CC BY
24DOI: 10.25712^т2072-8921.2019.01.007 УДК 664.8 : 658.788.4
ВЛИЯНИЕ УПАКОВКИ НА СРОК ХРАНЕНИЯ МУКИ И ЖМЫХОВ
ИЗ МАСЛИЧНЫХ СЕМЯН
Е. Ю. Егорова, Л. А. Козубаева, С. И. Конева, А. Г. Никифоров
Повышение спроса на продовольственное сырье, полуфабрикаты и готовые продукты питания с увеличенным сроком годности привело к тому, что упаковка стала играть важнейшую роль в обеспечении их качества и безопасности. Особое значение выбор способа и вида упаковки имеет для скоропортящейся продукции, качество которой лучше всего сохраняют вакуумная упаковка и модифицированные газовые среды.
Полножирная и полуобезжиренная мука, вырабатываемая из масличных семян и жмыхов, является ценным пищевым сырьем для производства разных групп продуктов питания, включая мучные и комбинированные молочно-растительные и мясорастительные продукты. Согласно результатам исследований, в динамике хранения масличных жмыхов и муки, упакованных в условиях вакуума и атмосфере азота, оправданным можно считать срок годности такой продукции в пределах 9-10 месяцев. Для цельных жмыхов и выработанной из них муки упаковка в вакууме и атмосфере азота примерно в равной степени эффективна против окисления и развития микроорганизмов. В условиях азотирования образцы дольше сохраняют запах и вкус, характерные для свежевыработанных жмыхов и муки из масличных семян.
Ключевые слова: упаковка, вакуумирование, модифицированная газовая среда, хранение, срок годности, масличный жмых, пищевая ценность, показатели безопасности, микробиологические показатели.
Устойчиво повышенный спрос на продовольственное сырье, полуфабрикаты и готовые продукты питания с увеличенным сроком годности способствовал тому, что сегодня упаковка играет критическую роль в обеспечении их качества и безопасности [1].
Особое значение выбор способа и вида упаковки имеет для скоропортящихся объектов - мяса, рыбы, сыров, фруктов и зелени [25]. В этих условиях модификация материала упаковки и газовой среды внутри неё направлены на снижение скорости биохимических процессов (дыхание и старение плодов и овощей), предотвращение развития микроорганизмов и окислительных процессов в жировой фазе продуктов [4-7].
Основной принцип создания модифицированных газовых сред (МГС) для хранения продуктов базируется на исключении из атмосферы упаковки кислорода путем вакуумиро-вания либо замены на двуокись углерода, азот, либо комбинацию этих газов, вплоть до полной замены на среду азота - для жирных и высокобелковых продуктов [8]. Кроме того, что азот и двуокись углерода выполняют функции консервантов-антиокислителей, их применение обеспечивает создание избыточного давления, усиливающего жёсткость и прочность потребительской упаковки в том случае, если она изготовлена из гибких полимерных материалов [9, 10].
Вакуумирование многие годы считается одним из наиболее эффективных способов сохранения качества сырья и готовой продукции: увеличивая срок хранения, вакуум обеспечивает сохранение их внешнего вида, вкусовых свойств и биологической ценности [1113]. Азот и двуокись углерода являются разрешенными к использованию в пищевой промышленности газами, основной технологической функцией которых является антиокислительная. Наряду с этим, оба газа могут использоваться и в качестве консервантов, подавляющих развитие аэрофильных микроорганизмов [5, 9, 14].
Выбор и соотношение используемых газов определяются природой упаковываемой продукции. В подавляющем большинстве примеров вытеснение кислорода двуокисью углерода или азотом значительно более эффективно по сравнению с вакуумной упаковкой, особенно при хранении жиросодержащих продуктов [8, 11, 14, 15].
Полножирная и полуобезжиренная мука, в ассортименте вырабатываемая из масличных семян и жмыхов, в последние годы находит широкое применение в производстве самых разных групп продуктов питания, включая мучные и комбинированные молочно-растительные и мясорастительные продукты [16-21]. Как ценное пищевое сырье, отличающееся от муки из злаковых, крупяных
и бобовых культур более высоким содержанием легкоусвояемого белка, витаминов группы В и минеральных веществ, такая мука востребована также всесезонно. Однако, при стандартных условиях хранения, мука из масличных семян и жмыхов имеет ограниченный срок годности. Таким образом, очевидна необходимость правильного выбора упаковки, обеспечивающей как можно более длительное сохранение её качества как сырья продовольственного значения.
Целью данной работы являлось исследование влияния способа упаковки, продолжительности и условий хранения на качество и безопасность масличных жмыхов и муки.
Объектом исследования выступал жмых, выработанный в условиях производства при прессовом получении пищевого масла из ядра кедровых орехов и упакованный в вакуумные пакеты из термоусадочной пленки в следующих вариантах:
- в виде цельного жмыха, вакуум;
- в виде цельного жмыха, в модифицированной газовой среде (азот);
- в виде муки, в модифицированной газовой среде (азот).
Образцы были заложены на хранение при двух режимах:
- при фактической комнатной температуре 25±2 °С и относительной влажности воздуха 40-45 % (норма для муки - не более 70 %);
- при температуре 40±1 °С и относительной влажности воздуха 50-60 %, в термостате (ускоренный режим) с учетом принятого коэффициента ускоренного старения 2,6-2,8. Значение коэффициента ускоренного старения рассчитано на основании данных о зависимости скорости окислительных процессов от температуры в зерне при хранении и данных [22].
Масличные жмыхи, как белок- и углевод-содержащее сырьё, являются благоприятной питательной средой-субстратом для множества микроорганизмов, особенно при доступе воздуха и повышенной влажности. Обсеме-ненность масличных жмыхов микроорганизмами начинает формироваться ещё на стадиях заготовки и переработки масличного сырья [23]. Операции, обязательные в технологии переработки масличного сырья - гидротермическая обработка и последующее подсушивание - сопровождаются снижением микробиологической загрязненности, но не дают эффекта стерилизации сырья и вырабатываемых из него жмыхов. Размол жмыхов в муку, как правило, сопровождается повторным микробиологическим загрязнением.
При этом общая обсеменённость может повыситься до критических значений.
В свою очередь, развитие микрофлоры является одной из основных причин гидролитического распада и окисления липидов, провоцируя рост показателей окислительной порчи.
В целом, для муки из масличных жмыхов показателями, сокращающими их срок годности как пищевого сырья, могут быть следующие факторы:
- содержание влаги (влияет на срок годности опосредованно - посредством стимулирования роста микрофлоры и посредством влияния этой микрофлоры и самой влаги на скорость гидролиза жиров);
- наличие легкоокисляющихся жиров;
- проявление неблагоприятных условий в процессе хранения - повышение температуры выше нормативного, колебания температуры.
Способ упаковки является важным фактором, определяющим продолжительность сохранения потребительских свойств жмыхов и муки из масличных семян как пищевого сырья. Использование вакуумных пакетов из термоусадочной пленки многие годы является одним из основных промышленных способов упаковки, вне зависимости от состава МГС [24]. Использование вакуума и атмосферы азота на этапе фасовки жмыхов должно гарантировать как более низкую скорость развития микрофлоры (в частности, отсутствие воздуха подавляет развитие аэробных микроорганизмов, прежде всего - плесневых грибов), так и более низкую скорость окисления липи-дов. При хранении образцов при температуре не более 25 °С и ОВВ не более 75 % микрофлора должна быть менее активна. При неправильном хранении (повышенная влажность и/или температура) активность микроорганизмов должна повышаться, что будет способствовать их выявлению.
В составе микрофлоры кедровых орехов и получаемых из них жмыхов и шротов присутствуют не контролируемые индивидуально, но потенциально опасные в аспекте хранения и последующего пищевого использования спорообразующие аэробные бактерии рода Bacillus, которые при исследовании отражаются в общей массе КМАФАнМ [25]. Поэтому одной из задач исследования являлась оценка влияния способа упаковки и режимов хранения на рост спорообразующих микроорганизмов в целом.
Испытания проводили согласно положениям МУК 4.2.1847-04 [26]. В динамике хранения у образцов контролировали микробиологические показатели, органолептические показатели и кислотное число жира - в качестве показателя, в наибольшей степени отражающего динамику окислительных процессов в
жировой фазе объекта хранения.
Контроль микробиологических показателей вели по показателям, определяющим порчу продукта - КМАФАнМ, плесени и дрожжи (таблица 1). Патогенные и санитарно-показательные микроорганизмы, определяющиеся стерильными условиями производства, не исследовали.
Посев проб проводили на универсальную питательную среду, глубинным способом. Культивирование посевов осуществляли в термостате, при температуре 32 °С.
Анализ результатов микробиологических исследований показал, что особенно большое количество колоний плесневых грибов обнаружено при высеве «фоновых» проб. В видовом отношении - это, преимущественно, грибы рода Pénicillium.
Уже через 1 месяц хранения вакуумиро-ванных и азотированных образцов, хранившихся при температуре 25 °С, число колоний «проклюнувшихся» спор плесневых грибов существенно сократилось, одновременно со снижением общей численности микроорганизмов.
Таблица 1 - Результаты микробиологических исследований образцов*
Вид продукции, способ упаковки Наименование и значение показателя / Продолжительность хранения, сутки
и температура хранения
Норма** 0 30 60 90 120
КМАФАнМ, КОЕ/г
Жмых цельный,
вакуум: - 25±2°С 1,34103 1,2103 1,7103 5,7103
- 40±1 °С О 1,34103 2,7103 - 3,3103 -
Жмых цельный, Ю
азот: е
- 25±2°С с; 2,3103 1,0103 2,0102 - 6,2102
- 40±1 °С ю 2,3103 8,0103 - 3,2103 -
Жмых молотый, ф X
азот:
- 25±2°С 4,0103 1,5103 1,0103 - 1,4104
- 40±1 °С 4,0103 3,9103 - 1,4104 -
Бактерии, КОЕ/г
Жмых цельный,
вакуум: - 25±2°С 2 6,0102 9,0102 1,7103 5,7103
- 40±1 °С С i 1 рМ о ^ ^ ф 6,0102 2,7103 - 3,3103 -
Жмых цельный, азот: - 25±2°С 2,2103 9,0102 2,0102 6,2102
- 40±1 °С ф Œ о 2,2103 8,0103 - 3,2103 -
Жмых молотый,
азот: - 25±2°С m 1,1 -103 8,0102 10,0102 1,4104
- 40±1 °С 1,1 -103 3,9103 - 1,4104 -
Плесени, КОЕ/г
Жмых цельный,
вакуум: - 25±2°С 7,4102 3,0102 нет - нет
- 40±1 °С О 7,4102 нет - нет -
Жмых цельный,
азот: е
- 25±2°С Ф с; 1,0102 1,0102 нет - нет
- 40±1 °С ю 1,0102 нет - нет -
Жмых молотый, Ф X
азот:
- 25±2°С 2,9103 7,0102 нет - нет
- 40±1 °С 2,9103 нет - нет -
Примечания: *Прочерк означает, что в данной «контрольной точке» пробы не анализировали. **Указаны нормы ТР ТС 021/2011, в части Приложения 1 и Приложения 2 (п. 1.5 «орехи натуральные очищенные не обжаренные», п. 1.8 «концентраты растительных белков (пищевые), мука соевая»).
На третий месяц хранения наиболее опасные для хранения муки микроорганизмы - плесени - не обнаруживались вне зависимости от режимов хранения. Дрожжи не обнаружены ни в одной из «контрольных точек». Следовательно, при таком способе упаковки и стандартных условиях хранения относительно низкая микробиологическая об-семененность не должна стать дополнительной причиной гидролитической порчи масла в исследуемых объектах, вне зависимости от степени измельчения и способа фасовки.
Через полгода испытаний ни в одной из
заложенных на хранение упаковок микробиологические показатели не приблизились к предельно допустимым значениям. И вакуум, и азот не позволили сохраниться спорам плесневых грибов в активном состоянии. Очевидно, что для масличных жмыхов и выработанной из них муки вакуумная упаковка, как и фасовка в условиях насыщения газообразным азотом, примерно в равной степени эффективны против сохранения и активного развития спорообразующих аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов.
Вид продукции, способ упаковки и температура хранения Наименование и значение показателя / Продолжительность хранения, сутки
Норма** 0 15 30 60 90 120
Органолептические показатели (цвет, запах, вкус)
Жмых цельный, вакуум: - 25±2°С - 40±1 °С Свойственные, нормальные Свойственные, отличные Свойственные, отл Вкус и цвет - нормальные, запах - слабо несвойственный ичные Несвойственные Выра несвойс Свойственные, нормальные жено твенные
Жмых цельный, азот: - 25±2°С - 40±1 °С Свойственные, отличные Свойственны Вкус и цвет - нормальные, запах - слабо несвойственный >ю, отличные Несвойственные Выражено несвойственные
Жмых молотый, азот: - 25±2°С - 40±1 °С Свойственные, отличные Свойственные, отл Вкус и цвет - нормальные, запах - слабо несвойственный ичные Несвойственные Выра несвойс Свойственные, нормальные жено твенные
Кислотное число, мг щелочи / г жира***
Жмых цельный, вакуум: - 25±2°С - 40±1 °С Не более 4,0 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,4 1,2 2,2 1,8 2,7 2,0
Жмых цельный, азот: - 25±2°С - 40±1 °С 1,0 1,0 1,0 1,2 1,2 1,6 1,6 2,2 1,6 2,6 1,7
Жмых молотый, азот: - 25±2°С - 40±1 °С 1,1 1,0 1,2 1,3 1,6 1,7 1,8 2,5 2,2 3,3 2,7
Примечания: *Прочерк означает, что в данной «контрольной точке» пробы не анализировались. **Указаны нормы ТР ТС 024/2011. ***Приведены средние значения кислотного числа, ±0,2 мг щелочи / г жира.
Таблица 2 - Результаты исследований органолептических показателей и кислотного числа жира образцов*
Как и предполагалось, размол жмыха в муку спровоцировал повторное обсеменение продукции (на порядок и более, с превышением предельно допустимого уровня загрязнения, предусмотренного ТР ТС 021/2011 по плесневым грибам), но уже через месяц хранения уровень заспоренности размолотого жмыха, фасованного в вакууме и атмосфере азота, «выровнялся».
Несколько более эффективной в аспекте предотвращения микробиологической порчи можно считать фасовку в условиях азота, -это следует из результатов микробиологического анализа цельного жмыха. С учетом выявленной динамики роста колоний КМАФАнМ и плесневых грибов можно прогнозировать возможность хранения жмыха в азоте и вакууме до 1 года без критичного повышения микробной обсемененности.
Исследование органолептических показателей и кислотного числа жира (таблица 2) дало следующие результаты.
Хранение образцов в МГС в течение полугода при комнатных условиях не оказало заметного влияния на качество образцов: цвет, запах и вкус жмыхов и муки оставались неизменными.
Хранение образцов в условиях термо-статирования спровоцировало высокую активность ферментов, одним из характерных последствий этого стало появление у хранящихся жмыха и муки неприятного «грибного» запаха. Предполагается, что основной причиной этого запаха является появление летучих метаболитов, образующихся в ходе каталитического окисления линолевой и линолено-вой кислот, - ненасыщенных спиртов, кето-нов и сложных эфиров с восемью атомами углерода, известных в качестве ключевых одорантов в грибном аромате [27], в том числе 1-октен-3-ола. В нашем случае более выраженный дефектный, «грибной», запах выявлен при хранении цельного жмыха.
Анализ данных, полученных при определении кислотного числа жира в цельном и размолотом жмыхе, хранившемся в условиях термостатирования, показывает, что уже через 3 месяца значение кислотного числа может приблизиться к критическому (особенно в измельченном жмыхе). С учетом предусмотренного МУК 4.2.1847-04 коэффициента резерва (1,15), это эквивалентно 6,8-7,3 месяцам. Следует отметить, что динамика изменения кислотного числа жира при термоста-тировании жмыха хорошо согласуется с результатами испытаний образцов, хранящихся при стандартных условиях.
В целом, при соблюдении условий фасовки (в вакууме или азоте) оправданным можно считать срок годности муки из масличных жмыхов в пределах 9-10 месяцев. Однако в условиях азотирования потребительская упаковка сохраняет более привлекательный внешний вид. Упакованные в атмосфере азота жмых и мука не сдавливаются (что может повлечь за собой выдавливание масла на внутреннюю поверхности упаковки и / или разгерметизацию упаковки при небрежном обращении) и дольше сохраняют вкус и запах, характерные для свежевыработанных жмыхов и муки из масличных семян.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Trinetta, V. Definition and function of food packaging / V. Trinetta // Reference Module in Food Science. - 2016. - https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100596-5.03319-9.
2. Trinetta, V. Application of packaging systems for different food products / V. Trinetta // Reference Module in Food Science. - 2016. -https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100596-5.03377-1.
3. Ермолаев, В.А. Влияние упаковки на сохранность сухих сыров / В.А. Ермолаев // Вестник КрасГАУ. - 2017. - № 5. - С. 86-90.
4. Soltani, M. Modified atmosphere packaging; a progressive technology for shelf-life extension of fruits and vegetables / M. Soltani, R. Alimardani, H. Mobli, S.S. Mohtasebi // Journal of Applied Packaging Research. - 2015. - V. 7. - №. 3, Article 2. - Р. 33-59.
5. Choi, H.J. Effects of carbon dioxide treatment and modified atmosphere packaging on the quality of long distance transporting "Maehyang" strawberry / H.J. Choi, Y.S. Bae, J.S. Lee, M.H. Park, J.G. Kim // Agricultural Sciences. - 2016. - № 7. - Р. 813-821, http://dx.doi.org/10.4236/as.2016.712074.
6. Ebadi, M.-T. Packaging methods and storage duration affect essential oil content and composition of lemon verbena (Lippia citriodora Kunth.) / M.-T. Ebadi, N. Ahmadi, F. Sefidkon, M. Azizi // Food Science & Nutrition. - 2017. - V. 5. - № 3. - Р. 588-595, doi:10.1002/fsn3.434.
7. Brown, S.R.B. Effect of modified atmosphere packaging on the growth of spoilage microorganisms and Listeria monocytogenes on fresh cheese / S.R.B. Brown, E.C. Forauer, D.J. D'Amico // Journal of Dairy Science. - 2018. - V. 101. - Iss. 9. - Р. 7768-7779, https://doi.org/10.3168/jds.2017-14217.
8. Kirtil, E. Controlled and modified atmosphere packaging / E. Kirtil, M.H. Oztop // Reference Module in Food Science. - December 2016. - 2 р., 10.1016/B978-0-08-100596-5.03376-X.
9. Люк, Э. Консерванты в пищевой промышленности. Свойства и применение / Э. Люк, М. Ягер; пер. с нем. - Л.: ГИОРД, 1998. - 256 с.
10. Ерганоков, Х.Х. Автомат для дозированного впрыска жидкого азота - новая криогенная техника и технология / Х.Х. Ерганоков // Масла и
жиры. - 2007. - № 4. - С. 8-9.
11. Луговая, Н.П. Хранение пищевой продукции в вакуумной упаковке / Н.П. Луговая, И. В. Тре-бухин, Т.А. Лапко // Механизация и электрификация сельского хозяйства: Межведомственный тематический сборник. - Минск, 2014. - С. 190-195.
12. Дриль, А.А. Исследование влияния технологии вакуумирования на качество полуфабрикатов из растительного сырья / А.А. Дриль // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. - 2015. - № 10 (109). - С. 105-112.
13. Гурьева, К.Б. Исследование белков рисовой крупы при длительном хранении в разной упаковке / К.Б. Гурьева, Ю.О. Сумелиди, С.Л. Белецкий // Хлебопродукты. - 2017. - № 2. - С. 48-51.
14. Лисицын, А.Б. Технология упаковки. Ваку-умирование или модифицированные газовые среды / А.Б. Лисицын, Е.А. Евстафьева, М.А. Куприянов // Все о мясе. - 2007. - № 5. - С. 32-33.
13. Франко, Е.В. Влияние кислорода в составе МГС на окислительные процессы в упакованных свиных полуфабрикатах / Е.В. Франко, А.К. Башкирова // Пищевая промышленность: наука и технологии. - 2013. - № 2 (20). - С. 15-19.
16. Егорова, Е.Ю. Безглютеновые кексы с амарантовой мукой / Е.Ю. Егорова, Л.А. Козубаева // Ползуновский вестник. - 2018. - № 1. - С. 22-26.
17. Захарова, А.С. Актуальность использования льняной муки и смеси круп при производстве хлебобулочных изделий / А.С. Захарова, С.И. Конева // Ползуновский вестник. - 2016. - № 3. -С. 31-34.
18. Бондарева, Г.А. Разработка рецептуры хлеба с кунжутной мукой / Г.А. Бондарева, Е.Ю. Егорова // Инновационные технологии в пищевой промышленности и общественном питании: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - Екатеринбург: УрГЭУ, 2017. - С. 35-40.
19. Кузьмина, С.С. Влияние муки из семян тыквы на качество мучных кондитерских изделий / С.С. Кузьмина, Е.Ю. Егорова, К.В. Борискова, Н.О. Калинкина // Известия вузов. Пищевая технология. - 2017. - № 5-6. - С. 74-77.
20. Федоров, А.А. Применение жмыха из семян амаранта в производстве комбинированных мясных продуктов / А.А. Федоров, Л.В. Антипова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2010. -№ 4. - С. 11-13.
21. Голубятникова, Т.Н. Разработка рецептуры нового вида сырного продукта / Т.Н. Голубятникова, Е.Ю. Егорова, М.С. Белоусова // Переработка молока. - 2008. - № 6. - С. 68-70.
22. Кондратьев, Н.Б. Научное обоснование повышения сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий: дисс. ... д-ра техн. наук / Н.Б. Кондратьев. - М., 2013. - 415 с.
23. Егорова, Е.Ю. Научное обоснование и практическая реализация разработки пищевой продукции с использованием продуктов переработки кедровых орехов: Дисс. ... д-ра техн. наук / Е.Ю. Егорова. - Кемерово, 2012. - 484 с.
24. Тара и упаковка: учебник / Т.И. Аксенова, В.В. Ананьев, Н.М. Дворецкая и др.; под ред. Э.Г. Розанцева. - М.: МГУПБ, 1999. - 180 с.
25. Субботина, М.А. Микрофлора семян сосны кедровой сибирской / М.А. Субботина, И.А. Еремина // Масложировая промышленность. -2009. - № 5. - С. 37-38.
26. МУК 4.2.1847-04. Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов. - Введ. 20.06.2004. - М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 31 с.
27. Мишарина, Т.А. Влияние термической обработки на состав летучих компонентов белых грибов (Boletus Edulis) / Т.А. Мишарина, С.М. Му-хутдинова, Г.Г. Жарикова, М.Б. Теренина, Н.И. Крикунова // Химия растительного сырья. -2008. - № 3. - С. 97-102.
Егорова Елена Юрьевна, д.т.н., профессор кафедры технологии хранения и переработки зерна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, е-mail: egorovaeyu@mail.ru, тел.: (3852) 29-07-55.
Козубаева Людмила Алексеевна, к.т.н., кафедры технологии хранения и переработки зерна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, е-mail: cosubaeva@mail.ru, тел.: (3852) 29-07-55.
Конева Светлана Ивановна, к.т.н., доцент кафедры технологии хранения и переработки зерна ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, е-mail: skoneva22@mail.ru, тел.: (3852) 29-07-55.
Никифоров Алексей Гранитович, к.ф.-м.н., доцент, руководитель STEM-лаборатории «Современные специальные материалы» ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», 656038, г. Барнаул, ул. Ленина, 46, е-mail: a.g.nikiforov@mail.ru,
