CC BY
54
УДК 664.9 : 664.8.035.76 : 663.05
К вопросу об антимикробной обработке
натуральных оболочек для колбасных изделий*
В.В. Евелева, канд. техн. наук, доцент, Т.М. Черпалова, канд. техн. наук ФГБНУ ВНИИ пищевых добавок ФАНО России, г. Санкт-Петербург
С начала развития промышленного производства колбасных изделий как в России, так и во всем мире кишечные оболочки используют при выработке вареных, копченых колбас, сосисок, сарделек и другой продукции. Они отвечают большинству требований, предъявляемых к колбасным оболочкам: обладают достаточной прочностью, эластичностью, дымо-и влагопроницаемостью, а также устойчивостью к воздействию высоких температур; придают продукции необходимые товарные свойства, позволяющие определить вид готового продукта; предохраняют продукт от воздействия внешних факторов, способных привести к его порче [1].
Для сохранения качества кишечного сырья в условиях производства и хранения его консервируют - преимущественно посолом или сушкой.
При посоле происходит обезвоживание (содержание влаги снижается от 84-85 % до 50-60 %) и пропитывание тканей кишок поваренной солью, концентрация которой в них к концу посола достигает 13-15 %. Это приводит к изменению состава микрофлоры консервируемых кишечных продуктов. Наиболее чувствительные к высокой концентрации соли микроорганизмы (кишечная палочка Е. coli, палочка обыкновенного протея Proteus vulgaris и другие грамотрицательные неспорообра-зующие бактерии) приостанавливают свою жизнедеятельность и частично отмирают. При заметном снижении количества грамотрицательных не-спорообразующих бактерий продолжают свое развитие солеустойчивые микроорганизмы (B. halophilicus, Micr. carmeus, Micr. roseus, Sarzina flava, B. subtilis, B. mesentericus, B. micoides, актиномицеты, плесени и др.) и начинают активно размножаться галофильные бактерии Halobacterium halobium. Вследствие
•Работа выполнена в рамках Программы фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 гг. по проекту 28.9.
этого в составе микрофлоры готовых соленых кишечных продуктов преобладают галофильные, солеустой-чивые микроорганизмы, количество которых может достигать 1-2 и более сотен тысяч в 1 г.
При выработке пресно-сухих кишечных продуктов свежее кишечное сырье теряет влагу с 84-85 % до 810 %. Вследствие низкого содержания влаги в сухих кишечных продуктах жизнедеятельность большинства микроорганизмов приостанавливается, но сохраняется возможность восстановления их жизнеспособности в течение длительного срока. Незначительная часть микробов, менее стойких к высушиванию, отмирает. На пресно-сухих кишечных оболочках постоянно присутствуют споровые аэробные и гнилостные бациллы (В. mesentericus, B. Subtilis и др.), различные кокковые бактерии, споры плесневых грибов и актиномицетов, споры аэробных бацилл, дрожжи и другие стойкие к высушиванию микроорганизмы.
Консервированное посолом или сушкой кишечное сырье при хранении в неконтролируемых температурных условиях поражается краснухой и ржавчиной и подвергается гниению [2]. Отмечаются тенденции роста заболеваемости инфекциями, обусловленными вероцитотоксигенными Escherichia coli, антибиотикоустойчивыми Salmonella и Enterococcus, Campylobacterspp. Listeria monocytogenes, Enterobacter sacazakit из числа представителей нормоф-лоры желудочно-кишечного тракта животных, что свидетельствует о недостаточной эффективности защиты от микробных рисков в пище [3]. В связи с этим и в России, и за рубежом проводятся исследования, направленные на создание эффективных средств для антимикробной обработки натуральных колбасных оболочек.
Предложены различные консервирующие средства для повышения безопасности и сроков хранения колбасных оболочек. В их числе чистая пищевая поваренная соль; 20%-ный раствор поваренной соли, содер-
жащий 1 % щавелевой кислоты и 2 % хлористого кальция; 0,25%-ный раствор марганцовокислого калия; раствор, содержащий 0,01 % азотнокислого серебра и (0,03-0,05) % аммиака; 5%-ный раствор виннокаменной кислоты; 1%-ный раствор кремнефтористого натрия; смесь фермента лактопероксидазы и тиоциана-та; смесь пепсина и молочной кислоты; смесь триэтаноламиновых солей алкилфосфатов на основе высших жирных спиртов, триполифосфата натрия и кальцинированной соды [4-6].
В качестве консервирующих средств достаточно часто применяют органические кислоты, обладающие способностью тормозить развитие бактерий, плесневых дрожжей и грибов. Так, для консервирования свиных и говяжьих кишок разработаны посолочная смесь, содержащая поваренную соль в количестве 98 %; коптильный ароматизатор с лимонной или уксусной кислотой, а также с сорбиновой кислотой, или солью на её основе в количестве 1,0 %; натрий пирофосфорнокислый двуза-мещенный или натрий фосфорнокислый однозамещенный в количестве (0,5-1,0) % и сернистый ангидрид в количестве (0,4-0,5) % [7]. Для обработки колбасных оболочек перед наполнением фаршем применяют защитный состав, содержащий натриевую соль дегидрацетовой кислоты или синергетическую смесь натриевой соли дегидрацетовой кислоты с поливинилпирролидоном (0,55,0 %), поваренную соль(2,0-5,0 %), соль пищевой кислоты (1,0-2,0 %), дигидрокверцетин (0,01-0,5 %) [8]. В качестве соли пищевой кислоты используют натриевую или калиевую соль лимонной кислоты, или лактат натрия, или лактат калия, или лактат кальция. Защитный состав обеспечивает долговременную защиту колбасных изделий от нежелательной микрофлоры за счет образования мономерной плёнки на структурных компонентах матрицы колбасной оболочки. Однако применение антимикробных препаратов на основе дегидрацетовой кислоты (Е265) и дегидроацетата натрия (Е266) по отдельности или в комбинации имеет ограничения по способу применения (поверхностная обработка колбасных изделий и оболочек, а также в составе плёнок и покрытий) и по максимальному уровню в продукции (не более 5 мг/кг в пересчете на дегидрацетовую кислоту) [9]. В производственной практике обработку кишечного сырья осуществляют преимущественно посолом, поскольку использование новых средств хоть и обеспечивает существенное сни-
PRODUCTION QUALITY CONTRO
жение обсемененности остаточной естественной микрофлорой, но не позволяет сохранять качество сырья в течение длительного времени при температурах свыше 23 °С.
Механизм действия ингредиентов на возбудителей микробной порчи кишечного сырья многообразен, он определяется и физическими, и физико-химическими, и биохимическими факторами. Чаще отдельные факторы действуют совместно, иногда блокируются стадии развития микроорганизма путем воздействия на ДНК, на синтез белка, на активность ферментов, на клеточную мембрану, на механизм транспорта питательных веществ. В последнее время главным фактором признается атакующее действие антимикробных агентов на клеточную мембрану с целью нарушения ее целостности, в результате чего в клетку устремляется поток протонов воздействующего вещества. Считается также установленным, что для достижения антимикробного действия требуются достаточно высокая растворимость средства как в воде, так и в жире, присутствие его исключительно в водной среде и его высокая проникающая способность через гидрофобную клеточную оболочку микроорганизмов.
По совокупности физико-химических свойств (растворимости в воде, стабильности при температурных нагрузках), безопасности и безвредности применения, а также технологической эффективности заслуживают внимания антимикробные композиции на основе безопасных пищевых кислот и их солей, применяемых по ТИ [10-12].
Принимая во внимание выявленные прогрессивные технические решения в совершенствовании технологии консервирования натуральных оболочек для колбасных изделий, а также современные научные тенденции, касающиеся сохранения качества и обеспечения микробиологической безопасности продукции, проведены исследования по созданию нового технологического вспомогательного средства на основе компонентов, обладающих антимикробными свойствами и поверхностной активностью.
Целью исследований было обоснование состава технологического вспомогательного средства, обеспечивающего повышение качества и хранимоспособности натуральных оболочек для колбасных изделий. При выполнении данной работы решали следующие задачи:
• оценка микробиологической обсемененности дефектных образцов натуральной колбасной оболочки;
• разработка опытных образцов технологического вспомогательного средства для проведения лабораторных исследований по определению чувствительности к ним микроорганизмов, выделенных из смывов дефектных образцов натуральной колбасной оболочки;
• выбор наиболее эффективного технологического вспомогательного средства на основе результатов бактериологических исследований смывов дефектных образцов кишечного сырья после обработки их опытными образцами разработанных средств.
В соответствии с поставленными задачами определены следующие основные требования к новому технологическому вспомогательному средству:
• доступные сырьевые компоненты;
• присутствие в составе лактат-, ацетат- и пропионатсодержащих ингредиентов, отличающихся многофункциональностью действия и применяемых в производстве колбасных изделий;
• стабильность технологического вспомогательного средства при хранении;
• обеспечение повышения устойчивости натуральных оболочек к микробной порче при длительном хранении.
Объектами исследования служили:
• опытные образцы технологического вспомогательного средства, полученные на лабораторной установке с использованием в качестве сырья молочной, уксусной, пропионовой, муравьиной, сульфаминовой, щавелевой и аскорбиновой кислот и их солей, метабисульфита натрия, высокомолекулярного соединения (ВМС), характеризующегося поверхностной активностью, высокой растворимостью в воде, низкой токсичностью, способностью равномерного смачивания и формирования адсорбционной плёнки на обрабатываемой поверхности, и поверхностно-активного вещества (ПАВ), обладающего антимикробной активностью;
• образцы кишечного сырья, пораженные краснухой, ржавчиной и соляными пятнами.
Оценку эффективности опытных образцов технологического вспомогательного средства проводили с использованием различных методических подходов, в частности:
• определение общей микробной обсемененности смывов с отдельно взятых проб кишечного сырья;
• культивирование микроорганизмов, взятых из смывов на различных питательных средах;
• выделение культур из выращенной микрофлоры проб кишечного сырья;
• оценка роста выделенных культур микроорганизмов при воздействии опытных образцов средства при варьировании экспозиции, концентрации водного раствора средства и вида питательной среды;
• определение поверхностного натяжения водных растворов опытных образцов средства на границе раздела фаз вода - воздух методом отрыва кольца с использованием тенсиометра типа Дю Нуи.
Проведенными многоплановыми бактериологическими исследованиями показано, что испытуемые образцы кишечного сырья имеют значительную микробную обсеме-ненность, представленную культурами из рода Bacillus spp., энтерококков Enterococcus spp. и микрококков Micrococcus spp. Большая часть опытных образцов технологического вспомогательного средства в исследуемых концентрациях водных растворов (от 5 % и ниже) эффективно подавляют рост культур энтерококков Enterococcus spp. и микрококков Micrococcus spp., но не проявляют антагонистической активности по отношению к культурам из рода Bacillus spp. Эффективность технологического вспомогательного средства существенно повышается при включении в его состав соединений, обладающих антимикробными и поверхностно-активными свойствами. Выявлена минимальная эффективная концентрация раствора разработанного средства, равная 0,5 %.
При исследовании поверхностной активности разработанного средства установлено существенное снижение поверхностного натяжения его растворов по сравнению с величиной поверхностного натяжения растворов его компонентов: основы из молочной, уксусной и пропионовой кислот и их солей, ВМС и ПАВ при концентрациях, соответствующих их концентрациям в растворах средства (рисунок). Показано, что концентрация,
« Основа —#—ВМС —•— ПАВ —•—Средство
Поверхностное натяжение растворов средства и его компонентов на границе раздела фаз вода - воздух
при которой достигается предельная адсорбция образующегося комплекса компонентов средства на поверхности раздела фаз вода - воздух, соответствует минимальной эффективной концентрации раствора средства.
На основе результатов исследований разработано эффективное средство на основе лактат-, ацетат- и пропионатсодержащих ингредиентов, существенно отличающееся от известных средств для обработки кишечного сырья по составу и эффективности и представляющее интерес как инновационный объект.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зонин, В.Г. Современное производство колбасных и солено-копченых изделий / В.Г. Зонин. - СПб.: Профессия, 2006. - 224 с.
2. Татулов, Ю.В. Использование консервантов при хранении натуральных колбасных оболочек / Ю.В. Татулов, Н.М. Крехов, И.В. Сусь // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. -№10. - С. 42-44.
3. Шевелева, С.А. Анализ микробиологического риска как основа для совер-
шенствования системы оценки безопасности и контроля пищевых продуктов: автореф. дис. ... д-ра мед. наук: 14 00 07 - Гигиена. - М., 2007. - 93 с.
4. Технология производства, хранения, переработки и стандартизации продукции животноводства / Под ред.
A.Ф. Крисанова и Д.П. Хайсанова. - М.: Колос, 2000. - 208 с.
5. Технологические основы производства и переработки продукции животноводства: Учебное пособие / Составители: проф. А.Г. Макарцев, проф. Л.В. Топорова, проф. А.В. Архипов; под ред.
B. И. Фисинина, А.Г. Макарцева. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. -808 с.
6. Патент SU 1183040 A22 C17 / 14 Состав для обработки фабриката кишок / Л.З. Чернышева, Р.Г. Вафина, В.И. Хачи-янц и др. - № 3656353 / 28-14; заявл. 27.07.1983; опубл. 07.10.1985. Бюл. № 37.
7. Патент РФ 2 326 540 A22 C13 / 00 Способ производства оболочек из свиных черев / С.Н. Уретря, И.В. Лаври-ненко, Е.В. Сидорова, Т.И. Носова, О.И. Денисова. - № 2005120659 / 13; Заявл. 04.07.2005; Опубл. 20.06.2008.
8. Патент РФ 2 313 946A23 В4 / 10, A23 L1 / 317 Способ производства копченых колбас длительного хранения /
A.Г. Снежко, В.М. Новиков, З.С. Борисова, А.Б. Гаврилова. - № 2006124415 / 13; Заявл. 07.07.2006; Опубл. 10.01.2008.
9. Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 029/2012 Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств. Принят Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 20 июля 2012 г. № 58. Приложение 8. Гигиенические нормативы применения консервантов. - 308 с.
10. Никифорова, Т.А. Антимикробная композиция для повышения безопасности и качества мяса кур / Т.А. Никифорова, В.В. Евелева, Т.М. Черпалова, Н.Л. Андреева // Вестник Российской сельскохозяйственной науки. - 2016. -№ 2. - С. 70-72.
11. Евелева, В.В. Новое технологическое вспомогательное средство для повышения безопасности мяса кур /
B.В. Евелева, Т.М. Черпалова // Мясные технологии. - 2016. - № 2. - С. 26-28.
12. Патент РФ 2 571 797 А23 В 4/023, А 23 1_ 1/325 Антимикробная композиция для производства пресервов и полуфабрикатов из разделанной рыбы / В.В. Евелева, Т.М. Чер-палова, И.А. Тимошенкова. - № 2 014 129 538; заявл. 17.07.2014; опубл.. 20.12.2015.
К вопросу об антимикробной обработке натуральных оболочек для колбасных изделий
Ключевые слова
антимикробная обработка; колбасная оболочка; разработка средств консервации
Реферат
В работе рассмотрены известные технические решения по совершенствованию технологии консервирования натуральных оболочек для колбасных изделий. Показано, что консервирование с использованием поваренной соли приводит к изменению состава микрофлоры консервируемых кишечных продуктов. Наиболее чувствительные к высокой концентрации поваренной соли микроорганизмы (кишечная палочка Е. coli, палочка обыкновенного протея Proteus vulgaris и другие грамотрицательные неспорообра-зующие бактерии) приостанавливают свою жизнедеятельность и частично отмирают. Солеустойчивые микроорганизмы (B. halophilicus, Micr. carmeus, Micr. roseus, Sarzina flava, B. subtilis, B. mesentericus, B. micoides, актиномицеты, плесени и др.) продолжают свое развитие. Галофильные бактерии Halobacterium halobium активно размножаются. Установлена недостаточная эффективность защиты натуральных колбасных оболочек от микробных рисков. Разработано технологическое вспомогательное средство, обеспечивающее повышение безопасности и сроков хранения натуральных колбасных оболочек. Эффективность технологического вспомогательного средства существенно повышается при включении в его состав соединений, обладающих антимикробными и поверхностно-активными свойствами. Выявлена минимальная эффективная концентрация раствора разработанного средства, равная 0,5 %. Установлено существенное снижение поверхностного натяжения растворов разработанного средства по сравнению с величиной поверхностного натяжения растворов его компонентов. Показано, что концентрация, при которой достигается предельная адсорбция образующегося комплекса компонентов средства на поверхности раздела фаз вода - воздух, соответствует минимальной эффективной концентрации раствора средства.
Авторы
Евелева Вера Васильевна, канд. техн. наук, доцент, Черпалова Татьяна Михайловна, канд. техн. наук, Федеральное государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт пищевых добавок ФАНО России, 191014, Санкт-Петербург, Литейный пр., д. 55, [email protected], www.vniipd.ru
To the Question of Anti-Microbial Treatment of Natural Casings for Sausage Products
Key words
antimicrobial compositions; sausage casing; conservation means development
Abstracts
In an article the research results the known technological decision for perfection preservation of natural casings for sausage products are discussed. It is shown preservation with salt reduce the change of intestinal microflora of the sausage casings. The most sensitive microorganisms (Escherichia coli, Proteus vulgaris and other gramnegative nonspore constitutive bacteria) to high concentrations of salt inhibit the vital functions and at least not in its present form. The salttolerant microorganisms (B. halophilicus, Micr. carmeus, Micr. roseus, Sarzina flava, B. subtilis, B. mesentericus, B. micoides, actinomycetes, mold spores, etc.) continue their evolution. Halophilic bacteria Halobacterium halobium actively reproduce. The insufficient effectiveness of the defence of natural sausage casings from microbial risks are established. The technological supplement to guarantee increase safety and so shelf-life of the natural sausage casings are developed. The effectiveness of the technological supplement considerably is increasing when compounds have possessed of antimicrobial and surface-active properties were included in its composition. The minimal effective solution strength developed technological supplement equal to 0,5 % are disclosed. A significant reduction of surface tension of solutions of the developed technological supplement as compared with the magnitude of surface tension of solutions of its components are determined. It is shown the solution strength by limiting adsorption components of the resulting complex on the surface of the phase interface water-air is achieved, correspond to minimal effective solution strength of the technological supplement.
Authors
Eveleva Vera Vasilyevna, Candidate of Technical Science, Docent, Cherpalova Tatyana Mikhaylovna, Candidate of Technical Science, Federal State Scientific Institution All-Russian Research Institute of Food Additives Fano Russia, 55, Liteyny Pr., St. Petersburg, 191014, [email protected], www.vniipd.ru
