Способы консервирования продуктов основаны на частичном или полном подавлении протекающих в них биологических процессов. Исходя из биологических принципов, разработанных проф. Я. Я. Никитинским, методы консервирования можно разделить на три группы: биоз, анабиоз и абиоз.
Биоз - это не метод консервирования, а лишь система мер по кратковременному хранению (содержанию) живых объектов до использования по назначению без какой-то специальной обработки. Необходимо применять лишь меры, поддерживающие в живых объектах нормальные биологические процессы, и ограничивать их интенсивность. Например, правильное содержание скота в предубойный период снижает потери массы и повышает качество мяса после убоя. Применение принципа биоза позволяет продолжительное время снабжать население свежими растительными продуктами, богатыми витаминами и другими ценными веществами.
Анабиоз - на этом принципе скрытой жизни построены такие способы обработки пищевых продуктов, как охлаждение, замораживание, консервирование поваренной солью и сахаром, маринование, квашение, сушка и др.
Охлаждение - способ обработки и хранения пищевых продуктов с минимальными потерями массы и химических веществ. При длительном хранении охлажденных продуктов замедляются биохимические процессы, идет медленное созревание, повышаются органолептические качества, но происходит убыль массы, снижается содержание витаминов, Сахаров и органических кислот. Охлаждаемое мясо в процессе хранения заметно улучшает консистенцию, аромат, вкус. Однако при хранении его свыше 20 дней изменяется цвет поверхности, происходят частичный гидролиз белков, плесневение и слизневение.
Замораживание - охлаждение пищевых продуктов до температур, вызывающих образование в клетках кристаллического льда. Этот метод широко применяют в промышленности для длительного сохранения овощей, фруктов, мяса, рыбы, различных пищевых полуфабрикатов и обеденных блюд. В замороженных продуктах микроорганизмы лишены возможности питаться осмотическим путем (т. е. всасыванием жидких питательных сред). Режим и способ замораживания продукта - решающий фактор его качества после дефростации (размораживания).
При медленном замораживании (температура не ниже 10 °С) кристаллики льда образуются преимущественно в межклеточном пространстве и происходит диффузное перемещение к ним влаги клеточного сока. Таким образом образуется немного крупных кристаллов льда, которые своими острыми углами повреждают оболочки клеток. Ткани частично разрушаются, деформируются, теряют способность впитывать часть влаги, после дефростации резко снижается качество продукта, растут потери его массы.
При быстром замораживании (температура -30 °С и ниже) создаются условия для формирования очень мелких кристалликов льда, равномерно расположенных в ткани. Чем ниже температура замораживания и выше его скорость, тем больше образуется кристалликов льда и меньше их размер. Мелкие кристаллы не деформируют клетку, после дефростации продуктов влага полностью связывается коллоидами клеток. При быстром замораживании лучше сохраняются форма, цвет продукта, а также витамины. Быстрое замораживание, как правило, проводят при температурах - 30... - 40 °С, что'бы'внутри продукта температура снизилась до - 18 °С. Высокое качество продукции получают при использовании способа флюидизации. Все более широкое распространение получает использование жидкого азота (от -80 до 190 °С), который обеспечивает высокое качество замороженных продуктов, но отличается высокой стоимостью.
Длительное хранение замороженных продуктов вызывает убыль массы (усушку), изменение их цвета, частичное разрушение витаминов, ухудшаются вкус и запах. При размораживании продукта микроорганизмы выходят из состояния анабиоза и могут привести к его быстрой порче. Поэтому размороженные продукты нужно сразу же использовать на переработку.
При посоле (10-12% соли) изменяются консистенция и структура продукта, снижается его пищевая ценность, ухудшаются органолептические свойства. Однако в некоторых случаях (приготовление свинокопченостей, сельдевых и лососевых рыб) посол обусловливает образование специфического приятного вкуса и запаха. Для этого содержание соли снижают до 2,5- 6,0 %, а для сохранности продукта посол сочетают с охлаждением, сушкой и копчением.
Консервирующий эффект сахара (60-70 %) при изготовлении повидла, варенья, джема сочетают с тепловой обработкой методом пастеризации в герметической таре. Продукты, консервированные сахаром, отличаются высокой энергетической ценностью, но при неправильном длительном хранении в них может образоваться кристаллический сахар.
Маринование основано на невозможности большинства микроорганизмов развиваться в среде с высокой кислотностью. Консервирующим веществом является уксусная кислота в концентрации от 0,4 до 1,2 %. При хранении маринадов происходит их созревание, в результате улучшаются вкусовые свойства продукта. Процесс созревания длится от 20 дней до 2 м'ес. Оптимальная температура хранения маринадов 0-4 °С. Более высокая температура хранения может вызвать порчу маринада от развития кислотоустойчивых плесеней.
Квашение - консервирование молочной кислотой, которая образуется в продукте естественным путем с помощью молочнокислых бактерий. Молочная кислота является вкусовым веществом и повышает степень усвояемости продукта. В концентрации 0,5-0,6 % она тормозит деятельность гнилостных и других вредных микроорганизмов, а свыше 1,5 % - прекращает деятельность всех микроорганизмов. Соль, добавляемая при квашении, вызывает плазмолиз клеток, стимулирует процесс брожения и одновременно является вкусовым веществом. Заквашенный продукт необходимо хранить при низких температурах (0...-2°С) в анаэробных условиях. При повышении температуры хранения и доступе кислорода воздуха развиваются плесени и дрожжи, разрушающие молочную кислоту.
При квашении происходит значительное изменение исходного сырья и готовый продукт приобретает новые свойства.
Сушка - один из способов перевода микроорганизмов в состояние анабиоза благодаря снижению содержания влаги в продукте. Для развития бактерий минимум влажности среды составляет 25-30 %, а для плесневых грибов - 12-15 %. В сухой среде микробные клетки осмотически отдают влагу, в результате наступает плазмолиз и прекращается их жизнедеятельность.
Сушка имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами консервирования: масса и объем сырья в процессе сушки уменьшаются в несколько раз, значительно повышается энергетическая ценность продукта, достигается большая экономия площадей для хранения и транспортных средств. Сушеные продукты хорошо сохраняются в обычных складских помещениях, не нуждаются в герметической упаковке, технология сушки проста и доступна для заготовительных организаций.
Применение сушки позволяет значительно увеличить заготовки скоропортящихся плодов и ягод и поставки их в отдаленные районы страны. Однако качество сушеной продукции, как правило, не очень высоко. В процессе сушки вместе с водяными парами удаляются ароматические вещества, изменяются форма, объем, пористость продукта. Многие виды сушеных плодов и овощей плохо набухают при варке из-за пониженной пористости, остаются морщинистыми и жесткими, снижается биологическая ценность продукта по сравнению с исходным сырьем.
Качество сушеных продуктов можно значительно повысить, применив сублимационную сушку. При этом способе сушки сырье замораживается в глубоком вакууме. Влага возгоняется, переходит из твердого состояния в парообразное, минуя жидкую фазу. Высушенный материал отличается высокой пористостью, сохраняет первоначальные объем, цвет, запах и биологическую ценность. Свойства исходного сырья хорошо восстанавливаются при обводнении тканей. Однако новые способы сушки довольно энергоемки, сравнительно дороги, требуется герметическая тара для хранения высушенных продуктов.
Абиоз - полное прекращение процессов жизнедеятельности в сырье и микроорганизмах. Достигается это использованием тепловой стерилизации, токов высокой и сверхвысокой частот, антисептиков, антибиотиков и др. Наиболее распространенным методом является тепловая обработка сырья - пастеризация, стерилизация, асептическое консервирование.
Пастеризация - обработка продукта при температуре до 100 °С, в результате которой инактивируются ферменты и частично погибают микробы. Пастеризованные продукты можно хранить при низкой температуре, но срок реализации у них ограничен. При этом методе консервирования почти полностью сохраняются естественные свойства сырья.
Стерилизация - обработка продуктов, расфасованных в герметическую тару, при температуре 105-120 °С; при этом микроорганизмы погибают, а продукт доводится до кулинарной готовности. Недостатком этого метода является снижение вкусовой, питательной и биологической ценности готового продукта.
Высокие температуры обработки вызывают гидролиз белков, жиров, карамелизацию Сахаров, разрушение витаминов и аминокислот. Более качественные консервированные продукты можно получать путем применения оптимальных режимов стерилизации. Так, например, повышение температуры обработки продукта до 145 °С ведет к мгновенной гибели микроорганизмов и инактивации ферментов.
В промышленности широко применяется асептическое консервирование, основанное на высокотемпературной обработке. С помощью этого метода получают соки, томатопродукты, пюре с высокой степенью сохранности природных свойств сырья.
Особым вариантом тепловой стерилизации пищевых продуктов является использование токов высокой (ВЧ) и сверхвысокой частот (СВЧ). При их применении нагревание продукта происходит одновременно по всей массе и микроорганизмы погибают почти мгновенно, лучше сохраняются естественные свойства сырья.
Лучевая стерилизация основана на бактерицидном эффекте ультрафиолетовых, инфракрасных, рентгеновских лучей и ионизирующих излучений. Определенная доза облучения может либо подавить жизнедеятельность микроорганизмов, либо их полностью уничтожить. Однако большие дозы излучения вызывают появление в готовом продукте посторонних запахов и привкусов, а иногда даже накопление ядовитых соединений. Поэтому применение излучений при консервировании пищевых продуктов ограничено.
Антисептики, пригодные для консервирования пищевых продуктов, должны быть ядовитыми для микроорганизмов в небольших концентрациях (0,05-0,2 %), в применяемых дозах не оказывать вредного воздействия на человека, не придавать продукту постороннего запаха или привкуса, легко удаляться из продукта перед употреблением в пищу. Однако подобрать идеальный антисептик практически невозможно. Лучшим считается диоксид серы (хотя он ядовит и придает продукту посторонние запах и привкус). Большим достоинством этого антисептика является возможность почти полного удаления его из продукта перед употреблением в пищу. Он применяется для временного сохранения плодово-ягодных полуфабрикатов, которые впоследствии подвергаются подогреву. Даже непродолжительное кипячение полуфабриката вызывает улетучивание SO2. Диоксид серы сильно токсичен для плесеней и бактерий, меньше - для дрожжей. Он также ингибирует окислительные ферменты, способствует сохранению витамина С.
Сорбиновая кислота не сообщает продуктам посторонних привкуса и запаха, легко окисляется в организме человека с образованием безвредных веществ. Поэтому сорбиновая кислота и ее калиевая соль широко применяются для консервирования фруктовых соков, пюре, приготовления мармеладов, зернистой икры, полукопченых колбас.
Нитраты и нитриты используются в качестве консервирующего средства для повышения стойкости окраски мясных и рыбных продуктов. Мясо, которое консервируют только солью, получается жестким, волокнистым, неприятной окраски. Добавление сахара улучшает вкус мяса, а нитратов и нитритов - придает продукту естественную окраску. Эти вещества в больших дозах вредны для человека, поэтому нормируются стандартами на пищевые продукты.
Дым также является хорошим антисептиком, образуется при неполном сжигании древесины. Обработка мяса и рыбы дымом получила название копчения. Дым придает готовому продукту своеобразные цвет, вкус и аромат. Формальдегид дыма обеспечивает бактерицидный эффект. Фенольные соединения придают антиокислительные свойства. Органические кислоты, ароматические альдегиды и кетоны обусловливают специфические вкус и аромат копченостей. Цвет сырья при копчении изменяется в связи с осаждением на его поверхности окрашенных компонентов дыма и взаимодействием химических соединений дыма с кислородом воздуха и веществами продукта.
Вяление применяют для мяса и рыбы. Сырье вначале засаливают, а потом медленно (в течение 10-30 сут.) подсушивают на открытых площадках. Под действием света и кислорода воздуха происходят ферментативные процессы в тканях, продукт приобретает своеобразные вкус и запах.