Содержание к диссертации
Введение
1 Литературный обзор 7
1.1 Причины снижения качества пищевых продуктов 7
1.2 Изменение качества рыбных консервов в процессе производства и хранения 8
1.2.1 Изменение белков рыбных консервов 8
1.2.2 Изменение липидов рыбных консервов 22
1.2.3 Изменение показателей безопасности 31
1.3 Моделирование процессов снижения качества пищевых продуктов при хранении 34
2 Объекты и методы исследования 41
3 Результаты и обсуждение 46
3.1 Изменение показателей качества рыбных консервов в процессе хранения в стандартных условиях 46
3.1.1 Изменение показателей безопасности 46
3.1.2 Изменение белков рыбных консервов 52
3.1.3 Изменение липидов рыбных консервов 57
3.1.4 Выбор параметров для кинетических исследований 62
3.2 Исследование кинетики снижения качества рыбных
консервов в процессе хранения при различных температурах 65
3.2.1 Изменение показателей безопасности рыбных консервов в процессе хранения при различных температурах 65
3.2.2 Исследование кинетики термического старения натуральных консервов 68
3.2.3 Исследование кинетики термического старения консервов томатной группы 93
3.2.4 Исследование кинетики термического старения консервов масляной группы 115
3.3 Кинетическая модель процесса термического старения рыбных консервов 138
3.4 Экспресс-метод определения срока годности рыбных консервов 142
3.5 Прогноз срока годности рыбных консервов по данным термического старения 144
Выводы 158
Литература 160
- Причины снижения качества пищевых продуктов
- Объекты и методы исследования
- Изменение показателей качества рыбных консервов в процессе хранения в стандартных условиях
Введение к работе
Продукты питания являются важнейшим источником жизнедеятельности человека, основой поддержания его физического здоровья и интеллектуальной деятельности. Задача полноценного, сбалансированного питания высококачественными продуктами всегда занимала приоритетное место и имеет государственный статус во всех странах, так как является задачей здоровья нации. В настоящее время «безопасность и контроль качества пищевых продуктов» входит в перечень критических технологий Российской Федерации, утвержденный Президентом РФ 30 марта 2002 года.
Качество пищевой продукции - сложная категория, включающая в себя пищевую ценность, безопасность и органолептические характеристики. Все эти комплексные показатели нормируются как действующим законодательством Российской федерации, так и Международной Комиссией по Продовольственному Кодексу (Codex Alimentarius ФАО/ВОЗ) [1]. В процессе хранения качество продуктов питания снижается, за исключением некоторых видов вин и сыров. Сложный комплекс механических, физико-химических и микробиологических процессов приводит к снижению пищевой и дегустационной ценности и изменению показателей безопасности [2]. Поэтому государственная стандартизация пищевой продукции обязательно включает такой нормативный показатель как срок годности - период, по истечении которого пищевой продукт считается непригодным для использования по назначению [3].
В последние годы в связи с широким использованием рыбообрабатывающей промышленностью новых технологий с усовершенствованными режимами высокотемпературной обработки, применением различных пищевых добавок, использованием новых методов подавления бактериальной обсемененности и новых видов упаковки, а также в связи с изменением экологической обстановки, влияющей на качество рыбного сырья, возник ла необходимость определения сроков годности широкого ассортимента новых видов рыбных консервов и корректировки большинства ранее установленных.
Действующая методика определения гарантийного срока хранения рыбных консервов была разработана в 1986 году в Гипрорыбфлоте - отраслевом институте Министерства рыбного хозяйства. В ее основе лежит принцип закладки на натурное хранение коллекции испытуемых консервов и исследование их на соответствие нормативной документации через определенные промежутки времени. В целом, на получение результата уходит два - три года работы, что в условиях рынка невыгодно, так как существенно повышает себестоимость продукции за счет длительного и трудоемкого исследования.
Использование методов математического моделирования позволяет в ряде случаев прогнозировать состояние объекта исследования в процессе хранения в стандартных условиях по результатам, полученным при хранении в экстремальных условиях [4]. В основе такого подхода лежит изучение механизма и кинетики процессов, определяющих снижение качества объекта испытания в процессе хранения.
Химические процессы и факторы, влияющие на качество рыбных консервов в процессах производства и хранения, изучались многими исследователями, но достаточно ясной картины до сих пор нет. Это объясняется сложностью объекта изучения, связанной, прежде всего, с неоднородностью его состава, что вызвано как разнообразием используемых в консервах видов рыб, так и различными добавками, определяющими ту или иную технологическую группу консервов (натуральные, масляной и томатной группы).
В ходе настоящей работы необходимо было:
1. Изучить характер изменения различных показателей (химических, органолептических, микробиологических), характеризующих со стояние рыбных консервов в процессе хранения в стандартных условиях.
2. Из исследованных параметров выбрать такие, которые значимо и монотонно меняются в процессе хранения и могут быть использованы для кинетических исследований.
3. Установить, сохраняется ли характер изменения выбранных показателей в процессе хранения при повышенных температурах и если сохраняется, то в каком температурном интервале.
4. Исследовать кинетику изменения выбранных показателей в стандартных и экстремальных условиях хранения.
5. На основе полученной кинетической модели термического старения рыбных консервов разработать экспресс-метод определения срока их годности.
Причины снижения качества пищевых продуктов
Особенности состава и пищевая ценность рыбных белков.
Качество готовых рыбных консервов определяется качеством исходного сырья и технологическими параметрами процесса их производства. Рыба имеет ряд специфических особенностей, отличающих ее от млекопитающих: относительно малое содержание соединительных тканей, специфический состав белков и липидов, а также небелковых азотистых веществ. Ферменты рыбных тканей отличаются высокой активностью в узком диапазоне низких положительных температур, характерных для условий обитания рыбы и обладают повышенной чувствительностью, как к отрицательным, так и к высоким положительным температурам. Специфической особенностью рыбных тканей является высокая изменчивость их состава в зависимости от вида рыбы, физиологического состояния, среды обитания, кормовой базы и еще многих факторов [8].
В зависимости от содержания белка И.П. Леванидов [9] делит рыб на 4 группы: низкобелковые (до 10% белковых веществ); среднебелковые(10-15%); белковые(15-20%) и высокобелковые виды рыб с содержанием белковых веществ более 20%.Содержание белка в рыбе одного вида может изменяться на 3 - 5% в зависимости от места и сезона ее вылова, стадии половой зрелости и условий хранения до обработки. Основное количество белка сосредоточено в мышцах рыб. В аналитической практике в настоящее время принято подразделять мышечные белки на три фракции в зависимости от их растворимости: миофибриллярную, растворяющуюся при высокой ионной силе; саркоплазматическую, растворяющуюся при низкой ионной силе и нерастворимую основу - строму.
Вязкость растворов рыбных белков растет от актина к миозину и акто-миозину, степень увеличения вязкости в результате образования актомио-зина из актина и миозина у рыб выше, чем у млекопитающих [10].
Важнейшим свойством всех животных белков является гидратация или способность связывать воду вследствие присутствия в них свободных полярных групп - гидроксильных, карбоксильных, аминных, сульфгидриль-ных и др. Благодаря этому белки мышечных тканей находятся преимущественно в коллоидном состоянии в виде гелей и золей, что предопределяет неустойчивость и изменчивость их свойств при изменении условий среды (рН, температура) [11].
Белковые вещества в водной среде являются многовалентными амфо-терными электролитами, поэтому характер их взаимодействия с водой зависит от активной реакции среды. Минимальная гидратация наблюдается в изоэлектрическом состоянии белка, когда кислотные и основные группировки взаимно блокируются и роль гидрофильных центров играют другие полярные группы ( цистина, цистеина, серина, метионина, тирозина и т. д.) Изоэлектрическая точка белков мышечного волокна рыб, от которой зависит характер превращений белков при переработке и хранении, находится в пределах рН 5,2-5,5 [12] или, по мнению некоторых исследователей - рН 4,0-.4,5 [13]. Изменение рН среды ведет к уменьшению или увеличению гидратации и растворимости белка.
Высокая биологическая ценность рыбного белка обусловлена наличием в нем полного комплекса незаменимых аминокислот, его высокой перева-риваемостью и усвояемостью. По скорости переваривания белки рыбных и молочных продуктов занимают первое место среди других пищевых продуктов, коэффициент усвоения белков рыб составляет 0,97 [14]. Среди незаменимых аминокислот белков рыб особое значение имеет метионин, относящийся к липотропным антисклеротическим средствам. По содержанию метионина рыба занимает одно из первых мест среди белковых продуктов животного происхождения [15]. Высокое содержание аргинина и гистидина, лизина и триптофана позволяет использовать рыбное сырье для производства детского питания как пищевую добавку к продуктам, бедным триптофаном и как промышленное сырье для производства лизина [16].
Небелковые азотистые вещества.
Небелковые азотистые вещества представляют собой промежуточные и конечные продукты обмена белков, это низкомолекулярные вещества, содержащие азот. Эти соединения имеют большое значение при хранении и переработке рыбы, поскольку некоторые из них придают рыбе специфический вкус и аромат. Кроме того, они в большей степени, чем белки, подвержены действию микроорганизмов.
В настоящее время большинство исследователей придерживается следующей классификации азотистых небелковых веществ:
- триметиламмонивые основания (триметиламиноксид, бетаин, холин);
- летучие основания (аммиак, моно-, ди- и триметиламин);
- производные гуанидина (креатин, креатинин);
- производные имидазола и глиоксалина (гистидин, карнозин, ансерин);
- свободные аминокислоты ;
- амиды кислот (мочевина);
- производные пурина (гипоксантин, ксантинаденин, гуанин ), пуриновые основания и родственные им нуклеозидфосфаты;
- креатинфосфат (КрФ), аденозин, моно-, ди- и трифосфат (АМФ, АДФ и
АТФ)[17].
Объекты и методы исследования
На первом этапе эксперимента проводилось исследование широкого спектра показателей качества и безопасности рыбных консервов в процессе хранения при 20С - максимально-допустимой стандартной температуре хранения. Объектом исследования были рыбные консервы «Судак в желе», «Судак по польски» и «Форель радужная в желе», изготовленные на опытном участке института Гипрорыбфлот, а также консервы «Сельдь атлантическая натуральная» и «Корюшка в томатном соусе», поступившие из торговой сети. Опытные партии консервов были изготовлены из высококачественного сырья по утвержденным технологическим инструкциям с соблюдением всех санитарно-гигиенических требований к производству пищевых консервов.
Образцы анализировались сразу после изготовления и закладывались на хранение в суховоздушные термостаты при температуре 20С. В процессе хранения периодически определялись следующие показатели: орга-нолептическая оценка продукта, содержание влаги, общая кислотность; содержание белка, белкового и небелкового азота и азота летучих оснований, содержание доступного лизина и триптофана, общее содержание сульф-гидрильных групп, аминокислотный состав и перевариваемость белков; содержание жира, перекисное, альдегидное и кислотные числа жиров и жирнокислотныи состав консервов; содержание гистамина, нормируемых тяжелых металлов и показатели промышленной стерильности консервов.
Согласно литературным данным, широкое разнообразие липидов и белков рыб, зависимость их состава от большого числа внешних факторов обуславливает значительную неоднородность рыбных консервов, даже если они изготовлены по одной технологии и из одного вида сырья. При исследовании физико-химических параметров таких объектов для получения статистически значимых результатов рекомендуется увеличивать объем представительной выборки [153], поэтому каждый показатель определяли из трех средних проб по трем параллельным измерениям (всего девять измерений в условиях сходимости). Полученный материал подвергался математической обработке с использованием стандартных статистических методов [120,154]. Эксперимент проводился только на тех консервах, исходные характеристики которых полностью соответствовали техническим условиям и требованиям безопасности.
Органолептическая оценка исследуемых консервов (О) проводилась аттестованной дегустационной комиссией по четырем категориям: вкус (В), запах (3), консистенция (К) и внешний вид (ВН), включающий состояние банки. Общая оценка продукта выражалась суммарным баллом с использованием следующих коэффициентов значимости: 0 = Вх6 + Зх5 + Кх5 + ВНх4 [155]. Консервы снимали с хранения при достижении суммарной органолептиче-ской оценки значения 55-60 баллов, или при достижении оценки категорий вкус и запах значения двух баллов.
Массовую долю влаги [156], жира [157] и общую кислотность [158] консервов определяли стандартными методами.
Изменение белков рыбных консервов в процессе хранения оценивали по изменению аминокислотного состава и перевариваемости белков, снижению содержания отдельных функциональных групп и некоторых незаменимых аминокислот, изменению соотношения белковый / небелковый азот и росту содержания летучих азотистых оснований.
Определение содержания общего, белкового и небелкового азота и расчет общего содержания белковых веществ проводили по методу Кьель-даля [159], модифицированному для Кьельтек-анализатора «Tecator» (Швеция) [160]. Содержание азота летучих оснований определяли рефе-ренс-методом на Кьельтек-анализаторе «Tecator» (Швеция) [160, 161].
Изменение показателей качества рыбных консервов в процессе хранения в стандартных условиях
Результаты исследования промышленной стерильности консервов «Судак в желе», «Судак по польски», «Форель радужная в желе», «Сельдь атлантическая натуральная» и «Корюшка в томатном соусе» в процессе хранения при 20С представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Показатели промышленной стерильности рыбных консервов в
процессе хранения Вид консервов Срок хранения, месяцы Орга-нолеп-тиче-ская оценка, балл Спорообразующие мезофильные аэробные ифакультативно-анаэробные микроорганизмы, клеток на 1 г продукта Мезофильные клостридии, клеток на 1 г продукта Неспорооб-разующие микроорганизмы, клеток на 1 г продукта Спорообразующие термофильные анаэробные, аэробные и факультативно-анаэробныемикроорганизмы, клеток на
Полученные данные позволили оценить интенсивность миграции ионов металлов упаковки в продукт в процессе хранения различных видов рыбных консервов в разной таре. Для консервов в алюминиевой таре («Судак в желе», «Судак по польски», «Форель радужная в желе») можно отметить только рост содержания алюминия в продукте в полтора - три раза по сравнению с исходными данными. Однако во всех исследованных образцах содержание алюминия при снятии с хранения консервов по истечении срока их годности не превышало установленной санитарной нормы (30 мг/кг) [142].
Консервы «Корюшка в томатном соусе» были упакованы в банку из хромированной лакированной жести, «Сельдь атлантическая натуральная» - в банку из белой консервной жести электролитического лужения. В данных образцах наблюдалось увеличение содержания олова и железа (в 1,3 -2,0 раза), за счет электрохимической коррозии материалов корпуса и закаточных швов. Однако к концу нормативно разрешенного срока хранения этих видов массовая доля олова была значительно ниже минимально-допустимого уровня (200 мг/кг) [115]. Содержание солей железа в рыбных консервах не нормируется, так как их пороговая концентрация обнаруживается органолептически и не обусловлена их токсичностью. При концентрации железа от 30 до 50 мг/кг отмечается металлический привкус продукта, при концентрации выше 200 мг/кг соли железа могут вызывать накопление водорода и бомбаж банок [106]. В нашем эксперименте содержание железа во всех исследованных видах держалось значительно ниже 30 мг/кг в течение всего времени хранения. В процессе хранения консервов в таре из хромированной жести («Корюшка в томатном соусе») наблюдался также рост содержания хрома (в 1,5 раза по сравнению с исходными данными), однако и в данном случае окончательная величина не превышала установленного минимально допустимого уровня (0,5 мг/кг) [115]. В конце эксперимента в исследованных видах не наблюдалось отслоения лакового покрытия по внутренней поверхности корпуса, в консервах «Корюшка в томатном соусе» на последних этапах хранения отмечена значительная подлаковая коррозия, чем была обусловлена низкая органолептическая оценка образца.
Массовая доля остальных металлов изменялась в пределах погрешности метода измерения. Содержание основных нормируемых неорганических токсикантов (ртути, мышьяка, кадмия, свинца, меди и цинка) в кон 52 сервах, таким образом, зависело от содержания этих элементов в сырье и
не менялось в процессе хранения [175, 176].
По мнению некоторых исследователей гистамин не накапливается в рыбных консервах в процессе хранения, и его концентрация в готовом продукте определяется качеством исходного сырья [177]. Однако в ходе нашего эксперимента было отмечено увеличение содержания гистамина во всех исследованных видах консервов в течение хранения. В консервах из судака и форели массовая доля гистамина возросла незначительно (в 1,2 - 1,4 раза), в консервах из корюшки и сельди - в 2,0 - 2,4 раза. Начальное содержание этого токсиканта было невелико, поэтому в конце эксперимента содержание гистамина во всех образцах не превышало установленной нормы (100 мг/кг) [175].
На базе полученных экспериментальных данных было сделано заключение, что показатели безопасности не являются лимитирующими при определении срока годности рыбных консервов в случае использования качественного сырья и изготовления продукта с соблюдением всех технологических требований. В дальнейшем, при исследовании изменения других параметров качества, консервы проверялись на соответствие санитарно-гигиеническим требованиям на исходной точке и по завершении эксперимента.
