На второй стадии вследствие биохимических процессов повышается рН и количество АТФ, происходит распад актомиозина на акти– и миозин, в связи с чем увеличивается растворимость миозина. Начинается протеолиз белков, в результате чего в мышечной ткани накапливаются пептиды и свободные аминокислоты. Повышается набухаемость белков. Созревание мяса сопровождается накоплением экстрактивных веществ, которые влияют на вкус и запах мяса. При распаде АТФ образуются адениловая и инозиновая кислоты, гипоксантин – соединения определяющие органолептические свойства мяса. При дезаминировании глутамина образуется глутаминовая кислота, участвующая в образовании вкуса мяса. В результате этих процессов увеличиваются нежность и сочность мяса, улучшаются его вкус и запах.
При глубоком автолизе происходит распад белков, жиров, увеличивается отделение мясного сока, появляется неприятный кислый вкус.
В рыбе автолитические изменения проходят очень быстро и приводят к ухудшению ее качества, а затем и к порче. Рыба пригодна в пищу лишь с начальными признаками автолиза.
Все биохимические процессы могут быть заторможены низкими температурами хранения.
Микробиологические процессы
Одной из главных причин порчи пищевых продуктов при хранении является развитие микроорганизмов. К микробиологическим процессам относят брожение, плесневение, гниение, которые вызываются жизнедеятельностью микроорганизмов, для которых многие пищевые продукты служат хорошей питательной средой.
Брожение – это разложение углеводов и некоторых спиртов под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами. В отличие от дыхания брожение, кроме уксуснокислого и лимоннокислого, осуществляется только в анаэробных условиях. При хранении продовольственных товаров наиболее часто возникают следующие виды брожения: спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое, маслянокислое.
Спиртовое брожение – наиболее важный вид брожения. Оно лежит в основе целого ряда пищевых производств (виноделия, пивоварения, изготовления спирта). Но часто при хранении спиртовое брожение является причиной порчи пищевых продуктов, например соков, компотов, варенья, джемов и других изделий, содержащих менее 65% углеводов. Эти продукты приобретают спиртовой привкус, изменяется их консистенция в связи с наличием углекислого газа, а соки и компоты мутнеют. Спиртовое брожение вызывается дрожжами рода Saccharomycetes, а также некоторыми плесневыми грибами, например Мuсоr. Под действием этих микроорганизмов в анаэробных условиях происходит расщепление углеводов до этилового спирта и углекислого газа:
С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СO2.
Оптимальными условиями для протекания этой реакции являются невысокое содержание сахара (до 15%) и температура 20–30 °С. Однако имеются дрожжи, способные сбраживать продукты с высокими концентрациями сахара, достигающими 60%. Понижение температуры даже до 0 °С замедляет брожение, но не прекращает его.
Молочнокислое брожение вызывается анаэробными гомоферментативными и гетероферментативными бактериями.
Первые сбраживают сахара в молочную кислоту строго по уравнению:
С6Н12O6 = 2СН3СНОНСООН.
Гетероферментативные бактерии, кроме молочной кислоты, образуют значительные количества уксусной кислоты, спирта, углекислого газа, ацетона, диацетила и др.
Молочнокислые бактерии легко переносят высушивание, устойчивы к этиловому спирту, поваренной соли.
Молочнокислое брожение используется при производстве кисломолочных продуктов (сметаны, творога, кефира и др.), квашеных овощей, ржаного хлеба. Однако оно является причиной порчи молока, вызывает прокисание и ослизнение вина и пива.
Маслянокислое брожение происходит под действием маслянокислых бактерий рода Clostridium, сбраживающими сахара, крахмал, пектиновые вещества с образованием масляной кислоты, углекислого газа и водорода:
С6Н12O6 = СН3СН2СН2СООН + 2СO2 + 2Н2.
Кроме указанных веществ, в процессе маслянокислого брожения образуются этиловый и бутиловый спирты, ацетон, молочная и уксусная кислоты. Маслянокислые бактерии вызывают порчу картофеля, квашеной капусты, прогоркание молока, увлажнение муки и др. В результате выделения газов происходит вспучивание сыров, бомбаж консервов. Масляная кислота придает продуктам горький вкус и неприятный острый запах.
Уксуснокислое брожение вызывается бактериями, которые превращают спирт в уксусную кислоту при повышенной температуре (30 °С) и в присутствии кислорода воздуха. Образование уксусной кислоты происходит в две стадии:
2СН3СН2ОН + O2 = 2СН3СНО + 2Н2O;
2СН3СНО + O2 = 2СН3СООН.
Уксуснокислое брожение вызывает порчу продуктов, содержащих небольшое количество спирта (столовых вин, пива, кваса). При этом они приобретают запах и привкус уксусной кислоты и ее эфиров, мутнеют и ослизняются. На уксуснокислом брожении основано получение пищевого уксуса из разбавленных вин и спирта.
Пропионовокислое брожение – превращение углеводов, винной и молочной кислот в пропионовую и уксусную кислоты с выделением углекислого газа и воды. Оно может вызывать порчу виноградных вин, в результате чего они теряют приятный вкус и аромат, мутнеют и изменяют цвет.
Пропионовокислое брожение играет важную роль при созревании сыров, при котором формируются вкус и привкус сыра.
Гниение – это разложение белков под действием ферментов, выделяемых гнилостными микроорганизмами, с образованием продуктов глубокого распада (аммиака, сероводорода, углекислого газа, меркаптанов и др.). Чаще всего гниению подвержены продукты с высокой влажностью и богатые белком: мясо, рыба, яйца.
Гниение – глубокий распад белков и продуктов их гидролиза. Этот процесс возбуждается преимущественно гнилостными бактериями. Распад белков начинается с гидролиза и образования полипептидов и аминокислот. В дальнейшем распад этих соединений зависит от вида микроорганизмов, аминокислотного состава и условий, в которых протекает процесс. Аэробные гнилостные бактерии дезаминируют аминокислоты с выделением аммиака, жирных кислот (муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной, валериановой), а также оксикислот и спиртов.
Под действием анаэробных бактерий происходит декарбоксилирование аминокислот с образованием аминов и углекислого газа:
Кадаверин и путресцин токсичны и имеют неприятный запах.
Из серосодержащих аминокислот образуются меркаптаны (R-SН), обладающие дурным запахом.
Карбоциклические (фенилаланин, тирозин) и гетероциклические (триптофан) аминокислоты образуют токсичные соединения, обладающие неприятным запахом (фенол, крезол, индол, скатол).
Плесневение происходит в результате развития на пищевых продуктах плесневых грибов. Ему подвергаются продукты, содержащие в своем составе много воды или увлажнившиеся в процессе хранения: плоды, овощи, хлеб, варенье, мясные и рыбные изделия, мука. Развитие плесеней вызывает глубокие изменения в составе продукта и появление своеобразного плесневелого запаха и налета на поверхности продукта.
Химические процессы
Химические процессы протекают в пищевых продуктах без участия ферментов. Это, например, окислительные процессы, происходящие под действием кислорода воздуха и активизируемые теплом и светом, прогоркание жира в жиросодержащих продуктах, обесцвечивание и изменение окраски вин, химическое разрушение витаминов. К химическим изменениям можно отнести также образование меланоидинов и химический бомбаж консервов, возникающий при взаимодействии металла банки с кислотами продукта. При этом выделяется водород, который, накапливаясь, вздувает крышки банок.
Скорость химических процессов можно замедлить понижением температуры хранения, применением упаковки, изолирующей продукт от действия света и кислорода воздуха.
Одним из распространенных химических процессов является прогоркание жиров – окислительная порча под действием кислорода воздуха. Этот процесс характерен для пищевых жиров и жиросодержащих продуктов (растительного и коровьего масла, сала, маргарина, сыра, орехов и др.). Окислению подвергаются в первую очередь непредельные жирные кислоты, провитамины и витамины, при этом происходят сложные химические превращения, сопровождающиеся накоплением продуктов окисления, в том числе и токсичных. Они придают жиру своеобразный горький вкус, неприятный прогорклый запах, вызывают першение в горле. На скорость окисления влияют степень насыщенности входящих в их состав жирных кислот, температура хранения, присутствие катализаторов (металлов, света), наличие антиокислителей и др.
Другим видом химической порчи пищевых продуктов является неферментативное потемнение, которое может развиваться в результате карамелизации сахаров, а также реакции между аминокислотами и восстанавливающими сахарами (меланоидинообразования). Этот процесс протекает при хранении многих пищевых продуктов (сушеных овощей, картофеля, яичного порошка), а также при кулинарной обработке. Меланоидинообразование отрицательно влияет на пищевую ценность продуктов и их органолептические достоинства: изменяется цвет продукта, появляются посторонние вкус и запах. Этот процесс можно замедлить понижением температур хранения и переработки, а также блокированием реакционноспособных группировок главных компонентов реакции. Эффективным ингибитором этого процесса является сернистая кислота или сернистый ангидрид. Они реагируют с карбонильными группами сахароз, блокируют их и выводят из цепочки реакции.
