IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Теория «барьеров», обеспечивающих безопасность и качество пищевых продуктов, впервые была сформулирована немецким ученым проф. Л. Ляйстнером. Она основывается на совместном использовании для сохранения качества продукции нескольких технологических факторов, тормозящих развитие микроорганизмов. «Барьерная» технология должна быть ориентирована на общее качество, а не на узкую, хотя и очень важную область микробиологической стабильности продукта. Если интенсивность определенного «барьера» слишком мала, ее следует увеличить, однако, если она может нанести вред общему качеству, ее следует снизить. После такой корректировки все «барьеры» в продукте должны находиться в оптимальной комбинации.

Основным понятием, с точки зрения рассматриваемой теории, является «гомеостаз», под которым понимают внутреннее равновесное состояние микробной клетки, нарушение которого мешает ей размножаться. Правильно подобранное чередование различных «барьеров» приводит к тому, что микробная клетка продолжительное время находится в состоянии нарушения гомеостаза, направляя внутренние силы на восстановление равновесия, а не на размножение. Продолжительное нарушение гомеостаза за счет комбинирования различных «барьеров» вызывает с течением времени метаболическое истощение микробной клетки, а в некоторых случаях может приводить даже к само стерилизации пищевого продукта [1].

Низкая начальная обсемененность мясного сырья является первым и наиболее значимым «барьером», определяющим последующую хранимо способность готовой продукции. Известно, что изначально мясо стерильно. Попадание микрофлоры начинается с момента убоя животного и может носить как экзогенный (из внешней среды – с поверхности шкуры, инструмента, оборудования, рук персонала, воздуха производственных помещений), так и эндогенный характер (вследствие повышения проницаемости эпителярного слоя кишок, отсутствия или недостатков заделки пищевода и проводника). На обсемененность мясного сырья влияет его температурное состояние перед переработкой, а также способы обвалки. Использование размороженного мяса, превышение температурных режимов в помещении разделки и обвалки приводит к высокому уровню обсемененности. Переработка охлажденного мясного сырья является более предпочтительной, как и применение способа вертикальной обвалки вместо традиционного – горизонтальной обвалки [5].

Чем длительнее должен быть срок хранения вырабатываемой продукции, тем выше должны быть требования к исходной обсемененности мясного сырья. Мясное сырье с уровнем начальной обсемененности 1×10² КОЕ/г при температуре 5 °C способно храниться в течение 12 сут. без признаков порчи; с уровнем исходной обсемененности 1×10⁴ КОЕ/г проявляет признаки порчи (изменение цвета, появление запаха, ослизнение поверхности) на 5-е сутки; с обсемененностью 1×10⁶ КОЕ/г будет испорченным уже на 2-е сутки хранения. Сырье с уровнем обсеменения 1×10⁷ КОЕ/г имеет все характерные органолептические признаки порчи, и дальнейшая его переработка не представляется целесообразной. Мясо с высокими значениями КМАФАнМ, даже на вид в хорошем состоянии, может привести к браку или снижению качества готовой продукции. Количество бактерий, способных вызывать порчу, не должно превышать определенные пределы, так как в этом случае эффективность последующих «барьеров» может быть слишком низкой. Для изготовления мясопродуктов длительных сроков годности температура хранения и переработки мясного сырья – один из факторов, обеспечивающих его низкую начальную обсемененность за счет ограничения роста микроорганизмов. Температура 0–2 °C является оптимальным условием ингибирования роста нежелательной микрофлоры. Низкая начальная обсемененность фарша зависит от микробиологического состояния мясного сырья, шпика, термического состояния мяса, вида выбранной оболочки, условий измельчения и смешивания фарша, регулярной санитарной обработки производственных помещений и оборудования, гигиены каждого сотрудника. Для обеспечения низкой начальной обсемененности фарша измельчение и смешивание сырья необходимо производить быстро, при пониженных температурах, использовать острые ножи, не допускать скопления фарша под крышкой куттера. Основным «барьером», обеспечивающим стойкость фарша большинства колбасных изделий к развитию микробиальной порчи до начала и на первых стадиях процесса термообработки, является нитрит натрия в совокупности с пищевой поваренной солью. Технологическая значимость данного «барьера» заключается в образовании цвета и аромата ветчинности, бактерицидном воздействии, подавлении образования токсинов, консервирующем эффекте. В процессе осадки, а затем и термообработки нитрит натрия достаточно быстро расходуется на цветообразование и в готовом продукте уже не имеет «барьерного» значения. Использование нитритно-посолочной смеси взамен раствора нитрита натрия тоже стоит рассматривать как «барьер», так как ее применение не требует дополнительного внесения воды, технологически нитрит в сухом виде более стабилен, чем в растворе, так-же снижается риск избыточного внесения нитрита натрия.[3]

Технологическая значимость поваренной соли заключается в улучшение вкуса, изменении микроструктуры и формировании консистенции. «Барьерное» бактериостатическое действие поваренной соли наступает как в мышечной ткани, так и непосредственно в микробных клетках благодаря удалению из них влаги, что обеспечивает снижение активности воды, прекращение или замедление роста микроорганизмов и селективное развитие микрофлоры. Вместе с тем некоторые микроорганизмы (например, стафилококки) способны выдерживать высокие концентрации поваренной соли, поэтому только суммарное воздействие всех «барьеров» может обеспечить хранимо - способность готовой продукции. Качество используемого мясного сырья играет важную роль в производстве полуфабрикатов длительного хранения. Критерием качества является величина рН, позволяющая оценивать пригодность сырья для его последующей переработки. Для производства полуфабрикатов длительного хранения не рекомендуется использовать мясо PSE и DFD. Мясное сырье NOR должно иметь значение pH в парном состоянии – выше 5,6, в охлажденном – 5,6–6,3. В процессе переработки сырья обеспечение безопасности и увеличение хранимо способности мясных продуктов только за счет снижения величины рН является невозможным, так как многие патогенные микроорганизмы обладают высокой кислотоустойчивостью, а некоторые виды дрожжей и плесеней (Aspergillius, Saccharomyces, Candida) могут развиваться при значениях рН от 2,0 и ниже. Существенного ограничения роста гнилостной микрофлоры можно добиться за счет снижения рН ниже 4,5, однако для мяса и мясопродуктов имеет значение изменение рН в достаточно узком диапазоне – от 4,5 до 7,5, а мясо-продукты с более низким значением рН в силу вкусовых традиций практически не вырабатываются [2].

Наиболее значимым и обеспечивающим хранимо - способность продуктов является критерий активности воды, показывающий, сколько в продукте содержится свободной несвязанной влаги, которая может быть использована микроорганизмами для своей жизнедеятельности. Снижение активности воды тормозит размножение микроорганизмов, нарушает внутриклеточный обмен веществ, влияет на выживаемость. Чем ниже значение активности воды, тем длительнее срок хранения мясного продукта. Считается, что активность воды в большей степени определяет рост микроорганизмов, чем влагосодержание. Однако снижение значения данного показателя ограничено, так как увеличение концентрации поваренной соли и резкое снижение влаги способно изменить органолептические характеристики мясных продуктов [4].

Окислительно-восстановительный потенциал, зависящий главным образом от количества попавшего при приготовлении фарша воздуха и условий его последующего расходования, оказывает угнетающее действие на аэробные микроорганизмы, выдерживающие присутствие нитрита натрия, и создает условия для се-лекции молочнокислых бактерий. Вакуумирование при приготовлении фарша в значительной мере снижает окислительно - восстановительный потенциал и повышает микробиологическую стабильность продукта. В процессе изготовления колбасных изделий немаловажную роль в формировании их качественных характеристик играют используемые оболочки, оказывающие влияние на исходную микрофлору фарша. Обычно гигиенические свойства искусственных оболочек лучше, чем натуральных. Поскольку натуральные оболочки покупаются сегодня со всего мира, то их микробиологическое качество сильно колеблется. Все натуральные оболочки богаты белком, содержат воду и часто имеют слой жира, что создает благоприятные условия для развития микроорганизмов. Если натуральная оболочка не подверглась тщательной очистке, то она может не только иметь затхлый запах, но и содержать многочисленных возбудителей порчи, особенно родов Рroteus и Сlostridium.

Главная роль в формировании качественных показателей готовой продукции по-прежнему отводится термической обработке. Термическая обработка – это прежде всего совокупность последовательных сложных физико-химических процессов в мясной системе, направленных на фиксирование формы и структуры продукта, уничтожение вегетативной микрофлоры, формирование органолептических характеристик и повышение устойчивости продукта к плесневению и микробиологической порче при хранении. Нерегулируемые режимы термообработки могут привести к закисанию фарша и восстановлению нитрита до молекулярного азота. Как результат – микробиологическая порча, серые пятна на разрезе, пористость (за счет выделения газообразного азота).

При варке мясных продуктов до температуры в центре продукта 68–72 °C погибает до 99 % вегетативной условно-патогенной микрофлоры. Количество оставшихся жизнедеятельных микроорганизмов в значительной степени зависит от начальной микробиальной обсемененности продукта.[6,7]

С технологической точки зрения копчение представляет собой процесс пропитывания колбас коптильными веществами, получаемыми в виде дыма при неполном сгорании древесины специальных пород. В результате копчения колбасы приобретают острый, приятный, своеобразный вкус и запах, темно-красный цвет и блеск на поверхности. Проникновение в продукт некоторых фракций дыма и особенно фенольной и органических кислот, обладающих высоким бактерицидным и бактериостатическим действиями, подавляет развитие гнилостной микрофлоры, способствует увеличению устойчивости изделий в процессе хранения. Процесс обработки коптильным дымом сопровождается испарением из него части влаги – изделие обезвоживается, что, в свою очередь, также задерживает развитие гнилостной микрофлоры. Одна из фракций дыма – фенол – хорошо поглощается жировой тканью и, имея высокие антиокислительные свойства, препятствует порче жировой части продукта.

При охлаждении мясопродуктов после термообработки температура изделий в толще снижается до 30–35 °С. Это самый опасный интервал, при котором развивается остаточная микрофлора, и задача технолога – как можно быстрее за счет стадийного охлаждения добиться снижения температуры. Например, вареные колбасы рекомендуется на 1-й стадии охлаждать водой при 10–15°С 10–30 мин до температуры в центре ба-тона 27–30 °С, на 2-й стадии охлаждать воздухом при 4 °С 4–8 ч.

Вакуумная упаковка значительно удлиняет сроки хранения мясной продукции. Она необходима в первую очередь для скоропортящихся продуктов, например, полуфабрикатов, вареных колбасных изделий, так как подавляет рост аэробной микрофлоры. Эффективность технологии применения модифицированной атмосферы связана с тем, что двуокись углерода, включенная в состав газовой смеси, оказывает антимикробное воздействие на продукт, находящийся в упаковке. Упаковка в защитном газе отличается от вакуумной упаковки тем, что воздух не только удаляется, но и заменяется защитным газом, который может состоять из азота и двуокиси углерода.

К наиболее эффективным дополнительным «барьерам» можно отнести: выбор сырья и рецептуры, использование бактериостатических добавок и стартовых культур, анти-окислителей и их синергистов, виды используемых оболочек, длительность и режимы термообработки, вакуумную упаковку или модифицированную атмосферу, пастеризацию, обработку высоким давлением [8].

Одним из элементов управления процессом созревания сырокопченых колбас являются стартовые культуры, внесение которых за счет увеличения количества желательной микрофлоры предотвращает рост патогенных и нежелательных микроорганизмов, вызывающих порчу, и обеспечивает тем самым безопасность продукта. Стартовые культуры целенаправленно вытесняют нежелательную микрофлору, уже в начале созревания создавая оптимальные микробиологические предпосылки для контролируемого процесса ферментации и обеспечивая стабильность и надежность производства, что особенно актуально при современном непостоянстве качества сырья. Известно, что кислотно- и бакте-риоцинообразующие1 штаммы молочнокислых бактерий, используемые в составе стартовых культур, эффективно подавляют рост листерий, снижают активность сальмонелл и других патогенных микроорганизмов.

Для обеспечения наиболее длительных сроков годности мясных продуктов необходимы пищевые добавки бактериостатического действия. На стадии приготовления фарша могут быть использованы подкисляющие и регулирующие значение рН пищевые кислоты, ГДЛ, лактаты, ацетаты, применение которых требует от технолога знаний об их влиянии на функционально-технологические свойства фарша. Лактат натрия обладает многофункциональным действием, широко применяется для повышения стойкости в хранении вареных колбасных изделий, полуфабрикатов и копченостей, а также для минимизации риска того, что потребители получат мясные продукты, зараженные патогенными микроорганизмами и токсинами как результатами их жизнедеятельности. Бактериостатическое действие лактата натрия в основном объясняют понижением активности воды в продукте и способностью понижать рН внутриклеточных субстратов за счет образования недиссоциированных фракций молочной кислоты, их проникновения в микробную клетку и последующей диссоциации внутри нее. При одинаковом значении активности воды подавляющее действие лактата натрия сильнее, чем хлорида натрия (поваренной соли). Специфическое воздействие лактата натрия на микрофлору мясных продуктов проявляется в достаточно малых концентрациях (1–2 % от массы продукта). В количестве 3–4 % лактат натрия угнетает рост патогенных микроорганизмов – L. monocytogenes, St. aureus, S. typhimurium, Cl. perfringens и E. coli. Кроме того лактат натрия препятствует образованию токсина Cl. botulinum и поэтому может использоваться как средство угнетения спорообразующих анаэробов в вакуум-упакованных продуктах, не содержащих нитрита натрия, что особенно важно для полуфабрикатов. Наиболее устойчивым к высоким концентрациям лактата натрия (6 % и выше) являются дрожжи (Candida, Debaryomyces, Rhodotorula). Следует учитывать, что большинство исследователей отмечают его положительное влияние на органолептические свойства мясных продуктов при дозировках не выше 4 % к массе изделия. «Баксолан» расширяет ассортимент комплексных добавок и представляет собой пищевую добавку бактериостатического и антиокислительного действия, состоящую из комбинаций ацетата, диацетата, цитратанатрия, лимонной кислоты, экстракта розмарина [10].

«Баксолан» угнетает рост микрофлоры, в том числе гнилостной, тормозит развитие окислительной порчи. Ацетаты и цитраты обладают сходными с поваренной солью свойствами, они увеличивают заряд белков, за счет чего сокращается количество свободной влаги, используемой микробными клетками для развития. Пищевые фосфаты увеличивают влагосвязывающую способность белков мышечной ткани, однако обладают еще и бактериостатическим эффектом. Ионы кальция и магния участвуют в росте микроорганизмов, они важны для транспортировки субстанций через мембраны микробиологических клеток, а также для перемещения питательных веществ непосредственно в бактериальную клетку. Полифосфаты могут удалять ионы кальция и магния из микроорганизмов и химически связывать их. Связанные ионы металлов ингибируют клеточное деление микроорганизмов, ослабляют прочность их клеточных стенок и усиливают микробиологическую чувствительность к нагреванию.

Следует отметить, что полифосфаты, связывая ионы металлов, не уничтожают патогенные микроорганизмы, так как не обладают бактерицидными свойствами. Они лишь замедляют рост бактерий и увеличивают их чувствительность к теплу. Уровень величины рН также оказывает влияние на бактериостатический эффект фосфатов. При значениях рН ниже 7 не наблюдалось и н г и б и р у ю щ е г о э ф ф е к т а . При рН=7 бактериостатический эффект проявлялся и увеличивался с повышением величины рН. Среди новых «барьеров» необходимо выделить применение вакуумной упаковки и дополнительной термической обработки (пастеризации). Варка упакованной под вакуумом продукции, применяемая в качестве дополнительной термической обработки, в разных работах получила название пастеризации или экспонирования. Дополнительная термообработка упакованных под вакуумом в термоусаживающиеся пакеты варено-копченых колбас является эффективным способом увеличения сроков годности. Уже за относительно короткое время воздействия пастеризации можно достичь существенного снижения количества микроорганизмов на поверхности, которые попали на продукт во время их обработки и упаковки.[9]

После дополнительной термообработки используемая упаковка не удаляется. При нагревании физико-химические свойства мясных продуктов изменяются. После умеренного подогрева происходят изменения, повышающие усвояемость продукта, чрезмерное нагревание приводит к нежелательным изменениям консистенции, вкуса и химического состава. Следовательно, жесткие режимы стерилизации с высокой температурой и длительностью процесса не могут быть использованы в виде дополнительной тепловой обработки варено-копченых колбас из-за возможности потери их качественных характеристик. В этом случае более приемлемой является пастеризация (менее 100 °С), обеспечивающая гибель дрожжей, плесневых грибов и вегетативных микроорганизмов, режимы которой непродолжительны, но достаточны для предотвращения порчи, инактивации споровой микрофлоры и сохранения качества колбас.

Успех любых разрабатываемых инновационных технологий зависит от обеспечения за счет их применения более высоких качества, безопасности и сроков годности готовой продукции. Специалистами ВНИИМП им. В. М. Горбатова были разработаны «барьерные» технологии производства крупнокусковых бескостных полуфабрикатов из парной и охлажденной свинины (ТУ 9214-990-00419779) с длительными сроками годности от 10 до 30 сут в зависимости от применения посола и маринадов, пастеризованных варено-копченых колбасок (ТУ 9213-002-00419779) длительного вне холодильного хранения до 60 сут при температуре не выше 25 °C; пищевая добавка «Баксолан» (ТУ 9199-438-00419779) была включена в национальные стандарты (ГОСТ Р) на полукопченые колбасы и в проекты стандартов на производство вареных колбасных изделий и варено-копченых колбас. Продукция, выработанная с применением «барьерных» технологий, обладает высокими показателями качества и безопасности и пользуется потребительским спросом [7].

Бактериоцины – специфические белки, вырабатываемые некоторыми бактериями и подавляющие жизнедеятельность клеток других штаммов того же вида или родственных видов бактерий. Спектр активности бактериоцинов в отличие от антибиотиков узок и определяется наличием рецепторов у бактерий для их адсорбции. («Биологический энциклопедический словарь», 1989 г.)[9]

Список литературы.

1. Безвредность пищевых продуктов / Под ред. Г. Робертса. – М.: Мир, 1988. – с. 289.

2. Донченко, Л.В. / Безопасность пищевых продуктов. – М., - 1999. – с.342

3. Иванова, Л.А., Войно, Л.И., Иванова, И.С. Пищевая биотехнология: в 4-х кн. Кн. 2. М.: КолосС, 2008. – 472 с.

4. Семенова А.А., Лебедева Л.И., Волкова Е.Ф. Современные технологии производства варено-копченых колбас // Мясной ряд. — 2006. — № 3.

5. Ляйстнер Л., Принципы и области применения «барьерной» технологии, в книге Новые методы технологии консервирования. — Blackie Academic & Professional. — 1995.

6. Методические рекомендации по обоснованию вида и дозы антиокислителей, применяемых при производстве мясопродуктов. ГНУ ВНИИМП, МР 03-00419779-08.

7. Цинпаев М.А. Совершенствование технологии сырокопченых колбас на основе оценки «барьерных» значений показателей качества. Дисс. канд. техн. наук. М.: ВНИИМП, 2008.

8. Рогов И.А., Забашта А.Г., Казюлин Г.П. Технология мяса и мясных продуктов. Книга 1. Общая технология мяса

9. http://medmax/article37O29O164.htm

10. http://eco.nw/lib/data/07/3/030307.htm

Код для цитирования: Скопировать