CC BY
93
М. Ф. Г алиханов, А. Н. Борисова, Р. Я. Дебердеев
АКТИВНЫЙ УПАКОВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЯБЛОК
Исследованы процессы, протекающие в яблоках при их хранении в пленочной полиэтиленовой таре и в активном упаковочном материале на основе полиэтиленового короноэлектрета. Показано, что хранение яблок в активной упаковке позволяет повысить их срок хранения, замедляя протекание ферментативных реакций и, следовательно, процессов жизнедеятельности яблок. Приведены данные об изменении органолептических и физико-химических характеристик яблок во время хранения, предложены объяснения наблюдаемых зависимостей.
Введение
Среди фруктов яблоко - самый распространенный в бытовом питании продукт, который стараются употреблять в течение всего года. Возросший спрос населения на свежие яблоки круглый год вынуждают технологов искать пути повышения сохранности продуктов [1].
Особенностью яблок является высокое содержание воды, вследствие чего для них характерна высокая интенсивность ферментативных реакций и, следовательно, процессов жизнедеятельности [2]. При транспортировании и хранении на дыхание яблок расходуется много пластических веществ, входящих в состав яблок, уменьшается их масса, ухудшается качество. Кроме того, яблоки обладают низкой устойчивостью к механическим воздействиям и поражению болезнями. Все это требует специальной технологии транспортировки и хранения [1].
Для предотвращения механической порчи яблок применяют специальные поддоны, ящики-лотки и др. От воздействия внешних факторов яблоки предохраняет мягкая тара, к выбору материала для которой подходят, учитывая специфику этого продукта. Основным материапом для упаковки свежих яблок мелкой фасовки является пленка из полиэтилена высокого давления. В такой упаковке плоды долгое время остаются сочными, хрустящими, редко загнивают и плесневеют в связи с накоплением этанола и снижением содержания кислорода в результате дыхания плодов. Однако герметичные упаковки из полиэтиленовой пленки для хранения плодов имеют недостаток - возникает опасность накопления повышенных концентраций СОг и недопустимого снижения концентрации Ог, что может вызвать различного рода потемнения и нарушение метаболических процессов. Поэтому необходимо применять упаковочные пленки определенной степени проницаемости по кислороду и углекислому газу [3].
Одним из перспективных направлений в упаковке пищевых продуктов является применение активной упаковки, способной химически или физически воздействовать на продукт. Для яблок такой упаковкой часто выступает, например, упаковка с газовой смесью заданного состава и упаковки с селективными газообменниками. Значительные затраты применения таких упаковок существенно сдерживает их повсеместное внедрение. Применяемое покрытие яблок специальными составами, предотвращающими их контакт с кислородом воздуха и, как следствие, замедляющими процессы жизнедеятельности, не всегда оправдано - многие такие составы мигрируют в плод, не смываются полностью перед употреблением и способны вызывать различные заболевания. Поэтому проблема увеличе-
ния сроков хранения продуктов питания за счет физических свойств упаковки является актуальной как в экономическом, так и в экологическом аспектах.
Материалы, оказывающие активное целенаправленное воздействие на упакованную продукцию и относящиеся к классу активных упаковочных материалов, постепенно вытесняют традиционные материалы, которые, как правило, выполняют только механические и барьерные защитные функции. Технологии их получения относятся к нетрадиционной области переработки пластмасс и являются know-how фирм-производителей [4]. Представляется. что к таким технологиям можно также отнести и использование в качестве стерилизующего агента электрическое поле, создаваемое упаковочным материалом. Подобные материалы, обладающие постоянным электрическим полем, называются электретами, и находят применение во многих областях - радиоэлектронике, машиностроении, медицине [5-7]. Было бы интересно выяснить их влияние на упаковываемые продукты.
Результаты и их обсуждение
Исследования показали, что в процессе хранения упакованных яблок их органолептические показатели - аромат, вкус - ухудшаются (рис. 1, 2, кр. 4), что связано с превращениями пектиновых веществ. При длительном хранении протопектин, входящий в состав яблок, оказывается почти полностью гидролизован и плодовая ткань становится скоплением разобщенных клеток, консистенция яблок приобретает мучнистую структуру. Вкус яблок меняется от сладкого до кислого, консистенция - от хрустящей до мучнистой, аромат -от характерного яблочного до кислого и даже спиртового. Применение активной электрет-ной упаковки замедляет снижение качества яблок, причем, чем выше электретные характеристики упаковочного материала, тем меньше изменения в качестве яблок. Аналогичные зависимости наблюдаются и для физико-химических показателей: содержание крахмааа в яблоках (рис. 3) и кислотность яблок (рис. 4) быстрее увеличиваются в процессе хранения яблок в простой полиэтиленовой упаковке, чем в активной.
ас
О ------------------1----------------1----------------1-----
0 3 6 Время хранения, сут
Рис. 1 - Оценка аромата иблок в процессе их хранения в обычной (4) и активных (1-3) упаковках. Потенциал поверхности активных упаковок: У --1,5 кВ; 2 - -1,0 кВ; 3 - -0,5 кВ
Дыхание - основной процесс жизнедеятельности, то есть обмена веществ, в плодах при хранении. Весьма характерны также изменения в соотношении пектиновых веществ. Общее содержание их уменьшается, но главное - снижается содержание нерастворимой
1,50
,4
■3
2
1
0
3
6 Время хранения, сут
Рис. 4 - Изменение кислотности яблок в процессе их хранения в обычной (4) и активных (1-3) упаковках. Потенциал поверхности активных упаковок: 1 —1,5 кВ; 2 —1,0 кВ; 3 - ~0,5 кВ
Во-вторых, активная упаковка может влиять на процесс поражения яблок микроорганизмами. Ранее было выяснено, что под действием электрического поля интенсивность дыхания, теплопродукция и другие энергетические параметры микробных клеток снижаются. Это свидетельствует о замедлении метаболических процессов, а, значит, угнетающем воздействии на микроорганизмы электрических полей [9]. Если вернуться к первой причине влияния активной упаковки на сохранность яблок, то можно отметить, что на устойчивость плодов к поражению микроорганизмами влияет дыхательный обмен яблок. То есть с одной стороны, упаковка подавляет жизнедеятельность микроорганизмов, вызывающих заболевания яблок, а с другой повышает устойчивость плодов к ним.
В-третьих, разница в изменении качества яблок в электретной и обычной упаковке может быть связана с изменением влажности среды внутри упаковки. Известно, что элек-третные материалы обладают свойством адсорбировать на себя молекулы воды. Вполне вероятно, что данное явление помогает поддерживать рекомендуемую влажность для хранения плодов - 95 % и более. В то же время они предотвращают отпотевание продукта. т.к. вода скапливается на стенках упаковки, а не на продукте. Действительно, явление запотевания пленок было замечено. В результате процесс дыхания замедлился, снизилась интенсивность образования крахмала (рис. 3), этилового спирта и, как следствие, дольше сохранялись первоначальные органолептические характеристики. В то же время, подобного рода «связывание» воды не позволяет развиваться микроорганизмам, вызывающим порчу яблок.
Как видно, эти три причины тесно взаимосвязаны друг с другом. Подобное многостороннее действие активного упаковочного материала способствует значительному (практически в 2-2,5 раза) продлению срока хранения яблок (рис. 1-4).
Таким образом, применение электретной пленки в качестве активного упаковочного материала для яблок позволяет значительно повысить срок хранения.
Авторы выражают благодарность доценту Ржечицкой Ларисе Эдуардовне за помощь в обсуждении результатов.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследования использовались яблоки сорта «Ранет Семиренко» и полиэтиленовая пленка для упаковки пищевых продуктов.
Электроактивация полимерных пленок проводилась в поле коронного разряда с помощью электрода, состоящего из 196 заостренных игл, равномерно расположенных на площади 49 см2 в виде квадрата. Расстояние между пластинкой и электродами составляло 2,0 см, напряжение поляризации - 35 кВ, время поляризации - 3 сек. Перед поляризацией пластинки выдерживались 10 минут термошкафу при температуре 100 °С.
Измерение потенциала поверхности иэ проводили ежедневно с помощью измерителя ИПЭП-1, принцип действия которого основан на методе периодического экранирования приемного электрода, находящегося на некотором расстоянии от поверхности электрета.
Изготовление пакетов из пленок осуществлялось с помощью устройства для сварки ИС-600. Свежие яблоки нарезались (для ускорения процессов порчи) и герметично и негерметично затаривались в активный упаковочный материал и (для сравнения) в обычную полиэтиленовую пленку. Упакованные яблоки хранились при комнатной температуре. С периодичностью в 1-2 дня упаковки вскрывались и яблоки сравнивались по качеству, которое оценивалось по органолептическим показателям - вкусу и аромату (ГОСТ 8756.1-79), а также по изменению кислотности и содержанию крахмала.
При дегустации яблок проставлялись оценки по 5-балльной системе (1-2 - плохое качество, 3 - удовлетворительное, 4 - хорошее, 5 - отличное) [8]. Для оценки содержания крахмала проводили йодный тест с применением раствора Люголя. Вынутые из раствора яблоки оценивались по 5балльной шкале Лаймбурга. Определение кислотности основано на нейтрализации содержащихся в пробе вытяжки яблок кислот раствором щелочи в присутствии индикатора [8].
Литература
1. Широков Е.П., Полегаев В.И. Хранение и переработка продукции растениеводства с основами стандартизации и сертификации. Часть 1. Картофель, плоды, овощи. М.: Колос, 2000. 254 с.
2. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. КМ. Скурихина и В.А. Тутепьяна. М.: ДеЛи принт, 2002. 236 с.
3. Полимерные пленки для выращивания и хранения плодов и овощей. / Под ред. С.В. Генеля, В.Е. Гуля. М.: Химия, 1985. 235 с.
4. Власова Г.М., Сыцко В.Е. // Известия вузов. Пищевая технология. 2004. № 1. С. 110-112.
5. Электреты / Под ред. Г. М. Сесслера. Мир, 1983. 487 с.
6. ГА Лущетин. Полимерные электреты. М.: Химия, 1984. 184 с.
7. Пинчук Л.С., Голъдаде В.А. Электретные материалы в машиностроении. Гомель: Инфотрибо, 1998. 288 с.
8. Плотникова ТВ., Позняковский В.М., Ларина Т.В., ЕлисееваЛ.Г. Экспертиза свежих плодов и овощей: Учебное пособие. Новосибирск: Изд -во Новосиб. ун-та, 2001. 302.
9. Макаревич А.В., Пинчук Л.С., Голъдаде В.А. Электрические поля и электроактивные материалы в биотехнологии и медицине. Гомель: ИММС НАНБ, 1998. 106 с.
© М. Ф. Галиханов - доцент кафедры технологии переработки полимеров и композиционных
материалов КГТУ; А. Н. Борисова - асп. той же кафедры; Р. Я. Дебердеев - д-р
техн. наук, проф., зав. каф. технологии переработки полимеров и композиционных материалов
КГТУ.
