Возросший за последние годы спрос на свежие и безопасные пищевые продукты соз­дал перспективу для исследований и разработок альтернативных методов консерви­рования. Многие из них основаны на физических принципах, отличных от тепловой обработки, например, на применении высокого давления, импульсного электриче­ского поля, осциллирующего магнитного поля и ультразвука (по отдельности или о сочетании с пастеризацией, охлаждением или замораживанием). Были проведены испытания некоторых химических методов обработки, например, применение хитозанов, бактериоцинов и других противомикробных препаратов. До настоящего вре­мени эксперименты проводились в лабораторных условиях без масштабного вне­дрения их результатов. Усилия микробиологов были направлены в основном на уничтожение патогенной микрофлоры, а дрожжевые клетки зачастую служили в ка­честве эукариотических модельных организмов.

5.6.1 Нетермические методы консервирования

Гидростатическое давление

Давление выше 100 МПа разрушает клеточные мембраны и может инактивировать вегетативные клетки. Эукариотические дрожжевые клетки более чувствительны к высокому давлению, чем прокариотические бактерии, а бактериальные споры чрез­вычайно устойчивы. Давление в 400-600 МПа вызывает инактивацию микроорга­низмов, но неполную, так как некоторые клетки после повреждения могут выжи­вать. В инактивации дрожжей очень важную роль играет активность воды, тогда как значение рН на их выживание не влияет (табл. 5.9). Хотя стоимость и производи­тельность оборудования ограничивает промышленное применение высокого давле­ния для обработки пищевых продуктов, его использование постоянно расширяется [10]. Технология высокого давления чаще всего применяется при консервировании фруктовых соков, джемов, желе, соусов и других продуктов, подверженных дрожже­вой порче.

Таблица 5.9. Время десятикратного уменьшения численности (показатель D) при инактивации аскоспор Saccharomyces cerevisiae высоким давлением (по [11])

Импульсное электрическое поле

Электрические поля с напряженностью 5-25 кВ/см, применяемые в виде несколь­ких десятков импульсов, каждый длительностью в несколько микросекунд, способ­ны инактивировать микроорганизмы. Под воздействием электрического поля дрож­жи погибают быстрее, чем бактерии, причем инактивация возрастает с повышением напряженности поля и количества импульсов. Воздействие импульсного электриче­ского поля повреждает клеточную структуру, о чем свидетельствуют фотографии, сделанные с помощью электронного микроскопа. Этот метод может применяться для консервации таких жидких продуктов, как фруктовые соки и молоко, не вызы­вая нежелательных органолептических изменений.

Осциллирующее магнитное поле

Магнитное поле высокой интенсивности, достаточной для инактивации микроорга­низмов, можно создать с помощью катушки индуктивности, через которую пропуска­ется электрический ток. Для консервирования в магнитном поле лучше всего подхо­дят пищевые продукты с высоким электрическим сопротивлением. Хотя проведены успешные эксперименты в области консервирования апельсиновых соков и йогур­тов, контаминированных Saccharomyces cerevisiae, прежде чем эта технология сможет найти промышленное применение, необходимо более тщательное ее изучение.

Световые импульсы

Антимикробный эффект УФ-облучения сводится к повреждению ДНК, что приво­дит к летальному исходу или мутациям клеток. УФ-облучение используется, в част­ности, для стерилизации воздуха и обработки питьевой воды. Ближнеинфракрасное УФ-излучение, применяемое в виде коротких импульсов высокой интенсивности, составляет основу технологии, которая может использоваться для стерилизации поверхностей пищевых продуктов и упаковочных материалов, а также тонкого слоя прозрачных жидкостей. При использовании полноспектрального света интенсив­ностью 0,1-0,4 Дж/см2 количество дрожжевых клеток может быть уменьшено на 5-6 логарифмических циклов всего за 2-4 вспышки. Плесени и бактерии оказыва­ются более устойчивыми. Эта технология составляет альтернативу асептической обработке.

Ультразвук

В ультразвуковых технологиях используются звуковые волны высокой энергии – от 20 000 и более колебаний в секунду (Гц). Ультразвук большой мощности благода­ря создаваемой внутриклеточной кавитации, которая нарушает клеточные структу­ры и функции, обладает микробиоцидным эффектом. Пищевые материалы могут препятствовать распространению звуковых волн, поэтому для обеспечения безопас­ности продуктов ультразвук должен применяться совместно с другими методами консервирования. По всей видимости, ультразвук имеет огромный потенциал для обеззараживания продуктов и технологического оборудования. Очищающее дейст­вие кавитации проявляется в удалении клеток с поверхности сырых и минимально обработанных фруктов и овощей, но в настоящее время нам не известен ни один пи­щевой продукт, обработанный этим способом в промышленных условиях.

5.6.2. Противомикробные препараты

Кроме разработки новых физических методов инактивации микроорганизмов про­должается поиск новых перспективных химических и биохимических препаратов для консервирования пищевых продуктов. Натуральные противомикробные препа­раты (лизоцим, низин и другие бактериоцины), оказывают антагонистическое воз­действие на бактерии, но они, как правило, не действуют на грибы. Реутерин, мета­болит Lactobacillus reuteri, обладает широким спектром действия и подавляет рост грамположительных и грамотрицательных бактерии, а также грибов. За исключени­ем низина, который применяется как биоконсервант в ряде пищевых продуктов, другие бактериоцины пока не нашли практического применения.

Противомикробную активность способен проявлять хитозан, деацилированное производное хитина, особенно по отношению к мицелиальным плесеням и дрож­жам. Известны работы по применению хитозана в концентрации 0,3-1,0 г/л в каче­стве средства пролонгирования хранения свежих фруктов и овощей, однако в све­жих фруктах и салатах, заправленных майонезом, рост дрожжей подавлялся не пол­ностью [8, 9].

Сообщается также о противомикробном действии экстрактов растений, содер­жащих различные натуральные вещества, в частности, эфирных масел и бальзамов [6]. Экстракты чеснока, лука и хрена, а также специй (корицы, гвоздики, горчицы, орегана и др.) могут оказывать антибактериальное или антигрибковое действие, а иногда – и то и другое. Тем не менее использование их эффективных концентра­ций обусловливает чрезмерный аромат, который не совместим с большей частью пищевых продуктов. Эффективность экстрактов растений увеличивается в случае их применения в сочетании с другими консервирующими ингредиентами. Напри­мер, в работе [1] было установлено, что ванилин в концентрации 0,2% предотвра­щает рост важнейших ДВПП (Saccharomyces cerevisiae, Zygosaccharomyces bailii, Z. rouxii и Debaryomyces hansenü) в яблочном пюре с рН 3,5 и αω0,95 в течение 40 сут хранения при 27°С.

5.6.3. Современные комбинированные методы консервирования

Многие новые альтернативные методы консервирования разработаны специально для использования в «барьерной технологии», предполагающей одновременное применение нескольких методов с синергическим эффектом. Для достижения опти­мального качества продукта и микробиологической безопасности альтернативные физические методы обработки в сочетании с другими способами консервирования могут использоваться, как и в случае облучения, в меньших дозах по сравнению с их применением по отдельности. Высокое давление, импульсные электрические поля, ультразвук и осциллирующие магнитные поля можно успешно применять одновре­менно с пастеризацией или замораживанием без снижения конечной эффективно­сти обработки. Для защиты от дрожжевой порчи фруктовых соков и нарезанных фруктов при сохранении аромата, вкуса, цвета и функциональных свойств продук­тов целесообразно использовать такие комбинированные способы, как «мано-термо-звуковая» технология (низкое давление + щадящая температура + ультразвук) или осмодегидрозамораживание (добавление сахара + воздушная сушка + замора­живание). Применение новых методов для предотвращения роста патогенных и вы­зывающих порчу микроорганизмов и для обеспечения качества и безопасности пи­щевых продуктов – одно из перспективных направлений развития современных пи­щевых технологий.