Консервирование пищевых продуктов - один из основных процессов в пищевой промышленности, широко применяемый для продления сроков хранения, снижения потерь от микробиальной порчи и сохранения качества скоропортящихся продуктов. Консервирование позволяет обеспечить население широким ассортиментом пищевых продуктов независимо от времени и места производства.Среди разнообразных способов консервирования пищевых продуктов (квашение, маринование, соление, замораживание, стерилизация, пастеризация, облучение и т.п.) особое место занимает сохранение скоропортящегося пищевого сырья и готовых продуктов с помощью химических консервантов.

Консерванты - вещества, продлевающие срок хранения продуктов, защищая их от порчи, вызванной микроорганизмами (бактерии, плесневые грибы, дрожжи, среди которых могут быть патогенные и непатогенные виды). Консерванты с кодификацией представлены в таблице 1.

Таблица 1. Перечень пищевых консервантов

В практике консервирования обычно используют бактерицидные или фунгицидные, но чаще бактериостатические или фунгистатические свойства химических консервантов. В первом случае бактерии и плесени погибают, во втором - замедляется их развитие. Добавление консервантов в соответствующей концентрации обеспечивает стерильность продукта в течение определенного времени при условии, что не будет повторного загрязнения или существенного изменения окружающей среды.

При химическом консервировании обычно различают бактерицидную (фунгицидную) активность консерванта, при этом определенную роль играет концентрация и продолжительность воздействия.

Механизм антимикробного действия консервирующих веществ заключается предположительно в следующем:

? накапливаются химические вещества на поверхности или внутри микроорганизмов в результате адсорбции, обычной диффузии и активного поглощения;

? возникает химическая реакция консерванта со структурными компонентами клетки или метаболитами внутри клетки;

? прекращается нормальная деятельность микробиальной клетки в результате изменения химической реакции среды;

? происходит постепенное или мгновенное угнетение биохимических механизмов процесса развития микробов.

На эти механизмы существенное влияние оказывают свойства среды:

? рН среды консервируемого продукта;

? парциальное давление кислорода;

? окислительно-восстановительный потенциал субстрата;

? влажность продукта;

? осмотическое давление;

? абсорбционная способность;

? температура и относительная влажность воздуха;

? содержание витаминов.

Эти параметры могут оказывать влияние на антимикробную активность веществ в результате улучшения или ухудшения условий для жизнедеятельности микроорганизмов. На действие консервирующих веществ косвенное влияние оказывает содержание витаминов в консервированных продуктах. Например, витамины группы В могут способствовать росту микроорганизмов.

Антимикробное действие одного вещества может быть усилено в определенных условиях действием другого вещества. Так, поваренная соль способствует лучшему проникновению консервирующего вещества через клеточную мембрану микроорганизмов. Комбинация химических веществ, слабо действующих при повышенных рН, с органическими кислотами (например, лимонной, винной, яблочной) повышает консервирующий эффект.

Комбинируя различные консерванты, можно существенно усилить антимикробное действие в смешанной среде с гидрофильными и липофильными свойствами. В результате применения консервантов, обладающих различной растворимостью или специфическими эффектами, значительно расширяется и область их использования.

В качестве консервирующих средств разрешается применять химические вещества, подавляющие прорастание и замедляющие развитие микроорганизмов при хранении пищевых продуктов в свежем виде.

Консерванты и консервирующие смеси разрешается растворять в воде, этиловом спирте, глицерине, карбонате кальция, уксусной, молочной, винной и лимонной кислотах и в таком виде использовать в производстве.

Применение консервирующих средств в пищевой промышленности не может быть полностью исключено, несмотря на их отрицательное действие на любые биологические объекты. Однако оно должно быть ограничено, так как их безопасность может быть доказана с известной степенью вероятности.

Требования, предъявляемые к консервантам. Консервант должен:

? бензойная кислота и ее соли;

? п-оксибензойная кислота и ее производные;

? сорбиновая кислота и ее производные;

? салициловая кислота и ее натриевая соль;

? муравьиная кислота и ее натриевые, кальциевые и калиевые соли;

? этиловый и пропиловый эфиры п-оксибензойной кислоты и ее соли;

? гексаметилентетраамин;

? дифенил, о-фенилфенол и его натриевая соль;

? пропионат и ацетат кальция;

? диэтиловый эфир пироугольной кислоты.

Рассмотрим наиболее распространенные органические химические консерванты.

Бензойная кислота и ее соли. Бензойная кислота С₆Н₅-СООН представляет собой бесцветные кристаллы, имеющие форму иголок или листочков. Плотность ее 1,265 г/см3 при 15°С, температура плавления 122,4°С. Кислота плохо растворяется в воде, но хорошо ? в спирте и эфире.

В небольшом количестве (менее 0,1%) кислота содержится в некоторых ягодах и плодах (чернике, малине, смородине, сливе), а также в гвоздике, анисовом масле и др.

Консервирующее действие бензойной кислоты и ее солей основано на подавлении активности каталазы и пероксидазы, в результате чего в клетках накапливается перекись водорода. В малых концентрациях эти консерванты тормозят рост аэробных микроорганизмов. Наиболее активна бензойная кислота и ее соли в концентрации 0,1-0,4%.

Бензойная кислота эффективна в кислой среде, в то время как в нейтральных и щелочных средах ее ингибирующее действие незначительно.

Поэтому этот консервант рекомендуется для консервирования пищевых продуктов, имеющих рН менее 5.

Наличие в продукте белков повышает устойчивость микроорганизмов и снижает консервирующее действие бензойной кислоты. При добавлении в продукт только небольшая часть бензойной кислоты остается свободной и действует как консервант, а большая часть связывается с белками.

Бензойная кислота и ее соли не обладают восстанавливающей способностью и отбеливающими свойствами, поэтому продукты с этими антисептиками более темные, чем сульфитированные.

Содержание бензоата натрия С₆Н₅СООNа в консервированных продуктах (пюре, соки) должно быть не более 0,10-0,12% в зависимости от вида сока, пюре. Так как бензоат натрия имеет специфический вкус, который ощущается в концентрациях 0,08-0,10%, то в продуктах, приготовленных из этих полуфабрикатов, содержание бензоата натрия должно быть не более 0,07%. Консервант п-оксибензойная кислота и ее эфиры. Используется натриевая соль этой кислоты и ее эфиры: метиловый (нипагин М), этиловый (нипагин А), н-пропиловый (нипазол), н-бутиловый (нипа-бутил), бензиловый эфир - нипабензил. Кислота и ее эфиры растительного происхождения входят в состав алкалоидов и пигментов. Кислота содержится в созревшем сыре. Как консервант п-оксибензойная кислота менее эффективна, чем ее эфиры. Бактерии, плесени и дрожжи гибнут в растворе этой кислоты при концентрации 0,86%. Эфиры эффективны при 0,05-0,1%. Эфиры пригодны для применения в нейтральных пищевых продуктах. Этиловый и пропиловый эфиры разрешены для консервирования большого числа пищевых продуктов.

Эфиры п-оксибензойной кислоты относятся к спазмолитикам; они ингибируют или стимулируют активность различных ферментов; из организма человека кислота выделяется в основном неизменной.

Сорбиновая кислота и ее соли. Сорбиновая кислота (СН₃-СН=СН-СН=СН-СООН) - это кристаллический порошок, плохо растворимый в воде. Соли сорбиновой кислоты (сорбаты) имеют более высокую растворимость.

Сорбиновая кислота и сорбаты подавляют рост дрожжей и плесеней; на кислотообразующие и другие виды бактерий почти не действуют. Поэтому они применяются для консервирования только кислых продуктов или в смеси с другими антисептиками.

Концентрация сорбиновой кислоты в полуфабрикатах должна быть 0,05-0,06%, в готовых продуктах - менее 0,05%.

Сорбиновая кислота и сорбаты в организме человека окисляются, распадаясь до СО₂ и Н₂О в присутствии глюкозы или до ацетоуксусной кислоты при отсутствии глюкозы в составе продукта. Ввиду быстрого распада сорбиновая кислота и сорбаты не оказывают токсического действия на организм человека. пищевой консервирование продукт органический

В последние годы сорбиновая кислота и ее соли были разрешены почти во всех странах в качестве консерванта в концентрациях 0,01-1,2% для маргарина, сыра, яичного желтка, овощных и фруктовых, рыбных и мясных изделий, печенья, вина и других продуктов. Сорбиновая кислота применяется для пропитки упаковок, используемых для хранения маргарина, сыров, хлеба. Салициловая кислота и ее натриевая соль.

Салициловая кислота плохо растворяется в воде, натриевая соль - хорошо. Антимикробное действие основано на подавлении активности ферментов при образовании пантотеновой кислоты, торможении активности пепсина, каталазы и панкреатина.

Салициловая кислота раньше применялась в широких масштабах для консервирования огурцов и других овощей и фруктов. Для упаковки мармеладов и варений широко используют бумагу, пропитанную салициловой кислотой. В настоящее время в большинстве стран это вещество не применяется для консервирования.

Салициловая кислота быстро всасывается в кишечнике и долго не выводится из организма. Возможна кумуляция ее, что особенно опасно для детей. В небольшом количестве салициловая кислота переходит в материнское молоко. В высоких концентрациях она вызывает повреждение слизистых оболочек, нарушение деятельности центральной нервной системы и кровообращения, расстройства слуха и функции почек.

Экспертный комитет ФАО-ВОЗ по пищевым добавкам считает этот консервант опасным для здоровья человека даже в малых дозах и не рекомендует применять салициловую кислоту в качестве консерванта пищевых продуктов.

Уксусная кислота ледяная (Е260) и ее соли (ацетаты): ацетат калия Е261; ацетат натрия Е262. Использование уксуса для консервирования пищевых продуктов - один из наиболее старых способов консервирования. В зависимости от сырья, из которого получают уксусную кислоту, различают винный, фруктовый, яблочный, спиртовой уксус и синтетическую уксусную кислоту. Наряду с уксусной кислотой и ее солями применение находят диацетаты натрия и калия. Эти вещества состоят из уксусной кислоты и ацетатов в молярном соотношении 1:1. Уксусная кислота - бесцветная жидкость, смешивающаяся с водой во всех отношениях. Диацетат натрия - белый кристаллический порошок, растворимый в воде, с сильным запахом уксусной кислоты.

Уксусная кислота не имеет законодательных ограничений, ее действие основано, главным образом, на снижении рН консервируемого продукта, проявляется при содержании выше 0,5% и направлено, главным образом, против бактерий. Применяется в майонезах, соусах, при мариновании рыбной продукции и овощей, ягод и фруктов. Уксусная кислота широко применяется как вкусовая добавка.

Пропионовая кислота (Е280) и ее соли (пропионаты натрия Е281, калия Е283, кальция Е282). В пищевой промышленности используются, главным образом, соли пропионовой кислоты. Антимикробное действие пропионовой кислоты сильно зависит от рН консервируемого продукта; она может использоваться для консервирования пищевых продуктов с высоким значением рН. Более слабое антимикробное действие, по сравнению с другими консервантами. Применяется в сыроделии, хлебопечении. Влияет на запах и вкус пищевых продуктов.

Антибиотики. Для предупреждения порчи пищевых продуктов применяются антибиотики в основном из группы тетрациклинов (хлортетрациклин и террамицин).

Кроме того, для консервирования предложены пенициллин, субтиллин, стрептомицин, левомицетин, низин и др.

Антибиотики применяются при следующих видах обработки:

? орошение или погружение продуктов в раствор антибиотиков (акронизация);

? инъецирование растворов антибиотиков и поваренной соли в сосудистую систему животных;

? использование льда, содержащего антибиотики, при транспортировке и хранении (в основном для рыбы);

? добавка растворов к различным пищевым продуктам (молоку, сыру, овощным консервам, сокам, пиву);

? опрыскивание свежих овощей.

Чаще применяется акронизация. Продукты погружают в раствор, содержащий 10-50 мг/л антибиотика, и выдерживают в нем от нескольких минут до двух часов. Этот способ часто применяется в комбинации с охлаждением. Сохраняемость мяса увеличивается в два раза.

Низин (Е234) - антибиотик полипептидного типа. Хорошо сохраняется в сухом виде. Низин чувствителен к действию протеолитических ферментов, ферментов слюны и пищеварительных ферментов, устойчив к сычужным ферментам. Низин получают культивированием определенных штаммов бактерий Lactococcus lactis. Низин имеет узкий спектр действия: эффективен исключительно против грамположительных бактерий, стрептококков, бацилл и некоторых анаэробных спорообразующих бактерий, снижает сопротивляемость спор термоустойчивых бактерий к нагреванию, что позволяет снизить температуру стерилизации, повысить качество пищевых продуктов. Применяется в сыроделии, при консервировании овощей и фруктов, для удлинения сроков хранения стерилизованного молока.

Пимарицин (Е235) - другие названия - натамицин, митроцин.

Получают культивированием Streptonyces natalensis. Оказывает антимикробное действие против дрожжей рода Candida, влияя на клеточные мембраны. Действует против дрожжей, плесневых грибов и не действует против бактерий, вирусов и актиномицетов, эффективен против грибков, поражающих кожу человека. Применяется в сыроделии для защиты поверхности сыров, в колбасном производстве. Применяемые в качестве консервантов антибиотики, как правило, частично разрушаются в процессе хранения или при кулинарной обработке продуктов.

По устойчивости к температурному воздействию антибиотики делятся на такие, как:

o термочувствительные (пенициллин, хлортетрациклин);

o термостойкие (стрептомицин, канамицин);

o умеренно стойкие (тетрациклин, эритромицин, окситетрациклин).

Термостойкость антибиотиков зависит от многих факторов: величины рН, температуры и длительности процесса, вида тепловой обработки, вида белков и концентрации антибиотиков.

Во многих странах по гигиеническим соображениям отказались от применения антибиотиков в качестве консервантов. В ряде стран разрешено применение низина для увеличения срока хранения плавленых сыров, печенья, майонезов, начинок, готовых блюд, консервированных и маринованных овощей, некоторых молочных продуктов.

1.4 Рекомендуемые условия использования консервантов