CC BY
19
УДК 621.798:637.5 DOI: 10.21323/2071-2499-2019-4-48-51 Ил. 3. Библ. 22.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ УПАКОВКА—
ИНДИКАТОР КАЧЕСТВА МЯСА И МЯСНОЙ ПРОДУКЦИИ
Ревуцкая Н.М., канд. техн. наук, Насонова В.В., канд. техн. наук ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова
Ключевые слова: интеллектуальная упаковка, датчик, индикатор, мясная продукция, сроки годности
Реферат
В последние годы на рынке пищевой пртдукции наметилась жёсткаяконкуренциямежду производителями, что, безусловно, засуавуяеь жроузвкдимелеймясаь мясной пиодукции ьскатк новые направления развития производства, улучшения и стабилизации качества выпускаемой продукции, а также пути повышения доверия потребителей к своей продукции. Появление интеллектуальной упаковки и стало одним из оквеоовьа аумуяльные вмвовы смвременлого мбщентиа. Развитие интеллектуальной упаковки, способной отслеживать изменения качества продукции в процессе всего её жизненного цикла, позволит повысить доверие покупателей к приобретаемой продукции. В статье представлен оОлор разликоых инееьлектуаньных упааокмчяммх слсяем и их реализация в мясной промышленности.
INTELLIGENT PACKAGING AS AN INDICATOR OF MEAT AND MEAT PRODUCTS QUALITY
Revutskaya N.M., Nasonova V.V.
Gorbatov Research Center for Food Systems
Key words: intelligent packaging, detector, indicator, meat products, shelf life
Summary
Recently, tough competition between food producers on the market was formed. Certainly, it is a motivation for meat products manufactures to look for new directions for developing production, improving and stabilizing the quality of products, as wellas ways toincrease consumer confidence to their products. The answer to the actual challenges of modern society is development of smart packaging. Using of intelligent packaging can increase customer confidence in purchased products due to product quality changes tracking. The article provides an overview of various intelligent packaging systems and their realizatioh in the meat industry.
Введение
Появление интеллектуальной (умной) упаковки стало воплощением идеи объединить продукт и упаковку в единую систему для возможности отслеживания изменений качественных характеристик продукта в режиме реального времени, не вскрывая упаковку, что, безусловно, является существенным преимуществом и для потребителей, и для всех участников оборота пищевой продукции. Оснащение упаковки специальными устройствами, сиособ-ными распознавать и сигнализировать об изменениях параметров внеоней и внутренней среды в процессе хранения, транспортирования и реализации продукции, позволит расширить функциональные возможности упаковки и своевременно информировать всех участников рынка, например, о нарушениях температуры хранения, микробиологической порче или повреждении упаковки. Такой подход особенно важен для скоропортящейся продукции, в том числе и для мясных полуфабрикатов, пользующихся высоким потребительским спросом [1].
Динамичное развитие интеллектуальных упаковочных технологий, безусловно, способствует расширению области научных исследований, а также совершенствованию системы анализа рисков и критических контрольных точек на предприятиях [2].
На сегодняшний день активное развитие интеллектуальной упаковки наблюдается в основном за рубежом,
где нкычитымаеося порядма двадцать упаковочных систем, используемых при реализации готовой продукции. Опубликовано большое количястоо статен отьажающин результаты эксперимен-тальнр|х илследований по разработке ноеых видов нстро йств, преднызначен-ных для контроля качества упакованного мяса и мясных продуктов в течение всего срооа хранения .3].
По статистическим данным, преу-ставлекоым крупноо иностражной аомпаааей Smithers P^a (рисунок 1), развитие интеллектуальной упаковки на мировом рынке осуществляется по следую.оы напрывлениям: 59,9% отводится на маркировку и штрих-коды, 36,0 % -у на использование чипое и антенн (например, ЮРЮ-метки) и 4,1 % -на иные способы (поглотители кисло-рада, индиеаторы свежести) [4].
Сейчас, условно, ммеющиеся симна-лизирующие устройства, используемые в интеллектуальных упаковочных системах, можно разделить на: о датчики, преобразующие изменения контролируемой величины - температуры, концентрарии летучих веществ, перемещение - в определённый сигнал (большинство датоиков садержат двс основные фуакциональные части: рецептор и ореобразоватсль); □ индикаторы, выступающие в качестве специальных веществ, которые информируют о наличии, отсут-стнии или концентрации другого рещества с помощью везуальн ых изменений [3].
Сигнализирующие устройства, используемые в интеллектуальных упаковочных системех дия мюса и мисное
продукции, в основном нацелены на предоставление информации об изменении условий хранения (температуры и времени), состава газовой смеси (количества кислорода, углекислого газа) при упаковке в модифицированную газовую атмосферу (МГА), нарушении целостности или герметичности упаковки и свежести продукта [5]. Как правило, наибольший интерес для использования в мясной промышленности представляют индикаторные сигнализирующие устройства.
Индикаторы температуры
Температура является одним из наиболее важных факторов, влияющих на безопасность и сроки годности мяса и мясной продукции. Современные температурные индикаторы способны сообщать о любых прерываниях холодильной цепочки. Например, в Швеции разработана «умная» этикетка с функцией контроля температуры, позволяющая отслеживать непрерывность холодильной цепи на любом этапе обращения продукта. Сигналом нарушения температурных режимов служит исчезновение вертикальной полоски и части штрих-кода на этикетке, что препятствует сканированию данного товара на кассе (рисунок 2).
Принцип работы индикатора основан на том, что при воздействии высокой температуры активное веще-
ство из твердого состояния переходит в жидкое, при этом этикетка впитывает образовавшуюся жидкость, что приводит к частичному обесцвечиванию печатного штрих-кода [6].
Температурно-временные индикаторы (ТТ1) являются эффективными устройствами, осуществляющими постоянный контроль времени и температуры охлажденных и замороженных продуктов на всех этапах их хранения и реализации [7]. ТТ1 визуально показывают время, прошедшее с момента упаковки, и изменения состояния продукта в процессе хранения в случае повышения температурных режимов [8]. Таким образом, полученный сигнал может использоваться в качестве информации о предполагаемых сроках годности продукта. В настоящее время температурно-временные индикаторы, представленные на мировом рынке, основаны на физических, химических или биологических процессах [9].
Различают два типа ТТ1: визуальные и метки радиочастотной идентификации ^Ю-метки). Визуальные индикаторы меняют цвет в ответ на воздействие температуры. Самым широко используемым способом производства визуальных ТТ1 является применение специальных термохромных чернил, наносимых на этикетку, которая, как правило, располагается с внутренней стороны полимерного материала. Чер-
нила изменяют свой цвет при воздействии различных температур, при этом данный процесс может быть необратимым или обратимым. Необратимые термохромные чернила остаются практически невидимыми до тех пор, пока не подвергаются воздействию высокой температуры, которая способствует переходу чернил в более интенсивный цвет. При этом цвет будет оставаться на постоянном уровне при дальнейшем изменении температуры. Обратимые термохромные чернила меняют цвет при нагревании и возвращаются в исходное состояние при снижении температуры [10].
RFID-метки - это усовершенствованная форма носителя информации, которая может идентифицировать и отслеживать продукт. В настоящее время они используются для отслеживания дорогостоящей мясной продукции и скота, активное производство данных индикаторов наблюдается в Америке, Канаде, Швеции для мясной и рыбной промышленности [5].
В типичной системе считыватель излучает радиосигнал для захвата данных из RFID-метки, затем данные передаются на компьютер для анализа полученной информации. RFID-метки содержат микрочип, подключенный к крошечной антенне. Основные преимущества RFID-меток по сравнению со штрих-кодами заключаются в обеспечении дистанционного управления, доступности одновременного контролирования объекта в разных точках и в возможности хранения различной информации и идентификации продукта. Недостатками RFID-меток являются их высокая стоимость и возникающие помехи в сигналах при размещении нескольких меток в одном небольшом контейнере [11].
Индикаторы целостности упаковки являются одними из простейших устройств, которые предоставляют информацию о том, как долго продукт находился открытым. Данный индикатор начинает действовать сразу после вскрытия упаковки, например, на протяжении всего времени потребления ветчины цвет этикетки меняется от бежевого (продукт только что вскрыт) до малинового (продукт не рекомендован к употреблению). Встроенный индикатор представляет собой смарт-метку, изготовленную из специальных пигментов и чернил, которые изменяют
Рисунок 2. Температурный индикатор Tempix [6]
2019 | № 4 ВСЁ О МЯСЕ
цвет при взаимодействии с различными газами [12].
Стоит отметить, что наиболее часто используемыми показателями целостности упаковки мяса и мясной продукции являются газовые индикаторы. Они действуют как индикаторы герметичности и предоставляют информацию о целостности упаковки по всей цепочке обращения продукта. Среди различных типов газовых индикаторов кислородные являются наиболее распространёнными, они используются для упаковки в условиях МГА [13].
В отличие от упаковки МГА, которая содержит высокий уровень кислорода для сохранения привлекательного цвета охлаждённого мяса, большинство мясных продуктов упаковываются с низким уровнем или отсутствием кислорода -не более 1,5 %. В этих случаях возможная разгерметизация может значительно увеличивать концентрацию кислорода. Колориметрические окислительно-восстановительные индикаторы на основе красителя метиленового синего и сильного восстановителя в щелочной среде - глюкозы, являются наиболее распространёнными для обнаружения O2 [14]. Недостатком данных индикаторов является их обратимость, если концентрация кислорода уменьшится, то цвет вернётся к первоначальному виду. К тому же содержание кислорода может снижаться из-за развития микроорганизмов [15].
Решение данного недостатка может заключаться в использовании индикаторов в комбинации с поглотителями остаточного O2, что может предотвратить реакцию кислородного индикатора с незначительным количеством O2 в упаковке. Известная компания Mitsubishi разработала кислородный индикатор в виде маленьких таблеток, изготовленных в комбинации с поглотителем кислорода, которые могут использоваться для разных видов пищевой продукции, в том числе и мясной. Цвет таблеток меняется в зависимости от концентрации кислорода и температуры. Индикатор становится розовым при O2 < 0,1% и синим при O2 > 0,5%, при этом чем ниже температура, тем медленнее происходит смена цвета (рисунок 3) [16].
Индикаторы свежести
Принцип работы интеллектуальной упаковки при контроле свежести мяс-
Рисунок 3. Колориметрический кислородный индикатор Ageless Eye [16]
ной продукции основан на получении визуального отклика индикатора, способного обнаруживать летучие органические соединения (метаболиты), образующиеся в результате развития микробиологической порчи [17]. Как известно, существует довольно широкий перечень метаболитов, которые могут быть использованы в качестве индикаторов свежести мяса [18].
Другими словами, индикаторы свежести контролируют качество упакованных продуктов, реагируя на биохимические изменения, вызванные ростом или метаболизмом микроорганизмов [19]. К числу метаболитов, образующихся в мясных продуктах при хранении, можно отнести глюкозу, диоксид углерода, органические кислоты (1_-молочная кислота, Э-лактат, уксусная кислота), этанол, азотные соединения, биогенные амины, летучие серные соединения [20].
Интеллектуальные упаковочные системы, которые рассматриваются как индикаторы свежести для контролирования продуктов, действуют на основе косвенной идентификации метаболитов с помощью цветовых маркеров, например, измерения показателя рН, или на основе прямого обнаружения целевых метаболитов с использованием биосенсоров [21, 22]. Несмотря на перспективы применения данного вида индикатора, разработки многих компаний, специализирующихся в области упаковки, пока не нашли успешного внедрения в промышленности [5].
В настоящее время существует две биосенсорные системы, внедрённые иностранными компаниями в промышленность. Первая система визуального обнаружения разработана канадской компанией ТохтбиагС™, которая представляет собой мембрану с антителами, встроенную в поли-
мерную упаковку, способную обнаруживать такие микроорганизмы, как Salmonella, E. coli и Listeria. Ещё одна умная упаковка разработана американской компанией Food Sentinel System™ (Калифорния, США), которая представляет собой биосенсорную систему с возможностью постоянного обнаружения микроорганизмов с помощью иммунологических реакций, возникающих в области штрих-кода, который в случае развития микроорганизмов не будет считываться на кассе [9].
Перспективы развития интеллектуальной упаковки
На данный момент разработки интеллектуальной упаковки продолжают совершенствоваться, что позволяет ожидать новых достижений в области биотехнологии, аналитической химии, микроэлектроники. Основными сдерживающими факторами для активной реализации умной упаковки по-прежнему являются стоимость и воплощение концепции совмещения интеллектуальных устройств с упаковочными материалами. Тем не менее, перспективным направлением на сегодня является идея объединить биосенсоры с системой RFID-меток для возможности предоставления информации о состоянии продукта в режиме реального времени [5], что, безусловно, может гарантировать повышение качества и безопасности продукции, повышение доверия потребителей, а также сокращение отходов.
© КОНТАКТЫ:
Ревуцкая Наталия Михайловна
V +7(495) 676-61-11
a n.revuckaya@fncps.ru
Насонова Виктория Викторовна
V +7(495) 676-65-51 a v.nasonova@fncps.ru
REFERENCES:
Revutskaya, N.M. Upakovka polufabrikatov: iskhodnyye faktory, opredelyayushchiye stabil'nost kachestva [Semi-finished product packaging: key factors determining quality stability] / N.M. Revutskaya, V.V. Nasonova, Ye.V. Mileyenkova // Vsyo o myase. — 2018. — № 3. — P. 20-23. DOI: 10.21323/2071-2499-2018-3-20-23.
Kuznetsova, O.A. Kontrol' proizvodstva bezopasnykh myasnykh produktov s pozitsiy analiza riskov [Control of the production of safe meat products from the perspective of risk analysis] / O.A. Kuznetsova, I.M. Chernukha // Myasnaya industriya. — 2016. — № 1. — P. 36-39.
3. Biji, K.B. Smart packaging systems for food applications: a review / K.B. Biji, C.N. Ravishankar, C.O. Mohan, T.K. Srinivasa Gopal // Journal of Food Science and Technology. — 2015. — V. 52 (10). — P. 6125-6135.
4. Электронный ресурс. — Режим доступа: [https://article.unipack.ru/71163] (дата обраще- Elektronnyy resurs. — Rezhim dostupa: [https://article.unipack.ru/71163] (data obrash-ния: 01.07.2019). cheniya: 01.07.2019).
5. Amiri Qandashtani, R. Intelligent food packaging: Concepts and innovations / R. Amiri Qandashtani, E. Mahdian // International Journal of ChemTech Research. — 2016. — V. 9 (6). — P. 669-676.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Ревуцкая, Н.М. Упаковка полуфабрикатов: ключевые факторы, определяющие стабильность качества / Н.М. Ревуцкая, В.В. Насонова, Е.В. Милеенкова // Все о мясе. -2018. - № 3. - С. 20-23. DOI: 10.21323/2071-2499-2018-3-20-23.
Кузнецова, О.А. Контроль производства безопасных мясных продуктов с позиции анализа рисков / О.А. Кузнецова, И.М. Чернуха // Мясная индустрия. - 2016. -№ 1. - С. 36-39.
9. Kerry, J.P. Past, current and potential utilisation of active and intelligent packaging systems for meat and muscle-based products: A review / J.P. Kerry, M.N. O'Grady, S.A. Hogan // Meat Science. — 2006. — V. 74 (1). — P. 113-130.
10. Sarley, A. Implications of thermochromic ink. Graphic Communication Department; California Polytechnic State University, 2011. — 22 p.
11. Kuswandi, B. Smart packaging: sensors for monitoring of food quality and safety / B. Kuswandi, Y. Wicaksono, A. Abdullah, Jayus, L.Y. Heng, M. Ahmad // Sensing and Instrumentation for Food Quality and Safety. — 2011. — V. 5. — P. 137-146.
12. Электронный ресурс. — Режим доступа: [http://insignia.mtcserver11.com/] (дата обра- Elektronnyy resurs. — Rezhim dostupa: [http://insignia.mtcserver11.com/] (data obrash-щения: 06.07.2019). cheniya: 06.07.2019).
13. Majid, I. Novel food packaging technologies: Innovations and future prospective / I. Majid, G.A. Nayik, S.M. Dar, V. Nanda // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. — 2018. — V. 17 (4). — P. 454-462.
14. Mills, A. Oxygen indicators and intelligent inks for packaging food / A. Mills // Chemical Society Reviews. — 2005. — V. 34. — P. 1003-1011.
15. Hurme, E. Detecting leaks in modified atmosphere packaging / E. Hurme // Novel food packaging techniques. — 2003. — Р. 276-286.
16. Электронный ресурс. — Режим доступа: [https://www.mgc.co.jp/products/sc/ageless- Elektronnyy resurs. — Rezhim dostupa: [https://www.mgc.co.jp/products/sc/ageless-eye. eye.html] (дата обращения 07.07.2019). html] (data obrashcheniya 07.07.2019).
17. Электронный ресурс. — Режим доступа: [https://link.springer.com/article/10.1007/ Elektronnyy resurs. — Rezhim dostupa: [https://link.springer.com/article/10.1007/s11947-
s11947-012-0803-z] (дата обращения: 01.07.2019)
18. Юшина, Ю.К. Актуальные вопросы установления сроков годности пищевых продуктов / Ю.К. Юшина // Все о мясе. - 2018. - № 3. - С. 48-51. 001: 10.21323/2071-2499 2018-3-48-51
012-0803-z] (data obrashcheniya: 01.07.2019).
Yushina, Yu.K. Aktual'nyye voprosy sootvetstvuyut srokov godnosti pishchevykh produktov [Actual issues correspond to the shelf life of food products] / Yu.K. Yushina // Vsyo o myase. — 2018. — № 3. — P. 48-51. DOI: 10.21323/2071-2499-2018-3-48-51.
19. Smolander, M.J. Freshness indicators for food packaging / M.J. Smolander, F. Kerry, F. Butler // Smart packaging technologies for fast moving consumer goods. — 2008. — P. 111-128.
20. Arvanitoyannis, I.S. Application of modified atmosphere packaging and active/smart technologies to red meat and poultry: A review / I.S. Arvanitoyannis, A.C. Stratakos // Food and Bioprocess Technology. — 2012. — V. 5. — P. 1423-1446.
21. Pospiskova, K. Magnetic particles-based biosensor for biogenic amines using an optical oxygen sensor as a transducer / K. Pospiskova, I. Safarik, M. Sebela, G. Kuncova // Microchimica Acta. — 2013. - V. 180. - № 3-4. - P. 311-318.
22. Alocilja, E.C. Market analysis of biosensors for food safety / E.C. Alocilja, S.M. Radke // Biosensors and Bioelectronics. — 2003. — V. 18. — № 5-6. — P. 841-846.
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
В 2018 году вышла в свет книга «ПРИЖИЗНЕННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ» (авторы: А.Б. Лисицын, И.М. Чернуха, О.И. Лунина, Л.В. Федулова), которую издал ФНИ пишевых систем им. В.М. Горбатова
В книге представлены фундаментальные основы и направления исследований по созданию продуктов здорового питания на базе мясного сырья. Приведены данные по влиянию потребления мяса и мясных изделий на здоровье человека. Содержатся сведения об основных нутриентах мяса (белки, липиды) и их влиянии на качество и свойства мяса, микро- и макроэлементах, витаминах, их совместимости и сохранности в процессе производства продуктов. Представлена информация по основным контаминантам мясной продукции, механизмам их образования, а также путям снижения их содержания в готовом продукте и методам контроля. Рассмотрены схемы формирования состава и свойств мясного сырья, включающие в себя различные приёмы и способы выращивания: регулирование кормовых рационов и условий содержания животных, направленная модификация (селекция, гибридизация, оперативная манипуляция с животными).
Представлена классификация продуктов здорового питания. Показана инновационная роль функциональных пищевых продуктов в оздоровлении населения, история их создания и основные проблемы, связанные с их разработкой.
Книга предназначена для специалистов пищевой промышленности, научных работников мясной отрасли, преподавателей и учащихся высших учебных заведений.
По вопросам приобретения обращаться: отдел маркетинга, тел.: +7(495) 676-6521, заявки на приобретение направлять по e-mail: zakaz@fncps.ru
