Маринование, спиртование, квашение и спиртовое броже­ние - методы консервирования, основанные на невозможности большинства микроорганизмов, вызывающих порчу, разви­ваться в кислой среде или в среде, содержащей спирт.

Жизнедеятельность каждого вида микроорганизмов воз­можна лишь в определенных границах рН среды, выше и ниже которых она угнетается.

При низких значениях рН ионы водорода адсорбируются на частицах вещества и замещают другие катионы. В связи с этим в кислых субстратах возрастает количество ионов Al³+, Mn²+, Cu²+, Мо³+ и может достигать таких уровней, которые токсич­ны для большинства микроорганизмов. При высоких значени­ях рН, т.е. в щелочных субстратах, необходимые для микроор­ганизмов элементы, такие, как Fe²+, Ca²+, Mg²+ и Мп²+, осажда­ются в виде карбонатов, гидроксидов или фосфатов.

Кроме того, ионы водорода влияют на электрический заряд коллоидов клеточной стенки. При сдвиге рН в кислую или ще­лочную сторону изменяется знак заряда поверхности клетки, что приводит к изменению проницаемости клеточной стенки для различных молекул и ионов и нарушению нормального процесса обмена веществ.

Изменение рН влияет на степень дисперсности коллоидов цитоплазмы, активность ферментов, интенсивность и направ­ление биохимических реакций. Так, например, дрожжи в кис­лой среде образуют в основном этиловый спирт, а в щелочной среде - глицерин.

Устойчивость некоторых микробных клеток к высокой кис­лотности среды объясняется особенностями их структуры и обмена веществ, благодаря чему поддерживаются рН внутри клетки на уровне, близком к нормальным физиологическим значениям. Так, изменения рН окружающей среды могут вы­звать у многих микроорганизмов компенсаторные фермента­тивные сдвиги. Например, Escherichia coli реагирует на повы­шение кислотности среды синтезом декарбоксилаз аминокис­лот, под действием которых образуются амины, снижающие кислотность среды. Повышение щелочности стимулирует обра­зование дезаминаз аминокислот, что приводит к снижению рН.

К ацидофильным микроорганизмам относятся уксуснокис­лые, молочнокислые и другие бактерии, дрожжи, плесени. Представители уксуснокислых бактерий растут в пределах рН от 3 до 5, молочнокислые бактерии развиваются при рН от 3 до 8. Оптимум рН роста дрожжей находится в области 5,5­6,0. Однако они способны развиваться в более кислой среде - вплоть до рН 2 (Saccharomyces cerevisiae, S. elipsoides, дрожжи рода Rhodotorula). Самые устойчивые к кислоте организмы - плесневые грибы. Многие из них характеризуются ацидотоле- рантностью и способностью к росту в широких пределах рН. Разные виды родов Aspergillus, Penicillium, Fusarium могут ра­сти при значениях от рН 2 до рН 10.

Большинство бактерий лучше растет в нейтральной или слабощелочной среде (рН 6,8-рН 7,3). Губительное действие на микроорганизмы некоторых органических кислот может быть обусловлено не только неблагоприятной концентрацией водородных ионов, но и токсичностью недиссоциированных молекул кислоты.

Микроорганизмы по-разному реагируют на разные виды кислот. Так, молочнокислый стрептококк прекращает размно­жаться в субстрате, содержащем молочную кислоту, при рН 4,7- рН 4,4, а в присутствии уксусной кислоты - при рН 5,1-рН 4,8.

Неблагоприятное действие кислой среды на гнилостные бактерии положено в основу хранения некоторых пищевых продуктов в маринованном и квашеном виде.

При изготовлении маринадов подготовленные плоды и ово­щи заливают раствором уксусной кислоты, содержащим также сахар и соль (бывают маринады на основе молочной или ли­монной кислоты). Консервирующее действие только за счет повышения кислотности может быть достигнуто при произ­водстве острых маринадов, содержащих не менее 1,5-1,8 % уксусной кислоты. Промышленность выпускает менее острые маринады - слабокислые (0,4-0,6 % уксусной кислоты) или кислые (0,61-0,90 %). Применяемые на практике концентра­ции уксусной кислоты не могут полностью воспрепятствовать развитию плесеней, уксуснокислых бактерий и других микро­организмов, способных вызвать порчу плодов и овощей. Для увеличения срока хранения маринованные продукты фасуют в герметично укупориваемую тару и пастеризуют или хранят при пониженных температурах. При этом изменяется принцип консервирования, который в таком случае сводится уже не к анабиозу микробов, вызванному действием кислоты, а к унич­тожению микробов с помощью высокой температуры. Или го­ворят об анабиозе с элементами абиоза.

В отличие от маринования при квашении консервирующая кислота не вносится в пищевой продукт извне, а создается из сахаров самого сырья путем молочнокислого брожения:

При этом либо используют молочнокислые бактерии, кото­рые всегда имеются в эпифитной микрофлоре перерабатывае­мого продукта, либо вводят чистую культуру молочнокислых бактерий.

Молочнокислое брожение овощей вызывается бактериями видов Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis, Lactoba­cillus plantarum.

Накапливающаяся в процессе брожения молочная кислота уже в концентрации 0,5 % (лучше - 0,7-0,8 %) замедляет дея­тельность гнилостных бактерий, но не задерживает развитие дрожжей и плесеней. При содержании кислоты 1-2 % тормо­зится даже действие молочнокислых бактерий.

Некоторые из молочнокислых бактерий при сбраживании сахара наряду с молочной кислотой образуют уксусную кисло­ту, этанол. Образование спирта может идти также при «парал­лельном» спиртовом брожении под действием эпифитных дрожжей. Содержание спирта в квашеных овощах может со­ставлять 0,5-0,7 %, а в моченых яблоках - 1,6-1,8 %. Спирт, вступая в соединение с молочной и другими кислотами, обра­зует сложные эфиры, придающие квашеным продуктам при­ятный запах. При накоплении значительных количеств спирта качество продукта ухудшается. Могут происходить нежела­тельные виды брожения - маслянокислое и уксуснокислое.

Направление процесса брожения регулируется условиями среды, количеством и видом микроорганизмов (закваски), са­нитарными условиями, концентрацией соли, температурой, за­щитой поверхности бродящего продукта от кислорода воздуха.

Для обеспечения доступа молочнокислых бактерий к саха­рам сырья последнее измельчается и пересыпается солью. При резке овощей разрезанная поверхность покрывается клеточ­ным соком, тем самым создаются хорошие условия для разви­тия, например Leuconostoc mesenteroides. Эти формы продуци­руют СО₂, молочную кислоту, уксусную кислоту, которые бы­стро понижают рН, чем ингибируют нежелательные микроор­ганизмы и активность ферментов, которые размягчали бы ово­щи. СО₂ вытесняет воздух и создает анаэробные условия, кото­рые стабилизируют аскорбиновую кислоту и естественный цвет овощей. Эти микроорганизмы превращают сахара в мани- тол и декстран - соединения, которые не могут сбраживаться другими микроорганизмами, за исключением молочнокислых бактерий. Кроме того, у манитола и декстрана отсутствуют свободные альдегидные и кетогруппы, которые реагировали бы с аминокислотами и вызывали бы потемнение продукта.

Внесение соли не обязательно, но соль, во-первых, улучша­ет вкус продукта. Во-вторых, соль растворяется в клеточном соке, вытекающем из поврежденных клеток, и вызывает плазмолиз неповрежденных резанием клеток и выделение сока из них. В-третьих, молочнокислые бактерии переносят повышен­ные концентрации соли лучше, чем другие микроорганизмы, и внесение соли обеспечивает некоторое угнетение нежелатель­ной микрофлоры (элементы осмоанабиоза).

Для преимущественного развития молочнокислых бакте­рий и подавления нежелательной микрофлоры создаются, кро­ме того, анаэробные условия (гнет) и регулируется температу­ра процесса.

Ферментация идет 3-5 дней при температуре 12-15 °С. По­сле накопления в заливке 0,3-0,4 % молочной кислоты бочки закрывают и отправляют на холодильное хранение (в подвалы, ледники, пруды, охлаждаемые склады). Оптимальная темпера­тура хранения готовой продукции минус 1-4 °С.

При мочении плодов и ягод подготовленные яблоки, дикие груши укладывают в бочки, заливают водой или специально подготовленной заливкой. Заливка может включать соль, сахар. На 1 т плодов расходу­ется около 800 кг заливки. Бруснику и клюкву заливают водой или 5 %-ным сахарным сиропом. Мочение заканчивается за 1-1,5 мес.

При мочении как субстрат для молочнокислых бактерий может использоваться солод - проросшие зерна пшеницы, ржи или ячменя, высушенные и крупноразмолотые. На 10 л воды расходуется 1кг со­лода. Вместо солода может использоваться поспа - заваренная кру­тым кипятком ржаная мука (на 1 кг муки 4 л воды).

Термин «квашение» обычно используют применительно к капусте. В отношении огурцов и томатов пользуются терми­ном «соление», так как получить сквашенный продукт из них хорошего качества без соли практически невозможно. Кваше­ные яблоки и ягоды называют «мочеными», так как для созда­ния условий для сквашивания достаточно было их залить во­дой. Все это - продукты, консервированные с помощью молоч­нокислого брожения по принципу анабиоза.

Спиртование применяется как метод консервирования пло­довых соков-полуфабрикатов, например для ликероводочного производства. Спирт не обладает сильным консервирующим действием, и для того чтобы предохранить пищевой продукт от порчи, требуются его значительные концентрации. Так, дрож­жи прекращают свою жизнедеятельность при содержании спирта в среде не менее 16 %.

При спиртовом брожении благодаря деятельности винных дрожжей, имеющихся в эпифитной микрофлоре сырья или внесенных в виде чистой культуры извне, происходит разложе­ние сахара с образованием спирта по уравнению (4.1).

В отличие от спиртования при спиртовом брожении кон­сервирующий спирт не вносится извне, а образуется из сое­динений пищевого продукта в результате биохимического процесса - спиртового брожения. Сбраживание фруктовых соков позволяет получать натуральные столовые вина, со­держащие 9-14 % спирта, что недостаточно для сохранения продукта. В этом случае сбраживание комбинируют с пасте­ризацией, спиртованием или с другими методами консерви­рования.

Следует иметь в виду, что квашение и спиртовое брожение можно причислять к методам консервирования плодов и ово­щей лишь условно. Правильнее было бы рассматривать их как способ получения совершенно нового продукта с определен­ными желаемыми свойствами, так как в результате процессов брожения происходят значительные изменения исходного сы­рья. Столовое вино - это не консервированный виноградный сок и изготовляется оно в настоящее время не для того, чтобы сохранить впрок этот сок. Капусту квасят не для того, чтобы ее законсервировать, а для того, чтобы получить закусочный про­дукт или приправу ко второму обеденному блюду. Однако, бу­дучи изготовленными, данные продукты действительно сохра­няются благодаря анабиотическому подавлению микробов с помощью кислоты или спирта.