Упаковочные материалы для пищевой продукции с антимикробным компонентом природного происхождения Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА И УПАКОВКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

ТЕМА НОМЕРА

УДК 621.798.151 - 036.742.2

Упаковочные материалы для пищевой продукции

с антимикробным компонентом природного' происхождения

И. А. Кирш, д-р хим. наук

Московский государственный университет пищевых производств Ю. В. Фролова

ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва Д. М. Мяленко, канд. техн. наук ВНИИ молочной промышленности, Москва

Актуальной проблемой пищевой отрасли является обеспечение безопасности пищевых продуктов на всех этапах производства. Одной из основных проблем приводящей к ухудшению качества и безопасности продукции является воздействие факторов окружающей среды, в том числе микробиологическое воздействие [1, 2].

Упаковка пищевой продукции давно стала неотъемлемой её частью. Применение упаковки интенсифицирует технологические процессы производства, позволяет сохранить качество готовой продукции при длительном хранении и упрощает транспортировку и складирование. Обеспечение качества и безопасности пищевой продукции достигается применением правильно подобранной упаковки, учитывающей особенности упаковываемого продукта. В связи с этим в настоящее время на рынке упаковочной отрасли имеется широкий ассортимент упаковочных материалов, учитывающих особенности многообразной пищевой продукции и требованием к ним. Однако нет универсального упаковочного материала, который мог удовлетворять всем требованиям. Для получения материалов с необходимыми характеристиками в состав полимерной матрицы вводят дополнительные вещества модификаторы или сочетаю свойства нескольких индивидуальных материалов в одном комбинированном или многослойном материале. Одним из актуальных направлений в создании упаковочных материалов является приданием упаковки антимикробных свойств [3].

Для придания полимерным материалам антимикробных свойств целесообразно рассматривать возможность применения компонентов природного происхождения [4]. В последнее десятилетие большое внимание исследователей привлекают природные биологически активные соединения. Бетулин и его производные занимают одну из лидирующих позиций в ряду этих веществ. Бетулин находится в списке биологически активных добавок (БАД), рекомен-

дованных министерством здравоохранения и социального развития РФ для оптимизации питания и здоровья населения. Он гигиенически безопасный, имеет инертный запах и вкус, также микробиологически стерилен. Максимально возможную антимикробную активность проявляет только после пребывания в подправленном или переплавленном состоянии [5].

Целью работы являлось исследование упаковки модифицированной антимикробным компонентом природного происхождения предназначенной для контакта с пищевой продукцией. Для достижения поставленной цели исследовали многослойный полимерный материал, полученный соэкструзией и состоящий их слоев полиэтилена марки 15813 - 020 (г. Но-вополоцк, Республика Беларусь) с промежуточным слоем из адгезива Т1_ 4109 - Е (Израиль) и полиамида ПА - 6 (г. Гродно, Республика Беларусь). Материал модифицировали с внутренней стороны, контактирующей с пищевым продуктом антимикробным компонентом природного происхождения бетулином (г. Санкт -Петербург, «Березовый мир»). Содержание антимикробного компонента в многослойной полимерной пленке составляло 0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0%.

Полимерные материалы, контактирующие с пищевой продукцией в первую очередь должны соответствовать санитарно-химическим нормам. Полученные модифицированные многослойные материалы обладаю слегка золотисто-бежевым оттенком, поверхность ровная без видимых морщин, трещин и других дефектов.

Органолептический анализ исследуемых материалов, проведенный согласно инструкции по санитарно-химическому исследованию изделий, изготовленных из полимерных и других синтетических материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами № 880 - 71, показал, что водные вытяжки из исследуемых образцов, полученные при трех температурных режимах (20 °С, 40 °С и 60 °С) не обладают запахом интен-

сивностью свыше 1 балла, отсутствует осадок, мутность и изменение цвета.

Согласно ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки» комбинированные материалы на основе полиэтилена не должны выделять в контактирующий с ним продукт формальдегид в концентрации превышающей 0,100 мг/л. Оценка содержания формальдегида в водных вытяжках из материалов, с различной концентрацией антимикробного компонента, качественным методом, основанном на цветной реакции с хромотроповой кислотой, показала отсутствие формальдегида во всех образцах.

Антимикробная активность исследуемых модифицированных комбинированных материалов оценивалась по влиянию степени прилегания упаковочного материала к упаковываемому объекту на эффективность обеззараживания поверхности. Для этого суспензию микроорганизмов бактерии группы кишечных палочек (БГКП) с концентрацией 1 х104 КОЕ / см3 и суспензию плесневых грибов с концентрацией 2*104 КОЕ / см3 наносили на поверхность материала с последующим формированием пакета с упаковываемым модельным объектом и вакуумирова-нием. Полученные образцы инкубировали при комнатных условиях в течение 16 суток с контрольными точками каждые 2 суток. Эффективность обеззараживания выражали как логарифм общего числа микроорганизмов на поверхности исследуемого материала после завершения времени инкубации. На рисунке представлены данные изменения количества микроорганизмов в смывах с поверхности пленок после индукционного периода (2 часа).

Анализ данных показал, что введение антимикробного компонента в состав многослойной полимерной пленки в концентрации 0,5% и выше придает высокую эффективность ин-гибирования развития как БГКП, так и плесневых грибов.

Таким образом, на основании проведенных санитарно-химических и микробиологических исследований, полученных модифицированных многослойных материалов можно предположить о возможности использования разработанных материалов для упаковки пищевой продукции.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федотова, А.В. Полимерные на-нокомпозиции для поверхностной защиты мясных продуктов/А. В. Федотова, Ю.В. Фролова // Мясная индустрия. -2012. - № 9. - С. 55 - 58.

2. Федотова, О. Б. Разработка инновационной тары для мясной, молочной и пищевой продукции, модифицированной природными антимикробными и антиоксидантными компонентами/ О. Б. Федотова, Д. М. Мяленко // Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти Ва-

12,20607265

; -6-i s ; ч

aj о § *

с о 10

ПЗ С--1

1266311

9,998797732

8,29404964

¡,521460918

9,210340372

9,03

5,192956851

,075173815

п

Плесневые грибы

4,97

п

о 0 0,5 1 1,5

Концентрация антимикробной добавки, %

Изменение количества микроорганизмов на поверхности пленочного образца в зависимости от концентрации модификатора в материале

силия Матвеевича Горбатова. - 2016. -№ 1. - С. 321 - 322.

3. Фролова, Ю.В. Создание упаковочных полимерных материалов с антимикробными свойствами/Ю. В. Фролова, [и др.] // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. - 2017. - Т. 7. -№ 3 (22). - С. 145 - 152.

4. Федотова, О. Б. Исследования санитарно-гигиенических характеристик многослойных полимерных пленок для вакуумной упаковки, модифициро-

ванной природными антимикробными компонентами/ О. Б. Федотова, Д. М. Мя-ленко // Теория и практика переработки мяса. - 2016. - Т. 1. - № 2. - С. 51 - 55.

5. Исаева, А.Ю. Использование бе-тулина в технологии пищевых продуктов/А. Ю. Исаева, А. В. Гребенщикова // Успехи современного естествознания. -2012. - № 6. - С. 133.

REFERENCES

1. Fedotova A.V., Frolova Ju.V. [Polymer

nanocomposites for surface protection of meat products]. Mjasnaja industrija [Meat industry]. 2012, no 9, pp 55 - 58.

2. Fedotova O. B., Mjalenko D. M. [Development of innovative containers for meat, dairy and food products, modified by natural antimicrobial and antioxidant components]. M ez h d u n a ro d n aj a nauchno-prakticheskaja konferencija, pos vj ash h en n aj a pamjati Vasilija Matveevicha Gorbatova [International scientific-practical conference dedicated to the memory of Vasily Matveyevich Gorbatov]. 2016, no 1, pp 321 - 322.

3. Frolova Ju.V., Kirsh I.A., Beznaeva O.V., Pomogova D.A., Tihomirov A.A. [Creation of packaging polymeric materials with antimicrobial properties]. Izvestija vuzov. Prikladnaja himija i biotehnologija [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology]. 2017, T. 7, no 3 (22), pp 145 - 152.

4. Fedotova O. B., Mjalenko D. M. [Research of sanitary-hygienic characteristics of multilayer polymer films for vacuum packaging modified with natural antimicrobial components]. Teorija i praktika pererabotki mjasa [Theory and practice of processing meat]. 2016, T. 1, no 2, pp 51 - 55.

5. Isaeva A. Ju, Grebenshhikova A. V. [Use of betulin in food technology]. Uspehi sovremennogo estestvoznanija [The successes of modern natural science]. 2012, no 6, pp 133.

Упаковочные материалы для пищевой продукции с антимикробным компонентом природного происхождения

Ключевые слова

антимикробные свойства; бетулин; пищевая безопасность; полимерная упаковка

Реферат

В статье рассматривается проблема контаминации пищевой продукции в процессе хранения. Роль упаковочных материалов для обеспечения безопасности и качества упакованной продукции. Многослойные полимерные материалы в большинстве случаев по своей природе не обладают антимикробными свойствами, в связи с чем, является актуальным придание таким материалам антимикробных свойств. Введение антимикробных веществ в состав полимерной матрицы позволяет получать полимерные упаковочные материалы предотвращающие рост и развитие микроорганизмов порчи или снизить контаминацию упакованного продукта. Для придания полимерным материалам антимикробных свойств целесообразно рассматривать возможность применения компонентов природного происхождения. В связи с этим целью работы являлось исследование упаковки модифицированной антимикробным компонентом природного происхождения предназначенной для контакта с пищевой продукцией. Исследования проводили в лаборатории композиционных материалов Московского государственного университета пищевых производств совместно с лабораторий Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности. В качестве объектов исследования были выбраны многослойные полимерные материалы состава полиэтилен / адгезив / полиамид, содержащие антимикробный компонент (бетулин) в концентрации 0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0%. Полученные пленки исследовались на соответствие санитарно-химическим показателя, предъявляемым к материалам, контактирующим с пищевыми продуктами. Установлено, отсутствие негативного влияния модификатора на изучаемые показатели. Оценена антимикробная активность модифицированных полимерных материалов, и установлено, что при концентрации бетулина 0,5% проявляется угнетение развития бактерий группы кишечная палочка и плесневых грибов. При увеличении содержания модификатора в составе полимерной пленки антимикробная активность возрастала.

Авторы

Кирш Ирина Анатольевна, д-р хим. наук

Московский государственный университет пищевых производств,

125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 11

Фролова Юлия Владимировна

ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи

109240, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14);

Мяленко Дмитрий Михайлович, канд. техн. наук

Всероссийский научно-исследовательский институт молочной

промышленности, 115093 г. Москва, ул. Люсиновская, дом 35 корпус 7,

irina-kirsh@yandex.ru, himic14@mail.ru, myalenkod@list.ru

Packaging materials for food products with an antimicrobial component of natural origin

Key words

polymeric packaging; antimicrobial properties; betulin; food safety

Abstracts

The article deals with the problem of contamination of food products during storage. The role of packaging materials to ensure the safety and quality of packaged products. Multilayer polymeric materials in most cases by their nature do not have antimicrobial properties, in connection with which, it is actual to give such materials antimicrobial properties. The introduction of antimicrobial substances in the composition of the polymer matrix makes it possible to obtain polymeric packaging materials preventing the growth and development of microorganisms of spoilage or to reduce the contamination of the packaged product. To make polymeric materials antimicrobial properties, it is advisable to consider the possibility of using components of natural origin. In this connection, the aim of the study was to study a package modified with an antimicrobial component of natural origin intended for contact with food products. The studies were carried out in the laboratory of composite materials of the Moscow State University of Food Production jointly with the laboratories of the All-Russian Research Institute of Dairy Industry. Polyolefin / adhesive / polyamide composite materials containing an antimicrobial component (betulin) at a concentration of 0.5%, 1.0%, 1.5%, 2.0% were chosen as the study subjects. The films obtained were investigated for compliance with the sanitary and chemical index, which is required for materials in contact with food products. It is established that the modifier has no negative effect on the indicators studied. The antimicrobial activity of the modified polymeric materials was estimated, and it was found that at a betulin concentration of 0.5%, the development of E. coli bacteria and mold fungi is inhibited. With an increase in the content of the modifier in the composition of the polymer film, the antimicrobial activity increased.

Authors

Kirsh Irina Anatolyevna, Doctor of Chemical Science

Moscow State University of Food Production, 11, Volokolamskoye Shosse,

Moscow, 125080,

Frolova Yuliya Vladimirovna

Federal Research Center for food, biotechnology and food safety

2/14, Ustyinsky Proezd, Moscow, 109240,

Myalenko Dmitry Mikhaylovich, Candidate of Technical Science

All-Russian Research Institute of Dairy Industry, 35, bldg. 7, Lyusinovskaya

St., Moscow, 115093, irina-kirsh@yandex.ru, himic14@mail.ru,

myalenkod@list.ru