Прочие проблемы
Проблемы микробиологического характера, прогорклость. Шоколад и кондитерские изделия не настолько подвержены порче под действием микроорганизмов, как рыба или мясо, и даже в случаях, когда происходят описанные в этом разделе нежелательные процессы, испорченная продукция не обладает каким-либо болезнетворным влиянием, если не считать, конечно, что кого-то может начать мутить при виде шоколадной плитки, утратившей свой нормальный цвет, или от прогорклого привкуса кондитерских изделий.
Однако используемые ингредиенты могли ранее быть средой обитания микроорганизмов, в результате чего сырье содержит токсины.
Производство и упаковка шоколада и кондитерских изделий осуществляется в условиях, которые нельзя считать асептическими, но продукция остается съедобной благодаря низкому влагосодержанию или содержанию большого количества растворимых твердых веществ.
Основными причинами порчи являются:
Брожение.
В состав продукции попадают ферменты, содержавшиеся в сырье, кроме того, они могут быть привнесены уже на предприятии, если не соблюдались требования гигиены; чаще всего ферменты неактивны, если содержание растворимых твердых веществ превышает 75% или если влагосодержание продукта очень низкое (как, например, в случае с шоколадом).
Прогорклость.
Существует прогорклость, вызываемая воздействием воздуха; катализаторами этого процесса являются воздействие света, тепла и некоторых металлов. Такая прогорклость вызвана реакцией окисления; прогорклое ореховое и другие растительные масла обладают непрятным вкусом.
«Мыльная» прогорклость возникает под действием жирорасщепляющих ферментов; в этом случае происходит реакция гидролиза, и такая прогорклость может проявиться позже, и не сразу можно догадаться, что появляющиеся привкусы связаны с действием ферментов.
Плесень.
Сама плесень становится заметна на поздних этапах своего роста, когда гифы покрывают продукт; употреблять его в пищу было бы противно, от него исходит отталкивающий запах.
Если от плесени пострадала лишь небольшая часть сырья, например, продукты, лежавшие в мешке там, где оказалось влажное пятно, или в случае, когда орехи или какао-бобы заплесневели изнутри, плесень может остаться незамеченной и разрастись по всей массе пищевого продукта.
Плесень оставляет в пищевом продукте споры, жирорасщепляющие ферменты и токсины. В качестве типичного примера последних можно привести афлатоксин, который может содержаться в арахисе.
Если на производстве не соблюдаются требования гигиены, то оборудование и трубопроводы могут быть заражены плесенью и ферментами, которые в итоге приводят к вышеописанным видам порчи продукции.
Брожение.
В прошлом брожение начинки в шоколадных наборах, уложенных в коробки, происходило достаточно часто, и весь набор пропадал из-за одной испорченной конфеты, шоколадная оболочка которой лопалась под давлением углекислоты, отчего по всей коробке растекался липкий сироп с пивным запахом.
К счастью, в настоящее время производители хорошо представляют свойства микроорганизмов, вызывающих брожение, и тщательно рассчитывают для своих рецептов долю различных Сахаров, так что брожение стало явлением редким, и когда оно происходит, то причина его заключается обычно в несоблюдении рецептурных или технологических требований.
Ферментация кондитерских изделий чаще всего бывает вызвана осмофильными дрожжами (Zygosaccharomyces, Torulopsis). Эти микроорганизмы способны расти в условиях сахарного сиропа с высоким содержанием растворимых твердых веществ. Они могут вызывать порчу меда, светлой патоки, сахара-сырца, фруктовых концентратов, а также сухофруктов и фруктовых пресервов. В прошлом брожение кондитерских изделий объясняли деятельностью бактерий, поскольку именно эти микроорганизмы удавалось выделить из забродившей продукции, тогда как осмофильные дрожжи не развивались в среде, состоящей из используемых ингредиентов. Существует два пути избежать брожения продукции: 1) исключить, насколько это возможно, использование сырья, являющегося источником осмофильных дрожжей, и 2) обеспечить такую высокую концентрацию фазы сиропа, чтобы подавить активность дрожжей. Эпизодические случаи брожения могут быть связаны с использованием фруктов, орехов, какао, муки из некоторых видов злаков, а также других натуральных продуктов, которые служат первоисточником этих дрожжей, а кроме того, создают для них белковую среду, дополнительный источник питания дрожжей. Желательно любые кондитерские изделия, в состав которых входят эти ингредиенты, нагревать до 82 °С или выше и выдерживать при этой температуре от 15 до 20 мин; стерилизация будет достаточно эффективной только тогда, когда осуществляется во влажной среде; например, когда перед включением в состав кондитерского изделия ингредиент нагревают в сиропе.
Осмофильные дрожжи можно обнаружить в производственных трубопроводах и у клапанов, где в неподвижном состоянии находятся остатки кондитерского сырья. Особенно часто это происходит там, где производство осуществляется с перерывами. Эти организмы развиваются со все большей энергией, следовательно, крайне важно соблюдаь требования производственной гигиены, а также регулярно стерилизовать острым паром или с помощью дезинфицирующих моющих средств все трубопроводы, клапаны, смесительные и измельчительные машины. Для предотвращения брожения обычно бывает достаточно обеспечить, чтобы концентрация сиропной фазы составила более 75%, для чего в состав включается доля жидкой глюкозы (кукурузного сиропа) или инвертного сахара, в 2,5-3 раза превышающая процент влагосодержания в кондитерском изделии, то есть в состав кондитерского изделия входит приблизительно 25-33% глюкозы или твердых веществ инвертированного сахара. Однако были зафиксированы отдельные случаи, когда осмофильные дрожжи вызывали брожение сиропа, концентрация которого превышала 75%. Причиной этого чаще всего было использование одного из вышеупомянутых ингредиентов без предварительной его стерлизации, или микробиологическое заражение оборудования.
Чтобы задержать процесс ферментации, можно также снизить рН или включить в состав консерванты, разрешенные к применению.
Джем или фруктовая паста, имеющие рН от 3,0 до 3,5, устойчивы к воздействию большинства ферментирующих организмов. При этом содержание растворимых твердых веществ может быть относительно низким, до 72%; такой уровень рН также препятствует развитию плесени. Некоторые органические кислоты, такие, как уксусная, молочная и сорбиновая, тоже препятствуют ферментации, но не везде разрешено использование сорбиновой кислоты в качестве добавки. Уксусная и молочная кислоты допущены к использованию, потому что эти вещества встречаются в натуральных продуктах, но для обеспечения хорошего вкуса продукции их следует включать в очень небольших количествах; особенно это касается уксусной кислоты.
Достаточно эффективным будет действие сорбиновой кислоты, когда ее доля составляет от 0,1 до 0,2%, а уксусной — от 0,05 до 0,1%.
В качестве допустимых консервантов плодовой мякоти, фруктовых пресервов и сухофруктов, а также некоторых других продуктов, могут использоваться сернистый ангидрид и бензойная кислота; точное количество консервантов, разрешенное к использованию, следует найти в нормативных актах, действующих в конкретной стране.
Следовательно, можно сделать вывод, что для предотвращения ферментации следует:
1. Всегда обеспечивать уровень концентрации растворимых твердых веществ выше 75 %.
2. Проверять подозрительное сырье и осуществлять его стерилизацию до начала или во время производства кондитерских изделий.
3. Строго соблюдать требования производственной гигиены и контролировать на наличие ферментирующих микроорганизмов остатки сырья на оборудовании.
Использование консервантов необязательно, за исключением особых случаев.
Прогорклость. Пищевые продукты в целом чаще всего страдают от прогорклости, вызванной реакцией окисления, то есть возникающей под действием воздуха, но вкус кондитерских изделий портится, как правило, из-за прогорклости, вызванной реакцией гидролиза. Чаще всего этот процесс связан с ферментативным (жиро- расщеп ляющим) действием ингредиентов, содержащих лауриновый жир, которые используются в рецептах кондитерских изделий достаточно часто.
Прогорклость, вызванная реакцией окисления. Под действием воздуха происходит окисление жиров и масел, содержащих ненасыщенные жирные кислоты и сложные эфиры; прогорклый вкус возникает из-за образования альдегидов и кето- нов, обладающих характерным вкусом и запахом.
Прогорклость масел и жиров может развиваться в возрастающей степени и из-за самоокисления. Сдедует понимать, что под прогорклостью подразумеваются все виды нежелательных привкусов, — часто говорят о салистом, рыбном или металлическом привкусе. Иногда ошибочно предполагают, что привкус вызван посторонними примесями, когда на самом деле имеет место только начальная стадия прогорклости. Анализ показал, что естественный вкус продуктов, которые мы употребляем в пищу, определяется сочетанием альдегидов и кетонов, очень близким по составу к тому, который обнаруживается в прогорклых продуктах.
Интересно отметить, что некоторые вещества действуют в качестве синергических средств по отношению к антиоксидантам, — это можно сказать о лимонной и фосфорной кислотах, о различных аминокислотах и других веществах, содержащихся в продуктах растительного и животного происхождения.
Читатели, желающие подробнее ознакомиться с такими химическими процессами, могут обратиться к многочисленной литературе, посвященной маслам и жирам.
Технологу пищевого производства в большей степени приходится заниматься предотвращением прогорклости.
В первую очередь важно, чтобы закупаемые жиры и жиросодержащие материалы были достаточно высокого качества.
Затем нужно организовать производство так, чтобы хорошее сырье не испортилось при переработке. Окисление жиров усиливается под действием тепла, света и в случае присутствия некоторых металлов.
Нагревание жира. Хороший жир часто портится из-за неправильного растапливания. В наши дни жиры часто поставляются в бестарной форме, в цистернах, и их сразу можно использовать, причем нет риска испортить их чрезмерным перегревом; это очень хорошо. Если все же приходится растапливать твердые куски жира, то следует использовать сосуды из нержавеющей стали, подогреваемые водяной рубашкой, — котлы с нагреванием паром использовать нежелательно, поскольку операторы, желая обеспечить постоянное наличие жира, готового к использованию, не только устанавливают слишком высокую температуру, но и выдерживают жидкий жир в течение длительного периода при такой температуре. Кроме того, при выливании жира из котла тонкий слой жира контактирует с воздухом, будучи нагретым до температуры поверхности котла, которая, по сути, является температурой обогревающего пара в рубашке (с учетом используемого давления). Этот тонкий слой жира портится очень быстро.
Часто используются решетки, обогреваемые паром или горячей водой. Такая решетка состоит из трубочек, по которым циркулирует пар или горячая вода; куски жира ставятся на решетку. Жир растапливается в тех местах, где его куски прикасаются к трубкам, и стекает в подставленный под решеткой контейнер. Эта система предпочтительнее, чем котел с паровым отоплением, но следует контролировать каких температур достигает жир.
Металлы. Окислению жиров способствуют железо, а еще в большей степени медь; нежелательно также присутствие и многих других металлов. Оборудование из алюминиевых сплавов или из луженой меди значительно уступает оборудованию из нержавеющей стали; часто встречается такой недочет, как использование между котлами из нержавеющей стали и трубопроводами латунных или бронзовых клапанов.
Для хранения растопленного жира предпочтительной будет температура ниже 60 °С; ни в коем случае нельзя допускать превышения температуры 71 °С, а если жир предстоит хранить в течение более длительного срока, максимальной допустимой температурой будет 49 °С.
Освещение. Жир портится намного быстрее, если на него падает яркий свет; если куски кондитерского жира окажутся под лучами солнечного света, то слой на поверхности быстро прогоркнет. Если блоки жира или измельченный жир доставляется в производственные помещения на тележках, то их следует регулярно очищать, чтобы не оставалось ни малейшего количества жира; эти тележки никогда нельзя оставлять под окнами, где на них может падать яркий свет.
Прогорклость, вызванная реакцией гидролиза. Существуют разные способы расщепления жиров на составляющие — жирные кислоты и глицерин; этот процесс называется гидролизом. В небольшой степени гидролиз происходит и тогда, когда влажный продукт разогревают в масле; чаще всего гидролиз пищевых продуктов происходит под действием ферментов. Липаза разлагает жир на глицерин и жирные кислоты, но некоторые виды липазы приводят к разложению не только собственно жиров, но и других соединений жирного ряда и водорастворимых сложных эфиров. Об этом следует помнить тем, кто изучает проблему прогорклости.
Прогорклость, вызванную реакцией гидролиза, так называемую «мыльную прогорклость», можно считать самым неприятным дефектом кондитерских изделий, в состав которых входит жир. Причиной ее является присутствие жирорасщепляющих ферментов, которые содержатся в таких продуктах, как кокосовый орех, молочные продукты, яичный альбумин и какао. Липолитическая активность может также начаться во время приготовления или хранения продукции, под действием плесени. Плесень может возникать в отдельных отсыревших местах и незаметно распространяться по всему продукту.
Расщепление жира липолитическими ферментами не всегда приводит к появлению мыльного привкуса, но в случае присутствия жиров типа лауринового возникает очень сильная «мыльная» прогорклость. Лауриновая (додекановая) кислота (Ci]H23COOH) относится к числу насыщенных жирных кислот; название ее происходит от названия семейства растений, Lauracaeae, у некоторых представителей которого среди естественных глицеридов более 90% составляет лауриновая кислота. Наиболее распространенными жирами, содержащими лауриновые глицериды, являются кокосовое и пальмоядровое масло (в них их содержание составляет от 40 до 50%), и молочный жир (содержание от 2 до 6 %). Лауриновая кислота не содержится в какао-масле, масле иллипе, пальмовом и арахисовом масле. Лишь малейшего количества свободной лауриновой кислоты достаточно для того, чтобы продукт приобрел мыльный привкус.
Замечено, что кондитерские изделия с использованием кокоса наиболее склонны к прогорканию. Несколько лет назад были проведены исследования, посвященные этой проблеме, и была получена ценная информация, на которую с тех пор опираются при рассмотрении отдельных случаев прогорклости, вызванной реакцией гидролиза. Было доказано, что кондитерские изделия с кокосом или другими подобными жиросодержащими ингредиентами, в которые вносили липазу, приготовленную из касторового семени, для дезактивации этого фермента требуется нагреть до температуры от 88 до 93 °С. Чтобы обеспечить такую стерилизацию на практике, удобнее всего оказалось осуществлять стерилизацию кокоса до его включения в состав кондитерской продукции, и было создано оборудование, позволяющее включить в непрерывную технологию этот этап. Тонкий слой кокоса, расположенный на конвейерной ленте тонким слоем, обдается острым паром, — при этом также уничтожается сальмонелла и другие микроорганизмы, которые могут оказаться в сушеном кокосе. Было показано, что причиной прогорклости, вызванной расщеплением жиров кокоса, является присутствие Micrococcus candidus, М. luteus, М. flavus, Achromabacter lipolyticum и Bacillus subtilis. С тех пор в регионах, возделывающих кокос, был достигнут значительный прогресс, позволяющий исключить присутствие в готовом кокосовом сырье жирорасщепляющих ферментов.
Для приготовления молочных конфет, фаджа и других пастообразных кондитерских изделий используется эмульсия молочного жира, приготовленная из сухого или сгущенного молока с добавлением сахара и жира. Выяснилось, что прогорклость таких кондитерских изделий связана с тем, что молочная эмульсия, хранящаяся некоторое время перед ее использованием, успевает быстро прогоркнуть. Прогорклость, вызванная реакцией гидролиза, происходит также в жиросодержащих кондитерских изделиях, в состав которых добавлен яичный альбумин в виде взбитого фраппе. Присутствие липазы в яичном альбумине можно объяснить тем, что в процессе его приготовления яичный белок был загрязнен желтком, а жир желтка удалялся из состава с помощью стипсина.
По утверждениям некоторых авторитетных специалистов, в смесях сиропа с альбумином липолитические организмы можно инактивировать с помощью пастеризации в течение 20 мин при температуре 71 °С, и испытания, проведенные с помощью способов, описываемых ниже, свидетельствуют о том, что, скорее всего, липолитическое действие исключено. Тем не менее испытания сроков годности жиросодержащих кондитерских изделий, в которые было добавлено пастеризованное фраппе с альбумином, показали, что такой обработки может оказатся недостаточно, и в некоторых случаях «мыльная» прогорклость все же возникает. Температуры, необходимые для инактивации липазы, в значительной степени зависят от свойств субстрата. Защитными свойствами в этом отношении обладают сахарные сиропы высокой концентрации, жиры и отсутствие воды; для инактивации обычных кондитерских изделий достаточно температуры от 88 до 93 °С, однако было установлено, что в сухих порошках эти организмы могут выживать при температурах свыше 104 °С.
Некоторые виды какао (например, пресс-остаток с экспеллера) могут вызвать серьезные проблемы, связанные с прогорклостью, а при использовани этого ингредиента в кондитерских изделиях с низким содержанием влаги стерилизация в сиропе часто оказывается невозможной. В таких случаях для подавления активности фермента возможно развести какао в жире до состояния кашицы и подогревать полученную массу в течение 5 мин при 107 °С.
Для этих целей следует использовать устойчивый жир или термостойкое масло для жарки. В последние годы было проведено много исследований, посвященных порче продуктов с низким содержанием влаги. Оказалось, что активность микробов и ферментов в большей степени определяется активностью воды, а не содержанием влаги.
В работах исследовалось влияние активности воды на ферментативные реакции и было обнаружено, что наиболее распространенные ферменты (амилаза, фенолоксидаза и пероксидаза) при активности воды менее 0,85 находятся в неактивном состоянии. В отличие от них липаза оставалась активной при показателях ниже 0,3 и даже при активности воды, составлявшей 0,1, и в таких условиях она демонстрировала необыкновенную устойчивость к тепловому разрушению. При низкой активности воды реакции с участием липазы происходят очень медленно.
Отмечено, что при активности воды ниже 0,90 рост бактерий маловероятен; плесень и дрожжи угнетаются при показателе от 0,88 до 0,80, за исключением некоторых видов осмофильных дрожжей, которые сохраняют свою активность при более низкой активности воды (до 0,6). При снижении активности воды тепловое разрушение становится более трудным.
Выявление липолитической активности. Выявить присутствие липазы достаточно сложно особенно при очень низкой активности; кроме того, следует отметить, что ферменты бактериального происхождения могут оставаться еще в течение долгого времени после того, как сами бактерии были уничтожены. Для этих целей предлагалось использовать самые разные методы, и несмотря на то,что некоторые из них успешно применяются по отношению к конкретным видам сырья и для конкретных рецептов, они могут быть очень ненадежны.
Применяются разного рода химические тесты, например, тест с использованием индоксилацетата. При рН 7,2 индоксилацетат гидролизуется эстеразой различного происхождения, и полученный в результате индоксил под воздействием атмосферного кислорода быстро приобретает сине-фиолетовый цвет (индиго). В другом тесте используется агар с глицерилтрибутиратом; эта среда может использоваться для определения количества липолитических организмов посевом или подсчетом колоний под микроскопом. Этот метод был модифицирован в целях повышения чувствительности. Для проведения теста «Сигма» берется 1 г образца, который выдерживается в течение 24 ч при 37 °С, при этом образец размешивается в виде эмульсии в оливковом масле, забуференном до рН 7,0, и содержание свободных кислот определяется методом титрометрического анализа с помощью титрованного раствора щелочи.
Наиболее надежным, пусть и занимающим много времени, является органолептический метод, поэтому с его помощью следует всегда проверять результаты химических тестов.
Описан следующий метод: однородная смесь контрольного образца, пальмоядрового масла и сахарного сиропа выдерживается в течение 3 мес. при температуре 36 °С. В течение всего периода регулярно производятся органолептические пробы.
Плесени. Плесень не только приводит к появлению в пищевых продуктах микроорганизмов, ферментов и токсинов, но и сама вызывает образование пятен и неприятного привкуса.
Если активность воды в кондитерском изделии снижена так, что препятствует росту плесени при нормальных температурах, то это совершенно не означает, что в тропических условиях будет наблюдаться такая же устойчивость.
Если предстоит поставить на рынки тропических стран кондитерские изделия в закрытой упаковке, необходимо определить активность воды при высоких температурах; иногда, когда происходят резкие перепады температур, в верхней свободной части упаковки может произойти локальная конденсация, может привести к росту плесени.
Если кондитерские изделия, упакованные в облегающую обертку (помадка, шоколад с мягкой начинкой) хранятся при теплых температурах, то плесень может вызвать разжижение небольших участков на поверхности продукции. Источником заражения часто служат споры плесени (а также бактерии), присутствующие в крахмале, в который отливаются кондитерские изделия. Этой проблемы можно избежать, если регулярно обрабатывать крахмал, в который формуется продукция, в автоклаве и в сушильной камере, но из-за низкого влагосодержания стерильность не достигается; как бы то ни было условия, в которых призводится формование кондитерских изделий, редко бывают асептическими.
Нежелательно экспортировать в страны с тропическим климатом очень мягкие и содержащие большое количество влаги кондитерские изделия.
Зернение, засахаривание. Кристаллизация, которую в кондитерском деле называют «зернением», представляет собой дефект начинки шоколадных конфет, леденцовой и мягкой карамели, ириса, фруктовых пресервов и джемов. В шоколаде зернение не случается, а присутствие в нем иногда грубых и жестких кристаллов объясняется недостаточным темперированием, а кристаллы на поверхности шоколада образуются при сахарном поседении. Продукция, поврежденная зернением, приобретает неприятную текстуру, похожую на крупицы песка; иногда зернение служит причиной других видов порчи.
Зернение может быть вызвано следующими причинами:
1. Неверно подобранным количественным соотношением различных Сахаров в кондитерском рецепте. Обычно выкристаллизовывается сахароза, и если кристаллы растут медленно, то они могут достигать крупных размеров и напоминать песок. Иногда формируются кристаллы декстрозы, скопления которых могут образовывать большие наросты. Из продуктов, в состав которых входит молоко, например, из фаджа, иногда может выкристаллизоваться лактоза. Образуются такие кристаллы очень медленно, их текстура весьма жесткая.
2. Хранение в неприемлемых условиях. Растворенные сахара в тоффи, в леденцовой и в мягкой карамели находятся в состоянии перенасыщенного раствора, и кристаллизация замедляется из-за исключительно высокой вязкости сахарного раствора. Если поверхность впитывает влагу или поднимается температура, то вязкость снижается, и начинается кристаллизация. Зернение также происходит в тех случаях, когда при хранении жидкая фаза в кондитерских изделиях пересыхает и начинается медленное образование грубых кристаллов сахарозы.
3. Неполное пропитывание фруктов, цукатов или имбиря в процессе изготовления пресервов, в результате чего внутри плодов сироп распределяется неравномерно. Через некоторое время внутри фруктовых пресервов появляются грубые кристаллы, похожие на песчинки; состоят они из сахарозы или декстрозы.
4. Расщепление защитных коллоидных веществ, замедляющих кристаллизацию, таких как желатин или яичный альбумин.