Лекция 11. Биотехнологиялық консервілеу әдістері

Биотехнологиялық консервілеу әдістері – тағам өнімдерін өңдеу әдістерінің ең қарапайым және қол жетімді, өнеркәсіпте кеңіненқолданылатын және үй жағдайнда пайдаланылатын әдістер болып табылады.

Бұл әдістерге квашение капусты, қияр, томат, қарбыз, бұрыш, сарымсақ және т.б. көкөністерді тұздау; мочение яблок; саңырауқұлақтар мен көкөністерді маринадтау; ет тұздау және көптеген басқа, белгілі түрдегі микроорганизмдердің кәдімгі микроорганизмдердің өсуіне тосқауыл болу қасиетінде негізделген өңдеу әдістері жатады. Кәдімгі микроорганизмдер деп әдетте өнімде және оның бетінде кездесетін барлық түрдегі микроорганизмдерді айтамыз.
Тұқымдар мен көкөністерді биотехнологиялық консервілеу әдістері.

Бұл әдістер сүтқышқылды бактериялардың қантты ашыту қабілетінде негізделеді. Ұқсатылатын шикізаттың түріне байланысты сүтқышқылды ашу процесі әртүрлідей аталады: тұздау (қияр, томат, қарбыз), квашение (орамжапырақ), мочение (алма).

Ашу процесінің қай бағытта жүретіні орта жағдайларымен, микроорганизмдердің саны және түрімен, тұздық концентрациясымен, температурамен, ашуға қойылған өнімнің бетінің дұрыс жабылуымен реттеледі.

Көкөністерді кесу кезінде кесілген жерде жасушаның сөлі бөлініп шығады және бұл жерде сүтқышқылды микроорганизмдердің өсіп-өнуіне жағдай жасалады. Сүтқышқылды микроорганизмдер СО₂, сүт қышқылын, сірке қышқылын және этил спиртін түзеді, бұлар ортаның қышқылдығын тез төмендетеді, сонымен зиянды микроорганизмдердің тіршілігін тоқтатады және ферменттердің белсенділігін басады. СО₂ көкөністердегі ауаны алмастырады, сонымен анаэробтық орта қалыптастырады.

Тұздау деп етті ас тұзымен өңдеу және тұздың етке біркелкі сіңуі үшін және ет немесе ет өнімдеріне қалаулы қасиеттер беретін процестердің өтуіне жеткілікті уақыт ішінде ұстауды айтады.

Етке жеткілікті мөлшерде енгізілетін тұз консервілеуші әсер білдіреді, өйткені автолиз және шіру процестерін бәсеңдетеді.

Ас тұзы микроорганизмдердің өсуіне тосқауыл болады. Тұздықта және тұздалған өнімдерде көбінесе сүтқышқылды бактериялар, ашытқының бірнеше түрі және плесень көптеген түрлері кездеседі.

Өнеркәсіптік деңгейде тұздаудың үш түрі кездеседі: құрғақ тұзбен тұздау, тұздықпен тұздау және аралас (комбинирленген) тәсілмен тұздау.

Комбинирленген тәсілді ветчина тәрізді өнімдерді шығаруда қолданады. Етті бөлшектеп оған тұздауға арналған қоспаны жағады, содан соң тұздыққа салып қояды.

Балық өнеркәсібінде тұздау процесін үш периодқа бөледі:

- тұз немесе тұздықтың балықтың беттік қабаттарына сіңуі;

- тұздың балық етіне толығымен сіңуі;

- балық етінің тұздалған өнімге тән дәмі, хош иісі және консистенциясының қалыптасуы өтетін жетілдіру процесі.

Өнеркәсіптік деңгейде қолданылатын тұздау тәсілдері былай жіктеледі:

- балық – тұз – тұздық жүйксінің қалыптасу тәсілі бойынша: құрғақ тұзбен тұздау, тұздықпен тұздау, комбинирленген;

- балық тұздау процесінің аяқталуы кезіндегі еттегі тұздық концентрациясы бойынша: қаныққан (қатты), қанықпаған (әлсіз, орташа);

- тұздау температурасы бойынша: жылы, салқын, суық;

- тұздау процесінің аяқталу деңгейі бойынша: аяқталған, үзілген (аяқталмаған).

Құрғақ тұзбен тұздау негізінен майда майы аз балықты тұздау үшін қолданылады. Өйткені өлшемдері кішкентай, тез тұздалады.

Тұздықпен тұздау да майда балықты тұздау үшін қолданылады.

Комбинирленген әдіс майлы балықты тұздау үшін қолданылады. Майлы балық тұздыққа бірден батып кетпейді, яғни бет жағы тұздалмай қалады. Сондықтан алдымен бетіне тұз жағып алып, содан соң тұздыққа салады.

Жылы тұздықпен тұздау 5 °С және одан жоғары температурада жүргізіледі. Бұл тәсіл майда және арық балықты тұздау үшін қолданылады. Үлкен және майлы балықты тұздағанда микроорганизмдердің әсерінен өнім бұзылып кетуі мүмкін.

Салқын тұздықпен тұздау (температура 5 °С-дан төмен және жаңа ауланған балықтың криоскопия температурасынан жоғары емес) өлшемдері орташа және үлкен майлы балықты тұздайды. Бұндай температурада бүлініп үлгермейді, одан бұрын тұз сіңіп үлгереді.

Суық тұздықпен тұздау кезінде балықты алдымен минус 2 – 4 °С температураға дейін тоңазытады, содан соң комбинирленген тәсілмен немесе құрғақ тұзбен тұздайды. Бұл тәсілмен өте үлкен майлы теңіз балықтарын тұздайды.

Қаныққан тұздықпен тұздау қатты тұздалған арық немесе орташа тұздалған семіз балықты тұздау үшін қолданылады.

Қанықпаған әлсіз тұздықпен тұздау тәсілімен әлсіз тұздалған, орташа тұздықпен орташа тұздалған балық дайындалады. Әлсіз тұздықтың концентрациясы 10-15 %; орташа – 15-20 % тұз.

Сүтті ұйыту процесі сүтқышқылды өнімдер, творог, сары май, сыр өндіру кезінде қолданылады. Сүт өнеркәсібінде сүтті ұйыту консервілеу әдісі болып есептелмейдә, алайда, үйыту процесін жүргізу арқылы шығарылған өнімдер жаңа сауылған сүтке қарағанда бөтен микрофлораның әсеріне қатысты тұрақты болып табылады.

Ұйыту кезінде ашудың екі түрі орын алады:

- сүтқышқылды;

- аралар, яғни сүтқышқылды және спирттік.

Сүтқышқылды ашу кезінде (бұндай ашу түрі простокваша, ацидофилді сүт, йогурт және т.б. өнімдерді өндіру үшін қолданылады) сүт қантына лактаза ферменті әсер етеді, ал лактазаны сүтқышқылды бактериялар түзіп шығарады.

Ашудың бірінші кезеңінде лактоза глюкоза және галактозаға дейін ыдырайды, олардан ары қарай жүретін ферменттік реакциялар нәтижесінде сүт қышқылы түзіледі. Ал сүт қышқылы консервілеуші эффект береді.

Сүтқышқылды ашудың жанама процестерінің нәтижесінде лектозадан кейбір ұшпалы қышқылдар, көмірқышқыл газы және т.б. түзіледі. Ароматтүзуші бактериялардың әсерінен сүт қанты диацетил және ацетоин түзіп ыдырайды. Диацетил мен ацетоин өнімге ерекше иіс береді.

Аралас ашу кезінде сүтке сүтқышқылды бактериялар және сүт дрожжилары әсер етеді. Бірінші кезеңде лактоза глюкоза және галактозаға дейін ыдырайды, олардан пировиноград қышқылы түзіледі.

Сүтқышқылды бактериялардың әсерінен пировиноград қышқылының бір бөлігі сүт қышқылына дейін тотықсызданады, екінші бөлігі сүт дрожжилері ферменттерінің әсерінен сірке альдегиді және көмірқышқыл газға дейін ыдырайды. Сірке альдегиді соңынан этил спиртіне айланады.

Сүтқышқылды және аралас ашу нәтижесінде түзілетін сүт қышқылы сүттің казеинаткальцийфосфат кешенімен әрекеттеседі. Нәтижесінде кальций байланады, ал казеин босайды. Бос казеин қышқылды ортада ұйытынды түрінде коагуляцияланады.

Кефир және басқа барлық сүтқышқылды өнімдерді өндіру кезінде сүтқышқылды стрептококктар, таяқшалар және сүт дрожжилерінің таза культуралары қолданылады.

Негізінен сүтқышқылды стрептококктар екі түрге бөлінеді: мезофилді сүтқышқылды стрептококктар (Str. lactis), өсу оптимумы 30-35 °С және термофилді (Str. termophilus), өсу оптимумы 40-45 °С.

Ұйытындыға сметана тәрізді консистенция беру үшін кейбір ашытқыларға кілегей стрептококктарын (Str. cremoris) қосады.

Кейбір ашытқылардың құрамына арамат түзуші микроорганизмдер (Str. diacetilactis, Str. paracitrovorus) қосады.

Сүтқышқылды таяқшалардың ішінен (олар қышқылдықты жақсы көтереді) ашытқыларда болгар таяқшасы (Lactobacillus bulgaricum) және ацидофилді таяқшалар (Lactobacillus acidophillum) қолданылады. Олар сүттің қышқылдығын 200-300 °Т-ға дейін көтереді.

Кейбір өнімдерді шығару кезінде (қымыз, шұбат және т.б.) сүт дрожжилері қолданылады. Олар спирттік ашуды қозғайды. Нәтижесінде сусында өткір дәм және көбікшелі консистенция пайда болады.

Лекция 12. Тағам өнімдерін стерилизациялау.
Жалпы мағнада стерилизациялау - өнімдерді олардағы микроорганизмдерді және олардың спораларын толығынан жойып өңдеу әдісі болып табылады.

Өнімдерді стерилизациялау түрлері:

- жоғары температураға дейін қыздыру;

- иондаушы сәулелермен өңдеу;

- микроорганизмдердің жойылуын қамтамасыз ететін химиялық заттарды енгізу;

- басқа тәсілдер немесе тәсілдер комбинациясын, мысалы алдымен химиялық зат енгізіп, соңынан жоғары температураға дейін қыздыруды қолдану арқылы.

1. Стерилизациялау тағам өнімдерін консервілеу әдісі ретінде (Стерилизация как метод консервирования пищевых продуктов).

2. Ет және балық өнімдерін стерилизациялау (Стерилизация мясных и рыбных продуктов).

3. Сүтті стерилизациялау (Стерилизация молока).

4. Тұқымдар мен көкөністерді стерилизациялау (Стерилизация плодов и овощей).

5. Жоғары температураға дейін қыздыру арқылы стерилизациялау (Стерилизация при высоких температурах).

6. Иондаушы сәулелермен стерилизациялау (Стерилизация ионизирующими лучами).

7. Химиялық заттарды енгізу арқылы стерилизациялау (Стерилизация путем введения химических веществ.

Өнімнің ылғалдығы төмен болса, микроб клеткалары осмостық жолмен ылғалынан айрылады, нәтижесінде олар тіршілігін тоқтатады (плазмолизге ұшырайды).

Өнімдерді кептіру кезінде олардың ылғалдығы 8-25 % - ке, яғни микроорганизмдер өсе алмайтын жағдайға дейін төмендейді. Бірақ кептіру кезінде барлық микроорганизмдер плазмолизге ұшырамайды, микробтардың көбі анабиоз күйіне ауысып көп уақыт ішінде тіршілік қабілетін сақтап қалады. Құрғақ өнімге су қосқан кезде бұндай микробтар қайта тіріледі және осе бастайды.

Басқа консервілеу әдістерімен салыстырғанда кептірудің көптеген ұтымды жерлері бар:

- кептіру технологиясы және оны жүзеге асыру үшін қолданылатын жабдықтар басқа консервілеу әдістеріне қарағанда қарапайым болып табылады;

- кептіру кезінде шикізаттың салмағы мен көлемі бірнеше мәрте азаяды, яғни өнімді тасымалдауға жұмсалатын шығындар едәуір төмендейді;

- құрғақ өнімдерді үй жағдайында кәдімгі бумада (орамада) сақтауға болады.

Кептіру әдімінің кемшілігі - өнімнің дәмі мен құрылымының өзгеруі.

Бұл тәсілмен бөлшектелген материалдар және дәнді дақылдарды кептіреді.

Кептіргіш агент ретінде жылы ауа, пеш газдары немесе құрғақ бу қолданылады. Кептіргіш агент материалға өз жылуын береді, соның әсерінен материалдағы ылғал буға айланалып ұшады, ал материал кебеді. Конвективтік тәсілде кептіргіш агент жылу тасымалдағыш және ылғал сорғыш болып табылады.

Конвективтік тәсіл қарапайым болып табылады және материалдың температурасын реттеу мүмкіндігін береді.

Бұл тәсіл кең тараған, кептіргіш қондырғылардың көптеген түрлері осы тәсілде негіздележі.

Сүт өнеркәсібінде сүт, балаларға арналған сүт өнімдерін кептіру үшін шашыратып кептіргіш қондырғылар кеңінен қолданылады. Бұндай кептіргіштер жұмыртқа және т.б. өнімдерді кептіру үшін де қолданылады. Бұл қондырғыларда шикізатты (мысалы сүтті) арнайы шашыратқыш тораптан өтуізіп, майда дисперсия түрінде кептіру мұнарасының ішінде шашыратады. Мұнараның ішіне ыстық ауа жіберу арқылы шашыраған сүт бөлшектерін кептіреді. Шашырату нәтижесінде 1кг сіттің беті мың есе үлкейіп, 600 м² ауданын құрайды.

Бұл кептіру тәсілі материлға жылуды кептіргіштің ыстық бетімен түйісу арқылы жүзеге асырылады. Бұл жағдайда ауа кептіргіште буланған ылғалды мұнарадан шығару үшін қолданылады, яғни ылғал жұтқыш болып табылады.

Материалдың әр түрі қабаттарында температура әр түрлі: ең жоғары температура қыздырғыш бетімен түйісетін қабатта болады, ең төмен температура – сыртқы қабатта

Кептіру процесінде ылғалдың үлесі біртіндеп қыздырғыш бетімен түйісетін қабаттардан өнімнің сыртқы қабаттарына қарай ұлғаяды.

Қыздырғыш беті температурасы 100 °С-ден астам судың буымен жылытылады, сондықтан материалдың ыстық бетпен түйісетін қабаттарының температурасы осы температураға дейін көтерілуі мүмкін. Нәтижесінде дайын өнімнің сапасы төмендейді.

Контакттік әдіспен тағам өнімдерін кептіру вальцовый кептіргіш қондырғыларында жүзеге асырылады. Бұл қондырғыларда өнім қызу жазық немесе цилиндр түріндегі бетпен тікелей түйіседі (конттактте болады).

Өсімдік тектес тағам өнімдерін кептіру үшін қысқа толқынды (толқын ұзындығы 1,6-2,2 мкм) инфрақызыл сәулелер қолданылады.

Бұл тәсілмен кептіру кезінде материалға конвективтік тәсілмен кептірумен салыстырғана 30-70 есе қуатты жылу ағыны беріледі.
Сублимациялық тәсілмен кептіру.

Бұл тәсілмен кептіргенде алдымен өнімді минус 25 градусқа дейін мұздатады, содан соң жылу беріп ыздырады. Бұл жерде мұзға айланған су бірден буға айланып ұшып кетеді (сублимация процесі) Қыстың күні жуылған кірді кептіру сублимациялық тәсілдің мысалы болып табылады.

Басында ыстау балықты, кейіннен ет пен ет өнімдерін консервілеу әдісі ретінде қолданыатын болған. Суықпен консервілеу әдісі тарағаннан кейін ыстау консервілеу үшін қолданылмайтын болды. Қазірні кезде бұлл әдіс негізінен өнімге ерекше ысталған дәм беру үшін қолданылады.

Ысталған өнімнің дәмі микроорганизмдердің тіршілігі үшін қолайсыз жағдайлардың, оның ішінде:

- тұздалған өнімнің клеткаларының сөлінде тұздың әсерінен осмостық қысымның жоғары болуы;

- ыстау және кептіру кезінде өнімнің ылғалдығы төмендеуінен судың белсенділігінің төмендеуі;

- түтін компоненттерінің бактерицидтік және антитотықтырғыш әсері туындауынан пайда болады.

Ыстау температурасына байланысты суық (холодное копчение), ыстық (горячее копчение) және жартылый ыстық (полугорячее или теплое копчение) ыстау кездеседі.

Балық және ет үшін ыстау режимдері таблицада келтірілген.

Суық ыстау шикідей ысталатын шұжықтарды, шпик, балық, шұжық түріндегі сыр үшін қолданылады. Ыстық ыстау- жартылай ысталатын шұжық, пісірілген бұйымдар (окорок, рулет), балық үшін қолданылады.

Ыстық ытау суық ыстаудан шамамен 7 есе жылдам жүреді. Суық ыстау 2-5 тәулік бойы жүрсе, ыстық ыстау 3-5 сағат жүреді.
Ыстайтын түтіннің құрамы мен қасиеттері.

Ыстау үшін қолданылатын түтіннің химиялық құрамы күрделі болып табылады. Түтіннің құрамына 300-ден астам органикалық қосылыстар кіреді. Түтіннің құрамынан парафинді көмірсулар, карбон және гетероциклдік қосылыстар (альдегидтер мен кетондар), органикалық қышқылдар, күрделі әфирлер, бензол, фенол, күл және т.б. компоненттер табылады. Түтіннің құрамы және ысталған өнімдердің сапасы бірқатар физикалық факторлардан тәуелді болып табылады.

Оның ішінде:

- жанған ағаштың температурасы (түтіннің температурасы);

- бнрілетін ауаның мөлшері;

- түтін алу әдісі (тлением, ыстық ауамен, горением, құрғақ бумен);

- ағаш түрі және оның жану жылдамдығы;

- түтін кұбырының конструкциясы (мысалы, салқындату, қыздыру, түтінді ылғалдандыру учаскелерінің ұзындығы).

Ысталған өнімнің түсі әлсіз сары түстен қоңыр қара түске дейін өзгереді және ағаш түрінен, әсіресе ондағы целлюлоза, лигнин және смоланың өзара қатынасынан тәуелді болып табылады.

Өнімді ыстау кезінде оның түсінің өзгеруі түтін құрамындағы фенолды және карбонды қосылыстардың қоңыр түсімен және олардың бояғыш қасиетімен байланысты.

Ысталған өнімнің хош иісінің қалыптасуына көптеген ұшқыш, төмен температурада қайнайтын қосылыстардың, мысалы кейбір фенолды, карбонилді және дикарбонилді қосылыстар, сондай-ақ ұшқыш органикалық қышқылдар қатысады.
Түтіннің консервілеуші әсері.

Түтіннің консервілеуші әсері екі облыстан көрінеді. Бір жағынан оның құрамдық бөліктері анық антитотықтырғыш әсер көрсетеді және осы себептен өнімнің майы бұзылмайды, екінші жағынан түтін дрожжилердің, плесневый грибтардың және бактериялардың тіршілігіне кері әсер тигізеді, яғни түтіннің құрамдық фаттары фунгицидтік және бактерицидтік әсер тигізеді.

Түтіннің құрамдық заттарының ингибирлеуші қасиеті өнімнің бет жағы кепкен сайын ұлғая түседі. Бұл жерде беттік қабаттардың ылғалдығы төмендейді, май мен тұздың салыстырмалы үлесі жоғарылайды және осыған орай су белсенділігі төмендейді.

Түтіннің антитотықтырғыш қасиеті оның құрамындағы типтік консервілеуші қосылыстардың, оның ішінде органикалық қышқылдардың (муравьиная, сірке, бензойная), көптеген альдегидтердің және бірқатар фенолды қосылыстардың болуымен байланысты.

Шұжық өнімдерін суық және ыстық тәсілмен ыстайды. Суық тәсілмен ыстау шикідей ысталатын шұжықтар үшән қолданылады. Ыстау температурасы 18-22 °С, ұзақтылығы 2-5 тәулік.

Ыстауға шұжықтар құрғақ затына қатысты 100-150 % ылғалдықпен түседі. Ыстау кезінде булану себебінен ылғалдың 15-20 % ұшады. Ылғалдың төмендеуі шұжықтың сақтауға шыдамдығын жоғарылатады.
Балықты ыстау.

Балықты ыстық тәсілмен, яғни ыстық түтінмен (температурасы 80-170 °С), суық тәсілмен – суық түтінмен (температурасы 180-40 °С) және жартылай ыстық тәсілмен – жылы түтінмен (температурасы 50-80 °С) ыстайды.

Иондаушы сәулелер анық бактерицидтік қасиетке ие және олар жеткілікті дозада берілгенде өте қысқа уақыт ішінде (ондаған секундтар) өнімді толық стерилдеуге мүмкіндік береді. Практикада катодтық сәулелер; рентген сәулелері және радиоактивтык гамма-сәулелер қолданылады.

Басқа консервілеу әдістерімен салыстырғанда мынадай қасиеттері бар:

- өнімді химиялық өзгерістерге аса ұшыратпайды;

- өнімнің температурасы аса көтерілмейді (санаулы градус шамасында ғана);

- аз уақыт ішінде өнімді бірталай тереңдікте өңдейді (бетінен бастап едәуір тереңдікке дейін);

- үздіксіз-ағынды түрде өңдеу мүмкіндігін береді;

- кез келген герметикалық буманы қолдануға болады.

Кемшіліктері:

- өнім аздаған химиялық өзгерістерге ұшырайды, оның дәмі, иісі, консистенциясы біраз өзгереді;

- сәулемен өңдеу кезінде және одан кейін зиянды қосылыстардыңпайда болу қауіпсіздігінің болуы;