Введение
Одним из перспективных направлений увеличения срока годности мясопродуктов является применение барьерных технологий хранения, а именно упаковка в пищевые пленки. Целесообразность использования биополимерных пищевых плёнок при хранении мясных полуфабрикатов обусловлена тем, что в их рецептурном составе отсутствуют аллергены и токсичные вещества. Пленки обладают бактерицидным действием и защищают пищевой продукт от внешних загрязнителей.
Для производства плёнок используют полисахариды (крахмалы, эфиры целлюлозы, хитозан, декстрины, альгинаты, каррагинаны, пектины, камеди) [1–5], белки (коллаген, желатин, глютен, соевые изоляты, казеин), липиды (воски) и другие пищевые вещества [4].
Съедобные плёнки классифицируют в зависимости от химических свойств, растворимости в воде и органических растворителях. Пленки на основе полисахаридов и белков являются гидрофильными. Это позволяет вводить в их состав водорастворимые компоненты различной функциональной направленности (антибактериальные и антиоксидантные) и делать их проницаемыми при соприкосновениях с парами воды. Липидные плёнки – гидрофобны. Они обладают хорошими барьерными свойствами по отношению к влаге и являются механически прочными [5]. Для получения прочных и термостабильных плёнок используют пластификаторы (глицерин, пропиленгликоль, сорбитол, сахароза и др.), эмульгаторы (лецитин и др.) и сшивающие агенты [8–10].
В качестве добавок активного действия применяют различные биологически активные вещества: антиоксиданты, противомикробные соединения, пробиотические препараты и др.
По пищевой ценности съедобные плёнки делятся на усвояемые и неусвояемые. Усвояемые пищевые вещества интегрируются в процессы метаболизма организма человека в виде питательных веществ и энергии. Неусвояемые – безвредные соединения, не несущие пищевой ценности, которые выводятся из организма [11]. В основе усвояемых плёнок лежат углеводы, белки и жиры; в неусвояемых – синтетические и природные камеди, производные
целлюлозы, природные воски различного происхождения (минеральные, растительные и др.).
Сущность производства пленок заключается в формовании растворов съедобных пленок в жидкостях различного композиционного состава
- воде, этиловом спирте, водно-спиртовых растворах [12]. Выделяют два способа формования съедобных плёнок – непрерывный («сухой» метод) и прерывающейся («мокрый» метод). При непрерывном методе раствор распределяется через фильеру (металлическую пластину, с прорезанным в ней отверстием особой формы) по постоянно движущейся ленте или же барабанной установке, после чего высушивается. При прерывающемся способе раствор отливается в специальные осадительные ванны, затем проводится вытяжка и сушка. На выбор конструкции фильеры влияет вязкость раствора и желаемая толщина получаемой плёнки. Пленочный раствор на фильеру подается под давлением или самотёком. P. J. Fryer и
C. Versteeg утверждают, что механические свойства пищевых пленок можно улучшить путем производства их на установках, подающих формующие растворы под давлением в щелевые фильеры [11].
Альтернативой фильерному методу формования является экструзионный.
При производстве плёнок необходимо контролировать следующие характеристики формовочных растворов [14]:
- гомогенность;
- вязкость;
- поверхностное натяжение на границе фаз (раствор
- воздух).
Имеет большое значение на этапе снятия готовой плёнки с подложки соотношение между поверхностным натяжением раствора и поверхности, на которую наносится состав (подложка).
Целью работы является разработка съедобной пищевой пленки антиоксидантной, антибактериальной направленности и оценка ее эффективности при хранении мясных полуфабрикатов.
Объекты и методы исследования
– пленки пищевые съедобные с использованием в рецептуре следующих компонентов: агар-агар
Ногина А.А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 4 С. 73–78
(ГОСТ 16280-2002 «Агар пищевой. Технические условия»), пищевой глицерин (ГОСТ 6824-96
«Глицерин дистиллированный. Общие технические условия»), вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72
«Вода дистиллированная. Технические условия»), арабиногалактан (Е409), экстракт ромашки.
– охлаждённый мясной полуфабрикат категории А кусковой бескостный (ГОСТ 32951-2014
«Полуфабрикаты мясные и мясосодержащие. Общие технические условия»).
Оценку качества пленок проводили по органолептическим и физико-химическим показателям (химическая стойкость), структурно- механическим свойствам (толщина, плотность, степень водопоглащения).
Для измерения толщины и плотности пленок использовали микрометр МК 50-1 и метод прямого измерения. Осуществляли 10 параллельных измерений на 3 различных участках пленки, затем рассчитывали среднее значение.
Степень водопоглощения определяли по ГОСТ 4650-80.
Химическую стойкость – путём вырезания квадратов размером 10 x 10 мм, помещением в химические среды и определением времени разложения образца.
При проведении исследований использовали общепринятые, стандартные и оригинальные методы органолептического, физико-химического и микробиологического анализа.
Органолептические показатели – по ГОСТ 9959-2015 «Мясо и мясные продукты. Общие условия проведения органолептической оценки» и ГОСТ 7269-2015 «Мясо. Методы отбора образцов и органолептические методы определения свежести». Физико-химические показатели – по ГОСТ Р 54346-2011 «Мясо и мясные продукты. Метод определения перекисного числа» и ГОСТ Р 55480-2013 «Мясо и мясные продукты. Метод определения кислотного числа». Микробиологические показатели – с помощью автоматического счетчика колоний Scan 300.
Результаты и их обсуждение
Разработана пищевая пленка на основе полисахаридов в рецептурном составе которой использованы доступные для производства в промышленных условиях пищевые вещества: структурообразователь полисахаридной приро- ды – агар-агар, загуститель, стабилизатор и
антиоксидант – арабиногалактан, пластификатор – пищевой глицерин, универсальный растворитель
– дистиллированная вода. Все компоненты рецептуры являются гидроколлоидами (агар-агар, арабиногалактан), полностью растворимы в воде и применяются для повышения вязкости непрерывной фазы (водной фазы) в качестве гелеобразуюшего агента, загустителя, а также эмульгатора. Это объясняется их стабилизирующим действием на эмульсии, полученные от увеличения вязкости водной фазы съедобной пленки.
Нами впервые в рецептуру пленочных растворов введен арабиногалактан, так как он способствует стабилизации водно-жировой эмульсии, улучшает пластичность и обладает антиоксидантными свойствами.
Полисахаридные плёнки, ввиду состава полимерной цепи рецептурных компонентов, имеют высокую газопроницаемость, способствуют образованию желаемой модифицированной газовой среды и их можно рекомендовать при хранении продуктов в анаэробных условиях. Но вместе с тем дополнительная упаковка мясных полуфабрикатов в вакуум позволит увеличит их срок годности. Кроме того, полисахаридные пленки могут быть использованы для увеличения срока годности охлажденного мяса путем предотвращения обезвоживания и оксидативной прогорклости.
В таблице 1 представлена базовая рецептура растворов для пленки.
Производство пищевой пленки осуществляли экструзионным способом со следующими технологическими стадиями: дозирование сыпучих компонентов и дистиллированной воды; приготовление суспендированной смеси агар-агара и арабиногалактана; приготовление плёнкообразующей смеси; выдувание плёнки через узко щелевую головку экструдера; охлаждение, калибровка, сушка плёнки.
Образцы пленки № 1 и 2 характеризовались равномерной толщиной, хорошей эластичностью и имели прозрачный цвет. Образец пленки № 3 отличался низкой гибкостью, эластичностью и более плотной консистенцией.
В таблице 2 представлены структурно- механические характеристики разработанных плёнок.
Из данных таблицы 2 следует, что пленки, в зависимости от концентрации базовых
Таблица 1 – Базовая рецептура растворов для пленки
Table 1 – The basic solution formula for the film
Таблица 2 – Структурно-механические характеристики разработанных плёнок
Table 2 – Structural and mechanical characteristics of the films
Nogina A.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 4, pp. 73–78
Таблица 3 – Устойчивость плёнок к химическим средам
|
Таблица 4 – Степень биодеградации (биоразложения) пленки
Table 4 – The degree of biodegradation of the film
|
№ |
Потеря массы деградированых образцов пленок, % |
||
|
3 суток |
7 суток |
14 суток |
|
|
1 |
53,0 |
58,3 |
60,5 |
|
2 |
53,5 |
58,4 |
60,3 |
|
3 |
53,1 |
58,0 |
60,2 |
рецептурных компонентов, имели различную толщину от 28,5 до 54,0 мкм. Толщина плёнки является важной характеристикой при определении целесообразности её использования в качестве упаковочного материала для пищевых продуктов, ввиду её влияния на прочность, растяжение, удлинение и проницаемость. Толщина пленок зависит как от ингредиентного состава пленки, так и от параметров формовки и сушки. Наибольшая толщина пленки (54 мкм) отмечена у первого образца с максимальным содержанием агара (2 %). Это связано с его высокой гелеобразующей способностью в процессе нагревания. В результате исследований установлено, что увеличение концентрации арабиногалактана в пленочном растворе в меньшей степени способствует утолщению пленки (47,1 мкм). Повышение содержания глицерина в рецептуре пленки до
2 % (образец 3) позволяет получить пленку с минимальной толщиной (28,5 мкм).
Из данных таблицы 2 следует, что с увеличением концентрации агара повышается прочность при растяжении до 36,2 МПа и относительное удлинение при разрыве до 29,2 %. Но с увеличением содержания глицерина эти показатели ухудшаются до 25,3 МПа и на 24,6 %.
Таким образом, высокие структурно- механические свойства пленки отмечены у первого образца, прочность при растяжении и удлинение при разрыве в сравнении со вторым образцом больше на 27,9 и 7,6 %, с третьим образцом на 43,1 и 21,1 %.
В ходе работы была исследована устойчивость образцов плёнок к агрессивным химическим средам (кислой и щелочной). В качестве кислой среды использована соляная кислота (НСL). Щелочная среда была представлена двумя соединениями – гидроокисью калия (KOH) и натрия (NaOH).
Результаты исследований по химической устойчивости плёнки изготовленных образцов представлены в таблице 3.
В результате исследований установлено, что время деструкции образца пленки № 3 в концентрированной соляной кислоте составляет
37 минут, что больше на 60,9 % времени растворения образцов пленки № 1 и 2.
Одной из важнейших характеристик разработанных пленок является способность к биодеградации (биоразложению). Результаты исследований представлены в таблице 4.
В результате исследований установлено, что в процессе хранения пленки отмечается снижение ее массы, что свидетельствует о биоразлагаемости.
Основополагающим критерием отбора плёночных образцов являются прочность при растяжении и относительное удлинение при разрыве плёнок, поскольку они обосновывают целесообразность их использования в качестве упаковочного материала для пищевых продуктов. Наилучшие показатели отмечены у образца пленки № 1 (2 % агара, 1 % арабиногалактана и 1 % глицерина). В дальнейшем указанная рецептура использовалась для производства пленки антимикробной направленности. В базовую рецептуру плёночного раствора был введен жидкий экстракт цветков ромашки (Matricaria recutita) в количестве 1 %, полученный в результате гидробаротермической обработки растения (давление 6 × 105 Па, температуре 105–110 °С в течение 60–80 мин в соотношение растительного сырья к дистиллированной воде 1:4).
Введение в рецептуру раствора для пленки не оказало отрицательного влияния на структурно- механические свойства пленки. Вместе с тем пленки имели слега растительный горьковатый вкус.
Изготовленные по ранее установленной технологии, плёнки были использованы в качестве съедобной упаковки для охлаждённых мясных полуфабрикатов.
В ходе эксперимента сформировали 2 группы охлаждённой свинины массой 500 г. Первая группа (контрольная) – образцы мяса помещали в пленку с базовой рецептурой, вторая группа (опытная) – образцы мяса помещали в пленку, имеющую в своем составе экстракт ромашки. Все исследуемые образцы мяса упаковывали в пленки для вакуумирования вакуумным упаковщиком фирмы BOXER. Исследования показателей свежести мяса проводили через 5, 7, и 10 суток хранения для мясных полуфабрикатов с предполагаемым сроком годности 5–7 суток согласно МУК 4.2.1847-04 «Санитарно- эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов».
Через 10 суток хранения все исследуемые образцы мяса первой и второй групп по органолептическим показателям соответствовали свежему продукту (внешний вид: поверхность после снятия пленки ровная, незаветренная, мышечная ткань упругая; цвет свойственный свинине, запах характерный для доброкачественного мяса
Ногина А.А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 4 С. 73–78
свойственный свинине), микробиологическим – требованиям ТР ТС 034/2013. Следует отметить, что образцы мяса второй группы отличались большей микробной обсемененностью. Так, КМАФАнМ в образцах мяса опытной группы было на уровне 1,2 × 10 КОЕ/г (норма для упакованного в вакуум мяса не более 1,0 × 104 КОЕ/г), в то время как КМАФАнМ в образцах мяса первой (контрольной) группы – 2,7 × 102 КОЕ/г.
Полученные результаты свидетельствует об увеличении антимикробной активности пленки с экстрактом ромашки в рецептуре.
В контрольных и опытных образцах мяса кислотное (КЧ) и перекисное (ПЧ) числа после 10 суток хранения не превышали норму для свежего жира. Так, КЧ и ПЧ в образцах жира, выделенного из мяса через 10 суток хранения, было на уровне 0,6 мг КОН/г (норма – не более 4,0мг КОН/г) и 1,1 ммоль активного кислорода/кг (норма – не более 10,0 ммоль активного кислорода/кг). Аналогичные результаты получены при исследовании процессов
перекисного окисления липидов в образцах второй группы. Так, КЧ через 10 суток хранения составило 0,4 мг КОН/г, ПЧ – 0,9 ммоль активного кислорода/кг. Полученные данные свидетельствует о антиоксидантной активности разработанных пленок за счет наличия в них арабиногалактана – антиокислителя растительного происхождения.
Выводы
На основании проведенных органолептических, физико-химических и микробиологических исследований упаковка мясных полуфабриактов в биоразлагаемую пленку, состоящую из агар- агара, арабиногалактана, глицерина, экстракта ромашки и дистиллированной воды, выработанной экструзионным методом, способствуют увеличению их срока годности.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
