Консервирование пищевых продуктов включает процессы, которые делают пищевые продукты более устойчивыми к росту микроорганизмов и замедляют окисление жиров . Это замедляет процесс разложения и прогоркания . Консервирование пищевых продуктов может также включать процессы , которые подавляют визуальное ухудшение, например, ферментативную реакцию потемнения яблок после того, как они разрезаны во время приготовления пищи. Консервируя продукты , можно сократить пищевые отходы , что является важным способом снижения производственных затрат и повышения эффективности продовольственных систем , улучшения продовольственной безопасности и питания и содействия экологической устойчивости . [1] Например, это может уменьшить воздействие производства продуктов питания на окружающую среду . [2]
Многие процессы, предназначенные для сохранения продуктов питания, включают более одного метода сохранения продуктов. Например, сохранение фруктов путем превращения их в джем включает кипячение (для снижения содержания влаги в фруктах и уничтожения бактерий и т. д.), сахаризацию (для предотвращения их повторного роста) и запечатывание в герметичную банку (для предотвращения повторного заражения).
Различные методы консервирования пищевых продуктов по-разному влияют на качество продуктов питания и пищевых систем. Было показано, что некоторые традиционные методы консервирования пищевых продуктов имеют меньшие энергозатраты и углеродный след по сравнению с современными методами. [3] [2] Известно также, что некоторые методы консервирования пищевых продуктов создают канцерогены .
Некоторые методы сохранения продуктов питания существовали еще до зарождения сельского хозяйства . Другие были открыты совсем недавно.
Кипячение жидкостей может 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 различных факторов: недостаток света, недостаток кислорода, низкие температуры, уровень pH или осушители в почве. Захоронение может сочетаться с другими методами, такими как соление или ферментация. Большинство продуктов можно сохранить в почве, которая очень сухая и соленая (следовательно, осушитель), например, в песке или в замерзшей почве.
Многие корнеплоды очень устойчивы к порче и не требуют никакой другой консервации, кроме хранения в прохладных темных условиях, например, путем закапывания в землю, например, в бурте для хранения (не путать с погребом для корнеплодов ). Капусту традиционно закапывали осенью на фермах севера США для консервации. Некоторые методы сохраняют ее хрустящей, в то время как другие методы производят квашеную капусту . Похожий процесс используется в традиционном производстве кимчи .
Иногда мясо закапывают в условиях, которые способствуют сохранению. Если закапывать на горячих углях или золе, жар может убить патогены, сухой пепел может высохнуть, а земля может блокировать кислород и дальнейшее загрязнение. Если закапывать там, где земля очень холодная, земля действует как холодильник или, в районах вечной мерзлоты , как морозильник.
В Одише, Индия , практично хранить рис, закапывая его в землю. Этот метод позволяет хранить его от трех до шести месяцев в сухой сезон.
Масло и подобные вещества сохранялись в виде болотного масла в ирландских торфяниках на протяжении столетий. Столетние яйца традиционно создаются путем помещения яиц в щелочную грязь (или другое щелочное вещество), что приводит к их «неорганической» ферментации через повышенный pH вместо порчи. Ферментация сохраняет их и расщепляет некоторые сложные, менее вкусные белки и жиры на более простые, более вкусные.
Консервирование включает в себя приготовление пищи, ее запечатывание в стерилизованные банки или банки и кипячение контейнеров для уничтожения или ослабления оставшихся бактерий в качестве формы стерилизации . Он был изобретен французским кондитером Николя Аппером . [4] К 1806 году этот процесс использовался французским флотом для сохранения мяса, фруктов, овощей и даже молока. Хотя Аппер открыл новый способ сохранения, он не был понят до 1864 года, когда Луи Пастер обнаружил связь между микроорганизмами, порчей продуктов питания и болезнями. [5]
Пищевые продукты имеют различную степень естественной защиты от порчи и могут потребовать, чтобы последний этап проходил в скороварке . Фрукты с высокой кислотностью, такие как клубника, не требуют консервантов для консервирования и требуют лишь короткого цикла кипячения, в то время как пограничные овощи, такие как морковь, требуют более длительного кипячения и добавления других кислых элементов. Пищевые продукты с низкой кислотностью, такие как овощи и мясо, требуют консервирования под давлением. Пищевые продукты, 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 сбоев быстро обнаруживаются, поскольку разложение внутри банки приводит к образованию газа, и банка разбухает или лопается. Однако были примеры некачественного производства (недообработки) и плохой гигиены, допускающих загрязнение консервированных продуктов облигатным анаэробом Clostridium botulinum , который вырабатывает острый токсин в пище, что приводит к тяжелой болезни или смерти. Этот организм не вырабатывает газ или очевидный вкус и остается незамеченным по вкусу или запаху. Однако его токсин денатурируется при приготовлении пищи. Приготовленные грибы , если с ними обращаться неправильно, а затем консервировать, могут способствовать росту Staphylococcus aureus , который вырабатывает токсин, который не разрушается при консервировании или последующем повторном нагревании.
Мясо можно законсервировать, посолив его, приготовив при температуре около 100 °C (212 °F) в каком-либо жире (например, свином сале или говяжьем жире ), а затем поместив его в жир. Эти препараты были популярны в Европе до того, как холодильники стали повсеместными. Они по-прежнему популярны во Франции, откуда и происходит этот термин. [6] [7] Препарат будет храниться дольше, если хранить его в холодном погребе 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 людей в западном мире , позволив таким продуктам, как свежие фрукты, салаты и молочные продукты, безопасно храниться в течение более длительного времени, особенно в теплую погоду.
До эры механического охлаждения охлаждение для хранения продуктов питания осуществлялось в виде погребов и ледников . Сельские жители часто сами занимались резкой льда , в то время как жители городов часто полагались на торговлю льдом . Сегодня хранение в погребах остается популярным среди людей, которые ценят различные цели, включая местную еду , реликвии , традиционные методы домашней кухни , семейное фермерство , бережливость , самодостаточность , органическое земледелие и другие.
Самой ранней формой консервирования было обезвоживание или сушка , использовавшееся еще в 12 000 году до нашей эры. Методы копчения и соления улучшают процесс сушки и добавляют антимикробные вещества, которые способствуют сохранению. Дым оставляет на пище ряд продуктов пиролиза, включая фенолы сирингол , гваякол и катехол . [ 8] Соль ускоряет процесс сушки с помощью осмоса , а также подавляет рост нескольких распространенных штаммов бактерий. В последнее время для консервирования мяса стали использовать нитриты , что придает ему характерный розовый цвет. [9]
В 2015 году Международное агентство по изучению рака Всемирной организации здравоохранения классифицировало переработанное мясо — то есть мясо, прошедшее соление, вяление и копчение — как «канцерогенное для человека». [10] [11] [12]
Некоторые продукты, такие как многие сыры , вина и пиво , готовятся путем ферментации. Это включает в себя выращивание определенных микроорганизмов для борьбы с порчей, вызванной другими, менее безвредными организмами. Эти микроорганизмы держат патогены под контролем, вырабатывая кислоту или спирт, что в конечном итоге создает среду, токсичную для них и других микроорганизмов.
Методы ферментации включают, но не ограничиваются ими, заквасочные микроорганизмы, соль, хмель, контролируемые (обычно прохладные) температуры и контролируемые (обычно низкие) уровни кислорода. Эти методы используются для создания определенных контролируемых условий, которые будут поддерживать желаемые организмы, производящие пищу, пригодную для потребления человеком. Ферментация — это микробное преобразование крахмала и сахаров в спирт. Ферментация может не только производить спирт, но и быть ценным методом консервации. Ферментация также может сделать продукты более питательными и вкусными.
Вода также превращалась в алкогольные напитки путем брожения. Когда вода использовалась для приготовления пива, кипячение в процессе пивоварения могло убить бактерии, которые могли бы вызвать у людей болезни. Ячмень и другие ингредиенты также насыщают напиток питательными веществами, а микроорганизмы также могут вырабатывать витамины во время брожения. [5] Однако распространенное мнение о том, что досовременные люди избегали пить обычную воду, является мифом. Хотя люди избегали пить грязную или загрязненную воду, они также избегали использовать ее для производства пива и вина. Воду визуально осматривали, нюхали, пробовали на вкус, фильтровали и кипятили при необходимости. Ее использовали как для питья, так и для разбавления вина, приготовления пищи и многих других процессов. [13]
Замораживание также является одним из наиболее часто используемых процессов, как в коммерческих, так и в домашних условиях, для сохранения очень широкого спектра продуктов, включая готовые продукты, которые не требуют заморозки в неприготовленном виде. Например, картофельные вафли хранятся в морозильнике, но сам картофель требует только прохладного темного места для обеспечения многомесячного хранения. Холодильные склады обеспечивают долгосрочное хранение больших объемов стратегических запасов продовольствия на случай чрезвычайной ситуации во многих странах.
Нагревание до температур, достаточных для уничтожения микроорганизмов внутри пищи, является методом, используемым при постоянном тушении .
Пищу можно законсервировать, готовя в материале, который застывает, образуя гель. К таким материалам относятся желатин , агар , кукурузная мука и мука из корня маранты .
Мясо некоторых животных при приготовлении образует белковый гель. Угри и угри-лоси , а также черви -сипункулиды являются деликатесом в Сямыне , Китай, как и заливные угри в Ист-Энде Лондона , где их едят с картофельным пюре. Британская кухня имеет богатую традицию консервированного мяса . Мясные обрезки до 1950-х годов сохранялись в заливном , геле, приготовленном из желатина и осветленного мясного бульона. Другой формой консервирования является помещение приготовленной пищи в контейнер и покрытие ее слоем жира. Таким образом можно приготовить консервированную куриную печень, а также консервированные креветки , которые подаются на тосте. Студень из телячьих ножек раньше готовили для инвалидов.
Желирование является одним из этапов производства традиционных паштетов . Многие мясные консервы (см. ниже) также желируются.
Другой тип желеобразования — фруктовые консервы , которые представляют собой препараты из вареных фруктов, овощей и сахара, часто хранящиеся в стеклянных банках для варенья и банках Мейсона . Во всем мире производится множество разновидностей фруктовых консервов, включая сладкие фруктовые консервы, такие как из клубники или абрикоса, и соленые консервы, такие как из томатов или кабачков. Используемые ингредиенты и способ их приготовления определяют тип консервов; джемы , желе и мармелады — все это примеры различных стилей фруктовых консервов, которые различаются в зависимости от используемых фруктов. В английском языке слово preserves во множественном числе используется для описания всех типов джемов и желе.
В сельских районах Афганистана виноград хранится в дискообразных сосудах из глины и соломы, называемых кангина . Сосуды, которые могут сохранять свежий виноград до 6 месяцев, пассивно контролируют свою внутреннюю среду, чтобы ограничить газообмен и потерю воды, продлевая жизнь поздно собранного винограда, хранящегося в них. [14]
Мясо можно консервировать путем тушения. Тушение — это процесс тушения мяса (обычно дичи или рыбы ) в закрытом глиняном кувшине или кастрюле . Тушеное животное обычно разрезают на куски, помещают в плотно закрытый кувшин с рассолом или подливой и тушат. В жидкость для приготовления иногда добавляют красное вино и/или собственную кровь животного. Тушение было популярным методом консервирования мяса вплоть до середины 20-го века.
Гидроксид натрия ( щелочь ) делает пищу слишком щелочной для роста бактерий. Щелок омыляет жиры в пище, что изменяет ее вкус и текстуру. Лютефиск использует щелок при приготовлении, как и некоторые рецепты с оливками. Современные рецепты для столетних яиц также требуют щелока.
Маринование — это метод сохранения продуктов питания в съедобной антимикробной жидкости. Маринование можно в целом разделить на две категории: химическое маринование и маринование ферментацией.
При химическом мариновании пища помещается в съедобную жидкость, которая подавляет или убивает бактерии и другие микроорганизмы. Типичные мариновочные агенты включают рассол (с высоким содержанием соли), уксус , спирт и растительное масло . Многие процессы химического маринования также включают нагревание или кипячение, чтобы консервируемая пища пропиталась мариновочным агентом. Распространенные химически маринованные продукты включают огурцы , перец , солонину , сельдь и яйца , а также смешанные овощи, такие как пикалилли .
При ферментативном солении бактерии в жидкости производят органические кислоты в качестве консервантов, как правило, с помощью процесса, который производит молочную кислоту через присутствие лактобацилл . Ферментированные соленья включают квашеную капусту , нуказукэ , кимчи и сюрстрёмминг .
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. [ требуется ссылка ] В северном климате, где недостаточно солнца для сушки продуктов, консервы готовятся путем нагревания фруктов с сахаром. [5] «Сахар имеет тенденцию вытягивать воду из микробов (плазмолиз). Этот процесс обезвоживает микробные клетки, тем самым убивая их. Таким образом, пища останется защищенной от микробной порчи». [8] Сахар используется для консервирования фруктов, либо в антимикробном сиропе с фруктами, такими как яблоки, груши, персики, абрикосы и сливы, либо в кристаллизованной форме, когда консервированный материал варится в сахаре до точки кристаллизации, а полученный продукт затем хранится сухим. Этот метод используется для кожуры цитрусовых (цукаты), дягиля и имбиря . Сахарирование может использоваться при производстве джема и желе .
Методы консервирования пищевых продуктов были разработаны в исследовательских лабораториях для коммерческого применения.
Асептическая обработка заключается в помещении стерилизованных пищевых продуктов (обычно с помощью нагрева, см. сверхвысокотемпературная обработка ) в стерилизованный упаковочный материал в стерильных условиях. Результатом является герметичный стерильный пищевой продукт, похожий на консервы, но в зависимости от используемой технологии, ущерб качеству пищевых продуктов обычно меньше по сравнению с консервами. Также может использоваться большее разнообразие упаковочных материалов.
Помимо UHT, асептическая обработка может использоваться в сочетании с любой из перечисленных ниже технологий снижения количества микробов. При пастеризации и «пастеризации под высоким давлением» пища может быть не полностью стерилизована (вместо достижения указанного логарифмического снижения ), но использование стерильной упаковки и среды сохраняется.
Пастеризация — это процесс консервации жидких продуктов питания. Первоначально он применялся для борьбы с закисанием молодых местных вин. Сегодня этот процесс в основном применяется к молочным продуктам. При этом методе молоко нагревают до температуры около 70 °C (158 °F) в течение 15–30 секунд, чтобы убить присутствующие в нем бактерии, и быстро охлаждают 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 в вакуумной среде, обычно в герметичном пакете или бутылке. Вакуумная среда лишает бактерии кислорода, необходимого для выживания. Вакуумная упаковка обычно используется для хранения орехов , чтобы уменьшить потерю вкуса из-за окисления. Основным недостатком вакуумной упаковки на уровне потребителя является то, что вакуумная герметизация может деформировать содержимое и лишить некоторые продукты, такие как сыр, их вкуса.
Сублимационная сушка , также известная как лиофилизация или криодесикация, представляет собой процесс низкотемпературной дегидратации [15] , который включает замораживание продукта и снижение давления, тем самым удаляя лед путем сублимации . [16] Это отличается от дегидратации большинством традиционных методов, которые испаряют воду с помощью тепла. [17]
Из-за низкой температуры, используемой при обработке, [15] регидратированный продукт сохраняет многие из своих первоначальных качеств. Когда твердые объекты, такие как клубника, подвергаются сублимационной сушке, первоначальная форма продукта сохраняется. [18] Если продукт, который нужно высушить, является жидкостью, как это часто бывает в фармацевтических приложениях, свойства конечного продукта оптимизируются за счет комбинации вспомогательных веществ (т. е. неактивных ингредиентов). Основные области применения сублимационной сушки включают биологию (например, бактерии и дрожжи), биомедицину (например, хирургические трансплантаты), обработку пищевых продуктов (например, кофе) и консервацию. [15]Консервирующие пищевые добавки могут быть антимикробными — которые подавляют рост бактерий или грибков , включая плесень — или антиоксидантными , такими как поглотители кислорода , которые подавляют окисление пищевых компонентов. Обычные антимикробные 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 (БГА) и бутилированный гидрокситолуол (БГТ). Другие консерванты включают этанол .
Существует также другой подход, заключающийся в пропитке упаковочных материалов (пластиковых пленок или других) антиоксидантами и антимикробными средствами. [19] [20]
Облучение пищевых продуктов [21] — это воздействие на пищевые продукты ионизирующего излучения . Могут использоваться различные типы ионизирующего излучения, включая бета-частицы (высокоэнергетические электроны ) и гамма-лучи (испускаемые радиоактивными источниками, такими как кобальт-60 или цезий-137 ). Облучение может убивать бактерии, плесень и насекомых-вредителей, замедлять созревание и порчу фруктов, а при более высоких дозах вызывать стерильность. Эту технологию можно сравнить с пастеризацией ; ее иногда называют «холодной пастеризацией», поскольку продукт не нагревается. Облучение может позволить сделать низкокачественные или загрязненные продукты пригодными для продажи.
Национальные и международные экспертные органы объявили облучение пищевых продуктов «полезным»; организации ООН , такие как Всемирная организация здравоохранения и Продовольственная и сельскохозяйственная организация , одобряют облучение пищевых продуктов. [22] [23] Потребители могут иметь негативное отношение к облученным пищевым продуктам, основываясь на ошибочном представлении о том, что такие продукты радиоактивны; [24] на самом деле облученные продукты не становятся и не могут стать радиоактивными. Активисты также выступали против облучения пищевых продуктов по другим причинам, например, утверждая, что облучение может использоваться для стерилизации загрязненных пищевых продуктов без устранения основной причины заражения. [25] Международное законодательство о том, можно ли облучать пищевые продукты или нет, варьируется во всем мире от отсутствия регулирования до полного запрета. [26]
Около 500 000 тонн продуктов питания ежегодно облучаются по всему миру в более чем 40 странах. Это в основном специи и приправы , а также все большая часть свежих фруктов облучается для карантина от плодовых мух. [27] [28]
Электропорация с использованием импульсного электрического поля (ПЭФ) — это метод обработки клеток с помощью коротких импульсов сильного электрического поля. ПЭФ имеет потенциал как тип низкотемпературного альтернативного процесса пастеризации для стерилизации пищевых продуктов. При обработке ПЭФ вещество помещается между двумя электродами, затем применяется импульсное электрическое поле. Электрическое поле расширяет поры клеточных мембран, что убивает клетки и высвобождает их содержимое. ПЭФ для обработки пищевых продуктов — это развивающаяся технология, которая все еще изучается. Было ограниченное промышленное применение обработки ПЭФ для пастеризации фруктовых соков. На сегодняшний день на рынке Европы доступно несколько соков, обработанных ПЭФ. Кроме того, в течение нескольких лет в США для пастеризации сока используется ПЭФ. Для целей дезинтеграции клеток, особенно переработчики картофеля, проявляют большой интерес к технологии ПЭФ как к эффективной альтернативе для своих подогревателей. Применения для картофеля уже действуют в США и Канаде. Существуют также коммерческие применения ПЭФ для картофеля в различных странах Европы, а также в Австралии, Индии и Китае.
Изменение атмосферы — это способ сохранения продуктов питания путем воздействия на окружающую их атмосферу. Часто используется для упаковки:
Этот процесс подвергает поверхность пищи воздействию «пламени» ионизированных молекул газа, таких как гелий или азот. Это приводит к гибели микроорганизмов на поверхности. [33]
Высокое давление может использоваться для нейтрализации вредных микроорганизмов и ферментов порчи, сохраняя при этом свежий вид, вкус, текстуру и питательные вещества пищи. К 2005 году этот процесс использовался для продуктов, начиная от апельсинового сока и гуакамоле и заканчивая мясными деликатесами , и широко продавался. [34] В зависимости от настроек температуры и давления, обработка под высоким давлением может либо достичь логарифмического сокращения , эквивалентного пастеризации , либо пройти весь путь до достижения стерилизации всех микробов. [35]
Биоконсервация — это использование естественной или контролируемой микробиоты или противомикробных препаратов в качестве способа сохранения продуктов питания и продления срока их годности . [36] Полезные бактерии или продукты ферментации , производимые этими бактериями, используются в биоконсервации для контроля порчи и нейтрализации патогенов в продуктах питания. [37] Это безвредный экологический подход, который привлекает все большее внимание. [36]
Молочнокислые бактерии (LAB) обладают антагонистическими свойствами, которые делают их особенно полезными в качестве биоконсервантов. Когда LAB конкурируют за питательные вещества, их метаболиты часто включают активные антимикробные вещества, такие как молочная кислота, уксусная кислота, перекись водорода и пептидные бактериоцины . Некоторые LAB производят антимикробный низин , который является особенно эффективным консервантом. [38] [39]
Бактериоцины LAB используются в настоящее время как неотъемлемая часть барьерной технологии . Использование их в сочетании с другими методами консервирования может эффективно контролировать бактерии порчи и другие патогены, а также может подавлять активность широкого спектра организмов, включая изначально устойчивые грамотрицательные бактерии . [36]
Технология барьеров — это метод, гарантирующий, что патогены в пищевых продуктах могут быть устранены или взяты под контроль путем объединения более чем одного подхода. Эти подходы можно рассматривать как «препятствия», которые патоген должен преодолеть, чтобы оставаться активным в пище. Правильное сочетание препятствий может гарантировать, что все патогены будут устранены или обезврежены в конечном продукте. [40]
Технология барьеров была определена Ляйстнером (2000) как разумное сочетание барьеров, которое обеспечивает микробную безопасность и стабильность, а также органолептическое и питательное качество и экономическую жизнеспособность пищевых продуктов . [41] Органолептическое качество пищи относится к ее сенсорным свойствам, то есть ее виду, вкусу, запаху и текстуре.
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 наличие консервантов или биоконсервантов . В зависимости от типа патогенов и степени их опасности интенсивность препятствий можно регулировать индивидуально, чтобы удовлетворить предпочтения потребителей экономичным способом, не жертвуя безопасностью продукта. [40]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
В этой статье использован текст из свободного контента . Лицензия CC BY-SA 3.0 (лицензионное заявление/разрешение). Текст взят из The State of Food and Agriculture 2019. Moving forward on food loss and waste reduction, In short, 24, FAO, FAO.{{cite news}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )