книги из ГПНТБ / Сикорский, З. Технология продуктов морского происхождения
.pdfПри окислении полиеновых кислот с разрозненными связями происходит миграция двойной связи и образуются системы со пряженных связей:
/ |
с=с' |
4C=CN |
-И- |
н |
С=С/чс\ |
С=С< |
|
|
|
|
||
И |
н |
11 |
|
|
I |
I |
|
|
|
|
||
|
|
|
о |
|
н |
н |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
||
|
|
;с=с / н |
г |
|
|
|
I |
|
|
|
||
|
|
с=с/ |
|
|
|
с ' |
|
|||||
|
|
|
ч.с/ |
чнчн |
|
н У \ > |
|
|||||
|
|
|
■оо)' |
х н |
|
|
|
|
I |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
■ к , |
1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
°°- |
О, |
|
н |
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
/" I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
,11 |
|
|
|
|
|
чсI=с( |
|
/ |
|
|
|
^=C 4 |
V C=C( |
|
|
|
|
с=с |
|
|
||||
|
чоо/ |
С |
г |
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
чн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'н-
N/OOH н
н/Счс=с(
I Г —Г S
Н , н\ н
Гематиновый катализ. На процессы окисления, протекающие в тканях животных, катализирующее действие оказывают гематиновые красители [71], вызывающие быстрый распад переки сей до вторичных продуктов с образованием свободных радика лов, которые способствуют возникновению новых цепных ре акций:
Влияние гематиновых соединений на окисление липидов экс периментально установлено при исследованиях рыбных фаршей и измельченного мяса беспозвоночных [12]. Особенно сильные
1 0 0
каталитические способности показали гемоглобин |
и каталаза, |
|
прибавленные к мясу камбалы |
(Hipoglossoides |
platessoides), |
трески и морского гребешка. Уже при содержании |
от 0,5 до |
|
5 мкг железа этих соединений в 1 |
г фарша образуется прогорк |
|
лый запах и наблюдается рост содержания малонового альдеги да даже при температуре 273 К (0 °С). В то же время мясо кальмара не подвергается прогорканию под действием гематиновых красителей. Оказалось также, что добавление мяса каль мара или экстракта из его мяса к фаршу трески ингибирует про цессы окисления, катализируемые ионами металла. Миоглобин из сердца лошади практически не увеличивает прогорклость жира в фаршах из рыбы или показывает очень слабую катали тическую активность [ 1 2 ].
Каталитическое действие гематиновых соединений зависит не только от вида рыбы, но и от присутствия в фарше свободных аминокислот и жирных кислот. Одни аминокислоты действуют как катализаторы (цистеин и аспарагин), а другие как ингиби торы (лейцин, фенилаланин) или совсем не проявляют активно сти (метионин). В то же время свободные жирные кислоты ин гибируют окисление, вызванное гемоглобином. Эти наблюдения могут иметь большое практическое значение при отработке ус ловий хранения мороженого фарша на борту рыболовного судна.
С увеличением содержания гематиновых соединений умень шается их каталитическая активность и даже появляются при знаки антиокислительного действия. При низких концентраци ях гематиновые соединения вызывают начало цепной ре акции окисления благодаря способности к разложению пе рекисей и производству свободных радикалов, а при боль ших концентрациях их производные, вероятно, могут улав ливать радикалы, в результате чего и проявляют свойства инги биторов.
Влияние солей. Металлы играют значительную роль в про цессах окисления рыбных жиров. Многие катионы входят в со став мышц рыбы, а большие количества хлористого натрия, со держащие примеси солей других металлов, добавляются к мясу в процессе его обработки.
Хлористый натрий при содержании 1% незначительно уско ряет прогоркание жира, при концентрации 1 —1 2 % скорость окисления жира пропорциональна содержанию соли в мясе. До бавление хлористого натрия в количестве более 1 2 % не вызыва ет дальнейшего изменения скорости окисления липидов. Воспри имчивость мяса рыбы к окислению, а также катализирующее влияние поваренной соли в значительной мере зависят от ста дии развития гонад и упитанности рыбы [9]. Установлено так же, что мясо свежей трески легче подвергается окислению, чем то же самое мясо, подвергнутое тепловой обработке или замо раживанию.
101
Значительно большее влияние на окисление оказывают дру гие соли. По данным Кастелла [9,11], катионы с точки зрения каталитической активности в процессах прогоркания жиров, содержащихся в мясе рыбы, можно расставить в следующей очередности: Fе++>■V++> Сu++> Fе+++> Сd++> Со++>»
>Zn++> N a+> Са++> Ва++.
Мясо разных видов рыб проявляет неодинаковую восприимчи
вость к окислению, катализируемому ионами металлов. По сте пени восприимчивости к окислению мясо рыб может быть рас положено в следующем порядке: мясо жирных рыб (сельдь, скумбрия) > среднежирных (морской окунь, камбаловые) > мор ского гребешка>тощих рыб (треска, пикша) ^ракообразных (омар, креветка, краб). Особенно заметно различаются отдель ные виды рыб и беспозвоночных по чувствительности к окисле нию мяса, вызванному ионами меди. Некоторые металлы ока зывают ингибирующее действие в процессе окисления, вызван ного ионами Си++. Действие катионов можно ослабить приме нением хелатных соединений и антиокислителей. Ароматичес кие, гетероциклические и серусодержащие аминокислоты могут значительно замедлить окисление, вызванное ионами Си++, хо тя и не влияют на увеличение скорости прогоркания, вызванное добавлением хлористого натрия. Алифатические аминокислоты и цистеин сильно катализируют реакции прогоркания в мясе ры бы [10]. Влияние аминокислот на реакции прогоркания зависит от наличия антиокислителей и синергетических веществ, а так же от pH мяса.
Механизм каталитического действия ионов металлов в про цессах окисления основан на образовании свободных радика лов, которые инициируют цепные реакции. Свободные радикалы могут образовываться в реакциях следующих типов:
1 ) разложение гидроперекисей:
Мел+ + ROOM - Ме(л+1)" + ОН- + RO‘.
В этом процессе наиболее активными являются металлы, подвергавшиеся окислению и восстановлению путем переноса одного электрона;
2 ) воздействие иона металла на кислород
+
Мел+ + 0 2-*Ме(л+1>+ О7 ,
0 7 + Н + - Н20*;3
3 ) восстановление катиона при реакции с жирной кислотой или гидроперекисью, идущей с выделением свободных радика лов
102
Вторичные пррдукты окисления. Первичные продукты окис ления — перекиси и гидроперекиси — подвергаются дальней шим превращениям, в результате которых образуются соедине ния, обусловливающие типичные нежелательные органолепти ческие свойства прогорклых жиров.
Разложение гидроперекисей может продолжаться до обра зования спиртов и карбонильных соединений с таким же числом углеродных атомов в молекуле, как и у исходной жирной кисло ты. Реакция протекает, по-видимому, по следующей схеме [19]:
Ri-C H -R 2+ R------- R , - C - R2+ RH
ООН
*.-c-R2+-oh
о
ROOH-----R-0-+-0H
RO' * RH-----ROH + R'
Экспериментально во многих работах доказано, что карбо нильные соединения образуются как остаточные продукты про цессов окисления не только в случае «модельных» реакций, про водимых на углеводородах, но также и при окислении жирных кислот и жиров. При окислении метилолеата показано накопле ние а и p-ненасыщенных карбонильных соединений.
В концентратах продуктов окисления жиров присутствуют также ненасыщенные карбонильные соединения с большим мо лекулярным весом, которые сами не имеют ни запаха, ни вкуса, но при нагревании в присутствии катализаторов быстро распа даются с выделением летучих соединений с сильным запахом окисления.
Нелетучие альдегидоглицериды, образующиеся как вторич ные продукты окисления, еще не являются носителями запаха, но при нагревании являются источником пахучих летучих сое динений.
Носителями запаха и вкуса продуктов окисления и прогоркания являются альдегиды и метилкетоны с небольшим молеку лярным весом, а также свободные жирные кислоты с короткой цепью. В окисленном жире лосося присутствуют алифатические альдегиды в количестве от 0 , 1 до 2 мкмоль/кг, в том числе Ci — С^-насыщенные, С4 — С12 — 2 -ненасыщенные и С6 — Сю —2,4-
двуненасыщенные (Yu et al «J. Food Sci.», 1961, 26, 192, Wyalt and Day, «J. Food, Sci», 1963, 28, 305).
Спирты с иной длиной цепей или гликоли могут образовы ваться, например, в следующих реакциях:
103
-CH-CH=CH-CRr |
<j:h- ch=ch- ch- + ‘он |
I |
о |
ООН |
Эпоксидные соединения образуются при действии кислорода гидроперекисных групп на двойные связи в той же самой цепи или в другой молекуле кислоты:
Rx — СН — СН = СН — СН2 — R2Rx — СН — СН — СН — с н 2 — r 2
I |
I |
\ / |
ООН- |
о н |
о |
R — ООН + — Н2С — СН = СН — c h 2->r o h + — с н 2 — с н — с н — с н 2—
/
о о
Содержание эпоксидных соединений в жирах, нагретых до температуры примерно 460 К (187° С), составляет от долей про цента до 1 % и выше в зависимости от степени ненасыщенное™ жирных кислот.
В результате дальнейших превращений продуктов разложе ния перекиси образуются кислоты, что сопровождается разры вом углеродной цепи и образованием кислот, имеющих мень шее число атомов углерода в молекуле, чем исходные
|
о, |
|
ОН |
|
|
|
/ |
^>0 |
|
Rx — С — СН2 — R2-*‘Rx— С — СН — R2->-Ri — С -f R2 —С |
||||
II' |
II |
I |
II |
\ |
О |
О |
ООН |
О |
Н |
Кислород в этом случае действует в позиции а по отношению |
||||
к карбонильной группе, |
подобно |
тому, как |
это происходит |
|
в процессе возбуждения реакции окисления в положении а в от ношении двойной связи между атомами углерода.
Некоторые методы оценки степени прогоркания жиров осно ваны именно на определении вторичных продуктов, образую щихся при распаде перекисей. Проба с 2-тиобарбитуровой кис лотой (ТБК) заключается в определении содержания розово красного соединения, образующегося в результате реакции реактива с некоторыми продуктами окисления, например:
104
|
^с-он |
|
H |
CH, |
|
/ |
H |
но-с^ |
^c=s |
|
|
s - c ^ |
+ |
\ |
/ |
\ |
C |
|
|
||||
I |
I |
|
C |
|
\ |
|
I |
I |
|
||
|
// |
|
|
|
3 |
|
|
||||
N-^ /С—H2 |
|
О |
|
|
|
|
О |
н с^ |
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
(!>н |
|
|
OH |
|
Малонобыи |
альдегид |
|
|
|||||
|
ТБА |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
s=c |
JV |
N |
|||
|
|
|
|
|
• |
^ с -о н |
н о -с ^ |
T=S |
|||
|
|
|
|
|
|
|
I |
I |
I |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/C=CH-CH-CH=C^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
он |
он |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окрашенное |
соединение |
|
При помощи пробы Крейса в прогоркших жирах обнаружи вается эпигидриновый альдегид [45]:
|
он |
н2(р |
|
|
Н(Г |
но |
он |
н ^ о |
|
'Рлороглтин |
Зпигидринобый |
|
|
альдегид |
Содержание вторичных продуктов окисления в прогорклом продукте лучше коррелирует с определяемыми органолептиче ски проявлениями прогорклости, чем содержание перекисей.
М И КРО БИ О ЛО ГИ ЧЕС КИ Е ПРОЦЕССЫ
Начальное заражение рыбы и других морских организмов зависит от района и способа лова. У рыбы, выловленной пооди ночке в чистых поверхностных слоях воды, слизь, покрывающая кожу, прозрачная и содержит небольшое количество бактерий. Зато поверхность донных рыб траловых уловов заражена очень сильно. На 1 см2 кожи только что выловленной тралом рыбы приходится от 102 до 106 бактерий. Чаще всего это микроорга низмы, принадлежащие к родам Pseudomonas, Achromobacter и Vibrio, меньшую численность имеют популяции Flavobacterium, Corynebacterium и Micrococcus. Мышцы и внутренние органы здоровой рыбы обычно стерильны. Однако Ходынецкий и Залеский установили присутствие стафилококков в мышцах, пе чени и крови нескольких видов рыб сразу после смерти, пример
но в 56% случаев [156]. |
Пищеварительный тракт жирующей |
|
рыбы сильно заражен — в 1 |
см3 содержимого желудка и ки |
|
шечника содержится до |
107 |
бактерий, в том числе Clostridium |
и другие спорообразующие микроорганизмы. В микрофлоре ры бы из районов Средней Атлантики преобладают мезофильные
105
микроорганизмы, а в популяциях микробов, обитающих на рыбе из Северной Атлантики, психрофильные микроорганизмы.
Бактерии, вызывающие заболевания человека. Микрофлора рыб после их смерти в преобладающей степени состоит из бак терий, вызывающих процессы порчи мяса. Однако встречаются случаи заболевания людей, вызванные употреблением в пищу рыбы или морских беспозвоночных, содержащих бактериальные яды или многочисленные популяции патогенных бактерий. Бо лезни, вызванные действием токсинов и не связанные с присут ствием в рыбе живых микроорганизмов, образующих эти яды, называются пищевыми отравлениями, или интоксикациями. Ти пичные особо опасные отравления происходят при употребле нии в пищу продуктов, содержащих яды, выделенные Clostridi um botulinum и стафилококками. Зато болезни, вызванные при сутствием живых бактерий, квалифицируются как пищевые за ражения и вызываются прежде всего тифозными и тифозоподобными палочками Salmonella, а в Японии также Vibrio рагаhaemolyticus. Болезни пищеварительного тракта, вызванные ба циллами газовой гангрены Clostridium perfringens, большинство авторов также относит к пищевым заражениям.
Clostridium botulinum — анаэробная спорообразующая па лочковидная бактерия, образующая токсин, представленная ше стью типами (А, В, С, D, Е, F), споры которых широко распро странены в природе (в почве, иле и пищеварительном тракте животных). Исследования показали, что донные осадки, а так же рыба и беспозвоночные в прибрежных районах часто бывают заражены Cl. botulinum со значительным преобладанием ти па Е. На мелководье Мексиканского залива частота обнаруже
ния этих бактерий достигает 5% от исследованных проб |
рыб |
||
и беспозвоночных, а также до 9% |
отобранных |
проб осадков. |
|
Наибольшее заражение приходится |
на летний |
период |
[80]. |
В обогащенных культурах из внутренностей рыбы и беспозво ночных, выловленных вблизи побережья штатов Орегон и Ва шингтон, обнаружен токсин Cl. botulinum типа Е в довольно больших количествах. 48 культур, обнаруженных на 369 исследо ванных экземплярах лосося, содержало токсины, смертельные для мыши и наполовину представленные токсином ботулиз ма, главным образом типа Е. Из 113 экземпляров трески и мор ского языка было заражено 18. При исследовании устриц зара женными оказались 30% экземпляров [14]. Свыше 75% куль тур, выделенных из внутренностей рыбы, выловленной в одной из больших бухт в озере Мичиган, содержали токсин типа Е [25]. В тушках рыбы, выловленной в этом озере, Cl. botulinum обнаружен в 6—50% исследованных экземпляров. Установле но также, что экземпляры рыб, которые были тщательно выпот рошены в лабораторных условиях при максимальном соблюде нии гигиенических требований, оказались зараженными в ми нимальной степени — 0,4% [21].
106
Споры Clostridium botulinum очень устойчивы при нагрева нии до температуры 373 К (100°С). Вегетативная форма обра зует термолабильный токсин (колбасный яд), разлагающийся при нагревании до температуры 373 К (100° С). Колбасный яд является одним из самых сильных ядов. Смертельная доза ток сина А для мыши составляет менее 1ХЮ- 1 0 г, для человека — около 0,ЗХЮ- 6 г. Животный продукт, не имеющий никаких признаков порчи, может содержать активный токсин. Наиболее часто случаи отравления колбасным ядом людей связывают с присутствием типов А, В и Е. Отравление приводит к смерти примерно в 60% случаев вследствие поражения центральной нервной системы. Токсин делает невозможным отщепление ацетилхолина и передачу нервных импульсов. Скорее всего поража ются мышцы, проявляющие активность в процессе дыхания, вследствие этого наступает удушье. Признаки отравления выяв ляются обычно в течение 12—36 ч после приема зараженной пи щи. Больные чувствуют головную боль, испытывают рвоту, дип лопию (двоение в глазах), трудности в глотании пищи и в речи.
Нижняя граница pH, при которой еще развивается популяляция Cl. botulinum и образуются токсины, составляет 5,3, а са мая низкая температура роста достигает 276,3 К (3,3° С). При заражении пищевых продуктов порядка 2 - 1 0 6 спор в пробе при температуре 277,4 К (4,4° С) наблюдался рост колонии после 24 ч инкубации, тогда как при 273,3 К (0,3° С) — после 109 суток. Присутствие токсина установлено в культурах при температу ре 273,3 К (0,3° С) после 85 суток инкубации. Зато при тех же самых условиях выращивание микроорганизмов ' от исходного количества спор 2 - 1 0 5 показало присутствие токсина лишь после 129 дней. Формы спор типа А характеризуются очень высокой термоустойчивостью — время десятичного уменьшения состав ляет 0,21 мин при температуре 394,1 К (121,1° С). Только споры типа Е-более чувствительны к высокой температуре — для их уничтожения достаточно во многих случаях получасовое нагре вание при температуре 373 К (100° С).
Грамположительные стафилококки, в том числе золотистый стафилококк Staphylococcus aureus являются неспорообразую щими факультативно-анаэробными организмами, широко рас пространенными в природе. Обладают небольшой протеолитиче ской активностью и способностью вызывать ферментацию мо лочной кислоты. На мясном субстрате популяции могут однако достигать огромной численности без видимых гнилостных изме нений в продукте.
Вегетативные клетки уничтожаются уже при нагревании до температуры 348 К (75°С), но встречаются также штаммы очень устойчивые к нагреванию. Признаки отравления — рвота, рас стройство и боль в желудке, а также общая слабость — появля ются после 2 —3 ч с момента приема сильно зараженной пищи и проходят через несколько часов. Полное выздоровление насту
107
пает через 1—3 суток. При отравлении детей, стариков и боль ных сердечно-сосудистыми заболеваниями отмечаются смер
тельные исходы.
Причиной отравления являются энтеротоксины, образован ные стафилококками при определенных условиях роста на пи
щевых продуктах или в организме |
животных. В литературе |
|
описано четыре серологических типа |
энтеротоксина (А, |
В, С и |
D), которые удалось выделить в 96% |
случаев пищевых |
отрав |
лений, вызванных стафилококками. Кроме того, существует по крайней мере один неидентифицированный тип. Все четыре типа относятся к простым белкам, имеющим молекулярный вес 30 000—35 000. Чаще всего образуется энтеротоксин А. Установ
лено, что токсины имеются также в культурах |
грамотрицатель- |
|||
ных штаммов. В очищенном состоянии |
токсины |
относительно |
||
чувствительны к нагреванию. |
Энтеротоксин |
при |
нагревании |
|
инактивируется, в то же время |
энтеротоксин |
В, |
образуемый |
|
штаммом золотистого стафилококка S e |
[262], |
как в очищенном |
||
виде, так и в физиологическом растворе соли относительно ус тойчив к нагреванию. Нагревание в течение 30 мин при темпера туре 373 К (100° С) вызывает инактивацию только 75% токси на [55]. В пищевых продуктах токсины обычно более устойчивы к нагреванию, и 30-минутная варка, как правило, их не инакти вирует.
По некоторым данным, наличие стафилококков даже в ко личестве 1 мкг, что в среднем составляет 0,015 мкг/кг массы те ла, может вызвать у человека признаки пищевого отравления. Однако в случае очевидных заражений обсемененность стафи лококками была порядка 1 0 6 клеток на 1 г продукта или выше [79]. Небезопасным для здоровья человека является таким об разом потребление пищевых продуктов, сильно зараженных
стафилококками с численностью популяции порядка |
1 0 6 в 1 г |
продукта. В некоторых международных предписаниях |
относи |
тельно микробиологического контроля пищевых продуктов пре дусматривается как максимально допустимое заражение грамположительными стафилококками не выше 1 0 0 клеток на 1 г продукта (например, предварительно подвергнутого кулинар ной обработке мороженого мяса).
Рост стафилококков может замедляться в присутствии боль ших популяций других штаммов бактерий, поэтому лучше всего они растут в натуральных продуктах с невысокой активностью воды или повторно зараженных, например после тепловой обра ботки, в результате которой уничтожается большая часть дру гих бактерий. Нижняя граница активности воды для развития стафилококков составляет около 0,86, а минимальный pH ра вен 5.
Clostridium perfringens, или Cl. welchii — анаэробный споро образующий организм, обладающий протеолитическим действи ем и способностью ферментировать сахара. Образует ряд токси
108
нов, часть из которых, вероятно, вызывает пищевые отравления, проявляющиеся иногда в виде тяжелых поносов. Признаки от равления наступают через 4—10 ч после приема зараженной пи щи и продолжаются иногда в течение целых суток. Существуют штаммы Cl. perfringens, образующие споры, устойчивые к нагре ванию, выживающие в течение 6 ч при температуре 373 К (100° С), а также неустойчивые штаммы, споры которых уничто жаются после 30-минутного нагревания при температуре кипе ния. Оба штамма могут вызывать пищевые отравления. Причи ной отравления может быть заражение продукта этим микроор ганизмом перед тепловой обработкой или после нее [36]. Споры Cl. perfingens устойчивы также к ионизирующему излучению, сушке и присутствию хлора в воде.
В начале 50-х годов в Японии наблюдались многочисленные пищевые отравления, характеризующиеся кровавыми поносами. Отравления происходили в результате потребления в летнее вре мя сырой морской рыбы, зараженной бактериями Vibrio рагаhaemolyticus, которые являются галофильными микроорганиз мами с коротким периодом регенерации. Летом Vibrio parahaemolyticus может представлять в Японии большую опасность, так как в несвежих образцах он присутствует в пробах, количе ство которых составляет от нескольких единиц до нескольких десятков процентов общего количества проб, образуя многочис ленные популяции. Не все штаммы Vibrio parahaemolyticus вы зывают пищевые заражения. Свыше 90% штаммов, изолирован ных из кала, в случаях заболеваний обнаруживают способность гемолиза крови человека, в то же время популяции, присутст вующие на рыбах бассейна Атлантического океана, в целом та кой способностью не обладают.
Среди инфекций, вызванных употреблением рыбы, содержа щей болезнетворные бактерии, самой опасной является зараже ние неспорообразующими факультативными анаэробами из группы Salmonella. Как микроорганизмы пищевого тракта они выделяются с калом и мочой носителя, поэтому заражение эти ми бактериями происходит прежде всего на предприятиях с плохим санитарным состоянием или во время транспортировки и торговли рыбой в антисанитарных условиях. Salmonellae можно уничтожить нагреванием до температуры 348К (75°С). Оптимальной для развития этих бактерий является температура около 310К (37°С), а нижняя температурная граница колеб
лется для большинства штаммов в пределах от |
278 |
до |
280 К |
|
(от 5 до 7° С). Признаки |
заболевания — повышенная |
темпера |
||
тура, головная боль, рвота |
и понос — появляются |
через |
1 2 — |
|
14 ч с момента заражения. Обычно эти симптомы болезни быва ют вызваны интенсивным размножением микроорганизмов в продукте. Иногда заболевание приводит к смертельному ис ходу. Известны даже случаи эпидемии, имевшие место после по требления в пищу рыбных продуктов, особенно копченых и ма
109