Курс лекций по "Технология"

      Дубильные вещества отличаются терпким, вяжущим вкусом. В плодах находится в небольших количествах (0,1-0,2 %), в терне, кизиле, незрелой хурме - (0,5-1,5 %).

      При окислении дубильные вещества превращаются в темноокрашенные продукты (флобафены). Особенно быстро идет процесс под действием ферментов. Для получения светлых высушенных плодов и овощей их необходимо предварительно пропаривать для инактивации ферментов. Наиболее распространенными и изученными дубильными веществами являются танины и катехины.  

      Ароматические вещества - это летучие соединения, обуславливающие аромат и букет продуктов. Аромат - естественный, характерный запах продукта (аромат свежих фруктов, пряностей); букет - запах, возникающий в процессе созревания, брожения, ферментации (сыра, чая, вина). Ароматические вещества образуются в пищевых продуктах в результате естественных специфических процессов (при созревании фруктов), микробиологических процессов (изготовление сыров), технологической обработки (выпечка хлеба, обжаривание кофе, жарка мяса).

      Аромат  и букет образуются в процессе сложного сочетания разнообразных химических соединений - ароматических углеводородов, сложных эфиров, альдегидов, кетонов, кислот, спиртов и других. Например, в аромате хлеба различают 211 компонентов, кофе - 370, мяса птицы - 189. При этом обычно одно или несколько соединений определяют основной аромат, остальные - тон запаха. Запах пищевых продуктов может быть обусловлен также пахучими веществами, вносимыми извне.  

      Пищевые красители (пигменты)    

        В пищевых продуктах содержатся  красящие вещества:

      - хлорофиллы, придающие зеленую окраску плодам, овощам, зерну, растительным маслам;

      - каратиноиды - полиненасыщенные соединения оранжевого (каротин), желтого (ксантофилл), красного (ликопин) цвета; растворимы в жирах; встречаются в плодах, овощах, растительных маслах;

       - флавоновые пигменты, имеющие желтый или оранжевый цвет, растворимы в воде, содержатся в сухих чешуях репчатого лука, хмеле, чае;

      - антоцианы - придают плодам и овощам красную, голубую, синюю окраску (виноград, брусника, черника).

       
   Лекция 6.

      Микроорганизмы 

      Микроорганизмы - это живые существа, не образующие хлорофилл, одни из которых принадлежат к растительному миру (микроскопические грибы и дрожжи), другие - к животному (протозоа). Различные группы бактерий имеют различное происхождение, поэтому бактерии выделены в самостоятельную группу простейших существ и занимают промежуточное положение между животным и растительным миром.

      Большинство микроорганизмов - одноклеточные существа, видимые только с помощью микроскопа; лишь плесневые грибы и нитчатые бактерии являются многоклеточными организмами и могут быть иногда различимы невооруженным глазом. Вирусы не имеют клеточной структуры.

      Бактерии

      По  внешнему виду различают три основные формы бактерий: шаровидные (кокки), палочковидные и извитые. Размеры бактерий могут колебаться от 0,5-2,0 мкм (кокки) до 3-20 мкм (извитые). Бактерии в виде длинных палочек и нитей с боковыми выростами объединены в группу микобактерий; имеющие форму нитей называют нитчатыми; группа слизистых бактерий, отличающихся сложностью строения и способностью к образованию слизей, называют миксобактериями. Бактериальная клетка состоит из оболочки, цитоплазмы и ядерного вещества. Некоторые виды бактерий образуют споры и капсулы. Капсула предохраняет бактерии от неблагоприятных воздействий окружающей среды; споры служат для размножения бактерий, чрезвачайно устойчивы к влиянию внешней среды, способны сохраняться годами.

      Грибы - это низшие растительные организмы, развивающиеся вегетативным путем и посредством спор; имеют вегетативное тело в виде мицелия. Наиболее широко в природе распространены плесневые грибы и дрожжи. Отдельные виды плесеней и дрожжей используются в пищевой промышленности для технологических целей; некоторые из грибов вызывают порчу продуктов и являются возбудителями заболеваний человека и животных (микозов).  
      К дноклеточным (низшим) плесневым грибам относят нитевидные грибы родов мукор, тамнидиум, ризопус, оомицеты. Некоторые виды мукоровых грибов используют в пищевой промышленности для производства органических кислот и спирта. Многие виды этих грибов вызывают порчу пищевых продуктов, заболевания кожи, глаз и легких у людей и животных.  
      К многоклеточным (высшим) плесневым грибам относят пенициллиум, аспергиллюс, кладоспориум. Некоторые многоклеточные плесневые грибы продуцируют антибиотики - пенициллин, аспергиллин, поэтому применяются для приготовления медицинских и ферментных препаратов, лимонной кислоты. Плодовые тела некоторых грибов являются съедобными (шампиньон, белый гриб, подосиновик и другие) и используются в пищу.  
      Плесневые грибы наносят огромный ущерб, поражая практически все пищевые продукты. Они являются главными возбудителями порчи злаковых культур, плодов, овощей, мясных и молочных продуктов. Некоторые плесневые грибы образуют в процессе жизнедеятельности ядовитые вещества - афлатоксины.

      Дрожжи - это неподвижные одноклеточные организмы, относящиеся к классу грибов. В природе встречаются дрожжи спорообразующие (сахаромицеты) и неспорообразующие (кандида, микодерма, торулопсис). В пищевой промышленности дрожжи используют для производства хлеба, пива, вина, кефира, кумыса, ферментов, витаминов группы В, никотиновой кислоты, лекарственных препаратов, синтеза белков. Отдельные виды дрожжей вызывают нежелательное брожение в пищевых продуктах (варенье, сметане, твороге), могут быть причиной порчи вина, пива, соков, квашеных овощей и молочных продуктов, "меловой болезни" хлеба. Дрожжеподобные организмы способствуют заболеваниям человека с поражением глаз, ногтей, суставов, сухожилий, слизистых оболочек рта, дыхательных путей и пищеварительного тракта.

      Актиномицеты     (Лучистые грибы) - занимают промежуточное положение между плесневыми грибами и бактериями. На питательной среде колония лучистых грибов образует плотное центральное ядро с расходящимися к периферии нитями наподобие лучей. Отдельные виды актиномицетов используют для получения антибиотиков - стрептомицин, биомицин; некоторые актиномицеты вызывают порчу пищевых продуктов и заболевание актиномикоз, сопровождающееся разрушением мягких тканей и костей.

      Вирусы. Это мельчайшие микроорганизмы, видимые только в электронный микроскоп, не имеют клеточного строения, состоят из белка и нуклеиновой кислоты, являются внутриклеточными паразитами, чувствительны к антибиотикам. Многие вирусы способны вызывать заболевания человека и животных, на искусственных средах не культивируются.

      Питание микроорганизмов осуществляется путем поступления водных растворов питательных веществ через стенки мембраны. Из всех питательных элементов для микроорганизмов наиболее важными являются углерод и азот. По типу усвоения углерода микроорганизмы делят на автотрофы (способные усваивать углерод путем хемосинтеза или фотосинтеза из углекислого газа воздуха) и гетеротрофы (используют углерод готовых органических соединений); из них сапрофиты используют мертвые органические ткани, паразиты размножаются только на живых тканях, вызывая инфекционные заболевания. По характеру усвоения азота микроорганизмы подразделяются на азотфиксирующие (использующие для питания азот воздуха), протеолитические (расщепляющие белки) и нитритно-нитратные (усваивающие окисленные формы азота).  
      По типу дыхания микроорганизмы делят на: аэробы (использующие для дыхания кислород воздуха); анаэробы (получают энергию для дыхания за счет расщепления питательных веществ без доступа кислорода воздуха, то есть в процессе брожения); факультативные анаэробы могут развиваться в средах, содержащих воздух, и без него.

      Влияние внешней среды на жизнедеятельность микроорганизмов.

      Микроорганизмы  могут переносить значительные колебания  температуры. Различают:

      психрофилы (холодолюбивые) - оптимальная температура 15-20 градусов, минимальная -10, максимальная 35 (плесневые грибы и некоторые бактерии, вызывающие порчу продуктов в холодильниках);

      мезофилы - оптимальная температура 30-37 градусов, минимальная -10, максимальная 43-50 (основные возбудители порчи пищевых продуктов - плесневые грибы,дрожжи, гнилостные и патогенные микроорганизмы);  
          термофилы - оптимальная 50-60 градусов, минимальная 35, максимальная 75-85 (основные возбудители порчи мясных и растительных консервов, участвуют в процессах самосогревания влажного зерна, муки).  
      Влажность среды оказывает значительное влияние на развитие микроорганизмов: минимальная влажность для жизнедеятельности бактерий 20-  30 %, плесневых грибов 15 %; при повышении влажности интенсивность обмена веществ увеличивается.

      Микроорганизмы  размножаются в средах с различной  концентрацией питательных веществ; при повышении концентрации происходит обезвоживание и плазмолиз клеток, сопровождающийся гибелью большинства микроорганизмов, но некоторые из них могут сохраняться в таком состоянии длительное время. Существуют микроорганизмы, которые живут только в средах с высоким осмотическим давлением осмофилы, они вызывают порчу соленых и сахаросодержащих продуктов.

      Прямые  солнечные лучи и ультрафиолетовое излучение вызывают гибель микроорганизмов. Такое же действие оказывают токи высокой и сверхвысокой частоты, радиоволны. Обработка рентгеновскими и радиоактивными лучами, ультразвуком малой мощности может стимулировать развитие микробных клеток; при большой мощности облучения вызывает их гибель.

      Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов  необходимо присутствие в среде многих химических соединений, при значительной концентрации химических веществ микроорганизмы погибают. Вещества, вызывающие гибель микроорганизмов, называют антисептиками. К ним относят соли тяжелых металлов, формалин, фенол, крезол, хлор, озон, йод, перекись водорода, углекислый газ, азот, органические кислоты (салициловая, бензойная, сорбиновая, уксусная), эфирные масла и другие. При выборе дезинфицирующих средств необходимо учитывать вид микроорганизма.

      Изменение химического состава пищевых продуктов под действием микроорганизмов. Знание этих процессов позволит как использовать их в технологических процессах пищевых производств, так и предотвратить порчу готовых продуктов и сырья.

      Спиртовое брожение - это расщепление сахара микроорганизмами с образованием спирта и углекислого газа:

      С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + Q.

      Возбудителями спиртового брожения являются дрожжи и некоторые плесневые грибы. В процессе реакции наряду со спиртом  и углекислым газом в небольших  количествах выделяются уксусная кислота, глицерин, высшие спирты. Используется при производстве хлеба, спирта, вина, кваса, пива; самопроизвольно протекает в сахаросодержащих продуктах, приводя к их порче.

      Молочно-кислое брожение вызывается молочно-кислыми бактериями, расщепляющими сахара до молочной кислоты:

      С₆Н₁₂О₆   → 2С₂Н₄ОНСООН + Q.

      Используется  при производстве кисло-молочных продуктов, сыров, хлеба, квашении овощей; может быть причиной скисания молока, вина, "кислотного брожения" в консервах.

      Пропионово-кислое брожение состоит в превращении сахара или молочной кислоты в пропионовую и уксусную кислоты с выделением энергии, углекислого газа и воды пропионово-кислыми бактериями:

      3С₆Н₁₂О₆   → 4С₂Н₅СООН + 2СН₃СООН + 2СО₂ + 2Н₂О + Q;  

      глюкоза                 пропионовая           уксусная

      3С₂Н₄ОНСООН   → 2С₂Н₅ОН + СН₃СООН + СО₂ + Н₂О + Q.

      Пропионово-кислое брожение играет важную роль при созревании сыров: присутствие пропионовой и уксусной кислот в сыре обусловливает его специфический вкус и аромат; эти кислоты являются также ингибиторами развития плесневых грибов.

      Масляно-кислое брожение вызывается масляно-кислыми бактериями и заключается в расщеплении сахаров на масляную кислоту и газы:

      С₆Н₁₂О₆     → С₃Н₇СООН + 2СО₂ + 2Н₂ + Q.

      Этот  вид брожения применяется для  получения масляной кислоты, обладающей резким запахом и горьким вкусом; эфиры этой кислоты имеют приятный запах цветов и фруктов и используются в качестве ароматизаторов в кондитерской и безалкогольной промышленности. Развитие масляно-кислых бактерий в пищевых продуктах придает им неприятный запах и горький вкус, вызывая порчу овощей, прогоркание молочных продуктов, вспучивание сыров.