Химические и биохимические процессы, происходящие при хранении продовольственных товаров

ХИМИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ХРАНЕНИИ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ

Г.Я. РЕЗГО, М.А. НИКОЛАЕВА

Химические процессы - процессы, вызывающие изменения химических веществ и их свойств под воздействием внешних факторов (кислорода воздуха, воды, света) и внутренних реакций.

В пищевых продуктах наиболее часто встречаются прогоркание жиров, меланоидинообразование, химическая реакция кислот продуктов с металлами упаковки (металлических банок).

Прогоркание жиров - реакция окисления непредельных жирных кислот кислородом воздуха. Образующиеся при этом перекиси и гидроперекиси содержат свободные радикалы, создающие предрасположенность к канцерогенным заболеваниям. Кроме того, они придают жиросодержащим продуктам неприятный прогорклый запах и вкус.

Прогоркание жиров происходит в продуктах, содержащих значительное количество непредельных жирных кислот. Этот процесс замедляется или совсем прекращается при наличии в продукте антиоксидантов - веществ, задерживающих окисление. Прогоркание усиливается при высоких температурах хранения, интенсивном освещении, особенно солнечном, и наличии солей тяжелых металлов.

В зависимости от способности к прогорканию жиры пищевых продуктов можно подразделить на легкопрогоркающие и труднопрогоркающие. К первой группе относятся жиры пшена, овса, сливочного масла, маргарина, свиного сала; ко второй - гречихи, риса, какао-масла, большинство видов растительных масел. Интенсивность прогоркания жиров можно снизить при хранении продуктов в темноте, непрозрачных или темноокрашенных упаковках, при пониженных температурах.

Меланоидинообразование - процесс взаимодействия редуцирующих сахаров с аминокислотами или белками с образованием полимеров - темноокрашенных соединений меланоидинов.

Процесс начинается при производстве продуктов в условиях повышенных температур (100-120°С и выше), а при хранении продолжается, так как образующиеся при повышенных температурах промежуточные вещества могут полимеризоваться затем и при пониженных. Меланоидины. придают окраску многим пищевым продуктам, при производстве которых используются высокие температуры. К ним относятся все хлебобулочные изделия (хлеб, булки, сухарные и бараночные изделия), пиво, топленое молоко и др.

При хранении меланоидинообразование наиболее свойственно консервам, сушеным плодам и овощам. При этом указанные продукты приобретают несвойственную им темную окраску.

Взаимодействие кислот продуктов с металлами упаковки может происходить у консервов в металлической таре, если нарушено или недостаточно полно защитное покрытие металлической поверхности банки полудой или специальными пищевыми лаками, а также при хранении пищевых продуктов в металлической посуде без защитных покрытий (например, в эмалированной посуде со сколами эмали). В результате указанной реакции образуются соли тяжелых металлов, обладающие токсичным действием. При переходе их в продукт утрачивается его безопасность. К тому же выделяющиеся при реакции газы вызывают вздутие банки. Дефект называется химическим бомбажом и является критическим. Реализация таких консервов запрещена.

Биохимические процессы - процессы, вызывающие изменения химических веществ при участии ферментов. Эти процессы в свою очередь подразделяются на гидролитические, окислительно-восстановительные и синтетические процессы. Наибольшее распространение имеют первые два.

Гидролитические процессы - процессы распада (гидролиза) сложных веществ при участии воды и ферментов гидролаз до простых, что влияет на вкус (например, гидролиз крахмала до простых сахаров приводит к появлению сладкого вкуса) или на консистенцию (при гидролизе протопектина плоды и овощи размягчаются). Кроме того, улучшается

усвояемость пищевых продуктов, поскольку образующиеся простые вещества более легко усваиваются организмом человека. При гидролизе крахмал распадается при участии амилаз до декстринов, а затем мальтозы и глюкозы; сахароза, лактоза и мальтоза - до моносахаров; белки - до протеинов и аминокислот при действии протеиназ; жиры - до жирных кислот и глицерина под действием липаз; протопектин- до пектина под действием протопектиназы и т. п.

Разновидностью этих процессов являются фосфоролитические процессы, протекающие при участии фосфорилаз. Фосфоролиз крахмала при участии фосфорилаз происходит до сахарозы.

Окислительно-восстановительные процессы- процессы окисления или восстановления веществ кислородом воздуха или другими окислителями при участии окислительно-восстановительных ферментов.

Указанные процессы приводят к образованию окисленных веществ, которые могут разрушаться дальше до более простых соединений. Например, окисленая форма витамина С - дегидроаскорбиновая кислота легко разрушается, вследствие чего утрачивается витаминная ценность продукта. Некоторые окисленные вещества могут полимеризоваться с образованием более крупных молекул. Примером может служить окисление дубильных веществ до биофлавоноидов - темноокрашенных соединений, придающих темную окраску черному чаю, сушеным плодам и овощам и т. п. Ферментативное окисление жиров при участии липооксигеназы вызывает образование перекисей и гидроперекисей также, как и при неферментативном прогоркании жиров.

У пищевых продуктов, являющихся живыми объектами (мука, крупы, свежие плоды и овощи, яйцо и т. п.), происходит комплекс окислительно-восстановительных процессов, называемых дыханием. При дыхании расходуются сахара, жиры и органические кислоты. Конечные продукты определяются типом дыхания: аэробное и анаэробное.

Суммарные уравнения этих типов дыхания можно привести в виде следующих реакций:

аэробное дыхание: СбН12Ое + 602 -> 6 С02 + 6 Н20 + 688 ккал;

анаэробное дыхание: СбН12Ое -» 2 С2Н5ОН + 2 С02 + 27 ккал.

Таким образом, при аэробном дыхании поглощается кислород, а выделяется углекислый газ, вода и энергия. Анаэробное дыхание протекает без участия кислорода, в результате чего выделяется углекислый газ, этиловый спирт и энергия, количество которой в 25 раз меньше, чем при аэробном дыхании. Поскольку главное назначение дыхания - обеспечение организма энергией, необходимой для жизнедеятельности, анаэробное дыхание является малоэкономичным типом по сравнению с аэробным. Кроме того, образующийся при анаэробном дыхании этиловый спирт и в качестве промежуточного продукта ацетальдегид могут вызывать отравление тканей организма, приводить к удушью и гибели. В результате этого возрастают актируемые потери от отходов.

Снижение интенсивности дыхания для предупреждения нерационального расхода питательных веществ может быть достигнуто применением пониженных температур, ограничением воздухообмена и доступа к тканям кислорода воздуха в пределах, не превышающих критической концентрации (не ниже 2%), или повышения концентрации С02, но не более 8-10%, чтобы предупредить усиление анаэробного дыхания и всех отрицательных последствий, связанных с ним.

Указанные условия создаются на охлаждаемых складах с регулируемой или модифицированной газовой средой. Последняя обеспечивается применением полиэтиленовых мешков или вкладышей. Повышенная концентрация С02 может накапливаться самопроизвольно за счет дыхания в больших массах продукции с ограниченным доступом кислорода воздуха. Например, в буртах, траншеях, глухих закромах для хранения овощей, в элеваторах для хранения зерна, при бестарном размещении муки и крупы. Поскольку в этом случае процесс дыхания и накопление С02 не регулируется, возможны самосогревание и порча продуктов.

Биохимические процессы при хранении пищевых продуктов носят разрушающий характер, и это не случайно, так как большинство товаров - неживые объекты, неспособные к синтезу новых веществ.

Синтетические процессы - процессы синтеза сложных веществ, предназначенных для

формирования новых тканей или обеспечения жизнедеятельности биосистем. Эти процессы присущи только живым организмам. К их числу относятся ресинтез крахмала в клубнях картофеля при высоких температурах хранения, образование фитонцидов и фитоалексинов - веществ защитного характера в плодах и овощах, накопление суберина и кутина в покровных тканях, синтез белка в тканях живой рыбы, вегетативных овощей при прорастании и т. п.

В большинстве случаев синтетические процессы протекают лишь в определенные периоды хранения (при переходе в состояние покоя или прорастании вегетативных овощей или семян плодов). В остальное время преобладают гидролитические и другие разрушающие процессы. Однако в некоторых случаях действие таких процессов может носить и положительный характер. Например, гидролитические процессы являются преобладающими и участвующими в формировании качества при созревании муки, сыров, дозревании плодов и овощей, при послеубойных изменениях в мясе и рыбе. При выдержке и старении вин решающую роль играют окислительновосстановительные процессы.

Наряду с этим гидролитические и окислительно-восстановительные процессы даже в вышеуказанных ситуациях при их длительном и/или интенсивном протекании могут вызывать нежелательные последствия, связанные с порчей продукции. Так, созревание и дозревание переходит в перезревание, старение и отмирание, вследствие чего качество продуктов ухудшается, а затем и вообще утрачивается, в том числе и безопасность. Биохимические процессы могут происходить под воздействием как собственных ферментов, так и ферментов микроорганизмов, вызывающих микробиологические процессы.