Антисептиками называются химические вещества, которые являются ядовитыми для микроорганизмов, главным образом бактерий, плесневых грибов и дрожжей. Проникая в живые клетки, эти вещества вступают во взаимодействие с белками протоплазмы, парализуя при этом ее жизненные функции и приводя клетку микроорганизма к гибели.
Антисептики, пригодные для сохранения пищевых продуктов и могущие, следовательно, быть консервантами, должны удовлетворять следующим условиям:
- быть ядовитыми для микробов в небольших дозах и не оказывать вредного воздействия на организм человека;
- не вступать в химические соединения с пищевыми веществами продукта и не придавать продукту неприятного запаха или привкуса;
- не реагировать с материалом технологического оборудования или консервной тары;
- легко поддаваться удалению из продукта перед употреблением его в пищу.
Антисептика, который бы удовлетворял полностью этим требованиям, не существует. Подобрать эффективный антисептик, пригодный для консервирования продуктов нелегко, так как большинство из них оказывают вредное действие не только на микробов, но и на организм человека.
В качестве антисептиков применяют неорганические и органические соединения и их производные.
Неорганические соединения.
Борная кислота (Н3ВО3) и ее производные (бораты – тетраборнокислый натрий, бура) длительное время довольно широко применялись для консервирования рыбы и ракообразных (3000 мг на 1 кг), меланжа для кондитерского производства (1500 мг на 1 кг продукта).
Токсикологические исследования позже показали, что борная кислота при потреблении с пищей накапливается в организме. Полагают, что одним из центров кумуляции (накопления) может быть нервная система. В высоких концентрациях ионы бората понижают потребление кислорода, образование аммиака и синтез глютамина в мозговой ткани.
Поэтому длительное потребление продуктов, законсервированных борной кислотой, может вызвать хроническое отравление, сопровождающееся значительной потерей массы.
Эксперты ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам считают, что борная кислота и бораты не пригодны к использованию в качестве пищевой добавки, поскольку обладают кумулятивным действием.
Перекись водорода (Н2О2) обладает бактерицидными свойствами, в особенности при кислой реакции субстрата. В процессе хранения перекись разлагается с образованием воды и свободного атомарного кислорода, который угнетающе действует на бактерии, но не препятствует развитию плесеней.
Комитет ФАО/ВОЗ рекомендует использовать перекись водорода только совместно с веществами, удаляющими их остатки из продукта (например, фермент каталаза).
Двуокись серы и ее производные. В качестве консервантов и для предотвращения побурения пищевых продуктов используют SО2 – сернистый ангидрид (Е220), сульфит натрия Na2SO3 (Е221), бисульфит натрия NaHSO3 (Е222) и метабисульфит натрия Na2S2O5 (Е223).
Сернистый ангидрид (двуокись серы) – бесцветный, неприятно пахнущий газ, хорошо растворимый в воде. В водном растворе окисляется кислородом воздуха и действует как восстановитель. Подавляет главным образом рост плесневых грибов, дрожжей и аэробных бактерий. В кислой среде этот эффект усиливается. SO2 относительно легко улетучивается из продукта при его нагревании или длительном контакте с воздухом. Вместе с тем сернистый ангидрид обладает способностью разрушать тиамин и биотин, способствует окислительному распаду токоферола. В связи с этим соединения серы нецелесообразно использовать для консервирования продуктов питания, являющихся источником этих витаминов.
Сернистый ангидрид ядовит для слизистой человека, органов зрения и дыхания. Придает продукту неприятный вкус и едкий запах, обесцвечивает продукт. Преимущество – дешевизна и практически полное удаление из продукта.
Безусловно допустимая суточная доза сернистых соединений (в пересчете на двуокись серы) – до 0,35 мг на 1 кг массы тела, условно допустимая – 0,35-1,5 мг/1 кг массы тела.
Органические соединения
Бензойная кислота (Е210) и ее соли (Е211, Е212, Е213). Бензойная кислота – бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, труднорастворимое в воде и довольно легко растворимое в этиловом спирте и растительных маслах. Консервирующее действие основано на ингибировании ею каталазы и пероксидазы, в результате чего в клетках накапливается перекись водорода. Она способствует подавлению активности окислительно-восстановительных ферментов. В небольших концентрациях бензойная кислота тормозит развитие аэробных м.о., в высоких – плесневых грибов и дрожжей. Присутствие белков ослабляет активность бензойной кислоты, а присутствие фосфатов и хлоридов – усиливает. Наиболее эффективна в кислой среде, в то время как в нейтральных и щелочных растворах ее дейцствие почти не ощущается. Поэтому недостаточно кислые продукты нельзя консервировать с примененем этих консервантов.
Бензоат натрия (Е211) – хорошо растворимо в воде, имеет более низкий консервирующий эффект.
Безусловно допустимая доза для человека составляет до 5 мг/кг массы тела человека, условно допустимая – 5-10 мг/кг массы тела.
Сорбиновая кислота (СН3СН=СНСН=СООН) (Е200) и ее соли (Е201, Е202). Сорбиновая кислота – бесцветное кристаллическое вещество со слабым специфическим запахом, трудно растворимое в воде, но лучше растворяющееся в этаноле и хлороформе.
В качестве консервантов используют также калиевые, натриевые и кальциевые соли сорбиновой кислоты. Сорбаты хорошо растворяются в воде и незначительно в органических растворителях. Антимикробеные свойства сорбиновой кислоты в меньшей степени зависят от рН среды, чем у бензойной кислоты. Добавление кислот и поваренной соли усиливает фунгистатическое действие сорбиновой кислоты. Применяется она в концентрациях 0,1 %. Сорбиновая кислота не изменяет органолептических свойств пищевых продуктов, не обладает токсичностью и не обнаруживает канцерогенных свойств.
Применяется для консервирования и предотвращения плесневения безалкогольных напитков, плодово-ягодных соков, хлебобулочных и кондитерских изделий, икры, сыров, полукопченых колбас и при производстве сгущенного молока для исключения его потемнения. Сорбиновая кислота применяется также для обработки упаковочных материалов для пищевых продуктов.
Из-за способности угнетать некоторые ферментативные системы в организме, безусловно допустимой дозой для человека является до 12,5 мг/кг массы, а условно допустимой 12,5-25 мг/кг массы тела.
К средствам химического абиоза относится КОПЧЕНИЕ. Это самый древний способ химического консервирования продуктов. Он широко применяется и в настоящее время для консервирования изделий из мяса и рыбных продуктов.
Дым, образующийся при сжигании древесины различных пород, - хороший антисептик. В нем содержатся фенолы и метиловые эфиры, альдегиды (муравьиный, фурфурол), кетоны (ацетон и др.), спирты (метиловый и др.) кислоты (уксусная, пропионовая, масляная, валерьяновая, муравьиная), смолы и другие соединения.
Бактерицидное действие дыма очень велико. Бактерии, не образующие спор, погибают при копчении в течение 2-3 ч. Даже споры картофельной и сенной палочек выдерживают копчение не более 8-10 ч.
Стойкость копченых продуктов возрастает и вследствие их частичного обезвоживания. Особенно большой консервирующий эффект наблюдается при так называемом холодном копчении (20-400С), когда продукт находится в коптильной камере в течение нескольких дней.
Под копчением подразумевают пропитывание продуктов коптильными веществами, получаемые в виде коптильного дыма в результате неполного сгорания дерева. Технологические свойства коптильного дыма зависят от степени насыщения ароматизирующими веществами, содержащимися преимущественно в фенольной фракции. Однако технологический смысл копчения более широк, так как одновременно с насыщением коптильными веществами протекают и другие процессы, влияние которых иногда более значительно, нежели воздействие коптильных веществ.
В сочетании с влиянием обезвоживания, сушки и действия содержащейся в фарше поваренной соли копчение обеспечивает устойчивость колбасных изделий к действию микроорганизмов. Вещества, проникающие в колбасу во время копчения, придают ей своеобразный острый, но приятный запах и вкус. Это особенно важно в производстве сыцрокопченых изделий.во всех случаях обработки продукта коптильным дымом проникновение коптильных веществ происходит на фоне постоянного обезвоживания. Так, при копчении сырокопченых колбас удаляется около половины той влаги, которую нужно испарить. Таким образом, копчение протекает одновременно с сушкой. При различных режимах копчения происходят изменения, которые будут характеризовать эффект копчения. Так, при горячем копчении (температура 35-500С) и при запекании (температура 70-1200С) происходит сваривание коллагена (на 1/3 состоит из белка) и частичная денатурация белков, а при холодном копчении (температура 18-200С) в продукте развиваются ферментативные процессы, которые также существенным образом влияют на свойства продукта.
Копчение следует рассматривать как комплекс взаимосвязанных процессов: собственно копчение, обезвоживание, биохимические изменения и структурообразование. В процессе собственно копчения накапливаются и перераспределяются коптильные вещества в продукте. Характер взаимодействия продукта с коптильными веществами определяется наличием реакционноспособных функциональных групп в молекулах азотистых и других составных частей мясопродуктов и высокой химической активностью некоторых компонентов дыма.. взаимодействие составных частей дыма с аминными и сульфгидрильными группами молекул наиболее важных составных частей мяса – белковых веществ и экстрактивных азотистых веществ – приводит к уменьшению числа свободных аминных и сульфгидрильных групп. Уменьшение их числа является результатом взаимодействия коптильных веществ как с низкомолекулярными азотистыми веществами, так и с белковыми веществами мяса.
В результате этих взаимодействий образуются новые более сложные соединения, что ведет к частичному уменьшению в мясопродуктах ценных пищевых веществ.
На коллаген и другие фибриллярные белки животных тканей коптильные вещества оказывают дубящее действие. Наиболее активным при этом является формальдегид, акролеин и формальдегидные смолы. Основная масса коптильных веществ, главным образом фенольных, накапливается во внешнем слое, в центральной части продукта они не обнаруживаются. Наличие фенолов в центральном слое определяется через 15-20 сут после копчения. А общее количество фенольных веществ будет зависеть от густоты дыма. Например, при копчении дымом нормальной густоты их количество во внешнем слое достигло 13-16 мг%, а более слабым дымом уменьшалось до 10 мг%. Внутри продукта фенольные соединения более интенсивно накапливаются в жировой ткани, нежели в мышечной, и в большей степени во внутренних слоях, чем во внешних. Во внутренних слоях продукта их содержание в жировой ткани в 1,5-2 раза, а в центре в 3-4 раза выше, чем в мышечной. Неравномерность увеличивается с течением времени.
Большую роль в развитии этих признаков играет вид древесины, являющейся источником дыма. Практически все составные компоненты дыма обладают каким-то вкусом и запахом и для многих из них характерны жгучий и горьковатый вкус и острый сильный запах. В ходе адсорбции коптильных веществ на поверхности продукта и диффузии внутри соотношение между количествами составных частей дыма резко меняется. Из общего числа фенолов, находящихся в коптильном дыму, менее половины способны проникать через колбасную оболочку. После копчения с течением времени вкус и аромат усиливаются. В формировании специфического вкуса копченостей участвуют фракции: фенольная, нейтральных соединений органических кислот; в формировании ароматов – все фракции, за исключением углеводной.
Копчение мясопродуктов приводит к изменению цвета и внешнего вида. При неправильном режиме копчения может ухудшиться товарный вид продукции. Цвет поверхности может быть либо светлым, создавая впечатление неполной готовности, либо темным. Характерный цвет поверхности копченых мясопродуктов является следствием осаждения окрашенных компонентов дыма на поверхности продукта и химического взаимодействия некоторых коптильных веществ друг с другом. С сотавными частями продукта или с кислородом воздуха после осаждения на поверхности.
Коптильные вещества обладают довольно высоким бактерицидным и бактериостатическим действием, имеющим селективный характер. Наибольшей устойчивостью к действию коптильных веществ обладают плесени. Они способны развиваться даже при неблагоприятной температуре и влажности окружающего воздуха, на поверхности хорошо прокопченных продуктов. Очень устойчивы, хотя и в меньшей степени, споры микроорганизмов. Так, споры группы субтилис мезентерикус погибали лишь после семичасового воздействия дыма. Наиболее чувствительны к действию дыма кишечная палочка, протей и стафилококк. Хотя бактерицидные свойства коптильного дыма не вызывают сомнений, нет оснований приписывать коптильнм веществам исключительную роль в устойчивости копченых мясопродуктов к действию гнилостной микрофлоры. Надо отметить, что при сушке сыровяленых колбас, которые вообще не коптят, не отмечается их гнилостной порчи. Гнилостные процессы в глубине продукта тормозятся благодаря развитию бактерий. А бактерицидное действие коптильных веществ распространяется лишь на внешний слой продукта сравнительно небольшой толщины (около 5 мм).
Таким образом, бактерицидный эффект копчения заключается в создании защитной бактерицидной зоны на периферии продукта, предохраняющей его от поражения микрофлоры, и прежде всего плесени извне.
