Структурирование понятия технологического качества пищевых добавок Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Структурирование понятия

технологического качества

пищевых добавок

А.А. Семёнова, канд. техн. наук

ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова Россельхозакадемии

Одной из важнейших задач, стоящих перед мясной промышленностью, является улучшение и стабилизация качества выпускаемой продукции в условиях нестабильного состава и свойств поступающего на переработку сырья. Наиболее распространенным путем решения этой задачи сегодня стало применение пищевых добавок, позволяющих направленно изменять функционально-технологические характеристики пищевой системы и получать определенный технологический эффект.

^ Быстрое развитие рынка пищевых добавок и широкое применение их различных торговых форм показывает, что проблема качества с усложнением рецептурных составов продуктов питания сегодня приобретает особую значимость.

В условиях постоянного роста цен на пищевые добавки изготовители чрезвычайно заинтересованы осуществлять объективный выбор их торговых форм и доз внесения с целью минимизации затрат на производство мясопродуктов и стабилизации их качества, а, следовательно, повышать технологическую обоснованность применения пищевых добавок. Учитывая многообразие предложений на рынке пищевых добавок и отсутствие достаточной базы стандартизированных требований к ним, перед технологами встает серьезная проблема рационального использо-

вания пищевых добавок. В этих условиях единственным путем решения проблемы, применительно ко всему ассортименту вырабатываемой продукции, является комплексная оценка технологического качества пищевых добавок и соответствия его уровня специфике технологических задач.

На основе обобщения литературных данных и опыта работы специалистов ГНУ ВНИИМП им. В.М. Горбатова с предприятиями мясной промышленности был выделен и систематизирован спектр задач, связанных с обеспечением качества продукции и требующих постоянного проведения комплексной оценки качества пищевых добавок (см. рисунок). Успешное решение указанных задач требует значительной экспериментальной и аналитической работы с применением теоретических основ квалиметрии.

Методология комплексной оценки качества пищевых добавок

1

Объективизация решения технологических задач, связанных с адекватным применением пищевых добавок

1 1

Задачи выбора на основе сравнительной оценки торговых форм (экспериментальных образцов) пищевых добавок и продукции с их применением Задачи управления качеством пищевых добавок и продукции с их применением

1 |||||

Щ

я ^

>-> С

-в- и

cd К

ч а

о g

я р

X о

о 1S

н «

о Ч

с о

S а.

4 н

Н-Г V

с к з

„ я 2

1 § 8

I е §

я 5 о

о 'S «

С о о

5 Я м

о. ° <и

Я"

О

та ч

2 >я

я о

В я

и

Я 1-Г

cd KL

СО 1-4 ° U

-в- В Я

•е- о |

ю s о в S «

* 8 о Я

я с

Lh

о ч

о в

X

« §

о я

и я

й Я

ЕЗ О

Я

о

-8-

■е-

X Я X

л а.

4 О

ою « изо ° ш Я <L> W ш Я Я к

5 Ч У кС»

О — -О* Я

0 g-X

5 -е- 8

к X ч

л в о

1 ¡ю g g Я

I & к

3 °

о.

о

Й

я

а.

cd

со

о

н 3

(D я с

я и

о я

ч н

со о

cd я

н о ч CD а. о Р и

о. св

я О,

о cd

о X

я

ч

к

ч

и

КЗ

к

О Он

я &

К ч

CD о

& и

5

3 о я

С я л н

cd ч к

и й) Я

Я н &

о я я

Я ч ч

о ч <D

К cd cd я & Я

И cd

О <D Я о X я Я Я

Я я

ч я

о в: CD

ч Я

Сц о cd

(D X Он

С Cd я X

ä й н

Н Я £е!

£ О cd

Я я а

8 3 8

ЕЙ

и 5 й

— ^ S

л 3

о ^ u

О Я Q}

>Я Я я

я

■ея

я

CL

я

ч си о.

с

я

9

и

О

о

и

3

со о в

я И

я J3 ч Я н

я CÖ о

и я Я

& о я р. о

О я н

Он и я и

с оЗ cd О. cd X

CQ Б ■е-

н X

о о Я

я ¡4

cd И Р о О О

со о я

О Я с S я я и о

о о я и cd со ч

о

С я X о н

5 «

§ в

6 «

« 3

я я

« н

и я

я ^

я я

я я.

О) &

а я

Классификация технологических задач, объективизация решения которых базируется на методологии комплексной оценки качества ПД

Квалиметрия (от латинского «квали» — качество и древнегреческого «метро» — измерять) — область науки, изучающая и разрабатывающая принципы и методы количественной оценки качества.

Основополагающие принципы теории квалиме-трии, разработанные российскими учеными Г.Б. Чижовым, Г.Г. Азгальдовым, A.M. Бражниковым, H.H. Липатовым (мл.), А.Б. Лисицыным, В.И. Ивашовым, Ю.А. Иванкиным, А.И. Субетто, A.C. Ра-тушным, В.А. Андреенковым и др., применительно к оценке качества анализируемого объекта включают:

- необходимость определения (формулирования) цели оценки качества;

- структурирование общего качества объекта путем выделения единичных показателей и построения их иерархической структуры;

- описания области изменения значений единичных показателей путем определения границ их измерения и эталонных значений, а также их нормирования (шкалирования) для отражения приближения текущих значений к эталонным;

- преимущественное использование при оценке сложных объектов интегральных и комплексных показателей качества, полученных с применением математических моделей оценки;

- необходимость разработки для исследуемого объекта системного подхода к комплексной оценки его качества, включающего методы определения единичных показателей, общий алгоритм получения комплексных оценок, анализ и оформление результатов применительно к целям проведения оценки.

Анализ и обобщение методологических, теоретических и экспериментальных аспектов теории квали-метрии позволили развить и формализовать общие принципы квалиметрии применительно к новой области — оценке технологического качества пищевых добавок с целью их применения, адекватного решаемым технологическим задачам.

Применимость, сопоставимость и адекватность результатов комплексной оценки пищевых добавок зависит от правильного структурирования понятия их технологического качества применительно к целям (задачам) и объектам оценки.

Под структурированием качества необходимо понимать построение некоторой иерархической структуры свойств исследуемого объекта (объектов). Применительно к комплексной оценке пищевых добавок целесообразно проводить структурирование понятия качества путем выделения основной, дополнительных и побочных технологических функций*.

Для основных групп пищевых добавок, применяемых в мясной промышленности, на основании анализа литературных данных и результатов собственных исследований были выделены технологические функции, которые могут быть основой при составлении программ исследований. Целью этих программ является комплексная оценка их качества, а также сравнение и выбор торговых

форм с использованием результатов такой оценки (табл. 1-3).

Структурирование понятия качества пищевых добавок с выделением технологических функций позволяет обоснованно выбрать перечень функционально-технологических показателей, которые должны быть исследованы при проведении комплексной оценки.

При выборе перечня показателей для проведения комплексной оценки следует учитывать, что одна и та же технологическая функция пищевой добавки может быть оценена по изменению одного или нескольких показателей. Во избежание излишнего возрастания объемов исследований, из возможного перечня показателей рекомендуется выбирать только те функционально-технологические показатели, которые удовлетворяют следующим условиям:

- значения показателя могут быть измерены с применением известных общепринятых (ГОСТиро-ванных, аттестованных, хорошо отработанных) методов и средств измерения с установленными метрологическими характеристиками;

- значения показателей не должны быть взаимосвязанными (взаимозависимыми);

- для показателя должен быть известен диапазон изменения его значений (допустимые пределы, эталонные значения, направления целесообразного изменения значений) применительно к исследуемому объекту (модельной среде и/или мясопродукту) и предпочтительная оценка значений этого показателя в рассматриваемом диапазоне /при отсутствии таких данных необходимо осуществить их экспериментально-экспертную оценку.

В перечень показателей для комплексной оценки технологического качества пищевых добавок должны включаться функционально-технологические показатели, характеризующие проявление всех технологических функций или, при невозможности подбора показателей, отвечающих вышеназванным требованиям, наиболее важных из них.

При уточнении перечня функционально-технологических показателей, если одна технологическая функция ПД характеризуется несколькими функционально-технологическими показателями, то для выбора из них соответствующего представителя могут быть предложены следующие подходы:

- при наличии нескольких взаимосвязанных показателей из них выбирают показатель, являющийся (по мнению аналитика) наиболее важным или у которого диапазон изменения экспериментальных значений наибольший;

- при наличии нескольких несвязанных или слабо связанных между собой показателей, но характеризующих одну технологическую функцию, следует по таким показателям построить и рассчитать интегральный показатель, который и использовать при комплексной оценке качества. В соответствии с предложенными подходами к

структурированию понятия технологического каче-

* См. статью Семеновой A.A. «Комплексная оценка качества пищевых добавок, применяемых в мясной промышленности», «Все о мясе», №2, 2009.

ства пищевых добавок, рассмотрим некоторые частные схемы проведения комплексной оценки пищевых добавок одного функционального назначения.

Для пищевых красителей основной технологической функцией является окрашивание пищевой системы или отдельных ее частей в требуемый цвет. В качестве дополнительной функции рассматривается придание устойчивости присущим мясной системе цветовым характеристикам в процессе изготовления и хранения под действием физико-химических воздействий (свет, температура) и в течение времени.

Выводы о степени проявления основной и дополнительных технологических функций предпочтительнее делать на основе инструментальной, а не органолептической оценки, поскольку она дает возможность объективного сравнения цветовых характеристик, полученных с временным разрывом от нескольких дней до нескольких лет.

При использовании инструментального метода определения цвета основная функция пищевого красителя будет описываться набором из трех показателей (Ь, а, Ь), а дополнительная — таким же набором, но до и после воздействия определенного фактора. Для возможности анализа получаемых при инструментальной оценке данных о цветовых характеристиках, необходимо провести свертывание показателей (т.е. их агрегирование, объединение, осуществляемое согласно некоторому закону), позволяющее перейти от оценки качества по значениям отдельных показателей к оценке качества по интегральным (обобщенным) критериям.

Для описания основной технологической функции пищевого красителя был предложен критерий соответствия цвета выбранному эталону с вычислением по следующей формуле:

к,. = 1-

Ь,-Ь,

у ,

I У

1

где Ь2; ^1, а2; Ьг, Ь2 — значения показателей светлоты, красноты и желтизны до и после воздействия фактора.

К побочным технологическим функциям пищевых красителей следует отнести появление нежелательного оттенка цвета или изменение (в том числе обесцвечивание) цвета в присутствии других пищевых добавок (консервантов, регуляторов кислотности) и/или при изменении рН пищевой системы, неоднородное распределение по массе окрашиваемой мясной системы, а в некоторых случаях — окрашивание жира и шпика в «структурных» колбасных изделиях, окрашивание воды при вторичной тепловой обработке, а также возможное проявление токсичности.

Важным для комплексной оценки пищевых красителей является принятие решения о необходимости или ее отсутствии в исследованиях на токсичность. Особую озабоченность вызывают красители на основе ферментированного риса, которые получают микробиологическим путем и процесс изготовления которых может протекать с накоплением токсичного вещества цитринина. Исследования на токсичность могут быть проведены в течение 9 дней с использованием метода автоматического биотестирования на культуре инфузорий Те^аЬутепа руп-£огш18, которые уже позволили выявить токсичные образцы из числа поставляемых в Россию препаратов ферментированного риса. В отношении других красителей такой опасности нет.

Таким образом, в результате структурирования понятия технологического качества пищевых красителей было получено следующее математическое выражение:

к.

■ ^ . ^ к

где Ь, а, Ь; — значение показателя светлоты, красноты и желтизны 1-го образца белковой системы (или мясопродукта);

Ьэ, аэ, Ьэ — эталонное значение показателя светлоты, красноты и желтизны (минимальное значение показателя светлоты, максимальное — красноты, минимальное — желтизны среди всех образцов белковых систем (или мясопродуктов) с исследуемым красителем);

аь, аа, аь — коэффициенты весомости показателей светлоты, красноты и желтизны, (для мясной продукции рекомендуется использовать следующие значения — аь = 0,3; аа = 0,5; аь = 0,2).

Дополнительную функцию пищевых красителей предложено оценивать по критерию общей устойчив ости цвета —

где У1 — устойчивость цвета растворов препарата красителя (белковой системы, готового мясопродукта) к воздействию ^технологического фактора (температуры, продолжительности хранения, света и др.), определяемая по формуле:

где Ко — комплексный критерий технологического качества '-го пищевого красителя;

К' — критерий соответствия эталону цвета, характеризующий основную технологическую функцию л'-го красителя;

Уо' — интегральный показатель общей устойчивости л'-го красителя к воздействию технологических факторов;

Кпоб'— показатель, характеризующий проявление нежелательной побочной функции, принимающий дискретные значения 1 (выявление побочной функции, например, токсичности при биотестировании /при росте культуры Те^аЬутепа от 100 % включительно и выше/) и 0 (отсутствие побочной функции, например, проявление токсичности /при росте культуры менее 100 % к контрольному значению/).

Приведенная выше формула была использована при комплексной оценке качества торговых форм и новых видов красителей (38 наименований), а также их ранжирования по технологическому качеству. Наиболее соответствующими специфике применения в мясной промышленности являлись препараты красителей на основе кармина (Е120).

В мясной промышленности применение консервантов ограничено законодательно. В связи с этим

для увеличения сроков годности мясной продукции повсеместно применяются комплексные пищевые добавки бактериостатического действия, представляющие собой смеси солей пищевых кислот. Для их комплексной оценки структурирование технологического качества позволило получить следующую формулу:

К — V К V V

ло АКОЕ АрН й™ ф

где Ка — комплексный критерий качества пищевой добавки;

Какое — показатель, характеризующий основную технологическую функцию (подавление развития патогенной и гнилостной микрофлоры в течение заданного срока годности);

КдрН— показатель, характеризующий уровень снижения рН в образце от внесения пищевой добавки;

Кда№ — показатель, характеризующий уровень снижения активности воды в образце от внесения пищевой добавки;

Кор — показатель, характеризующий органолеп-тическую оценку образца, изготовленного с пищевой добавкой.

Входящие в формулу величины представляют собой безразмерные нормированные значения с диапазоном изменения от нуля до единицы.

Для показателя, характеризующего основную функцию, учитывая его наибольшую значимость (весомость) в комплексной оценке использовали функцию нормировки следующего вида:

Г ДКОЕ """ - АКОЕ,

-при отриц. результате на патогены

КМ0Е = { АКОЕ™ - АКОЕ"""

[О, при наличии патогенов или при КМАФАнМ больше нормы

где АКОЕшзх, АКОЕшшп — максимальное и минимальное изменения значения КМАФАнМ из числа наблюдений за 1 образцами мясной продукции с ПД в течение их срока хранения;

АКОЕ1 — изменение значения КМАФАнМ для 1-го образца мясной продукции с ПД в течение его срока хранения.

Для расчета и Кор использовали линейную нормировку, отражающую приближение 1-го значения показателя к его наибольшему значению, полученному при выполнении серии экспериментов. Для расчета Крн использовали линейную нормировку, отражающую приближение 1-го значения показателя к его наименьшему значению, полученному при выполнении серии экспериментов.

Математическое выражение для комплексного критерия качества пищевых добавок бактериостати-ческого действия, полученное в результате структурирования понятия их технологического качества, было использовано при разработке отечественной комплексной пищевой добавки «Баксолан».

Таким образом, методология комплексной оценки качества еще раз показала широкие возможности для решения различных технологических задач, связанных с выбором и сравнительной оценкой пищевых добавок.

Таблица 1. Технологические функции пищевых красителей, фиксаторов цвета и консервантов

Классификационный вид технологической функции Описание технологической функции для

пищевых красителей и их торговых форм, в т.ч. смесей красителей фиксаторов цвета — нитритов, нитратов и содержащих их посолочных смесей пищевых консервантов и их торговых форм, в т.ч. смесей консервантов

Основная Окрашивание пищевой системы или отдельных ее частей в требуемый цвет Образование цвета за счет реакции NO с миоглобином Подавление развития патогенной и гнилостной микрофлоры с целью обеспечения микробиологической безопасности продукта в течение заданного срока годности

Дополнительные Придание устойчивости присущим мясной системе цветовым характеристикам в процессе изготовления и хранения под действием физико-химических воздействий (свет, температура) и в течение времени Обеспечение микробиологической безопасности мясопродуктов, в том числе подавление образования токсинов Образование аромата ветчинности Снижение рН продукта Снижение активности воды в продукте

Побочные Появление нежелательного оттенка цвета или изменение (в том числе обесцвечивание) цвета в присутствии других ПД (консервантов, регуляторов кислотности) и/или при изменении значения рН пищевой системы Неоднородное распределение по массе окрашиваемой мясной системы Окрашивание жира и шпика в «структурных» колбасных изделиях Окрашивание воды при вторичной тепловой обработке Возможное проявление токсичности Возможное проявление токсичности (превышение остаточного количества в готовом продукте) Образование нитрозаминов Подавление наряду с нежелательной и желательной микрофлоры (в сырокопченых и сыровяленых изделиях) Придание излишне соленого вкуса (для посолочных смесей) Возможное проявление токсичности (превышение остаточного количества в готовом продукте) Изменение органолептических характеристик продукта, в т. ч. обесцвечивание Подавление наряду с нежелательной и желательной микрофлоры (в сырокопченых и сыровяленых изделиях)

Таблица 2. Технологические функции антиокислителей, регуляторов кислотности, пищевых фосфатов

Описание технологической функции для

антиокислителей и их торговых форм, в т.ч. смесей регуляторов кислотности и их торговых форм, в т.ч. смесей пищевых фосфатов

Основная Торможение процессов окислительной порчи в течение заданного срока годности Изменение функционально-технологических характеристик мясной системы Изменение функционально-технологических характеристик мясной системы

Дополнительные Стабилизация / улучшение цвета Изменение рН мясной системы / продукта Снижение активности воды в продукте Бактериостатическое действие Антиокислительное действие Сокращение потерь массы / выделения влаги при упаковывании, транспортировании и хранении Изменение рН мясной системы / продукта Сокращение потерь массы/выделения влаги при упаковывании, транспортировании и хранении Снижение активности воды в продукте (незначительное) Бактериостатическое действие (незначительное) Антиокислительное действие (незначительное)

Побочные Проокислительное действие (как правило, в результате передозировки) Ухудшение органолептических характеристик продукта Неравномерность распределения по массе продукта Возможное проявление токсичности Чрезмерное подкисление мясной системы / продукта Придание продукту постороннего запаха и вкуса Придание продукту несвойственного оттенка цвета Возникновение дефектов консистенции Негативное изменение вкуса («омыленность») Подавление процессов цветообразования Чрезмерно высокое содержание общего фосфора в продукте Изменение соотношения Са:Р в продукте Снижение технологического эффекта от использования гелеобразователей (при определенном диапазоне дозировок)

Таблица 3. Технологические функции пищевых эмульгаторов, гелеобразователей, усилителей вкуса и аромата, некоторых других добавок сходного назначения

Описание технологической функции для

Пищевые эмульгаторы, их товарные формы и смеси, некоторые виды крахмалов, белков и т.п. Гелеобразователи и загустители, их торговые формы и смеси, модифицированные крахмалы Усилители вкуса и аромата, ароматизаторы, экстракты пряно-ароматических растений

Основная Эмульгирование жира Улучшение консистенции готового продукта Усиление/модификация вкуса и аромата готового продукта

Дополнительные Улучшение консистенции продукта Направленное изменение вязкостных характеристик пищевой системы, фарша Увеличение доли связанной влаги Снижение потерь при тепловой обработке Снижение калорийности продукта за счет замены части жира Повышение влагосвязывающей способности пищевой системы, фарша Снижение потерь при тепловой обработке Повышение стойкости аромата, свойственного продукту, к технологическим воздействиям Антиокислительное действие (для экстрактов пряностей) Бактериостатическое действие (для экстрактов пряностей) Улучшение цвета готового продукта (для экстрактов пряностей)

Побочные Ухудшение цвета готового продукта Повышение содержания жира в готовом продукте Ухудшение запаха и вкуса готового продукта Снижение содержание белка в продукте Ухудшение цвета готового продукта Отделение влаги в процессе хранения продукта Неравномерное распределение по массе мясного сырья, продукта Усиление негативных оттенков вкуса Придание посторонних оттенков вкуса и аромата Биологически активное действие (для экстрактов пряностей - в случае пищевого продукта общего назначения)