Пищевые и биологически активные добавки

При хранении пищевых продуктов активность воды оказывает влияние на жизнеспособность микроорганизмов. Поэтому активность воды в продукте имеет значение для предотвращения его микробиологической порчи.

Таблица 10.6. Предельные значения a_w для роста микроорганизмов, встречающихся в пищевых продуктах

Минимальное значение aw	Бактерии	Дрожжи	Плесени
0,98	Pseudomonas
0,96	Klebsiella; Shigella
0,93	Clostridium; Lactobacillus
0,92	Salmonella
0,90	Vibrio; Pediococcus	Phodotorula; Saccharomyces*
0,88		Candida, Torulopsis; Debariomyces	Clodosporium
0,86	Staphylococcus
0,80		Saccharomyces*	Penicillium; Aspergillus*
0,75	Hulophilic bacteria
0,65
0,62		Saccharomyces*
0,60			Aspergillus*

* Некоторые штаммы

В основном порчу продуктов с промежуточной влажностью вызывают дрожжи и плесени, меньше − бактерии. Дрожжи вызывают порчу сиропов, кондитерских изделий, джемов, сушеных фруктов; плесени − мяса, джемов, пирожных, печенья, сушеных фруктов (табл. 10.7).

Эффективным средством для предупреждения микробиологической порчи и целого ряда химических реакций, снижающих качество пищевых продуктов при хранении, является снижение активности воды в пищевых продуктах. Для снижения активности воды используют такие технологические приемы, как сушка, вяление, добавление различных веществ (сахар, соль и др.), замораживание. С целью достижения той или иной активности воды в продукте можно применять такие технологические приемы, как:

− адсорбция − продукт высушивают, а затем увлажняют до определенного уровня влажности;

− сушка посредством осмоса − пищевые продукты погружают в растворы, активность воды в которых меньше активности воды пищевых продуктов.

Часто для этого используют растворы Сахаров или соли. В этом случае имеет место два противотока: из раствора в продукт диффундирует растворенное вещество, а из продукта в раствор − вода. К сожалению, природа этих процессов сложна, и в литературе нет достаточных данных по этому вопросу.

Таблица 10.7. Активность воды и рост микроорганизмов в пищевых продуктах [Fennema, 1985]

Область aw	Микроорганизмы, которые ингибируются при более низком значении aw, чем эта область	Пищевые продукты, характерные для этой области aw
1,00-0,95	Pseudomonas; Escherichia; Proteus; Shigella, Klebsiella; Bacillus; Clostridium perfingens; некоторые дрожжи	Фрукты, овощи, мясо, рыба, молоко, домашняя колбаса и хлеб, продукты с содержанием сахара (~40%) и хлорида натрия (~7%)
0,95-0,91	Salmonella, Vibrio parahaemolyticus, C. botulinum, Serratia Lactobacillus, Pediococcus, некоторые грибы, дрожжи (Rhodotorula, Pichia)	Некоторые сыры, консервированная ветчина, некоторые фруктовые концентраты соков, продукты с содержанием сахара (~55%), хлорида натрия (~12%)
0,91-0,87	Многие дрожжи (Candida; Torulopsis, Hansenula) Micrococcus	Ферментированная колбаса типа салями, сухие сыры, маргарин, рыхлые бисквиты, продукты с содержанием сахара (65%), хлорида натрия (15%).
0,87—0,80	Многие грибы (микотоксигенные пенициллы Penicillia); Staphylococcus Aureus; большинство Saccharomyces; Debaryomyces	Большинство концентратов фруктовых соков, сладкое сгущенное молоко, шоколад, сироп, мука, рис, взбитые изделия с содержанием влаги 15 − 17%, фруктовые пирожные, ветчина
0,80-0,75	Большинство галофильных бактерий, микотоксигенные аспергиллы	Джем, мармелад, замороженные фрукты
0,75-0,65	Ксерофильные виды плесеней (грибов) (Asp. chevalieri; Asp. canidus; Wallemia sebi) Saccharomyces bisporus	Патока, сухие фрукты, орехи
0,65-0,60	Осмофильные дрожжи (Saccharomyces rouxii); некоторые плесени (Asp. echinulatus, Monascus bisporus)	Сухофрукты, содержащие 15−20% влаги, карамель, мед
0,5	Нет микроорганизмов	Тесто с влажностью 12%, специи с влажностью 10%
0,4	Нет микроорганизмов	Яичный порошок с влажностью ~5%
0,3	Нет микроорганизмов	Печенье, крекеры, сухари с влажностью ~3−5%
0,2	Нет микроорганизмов	Сухое молоко с влажностью ~2 − 3%, сухие овощи с влажностью ~5%, зерновые хлопья с влажностью ~5%, крекеры

Для достижения требуемой активности воды добавляют различные ингредиенты в продукт, обработанный одним из указанных выше способов, и дают ему возможность прийти в равновесное состояние, т.к. один лишь процесс сушки часто не позволяет получить нужную консистенцию. Применяя увлажнители, можно увеличить влажность продукта, но снизить a_w. Потенциальными увлажнителями для пищевых продуктов являются крахмал, молочная кислота, сахара, глицерин и др.

В табл. 10.8 приведены данные о содержании влаги в некоторых потенциальных увлажнителях пищевых продуктов при трех уровнях активности воды.

Таблица 10.8. Содержание влаги в некоторых продуктах при комнатной температуре

Продукт	Влажность, % СВ, при aw
0,7	0,8	0,9
Глицерин
Сахароза
Сахарный гидролизат с глюкозным эквивалентом:

Помимо влияния на химические реакции и рост микроорганизмов, активность воды имеет значение и для текстуры продуктов. Например, максимальная активность воды, допустимая в сухих продуктах без потери желаемых свойств, может изменяться в пределах 0,35 − 0,5 в зависимости от вида продукта (сухое молоко, крекеры, инстант-продукты и т.п.).

Большая a_w необходима для продуктов мягкой текстуры, которые не должны обладать хрупкими свойствами.

РОЛЬ ЛЬДА В ОБЕСПЕЧЕНИИ
СТАБИЛЬНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Замораживание является наиболее распространенным способом консервирования (сохранения) многих пищевых продуктов. Необходимый эффект при этом достигается в большей степени от воздействия низкой температуры, чем от образования льда. Образование льда в клеточных структурах пищевых продуктов и гелях имеет два важных следствия: а) неводные компоненты концентрируются в незамерзающей фазе (незамерзающая фаза существует в пищевых продуктах при всех температурах хранения) и б) вся вода, превращаемая в лед, увеличивается ~ на 9% в объеме.

Во время замораживания вода переходит в кристаллы льда различной, недостаточно высокой степени чистоты. Все неводные компоненты поэтому концентрируются в уменьшенном количестве незамерзшей воды. Благодаря этому эффекту, незамерзшая фаза существенно изменяет такие свойства, как рН, титруемая кислотность, ионная сила, вязкость, точка замерзания, поверхностное натяжение, окислительно-восстановительный потенциал. Структура воды и взаимодействие «вода − растворенное вещество» также могут сильно изменяться.

Эти изменения могут увеличить скорости реакций. Таким образом, замораживание имеет два противоположных влияния на скорость реакций: низкая температура как таковая будет ее уменьшать, а концентрирование компонентов в незамерзшей воде − иногда увеличивать (табл. 10.9). Так, в раде исследований показано увеличение при замораживании скорости реакций неферментативного потемнения, имеющих место при различных реакциях.

Таблица 10.9. Влияние температуры и концентрирования растворенного вещества при замораживании на скорость реакций

Опыт	Изменение скорости, вызванное	Относительное влияние двух эффектов	Общий эффект замораживания на скорость реакции
понижением температуры (Т)	концентрированием растворенных веществ и другими эффектами льда (S)
	Уменьшение	Уменьшение	Кооперативное	Уменьшается
	То же	Слегка увеличивается	T > S	Незначительно уменьшается
	"	Средне увеличена	T ≈ S	Нет влияния
	"	Значительно увеличивается	T < S	Увеличивается

Ускорение процессов неферментативного потемнения при замораживании представлено ниже:

Тип реакции	Субстрат
Кислотный гидролиз	Сахароза
Окисление	Аскорбиновая кислота
	Липиды сливочного масла
	Липиды говядины
	Токоферол в жареном картофеле
	β- Каротин и витамин А в жирах
Инсолюбилизация^* белка	Белок говядины
	Белок рыбы
	Белок мяса кролика

Фактор возможности увеличения скорости различных реакций в замороженных продуктах необходимо учитывать при их хранении, поскольку этот фактор будет влиять на качество продукта (табл. 10.10).

Многочисленными исследованиями показано, что существенное снижение скорости реакций (более чем в 2 раза) имеет место при хранении пищевых продуктов в условиях достаточно низкой температуры (−18°С).

Таблица 10.10. Примеры увеличения скорости ферментативных реакций при замораживании

Тип реакции	Образец	Температура, при которой наблюдалось увеличение скорости реакции, °С
Потеря гликогена и (или) аккумулирование молочной кислоты	Рыба, говядина, масло, птица	−2,5 до −6
Деградация высокоэнергетических фосфатов	Тоже	−2 до −8
Гидролиз фосфолипидов	Треска	−4
Окисление L-аскорбиновой кислоты	Земляника	−6

При отрицательных температурах, достаточно близких к температуре замерзания воды (0°С) имеет место увеличение доли несолюбилизованного белка. При температуре −18°С инсолюбилизация белка уменьшается существенно, и это создает оптимальные условия для хранения продуктов.

^* Солюбилизация (коллоидное растворение) - проникновение низкомолекулярного вещества внутрь мицелл поверхностно-активного вещества или макромолекулярных клубков полимера.

Дата добавления: 2014-01-07