ПРИМЕНЕНИЕ СОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ И АНТИБИОТИКОВ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ХРАНЕНИЯ МЯСА И МЯСОПРОДУКТОВ

Ионизирующие излучения.Известно много типов ионизирующих излучений, но большинство из них нельзя применять для обработки пищевых продуктов. Для этой цели используют только рентгеновские и γ-излучение и поток ускоренных электронов.

Рентгеновские и γ-излучения имеют электромагнитную волновую природу. Они, свободно проникая через многие вещества (дерево, металлические пластинки, живую ткань и т.п.), вызывают ионизацию, т.е. процесс, при котором из нейтральных молекул и атомов вещества образуются ионы (положительно и отрицательно заряженные частицы).

γ-излучение наиболее широко применяется в практике лучевой обработки самых различных пищевых продуктов. Это объясняется тем, что источники γ-излучения сравнительно дешевы. В качестве источников γ-излучения чаше всего используют препараты . Большая проникающая способность γ-излучения позволяет обрабатывать продукты большого размера и в крупной упаковке. Энергия γ-излучения от находится в пределах, при которых не возникает наведенной радиоактивности в облучаемых продуктах, т.е. продукты не становятся радиоактивными.

Применение ионизирующих излучений открывает совершенно новые возможности сохранения пищевых продуктов, т.к. при этом не происходит сколько-нибудь существенного повышения температуры. Это положение дает возможность решить по-новому вопросы упаковки, используя для мясных продуктов полимерные материалы.

Однако проблемой при использовании ионизирующих излучений является предохранение самого продукта от влияния тех доз радиации, которые нужны для уничтожения микроорганизма.

На жиры, сушеные продукты ионизирующие излучения оказывают прямое действие, которое и является основной причиной всех изменений. На мясо и другие продукты, содержащие большое количество воды, ионизирующие излучения оказывают в основном косвенное действие. Это связано с тем, что под действием ионизирующей радиации изменениям подвергается в первую очередь вода. Происходит радиолиз воды – образование свободных радикалов ОН, НО…Н. Свободные радикалы обладают большой реакционной способностью. Они могут соединяться не только один с другим, но и легко реагировать с растворенными в воде веществами, образуя различные соединения.

При использовании ионизирующих излучений для обработки каких-либо объектов решающее значение имеет точное определение количества ионизирующего излучения, которое поглощается веществом, т.е. поглощением дозы.

Одним из отличий лучевой стерилизации от термической является то, что между облучением продуктов дозами, абсолютно смертельными для микроорганизмов, и гибелью последних проходит промежуток времени, в течение которого еще продолжаются процессы обмена веществ в микробных клетках. Отмирание микроорганизмов после облучения абсолютно смертельными дозами может продолжаться в течение нескольких десятков часов.

В связи со специфичностью действия ионизирующих излучений на микрофлору группой специалистов Международного агентства по использованию атомной энергии разработана специальная терминология. Промышленное консервирование с помощью ионизирующих излучений предложено называть радиационной аппертизацией (по имени Аппера, предложившего тепловую стерилизацию), или сокращенно радаппертизацией. Обработку, достаточную лишь для увеличения длительности хранения, предложении называть радуризацией (radiare – излучать и durare – продлевать), вместо терминов «лучевая пастеризация», «облучение нестерилизующими дозами». Кроме того, предложен термин – радисидация (radiare – излучать и ocsidere – убивать), предназначенный для обработки ионизирующими излучениями, обеспечивающими подавление определенных нежелательных микроорганизмов или простейших организмов, например, салмонелл, трихинелл.

Влияние на микроорганизмы.В результате воздействия ионизирующих излучений в живых клетках возникают многообразные патологические изменения, приводящие к нарушению нормальных биохимических, физиологических и других процессов.

Действие ионизирующих излучений на микроорганизмы зависит от парциального давления кислорода, содержания воды в продукте, наличия в среде «защитных» веществ, таких, как некоторые аминокислоты, органические кислоты, альдегиды, спирты и др. Имеет также значение физиологическое состояние микроорганизмов в момент облучения.

Таблица 58. Относительное изменение выживаемости дрожжевых клеток Endomyces magnusii после облучения

В табл. 58 показано относительное изменение выживаемости дрожжевых клеток Endomyces magnusii после облучения (доза 10³ Дж/кг, мощность дозы 206 А/кг) в зависимости от содержания в них жира.

Микроорганизмы, находящиеся в буферном растворе, как правило, менее устойчивы к облучению, чем в средах, содержащих в своем составе глюкозу, аминокислоты и другие соединения, обладающие защитными свойствами.

Биологические действие γ-излучения зависит не только от величины, но и от мощность дозы. В табл. 59 приведены данные, характеризующие количество выживших дрожжевых организмов (Candida – pulcherrima) по отношению к исходной численности в необлученном материале.

Под действием ионизирующих излучений структурные элементы клеток изменятся, главным образом ядро, что приводит к снижению их физиологической активности и нарушению функций размножений. Очень чувствительны к излучениям нуклеиновые кислоты и их производные. Одним из наиболее повреждаемых звеньев обмена веществ микроорганизмов при их облучении является нуклеиновый обмен. Значительное нарушение обнаружено в процессах обмена аминирования и переаминирования кетокислот.

Таблица 59

Восприимчивость различных видов микроорганизмов и различных клеток сложного организма к воздействию ионизирующих излучений колеблется в широких пределах: чем крупнее и сложнее клетка или организм, тем восприимчивее они к повреждению ионизирующими излучениями. Характерной особенностью действия ионизирующего излучения является большая разница в дозах, требующихся для прекращения жизнедеятельности 50 и 100 % микроорганизмов. Если в первом случае требуется несколько сотен Дж/кг, то во втором – необходимая доза составляет (1,5÷5)·10⁴ Дж/кг.

Споры бактерий весьма устойчивы к облучению. Поэтому для снижения дозы облучения необходимо понизить их радиоустойчивость. Это достигается комбинированным воздействием нагревания или антибиотиков и ионизирующего облучения. Предварительная тепловая обработка более эффективна, чем тепловая обработка, применяемая после облучения (табл. 60).

Таблица 60

Комбинированное воздействие ионизирующего излучения и сорбиновой кислоты эффективно, главным образом, в отношении дрожжевых грибов.

Влияние на мясо.Под действием ионизирующих излучений изменяется цвет мяса, появляются специфические, не свойственные ему, запах и привкус, иногда изменяется консистенция.

В мясе, облученном в мороженном состоянии, окраска изменяется в меньшей степени, чем в охлажденном, но иногда появляется коричневый оттенок, иногда зеленоватый. Образование зеленого пигмента зависит от рН и связано с присутствием таких соединений, как сероводород и цистеин. При обработке ионизирующими излучениями вареного мяса нормальный серо-коричневый пигмент (гематин) превращается в нехарактерный красный (гамохромоген). Изменение цвета наблюдается, как правило, в образцах, подвергнутых облучению дозой не менее 2·10⁴ Дж/кг.

Совместное применение нитрита с аксорбинатом натрия может способствовать улучшению цвета облученного соленого мяса. Кроме того, в сохранении цвета мясных продуктов играет роль применение вакуумной упаковки и снижение дозы облучения.

В мясе, подвергнутом облучению, обнаружены изменения его составных частей: белков, жиров и др.

Многие исследователи считают, что источником образования соединений с неприятным запахом могут являться серосодержащие аминокислоты, в частности соединения типа глютатиона.

При облучении говядины γ-лучами в дозах (1,3÷1,5)·10⁵ Дж/ кг наблюдали значительное понижение содержания глютатиона в результате распада его восстановленной формы. Так, в контрольных образцах (необлученных) восстановленный глютатион (в мг %) содержался 10,2 – 34,7, а после облучения – 6,2 – 19,4. Общее содержание глютатиона в контрольных образцах было 18,5 – 40,8, а в облученных – 11,2 – 24,5.

Среди компонентов, обусловливающих запах облученного мяса, были обнаружены сероводород и метилмеркаптан, количество которого увеличивается с увеличением дозы облучения. Так, до облучения метилмеркаптана было 0,05 мг/г, а после облучения дозой 5*10³ Дж/кг содержание его стало 0,4 мг/г, при дозе 1·10⁵ Дж/кг содержащие метилмеркаптана 0,67 мг/г, при 2·10⁴ – 1,16, а при доже 6·10⁴ Дж/кг соответственно 3,3 мг/г.

В больших количествах в облученных мясопродуктах образуются карбонильные соединения. Это дает основание полагать, что они являются основными компонентами запаха облученного мяса. Карбонильные соединения образуются не только в жировой, но и в мышечной ткани мяса, хотя и в разных количествах. Такие соединения, как акролеин и кротоновый альдегид, которые образуются из жировой ткани облученного мяса, по-видимому, способствуют образованию специфического запаха облучения.

Образцы мяса, облученные дозами 2,33·10² и 3,77·10² Дж/кг, содержали в 10 – 20 раз больше летучих аминов, чем необлученные образцы мяса. Очевидно, амины также могут участвовать в образовании запаха облученного мяса.

Действие ионизирующей радиации на жиры напоминает окисление. Гидроперекиси, полученные при облучении γ-лучами метилолеата, не отличаются по своему строению от гидроперекисей, получаемых при термическом окислении. При облучении дозой 3*10³ Дж/кг жиров и жирных кислот образуются различные продукты окисления (табл. 61).

Из облученного свиного жира удалось выделить и идентифицировать следующие летучие карбонильные соединения: пропионовый альдегид, масляный альдегид, валерьяновый альдегид, капроновый альдегид, пеларгоновый альдегид, каприновый альдегид, акролеин, кротоновый альдегид, 2,4-ундециловый альдегид.

Воздействие γ-излучений, инициирующих развитие в химической системе свободнорадикальных реакций, приводит к уничтожению ингибитора в результате его взаимодействия со свободными радикалами.

Мясные продукты имеют различную чувствительность к изменению органолептических свойств под воздействием ионизирующего облучения. Так, меньше неприятного запаха и вкуса развивается в свинине, чем в говядине, телятине и баранине. Вкус тощей говядины при облучении изменяется сильнее, чем нормальной упитанности.

Наименьшие изменения вкуса и запаха претерпевают под влиянием облучения вареные мясные продукты, некоторые кулинарные изделия из говядины, свинина, мясо кур и кроликов, печень и почки говяжьи.

Для многих продуктов установлены пороговые дозы, выше которых облучение изменяет органолептические свойства продуктов.

Таблица 61

* В пересчете на масляный альдегид.

Сорбиновая кислота.Сорбиновая кислота, или 2,4-гексадиеновая кислота, полученная Гофманом в 1859 г. Значительно позднее (1945 г.) установлено, что, подавляя развитие дрожжей и плесени, она не изменяет вкуса и запаха.

Молекулярная масса сорбиновой кислоты 112,1, точка плавления 134,5 ºС. Она растворяется в спирте, эфире и горячей воде. В холодной воде трудно растворима. Разлагается на воздухе и на ярком свете. Благодаря наличию двух непредельных связей Сорбиновая кислота является реакционноспособным соединением.

В процессе обмена веществ Сорбиновая кислота быстро усваивается организмом. Эта кислота имеет преимущества перед прочими консервантами (сернистая кислота, пропионат натрия): высокое антигрибковое действие препарата, его безвредность для человека, отсутствие влияния на изменение вкуса и аромата обрабатываемого продукта позволяет применять ее в пищевой промышленности, в частности с целью удлинения срока хранения полукопченых колбас.

Влияние на микроорганизмы.Полукопченые колбасы при длительных перевозках и хранении поражаются плесневыми грибами: Mucor racemosus Fres. Penicillium palitans West, Cladosporium herbarium, Aspergillius niger v. Tiegn.

При подборе химических препаратов, обладающих антифунгицидными свойствами, выявлено эффективное действие сорбиновой кислоты, а также ее калиевых и натриевых солей. Фунгистатическая концентрация сорбиновой кислоты и ее калиевой соли тождественны, а именно: для Р. Palitans, Cladsp. herbarium, Asp. niger 0,6 %, для М. racemosus 0,12 %. Фунгицидная концентрация для М. racemosus у обоих препаратов 0,5 %, для Cl. herbarium и Asp. niger 0,25 %. Ингибирующего действия натриевой соли сорбиновой кислоты на развитие указанных грибов не установлено. Сорбиновая кислота обладает селективным действием, подавая развитие одних видов микроорганизмов и действуя антибактериально на другие. Кислота более активно задерживает рост микроорганизмов, дающих положительную реакцию на каталазу, чем на рост молочнокислых бактерий и группы Clostridium.

Обработка колбасы.Полукопченую колбасу после варки направляют в ванны с 0,5 %-ным раствором сорбиновой кислоты в соотношении 1:3. При обработке колбас раствор периодически перемешивают, т.к. полностью кислота не растворяется в воде. Батоны колбас должны погружаться в раствор полностью. Колбасу выдерживают в растворе 20 – 30 мин в зависимости от кратности использования раствора. Раствор используют восьмикратно при температуре 50 – 60 ºС. Первые две партии колбасы выдерживают в растворе по 20 мин каждая, последующие шесть – по 30 мин. После выдержки в растворе колбасу подсушивают, далее технологическая схема производства полукопченых колбас не изменяется. Срок хранения полукопченой колбасы, обработанной раствором сорбиновой кислоты в среднем на 10 – 22 суток дольше по сравнению со сроком необработанной. Расход сорбиновой кислоты при восьмикратном использовании раствора составляет 2,5 кг на 1 т колбасы.

Если же полукопченые колбасы поражены плесневыми грибами, то поверхность батонов протирают капроновыми щетками, смоченными 0,5 %-ным раствором сорбиновой кислоты, а затем ополаскивают каждый батон в растворе кислоты; батоны погружают на 15 мин в раствор сорбиновой кислоты, а затем подсушивают.

Длительность хранения колбасы без появления плесени, в первом случае увеличивается на 9 суток, во втором – на 20 дней по сравнению в колбасой, необработанной раствором. Остаточное количество сорбиновой кислоты в средней пробе колбасы 0,09 % после суточного и двухсуточного хранения, через 10 – 15 суток хранения соответственно 0,07 и 0,04 %.

Для приготовления раствора навеску сорбиновой кислоты предварительно растворяют в горячей воде (температура 85 ºС и выше), затем добавляют подогретую до 60 ºС воду в количестве, необходимом для получения 0,5 %-ного раствора сорбиновой кислоты. Сорбиновая кислота должна отвечать требованиям СТУ 11 – 1068 – 65. Хранить ее нужно в стеклянных флаконах или полиэтиленовых пакетах, тщательно закрытых.

Ванны, используемые для раствора сорбиновой кислоты, должны быть бетонными или эмалированными. Для нагревания раствор и поддержания требуемой температуры можно использовать глухой или острый пар, или электрический нагрев.

Содержание сорбиновой кислоты в колбасах определяют химическим методом по модифицированному методу Шпаньяра и Шандер, который основан на способности сорбиновой кислоты присоединять бром по двойной связи. Отбор проб производят по ГОСТ 9792 – 61.

С батона снимают оболочку, удаляют жир, остальную часть батона колбасы измельчают, после чего отбирают среднюю пробу. Навеску 5 г растирают в ступке со стерильным песком в 5 мл дистиллированной воды до сметанообразного состояния. Содержимое ступки переносят в отгонную колбу и добавляют 50 г сульфата магния, 1 г лимонной кислоты и 50 мл дистиллированной воды. Из этой смеси отгоняют 45 мм дистиллята.

Для отгонки дистиллята используют перегонный аппарат на шлифах, стекло аппарата окрашивают в черный цвет. Содержимое отгонной колбы охлаждают, затем в нее добавляют еще 50 мл дистиллированной воды и вновь отгоняют 45 мл дистиллята. Холодильник промывают небольшим количеством воды. Полученный дистиллят и промывную воду сливают в мерную колбу емкостью 100 мл и объем доводят дистиллированной водой до метки. Дистиллят получается светлый. Для титрования из мерной колбы отбирают 20 мл дистиллята в коническую колбочку емкостью 10 мл и добавляют 20 мл 0,02 н. раствора KBrO3 и 12 мл Н2SO4 (1:1), и 0,3 г KBr.

Реакционную смесь ставят на 15 мин в темное место, после чего добавляют 30 мл КJ и сразу титруют 0,02 н. раствором Na2S2O3 до желтого окрашивания. Затем к титруемому раствору добавляют 1 мл 1 %-ного раствора крахмала и титруют до обесцвечивания: 1 мл 0,02 н. раствора Na2S2O3 соответствует 0,7 мг сорбиновой кислоты.

Для вычисления содержания сорбиновой кислоты в обработанном продукте используют формулу расчета х=(а-b)0,7, где а – количество 0,02 н. раствора KBrO3, взятое для реакции, мл; b – количество 0,02 н. раствора Na2S2O3, пошедшее на титрование, мл.

Метод определения остаточного количества сорбиновой кислоты в растворах такой же, как и в дистиллятах.

Антибиотики. Из множества антибактериальных веществ только некоторые можно использовать в пищевой промышленности, что объясняется особыми требованиями, которые предъявляются к добавкам в пищевые продукты, используемым в качестве консервантов.

Лучшими консервирующими веществами являются те, в результате действия которых не изменяются морфологические и физико-химические свойства мяса.

Следовательно, консервирующие вещества не должны изменять вкуса, цвета и запаха продукта, быть безвредными для человека в концентрациях, эффективных для консервирования. Препарат должен быстро инактивироваться с тем, чтобы в организм человека не попало даже самое малое количество добавляемого вещества.

Всем указанным требованиям отвечают антибиотики тетрациклинового ряда – хлортетрациклин (ХТЦ) и нистатин.

Использование хлортетрациклина и нистатина в мясной промышленности разрешено для обработки охлажденной говядины, транспортируемой на дальнее расстояние в вагонах-холодильниках.

Влияние на микроорганизмы.При хранении охлажденного мяса на поверхности его появляется ослизнение и неприятный запах. Микробиологические исследования показывают, что слизнеобразование происходит при развитии различных видов Achromobacter, Psendomonas, Alcaligenes, Serratia.

Слизистые вещества являются продуктами метаболизма всей клетки, и слизь образуется вне бактериальной клетки на субстрате под воздействием ферментов, выделяемых микроорганизмами. В табл. 62 приведены аминокислоты и полисахариды, обнаруженные в бактериальной слизи.

Слизь очень быстро распространяется на зараженном мясе, поверхность полутуши становится липкой, появляется неприятный запах, цвет мяса приобретает серый оттенок. Степень бактериальной обсемененности характеризует состояние мяса и является объективным методом распознавания приближающейся бактериальной порчи. Ослизнение органолептически определяется при микробной обсемененности 10⁷ – 10⁸ бактерий в 1 г исследуемого мяса. Следовательно, применение каких-либо средств в борьбе с ослизнением мяса целесообразно до появления вышеуказанной плотности бактериальной обсемененности.

Вслед за ослизнением, а иногда и почти одновременно на поверхности мяса появляются колонии дрожжей и плесени. Это более серьезная порча охлажденного и замороженного мяса. При дальнейшем хранении пораженного мяса мицеллы грибов могут проникнуть в глубь мяса на 1 см и более.

Таблица 62

Охлажденная говядина, пораженная различными видами грибов, приобретает затхлый запах и привкус плесени. На поверхности мяса виден белый налет, а при образовании спор появляется налет серо-зеленого цвета.

Первые 2 – 5 дней после начала плесневения на мясе обнаруживаются только виды Mucor. Преобладающее место принадлежит виду М. rascmossus, затем Chactostylum Fresehii и М. plumbeus. tans Weste. Описаны случаи наличия различных видов Aspergillium.

Под действием хлортетрациклина происходит подавление белкового синтеза клетки. Раствор хлортетрациклина при испытании со штаммами различных видов микроорганизмов, выделенных с поверхности охлажденного говяжьего мяса, подавляет рост 80 % испытываемых штаммов.

Хлортетрациклин не обладает противогрибковым действием. При подборе препаратов выявлено антимикробное действие нистатина на различные виды грибов, паразитирующих на охлажденном мясе.

За единицу действия нистатина принято считать наименьшее количество антибиотик, которое может задержать рост определенного штамма Sacchyromyces cereviciae в 1 мл питательной среды. В одной единице содержится 0,333 мкг нистатина.

Механизм действия нистатина выражается в повреждении цитоплазматической мембраны и нарушении ее проницаемости, в связи, с чем происходит быстрая потеря клеткой низкомолекулярных водорастворимых веществ протоплазмы.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие изменения свойств белков мяса происходят при посоле?
2. Какими факторами обусловлена стабильность окраски мсных продуктов?
3. Охарактеризуйте роль тканевых и микробиальных ферментов.
4. Какие структурные изменения наблюдаются в мышечной ткани при посоле, их влияние на качество мяса.
5. Как изменяются функциональные и технологические свойства мяса при посоле.
6. Какие виды охлаждения мяса вам известны?
7. Изменение свойств мяса при замораживании.
8. При каком способе размораживания происходит наименьшие потери мясного сока. Объясните, с чем это связано.
9. Чем обусловлен перенос водорастворимых веществ при сушке. Объясните механизм данного процесса.
10. Особенности механизма распылительной сушки.
11. К каким изменениям химического состава мяса и мясных продуктов приводит высокая температура?
12. Основные изменеия свойств мяса при тепловой обработки.
13. Что такое сушка? Биохимические особенности сушки.
14. Влияние коптильных веществ на свойства продукта.
15. От каких факторов зависит скорость переноса составных частей дыма в продукт?
16. Какие вещества повышают устойчивость животных белков к денатурации?
17. Какие изменения играют решающую роль в формировании специфических аромата и вкуса вареного мяса?
18. Какая основная цель нагрева при выплавке жира из мягкого жиро-сырья или кости?
19. Сформулируйте отличия и преимущества лучевой стерилизации от термической.