Все консервируемые пищевые продукты являются хорошей питательной средой для развития тех или иных микроорганизмов, и в каждой консервной банке к моменту поступления ее на стерилизацию присутствуют микробы. Однако не в каждом продукте микроорганизмы могут развиваться в одинаковой мере хорошо, так как они очень чувствительны к активной кислотности среды, в которой находятся.
По принятым в химии критериям все консервируемые пищевые продукты относятся к кислым средам, ибо водородный показатель их всегда (за редким исключением) ниже 7:
| Консервы | pH |
| Мясные и мясорастительные | 6,0—6,4 |
| Молочные | 6,1 — 6,3 |
| Рыбные: | |
| натуральные | 6,4—7,2 |
| в масле | 6,3—6,7 |
| в томатном соусе | 5,2—5,5 |
| Овощные: | |
| натуральные | 5,2—6,3 |
| закусочные | 4,8—5,1 |
| обеленные | 4,0—5,2 |
| соки | 4,2—5,4 |
| Томатное пюре | 4,5 |
| Томатная паста | 4,8 |
| Компоты: | |
| из вишен, слив, яблок, винограда, айвы, абрикосов и персиков половинками | 3,3—3,9 |
| из абрикосов и персиков целых | 4,0—4,2 |
| из мандаринов | 4,6 |
| из черешен | 4,0 |
| Фруктовые соки: | |
| из черной смородины, яблок, винограда, вишен, айвы | 3,1— 3,8 |
| из абрикосов | 4,0 |
| Джемы, варенья, повидло | |
| из айвы, груш, слив, яблок, абрикосов, черной смородины | 3,1—4,1 |
| из грецкого ореха | 6,7 |
Однако эти данные говорят только о том, что среды консервируемых продуктов — кислые. Они не дают возможности судить о поведении микроорганизмов в этих средах.
Поэтому микробиологи установили свой критерий для оценки степени кислотности пищевых продуктов: реакцию на активную кислотность среды самого опасного для здоровья человека возбудителя порчи С. botulinum.
Бактерии — возбудители ботулизма являются токсигенными спороносными анаэробами, поэтому они находят для себя вполне подходящие условия в консервах, герметично укупоренных, из которых большая часть воздуха удалена перед закаткой. Известно шесть типов возбудителей ботулизма — А, В, С, D, Е и F. Наиболее опасными для консервной промышленности являются возбудители типов А и В, так как они отличаются высокой термоустойчивостью. Споры этих возбудителей не погибают даже после многочасового кипячения при 100°С. Эти штаммы относятся к группе гнилостных микроорганизмов, способных разлагать разнообразные животные и растительные белки. Разлагают они и углеводы с образованием газов.
Опасность для здоровья представляют не сами микроорганизмы, которые не способны паразитировать и развиваться в организме человека или животных и тем самым вызывать заболевание. Возбудители ботулизма являются сапрофитами и могут развиваться только на неживых средах, к которым относятся все пищевые продукты, кроме живых органов растений — плодов, ягод, овощей. Но в процессе своей жизнедеятельности они продуцируют токсин, чрезвычайно опасный для здоровья и жизни человека. Многие ученые отмечают, что по силе своего действия токсин ботулизма превосходит синильную кислоту в 1000 раз. Это сравнение не особенно удачно, ибо создает впечатление о мгновенности смертельного действия токсина. Между тем токсин ботулизма является нервнопаралитическим ядом замедленного действия, обнаруживаемого спустя 8—12 ч, а иногда и больше. Человека можно спасти лишь в том случае, если в самом начале заболевания ввести антиботулиническую сыворотку. Поэтому, когда говорят о силе ботулинического токсина, имеют в виду не быстроту действия, а летальную дозу. И действительно, всего лишь 1∙10-5 мг этого токсина убивает морскую свинку.
Обычно продукты, в которых образовался ботулинический токсин, по внешнему виду выглядят испорченными, ткани размягчаются, появляется посторонний «сырный» запах, образуется газ, что приводит к вздутию крышек консервных банок (бомбаж). Однако — и это делает зараженные токсином ботулизма продукты особенно опасными — зафиксировано немало случаев, когда токсин обнаруживается в продуктах без существенного изменения их внешнего вида, вкуса и без образования посторонних запахов. Такими продуктами можно отравиться незаметно, а так как инкубационный период продолжается несколько часов, отравление может быть выявлено слишком поздно. Нужно сказать, что в отличие от возбудителей, токсин ботулизма нетермостоек: 20—30-минутное нагревание при 80 °С полностью разрушает его. Поэтому, если консервы прогреть перед употреблением в пищу, они становятся совершенно безвредными. Однако большинство консервированных пищевых продуктов, в которых возможно развитие возбудителей ботулизма, употребляются в холодном виде (закусочные консервы из овощей и рыбы, томатный сок и др.), поэтому такой мерой предосторожности, как предварительное кратковременное кипячение, практически нельзя воспользоваться.
В консервах могут развиваться не только возбудители ботулизма, но и другие гнилостные анаэробы, которые еще более термоустойчивы, чем С. botulinum, но не столь опасны. К ним относятся, например, С. sporogenes, С. perfringes, С. putrificum, которые являются частой причиной порчи мясных и рыбных консервов. Порча пищевых продуктов микробами этой группы всегда сопровождается образованием дурнопахнущих газов, разложением пищевых веществ и бомбажом. Степень порчи продуктов настолько явно выражена, что служит надежной гарантией против употребления их в пищу. К тому же продукты жизнедеятельности этих клостридий не слишком токсичны.
Вот почему уничтожение спор именно возбудителей ботулизма при стерилизации консервов считается совершенно обязательным во всем мире. Поэтому и классификация пищевых продуктов основана на их реакции на активную кислотность среды.
До недавнего времени считали, что возбудители ботулизма не могут развиваться в консервах, pH которых ниже 4,5. Исходя из этого было предложено считать такие продукты кислыми, а среды, pH которых выше 4,5, относить к малокислотным. Однако исследования последних лет показали, что возбудители ботулизма могут развиваться и в более кислой среде. Поэтому рубеж значения pH был постепенно снижен, сначала до 4,4, а затем до 4,2.
Что касается других гнилостных анаэробов, то наиболее благоприятная кислотность для развития этих микробов характеризуется pH 6,0 и выше, хотя они могут развиваться и в интервале pH 4,5—5,0, не давая при этом газообразования.
Спорообразующие анаэробы находятся главным образом в почве, откуда они вместе с пылью заносятся на поверхность плодов, овощей, попадают в молоко и другие продукты. Некоторые виды этих микробов находятся во внутренностях животных, что является частой причиной заражения мяса. Раньше считали, что присутствие этих микробов приводит к порче только мясных консервов. Нужно, однако, сказать, что нередко гнилостные спорообразующие микробы вызывают порчу и консервированных овощных, молочных, рыбных и других продуктов.
При несколько большей кислотности пищевых продуктов (pH 4,5—5,0) в них нередко развиваются такие термоустойчивые микробы, как, например, С. thermosaccharolyticum. Эти микроорганизмы относятся к группе термофильных анаэробов, вызывающих разложение углеводов с образованием газов (главным образом диоксида углерода и водорода), приводящих к вздутию консервной банки.
В низкокислотных консервах, особенно содержащих сахар и крахмал, часто развиваются также термофильные анаэробы типа В. stearothermophilus, вызывающие порчу консервов, не сопровождающуюся образованием газов и вздутием крышек. Консервы при этом просто скисают, крышки же остаются плоскими. Поэтому такой вид порчи называют «плоскокислым». Отсутствие внешнего признака, сигнализирующего о порче консервов, очень затрудняет отбраковку банок, подверженных этому виду порчи.
Несмотря на то что в консервных банках содержится, как правило, мало воздуха, все-таки в некислотной среде могут развиваться различные термоустойчивые микроорганизмы, относящиеся к группе спорообразующих аэробов. В литературе отмечены случаи порчи, вызванные этими микробами, таких консервов, как кукуруза в цельных зернах, сливки, мясные и рыбные консервы, причем нередко эта порча сопровождается вздутием крышек.
Существует большая смешанная группа микроорганизмов (различные споро — и неспорообразующие бактерии, плесени и дрожжи), которая очень хорошо развивается в кислой среде, однако эти виды микробов являются нетермоустойчивыми. Поэтому консервы, характеризующиеся высокой кислотностью, в которых термоустойчивые формы вообще не развиваются, а формы. хорошо переносящие высокую кислотность, являются нетермоустойчивыми, можно стерилизовать при более умеренных температурах, чем продукты малокислотные.
Итак, в первом приближении все консервируемые пищевые продукты можно по величине активной кислотности разделить на 2 группы: малокислотные (pH более 4,2) и кислотные (pH 4,2 и менее).
Первую группу стерилизуют при температурах выше 100°С, обычно в интервале 112—120 °С, хотя иногда пользуются и более высокими температурами порядка 125—130°С. Вторую группу стерилизуют при температурах до 100°С, но не ниже 75—80 °С. К первой группе относят все мясные, рыбные, молочные и овощные консервы, а ко второй — все плодово-ягодные консервы: компоты, варенья, джемы, соки.
Однако эта простая на первый взгляд классификация осложняется рядом исключений.
Во-первых, томатный сок, который ранее причисляли к кислотным продуктам, ибо pH его колебался в пределах 4,0—4,5, оказался средой, в которой при определенных условиях развивается и дает токсинообразование С. botulinum. В литературе отмечены случаи пищевых отравлений ботулинической природы, вызванные консервированным томатным соком. Поэтому, начиная с 1973 г., стерилизация консервов «Томатный сок» производится, как и большинства консервов первой группы, при 120°С.
Не слишком строгая избирательность возбудителей ботулизма к фактору активной кислотности сказалась и в отношении консервов из абрикосов. Так, по каким-то еще не выясненным причинам «Абрикосовый сок», pH которого в ряде случаев составляет 3,8—3,9 (т. е. среда с высокой кислотностью), также сказался подходящим продуктом для развития возбудителей ботулизма. Поэтому консервы из абрикосов рекомендуют стерилизовать при 110°С, в крайнем случае при 100°С, но значительно дольше, чем их стерилизуют в том случае, если кислотность их выше (pH ниже 3,8).
В то же время концентрированные томатопродукты, pH которых значительно выше (4,2 и которые следовало бы отнести к первой группе, принято стерилизовать всего лишь при 100°С, ибо возбудители ботулизма и другие анаэробы в этих продуктах не развиваются. Возможно, это связано с повышенным содержанием сухих веществ, а тормозящее влияние на развитие гнилостной микрофлоры в томатном пюре и томатной пасте оказывает и недиссоциированная часть кислотных молекул, ибо общая кислотность концентрированных томатопродуктов весьма высока, порядка 2—2,5. Это значительно выше, чем кислотность фруктовых консервов.
Наконец, более жесткий режим, чем этого можно было ожидать, исходя из значения активной кислотности, практикуется при стерилизации салатов из свежих овощей (капусты, сладкого перца, томатов, моркови, лука, свеклы), pH которых с помощью уксусной кислоты отрегулирован в диапазоне 3,7—4,2. Несмотря на то что этот диапазон характеризует консервы второй группы, салаты рекомендуют стерилизовать при температурах порядка 112—120°С и, таким образом, эти консервы тоже выпадают из приведенной классификации с рубежом pH в 4,2. По-видимому, в данном случае влияние оказывает наличие жира в этих консервах, а также тот факт, что сами компоненты консервов являются малокислотными, а внесенная при закладке уксусная кислота из-за отсутствия жидкой фазы (в этих консервах нет заливки) не может во время стерилизации равномерно распределиться во всем объеме продукта.
Все же, с учетом отмеченных исключений, можно, в порядке некоторой идеализации схемы, принять распределение консервируемых пищевых продуктов по показанию pH на 2 группы, стерилизуя одну из них (рН>4,2) при температурах выше 100°С, а другую (рН<4,2) — при 100°С или ниже.
Стерилизация является общим термином, обозначающим тепловую обработку консервов, проводимую с целью уничтожения микробов при любых температурах. В более узком смысле под стерилизацией принято понимать тепловую обработку консервов при 100°С и выше. Стерилизация же, проводимая при температуре ниже 100°С, носит название пастеризации.
Хотя молоко, pH которого около 6, пастеризуют, однако оно не является исключением из классификации, поскольку продукт, выпускаемый под названием «Молоко пастеризованное», не является консервом. Пастеризованное молоко подвергается тепловой обработке при температуре ниже 100 °С лишь с целью уничтожения вегетативных клеток патогенных бактерий. Режим тепловой обработки не обеспечивает уничтожения спор микроорганизмов. поэтому пастеризованное молоко не предназначается для длительного хранения. Если же молоко хотят сохранить на длительный срок, то его действительно стерилизуют при температурах 115—120 °С и тогда такой продукт является консервом.
Существует еще один способ стерилизации, который называют тиндализацией, или повторной стерилизацией. Способ заключается в том, что консервы стерилизуют дважды или трижды с интервалами между варками 20—28 ч.
Тиндализация отличается от обычной стерилизации также тем, что каждая из варок в отдельности недостаточна для достижения нужной степени стерильности. Стерилизуют, например, при традиционном, температурном уровне, но каждый раз в течение очень короткого промежутка времени. Или же каждый раз стерилизуют в течение обычного промежутка, но при более умеренной, чем полагается для данного вида консервов, температуре. Процесс такой «неполной» тепловой обработки консервов называется также субстерилизацией. При такой оригинальной тепловой обработке первоначальная консистенция сырья изменяется минимально и поэтому качество консервов получается лучше, чем при обычной стерилизации.
Если, например, трижды стерилизовать при 100°С всего по 5 мин компоты в крупной консервной таре с интервалом в сутки между варками, то плоды не развариваются, как это нередко бывает при обычной однократной 40—50-минутной тепловой обработке. Консистенция плодов получается упругая, плотная.
С другой стороны, некоторые деликатесные мясные консервы типа «Ветчина», «Говядина в желе», «Филей свиной», «Буженина», «Печень говяжья» и др. подвергают двукратной стерилизации не при повышенных температурах порядка 115—120 °С, как это следовало бы делать согласно классификации по активной кислотности, а всего лишь при 100°С. После первой варки консервы охлаждают и оставляют при комнатной температуре (18—20°С) на 20—28 ч до вторичной стерилизации. Каждая варка в банках продолжается 60—70 мин. Такая умеренная тепловая обработка позволяет сохранить нежную консистенцию этих консервов, чего трудно добиться при однократной высокотемпературной стерилизации.
Оригинален и принцип, положенный в микробиологическую основу способа консервирования тиндализацией. При первой варке, которая недостаточна по продолжительности или температурному уровню, погибает большинство вегетативных клеток бактерий. Часть же из них, в порядке самозащиты от изменившихся в неблагоприятную сторону условий внешней среды, успевает превратиться в споровую форму и тем самым «спасается» от действия высокой температуры. В течение межварочной суточной выстойки при комнатной температуре споры прорастают, образуя вегетативные клетки, которые погибают при повторных варках.
Следует иметь в виду, что мясные консервы, которые по кулинарным соображениям нельзя стерилизовать при температурах выше 100 °С и которые тиндализуют при 100 °С или даже стерилизуют при 100 °С неоднократно (консервы из соленого или копченого мяса, бекона или шпика, содержащие нитраты, нитриты и др.), не являются «настоящими» консервами в обычном понимании этого термина. Их стабильность при хранении лимитируется сроком от 3—6 мес до 1 года при пониженной температуре хранения, например не выше 15°С (так называемые «3/4 консервы») или от 0 до 5°С («полуконсервы»).
Например, консервы из соленых или солено-копченых окороков «Ветчина», стерилизуемые двукратно при 100 °С (с интервалом между автоклавоварками 20—28 ч), являются 3/4 консервами, их хранят при температуре не выше 15 °С. Тиндализованные консервы «Говядина в желе», «Антрекот», «Солонина деликатесная», «Филей свиной», «Телятина» также относятся к 3/4 консервам, так как их можно хранить при температуре не выше 15°С до 1 года. Консервы «Ветчина таллинская», которые стерилизуют однократно по ступенчатому режиму: 15 мин при 100°С и 120 мин при 85°С и хранят при температуре от 0 до 5°С, являются полуконсервами.
Хотя изготовление таких «ограниченно годных» полуконсервов и традиционно, однако увеличивать выпуск этих пищевых продуктов нецелесообразно. Дело в том, что проконтролировать выполнение условий хранения не всегда представляется возможным, а несоблюдение оговоренной температуры либо срока хранения чревато опасными последствиями, поскольку нежелательная микрофлора не уничтожена полностью.
В то же время не следует думать, что «настоящие» консервы, не требующие особо оговоренных условий (температуры и продолжительности) хранения, являются на 100% стерильными. Задача, которая ставится перед процессом стерилизации, заключается в уничтожении лишь тех форм микроорганизмов, которые могут развиваться при обычных условиях хранения и вызывать при этом порчу консервов либо образовывать опасные для здоровья человека продукты своей жизнедеятельности. Некоторые же микроорганизмы, например сенная или картофельная палочки, в консервах не развиваются и являются в этом смысле безвредными. Добиваться их уничтожения нет смысла, тем более, что они очень термоустойчивы, и настройка процесса стерилизации на их уничтожение привела бы только лишь к излишнему ужесточению режима и ухудшению качества пищевого продукта.
Таким образом, в процессе стерилизации следует добиваться не абсолютной, а лишь промышленной стерильности, при которой в консервах должны отсутствовать возбудители порчи пищевых продуктов или патогенные и токсигенные формы и могут встречаться микроорганизмы, не способные развиваться и вызывать порчу консервов при обычных условиях хранения. В этом смысле как пастеризация, так и стерилизация являются процессами тепловой обработки пищевых продуктов в герметичной таре, в результате чего получаются промышленно стерильные консервы. Пастеризация применима к пищевым продуктам, промышленная стерильность которых достигается при температуре 100 °С и ниже, а стерилизация — при температурах выше 100 °С. Приводимое определение пастеризации относится к консервному производству и отличается от медицинского определения, согласно которому пастеризацией называется тепловой процесс, проводимый при температурах ниже 100 °С с целью уничтожения только вегетативных клеток микробов, не затрагивая спор.
Источник: Б.Л. Флауменбаум, С.С. Танчев, М.А. Гришин. Основы консервирования пищевых продуктов. Агропромиздат. Москва. 1986