Консервування

Як консерванти харчових продуктів використовують насичений розчин кухонної солі, органічні кислоти (мурашину, оцтову, молочну, пропіонову, лимонну та інші), моно- і дисахариди, антибіотики, а також антиоксиданти (аскорбінова кислота, дигідрокверцетин, кверцетин, токофероли), які інгібують протікання вільнорадикальних реакцій, а також інші речовини чи їх багатокомпонентні суміші.[1][2]

Щоб оцінити дії консервантів вводять показники токсичності сполук.

Кухонна сіль здавна застосовується для збереження м'ясних і рибних продуктів. При посолі, в процесі осмосу, сіль «витягує з продукту» вологу, сам продукт просочується розчином солі і завдяки зниженню активності (що пропорційне концентрації солі) води стає непридатний для розвитку більшості бактерій. Крім того, хлорид натрію знижує розчинність кисню у воді, що перешкоджає активному росту мікроорганізмів. Низькі концентрації солі можуть підсилювати дію інших консервантів.[3]

Квашення є комбінацією біологічної консервації кислотами і засолювання. Молочнокислі бактерії утилізують цукри (вуглеводи) і виділяють органічні кислоти, що перешкоджають розвитку цвілі.

Маринування проводять органічними кислотами, згубними для бактерій, але придатними для споживання людиною. Зазвичай використовують лимонну, оцтову, молочну та ін кислоти, що створюють несприятливе для розвитку бактерій кисле середовище.

Високі концентрації вуглеводів (в основному використовують моно- і дисахариди: глюкозу, галактозу, фруктозу, сахарозу та ін.) здатні внаслідок надлишкового осмотичного тиску руйнувати поверхневі мембрани бактерій, запобігаючи їхньому розвитку.[3]

Для отримання фруктових консервів широко використовують варіння в цукровому сиропі, або просто упарки солодких соків без додавання цукру.

При високій концентрації цукру в результаті осмосу бактерії не можуть розвиватися в продукті. Однак якщо кислотність продукту невелика — можливий розвиток різних цвілевих грибів.

Зацукровування відбувається коли просочені цукровим розчином (сиропом) продукти висушують, тоді розчин цукру, що просочив продукти, кристалізується. Таким чином роблять цукати з фруктів.

Добавка консервантів, дозволених в харчовій промисловості, забезпечує поліпшення збереження продуктів найрізноманітнішого типу (напої, консерви, пресерви).

Сушіння є найстарішим методом консервування. У процесі сушіння з продукту видаляється волога, що позбавляє мікроорганізми середовища для розвитку. Може здійснюватись як на відкритому повітрі, на вітрі для запобігання загнивання, так і за допомогою вакууму (сублімаційне сушіння).

Поширене сушіння овочів, фруктів, грибів і лікарських трав. Широко використовується також засолення і сушіння м'яса.

У цьому методі також використовується ефект зниження активності води в харчовому продукті. Для желювання використовується желатин, альгінати, пектин та крохмаль. Продукт у складі жельованої маси непроникний для більшості бактерій і цвілі.[4]

Найвідоміші продукти тривалого зберігання з цієї категорії — мармелад і пат.

До складу альгінатів входять солі альгінової кислоти, зокрема альгінат натрію, альгінат калію й альгінат кальцію. Альгінова кислота належить до полісахаридів, її витягують із бурих водоростей. У складі полімерного ланцюга є два залишки моносахаридів (D-маннурової й L-гулуронової кислот)[5].

Копчення поєднує в собі часткове зневоднення (іноді — зовсім незначне) і хімічну консервацію. У процесі копчення продукт сушиться і просочується димом, ароматичні вуглеводні консервують його і надають особливого аромату.

В'ялення також поєднує зневоднення продукту і, одночасно, його деяку хімічну консервацію кухонною сіллю.

Герметизація способом видалення повітря з упакування проводиться для запобігання проникнення в оброблений продукт мікроорганізмів з повітря. Створені таким чином анаеробні умови сприяють загибелі лише деяких аеробних бактерій, залишаючи всі ризики розвитку анаеробних бактерій. Як послідовний розвиток технології вакуумування набув спосіб герметизації продкутів зі зміненим газовим середовищем, що частково вирішував проблему деформації, зневоднення, виділення вологи в упаковці, розвиток всередині упаковки анаеробних мікроорганізмів.[6]

Бактерія, яка викликає ботулізм, не виділяє гази або помітні на смак і запах речовини, і тому її розвиток в консервах небезпечний для життя.

Атмосфера, що містить кисень, в упаковці замінюється інертною, таким чином зберігають продукт (наприклад, салат), без порушення його форми.

Замінюючи кисень азотом, вбивають комах, що містяться в продуктах.

Тривале нагрівання продукту до температури в 60-70 ° С називається пастеризацією, на ім'я Луї Пастера. В результаті цього процесу бактерії гинуть, але виживають їх спори, для запобігання розвитку яких пастеризовані продукти зберігають у холоді. Метод дробної пастеризації полягає в тому що після пастеризації продукт витримують при нормальній температурі достатній для розвитку спор час, після цього піддають повторній пастеризації, процес може бути повторений кілька разів.

Стерилізація повністю знищує термостійкі спори бактерій, адже продукт нагрівають до температури вищої 100°С і за підвищеного тиску. Для повної стерилізації буває недостатньо кип'ятіння продукту при 100° С — знищення термостійких спор бактерій вимагає нагрівання продукту до високих температур при підвищеному тиску.

Охолодження продуктів уповільнює діяльність мікроорганізмів і запобігає розвитку їх зародків, заморожування до нуля і нижче повністю зупиняє життєдіяльність бактерій, але не зупиняє діяльність ферментів.[7]

Традиційним є метод зберігання продуктів в підпілля або підвалах. Поєднання низької кількості кисню в повітрі і низької температури дозволяє домогтися тривалих термінів зберігання.

Опромінення продукту рентгеном або гамма-випромінюванням проводиться для знищення бактерій, цвілі, дрібних комах.

Такі традиційні способи збереження продуктів, як їх спеціальна ферментація — зброджування швидкопсувних речовин, з супутнім утворенням консервантів — кислот та інших мікробних метаболітів — використовуються з незапам'ятних часів.

До них належать вже згадуване квашення, бродіння (у виробництві вина і оцту) та інші.

Прикладом біологічної консервації може служити сир. Бактерії, що його сформували, перешкоджають розвитку в ньому інших мікроорганізмів.