Показники дихання деяких овочів і плодів

Продукти	Газообмін, мг, на 1 кг продукту за 1год		Коефіцієнт дихання
	Поглинання кисню	Виділення вуглекислого газу
Картопля	9,4	10,1	1,08
Морква	16,1	17,3	1,07
Цибуля ріпчаста	12,0	12,7	1,06
Яблука	12,1	13,9	1,15
Лимони	3,3	4,4	1,33

Процес дихання супроводжується втратою маси продукту, зміною складу повітря в сховищі, виділенням вологи і теплоти. Втрати маси рослинних продуктів можуть досягати значних розмірів, тому що тепло й волога, які при цьому виділяються, каталізують інтенсивність дихання, а також створюють сприят­ливі умови для життя і розвитку мікроорганізмів.

Інтенсивність дихання залежить від ряду факторів: від кількості вологи у продукті, температури і газо­вого складу повітря у сховищах.

Так, деякими дослідниками вста­новлено, що для зерна, яке має вологість 17%, інтенсивність ди­хання зростає в 20-30 разів порівняно з інтенсивністю для зерна, вологість якого становить 14%. Підвищення в повітрі вмісту вуглекислого газу і зниження вмісту кисню значною мірою зменшує інтенсивність дихання.

Незважаючи на те, що інтенсивний процес аеробного ди­хання може призвести до самозігрівання і навіть до самозапа­лювання великих мас продуктів (зерно, соняшник, борошно), повністю виключити кисень з повітря сховищ неможливо, тому що живі організми почнуть пристосовуватися до несприятли­вих умов. Це пристосування буде супроводжуватись анаероб­ним диханням, яке за хімічною природою є спиртовим бродін­ням. Анаеробне дихання призводить до нагромадження ацетальдегіду, спирту, які згубно діють на живі тканини, отруюю­чи їх. Коефіцієнт дихання при анаеробному процесі різко збільшується.

У зв'язку з тим, що на процес дихання витрачаються цінні органічні речовини, знижується енергетична цінність продуктів, погіршуються їхні смакові властивості, змінюється консистен­ція. Тому дослідження вчених, спрямовані на пошуки оптималь­них режимів зберігання рослинних продуктів, мають важливе значення. Певний інтерес може викликати зберігання плодів і ягід у модифікованому газовому середовищі.

Гідролітичні процеси - каталізуються ферментами класу гідроліз. Інтенсивність цих процесів зале­жить від хімічного складу продуктів, наявності й активності ферментів, умов зберігання. Гідролітичні процеси можуть здійснювати позитивний і негативний вплив на якість продуктів. На першій стадії зберігання, коли у плодах і овочах відбувають­ся процеси дозрівання, крохмаль перетворюється в цукри, не­розчинний протопектин — у пектин, ці зміни носять позитив­ний характер, тому що дозрілі плоди і овочі стають солодшими і м'якшими. Але при подальшому розвитку цих процесів, коли відбувається повний гідроліз протопектину, а частина пектину перетворюється в пектові кислоти, тканини плодів стають дуже м'якими, розвалюються, майже зовсім втрачають товарний ви­гляд і доброякісність.

При зберіганні борошна, круп та зерна відбуваються фосфороліз вуглеводів і утворення з крохмалю цукрів, що позитивно впливає на хлібопекарні властивості бо­рошна.

При зберіганні жирів або продуктів, які містять багато жиру, здійснюється гідроліз тригліцеридів. Якщо до складу тригліцеридів, які гідролізувалися, входили високомолекулярні жирні кис­лоти, то нагромадження цих вільних жирних кислот не викликає погіршення смакових властивостей продукту, а супроводжується лише збільшенням кислотного числа. Якщо до складу тригліцеридів входили низькомолекулярні жирні кислоти, то внаслі­док гідролізу не тільки збільшується кислотне число, але й про­дукти набувають згірклого смаку внаслідок нагромадження низь­комолекулярних жирних кислот (масляної, капронової тощо).

Гідролітичні процеси, якщо вони проходять при зберіганні готових для споживання продуктів, негативно впливають на їхню харчову вартість — зменшується енергетична цінність, можуть погіршуватися органолептичні властивості (смак, за­пах).

Автоліз - процеси, які проходять у тканинах м'яса і риби за участю тканинних фер­ментів (від грецьк. autos — сам, lisis — розчиню­вання):

ферментативні процеси - гліколіз (пе­ретворення глікогену в молочну кислоту в анаеробних умо­вах), протеоліз (розщеплення білків до амінокислот) і ліполіз (гідроліз жиру до жирних кислот і гліцерину).

Автолітичні зміни, які відбуваються в м'ясі і рибі, можна поділити на посмертне заклякання і дозрівання. На першій стадії у м'язах м'яса і риби нагромаджується молочна кислота, реакція середовища переміщується в кислий бік, що призводить до змен­шення кількості АТФ, внаслідок чого утворюється нерозчинний білковий комплекс — актоміозин.

На другому етапі іде розпад фосфоровмісних азотистих речовин з нагромадженням органічних кислот, фосфорної кислоти, гіпоксантину. Збільшення кількості кислот зумовлює зміни фізико-хімічного стану білків: частина білків втрачає розчинність, а інша дає сполуки, що надають специфічного смаку і аромату м'ясу, яке дозріло. Ніжність і соковитість м'яса зумовлюється, з одного боку, пом'якшенням і набуханням колагену при дії на нього утворених органічних кислот, а з другого боку - швид­ким набуханням колагену під впливом амінокислот, що утвори­лися внаслідок ферментивного гідролізу білків при дозріванні. Внаслідок цих процесів м'ясо стає більш ніжним, соковитим, поліпшується його смак і запах.

При глибокому автолізі відбувається подальший розпад білків, жирів, легше відділяється м'ясний сік, з'являється неприєм­ний кислий смак.

Усі біохімічні процеси можна уповільнити зниженням тем­ператури зберігання.

Мікробіологічні процеси - зумов­лені розвитком мікроорганізмів, які викликають бродіння, пліснявіння, гниття та інші види псування продуктів - не тільки знижують харчову вартість продуктів, роб­лять їх непридатними, а іноді й небезпечними для споживан­ня.

Бродіння - це розпад безазотистих органічних речовин під впливом ферментів, які виділяються мікроорганізмами. Го­ловним субстратом, який використовують мікроорганізми для розвитку, є вуглеводи.

При зберіганні продуктів час­тіше відбуваються бродіння - спиртове, молочнокис­ле, маслянокисле, оцтовокисле, пропіоновокисле тощо.

Спиртове бродіння - може стати причиною псування фруктово-ягідних соків, компотів, варення, які містять менше 60% цукру; продукти внаслідок бродіння змінюють смак, консис­тенцію у зв'язку з наявністю вуглекислого газу, а соки і компо­ти стають мутними.

Під впливом ферментів, які виділяються дріжджами роду Saccharomyces і деякими пліснявими грибами (наприклад Mucor), моносахариди при температурах 20-30°С перетворюються у спирт і вуглекислий газ:

С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ + Q

Зниження температури бродіння проходить під впливом гомоферментативних (Streptococcus lastic і cremoris, lactobacterium bulgaricum) і гетероферментативних (Str. Citovorus, Str. diacetilactis) бактерій.

Гомоферментативні бактерії викликають молочнокисле бро­діння, при якому моносахариди перетворюються у молочну кис­лоту:

С₆Н₁₂О₆ → 2 CH₃СНOHCOOH.

Гетероферментативні бактерії при молочнокислому бродінні сприяють утворенню не тільки молочної кислоти, а й таких ре­човин, як спирт, оцтова кислота, ацетоїн, діацетил. Молочнокислі бактерії найчастіше викликають псування молока, пива, солод­ких кріплених вина та ін., призводячи до скисання.

Маслянокисле бродіння - складний біохімічний про­цес перетворення бактеріями виду Clostridium sacharobuturicum в анаеробних умовах вуглеводів, спиртів та інших органічних сполук у масляну кислоту.

С₆Н₁₂О₆ →С₃Н₇СООН + 2 СО₂ + 2 Н₂.

При цьому виді бродіння, крім масляної кислоти, утворю­ються бутиловий та етиловий спирти, ацетон, оцтова, капронова, каприлова кислоти.

Маслянокисле бродіння виникає при зберіганні консервів, молока, борошна, при дозріванні сичужних сирів, квашеної капу­сти. Масляна кислота надає продуктам неприємного різкого згірклого смаку і запаху, під впливом газів, які виділяються при бродінні, у продуктах може утворюватись піна, зокрема в молоці, квашеній капусті.

Оцтовокисле бродіння викликається бактеріями, об'єдна­ними в рід Acedobaster. Ці мікроорганізми сприяють перетво­ренню спиртів на оцтову кислоту.

С₂ Н₅ОН → СН₃СООН+ Н₂.

Оцтовокисле бродіння можливе тільки в анаеробних умо­вах у продуктах, які містять небагато спирту (столові вина, пиво, квас). Оптимальна температура дії оцтовокислих бак­терій 28 -35°С.

Продукти, в яких пройшло оцтовокисле бродіння, мають смак і запах оцтової кислоти, стають мутними, ослизнюються.

Пропіоновокисле бродіння може бути супутником оцтово­кислого. Наприклад, у винах відбувається перетворення цукрів у такі продукти, як оцтова і пропіонова кислоти, вуглекислий газ і вода.

С₆Н₁₂О₆ —-► 4 С₂Н₅СООН + 2 СН₃СООН + 2 СО₂ + Н₂О + Q

Цукор Пропіонова Оцтова

кислота кислота

Хімізм цього бродіння схожий на типове молочнокисле бродіння з тією різницею, що молочна кислота, яка утворюється при цьому бродінні, не кінцевий, а проміжний продукт. Вона пе­ретворюється в пропіонову та оцтову кислоти:

3С₂Н₄ОНСООН → 2С₂Н₅СООН + CH₃OOH + СО₂ + Н₂О + Q

Молочна Пропіонова Оцтова

кислота кислота кислота

Збудниками цього бродіння є пропіоновокислі бактерії Baccterium acidi ргоріопісі, які дуже близькі до молочнокислих бактерій і часто разом з ними розвиваються. Пропіоновокисле бродіння викликає псування виноградних вин, внаслідок чого вони втрачають приємний смак і аромат, змінюють колір і ста­ють мутними. Разом з тим пропіоновокисле бродіння має вели­ке значення при формуванні смакових властивостей сичужних сирів у процесі дозрівання.

Гниття - глибокий розпад білків, який супро­воджується утворенням сполук, що мають неприємний запах, починається з гідролізу білків під впливом протео­літичних ферментів, які виділяються гнильними мікроорганізма­ми (Proteus vulgarus, Clostridium sporogenes, Вас. tesrntericus).

Якщо розпад білків завжди починається (незалежно від виду мікроорганізмів, амінокислотного складу) з гідролізу білків і утворення поліпептидів і амінокислот, то подальший розпад цих сполук залежить від виду мікроорганізмів, амінокислотного складу білків, від умов у яких проходить процес.

В аеробних умовах амінокислоти окислюються до повної мінералізації і кінцевими продуктами гниття є аміак, вуглекис­лий газ, сірководень, вода, водень.

В анаеробних умовах не відбувається повного окислення проміжних продуктів розпаду амінокислот, внаслідок чого, крім аміаку і вуглекислого газу, нагромаджуються органічні кислоти, спирти, аміни й інші органічні сполуки. Одні з них надають продукту неприємного запаху, інші є отрутою для організму. Наприклад, діамінокислоти, які утворюються при гідролізі білків, при певних умовах зазнають декарбоксилювання без дезамі­нування, внаслідок чого утворюються діаміни і вуглекислий газ.

Амінокислота лізин перетворюється у кадаверин, а орнітин — у путресцин. Кадаверин, путресцин й інші подібні орга­нічні луги - отрути, мають неприємний запах. Карбоциклічні амінокислоти (тирозин, фенілалалін) і гетероциклічні (трипто­фан) також утворюють отруйні сполуки, які теж мають не­приємний запах: крезол, фенол, індол, скатол. Гниття - ха­рактерний вид псування для харчових продуктів, які багаті білками і водою (м'ясо, риба, яйця).

Пліснявіння - відбувається внаслідок розвитку різних видів пліснявих грибків (Mucor, Aspergillus, Cladosporium, Rhisopus, Botrytis). Ферменти цих грибків здатні розщеплювати одночасно вуглеводи, білки і жири.

На поверхні ушкодженого продукту утворюється міцелій гриба у вигляді пухкого нальоту білого, сірого, чорного або зеле­ного кольору. При цьому виникає неприємний пліснявілий і затхлий запах. Кінцевими продуктами розпаду органічних спо­лук під впливом пліснявих грибків є афлотоксини - речовини, токсичні для людини.

Зменшення відносної вологості повітря, збільшен­ня в атмосфері вмісту вуглекислого газу, зниження температу­ри - ці фактори запобігають розвитку плісняви.

Шкідники харчових продуктів - завдають великої шко­ди при зберіганні. Вони знищують продукти, забруднюють їх своїми виділеннями і трупами, заносять у продукти мікроорганіз­ми, часто переносять збудників інфекційних захворювань.

У харчових продуктах зустрічаються комахи (жуки, мете­лики, кліщі, двокрилі) і гризуни (миші і пацюки). Комахи пошкоджують бакалійні та кондитерські товари. Найбільш розповсюджені борошняний кліщ, рисовий довгоносик, великий борошняний хрущак, хлібний трач, амбарна міль. Сирна муха пошкоджує головним чином солоні риботовари. Шкоди завдає не сама муха, а її личинка, яку називають стрибунчиком.

Гризуни не тільки знищують продукти, а й забруднюють їх, розповсюджують кліщів та інших комах. Вони пошкоджують майже всі продовольчі товари.

Хімічні процеси - пов'язані зі зміною органолептичних властивос­тей продуктів внаслідок окислення жирів, барвних і дубильних речовин, старіння білків та процесу меланоїдиноутворення, процеси проходять без участі ферментів і мікроорганізмів.

Внаслідок хімічних реакцій утворюються і нагромаджуються речовини, які знижують їх харчову цінність, погіршують смак, запах, забарвлення.

Найбільш небажані і поширені зміни відбуваються при окислювальних процесах - окислювання жирів, яке при­зводить до значного погіршення органолептичних показників якості самих жирів і жировмісних продуктів.

Складні хімічні перетворення, що відбуваються з тригліцеридами і вільними жирними кислотами, призводять до згіркнення й осалювання жирів унаслідок нагромадження низькомолекулярних кислот, альдегідів, кетонів, оксикислот та ін. Деякі продукти окислен­ня токсичні для людини.

При окисленні барвних речовин знижується інтенсивність забарвлення рослинних олій, вин, лікерів; вони можуть стати повністю безбарвними.

Окислення дубильних речовин супроводжується утворен­ням темнозабарвлених речовин - меланінів.

При зберіганні сушеної картоплі, томатопродуктів, овоче­вих консервів, згущеного молока спостерігаються процеси мела­ноїдиноутворення, внаслідок яких змінюється колір (від світло- коричневого до темно-коричневого), з'являється сторонній за­пах і смак.

При зберіганні консервів у металевій тарі можлива хімічна взаємодія металу банки з речовинами продукту, при цьому в продукті збільшується вміст олова, а в міру утворення солей іде нагромадження водню. Останнє викликає роздування банки, тобто хімічний бомбаж. При цьому на стінках банок утворюються матові плями. Хімічний бомбаж не завжди призводить до зміни зовнішнього вигляду і запаху консервів. Але наявність бомбажу і плям на внутрішній поверхні банки може бути причиною збільшення вмісту металу в консервах. При зовні бездоганно­му стані консерви, які містять олова більше 200 мг на 1 кг продукту, можуть бути небезпечними для здоров'я.