CC BY
26
[ы участ-степени влияние
ппи ■г "
епени т [суется с шй проведен к эов кри-
ных рас-I ростом гате чего иближа-ги этому участки
(3)
тся пря-
ние, что авнении процес-ованием участке актер, а коагуля-
<азатель гвует об коагуля-особен-1харозы. 'частках юте для зароды-|оказано меняет-гь метод роцессе
щенных
ическая
ачений
(4)
Таблица
хароза
0.3
5.3
5.6
а затем рассчитан ралиу; частиц по формуле Рэлея. Результаты расчетсв (таблица) показывают, что хлорид натрия и лгхтоза снижают радиус частиц, а льняное масло и сахароза его увеличивают, так как в наибольшей степени интенсифицируют коагуляционные процессы.
Однако если оценива~ь линейный размер кристаллов в конце процесса,то получаются несколько другие параметры (таблша). Льняное масло, хлорид натрия и лактоза увед5чивают средний линейный размер кристаллов, ; сахароза его снижает, так как гранулометрический состав кристаллического осадка в конечном г^ете определяется соотношением скоростей все; стадий процесса кристаллизации: зародышеоб{азования, роста,, коагуляции, агрегации, перекристаллизации и т.п.
Льняное масло, адсор5ируясь на поверхности кристаллических зародыцей, увеличивает гидро-фобность их поверхности, усиливает связи типа сахароза—сахароза и лактоза—лактоза и, таким образом, способствует коаг^яции и агрегации частиц, что приводит к увеличению их размера.
Хлорид натрия и лгктоз; замедляют процессы роста и зародышеобразэвамр. Однако их подавляющее действие на заэодыцеобразование относительно выше, чем на рост, В результате этого кристаллов в конце процесса оказывается меньше, но они крупнее, чем пр? кристаллизации чистых сахарных растворов, что согласуется с выводами других исследователей [5Д.
Сахароза снижает средний размер кристаллов лактозы, так как замедляе: зародышеобразование в меньшей степени, чем поцесс роста. В результате этого кристаллов обрауется много, но растут они крайне медленно.
Замедляющее влияние сахарозы на рост кристаллов лактозы обусловлено прежде всего высокой вязкостью [6] и, кроме того, процессом мута-ротации. Согласно литературным данным [7], при
концентрации сахарозы свыше 40% имеет место уменьшение скорости перехода /?- а с-форму, что и наблюдалось в настоящих исследованиях. В результате под микроскопом нами фиксировались наряду с а-формой кристаллы ,6-лактозы. .
ВЫВОДЫ
1. Качество кристаллического осадка определяется соотношением скоростей всех стадий кристаллизации: зародышеобразования, роста, коагуляции, агрегации и т.д.
2. Примеси в различной степени влияют на скорости этих стадий кристаллизации и в результате изменяют гранулометрический состав кристаллов, что необходимо учитывать при осуществлении кристаллизации в промышленных условиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хамский Е.В.Кристаллизация в химической промышленности. — М.: Химия, 1979. — 344 с..
2. Чепелевецкий М.Л. Скрытые периоды кристаллизации и уравнение скорости образования зародышей кристаллов // Журн. физ. химии. — 1939. — XIII. — Вып. 5. —
С. 561-571. 3.
3. Познер Е. Индукционные периоды кристаллизации из пересыщенных растворов // Там же. — Вып. 7. —
С. 889-895.
4. Слоним И.Я. Определение размера частиц по светорассеянию / / Оптика и спектроскопия. — 1960. — XIII. — Вып. 2. — С. 243-257.
5. Харин В.М., Добролюбова В.Ф, О кристаллизации сахарозы в присутствии КС1 и ЫаС1 / / Изв вузов. Пищевая технология. — 1972. — № 1. — С. 134-137.
6. Гнездилова А.И., Топал О.И., Перелыгин В.М. Физико-химические свойства насыщенных растворов сахарозы и лактозы / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1998.
— № 4. — С. 40-41.
7. Полянский К.К., Шестов А.Г. Кристаллизация лактозы: физико-химические основы. — Воронеж: ВГУ. 1995. — 184 с.
Кафедра технологического оборудования
Поступила 01.02.01 г.
664.951.3:001.4
ПОВЫШЕНИЕ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОГО УРОВНЯ КОПТИЛЬНОГО ПРЕПАРАТА ВНИРО
И.Н. КИМ, Г.Н. КИМ, Т.Н., САФРОНОВА
Дальневосточный государствыный технический рыбохозяйственный университет
В подавляющем большинстве копченую продукцию изготавливают с ^пользованием древесного дыма, основным недстатком которого является попадание в готовые нделия канцерогенных соединений типа полицикшческих ароматических углеводородов ПАУ [1], интезирующихся при всех способах пиролиза дре;есины 12, 3].
В настоящее время е составе коптильного дыма идентифицировано оксшо 50 ПАУ, в том числе соединения высокой (бенз(а)пирен БП, ди-бенз(а,/)пирен, дибей(а,/г)антрацен), средней (бенз(б)флуорантен) и слабой (бенз(е)пирен, бенз(а)антрацен, дигенз(а,с)антрацен, хризен, индено(1,2,3-с,с0пиря) канцерогенной активности [2-4]. Одним из 1аиболее опасных канцерогенных агентов являете! БП, повсеместная распространенность и оценю значимости которого в воз-
никновении онкологических заболеваний предопределили признание его своеобразным лимитирующим показателем. В РФ законодательно ограничено содержание канцерогенных ПАУ в копченой продукции, которое по БП не должно превышать 1 мкг в 1 кг съедобной части продукта [5].
Для получения изделий с гарантированным соответствием существующим санитарно-гигиеническим требованиям необходимо использование коптильных препаратов [4]. Одним из наиболее сбалансированных по химическому составу и технологическим свойствам является препарат ВНИРО, рекомендуемый для поверхностной обработки изделий из мяса и рыбы [5]. Согласно действующим нормативным документам, содержание БП в препарате не должно превышать 1 мкг/кг.
Цель наших исследований — определение уровня канцерогенного потенциала коптильного препарата ВНИРО и поиск способов снижения данного показателя. Оценку качества исследуемого объекта проводили по содержанию в нем 17 приоритетных
Таблица 1
Коптильный препарат ВНИРО Содержание, % Органолептическая оценка
фенолов (в пересчете на гваякол) кислот (в пересчете на , уксусную кислоту) сухого остатка (при 105 °С) Цвет Запах
Исходный 0,24 6,83 9,57 Прозрачная жидкость темно-коричневого цвета ■ Резкий запах коптильного дыма
хитина, %: 0,3 0,22 6,51 9,23 Прозрачная жидкость от темно-коричневого до коричневого цвета ; Запах коптильного дыма без резкого смолистого оттенка
0,5 0.22 6,46 8,80 Прозрачная жидкость коричневого цвета То же
1 0,21 6,18 8,11 То же (1‘ Мягкий запах коптильного дыма
2 0,19 5,87 7,46 Прозрачная жидкость от коричневого до светло-коричневого цвета То же
5 0,16 5,21 6,33 Прозрачная жидкость светло-коричневого цвета
ПАУ и с расчетом коэффициента общей канцерогенной опасности, а также по концентрации фенолов, кислот, остатка от испарения и по органолептическим показателям с использованием методов [6, 7].
Исследование проводится для изучения возможности расширения сферы использования коптильного препарата, например при изготовлении фар-шевых изделий. Известно, что внесение препарата непосредственно в продукт иногда вызывает небла-
гоприятное воздействие [4]. Например, изделия, приготовленные с применением коптильного препарата МИНХ, оказывали несколько повышенное мутагенное, бластомогенное и общетоксическое действия по сравнению с аналогичной продукцией дымового копчения [8]. Мутагенные свойства в отдельных случаях проявляли и изделия, приготовленные с использованием препарата Вахтоль. Кроме того, неблагоприятное воздействие на организм могут оказывать такие соединения коптильного
Таблица 2
ПЛУ Коэффици- ент канцеро- генной активности Препарат ВНИРО Степень очистки. %
исходный очищенный 1 % хитина
Содержание КОКО Содержание КОКО
мкг/кг % мкг/кг %
Фенантрен 3,647 19,25 1,643 17,64 54,95
Пирен 1,031 5,44 0,518 5,56 49,76
Хризен 0,01 1,651 8,71 0,01651 0,864 9,27 0,00864 47,67
Флуорантен 6.830 36,03 ■3,571 38,33 47,72
Бенз(а)антрацен 0,01 0,043 0,23 0,00043 0,029 0,31 0,00029 32,56
Бенз(Ь)флуорантен 0,1 2,110 11,14 0,211 1.207 12,96 0,1207 42.80
Бенз(к)флуорантен 0,081 0,43 0,032 0.34 60,49
Перилен 0.078 0,41 0,021 0,23 73,08
Бенз(а)пирен 1.0 0,513 2,71 0,513 0,168 1,80 0,168 67,25
Бенз(е)пирен 0,01 0,259 1,37 0,00259 0,124 1.33 0,00124 52,12
Бенз(§,Ь,і)перилен 0,642 3,39 0,250 2,&8 61,06
Дибенз(а,с)антрацен 0.01 0.171 0,90 0,00171 0,043 0,46 0,00043 74,85
Дибенз(а,Ь)антрацен 1.0 0,04! 0,22 0,041 0,007 0,08 0,007 82,93
Дибенз(а,і)пирен 1,0 0.202 1,06 0,202 0,089 0,96 0,0089 55,94
Дибенз(а,е)пирен 0,868 4,58 0,286 3,07,' 67,05
Дибенз(а.Ь)пирен 0,348 1,84 0,214 2,30 38,51
Коронен 0,433 2,29 0,250 2,68 42,26
Сумма 18,948 100,0 0.98824 9.316 100.0 0,3959 50,83
преп
маль,
ших
ограї
пара
вых
Ві
ВЄНЕ
ские ален Герл ние ко в жан на у в пр огра стьк орга К бой ров; рак' вед< Т рат; пон дер; сут, оса; обр рат; при
С
блк
раз,
ры>
час
обл
сво
(
В В'
зна
МО)
мо>
пос
ВИІ
каї стр ны; 6-коп нос ста тш прс вод в б слу ват та.
1
лис бис с П< ка
сор
стк
сор
\
гблица 1
дыма
без
ка
о дыма
щелия, го пре-иенное ческое акцией ства в
1Г0Т0В-
ь. Кро-~анизм льного блица 2
епонь
1СТКИ,
%
4,95
9,76
7,67
7,72
2,56
2,80
0,49
3,08
7.25 2,12 1,06 1,85
2.93
5.94 7,05 5,51
2.26 №
препарата, как фурфурол, метиловый спирт, формальдегид, при их содержании в изделиях в больших количествах, чем п^и дымовой обработке. Это ограничивает Сферу применения коптильных пре-паратов только поверхностной обработкой пищевых изделий.
Внесение коптильного препарата непосредственно в продукт имеет неоспоримые технологические преимущества, поэтому данный вопрос актуален для многих стра» [3, 4]. В частности, в Германии в 1998 г. разр?шено подобное применение препаратов типа "жицкого дыма”, однако только в качестве пищевой добавки. При этом содержание БП в готовой продукции регламентируется на уровне 0,03 мкг/ю, т. е. в 33 раза ниже, чем в продукции дымового юпчения [9]. Столь жесткие ограничения обусловлены высокой гидрофобно-стью ПАУ и их повышенной растворимостью в органических система; [2, 10].
Коптильный препар;т ВНИРО представляет собой водный раствор прщуктов пиролиза гранулированной ольховой щегы, органолептическая характеристика и состав компонентов которого приведены в табл. 1.
Технология приготовле1ия коптильного препарата ВНИРО заключается ; насыщении воды компонентами коптильного дима и последующей выдержке полученного воднсго раствора дыма до 10 сут, в течение которых прсисходит укрупнение и осаждение смолистых соединений [5]. Удаление образовавшихся смолистых агломератов из препарата осуществляется простым фильтрованием, например через несколько слоев марлевой ткани.
Однако при подобной очистке в препарате наблюдается наличие взвешенных смолистых частиц различного диаметра, мжсимальный размер которых не превышает 50 шм. Безусловно, данные частицы являются оснощыми носителями ПАУ, обладающими канцерогнными и мутагенными свойствами [11].
Следует также отметит^ что растворимость ПАУ в воде в зависимости от е\ качества колеблется в значительных пределах и содержание только БП может достигать 12 мкг/л 2]. В то же время БП может быть только качественным показателем, поскольку его наличие всегда говорит о присутствии целой группы ЯЛУ, обладающих заметной канцерогенной и мута~знной активностью. В структуре канцерогенны; ПАУ доля БП в различных продуктах колеблете! в широких пределах — 6-82% [10]. Применительно к сельди холодного копчения вклад БП в обцую онкологическую опасность изделия составил 37,53% [11]. Это остро ставит вопрос о безопасности использования коптильного препарата пэи изготовлении некоторых продуктов, например пресервов, технология производства которых предполагает внесение препарата в банку с разделанной яа филе рыбой. В данном случае ПАУ коптильного препарата будут сорбироваться непосредственнг съедобной частью продукта.
Для более глубокой очистки препарата от смолистых веществ нами использовался натуральный биополимер хитин, который добавляли в препарат с последующим отделением образовавшегося осадка [12]. Известно, что хитин обладает высокой сорбционной способностью, в частности, при очистке сточных вод от нефтепродуктов 1 г хитина сорбировал до 4-7 г. Добавление хитина в препа-
рат позволило значительно уменьшить содержание взвешенных смолистых частиц, о концентрации которых судили по косвенным показателям — наличию сухого остатка и органолептической оценке. При этом в зависимости от количества используемого хитина наблюдалось изменение цвета коптильного препарата от темно-коричневого до коричневого и светло-коричневого, исчезал смолистый оттенок в запахе (табл. 1). Важно отметить, что не происходило заметного снижения содержания компонентов препарата, формирующих органолептические показатели готовых изделий, за исключением образца с добавкой 5% хитина к массе препарата. Внесение хитина в количестве 0,3% не обеспечивало заметного снижения содержания сухого остатка и органолептических изменений по сравнению с исходным препаратом.
Для определения канцерогенного потенциала коптильного препарата нами проведено исследование 17 приоритетных ПАУ. В табл. 2 приведен качественный состав и количественное содержание ПАУ, идентифицированных в исходном препарате и препарате, очищенном от части смолистых веществ добавлением 1% хитина.
Полученные результаты показывают, что основную массу ПАУ в исходном препарате составили флуорантен и фенантрен, на долю которых приходится 55,28%. Безусловно, наше внимание было сконцентрировано на соединениях, обладающих канцерогенной активностью, и прежде всего индикаторного БП, поскольку данной группой по сути определяется общая онкологическая опасность препарата. Доля соединений высокой канцерогенной активности составила 3,99% общей массы ПАУ, причем содержание БП в этой группе веществ было превалирующим.
Особый интерес вызывает высокое содержание бенз(6)флуорантена — соединения средней канцерогенной активности, доля которого составила
11,14% общей массы ПАУ. Суммарная доля канцерогенных соединений высокой, средней и слабой активности в препарате ВНИРО составила 26,33% общей массы ПАУ. В целом в препарате наблюдалось невысокое содержание ПАУ, и в частности БП, что, очевидно, объясняется низкой растворимостью данных соединений в воде [2].
Для расчета коэффициента общей канцерогенной опасности КОКО ПАУ в препарате нами сделано условное допущение: принять нормативную предельную концентрацию 1 мкг/кг по БП за 1, а оценку эффективности различных доз соединений проводить по ранее предложенному методу, в котором канцерогенные агенты высокой, средней и слабой активности находятся в соотношении 1:0,1:0,01 [10]. Проведенные исследования показали, что коэффициент общей канцерогенной опасности препарата ВНИРО составил 0,988 (табл. 2), т. е. ниже законодательного ограничения ПАУ только по БП. Особо следует выделить высокую долю БП в общей канцерогенной опасности препарата, которая составила 51,91%.
При исследовании очищенного препарата общее суммарное содержание ПАУ составило 9,316 мкг/кг, т. е. использование хитина в качестве сорбента позволило снизить концентрацию соеди* нений данного класса в препарате в 2 раза. Коэффициент общей канцерогенной опасности очищенного препарата составил 0,396, что почти в 2,5 раза ниже коэффициента исходного препарата, а доля
БП в общей онкологической опасности препарата снизилась до 42,43%.
Следовательно, очистка препарата ВНИРО от ПАУ с использованием хитина оказалась достаточно эффективной мерой, поскольку наблюдалось существенное снижение общего уровня содержания ПАУ и канцерогенного потенциала. Полученные результаты позволяют с высокой долей вероятности рекомендовать использование препарата ВНИРО, особенно очищенного, при изготовлении фаршевых изделий. Проведенные нами расчеты по граничным условиям убедительно это доказывают.
Например, исходя из принятых в Германии норм, т. е. 0,03 мкг БП в 1 кг съедобной части, и канцерогенной доли БП — 42,43% (по самому жесткому варианту — в случае очищенного препарата), коэффициент канцерогенной опасности продукта не должен превышать 0,07 [9]. С учетом того, что исходный и очищенный препараты имеют коэффициент канцерогенной опасности соответственно 0,988 и 0,396 (табл. 2), а расход препарата с подобным химическим составом (табл. 1) при изготовлении фаршевых изделий в исключительных случаях может достигать 2%, общий канцерогенный потенциал готовых изделий с внесением только данных коптильных препаратов будет находиться на уровне 0,02 и 0,008, т. е. соответственно в 3,5 и 9 раз ниже законодательного ограничения, принятого в Германии. В случае уменьшения расхода препарата будет наблюдаться соответствующее снижение канцерогенного потенциала продукта.
Таким образом, проведенные исследования показали, что использование хитина в качестве сорбента для очистки исходного препарата позволило снизить в нем содержание ПАУ в 2 раза, а канцерогенный потенциал в 2,5 раза. Это свидетельствует о возможности расширения сферы использования очищенного препарата, например, при изготовлении фаршевых изделий, поскольку его внесение в существующих в настоящее время пределах
практически не будет повышать общий канцерогенный потенциал готового изделия.
Применение исходного’' препарата ВНИРО при изготовлении подобных Продуктов (при внесении в пределах 1%) также Me окажет заметного повышения канцерогенного Потенциала изделия. Однако его использование в подобных случаях требует повышенной осторожности, поскольку мы не располагаем сведениями о мутагенных и иных отрицательных возможностях исследуемого препарата.
ЛИТЕРАТУРА
1. Курко В.И. Химия копчения. — М.: Пищевая пром-сть, 1969, — 343 с.
2. Канцерогенные вещества: Справочник / Под ред. B.C. Турусова. — М.: Медицина, 1987. — 336 с,
3. Toth L. Chemie der Raucherung. — VerL: Chemie, 1983.
— 331 s. ;
4. Курко В.И. Основы бездомного копчения. — М.: Легкая и пищевая пром-сть. 1984.— 231 с.
5. Ким Э.Н. Основы бездымного копчения гидробионтов. — Владивосток: Дальрыбвтуз, 1998. — 180 с.
6. Курко В.И. Методы исследования процесса копчения и копченых продуктов. — М.: Пищевая пром-сть, 1977. — 197 с.
7. Ким И.Н., Ким Г.Н., Кривошеева Л.В., Хитрово И.А.
Исследование состава полициклических ароматических углеводородов коптильного дыма / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1999. — № 5-6. — С. 98-102.
8. Карплюк И.А., Гоголь А.Т. Гигиенические аспекты при-менения коптильных, (препаратов в производстве мясных продуктов / / Вопр. питания. — 1978. — № 5. — С. 16-19.
9. Fessman K.D. Rauchertechnologie im Wandel //
Fleischwirschaft. — 1§95. — 75. — № 3, — S. 226-228, 230. I ':
10. Гигиенические проблемы охраны окружающей среды от загрязнения канцерогенами / Н.Я. Янышева, И.С. Киреева, И.А. Черниченко и др. -- Киев: Здоровья. 1985. —
104 с.
11. Ким И.Н., Ким Г.Н. Современное эколого-гигиеническое состояние коптильного производства / / ВИНИТИ. Сер. Экологическая экспертиза. — 2000. — Вып. 5. — С. 2-68.
12. Богданов В.Д., Сафронова Т.М. Структурообразователи и рыбные композиции."— М.: ВНИРО, 1993. — 172 с.
Кафедра охраны труда
Кафедра пищевой инженерии
Кафедра технологии продуктов питания
Поступила 11.01.01 г.
,,,, 519.711.3:663.12
ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ НАКОПЛЕНИЯ ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ БРОЖЕНИЯ ДРОЖЖАМИ РАСЫ Н
Е.Д. ФАРАДЖЕВА, А.Е. ЧУСОВА
Воронежская государственная технологическая академия
Результатом сложных биохимических процессов, происходящих при брожении и дображивании пива, является получение продукта определенного состава, вкуса и аромата. Вкус и аромат пива во многом определяется летучими побочными продуктами брожения, к которым относятся высшие спирты, диацетил, альдегиды, эфиры, кислоты, сернистые соединения и др. Находясь в пиве в незначительных количествах, они оказывают заметное влияние на его органолептические показатели. Определенные сочетания этих веществ создают специфический вкус и аромат пива. Однако повышенные концентрации побочных продуктов
брожения вызывают Посторонние привкусы и запахи. ч
Цель наших исследований — оптимизация накопления побочных продуктов брожения при использовании новой высокоактивной расы дрожжей Н, селекционированной в Воронежской государственной технологической академии.
Для исследования взаимодействия различных факторов, влияющих на процесс сбраживания пива расой дрожжей Н, были применены математические методы планирования эксперимента [1-3]. Математическое описание данного процесса может быть получено эмпирически. При этом его математическая модель имеет вид уравнения регрессии, найденного статистическими методами на основе экспериментов:
