Консервирование пищевых продуктов включает в себя процессы, которые делают пищу более устойчивой к росту микроорганизмов и замедляют окисление жиров . Это замедляет процесс разложения и прогоркания . Сохранение пищевых продуктов может также включать процессы, препятствующие ухудшению внешнего вида, например, ферментативную реакцию потемнения яблок после их разрезания во время приготовления пищи. Сохраняя продукты питания , можно сократить количество пищевых отходов , что является важным способом снижения производственных затрат и повышения эффективности продовольственных систем , улучшения продовольственной безопасности и питания , а также содействия экологической устойчивости . [1] Например, это может снизить воздействие производства продуктов питания на окружающую среду . [2]
Многие процессы, предназначенные для сохранения пищевых продуктов, включают более одного метода консервации пищевых продуктов. Например, консервирование фруктов путем превращения их в джем включает в себя кипячение (чтобы уменьшить содержание влаги в фруктах, убить бактерии и т. д.), засахаривание (чтобы предотвратить их повторный рост) и запечатывание в герметичную банку (чтобы предотвратить повторное загрязнение).
Различные методы консервирования продуктов питания по-разному влияют на качество продуктов питания и продовольственных систем. Было показано, что некоторые традиционные методы консервирования продуктов питания требуют меньше энергии и углеродного следа по сравнению с современными методами. [3] [2] Известно, что некоторые методы консервирования пищевых продуктов создают канцерогены . В 2015 году Международное агентство по исследованию рака Всемирной организации здравоохранения классифицировало обработанное мясо , то есть мясо, подвергшееся засолке, копчению, ферментации и копчению, как «канцерогенное для человека». [4] [5] [6]
Некоторые методы консервирования продуктов питания появились еще до появления сельского хозяйства . Другие были обнаружены совсем недавно.
Кипящие жидкости могут убить любые существующие микробы. Молоко и воду часто кипятят, чтобы убить любые вредные микробы, которые могут в них присутствовать.
Захоронение пищи может сохранить ее из-за множества факторов: недостатка света, кислорода, низких температур, уровня pH или десикантов в почве. Захоронение можно сочетать с другими методами, такими как засолка или ферментация. Большинство продуктов можно хранить в очень сухой и соленой почве (следовательно, в качестве осушителя), например в песке, или в замерзшей почве.
Многие корнеплоды очень устойчивы к порче и не требуют никакой другой консервации, кроме хранения в темных прохладных условиях, например, путем закапывания в землю, например, в зажим для хранения (не путать с корневым погребом ). Капусту традиционно закапывали осенью на фермах севера США для сохранения. Некоторые методы сохраняют ее хрустящей, а другие позволяют получить квашеную капусту . Похожий процесс используется при традиционном производстве кимчи .
Иногда мясо закапывают в условиях, обеспечивающих сохранность. Если захоронение на раскаленных углях или пепле, тепло может убить болезнетворные микроорганизмы, сухой пепел может высохнуть, а земля может заблокировать доступ кислорода и привести к дальнейшему загрязнению. Если закопать там, где земля очень холодная, земля действует как холодильник, а в районах с вечной мерзлотой – как морозильник.
В Ориссе, Индия , рис практично хранить, закапывая его под землю. Этот метод помогает хранить от трех до шести месяцев в засушливый сезон.
Сливочное масло и подобные ему вещества веками сохранялись в ирландских торфяниках в виде болотного масла . Яйца Century традиционно создаются путем помещения яиц в щелочную грязь (или другое щелочное вещество), что приводит к их «неорганическому» брожению за счет повышенного pH вместо порчи. Ферментация сохраняет их и расщепляет некоторые сложные, менее ароматные белки и жиры на более простые и более ароматные.
Консервирование включает в себя приготовление пищи, ее запечатывание в стерилизованные банки или баночки и кипячение контейнеров, чтобы убить или ослабить оставшиеся бактерии, что является формой стерилизации . Его изобрел французский кондитер Николя Аппер . [7] К 1806 году этот процесс использовался французским флотом для консервирования мяса, фруктов, овощей и даже молока. Хотя Апперт открыл новый способ консервирования, он не был понятен до 1864 года, когда Луи Пастер обнаружил связь между микроорганизмами, порчей продуктов и болезнями. [8]
Продукты питания имеют различную степень естественной защиты от порчи, и может потребоваться, чтобы последний этап приготовления происходил в скороварке . Фрукты с высоким содержанием кислоты, такие как клубника, не требуют консервантов и требуют только короткого цикла варки, тогда как овощи с низким содержанием кислоты, такие как морковь , требуют более длительного кипячения и добавления других кислых элементов. Продукты с низким содержанием кислоты, такие как овощи и мясо, требуют консервирования под давлением. Продукты питания, консервированные путем консервирования или розлива в бутылки, подвергаются немедленному риску порчи после открытия банки или бутылки.
Отсутствие контроля качества в процессе консервирования может привести к попаданию воды или микроорганизмов. Большинство таких неисправностей можно быстро обнаружить, поскольку разложение внутри банки приводит к выделению газа, и банка раздувается или лопается. Однако были примеры плохого производства (недостаточной обработки) и плохой гигиены , приводивших к заражению консервов облигатным анаэробом Clostridium botulinum , который производит острый токсин в пище, приводя к тяжелым заболеваниям или смерти. Этот организм не производит газа или явного вкуса и остается незамеченным ни по вкусу, ни по запаху. Однако его токсин денатурируется при приготовлении пищи. Приготовленные грибы при неправильном обращении и последующем консервировании могут способствовать росту золотистого стафилококка , который производит токсин, который не разрушается при консервировании или последующем повторном нагревании.
Мясо можно консервировать, посолив его, приготовив при температуре 100 °C (212 °F) или около нее в каком-либо жире (например, сале или жире ), а затем храня его погруженным в жир. Эти препараты были популярны в Европе до того, как холодильники стали повсеместными. Они до сих пор популярны во Франции, откуда и произошел этот термин. [9] [10] Препарат будет храниться дольше, если хранить его в холодном подвале или закопать в холодную землю.
Охлаждение сохраняет пищу, замедляя рост и размножение микроорганизмов и действие ферментов, вызывающих гниение пищи. Появление коммерческих и бытовых холодильников радикально улучшило рацион питания многих жителей западного мира , позволив безопасно хранить такие продукты, как свежие фрукты, салаты и молочные продукты, в течение более длительных периодов времени, особенно в теплую погоду.
До эры механического охлаждения охлаждение для хранения продуктов осуществлялось в виде погребов и холодильников . Сельские жители часто занимались резкой льда самостоятельно , тогда как горожане часто прибегали к торговле льдом . Сегодня выращивание корнеплодов остается популярным среди людей, которые ценят различные цели, включая местную еду , семейные культуры , традиционные методы домашней кухни , семейное фермерство , бережливость , самодостаточность , органическое земледелие и другие.
Самой ранней формой лечения было обезвоживание или сушка , использовавшаяся еще в 12 000 году до нашей эры. Техники копчения и засолки улучшают процесс сушки и добавляют противомикробные вещества, способствующие сохранению. Дым откладывает на пище ряд продуктов пиролиза, в том числе фенолы сирингол , гваякол и катехол . [11] Соль ускоряет процесс сушки с помощью осмоса , а также подавляет рост нескольких распространенных штаммов бактерий. Совсем недавно для консервирования мяса стали использовать нитриты , придающие ему характерный розовый цвет. [12]
В некоторых продуктах, например во многих сырах , винах и пиве , используются определенные микроорганизмы, которые борются с порчей, вызываемой другими, менее безвредными организмами. Эти микроорганизмы сдерживают патогены, создавая токсичную для себя и других микроорганизмов среду, производя кислоту или спирт. Методы ферментации включают, помимо прочего, использование заквасок, соль, хмель, контролируемую (обычно низкую) температуру и контролируемый (обычно низкий) уровень кислорода. Эти методы используются для создания особых контролируемых условий, которые будут поддерживать нужные организмы, производящие пищу, пригодную для потребления человеком.
Ферментация – это микробное превращение крахмала и сахаров в спирт. Ферментация может не только производить алкоголь, но также может быть ценным методом консервации. Ферментация также может сделать пищу более питательной и вкусной. Например, питьевая вода в средние века была опасной, поскольку часто содержала болезнетворные микроорганизмы, которые могли распространять болезни. Когда из воды делают пиво, кипячение в процессе пивоварения убивает любые бактерии в воде, которые могут вызвать у людей заболевание. Кроме того, вода теперь содержит питательные вещества из ячменя и других ингредиентов, а микроорганизмы также могут производить витамины в процессе брожения. [8]
Замораживание также является одним из наиболее часто используемых процессов, как в коммерческих, так и в домашних условиях, для сохранения очень широкого спектра пищевых продуктов, включая готовые продукты, которые не требовали бы замораживания в неподготовленном состоянии. Например, картофельные вафли хранятся в морозильной камере, а самому картофелю требуется лишь прохладное темное место, чтобы обеспечить многомесячное хранение. Холодильные склады обеспечивают долгосрочное хранение больших объемов стратегических запасов продовольствия на случай чрезвычайной ситуации во многих странах.
Нагревание до температуры, достаточной для уничтожения микроорганизмов внутри пищи, — это метод, используемый при постоянном рагу .
Пищевые продукты можно консервировать, готовя их в материале, который затвердевает с образованием геля. К таким материалам относятся желатин , агар , кукурузная мука и мука из аррорута .
Мясо некоторых животных при приготовлении образует белковый гель. Угри, элверсы и черви сипункулиды являются деликатесом в Сямыне , Китай, равно как и заливные угри в лондонском Ист-Энде , где их едят с картофельным пюре. Британская кухня имеет богатую традицию приготовления мяса в консервных банках . Мясные остатки до 1950-х годов консервировали в холодце — геле, приготовленном из желатина и осветленного мясного бульона. Другая форма консервации — положить приготовленную пищу в контейнер и покрыть ее слоем жира. Таким способом можно приготовить куриную печень в консервной банке, а также креветки в консервной банке , которые можно подавать на тосте. Холодец из телячьей стопы раньше готовили для инвалидов.
Желирование — один из этапов приготовления традиционных паштетов . Многие мясные консервы (см. ниже) также делают заливными.
Другой тип желе — фруктовые консервы , представляющие собой заготовки из вареных фруктов, овощей и сахара, часто хранящиеся в стеклянных банках для варенья и банках Мейсона . Во всем мире производится множество разновидностей фруктовых консервов, в том числе сладкие фруктовые консервы, например, из клубники или абрикоса, и пикантные консервы, например, из помидоров или тыквы. Используемые ингредиенты и способ их приготовления определяют тип консервов; джемы , желе и мармелад — все это примеры различных стилей фруктовых консервов, которые различаются в зависимости от используемых фруктов. В английском языке слово «servers» во множественном числе используется для описания всех видов джемов и желе.
В сельских районах Афганистана виноград хранят в дискообразных сосудах из глины и соломы, называемых кангина . Сосуды, в которых свежий виноград может храниться до 6 месяцев, пассивно контролируют свою внутреннюю среду, ограничивая газообмен и потерю воды, продлевая жизнь хранящегося в них позднего урожая винограда. [13]
Мясо можно консервировать путем консервирования. Кувшинка — это процесс тушения мяса (обычно дичи или рыбы ) в закрытом глиняном кувшине или запеканке . Животное, подлежащее кувшину, обычно разрезают на куски, помещают в плотно закупоренный кувшин с рассолом или подливкой и тушат. Иногда в жидкость для приготовления добавляют красное вино и/или собственную кровь животного. Кувшины были популярным методом консервирования мяса вплоть до середины 20 века.
Гидроксид натрия ( щелочь ) делает пищу слишком щелочной для роста бактерий. Щелок омыляет жиры в пище, что изменяет ее вкус и текстуру. При приготовлении Лютефиска используется щелочь, как и в некоторых рецептах оливок. Современные рецепты столовых яиц также требуют щелочи.
Маринование — это метод консервирования продуктов питания в съедобной антимикробной жидкости. Травление можно разделить на две категории: химическое травление и ферментационное травление.
При химическом мариновании продукты помещают в съедобную жидкость, которая подавляет или убивает бактерии и другие микроорганизмы. Типичные средства для маринования включают рассол (с высоким содержанием соли), уксус , спирт и растительное масло . Многие процессы химического травления также включают нагревание или кипячение, чтобы консервируемые продукты пропитались травильным агентом. Обычные химически маринованные продукты включают огурцы , перец , солонину , сельдь и яйца , а также овощные смеси, такие как пиккалилли .
При ферментационном мариновании бактерии в жидкости производят органические кислоты в качестве консервантов, обычно в результате процесса, в ходе которого образуется молочная кислота за счет присутствия лактобактерий . К ферментированным соленьям относятся квашеная капуста , нукадзуке , кимчи и сюрстремминг .
Самые ранние культуры использовали сахар в качестве консерванта, и было обычным делом хранить фрукты в меде. Подобно маринованным продуктам, сахарный тростник был завезен в Европу по торговым путям. [ нужна цитата ] В северном климате, где нет достаточного количества солнца для сушки продуктов, консервы готовят путем нагревания фруктов с сахаром. [8] «Сахар имеет тенденцию вытягивать воду из микробов (плазмолиз). Этот процесс оставляет микробные клетки обезвоженными, убивая их. Таким образом, пища останется защищенной от микробной порчи». [11] Сахар используется для консервирования фруктов либо в противомикробном сиропе с такими фруктами, как яблоки, груши, персики, абрикосы и сливы, либо в кристаллизованной форме, когда консервированный материал готовится в сахаре до точки кристаллизации и полученного продукта. затем продукт хранится в сухом виде. Этот метод используется для кожуры цитрусовых (цукатов), дягиля и имбиря . Шугаринг можно использовать при производстве джемов и желе .
Методы консервации пищевых продуктов были разработаны в исследовательских лабораториях для коммерческого применения.
Асептическая обработка заключается в помещении стерилизованных пищевых продуктов (обычно с помощью тепла, см. Обработку при сверхвысоких температурах ) в стерилизованный упаковочный материал в стерильных условиях. Конечным результатом является герметичный, стерильный пищевой продукт, аналогичный консервам, но в зависимости от используемой технологии ущерб качеству пищевых продуктов обычно меньше по сравнению с консервами. Также можно использовать большее разнообразие упаковочных материалов.
Помимо УВТ, асептическая обработка может использоваться в сочетании с любой из технологий снижения микробов, перечисленных ниже. При пастеризации и «пастеризации под высоким давлением» продукты питания не могут быть полностью стерилизованы (вместо этого достигается заданное логарифмическое сокращение ), но сохраняется использование стерильной упаковки и окружающей среды.
Пастеризация – это процесс консервации жидких пищевых продуктов. Первоначально его применяли для борьбы с закислением молодых местных вин. Сегодня этот процесс в основном применяется к молочным продуктам. В этом методе молоко нагревается примерно до 70 °C (158 °F) в течение 15–30 секунд, чтобы убить присутствующие в нем бактерии, и быстро охлаждается до 10 °C (50 °F), чтобы предотвратить рост оставшихся бактерий. Затем молоко хранят в стерилизованных бутылках или пакетах в холодных местах. Этот метод был изобретен Луи Пастером , французским химиком, в 1862 году.
Вакуумная упаковка хранит продукты питания в вакуумной среде, обычно в герметичном пакете или бутылке. Вакуумная среда лишает бактерии кислорода, необходимого для выживания . Для хранения орехов обычно используется вакуумная упаковка, чтобы уменьшить потерю вкуса из-за окисления. Основным недостатком вакуумной упаковки на потребительском уровне является то, что вакуумная запечатка может деформировать содержимое и лишить некоторые продукты, например сыр, их вкуса.
Сублимационная сушка , также известная как лиофилизация или криодесикация, представляет собой низкотемпературный процесс обезвоживания [14] , который включает замораживание продукта и снижение давления, тем самым удаляя лед путем сублимации . [15] Это отличается от обезвоживания большинством традиционных методов, при которых вода испаряется с использованием тепла. [16]
Из-за низкой температуры, используемой при обработке, [14] регидратированный продукт сохраняет большую часть своих первоначальных качеств. Когда твердые предметы, такие как клубника, подвергаются сублимационной сушке, первоначальная форма продукта сохраняется. [17] Если продукт, подлежащий сушке, представляет собой жидкость, как это часто наблюдается в фармацевтических целях, свойства конечного продукта оптимизируются за счет комбинации наполнителей (т.е. неактивных ингредиентов). Основные применения сублимационной сушки включают биологическую (например, бактерии и дрожжи), биомедицинскую (например, хирургические трансплантаты), обработку пищевых продуктов (например, кофе) и консервацию. [14]Консервирующие пищевые добавки могут быть противомикробными , подавляющими рост бактерий или грибков , включая плесень , или антиоксидантными , такими как поглотители кислорода , которые подавляют окисление компонентов пищи. Обычные противомикробные консерванты включают низин , сорбаты , пропионат кальция , нитрат / нитрит натрия , сульфиты ( диоксид серы , бисульфит натрия , гидросульфит калия и т. д.), ЭДТА , хинокитиол и ε-полилизин . Антиоксиданты включают токоферолы (витамин Е), бутилированный гидроксианизол (ВНА) и бутилированный гидрокситолуол (ВНТ). Другие консерванты включают этанол .
Существует и другой подход: пропитка упаковочных материалов (пластмассовых пленок и т. д.) антиоксидантами и противомикробными препаратами. [18] [19]
Облучение пищевых продуктов [20] — это воздействие на продукты ионизирующего излучения . Можно использовать несколько типов ионизирующего излучения, включая бета-частицы ( электроны высокой энергии ) и гамма-лучи (испускаемые радиоактивными источниками, такими как кобальт-60 или цезий-137 ). Облучение может убить бактерии, плесень и насекомых-вредителей, уменьшить созревание и порчу фруктов, а в более высоких дозах вызвать стерильность. Эту технологию можно сравнить с пастеризацией ; ее иногда называют «холодной пастеризацией», поскольку продукт не нагревается. Облучение может привести к тому, что низкокачественные или загрязненные продукты питания станут пригодными для продажи.
Национальные и международные экспертные организации объявили облучение пищевых продуктов «полезным»; организации ООН , такие как Всемирная организация здравоохранения и Продовольственная и сельскохозяйственная организация , одобряют облучение пищевых продуктов. [21] [22] Потребители могут иметь негативное отношение к облученным продуктам питания, основанное на ошибочном представлении о том, что такие продукты питания радиоактивны; [23] на самом деле, облученная пища не становится и не может стать радиоактивной. Активисты также выступают против облучения пищевых продуктов по другим причинам, например, утверждая, что облучение можно использовать для стерилизации зараженных продуктов питания без устранения основной причины загрязнения. [24] Международное законодательство о том, можно ли облучать продукты питания или нет, варьируется во всем мире от отсутствия каких-либо правил до полного запрета. [25]
Ежегодно во всем мире в более чем 40 странах облучается около 500 000 тонн пищевых продуктов. В основном это специи и приправы , при этом растет доля свежих фруктов, облученных для карантина плодовых мух. [26] [27]
Электропорация в импульсном электрическом поле (PEF) — метод обработки клеток с помощью коротких импульсов сильного электрического поля. PEF имеет потенциал как разновидность низкотемпературного альтернативного процесса пастеризации для стерилизации пищевых продуктов. При обработке ПЭФ вещество помещается между двумя электродами, затем прикладывается импульсное электрическое поле. Электрическое поле расширяет поры клеточных мембран, что убивает клетки и высвобождает их содержимое. PEF для пищевой промышленности — это развивающаяся технология, которая все еще исследуется. Промышленное применение обработки PEF для пастеризации фруктовых соков ограничено. На сегодняшний день на европейском рынке доступны несколько соков, обработанных PEF. Кроме того, в течение нескольких лет в США при пастеризации соков использовался PEF. В целях дезинтеграции клеток, особенно производители картофеля, проявляют большой интерес к технологии PEF как к эффективной альтернативе своим подогревателям. Приложения для картофеля уже работают в США и Канаде. Коммерческое применение картофеля PEF также осуществляется в различных странах Европы, а также в Австралии, Индии и Китае.
Изменение атмосферы — это способ сохранить продукты питания, воздействуя на атмосферу вокруг них. Его часто используют для упаковки:
Этот процесс подвергает поверхность пищи воздействию «пламени» ионизированных молекул газа, такого как гелий или азот. Это приводит к гибели микроорганизмов на поверхности. [32]
Высокое давление можно использовать для уничтожения вредных микроорганизмов и ферментов, вызывающих порчу, сохраняя при этом свежий внешний вид, вкус, текстуру и питательные вещества продуктов. К 2005 году этот процесс использовался для производства самых разных продуктов, от апельсинового сока до гуакамоле и мясных деликатесов , и широко продавался. [33] В зависимости от настроек температуры и давления, обработка HP может обеспечить либо снижение логарифма , эквивалентное пастеризации , либо полную стерилизацию всех микробов. [34]
Биоконсервация — это использование естественной или контролируемой микробиоты или противомикробных препаратов как способ сохранения продуктов питания и продления срока их хранения . [35] Полезные бактерии или продукты ферментации , производимые этими бактериями, используются в биоконсервации для контроля порчи и обезвреживания патогенов в пищевых продуктах. [36] Это щадящий экологический подход, который привлекает все больше внимания. [35]
Молочнокислые бактерии (МКБ) обладают антагонистическими свойствами, что делает их особенно полезными в качестве биоконсервантов. Когда МКБ конкурируют за питательные вещества, их метаболиты часто включают активные противомикробные препараты, такие как молочная кислота, уксусная кислота, перекись водорода и пептидные бактериоцины . Некоторые молочнокислые бактерии производят противомикробный низин , который является особенно эффективным консервантом. [37] [38]
Бактериоцины LAB используются в настоящее время как неотъемлемая часть барьерной технологии . Их использование в сочетании с другими методами консервирования позволяет эффективно контролировать бактерии, вызывающие порчу, и другие патогены, а также подавлять активность широкого спектра микроорганизмов, включая устойчивые по своей природе грамотрицательные бактерии . [35]
Барьерная технология — это метод, гарантирующий устранение или контроль болезнетворных микроорганизмов в пищевых продуктах путем сочетания нескольких подходов. Эти подходы можно рассматривать как «препятствия», которые патоген должен преодолеть, чтобы оставаться активным в пище. Правильное сочетание препятствий может гарантировать уничтожение или обезвреживание всех патогенов в конечном продукте. [39]
Лейстнер (2000) определил барьерную технологию как разумную комбинацию препятствий, которая обеспечивает микробную безопасность и стабильность, а также органолептические и питательные качества, а также экономическую жизнеспособность пищевых продуктов . [40] Органолептическое качество пищи определяется ее органолептическими свойствами, то есть внешним видом, вкусом, запахом и текстурой.
Примерами препятствий в пищевой системе являются высокая температура во время обработки, низкая температура во время хранения, повышение кислотности , снижение активности воды или окислительно-восстановительного потенциала , а также присутствие консервантов или биоконсервантов . В зависимости от типа патогенов и степени их риска интенсивность препятствий можно регулировать индивидуально, чтобы экономичным образом удовлетворить предпочтения потребителей, не жертвуя при этом безопасностью продукта. [39]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
В эту статью включен текст из бесплатного контента . Лицензия CC BY-SA 3.0 (лицензионное заявление/разрешение). Текст взят из доклада «Состояние продовольствия и сельского хозяйства, 2019 год». Прогресс в сокращении продовольственных потерь и отходов, Кратко, 24, ФАО, ФАО.{{cite news}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )