Основы низкотемпературных технологий

Жиры – второй обязательный компонент пищи, источник тепловой энергии. Значение жиров в питании определяется их высокой энергетической ценностью (более чем в 2 раза выше, чем у белков и углеводов).

Таблица 1 – Содержание белка в 100 г некоторых пищевых продуктов

Продукт	Количество, г	Продукт	Количество, г
Мясо	14÷20	Хлеб	5÷10
Рыба	12÷16	Картофель	1,7
Яйца	12,7	Фасоль	19,6
Сыр	20÷30	Соя	34
Молоко	5	Горох	19,7

 

Перерабатываясь в организме, жиры создают тепловую энергию, необходимую для поддержания жизнедеятельности человека. Жиры также полезны содержанием в них полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой), играющих большую роль в синтезе веществ, регулирующих многие обменные процессы. Кроме того, жиры необходимы для усвоения некоторых минеральных солей, жирорастворимых витаминов А, Д, Е, К. Поступающие с жирами фосфатиды, стерины и др. компоненты участвуют в создании структурных элементов клеток и синтезе биологически важных соединений. Однако избыток жиров нередко приводит к нарушению обмена веществ. Средняя суточная потребность взрослого человека в жирах составляет 80÷100 г, причем 25÷30% от этого количества должны составлять жиры растительного происхождения. Содержание жира в некоторых пищевых продуктах представлено в таблице 2.

Таблица 2 – Содержание жира в 100 г некоторых пищевых продуктов

Продукт	Количество, г	Продукт	Количество, г
Масло сливочное	62÷82	Рыба	2÷15
Масло растительное	99÷100	Яйца	11,5
Свинина	25÷40	Молоко	3÷4
Говядина	5÷30	Сыр	30÷50

 

Углеводы, как и жиры, являются источником энергии. Значение углеводов определяется их энергетической ценностью, участием в синтезе структурных элементов клеток. Они влияют на деятельность желудочно-кишечного тракта, способствуют снижению содержания вредных веществ в организме. Углеводы в значительном количестве входят в состав продуктов растительного происхождения (до 80%) и в небольшом количестве содержатся в продуктах животного происхождения (до 2%). Углеводы составляют основную часть рациона, суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет 400÷500 г. Наиболее богатые источники углеводов представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Содержание углеводов  в 100 г некоторых пищевых продуктов

Продукт	Количество, г	Продукт	Количество, г
Сахар	95	Яблоки	11
Рис	72	Свёкла	10
Хлеб	42÷50	Капуста	5
Картофель	20

 

Минеральные вещества содержатся в пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. В зависимости от концентрации в продукте они делятся на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся: кальций, калий, натрий, фосфор, хлор, сера, магний, кремний. Необходимые для жизнедеятельности человека микроэлементы: железо, йод, цинк, хром, никель, фтор, медь, молибден, кобальт и др. Минеральные вещества обеспечивают построение опорных тканей, участвуют в синтезе специфических белков, ферментов, гормонов, обеспечивают определенный ионный состав среды организма. Недостаток в пище человека отдельных компонентов приводит к нарушению обменных процессов, возникновению анемии, понижению жизненного тонуса организма пр.

Витамины – низкомолекулярные органические соединения. Они не являются источником энергии, но активно участвуют в процессах превращения белков, жиров и углеводов. Для поддержания жизнедеятельности организма витамины должны регулярно и в нужных количествах поступать с пищей в организм человека. Известно несколько десятков витаминов. Наиболее важные – А, В, С, D, РР.

А – витамин роста, зрения. От его поступления в организм зависят устойчивость организма к инфекциям, эластичность рук, блеск и выпадение волос. Содержится в продуктах животного происхождения: сливочном масле, яичном желтке, молоке, печени, рыбьем жире. В растительных продуктах витамина А нет, но есть красящее вещество каротин, которое с помощью жиров в организме человека превращается в витамин А.

В – оказывает влияние на состояние нервной системы, повышает выносливость организма, предохраняет от малокровия. Наиболее богатые источники витаминов группы В – ржаной хлеб, овсяная, ячневая, гречневая крупы, дрожжи, печень, яйца, капуста, салат.

С – способствует потреблению кислорода клетками организма, бодрости, сопротивляемости инфекциям, заживлению ран. Содержится в овощах и фруктах: смородине, лимоне, апельсине, шиповнике, сладком перце, зелёном луке, помидоре. Растворим в воде, но разрушается кислородом воздуха, особенно при нагревании.

D – регулирует отложение солей фосфора и кальция в костях человека. Образованию витамина D в организме способствуют ультрафиолетовые лучи солнца. Содержится в рыбьем жире, печени, сливочном масле, яичном желтке, грибах, молоке.

РР (никотиновая кислота) – оказывает влияние на деятельность нервной системы, желудочно-кишечного тракта, недостаток приводит к заболеванию кожи и слизистых оболочек (пеллагра). Содержится в продуктах животного происхождения, дрожжах.

Полное удовлетворение потребности организма взрослого человека в витаминах обеспечит употребление в день 300÷400 граммов фруктов и овощей. В некоторых случаях (болезнь, беременность, физические нагрузки) это количество должно быть значительно выше.

Вода (влага) входит в состав всех биологических материалов растительного и животного происхождения и является основным компонентом пищевых продуктов. Ее содержание в продуктах может составлять от нескольких процентов до 99%. Влага определяет структуру и консистенцию пищевого продукта, его устойчивость при хранении. Свойства воды, содержащейся в продуктах, отличаются от свойств обычной воды. Различны начальная температура кристаллизации, растворяющая способность и другие свойства. Вода связана с сухим каркасом вещества. Формы и энергия этой связи различны. Существует несколько классификаций форм связи влаги. В холодильной технологии обычно придерживаются классификации Риделя, согласно которой вся влага в тканях продукта делится на две фракции: «свободную» и «связанную».

Свободной называют воду, молекулы которой образуют структуру, близкую к структуре обычной воды. Она находится в межклеточных пространствах в виде мельчайших капелек и играет роль растворителя для органических соединений и минеральных веществ, содержащихся в продуктах. Количество такой воды в продуктах доходит до 80÷90%. Такая вода непосредственно участвует в процессах химических и биохимических реакций, под воздействием внешних факторов легко отделяется и хорошо впитывается клетками обратно.

Связанная вода характеризуется тем, что её молекулы своими электрическими зарядами прочно связаны с молекулами белка и другими составными частями продукта. Такая вода с трудом поддается высушиванию и кристаллизации.

Установлено, что в живых клетках  больше связанной воды, чем в мертвых, а в тканях животных больше (8÷10%), чем в растительных (до 6%).

 

2 Основы консервирования  пищевых продуктов.

 

Человек удовлетворяет  свою потребность в основных питательных  веществах, питаясь продуктами животного и растительного происхождения. Эти продукты отличаются по содержанию белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, влаги, а также по характеру и интенсивности изменений их качественных показателей при хранении. По стойкости хранения продовольственные продукты делятся на две основные группы: более стойкие, способные длительное время сохраняться в обычных условиях, и менее стойкие – скоропортящиеся. Поэтому методы хранения должны быть строго дифференцированы применительно к особенностям каждого продукта. Основные продукты питания человека – мясо, рыба, молоко, яйца, овощи, фрукты – относятся к скоропортящимся продуктам. Высокое содержание влаги в этих продуктах создает условия для интенсивного развития микробиологических и биологических (ферментативных) процессов. Под действием микроорганизмов и тканевых ферментов происходит процесс распада сложных органических веществ, являющийся основной причиной порчи пищевых продуктов.

Ферменты присутствуют во всех живых клетках. По химической природе – это белки. Они играют роль катализаторов и регуляторов всех превращений веществ в организме. Из множества тысяч реакций, протекающих в живой клетке, каждый фермент ускоряет лишь одну или несколько однотипных. Благодаря этому, в живой клетке поддерживается строго упорядоченный обмен веществ, без которого невозможна жизнь. В неживой клетке под действием ферментов происходят реакции распада веществ.

Ферменты сильно реагируют  на изменения внешней среды. Наиболее высокая активность каждого фермента проявляется при определенных температуре, влажности, кислотности и др. параметрах среды. Это позволяет регулировать активность ферментов и, соответственно, катализируемых ими реакций.

Микроорганизмы – это мельчайшие живые организмы, состоящие, в основном, только из одной клетки. Почти все микроорганизмы принадлежат к низшим растительным организмам. К ним относятся бактерии, грибы (плесени), дрожжи. Есть микроорганизмы, относящиеся к низшим животным (протисты или протозоа). Микроорганизмы широко распространены в природе благодаря их высокой выносливости, способности к быстрому размножению и легкой приспосабливаемости к теплу и холоду, недостатку влаги и пр. Однако активность их существенно зависит от изменяющихся физических, химических и биологических внешних факторов.

 

2.1 Физические  факторы, влияющие на активность микроорганизмов и тканевых ферментов.

К физическим факторам, влияющим на активность микроорганизмов и тканевых ферментов, относятся температура, различные формы лучистой энергии, осмотическое давление, влажность среды.

Температура. Температура среды существенно влияет на активность, скорость роста и размножения, продолжительность жизни микроорганизмов. Причем одни микроорганизмы проявляют наибольшую активность при более низких температурах, другие – при более высоких. В связи с этим, микроорганизмы, составляющие микрофлору сырых пищевых продуктов, разделяют на три группы: психрофильные (психрофилы), мезофильные (мезофиллы) и термофильные (термофилы). Температурный диапазон активности перечисленных микроорганизмов приведен в таблице 4.

Таблица 4 – Температурный диапазон активности микроорганизмов

Вид микроорганизмов	Минимальная температура активности, оС	Оптимальная температура активности, оС	Максимальная температура активности, оС
Психрофилы	0÷минус10	15÷25	30
Мезофиллы	0	20÷40	60
Термофилы	30	45÷60	80

 

Из психрофильных микроорганизмов  хорошо известны бациллы (палочкообразные бактерии), микрококки (круглые неподвижные клетки), пенициллы (плесневые грибы, которых существует около 250 видов). Наиболее известными мезофиллами являются сальмонеллы (род палочкообразных неподвижных бактерий) и стафилококки (род шариковых неподвижных бактерий). Термофилами являются некоторые молочнокислые бактерии (ацидофильная палочка и др.).

Если принять скорость роста  микроорганизмов при оптимальной  температуре роста за единицу, то можно представить изменение относительной скорости роста и размножения микроорганизмов в температурном диапазоне их жизнедеятельности графически (рисунок 1).

1 – для психрофильных микроорганизмов;

2 – для мезофильных микроорганизмов;

3 – для термофильных микроорганизмов

Рисунок 1 – Зависимость относительной скорости роста и размножения различных видов микроорганизмов от температуры

Из графика видно, что  отклонение температуры от оптимальной  снижает активность микроорганизмов. Однако понижение температуры влияет менее резко, чем ее повышение. Переход за пределы максимума вызывает интенсивное отмирание микроорганизмов, а снижение температуры ниже минимума обычно лишь замедляет или приостанавливает их жизнедеятельность. Отдельные микробные клетки сохраняют жизнедеятельность даже при температуре жидкого водорода (минус 242^оС). Т.о., действие низких температур менее эффективно для сохранения пищевых продуктов, чем действие высоких температур, способных уничтожить всю микрофлору. Однако резкое торможение и отмирание микроорганизмов при воздействии на них высоких температур наступает вследствие необратимых изменений в клетке, основными из которых является денатурация белков и разрушение ферментов, что сопровождается существенными изменениями качества продукта. Губительное действие низких температур на микроорганизмы заключается, главным образом, в том, что под действием холода в клетках микроорганизмов изменяется вязкость цитоплазмы, снижается скорость химических реакций и пр., в связи с чем нарушается нормальный ход биохимических процессов обмена веществ.