CC BY
220
Комплексная оценка
функционально-технологических свойств пищевых красителей для мясопродуктов
СЕМЕНОВА А. А., канд. техн. наук, ГОРОШКО Г. П., ВЕРЕТОВ Л. А.
ВНИИ мясной промышленности
Во ВНИИ мясной промышленности разработана, многократно и успешно апробована комплексная оценка функционально-технологических свойств пищевых красителей для мясопродуктов, которая заключается в поэтапном изучении основных характеристик препаратов красителей, их водных растворов и готовых мясопродуктов, и позволяет апробировать к промышленному применению новые красители и с большей эффективностью использовать препараты известных красителей.
Производителям мясной отрасли необходимо обеспечивать постоянный привлекательный цвет готовых изделий, к которому привык потребитель, вне зависимости от вида, свойств, характеристик и степени замены мясного сырья. Применение пищевых красителей позволяет решать эту проблему, создавая условия для регулирования и стабилизации цвета выпускаемой продукции.
Для использования в мясной промышленности наибольший интерес представляют красители красной, коричневой и желто-оранжевой гаммы, перечень которых достаточно ограничен: ферментированный рис, кармины (Е120), понсо 4Я (Е124), красный очаровательный АС (Е129), антоцианы (Е163), красный свекольный (Е162), маслосмолы паприки (Е160с), сахарный колер (Е150) и аннато (Е160Ь).
Однако каждый из перечисленных красителей представлен множеством коммерческих односоставных и комплексных препаратов фирм-производителей разных стран, отличающихся друг от друга содержанием основного красящего вещества, видом носителя, оттенками, функционально-технологическими свойствами и другими характеристиками.
Выводы о преимуществах и недостатках того или иного красителя можно сделать лишь после тщательного изучения их функционально-технологических свойств. Для этого необходимые данные можно получить с помощью современных физических и физико-химических методов. Однако до последнего времени отсутствовал единый подход к комплексному исследованию пищевых красителей.
Во ВНИИ мясной промышленности разработана комплексная оценка функционально-технологических свойств пищевых красителей, применяемых при производстве мясопродуктов, которая позволяет решать следующие задачи:
• по результатам исследований водных растворов препаратов красителей оценивать устойчивость цвета к воздействию основных технологических факторов, типичных для мясопродуктов (температура, свет, продолжительность хранения, рН среды, присутствие пищевых добавок, используемых при производстве мясопродуктов)
• определять эффективный диапазон дозировок препаратов красителей на белковых системах, не прибегая к проведению серии выработок готовых мясопродуктов
• определять возможное проявление токсичности препаратов красителей по отношению к микроорганизмам с помощью метода автоматизированного биотестирования
• проводить сравнительную оценку различных пищевых красителей и образцов готовой продукции, выработанных с их применением для выявления наиболее технологически эффективных препаратов
• апробировать к промышленному применению препараты новых красителей и с большей эффективностью применять препараты известных красителей.
На первом этапе исследований определяют орга-нолептические и физико-химические характеристики красителей и их растворов. Для определения внешнего вида, цвета и наличия посторонних примесей отобранные пробы образцов порошкообразных препаратов красителей рассыпают тонким непрерывным слоем на чистый лист белой бумаги. Указанные показатели определяют визуально, при этом оценивают однородность размеров частиц и цвета (наличие зон с различной окраской).
Второй этап исследований предусматривает работу с водными растворами красителей. Концентрации препаратов красителей в водных растворах должны соответствовать их максимальной эффективной дозировке для мясопродуктов согласно спецификации производителей. Цвет растворов красителей в ходе исследований оценивают визуально, измеряют инструментально и фиксируют на фотоаппаратуре. При визуальной оценке цвета растворов оценивают степень соответствия его окраски натуральному цвету мяса (рис.1). Однако не всегда данные визуальной оценки могут подтверждаться данными инструментального измерения цвета.
Затем определяют растворимость препаратов по наличию нерастворимого осадка и прозрачности 1 %-ного раствора. Растворимость пищевых красителей - показатель, имеющий большое технологическое
-ВСЕ О МЯСЕ, 5-2007
16
значение. Известно, что красители, используемые в мясной промышленности, обладают различной растворимостью, при этом не все они водорастворимы.
Растворимость порошкообразных красителей определяют визуально, растворяя препараты при постоянном перемешивании в теплой воде. Отсутствие помутнения, сгустков и осадка свидетельсьвует о полной растворимости. При наличии нерастворимых видимых частиц, определяют растворимость красителя фильтрованием и сушкой для получения точных числовых или процентных значений массовой доли нерастворимых веществ [1]. При низкой растворимости препаратов красителей (например, широко распространенного красителя ферментированного риса, главным недостатком которого является неполная растворимость в воде) используют метод центрифугирования.
Основным функциональным показателем всех препаратов красителей является цвет. Современные методы оценки основаны на измерении интенсивности цвета, отраженного от образцов исследуемого объекта без разрушения его структуры [5]. Выходные параметры могут быть различными в зависимости от типа прибора, формы представления измерительной информации и метода ее обработки. Наиболее простым является метод регистрации спектров отражения различных видов мясопродуктов и пищевых добавок в видимом диапазоне длин волн с использованием спектрофотометров СФ-10, СФ-26 и других. Полученные данные позволяют провести сравнительную оценку цвета по принципу «светлее-темнее»,
сопоставляя полученные результаты.
Однако предпочтительно сравнивать цвета на основании показателей, имеющих количественную оценку. Количественные цветовые и спектральные характеристики водных растворов пищевых красителей, можно определять с помощью приборов, работающих в системе основных цветов, воспринимающих окраску аналогично рецепторам человека, но с большей разрешающей способностью. К отечественным и зарубежным приборам, основанным на принципе измерения отражательной способности поверхности объекта, относятся «Спектротон», «Радуга», «Пульсатор», КЦШ, ДСМ, «Оптон» (Германия), «Тошиба» (Япония) и другие. Первичной измерительной информацией являются спектры отражения и коэффициенты цветности, от которых переходят к показателям определенной системы восприятия цвета [2].
Принцип работы таких приборов основан на одновременном измерении коэффициентов отражения исследуемых образцов на ряде фиксированных длинах волн, расположенных в видимой области спектра от 380 до 720 нм, с последующей математической обработкой результатов измерения микропроцессорным контроллером, встроенным в измерительный блок.
В практике оценки цвета пищевых добавок и мясопродуктов является актуальным использование метода цветометрического контроля в системе CIELab, рекомендованного Международной комиссией освещения (МКО), с помощью которого можно устанавливать количественные значения цветовых характеристик Ц a, Ь (показатель характеризует
степень светлоты; «а» - степень красноты и «Ь» - степень желтизны) и других показателей [2].
При исследовании цвета препаратов красителей использовалась техническая база спектроколориметра «Спектротон» (рис.2), состоящего из отражательного и измерительного блоков, при стандартном источнике света D65. Перед началом измерений прибор калибруют с помощью стандартных черного и белого эталонов цвета. Экспериментально полученные на этом приборе данные позволяли количественно оценивать цветовые характеристики препаратов красителей, комплексных пищевых добавок, содержащих в составе красители, их водных растворов, окрашенных белковых систем и готовых мясопродуктов.
Кроме численных значений цветовых показателей с помощью «Спектротона» можно получить графическое изображение (рис.3), наглядно демонстрирующее все изменения цветовых спектральных кривых.
Одним из важнейших функционально-технологических свойств препаратов красителей является устойчивость цвета. Под устойчивостью цвета понимают способность исследуемого объекта сохранять первоначальные цветовые характеристики после воздействия на него внешних факторов, например, света, кислорода воздуха, различных температур и т.д. Для определения устойчивости цвета (У) предлагается следующая формула [4]:
У =
1-
\ал
■ а~.
3 х 3 х ах
\Ъх ~Ъ2
х100 % (1)
где L1, L2; а1, а2; Ь1, Ь2 - значения показателей светлоты, красноты и желтизны до и после воздействия фактора.
При определении устойчивости цвета к воздействию температурных режимов, применяемых в производстве мясопродуктов, растворы препаратов красителей нагревают до различных температур в зависимости от группы мясопродуктов, для производства которых предназначены красители, выдерживают в течение 30-40 мин, затем охлаждают до комнатной температуры. После этого, в растворах определяют цветовые характеристики визуально и на «Спектротоне».
Для определения стабильности цвета красителей в процессе хранения их водные растворы в открытой стеклянной посуде помещают в холодильные условия хранения при отсутствии источников света. Спектральные и цветовые характеристики растворов красителей фиксируют в расширенном интервале хранения в течение одних-семи суток.
При определении устойчивости цвета растворов красителей к воздействию света один образец в открытой прозрачной стеклянной посуде диаметром от 10 до 25 см помещают в светонепроницаемые условия, а второй - под источник света, расположенный под углом 90° к поверхности раствора на расстоянии 30 см. Растворы красителей устанавливают не дальше радиуса 10 см от перпендикулярно падающего на поверхность растворов света. В качестве источника света используют обычную лампу накаливания
60 Вт. У препаратов красителей, неустойчивых к свету, цветовые характеристики изменяются в течение 30-40 мин. Через 1 ч после начала эксперимента инструментально определяют изменение основных показателей цвета.
После определения устойчивости цвета водных растворов красителей к воздействию отдельных технологических факторов определяют общую устойчивость окраски по формуле, выведенной авторами:
у +у +у
■у _ хранение ^^ с
У общ — :
%
(2)
где У.; У
^ ! ' хранение'
а; Усвет - устойчивость цвета растворов препарата красителя(белковой системы, готового мясопродукта) к воздействию температуры и продолжительности хранения, света, %.
Значение величины рН 1 %-ных водных растворов красителей определяют потенциометрическим методом. Для проведения анализа устойчивости окраски красителей к изменению рН среды используют стандартные буферные растворы с рН 4,01 и 6,86.
Данный метод комплексной оценки может применяться при исследовании взаимодействия красителей с различными пищевыми добавками и ингредиентами (нитритом натрия, поваренной солью, пищевыми фосфатами и др.) для устранения причин
а) б) в)
Рис.3. Графические изображения цветовых характеристик: а) графика спектральных характеристик, б) CIELab графика, в) графика цветности
18
ВСЕ О МЯСЕ, 5-2007
возникновения дефектов цвета мясопродуктов. Также представляется интересным с помощью данного метода изучение возможности применения различных красителей в составе комплексных пищевых добавок, так как в настоящее время одним из наиболее эффективных способов обеспечения высокого качества мясных продуктов является использование многокомпонентных смесей, позволяющих комплексно воздействовать на мясное сырье.
При выборе коммерческих препаратов пищевых красителей производитель мясопродуктов, в первую очередь, заинтересован в использовании безопасных красителей, не проявляющих каких-либо токсичных и канцерогенных свойств. В связи с этим, важна быстрая и объективная оценка проявления токсикологических свойств препаратов красителей, используемых в мясной отрасли, особенно красителей синтетического происхождения, ранее не применявшихся новых препаратов красителей и красителей, являющихся «спорными» с точки зрения безопасности (например, ферментированного риса). Для проведения такой оценки используют метод автоматизированного биотестирования, основанный на количественном и качественном определении ответной реакции подопытных микроорганизмов на токсичные компоненты исследуемых красителей [6].
Для изучения влияния образцов различных коммерческих препаратов пищевых красителей на живые клетки используют простейшие микроорганизмы - инфузории. Исследование заключается в определении ростовой функции микроорганизмов в течение
10-15 суток и в построении кривых роста культуры инфузорий Те^аИутепа ру^огт1э [6]. Для построения кривых роста микроорганизмов осуществляют ежесуточный подсчет инфузорий с помощью прибора «БиоЛат» и специализированной программы «А^-оа^а» (рис.4) [3]. Полученные данные позволяют сравнить токсичность образцов растворов красителей с контрольным раствором (средой культивирования без красителя), показатели численности инфузорий в котором за каждые сутки принимали за 100 %.
В случае проявления одним из исследуемых красителей некоторых токсичных свойств по отношению к микроорганизмам полученные результаты могут стать предпосылкой для проведения более серьезных и длительных
медико-биологических исследований по определению безопасности препаратов пищевых красителей и введения в действующее в России санитарное законодательство по применению пищевых добавок при производстве продуктов питания дополнительных показателей безопасности для исследуемых красителей.
Третий этап разработанной комплексной оценки позволяет определять возможные дозировки препаратов красителей на модельных системах, основой которых являются гидратированные белковые препараты. При подготовке модельных образцов белковых систем с красителями моделируют процесс тепловой обработки аналогично применяемому при производстве различных колбасных изделий.
В ходе эксперимента разное количество красителей вносят в предварительно подготовленные растворы белковых препаратов, исходя из степени их гидратации, образовавшуюся смесь гомогенизируют. Полученные растворы выдерживают в водяной бане, нагретой до температуры 80...90°С, в течение 30 мин, при этом температура окрашенных гелей не должна превышать 72 °С. Затем сваренные гели охлаждают до комнатной температуры и подвергают сравнительной визуальной оценке и инструментальному анализу цветовых характеристик.
Исследования на модельных белковых системах позволяют устанавливать и корректировать эффективные диапазоны дозировок красителей и равномерно распределять дозировки на определенное количество гидратированного белкового препарата в зависимости от желаемой интенсивности цвета. Под интенсивностью цвета понимают характеристику, изменение которой было связанно с воздействием на исследуемые объекты внешних технологических факторов, или с увеличением концентрации красителя, когда все прочие условия (например, свет, температура, количество гидратированного белка) оставались неизменными.
Для оценки интенсивности цвета рекомендуется применять комплексный критерий соответствия эталону цвета (Ки), который характеризует отклонение интенсивности окраски локальных показателей цвета (светлоты, красноты и желтизны) от эталонных (желаемых) значений. Комплексный критерий соответствия эталону цвета (Ки) рассчитывают по формуле:
к =
а,
Ь -Ь
+ а.
/ N г*,-о 2 ^
аж ] ]
У
(3)
где Ь, Ь - значение показателя светлоты '-го об-
^ ' ж
разца белковой системы (или мясопродукта) и эталонное значение показателя светлоты (минимальное значение показателя светлоты среди всех образцов белковых систем (или мясопродуктов) с исследуемым красителем);
а,, аж - значение показателя красноты '-гообра ца белковой системы (или мясопродукта) и эталонное значение показателя красноты (максимальное значение показателя красноты среди всех образцов белковых систем (или мясопродуктов) с исследуемым красителем);
Ь, Ь - значение показателя желтизны 1-го об-
г ж
разца белковой системы (или мясопродукта) и эталонное значение показателя желтизны (минимальное значение показателя желтизны среди всех образцов белковых систем (или мясопродуктов) с исследуемым красителем);
аЬ, аа, аЬ - коэффициенты весомости показателей светлоты, красноты и желтизны, определенные с помощью метода экспертных оценок (аЬ= 0,3; аа = 0,5; аЬ = 0,2).
Таким образом, разработанная комплексная оценка позволяет определять функциональность и эффективные дозировки препаратов красителей, не прибегая к проведению серии опытно-промышленных выработок готовых мясопродуктов.
Предлагаемый методологический подход можно рассматривать и в качестве экспресс-метода для оценки устойчивости цвета красителей и определения их эффективных дозировок для производства мясопродуктов. Экспресс-метод позволит технологу мясоперерабатывающего предприятия в течение 3-5 ч получить отчет о целесообразности применения красителя на данном производстве.
На четвертом этапе исследований при разработке технологических инструкций, рекомендаций к применению препаратов красителей или другой технической документации рекомендуется проводить опытно-промышленную выработку мясопродуктов с добавлением красителей или их растворов разной концентрации для проверки ранее полученных данных о функциональности и эффективных дозировках красителей и разработки способов их внесения. Для решения поставленных задач изготавливают модельные образцы колбасных изделий с заменой мясного сырья от 5 до 40 % с добавлением препаратов красителей и контрольные образцы без замены мяса и красителей. По критерию соответствия эталону цвета (контрольный образец) сравнивают окраску опытных
образцов колбас с красителями с контрольными образцами.
Комплексная оценка функционально-технологических свойств препаратов красителей позволяет осуществлять стандартный подход к разработке рекомендаций и технологических инструкций по их применению в производстве мясопродуктов.
В дальнейшем разработанная комплексная оценка позволит создать более современные количественные и качественные стандарты и эталоны цвета пищевых красителей и других добавок, сырья и различных мясопродуктов, не только с применением красителей (рис.5).
Экспресс-метод может быть рекомендован как способ входного контроля препаратов красителей на мясоперерабатывающих предприятиях, может быть руководством при принятии решений о закупке партии красителей, может стать решающим фактором в спорных случаях при оценке качества поставки и в других ситуациях.
Проведенные исследования позволяют рекомендовать данный методический подход для внедрения в аналитическую практику исследования красителей и мясопродуктов, выработанных с их применением.
Комплексная оценка функционально-технологических свойств может быть включена в общую систему оценки качества препаратов красителей и дополнена методами контроля по содержанию красителей в готовых мясопродуктах, что повысит ее практическую значимость для отечественной мясной промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Журавская Н. К., Алехина Л. Т., Отряшенко-ва Л. М./Исследование и контроль качества мяса и мясопродуктов//М.: Агропромиздат. 1985.
2. Кудряшов Л. С., Гуринович Г. В. Цветометриче-ский контроль качества мяса и мясопродуктов//«Мяс-ная индустрия». 1998. № 5.
3. Розанцев Э. Г., ДмитриевМ. А., ЧеремныхЕ. Г. Новые методы экспресс-тестирования качества//«Мяс-ная индустрия». 2006. № 3.
4. Семенова А. А., Горошко Г. П., Трифонов М. В., Ве-ретовЛ. А., Баймишев Р. Х. Применение современного метода оценки устойчивости цвета мясопродуктов и растворов красителей//«Все о мясе». 2006. № 2.
5. Цвет в промышленности. Под ред. Р. Мак-До-нальда//М.: Логос. 2002.
6. Черемных Е. Г. Автоматизированная биотехническая система оценки безопасности пищевых продуктов и кормов. Дис...канд. техн. наук//М. 2005.
20
■ВСЕ О МЯСЕ, 5-2007
