Исследование антимикробной активности упаковки при моделировании условий вакуумного упаковывания Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Исследование антимикроб ной активности упаковки

при моделировании условий вакуумного упаковывания_

М. Ю. Нагорный, Д. М. Мяленко, канд. техн. наук, О. Б. Федотова, доктор техн. наук, ГНУ ВНИМИ Россельхозакадемии

Одним из основных показателей взаимодействия продуктов питания с окружающей средой является кислород воздуха, который ускоряет порчу многих пищевых продуктов, являясь причиной целого ряда отрицательных сопутствующих явлений [1]. Наиболее доступным и широко распространенным способом избежать преждевременной порчи продуктов под влиянием кислорода является вакуумное упаковывание.

^ Данный способ упаковывания предотвращает контакт продуктов с атмосферным воздухом, что является одним из главных факторов их сохранности [2, 3, 4]. Высокоэффективные технологии, основанные на применении вакуума, являются сегодня одним из наиболее актуальных направлений исследований во всем мире [5, 6].

В качестве упаковочных материалов для вакуумирования используют главным образом комбинированные материалы с высокими барьерными свойствами, т.е. с низкими значениями показателей проницаемости.

В ГНУ ВНИМИ разработан новый комбинированный упаковочный материал, модифицированный антимикробной добавкой, который можно отнести к категории «активной» упаковки. Этот материал предназначен для вакуумного упаковывания пищевых продуктов с твердообразной структурой. Действие модифицирующей добавки направлено на минимизацию негативного воздействия биологических опасных факторов — микроорганизмов, развивающихся на поверхности пищевых продуктов [7]. Данная работа является логическим продолжением комплексных исследований по изучению возможности получения полимерных изделий с антибактериальными и бактерио-статическими свойствами.

Для придания новому материалу специальных антимикроб-

ных свойств был выбран метод введения модифицирующей добавки при высокотемпературной переработке гранул полимера в материал. С целью увеличения равномерности распределения модификатора введение осуществлялось с помощью суперконцентрата на основе полиэтиленовой матрицы. Заданная концентрация добавки в получаемой пленке достигалась за счет смешения гранул суперконцентрата и гранул полиэтилена в рассчитанных пропорциях.

Введенная в полимер добавка в процессе эксплуатации диффундирует на поверхность упаковки, где активно влияет на мик-

УДК 621.798: 533.5

Ключевые слова: упаковка, многослойные полимерные пленки, вакуумное упаковывание, антимикробные свойства, бетулиносо-держащий экстракт бересты.

роорганизмы, вызывающие порчу продукта. Использование в качестве модификатора упаковочного материала бетулиносодержащего экстракта бересты (БЭБ) позволяет выполнить все основные требования к современной инновационной упаковке — антимикробная активность к широкому спектру микрофлоры, длительность антимикробного действия в течение всего жизненного цикла продукции, антиокислительная активность и экологичность [8].

Для производства материала нами был определен метод со-экструзии. Подобная технология предусматривает получение в одном технологическом процессе

Содержание плесневых грибов (1_од10), КОЕ/ста' = 3,1682-0,0297"х+1,4654*у+п,0009*х*х

-0,1072*х*у-1,0875"у*У

_ 3,5 П 3 □ 2,5

О 2

[ I 1,5

Рисунок 1. Содержание плесневых грибов Ln(Nкон) на поверхности пластин при изменении времени экспозиции и концентрации БЭБ при режиме вакуумного упаковывания 8И04 Па

Упаковочный материал / ТЕХНОЛОГИИ

Содержание плесневых грибов (1_од10), КОЕ/см '- 3,4843+0,0598*х-0,3796*у-0,0084*х*х -0,0296'х"у+0,3708*у*у

Щ 3,5

_| 3

□ 2,5 I I 2

Рисунок 2. Содержание плесневых грибов Ln(Nкон) на поверхности пластин при изменении времени экспозиции и концентрации БЭБ при режиме вакуумного упаковывания 9.8И04 Па

Содержание дрожжей (1_од10), КОЕ/см3= 4,1626-0.0363*х-0,27*у-010055*х"х-010591*хАу -0,1479*у*у

□ 2,5

□ 2 1,5

Рисунок 3. Содержание дрожжей Ln(Nкон) на поверхности пластин при изменении времени экспозиции и концентрации БЭБ при режиме вакуумного упаковывания 8И04 Па

цельного материала, состоящего из различных слоев, полностью исключая возможность снижения его адгезионной прочности и расслаивания при использовании модифицирующих добавок. При комбинировании составных слоев материала в разных сочетаниях возможно достижение необходимого комплекса барьерных свойств.

По результатам экспериментальных исследований в качестве оптимального материала, отвечающего поставленным задачам, был выбран многослойный комбинированный материал, состоящий из барьерного слоя поли-амида-6 (ПА) и термосвари-ваемого слоя из полиэтилена высокого давления (ПЭВД) с добавлением БЭБ, с промежуточным слоем из адгезивного вещества. Наличие слоя полиамида придает данному материалу достаточные барьерные свойства для его использования при вакуумном упаковывании.

По предлагаемой технологии выпущена опытно-промышленная партия материала с различным содержанием антимикробной добавки БЭБ в ПЭ слое, потенциально контактирующем с продуктом. Концентрация антимикробной добавки варьировалась от 0,2 до 1% с целью определения влияния содержания БЭБ на получаемые отклики.

Материал имеет слегка золо-

тистый цвет, без постороннего запаха, толщина пленки составила 80±5 мкм.

Априори проведенными исследованиями было установлено, что изменение антимикробной активности на поверхности образцов пленочного упаковочного материала, модифицированного экстрактом коры березы, зависит от концентрации внесенной антимикробной добавки и времени экспозиции [9].

Нами была предложена рабочая гипотеза о том, что плотность

прилегания упаковки с модифицирующей добавкой БЭБ к продукту интенсифицирует антимикробную активность материала на границе раздела «продукт-упаковка».

Для подтверждения представленной гипотезы был проведен ряд экспериментов по определению эффективности использования полученного материала при различных режимах вакуумного упаковывания.

Для исключения воздействия побочных факторов, возникаю-

Содержание дрожжей рЖЙ, КОЕ/см' - 4,33-0,1164*Х-3,3107*у-0,0042*х*х-С,0667*х*у

+2,5042*у*у

□ 2 □ 1

О о

Рисунок 4. Содержание дрожжей Ln(Nкон) на поверхности пластин при изменении времени экспозиции и концентрации БЭБ при режиме вакуумного упаковывания 9.8И04 Па

№ 3 июнь 2013 ВСЁ 0 МЯСЕ

15

Содержание БГКП (Lpg^f,. КОЕ.'см ' = 5,6887-0,3603*х-0,6815*у+0,0095*х*х+0,0567*'х*у +0,2708*у*у

П 3,5

■ 3 I I 2,5

Рисунок 5. Содержание БГКП Ln(Nкон) на поверхности пластин при изменении времени экспозиции и концентрации БЭБ при режиме вакуумного упаковывания 8И04 Па

Содержание БГКП (Log10), КОЕ/см3 = 5,817-0,34064-0,1064*у+0,0053*х*х-0,0068*х*у-0,3583

Ту

□ 3

Рисунок 6. Содержание БГКП Ln(Nкон) на поверхности пластин при изменении времени экспозиции и концентрации БЭБ при режиме вакуумного упаковывания 9.8И04 Па

щих в результате различных биохимических процессов в упаковываемом продукте, нами в качестве экспериментальных объектов были использованы модельные пластины из полистирола. На их поверхность наносили суспензию соответствующих микроорганизмов в различных концентрациях. В качестве тестовых микроорганизмов были выбраны распространенные микроорганизмы поверхностной порчи: бактерии группы кишечных палочек (БГКП) — концентрация в суспензии составляла Г104 КОЕ/см3, дрожжи и плесневые грибы -концентрация в суспензии составляла 2-104 КОЕ/см3.

На лабораторном вакуумно-фасовочном автомате осуществляли расфасовку обсемененных пластин в исследуемый материал при двух различных режимах ва-

куума в камере: 8-104 Па и 9,8-104 Па.

Полученные образцы выдерживали в нерегулируемых комнатных условиях. Уровень микробной обсемененности пластин определяли с интервалом 2 суток в течение 16 суток.

В качестве параметра, показывающего эффективность обеззараживания, был выбран логарифм количества микроорганизмов на поверхности по окончании экспозиции.

В результате обработки экспериментальных данных было получено общее уравнение регрессии, отображающее зависимость эффективности обеззараживания (Б(Х1,Х2)) от концентрации антимикробной добавки (Х1) и времени экспозиции (Х2): Б(Х1,Х2)^ (Ыкон) = Ь1 + +Ь2-Х1+Ьз-Х12+Ь4-Х2+Ь5-Х2^+

+Ь6'Х1'Х2 ,

где Ь1 ~ Ьб - расчетные коэффициенты.

Результаты исследований по определению влияния материала ПА/ПЭ, модифицированного БЭБ, на содержание микроорганизмов на модельных пластинах, при применении различных режимов вакуумного упаковывания представлены в графическом виде с помощью ковровых диаграмм (рис. 1-6).

Контакты:

Михаил Юрьевич Нагорный

mikhail-nagornyi@yandex.ru

Дмитрий Михайлович Мяленко

myalenkod@list.ru

Ольга Борисовна Федотова

vnimi-fedotova@yandex.ru

+7(499) 236-0309

Литература

1. Лаутеншлегер Р. Упаковка свежего мяса в модифицированной атмосфере - аргументы «за» и «против» // Всё о мясе. 2012. № 6. С. 19 - 23.

2. Семенова АА, Кузнецова Т.Г., Насонова В.В., Голованова П.М., Тактаров А.Ш. Исследование качества показателей вареных колбас, упакованных в модифицированной газовой среде, в процессе хранения // Всё о мясе. 2012. № 1. С. 8 - 12.

3. Доброхотова Т.Н. Картина будущего на рынке свинины: в центре композиции - упаковка // Всё о мясе. 2010. № 1. С. 22 - 25.

4. Климанов А.К. Упаковка: новые подходы и решения // Мясная индустрия. 2011. № 8. С. 48 - 51.

5. Горбунова Н.А. Влияние способов и условий упаковки мяса на его качество и длительность хранения // Всё о мясе. 2012. № 5. С. 54 - 56.

6. Аксенова Т.И., Королёва М.К., Рыжкова С.Г. Упаковка колбасной продукции в модифицированной среде: основные термины, преимущества использования // Всё о мясе. 2009. № 6. С. 30 - 31.

7. Чернуха И.М., Кузнецова О.А. Оценка опасных факторов при внедрении системы управления безопасностью пищевой продукции, основанной на принципах ХАССП // Всё о мясе. 2010. № 1. С. 38 - 40.

8. Снежко А.Г., Губанова М.И., Новиков М.А. Модификация колбасных оболочек составами антимикробного и противоокислительного действия // Мясная индустрия. 2012. № 8. С. 57 - 60.

9. Федотова О.Б., Шалаева А.В., Мяленко Д.М. «Активная упаковка» из полимерных материалов // Пищевая промышленность. 2010. № 1. С. 22 - 23.