Мясо и мясопродукты в обычных условиях хранятся сравнительно недолго, поэтому их от­носят к числу скоропортящихся продуктов.

Чаще всего причиной порчи мяса являет­ся микрофлора, особенно гнилостная, а также воздействие собственных тканевых фермен­тов. С целью предохранения от порчи и уве­личения сроков хранения мясо и мясопродук­ты сразу же после получения консервируют, применяя те или иные способы.

Сущность консервирования сводится к созданию таких условий, при которых микро­флора не может существовать или гибнет, а деятельность тканевых ферментов прекраща­ется или существенно замедляется.

Мясо и мясопродукты при этом должны максимально сохранять пищевую ценность и первоначальные свойства.

Любой способ консервирования должен быть безвредным, не оказывать отрицатель­ного влияния на качество и органолептиче­ские показатели продукта. Следует отметить, что способы, применяемые для консервирова­ния мяса, несовершенны.

Влияние методов консервирования на ми­кроорганизмы и другие вещества, способные вызывать порчу продуктов, показано в табл. 9.1

Стерилизация отвечает всем основным требованиям консервирования, однако существенно влияет на качество продуктов. Глубокая заморозка так­же обеспечивает длительный срок хранения, однако после оттаивания про­дукт следует быстро использовать по назначению, так как большинство ми­кроорганизмов не устранено и ферменты не дезактивированы.

Посол, копчение, варка также оказывают значительное влияние на измене­ние качества мяса и мясопродуктов. При этом меняется вкус, теряется часть во­ды и растворимых в ней веществ, значительно изменяется белковая часть мяса.

Наиболее эффективным является использование комбинированных ме­тодов защиты продуктов от порчи. Совокупного сдерживающего воздей­ствия можно достигнуть с помощью барьерной концепции. Понятие «барьерный эффект» было впервые предложено сотрудниками Федерально­го исследовательского мясного Центра (г. Кульбах, Германия). Согласно этой концепции многочисленные способы консервирования, используемые при производстве мясопродуктов, основываются на применении относитель­но малого числа действующих факторов или «барьеров»: высокая или низ­кая температура (F), пониженная активность воды (A_w); пониженная вели­чина pH; пониженный окислительно-восстановительный потенциал (Eh), как показатель влияния кислорода воздуха, и воздействие консервантами.

Для некоторых видов продуктов барьерами могут быть конкурирующая микрофлора, низкое начальное микробиальное загрязнение, вид упаковки.

Каждый стойкий и безопасный пищевой продукт должен иметь несколь­ко барьеров, обеспечивающих контроль «нормального» числа микроорганизмов.

Барьерный эф­фект иллюстрирует рис. 9.1.

Следует отметить, что если с самого начала имеется немного микроор­ганизмов, тогда для обеспечения стойкости продукта достаточны барьеры низкого уровня или небольшое их количество. С другой стороны, если вследствие плохих гигиенических условий на начальном этапе присутству­ет слишком много нежелательных микроорганизмов, даже обычные барьеры, имеющиеся в продукте, не смогут предотвратить снижение качества или пи­щевые отравления.

Критические значения параметров, которые обеспечивают гибель, выжи­вание или рост микроорганизмов в пищевых продуктах являются основой для разработки новых технологий хранения. Однако необходимо знать, что практические значения «барьеров» изменяются, если в продукте присутству­ет другой консервирующий фактор. Например, стойкость бактерий к теплу возрастает при низких значениях активности воды, а также в присутствии некоторых консервантов.

На рис. 9.2 показано взаимодействие нескольких микробиологических барьеров на примере сырокопченой колбасы.

В данном случае наиболее важным барьером является показатель актив­ности воды, который должен иметь низкие значения за счет обезвоживания продукта при сушке. Барьером являются также такие консервирующие ве­щества как нитритно-солевая смесь, коптильный дым.

Ко всему прочему немаловажную роль играет водородный показатель pH, способствующий затормаживанию роста нежелательных микроорганиз­мов. В то же время температурное препятствие (хранение при температуре от 5 до 15 °С) и вывод кислорода (Eh — показатель) играют второстепенную роль. Высота барьеров, указанных на рис. 9.2, разная, что отражает их раз­личную интенсивность. Введением стартовой конкурирующей микрофлоры в фарш сырокопченых колбас можно создать дополнительный барьер (Кр).

Таким образом, длительного срока хранения сырокопченых колбас добива­ются только благодаря взаимодействию нескольких факторов.

Теоретической основой барьерного эффекта являются знания физиоло­гических основ роста, выживания и гибели патогенных микроорганизмов, вызывающих порчу пищевых продуктов.

Сохранение качества пищевых продуктов подразумевает помещение микроорганизмов во «враждебное окружение» для того, чтобы подавить их рост или вызвать их гибель. Ответная реакция микроорганизмов на такое «враждебное окружение» зависит от таких процессов, как гомеостаз, мета­болическое истощение и стрессовые реакции микроорганизмов.

Гомеостаз — это тенденция к стабильности во внутреннем состоянии микроорганизмов. Если внутреннее равновесие нарушается благодаря ис­пользованию барьеров, микроорганизмы не будут размножаться или даже погибнут, прежде чем восстановится их гомеостаз. Восстановление нарушен­ного гомеостаза требует от микроорганизмов больших затрат энергии. Огра­ничение поступления энергии (например, анаэробные условия, создаваемые вакуумной упаковкой, низкие значения pH и низкий окислительно-восста­новительный потенциал) приводит к синергистическому эффекту барьеров.

Другим явлением, имеющим важное практическое значение, является метаболическое истощение, которое может привести к «самостерилизации» пищевых продуктов. Оно заключается в том, что число спор, стабилизиро­ванных с помощью барьерной технологии, при хранении снижается, особен­  но в неохлажденных пищевых продуктах. Такое поведение можно объяснить тем, что вегетативные микроорганизмы, которые не могут расти, погибнут. Они погибают быстрее, если стойкость продукта близка к пороговой для их роста, температура хранения повышена, присутствуют антимикробные веще­ства и организмы смертельно повреждены, например теплом.

По-видимому, микроорганизмы в стабилизированных барьерной техно­логией пищевых продуктах напрягают каждый возможный механизм для то­го, чтобы преодолеть «враждебное окружение». При этом они полностью ис­пользуют свою энергию и погибают, если они метаболически истощены, что приводит к самостерилизации таких продуктов.

Таким образом, благодаря самостерилизации, продукты, полученные при использовании барьерной технологии и являющиеся микробиологиче­ски стойкими, при хранении становятся даже более безопасными, особенно при окружающих температурах. Так, например, сальмонеллы, которые вы­живают в процессе созревания в ферментированных колбасах, исчезнут бы­стрее, если продукты хранят при окружающих температурах. Однако они будут выживать дольше в продуктах, сохраняемых охлаждением.

Ограничивающим фактором для успешного применения барьерной тех­нологии могут быть стрессовые реакции микроорганизмов. Некоторые бак­терии становятся более стойкими, например, к теплу, в условиях стресса, поскольку они генерируют белки, устойчивые к стрессу. Синтез защитных белков, устойчивых к стрессу, происходит под воздействием тепла, pH, a_w ,а также голодания. Эти реакции микроорганизмов в условиях стресса могут снизить качество пищевых продуктов и осложнить применение барьерной технологии.

Объединение разных барьеров может оказывать как комбинированный (аддитивный), так и синергетический эффекты. Синергетический эффект может быть в том случае, когда барьеры поражают одновременно несколько целей внутри микробиальной клетки, например, оболочку клетки, ДНК, ферментные системы, pH, a_w , Eh. Тогда восстановление гомеостаза микро­организмов, а также переход на образование белков, устойчивых к стрессу, становится затруднительным. Поэтому грамотным применением барьеров можно добиться оптимальной микробиологической стойкости.

Некоторые барьеры, например нитрит натрия, оказывают влияние не только на безопасность, но и улучшают органолептические показатели про­дукта. Действие барьеров может быть и отрицательным для обеспечения требуемого качества. Например, значение pH ферментированных колбас должно быть достаточно низким для ингибирования патогенных бактерий, но не настолько низким, чтобы ухудшать вкус продукта. В таких случаях необходимо снизить интенсивность конкретного барьера.

Барьерная технология целенаправленно применяется для сохранения каче­ства пищевых продуктов во всем мире. Наибольший интерес она представляет для производства пищевых продуктов, подвергнутых минимальной обработ­ке, и для поддержания микробиологической стойкости продуктов здорового питания, содержащих меньше жира и соли.

Список возможных барьеров для сохранения качества пищевых продук­тов ни в коей мере нельзя считать полным.

В качестве новых методов щадящей обработки следует назвать бактери­цидную стерилизацию высокого давления, осциллирующие магнитные поля, метод электроимпульсов, пропускание газа под высоким давлением, высоко­частотный нагрев и др.

В комбинации с другими обычными барьерами они потенциально могут быть использованы для микробиальной стабилизации пищевых продуктов при незначительных изменениях пищевой ценности и органолептических свойств пищевых продуктов.