CC BY
57
Качество продуктов питания и методы контроля
для прогнозирования стабильности и безопасности пищевых продуктов в отношении роста микробов, скорости химических реакций, ухудшающих химические и физические свойства продуктов питания. Измеряя и контролируя активность воды в пищевых продуктах, можно предсказать, какие микроорганизмы будут потенциальными источниками порчи и инфекции. Кроме того, можно поддерживать химическую стабильность пищевых продуктов; минимизировать не ферментативные реакции вздутия и спонтанные реакции автокаталитического липидного окисления; продлевать активность ферментов и витаминов в пище; оптимизировать такие физические свойства продуктов, как текстура и срок годности [5, 6].
Растущее признание показателя водной активности подтверждается соответствующими правилами, подробно описывающими конкретные требования, критические контрольные точки и методы, которым должна следовать пищевая промышленность, чтобы гарантировать, что продукты производятся в благоприятных санитарных условиях и являются чистыми, полезными и безопасными [7].
Новые технологические приемы для регулирования активности воды в продуктах питания необходимы для обеспечения безопасности и ка-
УДК 664.785.86
Влияние в-гглюкана на активность воды
в продуктах питания
В.М. Гематдинова; З.А. Канарская, канд. техн. наук;
А.В. Канарский, д-р техн. наук, профессор
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Мониторинг активности воды -важная контрольная точка для многих технологических операций в пищевой промышленности. Невозможно переоценить важность активности воды (аw) в пищевых продуктах. На протяжении всей истории активность воды в пищевых продуктах контролировалась сушкой, добавлением сахара или соли и замораживанием. Эти методы предотвращают порчу и поддерживают качество продуктов питания [1].
Активность воды представляет собой отношение парциального
давления паров воды в равновесии с поверхностью пищевого продукта к парциальному насыщению паров водяного пара на воздухе при той же температуре. Это равно относительной влажности воздуха в равновесии с пищевым продуктом [2]. Активность воды в пищевом продукте описывает энергетическое состояние воды в продукте и, следовательно, ее способность действовать как растворитель и участвовать в химических и биохимических реакциях и росте микроорганизмов [3, 4]. Это важное свойство, которое используется
чества изготовляемых пищевых продуктов. В этой связи перспективен поиск пищевых добавок для регулирования активности воды в пищевых продуктах [8].
Цель настоящей работы - определение влияния р-глюкана на активность воды в продуктах питания.
Следует различать понятия «массовая доля влаги» и «активность воды». Массовая доля влаги - это выраженное в процентах отношение массы воды к общей массе продукта, зависящее от массы продукта. Активность воды - это доля «свободной» воды в продукте, которая не зависит от массы продукта. Продукты, содержащие большее количество влаги, как правило, имеют более высокий показатель активности воды.
Содержание влаги определяли по ГОСТ 31640-2012. Определение содержания сухих веществ в зерне и получаемых продуктах проводили на анализаторе влажности МХ-50.
Определение активной воды в продуктах и продолжительности стабилизации парциального давления водяного пара над поверхностью продукта проводили на анализаторе Novasina LabMaster-aw при температуре 25 °С. Активность воды (аw) величина относительная.
В качестве р-глюкана использовали изолированный из отрубей овса р-глюкан по способу, описанному в работе [9, 10], и концентраты Р-глюкана, полученные фракционированием отрубей овса и проращиванием голозерного и пленочного зерна овса [11, 12].
Содержание р-глюкана в изоляте составило 87 %, в концентрате, полученном фракционированием, - 22%, в концентрате, полученном проращиванием овса, - 22%. Количество вводимого р-глюкана в продукты проводили исходя из его содержания в р-глюкансодержащих веществах.
Определение влияния р-глюкана на активность воды проводили на продуктах питания, содержащих различное количество воды: мясо, хлеб пшеничный, шоколад молочный, какао и сухое молоко.
Исследования показали, что активность воды в продуктах, содержащих р-глюкан, находится на достаточно низком уровне (табл. 1) и зависит от содержания в продукте р-глюкана. Количественная оценка активности воды по показателю aw указывает на взаимосвязь этого показателя с содержанием в продуктах р-глюкана. Наименьшее значение этого показателя у изолята р-глюкана, который содержит около 87% р-глюкана, в то время, как у концентратов этот показа-
Таблица 1
Активность воды в р-глюкансодержащих продуктов
Параметр активности воды
Наименование а w Продолжительность стабилизации парциального давление водяного пара над поверхностью продукта, мин: с
Изолят р-глюкана из овсяных отрубей 0,177 04:04
Концентрат р-глюкана, полученный фракционированием овсяных отрубей 0,393 03:04
Концентрат р-глюкана, полученный проращиванием голозерного овса 0,221 03:42
Концентрат р-глюкана, полученный проращиванием пленочного овса 0,236 03:54
Таблица 2
Влияние р-глюкана на активность воды в продуктах*
Активность воды а „ в продуктах при добавлении р-глюкана
Наименование продукта Содержание влаги, % Исходный продукт Изолят р-глюкана Концентрат р-глюкана, полученный фрак-циониро-ванием Концентрат р-глюкана, полученный проращиванием голозерного овса Концентрат р-глюкана, полученный проращиванием пленочного овса
Мясо 50% говядины + 50% свинины 80,0 0,869 0,855 0,835 0,828 0,829
Хлеб пшеничный 44,0 0,841 0,840 0,839 0,829 0,734
Шоколад молочный 0,2 0,233 0,230 0,225 0,208 0,204
Какао 3,1 0,315 0,215 0,262 0,193 0,218
Сухое молоко 2,4 0,393 0,269 0,248 0,168 0,197
* Количество вводимых в продукт: изолята р-глюкана 1,2%, концентратов - 6%.
Таблица 3
Влияние р-глюкана на продолжительность стабилизации парциального давления водяного пара над поверхностью продуктов*
Продолжительность стабилизации парциального давления водяного пара над поверхностью продуктов при добавлении р-глюкана, мин: с
Наименование продуктов Исходный продукт Изолят р-глюкана Концентрат р-глюкана, полученный фракционированием Концентрат р-глюкана, полученный проращиванием голозерного овса Концентрат р-глюкана, полученный проращиванием пленочного овса
Мясо 50% говядины +50% свинины 29:04 16:16 20:11 22:52 21:31
Хлеб пшеничный 20:43 18:07 15:40 20:53 16:29
Шоколад молочный 07:34 07:33 07:55 11:08 02:04
Какао 05:40 02:00 02:28 02:36 02:44
Сухое молоко 15:50 03:59 04:14 02:20 02:20
* Количество вводимых продукт: изолята р-глюкана 1,2%, концентратов - 6%.
тель равен 22%. Продолжительность стабилизации парциального давления водяного пара над поверхностью продукта у изолята р-глюкана выше, чем у других продуктов. Это указывает на водоудерживающую способность р-глюкана и перспективность его использования для структурирования воды в пищевых продуктах.
Введение р-глюкана в продукты питания показало, что влияние р-глюкана на активность воды взаимосвязано с содержанием воды
в пищевом продукте. При введении р-глюкана в мясо, как в виде изолята, так и в виде концентрата, активность воды снижается незначительно. При этом концентраты р-глюкана влияют на активность воды в мясе в большей степени, чем изолят р-глюкана (табл. 2).
Содержание воды в пшеничном хлебе 44,0% и, соответственно, активность воды в хлебе ниже по сравнению с этим показателем в мясе. Также существенное влияние на ак-
КАЧЕСТВО ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ
ТЕМА НОМЕРА
тивность воды в хлебе оказывают концентраты р-глюкана [13].
Наиболее существенно изопят и концентраты р-глюкана влияют на активность воды в шоколаде молочном, какао и сухом молоке.
При этом наибольшее влияние на активность воды в этих продуктах оказывают концентраты р-глюкана, полученные проращиванием голозерного и пленочного зерна овса. В частности, при введении изолята Р-глюкана в указанные выше продукты активность воды снижается более чем на 30%.
Как видно из результатов, представленных в табл. 3, вводимый в продукты питания р-глюкан влияет и на продолжительность стабилизации парциального давления водяного пара над поверхностью продуктов. Продолжительность стабилизации парциального давления водяного пара над поверхностью продуктов снижается по мере снижения содержания воды в продуктах питания. Значения продолжительности стабилизации парциального давления водяного пара над поверхностью продуктов позволяют сделать вывод о существенных изменениях в структуре воды, присутствующей в продуктах питания [8].
Влияние р-глюкана на активность воды в продуктах питания зависит от содержания воды в этих продуктах. Со снижением содержания воды в продуктах питания влияние р-глюкана на активность воды возрастает.
Проведенные исследования позволяют рекомендовать р-глюкан для снижения показателя активности воды в сухих продуктах питания и, соответственно, увеличения безопасности этих продуктов.
Работа выполнена в рамках госзадания Минобрнауки РФ (задание № 15.9949.2017/ДААД) и при финансовой поддержке Российского Фонда «Михаил Ломоносов» и «Иммануил Кант» DAAD (грант 91647680).
ЛИТЕРАТУРА
1. Barbosa-Cánovas, Gustavo V. Water Activity in Foods /V. Gustavo Barbosa-C á novas // Fu ndamentals and Applications. - 2007. - 434 p.
2. Lutovska, M. Water activity vs. equilibrium moisture content vodena aktivnost nasuprot RAVNOTEZNE VLAZNOSTI Materijala/ M. Lutovska // Journal on Processing and Energy in Agriculture. - 2016. - 2. - №. 20. -P. 69-72.
3. Sandulachi, E. Water activity concept and its role in food preservation/ E. Sandulachi //
Recommended for publication. -2012. -P. 40-48.
4. Grasso, E. M. The microbiological safety of low water activity foods and spices/E.M. Grasso. - New York, U.S. A.: Springer, 2014. - 403-424 p.
5. Mohammad Ayub Said Wahab and Yasser Durrani. Effect of Water Activity (Aw) Moisture Content and Total Microbial Count on the Overall Quality of Bread. Department Food Science and Technology, NWFP Agriculture University, Peshawar - Pakistan, 2003. - №. 3. - P. 274278.
6. Rahman, M.S. Food preservation: overview/M.S. Rahman // CRC Press, Boca Raton, FL, USA. - 2010. - P. 3-18.
7. Farakos, SMS. Modeling the influence of temperature, water activity and water mobility on the persistence of Salmonella in low-moisture foods/SMS Farakos [ et all] // IntL J Food Microbiol. - 2013. -№ 2. - P. 280-293.
8. Champagne-Ardenne, B. P. Water content, water activity, water structure and the stability of foodstuffs/B.P. Champagne-Ardenne // Food Control. - 2001 (12). - P. 409-417.
9. Гематдинова, В.М. Ферментативное выделение р-глюкана из овсяных отру-бей/В.М. Гематдинова, З.А. Канарская, А.В. Канарский // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. -2017. - № 9. - С. 16-19.
10. Гематдинова, В.М. Влияние щелочной и ферментативной обработки зерна овса и овсяных отрубей на выход р-глюкана/В.М. Гематдинова, А.В. Канарский, И.И. Сметанская // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2017. - № 3. - С. 164168.
11. Гематдинова, В.М. Влияние кислотности среды на выход р-глюкана из овсяных отрубей/В.М. Гематдинова, А. В. Канарский // Вестник Международной академии холода МАХ. - 2017. -№ 4. - С. 18-23.
12. Гематдинова, В.М. Получение концентрата р-глюкана из овсяных отрубей для функциональных продуктов пита-ния/В.М. Гематдинова, З.А. Канарская, А.В. Канарский // Пищевая промышленность. - 2018. - № 3. - С. 19-22.
13. Black, JL. Effect of water activity on the inactivation kinetics of Escherichia coLi by electron beam in ground beef, chicken breast meat, and trout fiLLets/JL Black, J. Jaczynski // IntL J Food Sci TechnoL. - 2008. - № 4. - P. 579586.
REFERENCES
1. Barbosa-Cánovas, Gustavo V. Water Activity in Foods / V. Gustavo Barbosa-Cánovas // Fundamentals and Applications. - 2007. - 434 p.
2. Lutovska, M. Water activity vs. equilibrium moisture content vodena aktivnost nasuprot RAVNOTEZNE VLAZNOSTI Materijala/ M. Lutovska // Journal on Processing and Energy in Agriculture. -
2016. - 2. - №. 20. - P. 69-72.
3. Sandulachi, E. Water activity concept and its role in food preservation/E. Sandu-lachi // Recommended for publication. -2012. - P. 40-48.
4. Grasso, E. M. The microbiological safety of low water activity foods and spices/E.M. Grasso. - New York, U.S. A.: Springer, 2014. - 403-424 p.
5. Mohammad Ayub Said Wahab Effect of Water Activity (Aw) Moisture Content and Total Microbial Count on the Overall Quality of Bread/Mohammad Ayub Said Wahab, Yasser Durrani // Department Food Science and Technology, NWFP Agriculture University, Peshawar, Pakistan, 2003. -№. 3. - P. 274-278.
6. Rahman, M. S. Food preservation: overview/M.S. Rahman // CRC Press, Boca Raton, FL, USA. - 2010. - P. 3-18.
7. Farakos, SMS. Modeling the influence of temperature, water activity and water mobility on the persistence of Salmonella in low-moisture foods/ SMS Farakos [et all] // Intl J Food Microbiol. - 2013. -№ 2. - P. 280-293.
8. Champagne-Ardenne, B.P. Water content, water activity, water structure and the stability of foodstuffs/B.P. Champagne-Ardenne // Food Control. - 2001 (12). - P. 409-417.
9. Gematdinova, V. M. Fermentativ-noe vydelenie p-g[yukana iz ovsyanyh otrubej/V.M. Gematdinova, Z.A. Kanars-kaya, A.V. Kanarskij // Hranenie i pere-rabotka sel'skohozyajstvennogo syr'ya. -
2017. - № 9. - P. 16-19.
10. Gematdinova, V.M. Vliyanie shch-elochnoj i fermentativnoj obrabotki zer-na ovsa i ovsyanyh otrubej na vyhod p-g[yukana/V.M. Gematdinova, A.V. Kanarskij, I. I. Smetanskaya // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo univer-siteta inzhenernyh tekhnologij. - 2017. -№ 3. - P. 164-168.
11. Gematdinova, V. M. Vliyanie kislotnosti sredy na vyhod p-g[yukana iz ovsyanyh otrubej/ V.M. Gematdinova, A.V. Kanarskij // Vestnik Mezhdunarodnoj akademii holoda MAH. - 2017. - № 4. -P. 18-23.
12. Gematdinova, V. M. Poluchenie koncentrata p-g[yukana iz ovsyanyh otrubej dlya funkcional'nyh produktov pitaniya/ V. M. Gematdinova, Z. A. Ka-narskaya, A. V. Kanarskij // Pishcheva-ya promyshlennost'. - 2018. - № 3. -P. 19-22.
13. Black, JL. Effect of water activity on the inactivation kinetics of Escherichia coli by electron beam in ground beef, chicken breast meat, and trout fillets/ JL Black, J. Jaczynski // Intl J Food Sci TechnoL - 2008. - № 4. -P. 579-586.
Влияние р-глюкана на активность воды в продуктах питания Ключевые слова
активность воды; р-глюкан; продукты питания реферат
Мониторинг активности воды является важной контрольной точкой для многих технологических операций в пищевой промышленности. Активность воды в пищевых продуктах контролируется сушкой, добавлением сахара или соли и замораживанием. Эти методы предотвращают порчу и поддерживают качество продуктов питания. Цель настоящей работы - определить влияние р-глюкана на активность воды в продуктах питания. В исследованиях использованы изоляты и концентраты р-глюкана, полученные из отрубей овса и путем проращивания зерна голозерного и пленочного овса. Определение активности воды в этих продуктах показало взаимосвязь с содержанием в них р-глюкана. Наименьшее значение этого показателя у изолята р-глюкана, который содержит около 87% р-глюкана, у концентратов всего до 22% р-глюкана. Это указывает на водоудерживающую способность р-глюкана и перспективность его использования для структурирования воды в пищевых продуктах. Введение р-глюкана в продукты питания показало, что влияние р-глюкана на активность воды взаимосвязано с содержанием воды в пищевом продукте. При введении р-глюкана в мясо, как в виде изолята, так и в виде концентрата, существенного снижения активности воды не наблюдается. Содержание воды в пшеничном хлебе и, соответственно, активность воды в хлебе ниже по сравнению с этим показателем в мясе. Также существенное влияние на активность воды в хлебе оказывают концентраты В-глюкана. Установлено, что наиболее заметно изолят и концентраты р-глюкана влияют на активность воды в шоколаде молочном, какао и сухом молоке. При введении изолята В-глюкана в указанные выше продукты активность воды снижается более чем на 30%. Сделан вывод, что со снижением содержания воды в продуктах питания влияние р-глюкана на активность воды возрастает. Рекомендовано использовать р-глюкан для снижения показателя активности воды в сухих продуктах питания и, соответственно, для безопасности этих продуктов.
Авторы
Гематдинова Венера Маратовна,
Канарская Зося Альбертовна, канд. техн. наук,
Канарский Альберт Владимирович, д-р техн. наук, профессор
Казанский национальный исследовательский технологический
университет, 420015, Казань, ул. К. Маркса, д. 68,
venera.nas14@yandex.ru
Influence of p-glucane on water activity in foodstuffs Key words
p-glucan; food products; water activity Abstracts
Monitoring of water activity is an important reference point for many technological operations in the food industry. The activity of water in food is controlled by drying, adding sugar or salt, and freezing. These methods prevent spoilage and maintain the quality of food. The purpose of this work is to determine the effect of p-glucan on water activity in food. In the studies, p-glucan isolates and concentrates obtained from oat bran and germination ofgrain of unglazed and film oats were used. The determination of the activity of water in these products showed the relationship with the content of p-glucan in them. The lowest value of this indicator in the p-glucan isolate, which contains about 87% of p-glucan, in comparison with this indicator in concentrates containing up to 22% p-glucan. This indicates the water-holding capacity of p-glucan and the promise of its use for structuring water in food products. The introduction of p-glucan in food has shown that the effect of p-glucan on water activity is interrelated, with the water content of the food product. When introducing p-glucan into meat, both in the form of an isolate, and in the form of a concentrate, a significant decrease in the activity of water decreases only slightly. The water content in wheat bread and, accordingly, the activity of water in the bread is lower compared to that in meat. Concentrates of p-glucan also have a significant effect on the activity of water in the bread. It has been established that the most significant effect of p-glucan isolates and concentrates has on the activity of water in chocolate milk, cocoa and dry milk. When the p-glucan isolate is introduced into the above products, water activity decreases by more than 30%. It is concluded that with the decrease in water content in food, the effect of p-glucan on water activity increases. It is recommended to use p-glucan to reduce the water activity in dry food products and, accordingly, to increase the safety of these products.
Authors
Gematdinova Venera Maratovna,
Kanarskaya Zosya Albertovna, Candidate of Trchnical Sciences, Kanarskij Albert Vladimirovich, Doctor of Technical Sciences, Professor Kazan National Research Technological University, 68, K. Marx str., Kazan, 420015, venera.nas14@yandex.ru
МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ ВЫСТАВКА-ЯРППАРКА ВСЕХ ВИДОВ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ И СЫРЬЯ ДЛЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА
Г|;;и П[щлели"чг (КаЁЙ-лрМЙЩЮЙЛЙ -1|1ППГ*1 К1НГШ1Г,в|Х ЩПЦап. ¡'^и.щ.ц гп<ии.»г [аЧц и ГорПЙО-ОрМНЖЛЕИЧПй г-щиты г [дин
20-;
I, Z018
Сочи
шж
КУБАНЬ,
ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ ВЫСТАВКИ:
Прсдунтьг ИНГИ мня. Мясная, молочная прод/4щия. Мооепродумы, Орун гы н овощ». Ковдитчрские и хлебобулочные щделнч Крнкдиы. Jl<v[hOL> н яи^тнчмкое питание. С пси .'и. прнпраеы. пищевые добавки. 40J- цен г Ц:И и, ПОйу^абрнка i ы Чай, нлфЁ, мед. Спмртние и оеЭАйкйг ОЛьнын напиши. Oäopyflojtanне для Приготовлений и хранений проручити сы[л,н Сjдышж. i ьо и ОГОрОдниЧМТйО. Тара. УгШввк!, Лоли[ рлфнА. Злкпйч« -мне кош рйктов нв 2D19 год.
Аудитория выстави* ярмарки:
* npyihi tiM г ос1 ннич|<0 'Чурор I иыи кцм?1леч[ С ич н Ю™ mi ü per LiOhij.
* оптовые покупатели н г&тснцччищные партнеры из Соч*, прилегающих город« иэ побережье и соселвей Рте публики А&хазия;
* ргттаван и розничная торговли. дегустации.
Мести проведения: г Со чи, Гра н д Отелъ «Ж емч у ж и на»
ВЫСПВОЧЫМ |ВДМЛЛ№Я
СОУД
+7 (862) 262-46-34,262-26-93
I: naif: vikflPsoucf.rii Сайг; wтч.sourt.ru
»Tf
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 8/2018
