Пищевая наука: сохранение и безопасность для глобальной аудитории

Обеспечение доступа к безопасной и питательной пище является фундаментальной глобальной проблемой. Пищевая наука играет решающую роль в решении этой задачи, особенно в областях сохранения и безопасности пищевых продуктов. В этой статье будут рассмотрены научные принципы и технологические достижения, которые лежат в основе современных методов сохранения и безопасности пищевых продуктов, с изучением их влияния на глобальную продовольственную безопасность и общественное здравоохранение.

Понимание порчи пищевых продуктов: глобальная перспектива

Порча пищевых продуктов — это процесс, в результате которого пища становится непригодной для потребления. Это может быть вызвано различными факторами, включая:

• Рост микроорганизмов: Бактерии, дрожжи и плесень могут размножаться в пище, приводя к нежелательным изменениям вкуса, текстуры и запаха. Salmonella, E. coli и Listeria являются примерами патогенных бактерий, которые могут вызывать пищевые отравления.
• Ферментативные реакции: Естественно присутствующие в пище ферменты могут катализировать реакции, вызывающие порчу, такие как потемнение фруктов и овощей или прогорклость жиров.
• Химические реакции: Окисление, гидролиз и другие химические реакции могут ухудшить качество пищи.
• Физические повреждения: Ушибы, раздавливания или другие физические повреждения могут ускорить порчу.
• Заражение: Насекомые и грызуны могут загрязнять и повреждать пищу.

На скорость порчи пищевых продуктов влияют несколько факторов, включая температуру, влажность, pH и наличие кислорода и питательных веществ. Различные регионы мира испытывают разные уровни порчи из-за климатических различий и ограничений инфраструктуры. Например, в тропических регионах с высокой влажностью и температурой порча пищевых продуктов происходит быстрее, чем в более холодном, сухом климате.

Пример: Во многих районах Африки к югу от Сахары послеуборочные потери из-за порчи значительны, что влияет на продовольственную безопасность и средства к существованию. Улучшенные методы консервации имеют решающее значение в этих регионах.

Принципы консервации пищевых продуктов

Методы консервации пищевых продуктов направлены на подавление или замедление процессов порчи, продление срока годности пищевых продуктов и обеспечение их доступности для потребления в течение более длительных периодов времени. Основные принципы консервации пищевых продуктов включают:

• Ингибирование роста микроорганизмов: Этого можно достичь, контролируя факторы, поддерживающие рост микроорганизмов, такие как температура, активность воды и pH.
• Инактивация ферментов: Термическая обработка, такая как бланширование, может инактивировать ферменты, ответственные за порчу.
• Предотвращение химических реакций: Антиоксиданты могут использоваться для предотвращения окисления, а упаковка с модифицированной атмосферой может снизить скорость других химических реакций.

Общие методы консервации пищевых продуктов: глобальный обзор

За столетия были разработаны и усовершенствованы многочисленные методы консервации пищевых продуктов. Эти методы различаются по своей эффективности, стоимости и пригодности для различных типов продуктов питания. Вот глобальный обзор некоторых из наиболее распространенных методов:

Термическая обработка

Термическая обработка включает использование тепла для уничтожения микроорганизмов и инактивации ферментов. Общие методы термической обработки включают:

• Пастеризация: Нагревание пищи до определенной температуры в течение определенного времени для уничтожения патогенных микроорганизмов при сохранении пищевой ценности и вкуса. Молоко, соки и пиво обычно пастеризуют. Пример: Ультравысокотемпературная (UHT) пастеризация позволяет хранить молоко при комнатной температуре в течение длительного периода времени.
• Стерилизация: Нагревание пищи до высокой температуры для уничтожения всех микроорганизмов, включая споры. Консервы обычно стерилизуют.
• Бланширование: Мягкая тепловая обработка, используемая для инактивации ферментов во фруктах и овощах перед заморозкой или сушкой.

Охлаждение и заморозка

Понижение температуры пищи замедляет рост микроорганизмов и ферментативные реакции. Общие методы охлаждения и заморозки включают:

• Охлаждение: Хранение продуктов при температуре от 0°C до 4°C (от 32°F до 40°F) для замедления порчи.
• Заморозка: Хранение продуктов при температуре ниже -18°C (0°F) для остановки роста микроорганизмов и ферментативных реакций. Заморозка может значительно продлить срок годности продуктов. Пример: Шоковая заморозка используется для быстрого замораживания фруктов и овощей, сохраняя их текстуру и вкус.

Сушка

Удаление воды из пищи препятствует росту микроорганизмов и ферментативным реакциям. Общие методы сушки включают:

• Сушка на солнце: Традиционный метод сушки пищи путем воздействия солнечного света.
• Сушка воздухом: Сушка пищи путем циркуляции теплого воздуха вокруг нее.
• Сублимационная сушка: Удаление воды из замороженной пищи под вакуумом. Этот метод лучше сохраняет текстуру и вкус пищи, чем другие методы сушки. Пример: Сублимированный кофе — популярный продукт во всем мире.
• Распылительная сушка: Распыление жидкой пищи в поток горячего воздуха, в результате чего получается порошок. Пример: Сухое молоко производится с использованием распылительной сушки.

Ферментация

Ферментация включает использование микроорганизмов для преобразования углеводов в кислоты, спирты или газы. Этот процесс может ингибировать рост микроорганизмов, вызывающих порчу, и улучшить вкус и текстуру пищи. Примеры: йогурт, сыр, кимчи, квашеная капуста и пиво — все это продукты ферментации.

Маринование

Маринование предполагает консервацию пищи в кислом растворе, таком как уксус или рассол. Кислотность ингибирует рост микроорганизмов, вызывающих порчу. Примеры: маринованные огурцы, лук и перец — распространенные маринованные продукты.

Соление

Соление предполагает консервацию пищи солью, сахаром, нитратами или нитритами. Эти вещества ингибируют рост микроорганизмов, вызывающих порчу, а также могут улучшить вкус и цвет пищи. Пример: Вяленое мясо, такое как бекон и ветчина, консервируется с использованием методов соления.

Облучение

Облучение включает воздействие на пищу ионизирующего излучения для уничтожения микроорганизмов, насекомых и паразитов. Облучение также может продлить срок годности продуктов питания. Этот метод строго контролируется для обеспечения безопасности пищевых продуктов. Пример: Облучение используется для борьбы с сальмонеллой в птицеводстве.

Упаковка с модифицированной атмосферой (MAP)

MAP предполагает изменение атмосферы внутри упаковки для замедления порчи. Этого можно добиться путем уменьшения содержания кислорода или увеличения содержания углекислого газа. Пример: MAP используется для продления срока годности свежих продуктов и мяса.

Вакуумная упаковка

Вакуумная упаковка предполагает удаление воздуха из упаковки перед ее запечатыванием. Это препятствует росту аэробных микроорганизмов и замедляет окисление. Пример: Вакуумная упаковка используется для продления срока годности сыров и обработанного мяса.

Безопасность пищевых продуктов: глобальный приоритет

Безопасность пищевых продуктов — это гарантия того, что пища не причинит вреда потребителю, если она приготовлена и/или съедена в соответствии с ее предполагаемым использованием. Пищевые отравления, также известные как пищевые отравления, являются серьезной проблемой общественного здравоохранения во всем мире. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) оценивает, что болезни пищевого происхождения ежегодно вызывают 420 000 смертей во всем мире. Эти заболевания вызваны употреблением в пищу продуктов, загрязненных бактериями, вирусами, паразитами или химическими веществами.

Общие пищевые патогены

• Бактерии: Salmonella, Campylobacter, E. coli, Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Staphylococcus aureus
• Вирусы: Норовирус, гепатит А
• Паразиты: Giardia lamblia, Cryptosporidium parvum, Trichinella spiralis

Источники загрязнения пищевых продуктов

• Сырье: Загрязнение может произойти в источнике, например, на сельскохозяйственных полях или во время производства животных.
• Обработка: Загрязнение может произойти во время обработки, упаковки или хранения пищевых продуктов.
• Обращение: Неправильное обращение с пищевыми продуктами со стороны обработчиков пищевых продуктов или потребителей может привести к загрязнению.
• Окружающая среда: Загрязнение может произойти из окружающей среды, например, из загрязненной воды или почвы.

HACCP: Систематический подход к безопасности пищевых продуктов

Анализ опасностей и критические контрольные точки (HACCP) — это систематический подход к выявлению, оценке и контролю опасностей для безопасности пищевых продуктов. HACCP основан на семи принципах:

1. Провести анализ опасностей.
2. Определить критические контрольные точки (ККТ).
3. Установить критические пределы для каждой ККТ.
4. Установить процедуры мониторинга.
5. Установить корректирующие действия.
6. Установить процедуры проверки.
7. Установить процедуры ведения учета и документирования.

HACCP широко используется в пищевой промышленности для обеспечения безопасности пищевых продуктов. Многие страны внедрили обязательные программы HACCP для определенных пищевых продуктов.

Глобальные правила и стандарты безопасности пищевых продуктов

Правила и стандарты безопасности пищевых продуктов сильно различаются по всему миру. Некоторые из ключевых международных организаций, занимающихся вопросами безопасности пищевых продуктов, включают:

• Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ): ВОЗ предоставляет странам рекомендации и поддержку по вопросам безопасности пищевых продуктов.
• Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО): ФАО работает над улучшением продовольственной безопасности и питания во всем мире.
• Комиссия Кодекс Алиментариус: Комиссия Кодекс Алиментариус является международным органом по пищевым стандартам, созданным ВОЗ и ФАО. Стандарты Кодекс используются странами для разработки собственных правил безопасности пищевых продуктов.

Многие страны имеют свои собственные национальные агентства по безопасности пищевых продуктов, отвечающие за регулирование производства пищевых продуктов и обеспечение безопасности пищевых продуктов. Примеры: Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в Соединенных Штатах, Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA) в Европейском Союзе и Канадское агентство по инспекции пищевых продуктов (CFIA) в Канаде.

Новые технологии в области сохранения и безопасности пищевых продуктов

Достижения в области технологий постоянно приводят к появлению новых и улучшенных методов сохранения и безопасности пищевых продуктов. Некоторые новые технологии включают:

• Обработка высоким давлением (HPP): Использование высокого давления для уничтожения микроорганизмов и инактивации ферментов без нагревания.
• Импульсные электрические поля (PEF): Использование коротких всплесков электричества для уничтожения микроорганизмов.
• Технология холодной плазмы: Использование ионизированного газа для уничтожения микроорганизмов на поверхностях пищевых продуктов.
• Нанотехнологии: Использование наноматериалов для упаковки пищевых продуктов и приложений безопасности.
• Биосенсоры: Использование биологических молекул для обнаружения патогенов и загрязнителей, передающихся с пищей.

Роль упаковки в сохранении и безопасности пищевых продуктов

Упаковка играет решающую роль в защите продуктов питания от порчи и загрязнения. Упаковочные материалы должны быть:

• Пищевого качества: Безопасны для контакта с пищевыми продуктами.
• Барьерные свойства: Обеспечивать барьер от кислорода, влаги и света.
• Прочными: Защищать пищу от физических повреждений.
• Защищенными от несанкционированного доступа: Указывать, была ли упаковка открыта или подверглась несанкционированному доступу.

Примеры упаковочных материалов, используемых при консервации пищевых продуктов, включают:

• Пластмассы: Полиэтилен, полипропилен и полиэтилентерефталат (ПЭТ) обычно используются для упаковки пищевых продуктов.
• Металлы: Алюминий и белая жесть используются для консервированных продуктов.
• Стекло: Стеклянные банки и бутылки используются для различных пищевых продуктов.
• Бумага и картон: Бумага и картон используются для сухих продуктов и для внешней упаковки.

Ответственность потребителей за безопасность пищевых продуктов

Потребители также играют решающую роль в обеспечении безопасности пищевых продуктов. Некоторые ключевые обязанности потребителей включают:

• Правильное хранение пищевых продуктов: Хранение продуктов при правильной температуре и влажности.
• Правильное обращение с пищевыми продуктами: Мытье рук и поверхностей до и после работы с пищевыми продуктами.
• Правильное приготовление: Приготовление пищи до правильной внутренней температуры для уничтожения микроорганизмов.
• Избежание перекрестного загрязнения: Хранение сырых и готовых продуктов отдельно для предотвращения загрязнения.
• Проверка сроков годности: Отказ от продуктов, срок годности которых истек.

Решение проблемы глобальной продовольственной безопасности посредством консервации и безопасности

Эффективные методы сохранения и безопасности пищевых продуктов необходимы для решения проблемы глобальной продовольственной безопасности. Сокращая порчу пищевых продуктов и предотвращая заболевания, передающиеся с пищей, мы можем увеличить доступность безопасной и питательной пищи для всех.

Действенные идеи:

• Инвестировать в исследования и разработки: Продолжать инвестировать в исследования и разработки новых и улучшенных технологий сохранения и безопасности пищевых продуктов.
• Усилить правила безопасности пищевых продуктов: Усилить правила и стандарты безопасности пищевых продуктов, чтобы обеспечить безопасность продуктов питания для потребления.
• Улучшить практику обращения с пищевыми продуктами: Обучать обработчиков пищевых продуктов и потребителей правильным методам обращения с пищевыми продуктами.
• Сократить потери после сбора урожая: Реализовать стратегии по сокращению потерь после сбора урожая из-за порчи.
• Содействовать устойчивому производству продуктов питания: Содействовать устойчивым методам производства продуктов питания, которые минимизируют воздействие на окружающую среду.

Заключение

Пищевая наука играет решающую роль в обеспечении безопасности и доступности продуктов питания для населения мира. Понимание принципов сохранения и безопасности пищевых продуктов, внедрение эффективных методов безопасности пищевых продуктов и использование новых технологий необходимы для решения проблем глобальной продовольственной безопасности и защиты здоровья населения. Работая вместе, правительства, промышленность и потребители могут обеспечить, чтобы каждый имел доступ к безопасной, питательной и доступной пище.