CC BY
13
УДК 664.932.22 DOI 10.24412/2311-6447-2024-3-89-95
Анализ и обоснование способа и технических средств для бактерицидной обработки мяса при производстве пакетированных бульонов длительного хранения
Analysis and justification of the method and technical means for bactericidal treatment of meat in the production of packaged long-term storage broths
Профессор Ф. Я. Рудик (ORCID ID 0000-0001-8444-0115), доцент О.С. Фоменко (ORCID ID 0000-0002-2700-3119), аспирант А.Г. Сагингалиева (ORCID ID 0000-00022093-2695),
Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии им. Н.И. Вавилова, кафедра технологии продуктов питания, тел. +7(8452) 69-26-21 rudik.sgau@mail. ru
профессор О.В. Пасько (ORCID ID 0000-0001-5477-4608) Московский государственный университет спорта и туризма, кафедра гостиничного и ресторанного дела, тел. +7(985)736-83-36 [email protected]
Professor F.Ya. Rudik (ORCID ID 0000-0001-8444-0115), Associate Professor O.S. Fomenko (ORCID ID 0000-0002-2700-3119), Graduate student A.G. Saginkalieva (ORCID ID 0000-0002-2093-2695),
Saratov State University of genetics, biotechnology and engineering. N.I. Vavilova, chair of food technology, tel. +7(8452) 69-26-21 rudik.sgau@mail. ru
Professor O.V. Pasko (ORCID ID 0000-0001-5477-4608) Moscow State University of Sports and Tourism, chair of hotel and restaurant business, tel. +7(985)736-83-36 [email protected]
Аннотация. Производство мясных продуктов длительного хранения связано ограничениями из-за их биологической склонности к изначальной зараженности и последующему на всех стадиях хранения и переработки активному обсеменению патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. Эндогенное развитие микроорганизмов в мясе со всеми внутренними и внешними процессами развития животного в предубойном и послеубойном состоянии интенсифицируется. При высокотемпературной и низкотемпературной обработке при хранении процессы приостанавливаются, но затем наблюдается резкий рост обсемененности, и, как результат, образуются гнилостные очаги, а сроки годности продукта резко сокращаются. Существенное влияние на конечный пищевой продукт оказывают и экзогенные воздействия, происходящие уже после дефростации и переработки мяса. Следовательно, бактерицидная обработка мяса на всех этапах технологического процесса производства пакетированного мясного бульона является основополагающей для обеспечения длительности срока хранения.
Abstract. The production of long-term storage meat products is associated with limitations, primarily with its biological tendency to initial contamination and subsequent, at all stages of storage and processing, active contamination with pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms. The endogenous development of microorganisms in meat with all the internal and external processes of the development of the animal in the pre-slaughter and post-slaughter state intensify their development. Various methods associated with high-and low-temperature processing are suspended during storage, but then a sharp increase in contamination is observed. And, as a result, foci of putrefaction are formed, and the shelf life of the food product is sharply reduced. Exogenous influences that occur immediately after defrosting and processing of meat have a significant impact on the final food product. This stage of the technological process for the production of packaged meat broth is fundamental to ensuring the duration of its consumption.
© Ф. Я. Рудик, О.С. Фоменко, А.Г. Сагингалиева, О.В. Пасько, 2024
Ключевые слова: мясо, обработка, обсеменение, микроорганизмы, ультрафиолет, облучение, клетки, инактивация
Keywords: meat, processing, contamination, microorganisms, ultraviolet, irradiation, cells, inactiva-
tion
Физические способы бактерицидной обработки основаны на использовании разнообразных физических процессовых явлений, активно воздействующих на инактивацию патогенной и условно-патогенной микрофлоры. Низкотемпературная обработка технологически обладает высокими свойствами послеубойного хранения мяса, приостанавливает активность развития микроорганизмов до момента его промышленного использования. В период дефростации и обвалки обсеменение развивается очень активно. Мясо в заморозке ухудшает свои качественные показатели, поэтому целесообразно использовать для получения пакетированного бульона длительного срока хранения мясо, прошедшее процесс созревания [1-3].
Высокотемпературная обработка происходит варке бульона уже после загрузки подготовленного мяса в пищеварочный котел. Для устранения из сырья и продуктов питания патогенных и условно-патогенных микроорганизмов применяют УФ-излуче-ние. Преимущество фотобиологического процесса коротковолновых световых волн в сравнении с длинноволновыми в более сильном воздействии излучений на микроорганизмы.
Процесс ингибирования патогенной и условно-патогенной микрофлоры является основой безопасности и длительности хранения пищевой продукции. Следует уделить особое внимание созданию условий для снижения препятствий продвижению лучей в глубь обрабатываемого мясного сырья. Само по себе УФ-излучение имеет поверхностную способность ингибирования микрофлоры, а при предварительной обработке распространяется вглубь ткани.
УФ-излучение обладает высоким бактерицидным действием. Оно повреждает ДНК в клеточных ядрах микроорганизмов, прекращает процесс их репродуктирова-ния. Это обусловлено тем, что молекулы и атомы клеток микроорганизмов способны избирательно поглощать энергию света в определенном диапазоне, возбуждают фотохимические процессы в поглощенной ДНК, что ведет к нарушениям структуры. Наиболее продуктивными бактерицидными свойствами, по мнению некоторых ученых, обладают УФ-излучения в диапазоне коротких волн (254-256 нм). В этом диапазоне при переработке продукции животноводства разрушаются также и токсины, например, дифтерийного брюшного тифа, золотистого стафилококка [4-6].
Эффективность УФ-излучения регулируема. Она зависит: от диапазона излучения; продолжительности воздействия; расстояния от обрабатываемого объекта; интенсивности излучения; длины световой волны; степени сопротивления клеток микроорганизмов; системы воздействия окружающей среды, блокирующей прохождение лучей. Общими режимными параметрами для бактерицидной обработки устанавливаются дозы УФ-излучения, количество энергии излучения, падающее на единицу поверхности за единицу времени. Длина световой волны зависит от диапазона УФ-из-лучения, для бактерицидной обработки используется коротковолновой диапазон ИФС в интервале 200-280 нм.
В соответствии с «Руководством Р 3.5.10.04-04» Минздрава РФ [7] эффективность бактерицидной обработки мяса находится в диапазоне коротких волн УФ-излу-чения (205-315 нм), где проявляются свойства деструктивно-модифицирующего фотохимического повреждения ДНК в клеточном ядре микроорганизма, что ведет к гибели клетки. Показатель относительной спектральной бактерицидной эффективности, зависящей от бактерицидного потока, находят по формуле
315
Фбк ^Мо
205
где /¡X - ширина спектральных интервалов суммирования, нм; Фе,л - значение спектральной плотности потока излучения, Вт/ нм; ^Х^отн
- относительная спектральная бактерицидная эффективность в диапазоне УФ-излучения 205-315 нм.
В соответствии с литературными данными [8-9] при бактерицидной обработке воздуха можно принять, что поверхность материала характеризуется показателем относительной спектральной бактерицидной эффективности. В диапазоне УФ-С она имеет параболическую зависимость (рисунок).
Рисунок.. Относительная бактерицидная эффективность при установленной длине волны
Исходя из рисунка максимально достижимая относительная эффективность инактивации и гибели микроорганизмов порядка 90,95-99,9 % наблюдается в диапазоне 255-275 нм. Особую режимную значимость при использовании УФ-излучения имеет показатель времени. Чувствительность клеток микроорганизмов зависит от их размеров и повышенной стойкости. По этой причине только 80 % клеток погибает при минимальном времени облучения, а 20 % выживает, поэтому время обработки необходимо корректировать [10].
В соответствии с поставленной целью оценку микробиологического состояния бульонов проводили путем определения численности группы санитарно-показатель-ных микроорганизмов. Их общая численность позволяет судить о санитарно-гигиеническом состоянии продукта, степени его обсемененности микрофлорой [11]. Показатель количества мезофильных анаэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАиМ) проверяли при температурной границе их роста 20-45 °С в течение 24-48 ч [12]. Данный показатель позволяет осуществлять контроль на всех этапах: поступление сырья на производство, изменение степени частоты после тепловой обработки, возможность загрязнения после термообработки, во время фасовки и хранения.
Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) и сальмонеллы после пастеризации определяли путем идентификации БГКП на питательной среде Эндо [13]. Повтор-ность опытов трехкратная. Периодичность проверок составляла 3, 6 и 9 мес.
Бактерицидную обработку бульона проводили облучателем-рециркулятором ОРБ-1Н [14] с техническими параметрами: производительность - 100 м3/ч; суммарная мощность ламп - 14,4 Вт; время непрерывной работы не менее 8 ч; объем помещения - 30 м3; время обработки - 30 мин ультразвуковым реактором РАП-01-18, смонтированном на выходе модернизированного пищеварочного котла КПЭ-60 [15] с рабочими характеристиками: частота - 22 кГц; интенсивность ультразвука -2,2 Вт/см2.
В работе использовали мясо-костные бульоны из говядины и птицы, приготовленные в соответствии с разработанными техническими условиями. Программой исследований предусматривалась проверка трех видов обработки бульонов:
- обычная обработка, предусматривающая приготовление бульона в герметичной варочной емкости с последующей пастеризацией и упаковкой;
- обычная обработка, предусматривающая приготовление бульона в герметичной емкости с использование комплексной пищевой добавки «Константа Meat»;
- экспериментальная обработка, предусматривающая приготовление бульона с использованием ультразвуковых бактерицидных излучателей и модернизированного варочного котла с ультразвуковым реактором, препятствующим соприкосновению приготовленного бульона с внешней средой при пастеризации и упаковке.
В соответствии с принятой программой исследований все три варианта технологий приготовления проверили на развитие КМАФАиМ, БГКП и наличие в продуктах патогенных микроорганизмов и сальмонелл. В табл. 1 представлены результаты исследований бульонов, приготовленных традиционным способом и с использованием добавки «Константа Meat».
Таблица 1
Оценка микробиологического состояния бульонов из говядины и птицы
на стадии приготовления
Показатели Норма по НД Результаты и периодичность измерений
Бульон говяжий Бульон из птицы
обычный обычный с добавкой «Константа Meat» обычный обычный с добавкой «Константа Meat»
КМАФАиМ, Не более 2,0-104 1,0-104 4,0-103 1,0-102
КОЕ/г 5,0-104
БГКП, коли- Не допуска- Не обнару- Не обнару- Не обнару- Не обнару-
формы ется в 1 см3 жено жено жено жено
Патогенные
микроорга-
низмы, в т. ч. Не допуска- Не обнару- Не обнару- Не обнару- Не обнару-
сальмонеллы ется в 25 см3 жено жено жено жено
Исследованиями установлено, что бульоны, приготовленные по первому варианту, уже на начальной стадии имеют низкие микробиологические показатели и очень близки к недопустимым. После 30 дней хранения они перестают удовлетворять нормативным показателям, что и является показателем небольшого срока хранения.
Во втором и третьем варианте исследовали воздействие на продукт электрофизических методов обработки. В табл. 2 представлены оценочные показатели УЗ обработки при приготовлении обычным методом и обработкой в горячем состоянии
в ультразвуковой установке собственной конструкции УОМ-2, оснащенной сливным краном и нагревательной системой с частотой 35 кГц.
Наилучшей эффективностью микробиологического обеззараживания обладает третий вид обработки, основанный на совмещенный УЗ обработке продукта, при использовании облучателя-рециркулятора ОРБ-1Н и модернизированного пищевароч-ного котла КПЭ -60 с УЗ реактором РАП-01-18. Данные исследований представлены в табл. 3.
Таблица 2
Оценка микробиологического состояния бульонов из говядины
_и птицы с ультразвуковой обработкой_
Результаты и периодичность измерений
Показатели Норма по НД Бульон говяжий Бульон из птицы
без УЗ обработки с УЗ обработкой без УЗ обработки с УЗ обработкой
КМАФАиМ, КОЕ/г Не более 5,0-104 2,0-104 1,0-103 4,0-103 1,0-103
БГКП, коли- Не допуска- Не обнару- Не обнару- Не обнару- Не обнару-
формы ется в 1 см3 жено жено жено жено
Патогенные
микроорга- Не допуска- Не обнару- Не обнару- Не обнару- Не обнару-
низмы, в т. ч. ется в 25 см3 жено жено жено жено
сальмонеллы
Таблица 3
Оценка микробиологического состояния бульонов из говядины и птицы с ультразвуковой и ультрафиолетовой обработкой_
Показатели Норма по НД Результаты и периодичность измерений
Бульон говяжий Бульон из птицы
1 мес. 6 мес. 9 мес. 1 мес. 6 мес. 9 мес.
КМАФАиМ, КОЕ/г Не более 5,М04 5,0-102 5,0-102 5,0-102 1,0-102 1,0-102 1,0-102
БГКП, коли-формы Не допускается в 1 см3 Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено
Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы Не допускается в 25 см3 Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о высоком технологическом преимуществе совмещенных ультрафиолетового и ультразвукового воздействий излучений на микробиологическое обезвреживание бульонов длительного хранения. Обработка ультрафиолетовым облучателем-рециркулятором воздуха в производственном помещении позволяет уничтожить в нем до 99,9 % всех болезнетворных бактерий безопасным для производственников излучением и обеспечить длительность срока хранения бульона до 9 мес. Ультразвуковая обработка в пищеварочном котле обеспечивает в конечной стадии пастеризацию бульона, разлив и укупорку продукта с предотвращением возможности его соприкосновения с окружающей средой, что также способствует повышению срока хранения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Крамер, А., Ассадиан О., Конен В. Гигиена и инфекционный контроль GMS. Контроль заражения GMS Hyg. 29 апреля 2013; 8(1): Doc13. doi: 10.3205/dgkh000213.
2. Hessling, M, Haag R, Sieber N, Vatter P. Воздействие дальнего УФ-излучения (200-230 нм) на патогены, клетки, кожу и глаза - сбор и анализ данных за сто лет. GMS Hyg Infect Control. 2021, 16 февраля; 16:Doc07. doi: 10.3205/dgkh000378. PMID: 33643774; PMCID: PMC7894148.
3. Костенко, Ю.Г. Руководство по санитарно-микробиологическим основам и предупреждению рисков при производстве и хранении мясной продукции / Ю.Г. Костенко. - Москва: Техносфера, 2015. - 640 с. - Текст: непосредственный.
4. Госманов, Р.Г. Санитарная микробиология пищевых продуктов/ Р.Г. Госма-нов, Н.М. Колычев, Г.Ф. Кабиров [и др.] 2-е издание, исправленное. - Санкт-Петербург: Издательство "Лань", 2022. - 560 с. - Текст: непосредственный.
5. Якушенко, О.С. Микробиология мяса и мясных продуктов / О.С. Якушенко, К.К. Умаров. - Нальчик, 2017. - 74 с. - Текст: непосредственный.
6. Зайцева, Т.Н. Микробиология продуктов животного происхождения / Т.Н. Зайцева, И.А. Долматова, Н.И. Барышникова [и др.]. - Магнитогорск, 2015. - Текст: электронный.
7. Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях: руководство. - Москва: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2005. - 46 с. - Текст: непосредственный.
8. Мауль, Д. Исследование влияния ультразвуковой обработки в жидких средах различного состава на поверхностную микрофлору мясных полуфабрикатов / Д. Ма-уль. - Текст: непосредственный // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2017. - Т. 79, № 3(73). - С. 19-25. - DOI 10.20914/2310-1202-2017-3-19-25.
9. Уажанова, Р.У. Изучение влияния УФ-излучения на показатели качества мяса цыплят-бройлеров / Р.У. Уажанова. - Текст: непосредственный // Алматинского технологического университета. - 2022. - № 1. - С. 81-87. - DOI 10.48184/2304-568X-2022-1-81-87.
10. Стецов, Я.Г. Использование ультразвуковой обработки в пищевой промышленности / Я.Г. Стецов, С.С. Кузьмина. - Текст: непосредственный // Современные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции: сб. матер. I Междунар. науч.-практич. конф. - Барнаул, 2023. - С. 125-130.
11. Технические условия 10.89.11-001-00493497 от 14.12.2017. Бульоны мясные натуральные из говядины и птицы / Ф.Я. Рудик, А.В. Самышин, Н.Л. Моргунова, И.В. Севостьянова. - Саратов, 2017. - 14 с. - Текст: непосредственный.
12. ГОСТ 10444.15-94. Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов. - Москва: Стандартинформ, 1994. - Режим доступа: http://www.mternet-law.ru/gosts/gost/18812. - Текст: электронный.
13. ГОСТ 31747-2012. Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий). - Москва: Стандартинформ, 2012. - Режим доступа: http://www.mternet-law.ru/gosts/gost/ 52791. - Текст: электронный.
14. Облучатели-рециркуляторы воздуха ультрафиолетовые бактерицидные. Руководство по эксплуатации. Регистрационное удостоверение Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития № ФСР 2011/10308 от 6 февраля 2012. РOZIS ETRA. - Режим доступа: http://www.pozis.ru. - Текст: электронный.
15. Патент на полезную модель №183067 Российская Федерация, МПК А47j27/17. Пищеварочный котел / Рудик Ф.Я., Моргунова Н.Л., Самышин А.В., Севостьянова И.В.; № 2017140794; заявл.23.11.2017; Бюл. № 25. - Текст: непосредственный.
REFERENCES
1. Kramer, A., Assadian O., Konen V. Hygiene and infection control GMS. Infestation control GMS Hyg. April 29, 2013; 8(1): Doc13. doi: 10.3205/dgkh000213
2. Hessling, M, Haag R, Sieber N, Vatter P. Effects of far-UV radiation (200230 nm) on pathogens, cells, skin and eyes - a hundred years of data collection and analysis. GMS Hyg Infect Control. 2021, February 16; 16:Doc07. doi: 10.3205/dgkh000378. PMID: 33643774; PMCID: PMC7894148
3. Kostenko, Yu.G. Guide to sanitary and microbiological principles and risk prevention in the production and storage of meat products / Yu. G. Kostenko. - Moscow: Technosphere, 2015. - 640 p.
4. Gosmanov, R.G., Kolychev N.M., Kabirov G.F. et al. Sanitary microbiology of food products, 2nd edition, revised. - St. Petersburg: Lan Publishing House, 2022. - 560 p.
5. Yakushenko, O.S., Umarov K.K. Microbiology of meat and meat products. Nalchik, 2017. - 74 p.
6. Zaitseva, T.N., Dolmatova I.A., Baryshnikova N.I. et al. Microbiology of products of animal origin: Electronic resource. - Magnitogorsk, 2015.
7. Using ultraviolet bactericidal radiation to disinfect indoor air: Guide. - Moscow Federal Center for State Sanitary and Epidemiological Surveillance of the Ministry of Health of Russia, 2005. - 46 p.
8. Maul, D. Study of the influence of ultrasonic treatment in liquid media of various compositions on the surface microflora of semi-finished meat products // Bulletin of the Voronezh State University of Engineering Technologies. - 2017. - T. 79, №. 3(73). - pp. 19-25. - DOI 10.20914/2310-1202-2017-3-19-25
9. Uazhanova, R. U. Study of the influence of UV radiation on the quality indicators of broiler chicken meat // Almaty Technological University. - 2022. - №. 1.
- рр. 81-87. - DOI 10.48184/2304-568X-2022-1-81-87.
10. Stetsov, Ya.G., Kuzmina S.S. The use of ultrasonic processing in the food industry // Modern aspects of production and processing of agricultural products: Collection of materials of the I International Scientific and Practical Conference, Barnaul, December 20, 2022. - Barnaul: Altai State Agrarian University, 2023. - рр. 125-130.
11. Technical specifications 10.89.11-001-00493497 dated 12/14/2017. Natural meat broths from beef and poultry / F.Ya. Rudik, A.V. Samyshin, N.L. Morgunova, I.V. Sevostyanova. - Saratov, 2017. - 14 p.
12. GOST 10444.15-94. Food products. Methods for determining the number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms. - M.: Standartinform, 1994.
- Access mode: http://www.internet-law.ru/gosts/gost/18812.
13. GOST 31747-2012. Food products. Methods for identifying and determining the number of coliform bacteria (coliform bacteria). - M.: Standartinform, 2012. - Access mode: http://www.internet-law.ru/gosts/gost/52791.
14. Ultraviolet bactericidal irradiators-air recirculators. Manual. Registration certificate of the Federal Service for Surveillance in Healthcare and Social Development No. FSR 2011/10308 dated February 6, 2012. POZIS ETRA. - Access mode: http://www.pozis.ru
15. Utility model patent No. 183067 Russian Federation, IPC A47j27/17. Digester / Rudik F.Ya., Morgunova N.L., Samyshin A.V., Sevostyanova I.V.; №. 2017140794; application November 23, 2017; Bull. №. 25.
