нем меньше. Относительная влажность воздуха измеряется специальными приборами-психрометром и гигрографом (самопишущий прибор).

Величина относительной влажности воздуха при хранении зависит от свойств продукта. При высокой относительной влажности воздуха (85-95%) хранят продукты с высоким содержанием влаги (свежие плоды), при низкой относительной влажности воздуха (65-75%) - сухие продукты (мука, сахар).

Изменение относительной влажности воздуха может вызвать нежелательные изменения качества продукта. Слишком влажный воздух способствует порче товара - плесневению, загниванию.

Газовый состав воздуха оказывает влияние на сохраняемость продуктов. Атмосферный воздух содержит (%): азота - 78, кислорода - 21, углекислого газа - 0,03.

Кислород воздуха обуславливает окисление жиров, эфирных масел, снижает содержание витаминов, изменяет органолептические свойства продукта, поэтому следует регулировать содержание кислорода в воздухе. Этого достигают с помощью вентиляции (естественной и принудительной).

Свет при хранении продуктов также оказывает отрицательное воздействие на них. Жиры под действием света прогоркают, изменяя цвет и приобретая неприятный вкус, сокращаются сроки хранения продуктов, окрашенные пищевые продукты обесцвечиваются. Поэтому большинство продуктов хранят без естественного освещения.

Товарное соседство также важно при размещении продуктов. Не разрешается хранить вместе сухие продукты и влажные, пахнущие продукты с продуктами, воспринимающими запахи. Поэтому на предприятиях общественного питания для хранения продуктов отводят разные складские помещения с учетом допустимого товарного соседства.

Упаковка продуктов. Пищевые продукты хранят в упаковке, которая предохраняет их от загрязнения, обсеменения микробами, механических повреждений, вредных влияний света, пыли, влаги, поражения вредителями.

Тару изготавливают из разных материалов. Она бывает мягкой, полужесткой, жесткой.

Мягкую тару - мешки, кули и пакеты изготавливают из тканей, бумаги, пергамента и целлофана, используют для хранения продуктов, не боящихся деформации.

Полужесткую тару - коробки, корзины, решета и ящики - делают из картона (для кондитерских изделий), древесной дранки (для ягод), прутьев (для овощей, фруктов). Эта тара защищает продукты от механических повреждений.

Жесткую тару - ящики, бочки, банки и бутылки - изготавливают из дерева, металла, стекла. Материалы для изготовления тары должны быть безвредными, недорогими, не передавать продуктам посторонние запахи и привкусы. На предприятиях общественного питания при получении продукта со склада в качестве тары применяют ведра, кастрюли, лотки.

В настоящее время для упаковки продуктов широко используют полимерные материалы, разрешенные для пищевых целей. Так, для упаковки хрустящего картофеля и воздушной кукурузы применяют лакированный целлофан; для молока, сливок и кефира - тонкий парафинированный картон, покрытый внутри полиэтиленовой пленкой. Для плавленых сыров, сгущенного молока и томат-пасты - пластмассовые тубы; для хранения сельди - жесткие полиэтиленовые банки; для хранения сметаны и плавленых сыров - стаканчики из полистирола; для упаковки замороженного мяса, рыбы, творога, плодов и овощей - полиэтиленовые пленки; для замораживания и хранения мясных готовых блюд - пленки из полиэтилен целлофана, для упаковки кулинарных изделий - полипропиленовые пленки, в которых изделия стерилизуют, замораживают, а перед употреблением разогревают.

Порча продуктов питания

Порчу продуктов растительного и животного происхождения вызывают действие множества ферментов, входящих в состав самих продуктов, и жизнедеятельность микробов внешней среды.

Ферменты, хотя и в очень малых количествах, находятся в каждой живой клетке. Они играют очень важную роль при всех процессах развития, дыхания, роста и т.д. Каждый фермент строго специфичен по характеру своего воздействия на растение. Например, есть такие, которые способствуют созреванию плодов в определенный период развития растения. Плоды могут дозревать и после уборки, так как содержащиеся в них ферменты продолжают действовать. Однако при длительном хранении они вызывают и нежелательные явления - размягчение и так называемые физиологические или функциональные заболевания плодов (вследствие нарушения обмена веществ): загар и стекловидность мякоти у яблок, потемнение сердцевины клубней картофеля, образование черных точек на листьях белокочанной капусты и др.

Главная же причина порчи овощей и плодов при переработке их на заводах - жизнедеятельность таких микроорганизмов, как бактерии, плесневые грибки и дрожжи (дрожжевые грибки). Все они имеют очень малые размеры, исчисляемые микронами или микрометрами (1 мкм равен 0,001 мм).

Бактерии, плесени и дрожжи различают по множеству признаков - размерам, форме, способности к передвижению и жизни при разных условиях температуры и влажности, видам пищевых продуктов, на которых они могут развиваться. Микробы, которым для жизнедеятельности необходим кислород, - аэробы, живущие без кислорода - анаэробы. Однако всем им нужна вода, достаточная влажность той среды, в которой они обитают, а также определенная температура; подавляющее большинство микробов лучше развивается в таких ее пределах, как 20-40°. Но и здесь немало их видов, приспособившихся к более высоким и низким температурам. Например, если продукты, в которых находятся микробы, заморозить и выдержать некоторое время, то последние не погибают, а лишь временно прекращают свою жизнедеятельность. После повышения температуры они вновь возобновляют свою активность. Значительное же повышение температуры для микробов губительно: при 70° и выше; особенно при 100°, погибает большая часть их. Существует много видов бактерий, переносящих длительное кипячение в воде и даже нагревание при значительно более высоких температурах - 110-120 и 130°. В таких неблагоприятных условиях они образуют так называемые споры, которые сохраняются, а при снижении температуры дают новые бактерии. В концентрированных растворах кислот и рассолах микробы не развиваются.

Бактерии размножаются делением клеток, плесени - своих нитей (мицелия) и путем образования спор, дрожжи - почкованием. Все микроорганизмы при благоприятных условиях размножаются очень быстро - через каждые 15-20-25 мин. Из одной клетки образуется две, а через такой же промежуток времени происходит следующее очередное деление. Питаются микроорганизмы теми же питательными веществами (белками, углеводами, жирами), которые необходимы человеку и всем высшим животным. Микробам нужны также витамины, минеральные и другие вещества. В процессе усвоения ими пищи происходит распад некоторых веществ, при этом образуются различные продукты - вода, углекислота и газы, некоторые из них имеют неприятный гнилостный запах, что свойственно испорченным пищевым продуктам. Бактерии, вызывающие различные заболевания, а также и пищевые отравления, значительно труднее обнаружить. Особенно опасны для человека (иногда со смертельным исходом) бактерии «клостридиум бутиленум». Попадая на пищевые продукты (чаще всего из почвы, где обычно обитают), они в анаэробных условиях (без доступа кислорода) вырабатывают сильнодействующий яд (токсин), наличие которого установить весьма трудно даже с применением специальных методов. Эти бактерии развиваются и в обычных условиях, но выделяют токсин только в анаэробной среде. Споры их очень устойчивы к нагреванию и выдерживают длительное кипячение, после чего могут снова развиваться, давая начало новому поколению. Однако выработанный этими бактериями токсин разрушается при кратковременном (10-15 мин) кипячении и не представляет уже опасности для организма.

В природе имеется также множество микробов, которые весьма полезны, а некоторые настолько необходимы, что их жизнедеятельность служит основой производства целых крупных отраслей ряда пищевых (и непищевых) производств. Так, квашение капусты, засолка овощей и мочение фруктов и ягод осуществляются благодаря полезным молочнокислым бактериям. Повышенная концентрация молочной кислоты, которую они выделяют в процессе жизнедеятельности, предохраняет продукт от порчи другими бактериями. Без полезных микроорганизмов невозможно было бы производство спирта и вин, уксуса и многих других продуктов.

Для сохранения овощей и плодов необходимы условия, при которых невозможно развитие микробов, способных вызывать их порчу. Из перечисленных основных видов микроорганизмов вред наносят главным образом плесени и дрожжи, поскольку плодоовощная продукция представляет собой основной источник их питания из-за высокого содержания углеводов. Жизнедеятельность же вредных бактерий в большей мере вызывает порчу мясных, рыбных и других продуктов с высоким содержанием белков. В настоящее время для создания необходимых оптимальных условий для сохранения овощей и плодов практическое значение имеют следующие способы.

Понимание механизма порчи продуктов важно знать каждой хозяйке. Большинство пищевых отравлений происходят по банальной неосторожности или незнанию простых правил хранения продуктов.

Продукты питания подвержены порче под действием различных микроорганизмов, (плесневыми грибами, дрожжами и бактериями). Некоторые микроорганизмы могут оставлять свои споры. Они более стойкие к воздействию высокой температуры или другим неблагоприятным факторам. Поэтому рассмотрим, что может привести к порче:

. Порча продуктов плесневыми грибами. Грибки развиваются в теплых, влажных и темных местах при температуре окружающей среды 25-30°С. Это нормальные условия для кухни, особенно возле источников воды и плит. Солнечный свет замедляет рост плесневых грибов. Некоторые виды грибков вырабатывают микотоксины (афлатоксины) - яды, которые трудно отследить в продукте. Они крайне опасны даже в малых дозах, долго хранятся и практически не подвержены разрушению. Такая опасность нас поджидает в злаковых, а, следовательно, и в муке, арахисе, а также в мясе животных, которые могли, есть зараженные корма.

Единственным способом избежать опасности отравления является строгий контроль при сборе урожая и забое животного. Доказательством безопасности может служить только сертификат, выданный лабораторией. Крупные производители обязательно проходят подобные исследования, чего нельзя сказать про мелких производителей.

. Порча продуктов дрожжами. Они охотно поражают сочные фрукты и овощи, потому что питаются их водой и сахаром. Размножаются дрожжи очень стремительно, но выдают себя. Их легко обнаружить визуально и по запаху продуктов распада.

Не следует, есть порченые продукты, даже если повреждена незначительная часть плода. В клеточном соке могут остаться продукты жизнедеятельности дрожжей и вызвать отравление. Лучшим способом предотвратить порчу, является вакуумирование или хранение в специальных инертных газах. Ниже определенного порога влажности дрожжи не развиваются, поэтому сухофрукты, мука, и прочие продукты при соблюдении условий хранения не могут стать питательным субстратом для них.

. Порча продуктов бактериями. Бактерии - это одноклеточные организмы, имеющие очень маленький размер. Аэробные бактерии растут только в присутствии кислорода, анаэробные бактерии растут в среде при отсутствии кислорода. Бактерии обычно портят пищевые продукты, являющиеся нейтральными по химической реакции, например молоко, яйца, мясо и овощи. А вот в сильнощелочных или кислых средах бактерии не развиваются. Нужно помнить, что даже в вакуумной упаковке при глубоком замораживании продукт может быть испорчен. Тоже самое касается и консервированных продуктов. Не смотря на многоступенчатую стерилизацию, в банке может развиться патогенная микрофлора, которая крайне опасна для человека.

. Воздействие ферментов. Ферменты - это органические катализаторы белковой природы. Они участвуют во многих реакциях в организме живых существ и продуктах, ускоряют протекание химических реакций, в частности, отвечают за процесс дозревания. Однако ферменты остаются активными в живых клетках еще долгое время и могут нанести вред здоровью. Полностью инактивирует ферменты высокая температура. При 60-75.°С, как и любой белок, ферменты разрушаются (подробнее об этом см. [5, 1, 8])