CC BY
29
УДК 664 DOI 10.24411/2311-6447-2020-10081
Современное состояние и перспективы развития сенсорного анализа пищевых продуктов
Current status and trends of sensor analysis of food
Доцент A.O. Комин, доцент A.H. Ким, доцент И.И. Бородин (Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова ) тел. 8 (4234) 265-460 E-mail: pgsaffjrambler.ru
Associate professor A.O. Komin, Associate professor A.N. Kim, Associate Professor I.I. Borodin
(Vavilova Saratov State Agrarian University) tel. 8 (4234) 265-460 E-mail: pgsa@rambler.ru
Реферат. За рубежом в последние годы органолептический анализ пищевых продуктов очень быстро начинает формироваться в отдельную науку о питании - гастрофизика. Однако подавляющее большинство пищевых вузов Минобрнаукп и практически все вузы Министерства сельского хозяйства не готовят специалистов по сенсорике. Поэтому промышленность испытывает определенный дефицит в специалистах подобного профиля, а занять образовавшуюся нишу не получается, т.к. нет подготовки кадров данного направления.
Summary. Abroad, in recent years, organoleptic analysis of food products very quickly begins to form into a separate science of nutrition - gastrophysics. However, the vast majority of food universities of the Ministry of Education and Science and almost all universities of the Ministry of Agriculture do not train sensory specialists. Therefore, the industry is experiencing a certain shortage in specialists of this profile, and it is not possible for specialists to occupy the resulting niche, since we do not train personnel in this
Ключевые слова: сенсорный анализ, учебный процесс, аромат и вкус продуктов, интерпретация результатов.
Keyivords: sensory analysis, educational process, aroma and taste of products, interpretation of results.
В последнее десятилетие широко обсуждается проблема вкуса пищевых продуктов [1, 2, б, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14] и даже начинает формироваться отдельная наука о питании - гастрофизика [7]. Однако многочисленные пищевые вузы Мино-брнауки и практически все вузы Министерства сельского хозяйства, не обращают должного внимания на данную проблему, считая ее слишком «мелкой». В данной статье, мы попробуем доказать, что вкус пищевых продуктов совсем не «частное» дело.
© А.Э. Комин, И.Н. Ким, И.И. Бородин, 2020
Сегодня ассортимент пищевых продуктов ставит перед нами очередные вызовы, поскольку в нем значительная доля отводится сладким, жирным и соленым продуктам [2]. Кроме того, наш вкус формирует агрессивная реклама, против которой не всегда могут устоять даже взрослые люди, не говоря уже о детях. Рекламируемые продукты, как правило, вкусные, но имеющие отдаленные негативные последствия на организм при чрезмерном их потреблении. Нам необходимо всерьез взяться за эту проблему и воспитать у подрастающего поколения культуру питания, чтобы они получили возможность вести полноценную жизнь и избежать различных патологий. Решением этой глобальной задачи должны заниматься специалисты, которых в РФ в настоящее время никто не готовит. Очевидно, что мы опять упускаем очередную технологическую революцию, продолжая вкладывать все бюджетные средства и воспроизводить традиционных «бакалавров и магистров пусто-
Собственно, речь идет о пищевой безопасности продуктов и их негативного влияния на население нашей страны, а это уже государственное дело. Сенсорика как наука развивается дальше и нам бы очень не хотелось бы выпасть из мирового развития в этой области. В противном случае, нам придется потом закупать технологии и оборудование за рубежом, которые они разработают в процессе развития данного направления.
Известно, что пищевая технология обладает высоким научно-инновационным потенциалом и является одной из лидирующих отраслей в странах с развитой рыночной экономикой. Деятельность пищевой индустрии органично сочетается со многими отраслями с их спецификой, что требует наличия соответствующего персонала, обладающего интегрированными знаниями особенностей различных технологических процессов [8].
В условиях современной конкурентной борьбы предприятия вынуждены искать в традиционных продуктах дополнительные преимущества, способные обеспечить изделию «добавленную» ценность, которая максимально удовлетворить потребителя. В нашем случае такими преимуществами должны стать органолептические показатели. Качество и привлекательность того или иного продукта обусловлено совокупностью производимых им сенсорных впечатлений, которую называют букетом [3]. Этот комплексный образ формируют такие свойства пищевых продуктов, как вкус, запах, консистенция, температура и цвет.
Разработка пищевых флейвористов превратила алхимию в научную дисциплину, основанную на надежных количественных знаниях [1]. Сегодня специализированная лаборатория по сенсорному анализу из стран с рыночной экономикой, работающая в пищевой отрасли, имеет в своем распоряжении более семи тысяч различных ароматических веществ для создания новых флейворов (совместное сочетание запаха и вкуса). В РФ данное направление исследований находится на очень низком уровне, не считая некоторых лабораторий, развитие которых осуществляется вопреки здравому смыслу, поскольку нет целевого финансирования данной области знаний [5]. Требования к выпускникам вузов в области сенсорного анализа предъявляют пока только часть кондитерских предприятий.
В производственных условиях качество пищевых продуктов оценивают по ор-ганолептическим показателям, т.е. до сих пор качество продуктов не имеют строгого регламента и определяются, исходя из личных пристрастий и опыта каждого эксперта [3]. Данную работу осуществляют, как правило, технологи предприятия. В то же время органолептический анализ пищевых продуктов в последние годы очень быстро развивается и имеет свою специфику, которой не всегда владеют технологи производства. Поэтому промышленность испытывает определенный дефицит в специалистах подобного профиля.
Известно, что в последнее время вкусовые тренды очень сильно занимают технологов пищевых продуктов [6]. Поиск чего-то нового, отличного и возбуждающего аппетит лежит в основе разработок в сфере питания и напитков, чему способствует постоянный интерес к натуральным продуктам, «чистой этикетке» и полезным для здоровья вариантам. Так что же так манит покупателей. Прежде всего - это новые вкусовые ощущения. Потребители готовы выйти из зоны комфорта, чтобы получить вкусовое впечатление от новых продуктов, и вкус здесь играет главную роль. Затем следует концепция ощущений. Бренды отдают предпочтение более удивительным и необычным смешениям вкусов, а также более острым вкусовым ощущениям. Сейчас в мире растет популярность кислого вкуса. Прочно утвердившейся сочетание сладкого и соленого вкуса дополняется целым рядом оттенков других вкусов. Традиционные вкусы, кажущиеся скучными, воссоздаются заново, часто в более сложных и изощренных комбинациях.
Старение населения во всем мире способствует росту спроса на варианты, более ориентированных на них, например, традиционный вкус кофе все чаще уступает более престижным, новомодным вариантам с добавочной ценностью, таким как кофе, приготовленный холодным способом. Помимо кофе, другие набирающие популярность вкусы для взрослых включают различные виды алкоголя, а также копченые и жареные продукты. Кроме того, потребители интересуются различными вкусами, навеянными кухней других народов, например, вкусы Юго-Восточной Азии, Средиземноморья и Ближнего Востока все чаще встречаются в традиционных и знакомых закусках, напитках и готовых блюдах [15]. Этот спрос на этнические варианты обращает внимание не только на вкус, но также на рецепты и даже источник происхождения продукта или его ингредиента.
Следующей глобальной проблемой является определение срока годности стабильных в микробиологическом отношении пищевых продуктов, для которых основным фактором является изменение органолепти-ческих свойств [2]. Единственным объективным критерием качества является срок годности продукта, который определяется как «выраженное сохранение требуемых органолептических свойств».
На практике изменения качества зачастую начинаются сразу же после окончания процесса производства и характерны для большинства пищевых продуктов, поэтому можно говорить лишь о степени сохранения требуемых свойств [1]. Кроме того, некоторые пищевые продукты, в частности, сыры и вино, подвергаются ферментации в процессе хранения и при этом претерпевают значительные изменения, необходимые для формирования органолептических свойств [11].
Обычно срок годности продукта определяется как «вре-мя, в течение которого органолептические свойства и качество продуктов соответ-ствуют показателям, определенным производителем». В этом определении используется терминология практики, поскольку срок годности - это «время, в течение которого продукт может храниться до достижения некоторой точки», после которой он уже не отвечает заданным критериям по результатам испытаний.
Изменения органолептических свойств происходят в течение всего периода хранения продуктов [3]. Потеря аромата становится серьезной проблемой для таких продуктов, как хлебобулочные изделия и кофе, по-скольку развитие посторонних запахов является важным признаком ухудшения их качества. Изменение аромата зачастую сопровождается изменением вкуса, однако вкус - это комплексная характеристика и зачастую изменения вкуса никак не связаны с изменениями аромата [15]. Изменения консистенции могут играть как положительную роль, например, дозревание и раз-мягчение мякоти плодов, так и отрицательную, в частности, черствение хлеба или потеря хрустящих свойств.
Первоначальное ощущение о качестве продукта формируют органы зрения, причем это происходит зачастую раньше, чем поступают импульсы от других органов чувств [1]. Если внешний вид продукта создает негативное впечатление, то он отвер-гается еще до получения других внешних импульсов [8]. Чаще всего визуальное вос-приятие ассоциируется литтть с цветом объекта, однако на выбор покупателя влия-ют и другие внешние характеристики продукта, в том числе размер, форма, блеск и прозрачность [10]. Кроме того, визуальные ощущения формируют первоначальные и довольно сильные ожидания относительно вкуса, аромата и текстуры пищевых продуктов [9].
На восприятие вкуса существенно влияют текстурные характеристики пищевых продуктов, а также звуковое восприятие от хрустящих продуктов [5]. Взаимосвязь текстуры продукта и его ощущаемыми вкусом и ароматом становится очевидной, если рассматривать сам процесс потребления продукта. Например, ожидания вкуса, аромата и текстуры формируются еще до попадания продукта в полость рта. В мо-мент надкусывания и пережевывания продукта в полости рта между языком и нё-бом текстура продукта существенно изменяется, происходит высвобождение вкусоароматических веществ, которые оказывают влияние на восприятие вку-са и аромата продукта. Следует отметить, что если изменения структуры продукта происходят при хранении, то это также приводит к существенным изменениям его вкуса и текстуры [8].
Вкус или вкусовое ощущение в строгом смысле - это реакция рецепторов языка на растворимые нелетучие вещества. В классическом разделении вкусов выделяют четыре основных вкусовых ощущения - соленый, сладкий, кислый и горь-кий, которые в настоящее время дополняют пятым вкусом, называемым ума-ми, что означает специфический мясной вкус, обычно усиливаемый глутаматом натрия, которому в отличие от других вкусов, трудно дать точное определение [7]. В некоторых странах принято различать также металлический и вяжущий вкусы [4, 5].
Полное ощущение вкуса человеком обусловлено комплексным воздействием от восприятия импульсов вкуса, запаха и их химического воздействия [б]. Вкусовое восприятие представляет огромные трудности, особенно когда требуется быстро оценить вкус и аромат продукта. Анализ многих летучих соединений, участвующих в формировании вкуса продук-та, технически возможен, однако существует риск «невыявления» остаточных количеств летучих веществ с низким порогом обнаружения. В принципе анализ нелетучих вкусоароматических веществ не представляет большой проблемы, однако вкусовое восприятие зачастую определяется большим количеством компонентов, из-за чего общий анализ вкуса играет ограниченную роль при оценке изменений его интенсив-ности, особенно при хранении.
Восприятие запахов - процесс намного более сложный. Запах обнаруживается по летучим веществам, воспринимаемым слизистой полости носа непосредственно при дыхании через рот и носоглотку. Эти пахучие вещества воспринимаются обонятельным эпителием, расположенным на своде полости носа [1]. Для рецеп-торов запаха характерно явление насыщения, причиной которого является широ-ко распространенная специфичность, то есть неспособность различать какой-либо определенный запах [8]. Считается, что способность человека к различию вкусовых оттенков зависит от его восприимчивости к запахам.
Консистенция определяется с помощью тактильных ощущений (буквально «на ощупь»), которые можно разделить на две группы: тактильная реакция кожи и более глубокая реакция мъттттц и суставов [10, 14]. Относительно консистенции или текстуры пищевых продуктов у потребителей существуют определенные ожидания. Тактильные раздражители начинают действо-вать при манипуляциях с едой, когда к ней прикасаются руки и пальцы человека. Это происходит непосредственно или через кухонную утварь - нож, ложку или вилку. Информацию о текстуре пищевых продуктов передают в мозг также органы полости рта - губы, язык, нёбо и зубы [7].
Общие изменения внешнего вида продукта в процессе хранения легко фиксировать с помощью фотографий или цифровой фотосъемки. Цвет про-дукта является показателем внешнего вида и влияет на вкус продукта, причем с увеличением его интенсивности повышается интен-сивность вкуса и аромата.
Сложная природа восприятия органолептических свойств пищевых продуктов обусловливает множество трудностей для специалистов, приоритетная из которых - это использование людей в качестве инструмента [3]. Основными факторами, которые следует учитывать при оценке подобной дея-тельности, являются аккуратность, точность и достоверность. Измерения в органолептическом анализе - это прямые измерения человеческой реакции на внешние импульсы, которые по своей природе более достоверны, чем данные лю-бых инструментальных методов [14]. Последние служат дополнением органолептического анализа продуктов и их изменений, происходя-щих при хранении. При измерении человеческой реакции на внешние импульсы невозможно рассчитывать на высокую точность, однако разброс данных можно ограничить путем правильного отбора респондентов и их хорошей профессиональ-ной подготовки.
Помимо описания соответствующих органолептических методов, иногда в нем приводятся рекомендации о критериях принятия возможных решений относительно срока годности. Принцип «конечной точки» побуждает специалиста по сенсорному анализу обращать внимание как на потенциальные изменения органолептических свойств продукта при хранении, так и на значение этих свойств для восприятия качества продукта потребителем. Именно такой подход позволяет избежать одной из наи-более распространенных проблем органолептического анализа, которая заключает-ся в отсутствии четкого представления о критериях, определяющих конечный срок годности продукта. Отсутствие таких критериев и соответствующих способов их оценки зачастую приводят к тому, что большие массивы данных, полученных органолептическими и инструментальными методами, становятся непреодолимым препятствием для применения статистического анализа. Концепция же «конечной точки» эти препятствия устраняет, в нем описаны три вида «конечных точек хранения» по органолептическим показателям:
- момент изменения общего органолептического профиля продукта;
- момент изменения тех свойств продукта, которые наиболее важны для восприятия продукта потребителями;
- момент, когда качество продукта становится практически неприемлемым.
Эти положения представляют собой базовые принципы, на которых основано
планирование и проведение испытаний органолептических свойств продуктов [2].
Органолептическая оценка изменений качества пищевых продуктов при хранении является единственным достоверным отражением воспринимаемого качества, од-нако ее проведение занимает много времени [4]. Кроме того, по-добные испытания проводятся в течение длительного времени, что требует регулярной корректировки работы группы дегустаторов, особенно при изменениях ее состава [12, 15]. Полезным дополнением сенсорной оценки могут стать инструмен-тальные методы, хотя их результаты по надежности очень редко могут заменить данные органолептического анализа. Их преимущество очевидно для оценки изменений качества продуктов, подвергаемых длительному хранению, для которых органолептиче-ские испытания затруднительны.
В последние годы развитие методов оценки изменения органолептических свойств продуктов при хранении продвигалось в направлении интенсивного использования спецификаций органолептических свойств и данных о приемлемости продукта для потребителей. Значительные усилия в этой области по-прежнему направлены на разработку бо-лее простых и дешевых методов исследования, а также на разработку экспресс-методов тестирования [12]. Следует отметить, что такие инструментальные средства, как «электронный нос» и «электронный язык», соответственно анализаторы вкуса и запаха, пока еще не получили практического применения при производстве пищевых продуктов и напитков [2].
Изменение физических свойств продуктов, воспринимаемые как изменения их текстуры, можно измерить различными методами. Например, свойства текучих продуктов измеряют реологическими методами, а твердых - механическими, с помощью которых оценивают зависимость «прилагаемая сила-деформация продукта» [13]. Многие методы позволяют измерять изменения текстуры продуктов, однако не всегда эти исследуемые изменения воспринимаются потребителем как изменения текстуры. При установлении корреляционной взаи-мосвязи результаты подобных измерений окажутся ценным дополнением к органолептической оценке текстуры продукта.
Теперь подробнее о визуальной фиксации изменений цвета, поскольку точная передача изменений цвета требует стандартных условий освещенности и одной и той же техникой, так что в идеале съемка должна производиться профессиональным фотографом. Точ ность визуальных эталонов, применение которых играет огромную роль при оценке качества продукта при хранении, зависит от правильной фиксации внешнего вида продукта. Существуют разные инструменты для точного измерения цветовых харак-теристик, в том числе цветовые атласы, но их использование для многих категорий продуктов весьма проблематично [11].
В настоящее время широкое распространение получили спецификации орга-нолептических свойств, для получения которых используют разные методы. Вместе с тем до сих пор еще не было попыток разработать единую, стандартизованную процедуру - в основном из-за требований, предъявляемых розничной торговлей. Правильно разработанные спецификации обеспечивают основу не только для функционирова-ния систем контроля качества, но и для создания последовательных систем оценки органолептических свойств продуктов с длительным сроком годности [10].
Поскольку требования потребителей к качеству пищевых продуктов составляют основу для большинства методов тестирования срока годности продуктов с точки зрения их органолептических свойств, не удивительно, что при орга-низации исследований большое значение придается ис-пользованию информации от потребителей. Потребителям представляют образцы, хранившиеся в течение разного времени, и задают им вопрос, стали бы они «при обычных обстоятельствах потреблять данный продукт?». Результирующий срок годности определяется как вероятность того, что продукт останется приемлемым для потребителей. Данный метод применим к большинству продуктов с длительным сроком годности, а для хлебобулочных изделий он позволяет получать наилучшие результаты [9].
Таким образом, изучение вкуса пищевых продуктов включает в себя целый букет очень познавательных исследований с высоким научно-инновационным потенциалом. Здесь следует подчеркнуть, что при правильном развитии данного направления в наших вузах обучение будет идеально сочетаться с современными тенденциями развития образования, т.е. учебный процесс будет вестись с высокой долей научности [4]. К сожалению, в настоящее время во многих российских вузах преподавание сенсорного анализа сводится лишь к правильному формированию дегустационных комиссий и проведению собственно дегустаций самих продуктов по очень упрощенной схеме и практически не затрагивают научно-исследовательских основ данной дисциплины [3]. А в некоторых направлениях подготовки технологов, судя по учебным планам вузов, данной дисциплины вообще нет. Внедрение сенсорного анализа в учебный процесс как дисциплины очень сильно обогатит все технологические направления подготовки и позволит учитывать различные вкусовые нюансы при изготовлении продуктов питания.
За последние несколько лет зарубежные ученые значительно продвинулись в понимании того, что связано с нашим питанием, начиная с самой пищи и ее восприятием и заканчивая пищевым поведением. Не будет преувеличением сказать, что в наши дни наука о вкусе является одной из самых быстроразвивающихся и интересных дисциплин. По мере углубления знаний, приходит понимание того, что каждый человек живет в своем собственном уникальном мире вкуса, который формируется его генетическим наследием, воспитанием и последующим пищевым опытом, а также культурной средой, в котором он живет.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дерндорфен Е. Сенсорика. Как люди воспринимают продукты питания / Пер.с немецкого. - Харьков: Гуманитарный центр, 2019. - 256 с.
2. Килкаст Д., Субраманиами П. Стабильность и срок годности. Мясо и рыбопродукты / Перевод с английс. под ред. Базарновой. - СПб.: ИД Профессия, 2012. - 420 с.
3. Ким Г.Н., Ким И.Н., Сафронова Т.М., Mere да Е.В. Сенсорный анализ продуктов из рыбы и беспозвоночных. - СПб.: Лань, 2014. - 512 с.
4. Ким И.Н., Бредихин С.А., Новикова A.B., Фенина Т.В. О сенсорном потенциале пищевых продуктов и его влияние на их потребление / / ВИНИТИ. Серия «Экологическая экспертиза», 2020. - Вып. 2. - С.2-54.
5. Майоров В.А. Вкусовые ощущения. - М.: Научный мир, 2011. - 374 с.
6. Носрэт С. Соль, жир, кислота, жар. Главные элементы хорошей кухни / Перевод с английского Л. Третьяк. - Минск: Попури, 2018. - 446 с.
7. Спесс Ч. Гастрофизика: новая наука о питании. - М.: КоЛибри, 2019. - 352
8. Холмс Б. Вкус: наука о самом малоизученном человеческом чувстве. - М.: Альпина Паблишер, 2018. - 348 с.
9. Flavour in food / Edited by A. Voilley and P. Etievant. - CSR Press, 2006. — 451 p.
10. Food Flavour Technology, 2nd edition / Edited by A. J. Taylor and R. S. T. Lin -forth. - Oxford : Wiley-Blackwell, 2010. - 360 p.
11. Kotthoff M.: Geruch und Ernährung. Teil 1: Die Grundlagen des Riechens. IN: Ernahrungs-umschau 5, 2015, 82-91.
12. Manzini I., Czesnik D.: Strukturelle und funktionelle Grundlagen des Schmeckens. IN: Hummel T., Welge-Lus-sen A. (Hrsg.): Riech- und Schmeckstorung-en.Thieme 2009,27-41.
13. Meyerhof W.: Geschmacksfragen -Neues aus der Ernährungsforschung. Mechanismen der Geschmackswahrnehmung und ihre Auswirkung auf das Essverhalten. IN: Moderne Ernährung Heute No. 1, 2003.
14. Reineccius,G.A. Flavor Chemistry and Technology. - Boca Raton: Taylor & Francis, 2006,—489 p.
15. Thermal Generation of Aromas / Edited by T. H. Parliment, R. J. McGorrin and C.-T. Ho. - Washington, DC : ACSSymposium Series, Vol. 409, American Chemical Society, 1989. - 560 p.
REFERENCES
1. Derndorf«! E. Sensorica. How people perceive food/Per.s German. - Kharkov: Humanitarian Center, 2019. - 256 p.
2. Kilcast D., Subramaniami P. Stability and shelf life. Meat and Fish Products/ Translated from English, ed. Bazarnova. - St. Petersburg: ID Profession, 2012. - 420 p.
3. Kim G.N., Ivim I.N., Safronova T.M., Megeda E.V. Sensory analysis offish and invertebrate products. - St. Petersburg: Lan, 2014. - 512 s.
4. Kim I.N., Bredikhin S.A., Novikova A.V., Fenina T.V. On the sensory potential of food products and its impact on their consumption//VINITI. Series "Environmental Expertise," 2020. - Issue 2. - Page 2-54.
5. Mayorov V.A. Taste sensations. - M.: Scientific world, 2011. - 374 p.
6. Nosret S. Salt, fat, acid, heat. The main elements of good cuisine/Translation from English L. Tretyak. - Minsk: Popuri, 2018. - 446 p.
7. Spess C. Gastrophysics: anew science of nutrition. - M.: CoLibri, 2019. - 352 s.
8. Holmes B. Taste: the science of the most little-studied human feeling. - M.: Alpina Pablisher, 2018. - 348 s.
9. Flavour in food / Edited by A. Voilley and P. Etievant. - CSR Press, 2006. — 451 p.
10. Food Flavour Technology, 2nd edition / Edited by A. J. Taylor and R. S. T. Lin -forth. - Oxford : Wiley-Blackwell, 2010. - 360 p.
11. Kotthoff M.: Geruch und Ernährung. Teil 1: Die Grundlagen des Riechens. IN: Ernahrungs-umschau 5, 2015, 82-91.
12. Manzini I., Czesnik D.: Strukturelle und funktionelle Grundlagen des Schmeckens. IN: Hummel T., Welge-Lus-sen A. (Hrsg.): Riech- und Schmeckstorung-en.Thieme 2009,27-41.
13. Meyerhof W.: Geschmacksfragen -Neues aus der Ernährungsforschung. Mechanismen der Geschmackswahrnehmung und ihre Auswirkung auf das Essverhalten. IN: Moderne Ernährung Heute No. 1, 2003.
14. Reineccius,G.A. Flavor Chemistry and Technology. - Boca Raton: Taylor & Francis, 2006.—489 p.
15. Thermal Generation of Aromas / Edited by T. H. Parliment, R. J. McGorrin and C.-T. Ho. - Washington, DC : ACSSymposium Series, Vol. 409, American Chemical Society, 1989. - 560 p.
