Publication text
(PDF):
Read
Download
Проблема снижения загрязнения среды обита- ния отходами полимерных материалов относится к числу глобальных. Перспективным направлением ее решения является использование съедобных упаковочных материалов в пищевой промышлен- ISSN 2313-1748. Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 46. № 3 ности. В этой связи исследования по совершен- ствованию технологии обработки натуральных колбасных оболочек - несомненного лидера среди съедобных упаковочных материалов в мясной про- мышленности, являются практически значимыми. Мясное сырье и продукты его переработки явля- ются благоприятной средой для развития микроор- ганизмов и могут представлять опасность для чело- века, если они получены с нарушениями санитарно- гигиенических режимов на этапах производства и обращения пищевой продукции [1]. Причиной сни- жения качества колбасных изделий в натуральной оболочке чаще всего является поражение их поверх- ности плесневыми грибами, дрожжами, сапрофит- ными стафилококками и гнилостными аэробными бактериями [2]. Для предохранения оболочек от по- ражения микроорганизмами проводят их обработку консервирующими составами, преимущественно на основе поваренной соли. Однако при нарушении температурных режимов в процессе хранения или длительного транспортирования обработанные по- варенной солью оболочки приобретают пороки, обу- словленные развитием галофильных и солеустойчи- вых микроорганизмов [3]. В зарубежной и отечественной исследова- тельской практике в технологиях обработки кол- басных оболочек в качестве ингредиентов исполь- зуют достаточно часто органические кислоты. Их используют как индивидуальные ингредиенты [4-6], так и в составе антимикробных композиций [7-11]. Предупреждению микробного поражения поверхности колбасных изделий способствуют составы, содержащие синергетическую смесь натриевой соли дегидрацетовой кислоты с поливи- нилпирролидоном, соль пищевой кислоты, пова- ренную соль и дигидрокверцетин [8]; пищевые кислоты и полимерные соединения с солями чет- вертичных аммониевых оснований [9]. По растворимости в воде, безопасности и без- вредности применения и технологической эффек- тивности заслуживают внимания антимикробные композиции на основе молочной, уксусной и про- пионовой кислот и их солей [12, 13]. Проведенны- ми исследованиями антагонистической активности таких композиций показано, что они обладают вы- раженным антимикробным действием в отношении часто встречающихся в продуктах животного про- исхождения микроорганизмов, в частности, Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Escherichia coli, Salmonella spp., Staphilococcus aureus, Bacillus subtilis [14, 15]. По результатам патентно-информационного по- иска констатировано, что для повышения эффек- тивности обработки колбасных оболочек целесооб- разно проведение исследований по созданию ново- го технологического вспомогательного средства на основе пищевых кислот и их солей с введением в их состав полимерных соединений и солей четвер- тичных аммониевых оснований. Цель работы: проведение исследований по со- зданию нового эффективного технологического вспомогательного средства, предназначенного для обработки натуральных колбасных оболочек. Объекты и методы исследований Объектами исследования служили: промышленные образцы натуральных колбас- ных оболочек (свиные и говяжьи черевы категории «АВ» с признаками микробной порчи (с дефекта- ми) и без них; контрольные образцы антимикробных компо- зиций, средств и препаратов, использованные в исследованиях в качестве технологических вспомо- гательных средств (комплексная пищевая добавка «Дилактин Форте Плюс» (ТУ 9199-093-00334557- 2011), разработанная ВНИИПД и выпускаемая ООО «ИНПАКК» (Санкт-Петербург); технологи- ческое вспомогательное средство «ДФП-2» (ТУ 9112-099-00334557-2014), разработанное ВНИИПД и выпускаемое ООО «ИНПАКК» (Санкт- Петербург); средство дезинфицирующее «Препарат антимикробный «Биопаг»» (ТУ 9392-009-41547288- 2000), разработанный и выпускаемый ООО «Меж- дународный институт эколого-технологических проблем» (Москва); продукт «Катамин АБ» (ТУ 9392-098-92665598-2011), выпускаемый ООО «Скоропусковский Синтез» (Московская обл., Сер- гиево-Посадский р-он, пос. Скоропусковский), ис- пользуемый в различных отраслях в качестве дез- инфицирующего средства; 25,6%-ный водный рас- твор пищевой поваренной соли): «Дилактин Форте Плюс» и «ДФП-2» в своей основе содержат молоч- ную, уксусную и пропионовую кислоты и их натриевые соли, «Биопаг» - полигексаметиленгуа- нидин гидрохлорид, «Катамин АБ» - алкилдиме- тилбензиламмний хлорид, раствор пищевой пова- ренной соли - хлорид натрия; опытные образцы антимикробных композиций с использованием в качестве рецептурных компо- нентов молочной, уксусной, пропионовой, муравь- иной, сульфаминовой, щавелевой и аскорбиновой кислот; лактата, ацетата, пропионата и цитрата натрия; метабисульфита натрия; полигексамети- ленгуанидин гидрохлорида и алкилдиметилбензи- ламмоний хлорида. Таблица 1 Наименование сырья, нормативная, техническая документация Массовая доля основно- го веще- ства, % Кислота молочная пищевая Е270 («Henаn 80,1 Jindan Lactic Acid Co., Ltd», Китай) Кислота уксусная ледяная Е260 99,8 (ГОСТ 61-75) Кислота пропионовая Е280 99,5 (ГОСТ 32746-2014) Натрий молочнокислый (лактат натрия) 55,0 Е325 (ГОСТ 31642-2012) Натрий уксуснокислый плавленый Е262 98,5 (ТУ 6-09-246-84) Натрий уксуснокислый 3-водный Е262 95,0 (ГОСТ 199-78) Натрия пропионат Е281 99,0 (ГОСТ Р 54981-2012) Биопаг (ТУ 9392-009-41547288-2000) 20,0 Катамин АБ (ТУ 9392-098-92665598-2011) 49,0 Характеристика рецептурных компонентов опытных образцов антимикробных композиций ISSN 2313-1748 Food Processing: Techniques and Technology. 2017. Vol. 46. No. 3 Опытные образцы антимикробных композиций получали на лабораторной установке. В табл. 1 представлена характеристика основных рецептур- ных компонентов, попавших в выборку эффектив- ных антимикробных композиций. Большая часть из компонентов, указанных в табл. 1, относится к чис- лу общепризнанно безопасных пищевых добавок. Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид относится к группе катионных поверхностно-активных мало- опасных веществ (4 класс по токсикологической классификации); алкилдиметилбензиламмоний хлорид - к группе катионных поверхностно- активных веществ 4 класса опасности по парамет- рам острой токсичности по степени летучести и 3 класса опасности по параметрам острой токсич- ности при введении в желудок. Оценку качества натуральных колбасных обо- лочек проводили по следующим показателям: мик- робная обсемененность; содержание влаги, хлорида натрия и остаточного количества алкилдиме- тилбензиламмоний хлорида; цвет, запах, техноло- гические показатели (изменение массы оболочки после обработки, относительное удлинение и про- должительность хранения оболочки до порчи). Исследуемые показатели оболочек определяли следующими методами: микробную обсеменен- ность - по [3], цвет и запах - органолептически, содержание влаги - по ГОСТ 9793-2016, изменение массы оболочки после обработки - гравиметриче- ски, относительное удлинение - по ГОСТ 27839- 2013 и продолжительность хранения оболочки до порчи - органолептически. Для определения содержания остаточных коли- честв алкилдиметилбензиламмоний хлорида ис- пользовали фотоколориметрический метод, осно- ванный на применении высокочувствительной цветной реакции образования растворимого в хло- роформе окрашенного комплекса соли четвертич- ного аммониевого основания с красителем бромфе- ноловым синим [16], модифицированный в части подготовки проб. Подготовка проб к испытаниям включала получение водного экстракта из измель- ченной массы колбасных оболочек после их обра- ботки 5%-ными водными растворами антимикроб- ных композиций при варьировании продолжитель- ности процесса и последующее фильтрование его. Остаточные количества алкилдиметилбензиламмо- ний хлорида определяли расчетным путем на осно- ве результатов определения оптической плотности хлороформного экстракта и градуировочной харак- теристики, построенной с использованием различ- ных объемов градуировочного раствора, содержа- щего 2,5 мкг испытуемого вещества в 1 см3, с уче- том разбавлений, произведенных в ходе испытаний. Оптическую плотность хлороформного экстракта измеряли на КФК-2-УХЛ 4.2 при длине волны па- дающего света λ = 400 нм и толщине слоя 30 мм. Антимикробные композиции, средства и препа- раты, использованные в исследованиях в качестве технологических вспомогательных средств, харак- теризовали в соответствии с действующей техни- ческой документацией. Испытуемые образцы ан- тимикробных композиций и их водные растворы оценивали по физическим и физико-химическим показателям (плотность, поверхностное натяжение, титруемая кислотность, активная кислотность), а также по характеристике антибактериальной эф- фективности. Показатели антимикробных композиций и их водных растворов определяли следующими мето- дами: плотность - по ГОСТ 18995.1-73; поверх- ностное натяжение - методом отрыва кольца (ме- тодом дю-Нуи) [17]; титруемую кислотность - тит- риметрически; активную кислотность (рН) - по- тенциометрически; антибактериальную эффектив- ность - в соответствии с МУК 4.2.1890-04. Первичный выбор опытных образцов антимик- робных композиций осуществляли по результатам микробиологических исследований смывов де- фектных образцов натуральной колбасной оболоч- ки после их обработки; окончательный выбор наиболее эффективной антимикробной композиции делали на основе результатов сравнительной оцен- ки изменения физических и физико-химических характеристик колбасных оболочек, антагонисти- ческого действия опытных образцов в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов и ре- зультатов определения остаточных количеств ал- килдиметилбензиламмоний хлорида, характеризу- ющих токсикологическую безопасность компози- ции, при варьировании концентрации водных растворов композиций и продолжительности обра- ботки оболочек. Результаты и их обсуждение Для достижения поставленной цели при выпол- нении работы решали следующие задачи: микро- биологическая оценка дефектных образцов нату- ральной колбасной оболочки; разработка опытных образцов антимикробных композиций и исследова- ние физических и физико-химических характери- стик композиций и их водных растворов; проведе- ние исследований по определению чувствитель- ности к ним микроорганизмов, выделенных из смывов дефектных образцов оболочки и выбор наиболее эффективных образцов антимикробных композиций; исследование эффективности антаго- нистического действия выбранных образцов анти- микробных композиций в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов; оценка безопасности выбранного образца антимикробной композиции; сравнительные исследования изменения физи- ческих и физико-химических характеристик и хра- нимоспособности натуральных колбасных оболо- чек, обработанных новой антимикробной компози- цией и контрольными растворами. К создаваемой антимикробной композиции для обработки натуральных колбасных оболочек уста- новили следующие требования: широкий спектр действия, токсикологическая безопасность и ста- бильность при хранении. Испытаниями микробной обсемененности смывов с дефектных образцов колбасных оболочек с выраженными признаками микробной порчи выявили, что их микробный пей- заж представлен культурами из рода бациллюс Bacillus spp., энтерококков Enterococcus spp. и мик- ISSN 2313-1748. Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 46. № 3 рококков Micrococcus spp. Экспериментальные ис- следования по разработке антимикробных компо- зиций и обоснованию рабочей концентрации их водных растворов проводили поэтапно. На первом этапе подготовили четыре опытных образца, включающих молочную, уксусную, про- пионовую, муравьиную, сульфаминовую, щавеле- вую и аскорбиновую кислоты, цитрат натрия, мета- бисульфит натрия и полигексаметиленгуанидин гидрохлорид в различных сочетаниях, существенно отличающихся по титруемой и активной кислот- ности (табл. 2) и провели исследования их влияния на эффективность антимикробной обработки обо- лочек. Установили, что антимикробная активность испытуемых образцов композиций в отношении возбудителей микробной порчи оболочек зависит от их кислотности и концентрации водных раство- ров (табл. 3). Испытуемые образцы 2 и 4, характе- ризуемые высокой титруемой кислотностью, в концентрации водных растворов 5 % и выше эффективно подавляли рост культур Enterococcus spp. и Micrococcus spp. хлоридом (АДМБА-Х) и буферные смеси лактата натрия и пищевых кислот в сочетании с поливинилпирролидоном (ПВП) и алкилди- метилбензиламмоний хлоридом (АДМБА-Х). Таблица 3 Оценка антимикробной активности опытных образцов композиций в отношении возбудителей микробной порчи натуральных колбасных оболочек № об- раз- ца Концентр. раствора, % Вид микроорганизмов, выделенных из проб дефектных колбасных оболочек Bacillus spp. Entero coccus spp. Microco ccus spp. 1 10,0 + + + 5,0 + + + 2,5 + + + 2 10,0 + - - 5,0 + - - 2,5 + + + 3 10,0 + + + 5,0 + + + 2,5 + + + 4 10,0 + - - 5,0 + - - 2,5 + + + Таблица 2 № об- разца Значение показателя Титруемая кислотность, град. Активная кислотность, ед. рН Плотность при 20 ºС, г/см3 1 - 9,9 1,035 2 170 4,9 1,287 3 90 3,1 1,296 4 130 0,9 1,057 Физико-химические показатели качества опытных образцов антимикробных композиций Для повышения эффективности и антагонисти- ческой активности в отношении всего спектра воз- будителей микробной порчи оболочек в состав композиций дополнительно ввели поливинилпир- ролидон Е1201, характеризующийся способностью формирования адсорбционной пленки на обраба- тываемой поверхности, и алкилдиметилбензилам- моний хлорид, отличающийся высокой антимик- робной активностью в малых дозах. По данным испытаний стабильности при хране- нии композиций, включающих лактат-, ацетат- и пропионатсодержащие ингредиенты, полигексаме- тиленгуанидин гидрохлорид, поливинилпирролидон и алкилдиметилбензиламмоний хлорид в различных соотношениях, определили рабочий интервал их активной кислотности: от 4,0 до 5,0 ед. рН. В ходе оптимизации состава стабильных при хранении опытных образцов композиций по резуль- татам оценки органолептических, физических и тех- нологических свойств оболочек при их выдержива- нии в водных растворах композиций 5%-ной кон- центрации при гидромодуле 1:5 и температуре от 23 до 26 °С до появления признаков порчи (посторон- ний запах, плесневение, изменение цвета) установи- ли предпочтительные композиции, включающие буферные смеси лактата натрия и пищевых кислот в сочетании с полигексаметиленгуанидин гидрохло- ридом (ПГМГ-Гх) и алкилдиметилбензиламмоний Примечание: «-» - отсутствие роста, «+»- рост микроорганизмов По результатам сравнительной оценки антаго- нистической активности выбранных в качестве предпочтительных композиций в отношении тест- культур патогенных микроорганизмов L. Mono- citogenes, E. сoli, St. aureus, Sal. Typhimurium в кон- центрации (600×106 КОЕ/мл) в соответствии с МУК 4.2.1890-04 установили, что композиция на основе «Дилактин Форте Плюс», включающая ПГМГ-Гх и АДМБА-Х (рабочее название ДФП-3), эффективнее композиции, содержащей ПВП и АДМБА-Х (рабочее название Дилактополидон-АБ) (табл. 4). Минимальная эффективная концентрация водного раствора композиции ДФП-3 в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов при установленной их концентрации составила 0,6 %. Таблица 4 Сравнительная характеристика минимальной эффективной концентрации водных растворов в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов Тест-культуры в концентрации (600×106) КОЕ/мл Минимальная эффективная концен- трация раствора, % Биопаг ДФП-3 Дилактопо- лидон-АБ L. monocitogenes 1,25 0,6 1,0 E. coli 1,25 0,6 1,0 St. aureus 2,5 0,6 1,25 Sal. typhimurium 2,5 0,6 1,25 Сравнительными исследованиями поверхност- ной активности водных растворов антимикробных ISSN 2313-1748 Food Processing: Techniques and Technology. 2017. Vol. 46. No. 3 композиций выявили синергетический эффект снижения поверхностного натяжения (табл. 5), от- ражающий повышение их эффективности. Таблица 5 Поверхностное натяжение растворов АДМБА-Х и композиций, включающих этот компонент Массовая доля АДМБА-Х в растворе, % Поверхностное натяжение (Ϭ, мН/м) растворов АДМБА-Х Композиция ДФП-3 Дилакто полидон-АБ 0,0010 64,8 63,2 62,4 0,0025 61,9 56,4 56,3 0,0050 57,2 50,3 51,2 0,0075 53,2 46,5 47,9 0,0100 51,5 43,9 44,4 0,0200 44,5 38,5 38,7 0,0500 33,9 38,8 38,1 Таблица 6 Характеристика технологических показателей оболочки после выдерживания в растворах в провоцирующих условиях При испытаниях оболочек, обработанных кон- трольным 25,6%-ным раствором пищевой соли и опытными 5%-ными водными растворами компо- зиций ДФП-3 и Дилактополидон-АБ, после выдер- живания их в этих растворах в провоцирующих условиях при повышенной температуре установи- ли, что лучшие технологические показатели кол- басных оболочек достигаются при использовании растворов композиции ДФП-3 (табл. 6). В качестве критерия безопасного применения разработанных композиций для обработки кишеч- ных оболочек выбрана величина остаточного коли- чества АДМБА-Х. Считается установленной допу- стимая остаточная концентрация АДМБА-Х в пить- евой воде, равная 0,3 мг/дм3. Экспериментально установили, что минимальное остаточное количе- ство АДМБА-Х, экстрагируемого из 1 г свиной обо- лочки влажностью 80 %, соответствующего массе оболочки для упаковки 100 г сарделек, равное 0,1 мг, достигается при обработке 5%-ным раствором ком- позиции ДФП-3 в течение 20 мин (табл. 7). Таблица 7 Остаточное количество АДМБА-Х, экстрагируемое из свиных оболочек после выдерживания их в растворах испытуемых композиций в зависимости от продолжительности обработки Продолжи- тельность обработки, мин Остаточное количество АДМБА-Х, экс- трагируемого из оболочки, мг в расчете на 1 г оболочки влажностью 80 % ДФП-3 Дилактополидон-АБ 20 0,10 0,12 60 0,15 0,43 1440 0,23 0,47 Состав раствора Изменение массы оболочки после об- работки, % Отно- сит. удли- нение, % Продолжит. хранения оболочки до порчи, сут Пищевая соль, 25,6% р-р 4,9 10 7 Дилактин Форте Плюс, 5% р-р Минус 10,7 98 10 ДФП-2, 5% р-р Минус 10,0 80 10 Дилактопо- лидон-АБ, 5% р-р Минус 3,5 70 Более 30 ДФП-3, 5% р-р Минус 7,4 20 Более 30 Таким образом, получили результаты, показыва- ющие, что разработанная антимикробная компози- ция ДФП-3 отвечает заданным требованиям техно- логической эффективности и безопасности и может быть использована в качестве технологического вспомогательного средства при обработке нату- ральных колбасных оболочек с целью повышения их микробиологической безопасности и хранимо- способности.