CC BY
0В.И. Бакайтис, д-р техн. наук, проф., e-mail: proscien@sibupk.nsk.su И.Э. Цапалова, д-р техн. наук, проф. Е.В. Мартенс, канд. техн. наук
Е.А. Рубашанова, аспирант E-mail: ch_expert@sibupk.nsk.su Сибирский университет потребительской кооперации (СибУПК), г. Новосибирск
УДК 631.56+664.8
ИССЛЕДОВАНИЕ СОХРАНЯЕМОСТИ ПРОДУКТОВ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПОДМОРАЖИВАНИЯ
Хранение в условиях субкриоскопических температур приводит к подмораживанию продукта, т.е. частичной кристаллизации влаги в поверхностном слое, основная часть продукта находится в переохлажденном состоянии. Объектом исследования стали продукты растительного происхождения - лесные грибы. Расчетным путем определены значения криоскопической точки и экспериментально подтверждены интервалы субкриоскопических температур для соленых грибов с массовой долей хлоридов 4,0-6,0%: -3,6... -4,5 ° С; с массовой долей хлоридов 6,0-10,0%: -4,5 ... -7,0 ° С. Изучено влияние подмораживания на органолептические и микробиологические показатели, рН соленых отварных и соленых ферментированных грибов, доказана в два раза более высокая сохраняемость по сравнению с условиями охлаждения.
Ключевые слова: продукты растительного происхождения, грибы, субкриоскопические температуры, подмораживание, хранение.
V.I. Bakaytis, Dr. Tech. Sciences, prof., e-mail: proscien@sibupk.nsk.su I.E. Tsapalova, Dr. Tech. Sciences, prof., e-mail: ch_expert@sibupk.nsk.su E.V. Martens, Cand. tech. Sciences, e-mail: ch_expert@sibupk.nsk.su E.A. Rubashanova, P.G., e-mail: ch_expert@sibupk.nsk.su
STUDY OF PLANT PRODUCTS STORABILITY UNDER FREEZING CONDITIONS
Storage under conditions ofsubcryoscopic temperatures leads to the freezing of the product, i.e., partial crystallization of moisture in the surface layer, the bulk of the product is in a supercooled state. The objects of the study are products ofplant origin - forest mushrooms. The values of the cryoscopic point were determined by calculation and the intervals of subcrioscopic temperatures for pickled mushrooms with a chloride content of 4.0-6.0%: -3.6 ° C ... -4.5 ° C; with a mass fraction of chlorides 6.0-10.0%: -4.5 ° C ... -7.0 ° C were experimentally confirmed. The freezing effect on organoleptic and microbiological indices of the pH pickled boiled and pickled fermented mushrooms was investigated, and twice higher storageability compared to the cooling conditions was proved.
Key words: vegetable products, mushrooms, subcryoscopic temperatures, freezing, storage.
Введение
Сохранение потребительских свойств пищевых продуктов на этапах товародвижения остается достаточно актуальной проблемой. Способ сохранения пищевых продуктов холодом нашел широкое использование в практике организации хранения свежей или переработанной продукции [6, 11, 12, 17]. В области замораживания и охлаждения пищевых продуктов накоплен достаточно большой объем научной информации, которая положена в основу регламентированных условий хранения [1, 4, 7, 8, 12, 16, 18].
Подмораживание как способ хранения имеет меньшее распространение и представляет научный и практический интерес. Известно, что подмораживание происходит при хранении в условиях субкриоскопических температур, когда влага кристаллизуется в поверхностном слое, основная же масса продукта находится в переохлажденном состоянии. Исследования
53
Н.А. Головкина [5] и других ученых [3, 7, 8, 10] показали, что в пищевых продуктах при субкриоскопических температурах происходят те же изменения, что и при охлаждении, но протекают они медленнее, что увеличивает их сроки хранения [9, 12].
В настоящее время достаточно хорошо изучено влияние подмораживания на продукты животного происхождения, определены интервалы субкриоскопических температур для мяса и рыбы [5]. Исследование влияния субкриоскопических температур на различные виды продуктов растительного происхождения представляет также научный и практический интерес [9, 14, 15].
Целью исследований является изучение влияния субкриоскопических температур на продукты растительного происхождения, в частности сохраняемость качества соленых грибов.
Соленые грибы относят в промышленности к продукции первичной переработки, которая может быть реализована для потребления, направлена на хранение или дальнейшую переработку. Соленые грибы различают по методам консервирования, а именно соленые отварные, полученные путем отваривания и добавления поваренной соли (хлорида натрия); ферментированные, полученные путем добавления поваренной соли и последующего молочнокислого брожения под действием эпифитной микрофлоры.
Как известно, консервирование поваренной солью по принципу анабиоза происходит за счет повышения осмотического давления, которое способствует плазмолизу клеток тканей сырья и микробных клеток. Для обеспечения надежности сохранения свойств консервируемых продуктов, проводится варка, в процессе которой действие высоких температур вызывает гибель клеток сырья и микроорганизмов [9].
Засол грибов, основанный на принципе ценобиоза, заключается в использовании для сохранения продукта антагонистических взаимоотношений эпифитной микрофлоры. При ферментации происходит накопление кислот, прежде всего молочной кислоты, под влиянием которых происходит набухание коллоидов, изменяются структура и консистенция. Находящийся в тканях воздух замещается рассолом, происходит изменение массы и объема. В результате этого формируется пищевой продукт с новыми свойствами - специфическим вкусом и ароматом, готовый к употреблению без дополнительной обработки [12].
В ходе исследования решались две задачи: расчет области значений субкриоскопических температур для грибных полуфабрикатов с различной массовой долей хлоридов; исследование влияния субкриоскопических температур на сохраняемость продукции.
Объекты и методы исследования
Объектами исследования стали опята осенние (Armillariella mellea (Vahl.: Fr.)) соленые отварные (массовая доля хлоридов - 7,0±0,5%) и подгруздки белые (Russula delica Fr.) соленые ферментированные (массовая доля хлоридов - 5,0+0,5%).
Расчет теоретических значений криоскопических температур проводили на основе метода Н.А. Цейтлина и И.Д. Зайцева [13]. Расчет температуры замерзания проводили по формуле:
Tзам = 273,16 Aw0 3779.
Вычисление значений показателя активности воды (Aw) проводилось с помощью диаграмм и таблиц влажности воздуха (диаграммы Мольера).
Свежие грибы имеют значение криоскопической точки -1,0.. ,-1,1°С, а значение показателя активности воды составляет Aw 0,95-0,89. Консервированные грибы с использованием хлоридов имеют показатель Aw до 0,76. Расчетным путем установлены значение криоскопи-ческой точки и интервалы субкриоскопических температур для образцов с массовой долей хлоридов 4,0-6,0 %: -3,6°С.. ,-4,5°С; для образцов с массовой долей хлоридов 6,0-10,0 %: -4,5°С...-7,0°С [9].
Для определения фактических (экспериментальных) значений криоскопических температур для соленых грибов образцы помещались в климатическую камеру с контролируемыми
параметрами температуры и относительной влажности воздуха. Для определения значений температур в образцах термические датчики испытательной камеры распределялись следующим образом: первый в толще продукта, второй - на границе раздела сред.
Подгруздки белые в виде соленого ферментированного полуфабриката с содержанием хлоридов 5,0±0,5 % и массовой долей кислот в пересчете на молочную кислоту от 0,6 до 0,9% и опята в виде соленого отварного полуфабриката с содержанием хлоридов 7,0±0,5% хранили в интервале температур в камере -4,0±0,5 ... -8 ±0,5°С. Отбор проб проводили через 6, 12, 14, 18, 24, 28 мес. Контрольное хранение соленых грибов проводилось в соответствии с требованиями действующих технических условий при температуре охлаждения 0 ... +4 °С.
По окончании установленного срока хранения опытные образцы соленых грибов после выдержки в течение 12 ч при температуре 0 . +4 °С оценивались по органолептическим показателям: внешнему виду, цвету, консистенции, запаху и вкусу. Для более объективной оценки консистенции грибов, по состоянию которой можно судить о степени изменения структуры тканей за счет физических, микробиологических и ферментативных процессов, измерялся показатель деформации тканей плодовых тел на приборе типа ИДК-1. В соленых ферментированных грибах контролировалась и массовая доля кислот и рН; в соленых отварных -общая обсемененность микроорганизмами (КМАФАнМ, КОЕ/г). Показатели определяли общепринятыми методами в трехкратной повторности.
Результаты и их обсуждение
В контрольных образцах соленых отварных грибов через 12 мес. хранения отмечались рост количества микроорганизмов и их превышение установленных норм; в соленых ферментированных - соответственно повышение кислотности выше установленных значений (табл. 1, 2).
Через 18, 24 и 28 мес. в соленых отварных грибах наблюдалось значительное ухудшение органолептических свойств в основном за счет развития плесени рода Penicillium и дрожжей рода Candida; в соленых ферментированных грибах резко снижалось количество стрептококков, проходило активное развитие дрожжей рода Candida. В результате этого грибы приобретали посторонний запах, снижалась упругость консистенции.
В соленых отварных и соленых ферментированных грибах регулирование интенсивности микробиологических, ферментативных и физических процессов обусловлено, наряду с низкой температурой, относительно высоким содержанием хлоридов. Массовая доля хлоридов и температура хранения повлияли на характер кристаллизации воды (табл. 3). В соленых отварных грибах при температуре -3,6 ... -4,5°С кристаллизация воды не наблюдалась, в то же время отмечались признаки микробиологических процессов. В соленых ферментированных грибах при данных температурах слой заливки с признаками кристаллизации находился на уровне 1 -2 см.
Таблица 1
Влияние режима хранения на микробиологические показатели грибов соленых отварных (КМАФАнМ, КОЕ/г)
На начало хранения После хранения при температуре 0 ... +4 °С, мес. После хранения при температуре 4,5°С ... -7,0°С, мес.
6 12 18 24 6 12 18 24 28
Опята осенние
2,6 х103 3,1х103 4,5х103 8,1х104 1,5х104 2,8х103 3,5х103 4,1х103 8,2х102 9,0 х102
В результате хранения при температуре -4,5 ... -7,0°С толщина слоя кристаллизации в опятах соленых отварных составила 1,5-2,5 см, в подгруздках белых соленых ферментированных - по всей массе.
Таблица 2
Изменение кислотности в соленых ферментированных грибах при хранении, массовая доля кислот, %* / рН
После хранения После хранения
На начало хранения при температуре 0 ... +4 °С, мес. при температуре -3,6°С ... -4,5°С, мес.
6 12 18 24 6 12 18 24 28
Подгруздки белые
0,38 / 0,45 / 0,50 / 0,55 / 0,6 / 0,40 / 0,45 / 0,45 / 0,45 / 0,50 /
4,0 3,9 3,9 3,8 3,8 4,0 3,9 3,9 3,9 3,8
*В пересчете на молочную кислоту.
Кристаллизация воды в поверхностном слое соленых грибов позволила предупредить развитие аэробной микрофлоры. Основная масса грибов находилась в переохлажденном состоянии, при котором не происходит кристаллизации воды и механического воздействия кристаллов льда на ткани продукта.
Замораживание соленых ферментированных грибов при температуре -4,5 ... -7,0°С по всей массе привело к образованию менее упругой консистенции и появлению привкуса «замороженного продукта».
Хранение соленых грибов при соответствующих субкриоскопических температурах в течение 28 мес. не вызвало изменений характерных органолептических свойств, значение показателя рН и общее количество микроорганизмов находятся для соленых ферментированных и соленых отварных грибов на уровне доброкачественного продукта. Опытное хранение соленых грибов позволило установить срок хранения в течение двух лет с учетом коэффициента резерва (1,15).
Заключение
1. Расчетным путем установлено значение криоскопической точки и интервал субкриоскопических температур для грибной продукции с массовой долей хлоридов 4,0-6,0 %: -3,6 ... -4,5°С; с массовой долей хлоридов 6,0-10,0 %: -4,5 ... -7,0°С. Расчетные температуры подтверждены результатом эксперимента.
2. Изучение влияния субкриоскопических температур на качества соленых отварных и соленых ферментированных грибов показало их в два раза более высокую сохраняемость по сравнению с условиями охлаждения.
Таблица 3
Влияние субкриоскопических температур на органолептические свойства и упругость тканей соленых грибов
Показатель Хранение 28 мес. при температуре
0 ... +4°С (контроль) -3,6 ... -4,5°С -4,5 ... -7,0°С
Подгруздки белые, соленые ферментированные
Внешний вид заплесневение поверхности грибов, рассол мутный соответствующий виду соленых грибов, рассол мутноватый соответствующий виду соленых грибов, рассол мутный
Цвет свойственный свойственный свойственный
Консистенция эластичная упруго -эластичная эластичная
Запах заплесневелого продукта типичный, приятный типичный, но невыраженный
Вкус кисловато -соленый, менее типичный, привкус заплесневелого продукта солено-кисловатый, типичный для данного вида грибов солено-кисловатый, менее гармоничный, посторонний привкус
Продолжение таблицы 3
Деформация тканей, у.е.* 51,7+5,1 18,5+5,0 48,4+3,5
Опята осенние, соленые отварные
Внешний вид заплесневение поверхности грибов, заливка мутная заливка мутная соответствующий виду грибов, заливка полупрозрачная
Цвет свойственный, с легким потемнением свойственный свойственный
Консистенция эластичная упруго-эластичная эластичная
Запах заплесневелого продукта заплесневелого продукта типичный, приятный
Вкус соленый, менее типичный, привкус заплесневелого продукта соленый, менее типичный, привкус заплесневелого продукта соленый, типичный для данного вида соленых грибов
Деформация тканей, у.е.* 81,2+2,5 69,3+4,3 79,9+1,8
* Условные единицы линейной деформации.
Библиография
1. Большаков С.А. Холодильная техника и технология продуктов питания. - М.: Изд. центр «Академия», 2003. - 304 с.
2. Борисова А.В., Макарова Н.В. Влияние длительности хранения на химический состав и анти-оксидантные показатели свежих и замороженных овощей // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - 2013. - № 2-3. - С. 36-38.
3. Вержак В.Г., Калацевич Н.Н. Использование криоскопической температуры для прогнозирования холодильного хранения // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». - 2014. - № 3. - С. 67-69.
4. Глебова С.Ю., Голуб О.В., Ратникова Л.Б. и др. Исследование пригодности к замораживанию и длительному хранению черешков ревеня // Техника и технология пищевых производств. - 2017. -Т. 45, № 2. - С. 119-125.
5. Головкин Н.А., Маслова Г.В., Скоморовская И.Р. Консервирование продуктов животного происхождения при субкриоскопических температурах. - М.: Агропромиздат, 1987. - 272 с.
6. Замороженные пищевые продукты: производство и реализация / Дж. А. Эванс (ред.-сост.); пер. с англ. яз. В.Д. Широкова; науч. ред. Ю.Г. Базарнова. - СПб.: Профессия, 2010. - 439 с.
7. Короткий И.А., Короткая Е.В. Определение температуры замерзания черной смородины // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2005. - № 4. - С. 37-38.
8. Короткий И.А., Короткая Е.В. Определение температуры замерзания плодов облепихи // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - № 1. - С. 24-29.
9. Мартенс Е.В. Товароведно-технологические аспекты повышения качества и сохраняемости соленых грибных полуфабрикатов: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Е.В. Мартенс. - Новосибирск, 2007. - 16 с.
10. Сахабутдинова Г.Ф. Экспериментальное и аналитическое исследование процессов низкотемпературной обработки // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2017. -№ 8 (131). - С. 69-75.
11. ХарденбургР.Е., Ватада А.Е., Ванг Ч.Ю. Промышленное хранение фруктов, овощей, цветов и рассады. - М., 1994. - 160 с.
12. Цапалова И.Э., Бакайтис В.И., Кутафьева Н.П. и др. Экспертиза грибов. Качество и безопасность. - Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та: Сиб. унив. изд-во, 2009. - 256 с.
13. Цейтлин Н.А., Зайцев И.Д. Формула для расчета температуры замерзания водного раствора электролита по активности воды // Физическая химия. - 1985. - Т. 59, вып. 7. - С. 1809-1810.
14. Lisiewska Z., Slupski J., Kmiecik W. et al. Availability of essential and trace elements in frozen leguminous vegetables prepared for consumption according to the method of pre-freezing processing // Food Chemistry. - 2008. - Vol. 106, N 2. - P. 576-582. DOI: 10.1016/j.foodchem. 2007.06.025.
15. Ciurzynska A., Lenart A., Grqda K.J. Effect of pre-treatment conditions on content and activity of water and colour of freeze-dried pumpkin // LWT - Food Science and Technology. - 2014. - Vol. 59, N 2, p. 1. - P. 1075-1081. DOI: 10.1016/j. lwt. 2014.06.035.
16. Danesi F., Bordoni A. Effect of Home Freezing and Italian Style of Cooking on Antiox-idant Activity of Edible Vegetables // Journal of Food Science. - 2008. - Vol. 73, N 6. - P. 109-112. DOI: 10.1111/j .1750-3841.2008.00826.
17. Mazzeo T., Paciulli M., Chiavaro E. et al. Impact of the industrial freezing process on selected vegetables. Part II. Colour and bioactive compounds // Food Research International. - 2015. - Vol. 75. -P. 89-97. DOI: 10.1016/j.foodres.2015.05.036.
18. Paciulli M., Ganino T., Pellegrini N. et al. Impact of the industrial freezing process on selected vegetables. Part I. Structure, texture and antioxidant capacity // Food Research International. - 2015. - Vol. 74. - P. 329-337. DOI: 10.1016/j.foodres.2014.04.019.
Bibliography
1. Bolshakov S.A. Refrigeration technology and food technology. - M.: Publishing Center "Academy", 2003. - 304 p.
2. Borisova A.V., Makarova N.V. Effect of storage time on the chemical composition and antioxidant properties of fresh and frozen vegetables // Proceedings of higher educational institutions. Food technology. -2013. - N 2-3. - P. 36-38.
3. Verzhak V.G., Kalatsevich N.N. Use of cryoscopic temperature for forecasting of cold storage // Scientific journal of NIU ITMO. A series "Processes and apparatuses of food production". - 2014. - N 3. -P. 67-69.
4. Glebova S. Yu., Golub O.V., Ratnikova L.B. et al. A study of the suitability for freezing and prolonged storage of rhubarb stalks // Technique and technology of food production. - 2017. - Vol. 45, N 2. - P. 119-125.
5. Golovkin N.A., Maslova G.V., Skomorovskaya I.R. Preservation of products of animal origin at sub-crioscopic temperatures. - M.: Agropromizdat, 1987. - 272 p.
6. Frozen food products: production and marketing / Judith A. Evans (red.-cons.); trans. from English by V.D. Shirokova; sci. Ed. Cand. tech. Sciences, Assoc. prof. J. G. Bazarnova. - SPb.: Profession, 2010. -439 p.
7. Short I.A., Korotkaya E. V. Determination of the freezing temperature of black currant // Storage and processing of agricultural raw materials. - 2005. - N 4. - P. 37-38.
8. KorotkyI.A., KorotkayaE.V. Determination of freezing temperature of sea-buckthorn fruits // Storage and processing of agricultural raw materials. - 2008. - N 1. - P. 24-29.
9. Martens E.V. Commodity-technological aspects of improving the quality and storability of pickled mushroom semi-finished products: the author's abstract. of diss. ... cand. tech. Sciences / E.V. Martens. -Novosibirsk, 2007. - 16 p.
10. Sakhabutdinova G.F. Experimental and analytical study of low-temperature treatment process // Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University. - 2017. - N 8 (131). - P. 69-75.
11. Hardenburg R.E., Watada A.E., Vang Ch.Yu. Industrial storage of fruits, vegetables, flowers and seedlings. - M., 1994. - 160 p.
12. Tsapalova I.E., Bakaytis V.I., Kutafieva N.P. et al. Examination of mushrooms. - Novosibirsk: Publishing house of Novosib. University: Sib. univ. publishing house, 2009. - 256 p.
13. Tseytlin N.A., Zaytsev I.D. The formula for calculating the freezing point of an aqueous solution of electrolyte by water activity // Physical Chemistry. - 1985. - Vol. 59, Issue 7. - P. 1809-1810.
14. Lisiewska Z., Slupski J., Kmiecik W. et al. Availability of essential and trace elements in frozen leguminous vegetables prepared for consumption according to the method of pre-freezing processing // Food Chemistry. - 2008. - Vol. 106, N 2. - P. 576-582. DOI: 10.1016/j.foodchem.2007.06.025.
15. Ciurzynska A., Lenart A., Grqda K.J. Effect of pre-treatment conditions on content and activity of water and colour of freeze-dried pumpkin // LWT - Food Science and Technology. - 2014. - Vol. 59, N 2, part 1. - P. 1075-1081. DOI: 10.1016/j. lwt. 2014.06.035.
16. Danesi F., Bordoni A. Effect of Home Freezing and Italian Style of Cooking on Antiox-idant Activity of Edible Vegetables // Journal of Food Science. - 2008. - Vol. 73, N 6. - P. 109-112. DOI: 10.1111/j .1750-3841.2008.00826.
17. Mazzeo T., Paciulli M., Chiavaro E., et al. Impact of the industrial freezing process on selected vegetables.Part II. Colour and bioactive compounds // Food Research International. - 2015. - Vol. 75. -P. 89-97. DOI: 10.1016/j.foodres.2015.05.036.
18. Paciulli M., Ganino T., Pellegrini N. et al. Impact of the industrial freezing process on selected vegetables. Part I. Structure, texture and antioxidant capacity // Food Research International. - 2015. - Vol. 74. - P. 329-337. DOI: 10.1016/j.foodres.2014.04.019.
