Глава 8. ОБРАБОТКА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

РАДИАЦИОННЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Известно много типов радиационных (ионизирующих) излучений, но большинство из них нельзя применять для обработки пищевых продуктов. Для этой цели используют только рентгеновское и g-излучение и поток ускоренных электронов.

Рентгеновские и g-излучения имеют электромагнитную волновую природу. Они, свободно проникая через многие вещества (дерево, металлические пластинки, живую ткань и т.п.), вызывают иониза­цию, т.е. процесс, при котором из нейтральных молекул и атомов вещества образуются ионы (положительно и отрицательно заряжен­ные частицы).

g-Излучение наиболее широко применяется в практике лучевой обработки самых различных пищевых продуктов. Это объясняется тем, что источники g-излучения сравнительно дешевы. В качестве источников g-излучения чаще всего используют препараты Со⁶⁰. Большая проникающая способность g-излу-чения позволяет обраба­тывать продукты большого размера и в крупной упаковке. Энергия g-излучения от Со⁶⁰ находится в пределах, при которых не возникает наведенной радиоактивности в облученных продуктах, т.е. продукт не становится радиоактивным.

Применение ионизирующих излучений открывает совершенно но­вые воз-можности сохранения пищевых продуктов, так как при этом не происходит сколько-нибудь существенного повышения температу­ры. Это положение дает возможность решить по-новому вопросы упаковки, используя для мясных продуктов полимерные материалы.

Однако проблемой при использовании ионизирующих излучений является предохранение самого продукта от влияния тех доз радиа­ции, которые нужны для уничтожения микроорганизмов.

На жиры, сушеные продукты ионизирующие излучения оказы­вают прямое действие, которое и является основной причиной всех изменений. На мясо и другие продукты, содержащие большое коли­чество воды, ионизирующие излучения оказывают в основном кос­венное действие. Это связано с тем, что под действием ионизирую­щей радиации изменениям подвергается в первую очередь вода. Про­исходит радиолиз воды - образование свободных радикалов ОН', Н0'₂, Н'. Свободные радикалы обладают большой реакционной спо­собностью. Они могут соединяться не только один с другим, но и легко реагировать с растворенными в воде веществами, образуя раз­личные соединения.

При использовании ионизирующих излучений для обработки ка­ких-либо объектов решающее значение имеет точное определение ко­личества ионизирующего излучения, которое поглощается веществом, т.е. поглощенной дозы.

Одним из отличий лучевой стерилизации от термической являет­ся то, что между облучением продуктов дозами, абсолютно смер­тельными для микроорганизмов, и гибелью последних проходит про­межуток времени, в течение которого еще продолжаются процессы обмена веществ в микробных клетках. Отмирание микроорганизмов после облучения абсолютно смертельными дозами может продол­жаться в течение нескольких десятков часов.

В связи со специфичностью действия ионизирующих излучений на микрофлору группой специалистов Международного агентства по использованию атомной энергии разработана специальная термино­логия. Промышленное консервирование с помощью ионизирующих излучений предложено называть радиационной аппертизацией (по имени Аппера, предложившего тепловую стерилизацию), или сокра­щенно рааппертизацией. Обработку, достаточную лишь для увели­чения длительности хранения, предложено называть радуризацией (radiare - излучать и durare - продлевать) вместо терминов «луче­вая пастеризация», «облучение нестерилизующими дозами». Кроме того, предложен термин радисидация (radiare - излучать и ocsidere - убивать), предназначенный для обозначения обработки ионизирующими излучениями, обеспечивающими подавление определенных нежела­тельных микроорганизмов или простейших организмов, например, сальмонелл, трихинелл.

Влияние на микроорганизмы. В результате воздействия ионизирующих излучений в живых клетках возникают многообразные патологические изменения, приво­дящие к нарушению нормальных биохимических, физиологических и других процессов.

Действие ионизирующих излучений на микроорганизмы зависит от парциального давления кислорода, содержания воды в продукте, наличия в среде «защитных» веществ, таких как некоторые амино­кислоты, органические кислоты, альдегиды, спирты и др. Имеет так­же значение физиологическое состояние микроорганизмов в момент облучения.

Микроорганизмы, находящиеся в буферном растворе, как пра­вило, менее устойчивы к облучению, чем в средах, содержащих в своем составе глюкозу, аминокислоты и другие соединения, обладаю­щие защитными свойствами.

Биологическое действие излучения зависит не только от вели­чины, но и от мощности дозы. Одним из наиболее повреждаемых звеньев обмена веществ микроорганизмов при их облучении является нуклеиновый обмен. Восприимчивость различных видов микроорганизмов и различ­ных клеток сложного организма к воздействию ионизирующих излу­чений колеблется в широких пределах: чем крупнее и сложнее клет­ка или организм, тем восприимчивее они к повреждению ионизирующими излучениями.

Характерной особенностью действия ионизирующего излучения является большая разница в дозах, требующихся для прекращения жизнедеятельности 50 и 100 % микроорганизмов. Если в первом слу­чае требуется несколько сотен Дж/кг, то во втором - необходимая доза составляет (1,5-4,5)101 Дж/кг.

Споры бактерий весьма устойчивы к облучению, поэтому для снижения дозы облучения желательно понизить их радиоустойчи­вость. Это достигается комбинированным воздействием нагревания или антибиотиков и ионизирующего облучения. Предварительная те­пловая обработка более эффективна, чем тепловая обработка, при­меняемая после облучения.

Под действием ионизирующих излучений структурные элементы клеток изменяются, главным образом ядро, что приводит к сниже­нию их физиологической активности и нарушению функций размно­жения.

Влияние на мясо. Под действием ионизирующих излучений изменяется цвет мяса, появляются специфические, не свойственные ему, запах и привкус, иногда изменяется консистенция.

В мясе, облученном в мороженом состоянии, окраска изменяет­ся в меньшей степени, чем в охлажденном, но иногда появляется коричневый оттенок, иногда зеленоватый. Образование зеленого пиг­мента зависит от рН и связано с присутствием таких соединений, как сероводород и цистеин. При обработке ионизирующими излуче­ниями вареного мяса нормальный серо-коричневый пигмент (гематин) превращается в нехарактерный красный (гемохромоген).

Совместное применение нитрита с аскорбинатом натрия может способствовать улучшению цвета облученного соленого мяса. Кроме того, в сохранении цвета мясных продуктов играет роль применение вакуумной упаковки и снижение дозы облучения.

В мясе, подвергнутом облучению, обнаружены изменения его составных частей: белков, жиров и др.

Многие исследователи считают, что источником образования соединений с неприятным запахом могут являться серосодержащие аминокислоты, в частности соединения типа глютатиона.

При облучении говядины g-лучами в дозах (l,3-l,5)10⁴ Дж/кг наблюдали значительное понижение содержания глютатиона в ре­зультате распада его восстановленной формы.

В больших количествах в облученных мясопродуктах образуют­ся карбонильные соединения. Это дает основание полагать, что они являются основными компонентами запаха облученного мяса. Кар­бонильные соединения образуются не только в жировой, но и в мы­шечной ткани мяса, хотя и в разных количествах. Такие соединения, как акролеин и кротоиовый альдегид, которые образуются из жи­ровой ткани облученного мяса, по-видимому, способствуют образо­ванию специфического запаха облучения.

Образцы мяса, облученные дозами 2,33×10³ и 3,77×10³ Дж/кг, содержали в 10-20 раз больше летучих аминов, чем необлученные образцы мяса. Очевидно, амины так же могут участвовать в образо­вании запаха облученного мяса.

Действие ионизирующей радиации на жиры напоминает окисле­ние. Гидроперекиси, полученные при облучении g-лучами метилолеата, не отличаются по своему строению от гидроперекисей, получае­мых при термическом окислении. При облучении дозой 3×10³ Дж/кг жиров и жирных кислот образуются различные продукты.

Мясные продукты имеют различную чувствительность к измене­нию органолептических свойств под воздействием ионизирующего облучения. Так, меньше неприятного запаха и вкуса развивается в свинине, чем в говядине, телятине и баранине. Вкус тощей говядины при облучении изменяется сильнее, чем мяса нормальной упитан­ности.

Наименьшие изменения вкуса и запаха претерпевают под влия­нием облучения вареные мясные продукты, некоторые кулинарные изделия из говядины, свинина, мясо кур и кроликов, печень и почки говяжьи.

Для многих продуктов установлены пороговые дозы, выше ко­торых облучение изменяет органолептические свойства продуктов.

Так, работами, проведенными в ФРГ, пороговые дозы для говядины установлены 0,9×10⁴ Дж/кг, куриного мяса - 1,8×10⁴ Дж/кг и свини­ны - 3,8×10⁴ Дж/кг. По данным, полученным в США, пороговые до­зы для говядины составляют 0,7×10⁴ Дж/кг, свинины - 1,7×10⁴ Дж/кг, бекона - 2,1 ×10⁴ Дж/кг, ветчины - 1,2×I0⁴ Дж/кг, куриного мяса - 1,7×10⁴ Дж/кг. В английских работах указаны дозы для говядины - 0,4×10⁴ Дж/кг, куриного мяса - 0,75×10⁴ Дж/кг. Для инактивации ферментов требу­ются очень высокие дозы облучения. Так, при облуче­нии говядины дозой 1,6×10⁵ Дж/кг активность протеолиза уменьшается только на 50 %. В процессе хранения сыро­го мяса, стерилизованного облучением, в результате протеолиза наблюдается об­разование кристаллов тиро­зина.

Высокая температура хранения способствует раз­витию автолитических про­цессов в облученном мясе (доза 2×10⁴ Дж/кг), кото­рые протекают особенно ин­тенсивно в первый период хранения. Низкая темпера­тура хранения задерживает автолиз.

В последние годы уде­ляется большое внимание выработке режимов облуче­ния пищевых продуктов, при которых органолептические изменения не происхо­дили или были минималь­ными. Из таких способов наиболее перспективными являются облучение под ва­куумом, в инертных газах, при низких температурах, в присутствии акцепторов свободных радикалов, образующихся при облучении.

Добавление антиокислителя к облученному дозой 3×10³ Дж/кг свиному фаршу, содержавшему 50 % жира и находившемуся в небла­гоприятных для хранения условиях (температура 18-20 °С), тормо­зит окислительные процессы.

Улучшение качества облученного мяса достигается удалением кислорода, замораживанием до очень низкой температуры (-70 °С) перед облучением и облучением при этой температуре. Полученный продукт даже при дозах 4,5×10³ Дж/кг не обнаруживает характерного запаха облучения. Низкие температуры хранения и вакуумная упаковка более эффективны в сохранении облученного соленого бекона, чем любые другие виды обработки.

Из способов, позволяющих снизить активность ферментов облученных продуктов, наиболее эффективными являются слабая тепло­вая обработка (60-80 °С), предубойное облучение скота небольши­ми сублетальными дозами, в результате чего в мышцах образуется адреналин. Адреналин снижает накопление молочной кислоты, что замедляет сдвиг рН в кислую сторону, а это в свою очередь спо­собствует инактивации ферментов, под влиянием которых во время хранения мяса происходит расщепление белков на аминокислоты.

Уменьшению образования привкуса способствует прерывистое облучение, когда необходимая доза дается в несколько приемов. Это приводит не только к уменьшению привкуса, но и к снижению коли­чества выживших микроорганизмов и к уменьшению окисления жира.

Витамины пищевых продуктов менее чувствительны к воздейст­вию ионизирующих излучений, чем чистые растворы этих веществ. В результате облучения сырого говяжьего фарша дозой 3×10⁴ Дж/кг разрушается пиридоксин примерно на 25 %, рибофлавин на 10 %, а содержание инозита и ниацина изменяется незначительно.