Процессы, происходящие при хранении сырья

Потери сырья при хранении приносят значительные экономические убытки во всех странах. По данным ФАО (международной организации по сельскому хозяйству и продовольствию) потери зерна ежегодно составляют 6-10%, особенно велики они при хранении плодов и овощей – 20-30% и выше.

Потери сырья обусловлены его свойствами и условиями хранения. Различают качественные потери и потери массы. Качественные потери связаны с уменьшением содержания в сырье полезных веществ, с частичной или полной утратой его доброкачественности. Эти потери не нормируются. К потере массы относятся количественные потери, связанные с убылью массы сырья. Они сравнительно легко учитываются и нормируются. Оба вида потерь взаимосвязаны и в большинстве случаев потери массы сырья сопровождаются снижением его качества и, наоборот, снижение качества приводит к потере массы сырья.

На сохраняемость сырья влияет его химический состав и интенсивность протекающих в нем процессов: физических, физико-химических, химических, биохимических и микробиологических. В зависимости от этих факторов сырье можно разделить на две группы.

В первую группу входит скоропортящееся сырье, содержащее большое количество воды, - плоды, овощи, мясо, молоко и др. Кроме воды это сырье содержит белки, жиры, углеводы, витамины, что создает благоприятные условия для развития микроорганизмов. В таком сырье также активно протекают биохимические и химические процессы.

Ко второй группе относят сырье с низким содержанием влаги – сахар, растительное масло и др. Для этой группы типичны физические, физико-химические и химические процессы.

Физические и физико-химические процессы протекают в сырье под действием факторов внешней среды: температуры и относительной влажности воздуха, света, механических воздействий. К физическим и физико-химическим процессам, наиболее часто протекающим при хранении сырья, относят сорбцию и десорбцию паров воды, а также других веществ и газов, старение белков, деформацию и нарушение целостности. Эти процессы вызывают снижение органолептических показателей, приводят к частичной или полной потере доброкачественности сырья.

Наиболее распространенными процессами являются сорбция и десорбция паров воды и газов.

При сорбции влаги масса сырья увеличивается, при этом сырье теряет сыпучесть и слеживается (соль, сахар, мука). Также неблагоприятно влияет на качество сырья десорбция влаги. При высыхании наряду с потерей массы происходят изменения в структуре и свойствах плодов, овощей, мяса. Обычно испарению способствует высокая температура, низкая относительная влажность воздуха, активная вентиляция.

Некоторые виды сырья могут терять при хранении ароматические вещества, либо приобретать нежелательные вкус и запах. Это происходит вследствие диффузии ароматических веществ во внешнюю среду или в результате поглощения продуктом летучих веществ из хранящегося рядом сырья.

Для муки, крупы, бобовых культур характерно старение белков и коллоидов. Этот процесс сопровождается снижением способности белков к набуханию, растворимости.

Значительные качественные и количественные потери происходят в результате механических повреждений сырья. Механические повреждения вызывают, например, деформацию плодов и овощей и они легче подвергаются микробиологической порче.

Химические процессы происходят в сырье без участия ферментов продукта и микроорганизмов и приводят к изменению химического состава и снижению качества сырья. Одним из наиболее распространенных химических процессов является прогоркание жиров – окислительная порча под действием кислорода воздуха. Этот процесс характерен для пищевых жиров и жиросодержащих продуктов – растительного масла, животных жиров, орехов и др. Окислению подвергаются в первую очередь ненасыщенные жирные кислоты, при этом накапливаются продукты окисления, в том числе токсичные. На скорость окисления влияют степень ненасыщенности кислот, температура хранения, присутствие катализаторов (металлов, света), наличие антиокислителей.

Другим химическим процессом является неферментативное потемнение в результате реакции между аминокислотами и восстанавливающими сахарами – меланоидинообразование. Этот процесс протекает при хранении сушеных овощей, картофеля, яичного порошка.

Химическими процессами обусловлено и разрушение витаминов.

Биохимические процессы – это процессы, обусловленные действием ферментов самого продукта. Активность протекания таких процессов зависит от природы продукта, особенностей обмена веществ, условий хранения. Наибольшее влияние на изменение химического состава при хранении оказывают дыхание и автолитические процессы.

Дыхание – процесс, присущий всем живым организмам. Оно связано с деятельностью окислительно-восстановительных ферментов и является важным источником энергии, необходимым для обмена веществ. Дыхание играет большую роль при хранении сырья растительного происхождения, оно сопровождается потерей массы сырья, изменением состава окружающей атмосферы, выделением влаги и тепла. Выделяющиеся тепло и влага могут быть причиной дальнейшего усиления процесса дыхания.

Интенсивность дыхания зависит от содержания влаги в продуктах, температуры, газового состава окружающей среды.

Гидролитические процессы протекают в сырье под действием ферментов гидролаз. Интенсивность этих процессов определяется химическим составом сырья, наличием и активностью ферментов, условиями хранения. Гидролитические процессы могут оказывать положительное и отрицательное влияние на качество сырья. В начале хранения при созревании плодов и овощей происходит гидролиз крахмала до сахаров, из протопектина образуется пектин, что приводит к улучшению вкуса и консистенции. При длительном хранении при полном гидролизе протопектина мякоть плодов становится мягкой и дряблой. Ферментативный гидролиз жиров имеет большое значение при хранении, например, муки и крупы. Образование свободных жирных кислот приводит вначале к возрастанию кислотности, затем происходит прогоркание продукта за счет ферментативного окисления свободных жирных кислот.

При хранении мяса и рыбы под действием тканевых ферментов протекает автолиз – комплекс процессов, приводящих к изменению органолептических свойств продуктов. В результате автолиза происходят превращение гликогена в молочную кислоту, а также различные преобразования белков мышечной ткани. При ограниченном автолизе увеличиваются нежность и сочность мяса, улучшаются его вкус и запах. При глубоком автолизе происходит распад белков, жиров, увеличивается отделение сока, появляется неприятный кислый вкус.

Микробиологические процессы протекают под действием ферментов микроорганизмов, они являются одной из главных причин порчи сырья при хранении.

Основными микробиологическими процессами являются брожение, гниение, плесневение.

Спиртовое брожение может являться причиной порчи плодов, ягод, соков они приобретают спиртовый привкус, изменяется их консистенция.

Молочнокислое брожение вызывает прокисание молока при хранении, маслянокислое – порчу картофеля, прогоркание молока.

Гниение – распад белковых веществ под действием ферментов гнилостных бактерий. Гниение возникает в сырье, богатом белком, - в мясе, рыбе, яйцах, молоке. При этом белки распадаются до аминокислот, из которых в аэробных условиях образуются сероводород, аммиак, метан, оксикислоты, спирты, а в анаэробных условиях – амины, многие из которых ядовиты, фенол, меркаптаны, обладающие очень неприятным запахом.

Плесневение обусловлено развитием различных видов плесневых грибов, образующих на поверхности продуктов пушистые налеты и пленки разного цвета и строения. Плесневые грибы расщепляют белки, жиры и углеводы продуктов, используя образовавшиеся вещества для построения клеток. Конечными продуктами разложения органических веществ некоторыми плесневыми грибами являются афлатоксины – ядовитые для человека соединения. Плесневению могут подвергаться практически все виды сырья.