Нагрев мяса и мясопродуктов губительно действует на микрофлору.

Различают полное (стерилизация) и частичное (пастеризация) уничтоже­ние микроорганизмов. Стерилизация осуществляется, как указывалось, при температуре выше 100 °С, что возможно только под давлением при укладке продукта в герметично укупоренную тару. Пастеризация проводится при температуре 100 °С и ниже. Эффект пастеризации может быть достигнут как при производстве консервов, так и в результате варки и запекания. При ис­пользовании метода пастеризации вымирают только микроорганизмы, вос­приимчивые к действию высоких температур, в то время как при стерилиза­ции отмирают также устойчивые к тепловому воздействию микроорганизмы.

Для достижения полной стерильности необходимо стерилизовать про­дукт при температуре выше 150 °С в течение длительного времени. Однако такое жесткое тепловое воздействие вызывает необратимые изменения в продукте, снижающие его пищевую ценность.

Некоторое сближение несовместимых требований возможно при стерили­зации консервов до полной гибели только нетермостойкой неспорообразую­щей микрофлоры и уменьшения числа спорообразующих микроорганизмов.

Обязательным требованием к эффективности процесса стерилизации кон­сервов является полное уничтожение возбудителей такого тяжелого заболева­ния, как ботулизм. Режимы стерилизации должны обеспечить полную гибель клеток и спор С. Botulinym, а режимы пастеризации — гибель только их ве­гетативных клеток, так как ограниченная для данных консервов температура хранения (0-5 °С) гарантирует отсутствие развития и роста их спор, наличие которых контролируется и не допускается в сырье и материалах.

Чтобы исключить возможный микробиологический бомбаж консервов, режимы стерилизации должны обеспечивать отмирание наиболее термо­стойких спорообразующих непатогенных бактерий С. Sporogenes, вызываю­щих порчу большинства мясных консервов.

Выпускаемые мясной промышленностью консервы не являются абсо­лютно стерильными. Их относят к промышленно-стерильным продуктам, в которых отсутствуют микроорганизмы и их токсины, опасные для здоровья человека, а также микрофлора, вызывающая порчу про­дукта.

Степень влияния процесса стерилизации на микрофлору зависит в основном от двух параметров — уровня температуры и продол­жительности ее воздействия.

Критерием выбора температуры стери­лизации служит величина активной кислотно­сти, поскольку к ней микроорганизмы проявляют высокую чувствительность. Влияние среды на микроорганизмы выражается в том, что водородные ионы изменяют электрический заряд молекул цитоплазматической клеточной мем­браны и, в зависимости от концентрации, увеличивают или уменьшают ее проницаемость для отдельных ионов.

Резкое изменение pH среды, выходящее за пределы значений, характер­ных для данного вида микроорганизмов, приводит к тому, что их жизнедея­тельность прекращается.

Несмотря на видовое разнообразие микрофлоры продукта перед стери­лизацией, тестом для установления реакции микроорганизмов на величину активной кислотности консервируемого продукта принята интенсивность отмирания С. Botulinym, наиболее опасного для здоровья и жизни человека микроорганизма, продуцирующего нервно-паралитический токсин сильного действия.

Согласно гигиеническим требованиям к обеспечению микробиологиче­ской безопасности консервов режимы их стерилизации достаточно рассчи­тать в отношении полной гибели клеток и спор С. Botulinym.

По последним данным, границей между кислотными и малокислотными продуктами, в которых развивается С. Botulinym, является pH = 4,2. В свя­зи с этим кислотные продукты, pH которых 4,2 и менее, стерилизуют при температуре 100 °С и ниже, а малокислотные с pH более 4,2 — в основном при 112-120 °С. Большая часть мясных консервов имеет pH, близкий к 6,0, поэтому для их стерилизации требуются наиболее жесткие режимы.

Продолжительность стерилизации. Микроорганизмы обладают опреде­ленной термостойкостью, под которой понимают способность клеток, нагре­тых выше максимальной температурной границы развития, сохранять ре­продуктивные свойства (прорастание и деление). Термостойкость зависит от вида микрофлоры, физиологического состояния клеток и факторов внешней среды. Поэтому в результате нагревания популяции клеток могут получить различное термоповреждение — летальное или сублетальное; они также мо­гут частично либо полностью выжить.

Летальным считается термоповреждение, когда клетки или споры пол­ностью теряют способность к метаболизму и воспроизводству и не восста­навливаются даже в благоприятных для них условиях.

К сублетальному относят термоповреждение, в результате которого клетки или споры при одних, подходящих для развития условиях длитель­ное время остаются в состоянии покоя или восстанавливаются, а при дру­гих, также благоприятных условиях, погибают.

В пищевых продуктах при наличии соответствующих условий может происходить восстановление поврежденных нагреванием микроорганизмов, которое протекает исключительно медленными темпами.

Механизм внутриклеточных реакций, ведущих к термической гибели микроорганизмов полностью не раскрыт. Исходя из наиболее распростра­ненной точки зрения, он сводится к денатурации их белковых и нуклеино­вых соединений. В результате этого гибель клетки или споры наступает от разрушения ее репродуктивного аппарата, нарушения метаболической систе­мы или поражения других структур.

Своеобразным феноменом является чрезвычайная термоустойчивость спор бацилл и клостридий. Это представляет особый интерес для техноло- ши стерилизованных консервов, так как в них, с одной стороны, должен на­дежно деактивироваться клостридий ботулинум, а с другой стороны, целый ряд бактерий, вызывающих порчу, принадлежат к семейству спорообразую­щих микроорганизмов.

Полагают, что устойчивость спор к нагреванию объясняется наличием у них плотной оболочки, обладающей осмотическим потенциалом по отноше­нию к ядру плазмы. При диффузии воды в оболочку она набухает, в то вре­мя как ядро теряет воду. В конечном счете, это обусловливает обезвожива­ние, «сухость» ядра плазмы в споре, что приводит к повышению ее жароустойчивости. В случае падения осмотического потенциала при опреде­ленных условиях ядро плазмы регидратируется и споры становятся воспри­имчивыми к действию высоких температур.

Уничтожение микробов не происходит мгновенно. Для того чтобы унич­тожить микробы при данной температуре стерилизации, необходимо опре­деленное время. Это время условно называют «временем отмирания» или «смертельным» временем. Если нужно получить количественные данные о вымирании микроорганизмов, то должна рассматриваться не отдельная клетка, а вся популяция. Вымирание происходит непрерывно при опреде­ленной норме, которая зависит от температуры и характерна для каждого вида бактерий. При данной и достаточно высокой температуре в единицу времени вымирает постоянный процент еще живой популяции клеток.

Между количеством выживших микроорганизмов и продолжительно­стью нагревания, проведенного при постоянной температуре, существует зависимость, графическое изображение которой называют кривой выжива­емости.

Кривая выживаемости имеет экспо­ненциальный характер и построена в по­лулогарифмической системе координат, она приобретает вид прямой (рис. 11.1).

Термостойкость микроорганизмов является основным критерием, который позволяет количественно оценить влия­ние тепловой обработки на популяцию клеток микроорганизмов и их спор. Она характеризуется двумя параметрами.

К одному из них относится кинети­ческая константа выживаемости мик­роорганизмов [)т (мин), характеризующая длительность нагревания суспензии спор при постоянной температуре, в те­чение которой число жизнеспособных клеток или спор снижается в 10 раз (см. рис. 11.2).

Константу термостойкости D_T ис­пользуют для получения расчетного времени, необходимого для термиче­ской гибели определенного количества и вида микроорганизмов при эталон­ной (базисной) температуре Т, которое выражается в условных минутах этой температуры (Fт, усл. мин).

Базисной температурой для малоки­слотных продуктов, к которым относят­ся все виды мясных консервов, принята температура 121,1 °С, для кислотных пастеризованных консервов — 80 °С.

Расчетное время термической гибе­ли микроорганизмов для экспонен­циальных кривых их выживаемости на­ходят по формуле:

где Nо — количество спор (клеток) микроорганизмов в 1 г (см³) продук­та, единицы упаковки или партии консервов до стерилизации; N_ф— то же, после стерилизации.

Из уравнения видно, что чем меньше микроорганизмов в пищевом про­дукте к началу стерилизации, тем меньше их в консервах к концу процесса. Это очень важный в практическом отношении вывод, говорящий о необхо­димости поддержания высокого санитарно-гигиенического уровня на кон­сервных заводах.

Выражая графически зависимость между расчетным временем термической гибели определенного числа клеток (спор) микроорганизмов и температурой их прогрева в системе координат lg F_T, (D_T), Т, получают кривую термостойко­сти, которая в пределах температур сте­рилизации консервов аппроксимируются прямой (рис. 11.3).

Из кривой термостойкости находят другую кинетическую константу термо­стойкости, отражающую число градусов, необходимых для изменения величины F_T или D_T в 10 раз — Z (см. рис. 11.3).

Температурный параметр термостой­кости микроорганизмов может быть получен из уравнения, выражающего зависимость между F_T и D_T:

Выбор тест культуры. Совокупность констант термостойкости D и Z необходима для обоснования режимов стерилизации консервов. Эти пара­метры определяют не для всех видов термостойкой микрофлоры, способной выжить в консервах и вызвать их порчу, а для одного из них, в основном наиболее термостойкого.

Выбранный для этой цели вид микроорганизма называется тест-культу­рой. Для мясных консервов в качестве тест-культуры используют анаэробный микроорганизм С. Sporogenes, который по термостойкости превосходит С. Во- tulinym и способен вызывать порчу малокислотных продуктов. Выбор С. Spo­rogenes в качестве тест-микроорганизма для мясных консервов основан на его терморезистентности. Так, значение константы D при 121,1 °С (в мин) для С. Sporogenes — 0,6-1,5 в то время как для С. Botulinym — 0,21. Лаборатор­ные испытания нового режима стерилизации заключаются в производстве консервов в соответствии с технологической инструкцией (или ее проектом) и стерилизации предварительно контаминованных тест-культурой консер­вов в лабораторных условиях.

При установлении обеспеченности гибели тест-культуры предварительно подобранным режимом в соответствии с требованиями промышленной сте­рильности производят проверку в производственных условиях и утверждение.

Пастеризация. Более низкий уровень тепловой обработки (ниже 100 °С) обеспечивает пастеризующий эффект нагрева. При этом различа­ют изделия, герметично упакованные и защищенные от контаминации — пастеризованные консервы и неупакованные вареные и запеченные изделия, которые могут быть доступны вторичному обсеменению.

Пастеризация консервов предусматривает длительную тепловую обра­ботку при температуре 80-100 °С, обеспечивающую гибель нетермостойкой неспорообразующей микрофлоры (дрожжей, плесневых грибов, вегетатив­ных форм бактерий), уменьшающую количество спорообразующих микроор­ганизмов и гарантирующую микробиологическую надежность и безопас­ность продуктов в течение ограниченного срока хранения при температуре -2 -f- +5 °С. Она используется для производства ветчинных консервов, кото­рые нельзя подвергать жесткой тепловой обработке из-за резкого снижения качества.

Термическая обработка вареных и запеченных изделий не обеспечивает радикального уничтожения микрофлоры. Хотя при нагреве 68-70 °С поги­бает большая часть микроорганизмов в вегетативной форме, некоторые тер­моустойчивые формы микроорганизмов достигают оптимума развития даже при 60-64 °С. Кроме того, споровые формы микроорганизмов, как указыва­лось ранее, выдерживают нагрев при умеренных температурах.

После завершения процесса изготовления общее содержание микробов редко превышает значение 10³ в г. В принципе в этих изделиях созданы рав­ные исходные микробиологические условия с пастеризованными консерва­ми. Однако остаточная микрофлора развивается несколько иначе, чем в гер­метичных упаковках. Доступ воздуха способствует развитию аэробных спорообразующих бактерий, возможно обнаружение микрококков и стрепто­кокков, а также лактобацилл.

Дополнительный риск возникает из-за внешних контаминаций у незапа- кованных изделий, а также во время нарезки с последующей упаковкой.

Существующий критерий определения готовности мясопродуктов в про­цессе термообработки — достижение температуры в центре изделия 68-72 °С не обеспечивает требований современного производства к удлинению сроков хранения готовой продукции.

Специалисты НИИ мясной промышленности (г. Кульбах) предлагают оценивать эффективность варки по величине пастеризующего эффекта, ко­торый интегрально отражает воздействие температуры и продолжительность ее экспонирования на микрофлору. Методика определения эффективности варки мясопродуктов весьма близка к широко известной методике расчета нормативного стерилизующего эффекта, применяемого в консервном произ­водстве (см. главу «Производство консервов»). При этом учитывается вид микрофлоры, исходная концентрация, ее регламентируемое конечное содер­жание, геометрические размеры, вид оболочки, теплофизические свойства продукта и вид греющей среды.

В основе предлагаемой методики лежат экспериментальные данные, по­казывающие, что степень гибели микроорганизмов зависит не только от ко­нечной температуры в центре продукта в конце нагрева, но и от продолжи­тельности воздействия этой температуры на микрофлору. Предложено ввести в практику показатель F_w, который характеризует интегральный пас­теризационный эффект. В зависимости от вида мясных изделий и исходных характеристик, выбираемые на практике (по специальным таблицам) значе­ния F_w, обеспечивающие гарантированный пастеризационный эффект, нахо­дятся в диапазоне от 25 до 60.

Применение данного метода в производственных условиях позволило существенно увеличить сроки хранения готовой продукции.