Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1 Современное состояние и перспективные тенденции в производстве плавленого сыра 12
1.2 Технологические аспекты производства плавленого сыра, влияющие на показатели безопасности, качества и хранимоспособности, а также связанные с ними микробиологические риски .14
1.2.1 Влияние микрофлоры сырья на микробиологическую безопасность плавленого сыра 19
1.2.2 Влияние температуры плавления на содержание остаточной микрофлоры в плавленых сырах и уровень микробиологических рисков .24
1.2.3 Влияние эмульгирующих солей на качество и хранимоспособность плавленого сыра .27
1.2.4 Упаковочный материал и способ упаковки как фактор риска микробиологической порчи в плавленых сырах 33
1.2.5 Влияние скорости охлаждения и температуры хранения на микробиологические риски, определяющие хранимоспособность плавленых сыров 42
1.2.6 Влияние химического состава на хранимоспособность плавленого сыра .43
1.3 Выводы по литературному обзору и определение исследуемых рисков в критических контрольных точках 45
Глава 2. Организация работы, объекты и методы исследований 47
2.1 Схема исследований .47
2.2 Объекты и методы исследований 50
2.3 Техническое обеспечение экспериментов 52
Глава 3. Результаты исследований и обсуждения 54
3.1 Влияние микробиологической обсемененности сырья на уровень микробиологических рисков при производстве плавленых сыров 54
3.1.1 Влияние обсемененности смеси для плавления бактериями группы кишечной палочки (БГКП) на уровень микробиологических рисков при производстве плавленых сыров .57
3.1.2 Влияние дрожжей и плесневых грибов на уровень микробиологических рисков при производстве плавленых сыров 60
3.1.3 Влияние количества споровых аэробных и анаэробных бактерий на уровень микробиологических рисков при производстве плавленых сыров .61
3.2 Влияние режимов плавления и хранения на уровень микробиологических рисков в плавленых сырах 63
3.2.1 Хранимоспособность плавленых сыров, выработанных при температуре плавления (70±2)С .63
3.2.2 Хранимоспособность плавленых сыров, выработанных при температуре плавления (75±2)С .67
3.2.3 Хранимоспособность плавленых сыров, выработанных при температуре плавления (85±2)С .75
3.2.4 Хранимоспособность плавленых сыров, выработанных при температуре плавления (95±2)С .81
3.2.5 Статистическая обработка результатов исследований влияния уровня исходного обсеменения смеси для плавления споровыми аэробными и анаэробными микроорганизмами, температур плавления и температурных режимов хранения на качество и хранимоспособность плавленых сыров 87
3.3 Влияние эмульгирующих солей на качество и хранимоспособность плавленых сыров 99
3.4 Влияние способа и вида упаковки на уровень микробиологических рисков при хранении плавленых сыров 111
3.4.1 Исследование влияния вида и способа упаковки на качество и храни-моспособность плавленых сыров при температуре хранения (2±2)С 111
3.4.2 Исследование влияния вида и способа упаковки на качество и храни моспособность плавленых сыров при температуре хранения (10±2)С 118
3.4.3 Исследование влияния вида и способа упаковки на качество и храни моспособность плавленых сыров при температуре хранения (20±2)С 121
3.5 Разработка системы прогнозирования сроков годности плавленых сыров 125
3.6 Промышленная апробация и экономическая эффективность 136
Выводы 137
Список литературы 141
Приложения 155
- Влияние микрофлоры сырья на микробиологическую безопасность плавленого сыра
- Хранимоспособность плавленых сыров, выработанных при температуре плавления (75±2)С
- Влияние эмульгирующих солей на качество и хранимоспособность плавленых сыров
- Разработка системы прогнозирования сроков годности плавленых сыров
Введение к работе
Актуальность работы. Плавленый сыр, как молочный продукт высокой пищевой ценности, является продуктом широкого потребления. В то же время, имея длительные сроки хранения, данная группа продуктов представляет интерес, как для потребителей, так и для торговых сетей.
Качество и хранимоспособность любого продукта, в том числе плавленого сыра, можно определить как совокупность критериев, позволяющих установить, что продукт:
соответствует требованиям безопасности, установленным ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» и ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции»;
соответствует идентификационным показателям, в том числе органолептическим, определяемым требованиями нормативных и/или технических документов;
- хранимоспособен в течение установленного срока годности.
Сроки годности продуктов устанавливает производитель, исходя из качества
используемого сырья, особенностей технологического процесса, санитарно-
гигиенического состояния производства и подтверждает их в органах государственной санитарно-эпидемиологической службы на основании СанПин 2.3.2.1324-03 и МУК 4.2.1847-04. В соответствии с данными документами осуществляется контроль продукции на соответствие требованиям безопасности, регламентируемым ТР ТС 033/2013.
До настоящего времени производители не имеют научно обоснованных данных, которыми можно воспользоваться при прогнозировании сроков годности продукции, в том числе плавленых сыров, исходя из их реальной хранимоспособности, учитывающей риски, связанные с сырьем, технологическими параметрами производства и условиями хранения.
Исследование микробиологических рисков, оказывающих влияние на
хранимоспособность плавленых сыров в цепи от сырья до конечного продукта, является актуальным и требует научного обоснования.
При решении поставленных задач исходили из теоретических и практических основ создания системы контроля пищевых продуктов и оценки качества плавленых сыров,
заложенных в трудах Гудкова А.В., Перфильева Г.Д., Захаровой Н.П., Свириденко Ю.Я., Свириденко Г.М., Дунченко Н.И., Соколовой Н.Ю., Роздовой В.Ф. и др.
Работа выполнялась в соответствии с Программой фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы, утвержденной Распоряжением Правительства Российской Федерации № 2237-р от 03.12.2012 г., подраздел 26 "Актуальные проблемы интегрального контроля производства и оборота продовольственного сырья и продуктов питания в трофологической цепи «от поля до потребителя» в целях управления безопасностью и качеством пищевых продуктов", № темы 0654-2014-0004.
Цель работы и задачи исследований. Создание научно обоснованной системы прогнозирования сроков годности плавленых сыров на основе выявления и оценки микробиологических рисков, определяющих хранимоспособность продуктов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- определить состав микрофлоры основных сырьевых компонентов и выявить
группы микроорганизмов, значимо влияющих на качество и хранимоспособность
плавленых сыров, установить их допустимое содержание, как в исходном сырье, так и в
готовом продукте;
исследовать влияние температурных режимов плавления и хранения на уровень микробиологических рисков, определяющих качество и хранимоспособность плавленых сыров;
установить возможность увеличения хранимоспособности и повышения качества плавленых сыров за счет подбора эмульгирующих солей, оказывающих влияние на развитие микрофлоры в готовом продукте;
исследовать влияние способов и вида упаковки на качество и хранимоспособность плавленых сыров;
разработать техническую документацию по прогнозированию хранимоспособности и сроков годности плавленых сыров;
внедрить разработанную систему прогнозирования хранимоспособности плавленых сыров в промышленности.
Научная новизна.
Установлена степень влияния количественного и качественного состава микрофлоры основного сырья на качество и хранимоспособность плавленых сыров.
Обосновано, что наиболее значимым риском является содержание в сырье споровых микроорганизмов рода Bacillus и рода Clostridium, не нормируемых ТР ТС и установлено допустимое их содержание в смеси для плавления.
Определено, что наибольшее влияние на уровень микробиологических рисков оказывают температуры плавления смеси и хранения готового продукта, наименьшее – вид и способ упаковки.
Установлено, что подбором эмульгирующих солей можно регулировать сроки годности готового продукта за счет снижения микробиологических рисков, связанных со споровыми микроорганизмами.
Практическая значимость. Разработана техническая документация: «СТО ВНИИМС 030-2015 Сыры плавленые. Прогнозирование хранимоспособности и сроков годности» и «МП 012-2015 Методические положения по прогнозированию и предотвращению рисков снижения качества и хранимоспособности плавленых сыров», позволяющие объективно оценивать сроки годности плавленых сыров, исходя из оценки качества сырья и технологических параметров производства.
Проведена апробация результатов работы внедрением разработанной системы
прогнозирования сроков годности плавленых сыров на одном из лидирующих предприятий Алтайского края - заводе, выпускающих продукцию под брендом «Плавыч», а также внедрением эмульгирующих солей с длинноцепочечной структурой на предприятиях отрасли: ООО «Любава», ООО «Мультипро», ООО «Сибирское подворье», ООО «Ростагрокомплекс».
Методология и методы исследования. Для решения поставленных в работе задач применяли микробиологические, физико-химические и органолептические методы, а так же математические методы обработки результатов.
Научные положения, выносимые на защиту.
Нормирование в смеси для плавления количества споровых микроорганизмов как основной микрофлоры, определяющей хранимоспособность продукта.
Комплексный подход к выбору технологических параметров, таких как,
температуры плавления и хранения, вид и способ упаковки, исходя из искомого срока годности.
Определение принципов подбора эмульгирующих солей с учетом
микробиологической обсемененности сырья для достижения искомых сроков годности плавленых сыров.
Степень достоверности результатов проведенных исследований.
Достоверность результатов подтверждается минимум трехкратной повторностью
экспериментальных исследований и хорошей воспроизводимостью экспериментальных
данных, полученных с использованием современных микробиологических, физико-
химических и органолептических методов исследований, применением математической
обработки данных, апробацией разработанной системы прогнозирования
хранимоспособности плавленых сыров в производственных условиях с учетом научного обоснования микробиологических рисков.
Исследования проводились в период 2011-2016гг в отделах микробиологии и сыроделия ФГБНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия; экспериментальные выработки плавленых сыров – в экспериментальном цехе плавленых сыров ФГБНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия, а промышленные – на заводе плавленых сыров ОАО «Карат».
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были
предметом докладов и обсуждений на научно-практических конференциях, семинарах и
форумах, в том числе: Всероссийской научно-практической конференции «Плавленые
сыры» (Углич, 2009); Семинаре молочных технологий (Нидерланды, 2009); Семинаре
молочных технологий (Франция, 2010); Семинаре молочных технологий (Италия, 2011);
Международной научно-практической конференции «Повышение
конкурентоспособности отечественных продуктов сыроделия и маслоделия» (Углич,
2012); Международной научно-практической конференции «Молоко, Сыр, Масло:
проблемы и решения» (Углич, 2013); Семинаре молочных технологий (Испания, 2013);
Международной недели сыроделия и маслоделия «От истоков к современности» (Углич,
2014); Семинаре молочных технологий (Германия, 2014); Семинаре молочных
технологий (Италия, 2015); Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы молочной отрасли» (Углич, 2016); Семинаре молочных технологий (Швейцария, 2016) и др.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 статей, из них 7 – в
журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 197 страницах машинописного текста, содержит 39 таблиц и 59 рисунков. Список литературы включает 139 источников, из них 88 отечественных и 51 зарубежных авторов.
Влияние микрофлоры сырья на микробиологическую безопасность плавленого сыра
Безопасность, качество и хранимоспособность плавленых сыров зависят не только от количества микроорганизмов, но и от качественного состава микрофлоры сырьевых компонентов.
Основным сырьем при производстве плавленых сыров являются натуральные сыры или творог, бактериальная обсемененность которых определяет уровень обсеменения смеси для плавления. Суммарный вклад других компонентов молочного и немолочного происхождения, таких как масло, сухое молоко, растительные жиры, а также эмульгирующие соли, стабилизаторы, ароматизаторы, специи, различные биологически активные добавки и т.д. в исходную бактериальную об-семененность плавленых сыров менее значим [48, 57].
Микрофлора сыров, как сырья для производства плавленого сыра, имеет сложный бактериальный состав, включающий в качестве основной микрофлоры -молочнокислые микроорганизмы закваски, а также микроорганизмы, составляющие остаточную микрофлору, попавшие в сыр после процесса низкотемпературной пастеризации молока, и микрофлора вторичного обсеменения.
В сырах кроме молочнокислых микроорганизмов присутствуют другие вегетативные формы бактерий, наиболее значимы из которых бактерии группы кишечной палочки (БГКП), стафилококки, микрококки, энтерококки, термофильный стрептококк, мезофильные и термофильные палочки, а также споровые бактерии.
Кроме того в сырах, используемых как сырье для производства плавленого сыра, может присутствовать значительное количество дрожжей и плесневых грибов, особенно при наличии порока, связанного с развитием плесени на поверхности.
Наибольшие микробиологические риски связаны с наличием споровых анаэробных микроорганизмов рода Clostridium и споровых аэробных бактерий рода Bacillus [57]. Использование сыров с признаками маслянокислого брожения может вызвать проблемы в плавленом сыре. Маслянокислые бактерии, способны выдерживать термообработку сырной смеси и могут быть причиной брожения и снижения хранимоспособности готового продукта [96].
Основной источник споровых анаэробов в сырах – сырое молоко. При этом все споры, попавшие в молоко, переходят в готовый продукт. Основной источник загрязнения – почва, навоз и корма, содержащие споровые микроорганизмы и обсеменяющие молоко в процессе его получения [13, 49, 54].
Наиболее значимым источником маслянокислых бактерий является силос низкого качества. Главным путем загрязнения молока спорами по мнению Гудкова А.В. является переход их из силоса в навоз, в котором они не только длительно сохраняются, но и способны к интенсивному размножению. Во время пастеризации молока вегетативные клетки клостридий погибают, а споры полностью переходят в смесь для выработки сыра, начинают прорастать и размножаться [13].
В сырах в виде спор могут обнаруживаться многие виды клостридий, но активно могут размножаться маслянокислые бактерии Cl. tyrobutyricum и Cl. butyricum. Их следует рассматривать как вид, приспособившийся к молочнокислому брожению, которое обеспечивает его источниками энергии (лактатами), необходимыми факторами роста и защищает от конкуренции со стороны других видов споровых анаэробов за счет низкого рН [13].
Основные пороки сыров, связанные с развитием клостридий – излишнее газообразование и специфические пороки вкуса и запаха, так называемое позднее вспучивание сыров [47].
Попадая в плавленый сыр, споры клостридий при наступлении благоприятных условий прорастают и сбраживают доступные сахара (сахаролитические клостридии) или разлагают белки (протеолитические клостридии), продуцируя газ, который вспучивает сыр и упаковку и, образуя продукты распада, которые приводят к появлению органолептических пороков, вплоть до забраковки продукта [111] .
Также есть сообщения о вспышках ботулизма в результате потребления консервированных плавленых сырных продуктов [116]. В продуктах, вызвавших эти вспышки, отмечены высокая активность воды (аw - 0,96-0,97) и высокие значения рН (5,7-5,8). В этих условиях микроорганизмы-контаминанты способны активно продуцировать токсин в процессе хранения, поэтому необходимо учитывать возможные риски, связанные с наличием патогенных клостридий [90] .
Консервированные плавленые сыры относятся к группе слабокислых консервов, представляющих особую опасность с точки зрения возможного развития микроорганизмов р. Clostridium. Эти продукты необходимо подвергать специальной обработке, чтобы добиться состояния промышленной стерильности. Микробиологическая безопасность консервированных плавленых сыров может быть достигнута [108]:
- термообработкой при 121 С в течение 2,5-3 минут, что соответствует минимальной продолжительности нагрева, позволяющей инактивировать не только вегетативные клетки, но и споры клостридий;
- строгим подбором входящего сырья, изменением рецептуры, в результате которого значение рН и аw продуктов снижаются до уровня, при котором подавляется рост микроорганизмов р. Clostridium и продуцирование ими токсина.
По имеющимся сведениям в тех пастообразных плавленых сырах, где значение аw не превышало 0,944, токсина не обнаруживали; и наоборот – в продуктах с аw выше 0,957 условия благоприятны для продуцирования токсина. Было обнаружено, что более низкое значение рН препятствует микробиологической порче и продуцированию токсина в плавленом сыре и усиливает ингибиторскую активность фунгицидных средств (например, сорбиновой кислоты) в продукте [90, 98, 104, 114, 123, 125, 130, 133, 135]. Поскольку для роста клостридий необходим определенный диапазон значений аw , основная часть видов плавленого сыра может считаться безопасными продуктами, так как обычно значения аw в них намного ниже, чем требуемые для роста бактерий ботулиновой группы и продуцирования токсина [135].
Возбудителями порчи сыров являются также часто встречающиеся в природе спорообразующие бактерии, рода Bacillus. Благодаря способности образовывать споры, обладающие большой устойчивостью к внешним воздействиям, бактерии этого вида остаются жизнеспособными при самых неблагоприятных условиях. Эти формы микроорганизмов выдерживают резкие колебания температуры, отсутствие влаги и воздуха, действие различных химических соединений, обычно губительно влияющих на живые организмы. В молоко и молочные продукты они попадают из почвы, воды, воздуха и оборудования. Их количество остается без изменения после пастеризации молока.
В результате выделения этим микроорганизмом фермента лецитиназы образуются продукты расщепления лецитина (фосфохолин и др.), оказывающие токсическое действие [55].
Токсикоинфекции обусловлены также образованием Bac.cereus термостабильного энтеропатогенного, а также термолабильного нейротропного эндотоксинов [69].
При производстве плавленых сыров, в рецептуре которых используется различное молочное и немолочное сырье и высокотемпературная обработка, споровая микрофлора является подавляющей. Так, в плавленых сырах ее количество может превышать 70 % от общего количества микроорганизмов в продукте. Такие микроорганизмы являются микрофлорой порчи в плавленом сыре. Они обладают сильными протеолитическими и липолитическими ферментными системами, которые приводят к порокам вкуса (горький, прогорклый, неспецифический вкус) и снижению хранимоспособности продуктов [55, 56, 110].
Помимо вышеописанных микроорганизмов рода Clostridium и Bacillus в сырах, используемых для производства плавленого сыра, значимой проблемой являются плесневые грибы. Они также относятся к микроорганизмам порчи, оказывая влияние на внешний вид, органолептические показатели и хранимоспособ-ность [58].
В молоке и молочных продуктах плесневые грибы обычно разнообразны по видам, но в сравнении с бактериями не значительны по количеству. Наиболее часто встречаются колонии родов Penicillium, Mucor, Rhizopus, Aspergillus и т.д.
Хранимоспособность плавленых сыров, выработанных при температуре плавления (75±2)С
Для установления влияния температуры плавления (75+2) С на микробиологические риски при производстве и последующем хранении плавленых сыров при различных температурах были проведены выработки продукта на основе полутвердых сыров и творога.
Анализ содержания в плавленом сыре БГКП, дрожжей и плесневых грибов показал достаточную эффективность данной температуры плавления относительно выше перечисленных групп микроорганизмов при незначительной исходной обсемененности основного сырья, Приложение Б, таблица Б. 1. В процессе хранения плавленых сыров БГКП, дрожжи и плесневые грибы также не были выявлены.
Споровые бактерии рода Bacillus в готовом продукте были обнаружены в количестве (1,3±0,8)хЮ2 КОЕ/г и в процессе хранения их количество существенно не изменялось.
Изменение значимых микробиологических показателей плавленых сыров в процессе хранения при разных температурах представлены на рисунке 3.4
Показатель КМАФАнМ в свежем плавленом сыре составлял 1-Ю5 КОЕ/г при исходной обсемененности основного сырья до плавления (3,2±1,2)хЮ8 КОЕ/г. Таким образом, температура плавления (75+2) С, как и температура (70+2) С снижает бактериальную обсемененность более, чем на три порядка, но не обеспечила норму безопасности по показателю КМАФАнМ, установленную ТР ТС 0333/2013 (не более 5103 КОЕ/г). В процессе хранения при температурах (2+2) С и (10+2) С видимого увеличения данного показателя не наблюдалось, однако при температуре хранения (20+2) С к 30 суткам КМАФАнМ увеличилось до 108 КОЕ/г, что говорит о развитии остаточной микрофлоры закваски, используемой при производстве полутвердых сыров и творога, используемых в качестве основного сырья.
Увеличение количества вегетативных клеток споровых анаэробов с 8101 до 2103 НВЧ/г при низкотемпературных режимах хранения к 20 суткам подтверждает данные о наличие у клостридий психротрофных свойств.
Однако выявленные изменения не превысили границу влияния данных микробиологических рисков на качество и хранимоспособность плавленого сыра. Хранение плавленых сыров при температуре (2±2) С не привело к снижению ор-ганолептических показателей и качества за весь период наблюдения до 180 суток.
Значительное увеличение количества вегетативных клеток маслянокислых бактерий при (10±2) С наблюдается через 90 суток хранения, а их количество возрастает с 1,8 102 до 6 104 НВЧ/г. Такое развитие клостридий совпадает со снижением качества плавленого сыра и появлением соответствующих органолеп-тических пороков.
В процессе хранения плавленых сыров при (10±2) С изменение органолеп-тических показателей появились в 60 суток: легкий привкус масляной кислоты, слегка затхлый, а в 180 суток - броженый, кисловатый вкус, легкий осаленный, горчинка. До 180 суток хранения плавленый сыр не был забракован, однако балльная оценка за вкус снизилась с 14 до 10 баллов. Результаты представлены на рисунке 3.5.
При температурах хранения (20±2) С процессы порчи и развития микроорганизмов происходят более интенсивно. Пороки вкуса и консистенции наблюдаются уже к 20 суткам, а в 30 суток хранения плавленый сыр уходит в брак с такими пороками, как излишне кислый, легкий посторонний, легкая горчинка, щиплющий, омыленный, консистенция несвязная, творожистая (произошло разделение фаз). Данные пороки связаны с развитием споровых микроорганизмов. Как видно из рисунка 3.4, количество вегетативных клеток клостридий увеличилось на 4 порядка в 20 суток, а в 50 суток достигло максимума и составило 2,5107 НВЧ/г. Параллельно с развитием вегетативных форм идет процесс спорообразования, при этом максимальное количество спор как клостридий, так и бацилл наблюдается к 50 суткам хранения.
В плавленых сырах при температуре хранения (20±2) С наблюдается изменение физико-химических показателей, в частности, происходит снижение рН с 5,69 в свежем сыре до 4,37 ед. в 20-30 суток хранения. Отсюда и появление кислого вкуса исследуемого продукта. Во всех остальных образцах рН находился в пределах 5,67-6,06 ед. на протяжении всего срока хранения.
Проведенные исследования не дают возможности оценить влияние различной исходной обсемененности смеси споровыми микроорганизмами на хранимо-способность плавленого сыра. Поэтому был проведен комплекс дополнительных экспериментов, в котором в смесь для плавления вносили различные дозы споровых аэробных и анаэробных микроорганизмов от 102 до 105КОЕ, НВЧ /г и прослеживалось влияние уровня микробиологических рисков на качество и хранимо-способность плавленого сыра при различных температурах хранения.
Данные динамики изменения содержания спор тест-культуры Bacillus subtilis М-71 в процессе хранения плавленых сыров представлены на рисунке 3.6.
Оценка изменения органолептических показателей в процессе хранения плавленых сыров с внесением 5,6-103 КОЕ/г тест-культуры Bacillus subtilis М-71 в смесь для плавления приведена на рисунке 3.7.
В процессе хранения плавленых сыров при температуре (2±2) С количество спор бактерий рода Bacillus остается на неизменном уровне, которые не проявляют свойство психротрофности.
Отсутствие видимого прорастания спор и развития бактерий рода Bacillus при хранении плавленых сыров при температуре (2±2) С согласуется с отсутствием значимого снижения органолептических показателей.
При температуре хранения (10±2) С после 140 суток хранения наблюдается прорастание спор, снижение их количества и развитие вегетативных клеток бактерий рода Bacillus, что одновременно приводит к ухудшению вкуса и запаха и плавленый сыр уходит в брак с пороками кислый, щиплющий, «горчинка» в 140 суток.
При температуре хранения (20±2) С плавленый сыр уходит в брак уже через 25 суток хранения с пороками кислый вкус с признаками белковой порчи, легкой горчинкой и сильным дрожжевым привкусом. Все данные пороки вкуса связаны с развитием споровых бактерий рода Bacillus.
Данные по хранимоспособности плавленого сыра, выработанного с внесением в смесь первой дозы (2,5102 НВЧ/г) тест-культур Cl. tyrobutyricum Г1 и Cl. sporogenes 532, представлены на рисунках 3.8 и 3.9.
Влияние эмульгирующих солей на качество и хранимоспособность плавленых сыров
Одной из поставленных задач при выполнении данной работы была оценка влияния вида эмульгирующих солей на уровень микробиологических рисков при производстве плавленых сыров и их хранимоспособность.
Эмульгирующие соли являются обязательной составляющей части смеси для плавления, во многом определяющая качество и хранимоспособность плавленых сыров. Научный и практический интерес представляло оценить влияние вида эмульгирующей соли на уровень микробиологических рисков при производстве и хранении плавленых сыров.
Для проведения экспериментальных выработок плавленых сыров были использованы три вида эмульгирующих солей: цитраты; полифосфат натрия – Сольва 820 и длинноцепочечный полифосфат - Бекаплюс FS.
Плавленые сыры вырабатывались с различными эмульгирующими солями как из стандартного сырья, так и с дополнительным внесением тест- культур при температуре плавления 85С. Время плавления составляло 7-10 минут.
На рисунках 3.30-3.33 приведена динамика изменения содержания основных групп микроорганизмов в образцах плавленого, выработанного с различными эмульгирующими солями. В Приложении В в таблице В.1 представлено изменение органолептических и физико-химических показателей сыров в процессе хранения при 20 оС (режим ускоренной порчи).
В ходе проведения исследований установлено, что при хранении образцов плавленых сыров в условиях ускоренной порчи цитрат натрия стимулирует увеличение общего количества мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) на 4 порядка к 10-ти суткам и на 5 порядков к 20-ти суткам, что негативно влияет на органолептические и физико-химические показатели исследуемых сыров, рисунок 3.30. В процессе последующего хранения наблюдается снижение уровня общей бактериальной обсемененности на 2,0-2,5 порядка.
По органолептическим показателям плавленый сыр, выработанный с использованием цитратов, при данном исходном уровне обсемененности сырья уходит в брак в процессе хранения при температуре 20 оС через 10 суток хранения.
В процессе хранения не отмечено увеличения содержания спор аэробных микроорганизмов, их количество в среднем составило 10 2 КОЕ/г, рисунок 3.31.
Общее количество споровых анаэробных бактерий за счет развития вегетативных форм увеличивалось в сырах с цитратом: в первые 10 суток хранения на 4,5 порядка и к 20-ти суткам достигло 106 НВЧ кл./г, оставаясь на этом уровне до конца периода наблюдения, рисунок 3.32, 3.33.
Развитие микрофлоры привело к значительному ухудшению органолепти-ческих характеристик исследуемых плавленых сыров, Приложение В, таблица В. 1. Уже к 10-ти суткам наблюдали вздутие батонов, разрыв оболочки в отдельных образцах и вытекание продукта из упаковки. Плавленый сыр имел неприятный запах, кислый, броженый, щиплющий вкус (8 баллов), неоднородную, творожистую консистенцию (6 баллов), в связи с чем по совокупности выявленных пороков вкуса, запаха и консистенции образец был забракован.
Снижение активной кислотности продукта на 0,3 единицы рН (с 6,0 до 5,74) за время хранения 10 суток свидетельствовало о протекании биохимических процессов, обусловленных развитием микрофлоры.
При дальнейшем хранении пороки запаха, вкуса и консистенции усиливались. К 20-ти суткам хранения отмечена белковая порча продукта, что подтверждается резким увеличением значения рН от 5,7 до 6,4 единиц. Кроме того, наблюдалась стабильная тенденция ухудшения качества жировой фазы: кислотность жира в сравнении с исходным образцом увеличилась более чем в 6 раз, что также сопровождалось повышением количества окисленных веществ. По окончании 60 суток хранения кислотность жировой фазы увеличилась примерно в 8 раз, содержание окисленных веществ - в 2 раза, рисунки 3.34, 3.35. Таким образом, при температуре хранения (20+2) оС в образцах с цитратом натрия на протяжении исследуемого периода одновременно протекали процессы протеолиза, гидролиз и окисление жировой фазы, причем интенсивность гидролиза жира преобладала над окислительной порчей.
При использовании для плавления полифосфатов натрия максимальное значение показателя КМАФАнМ наблюдалось в 10 суток и составило 7,0106 КОЕ/г (увеличение на 3 порядка), затем наблюдается стабилизация данного показателя на уровне 105 КОЕ/г. Не отмечено увеличения содержания спор аэробных и анаэробных микроорганизмов, рисунки 3.31, 3.33. При этом общее количество вегетативных клеток анаэробных бактерий имело небольшой максимум (103 НВЧ кл./г) к 20-ти суткам, что проявилось в снижении органолептической оценки за вкус и запах с 15 до 11 баллов по причине появления слегка щелочного и постороннего привкуса, рисунок 3.32.
Наблюдаемые признаки порчи в данных образцах отмечены на 10 суток позднее, чем в варианте с цитратом натрия. В дальнейшем эти пороки прогрессировали и к 60-ти суткам наряду с щелочным и посторонним привкусом была отмечена легкая горчинка, при этом оценка за вкус и запах была снижена до 9 баллов. Появление этого порока связано с изменениями жировой фазы продукта, о чем свидетельствует увеличение значений кислотности и массовой доли окисленных веществ жировой фазы в 1,7 раза, рисунки 3.34, 3.35. На протяжении всего периода хранения значимых изменений активной кислотности образцов не наблюдалось, что позволяет предположить отсутствие протеолитических процессов. Таким образом, при несоответствии данного плавленого сыра по количеству МАФАнМ уже в 5 суток по органолептическим показателям образцы с полифосфатом не были отнесены к браку до 60-ти суток в отличие от вариантов с цитратом натрия.
Микробиологическими исследованиями установлено, что использование длинноцепочечных полифосфатов (Бекаплюс FS) способствовало улучшению хранимоспособности плавленых сыров. По сравнению с цитратом натрия длинно-цепочечный полифосфат обеспечивал бактериостатический эффект в отношении МАФАнМ, вегетативных клеток и спор анаэробных бактерий, рисунки 3.30, 3.32, 3.33. В сравнении с полифосфатами натрия (Сольва 820) не обнаружено значимых отличий во влиянии эмульгирующей соли Бекаплюс FS на исследуемые группы микроорганизмов. Исключение составляют споровые анаэробные лактатсбражи-вающие бактерии, количество которых не изменялось на протяжении всего периода хранения при использовании эмульгирующей соли Бекаплюс FS, рисунки 3.30-3.33.
Анализ результатов органолептических и физико-химических испытаний показал, что применение длинноцепочечных полифосфатов натрия позволило улучшить органолептические показатели плавленых сыров при хранении их в условиях повышенных температур, а также стабилизировать качество жировой фазы продукта. До конца хранения не наблюдалось изменения кислотности жировой фазы, массовая доля окисленных веществ увеличилась незначительно, рисунки 3.34, 3.35.
Использование длинноцепочечных полифосфатов в совокупности со стандартным сырьем и соблюдением режимов плавления позволяет снизить интенсивность развития микрофлоры, обеспечивает хранимоспособность по органолеп-тическим показателям.
На рисунках 3.36 -3.37 приведена динамика изменения количества исследуемых групп микроорганизмов в образцах плавленого сыра, выработанного с различными эмульгирующими солями и дополнительным внесением в смесь для плавления споровых аэробных бактерий (род Bacillus). В приложении В, таблице В. 2 отображено изменение органолептических и физико-химических показателей этих сыров.
Разработка системы прогнозирования сроков годности плавленых сыров
Анализ проведенных исследований в рамках данной работы позволил в обобщенном виде оценить влияние микробиологических рисков на качество и хранимоспособность плавленых сыров и смоделировать систему прогнозирования сроков их годности, рисунки 3.49-3.54.
Определено, что бактериальная обсемененность сырья, выражаемая показателем КМАФАнМ, в подавляющем числе определяется уровнем содержания молочнокислых заквасочных микроорганизмов в сырах и твороге, используемых для производства плавленых сыров. Данную микрофлору нельзя рассматривать как показатель, влияющий на безопасность продукта, и, следовательно, показатель КМАФАнМ не должен нормироваться в смеси для выработки плавленых сыров, рисунок 3.49.
Установлено, что, используемые температуры плавления играют решающую роль в снижении показателя КМАФАнМ и получении готового продукта, отвечающего требованиям ТР ТС 033/2013. При исходной обсемененности смеси для плавления на уровне 106-107 КОЕ /см3 , являющейся нормой при использовании в качестве исходного сырья натуральных сыров и творога, температуры плавления (70±2) С - (75±2) С снижают исходное количество жизнеспособных клеток в среднем на два порядка, что делает невозможным получение готового продукта, соответствующего норме ТР ТС 033/2013 - не более 5103 КОЕ /см3. Температуры плавления (85±2) С - (95 ±2) С снижают исходное количество жизнеспособных клеток в среднем на четыре порядка, что обеспечивает получение готового продукта, соответствующего норме безопасности.
Наряду с температурами плавления, температуры хранения плавленых сыров являются, значимыми факторами, определяющими возможность или не возможность развития микроорганизмов, в том числе показателя КМАФАнМ, и влияющими на хранимоспособность плавленых сыров. В зависимости от температуры хранения готового продукта с учетом комплекса других факторов сроки годности плавленых сыров могут колебаться от 5±2 суток при (20±2) С до 250±30 суток при (2±2) С, рисунок 3.49.
В состав микрофлоры сырья для плавления, определяемой как показатель КМАФАнМ, кроме молочнокислых заквасочных микроорганизмов и БГКП могут входить споровые микроорганизмы, поэтому выбор эмульгирующей соли существенно влияет на хранимоспособность готового продукта.
Как было доказано проведенными исследованиями, использование цитратов стимулирует развитие споровых микроорганизмов в плавленых сырах, а полифосфаты с добавлением длинноцепочечных полифосфатов, подавляют их развитие. Результатом использования полифосфатов с добавлением длинноцепочечных полифосфатов в качестве эмульгирующих солей, может быть продление сроков годности плавленых сыров на 5 -130 суток в зависимости от комплекса других значимых факторов.
При прогнозировании степени рисков, связанных с обсеменением БГКП исходного сырья для плавления, уровень содержания жизнеспособных клеток составлял от 103 до 106 КОЕ /см3, что укладывается в диапазон от допустимого уровня по ТР ТС 033/2013 для натуральных сыров и творога, максимальных значений, которые встречались при проведении экспериментальных выработок, рисунок 3.50.
Проведенные исследования подтвердили эффективность воздействия температур плавления в диапазоне от 70 до 95 С на снижение количества БГКП и их отсутствие в 1 г продукта после плавления. Таким образом, исходное обсеменение сырья БГКП не является риском дальнейшего снижения качества и хранимоспособности плавленых сыров.
Вторичное обсеменение плавленых сыров БГКП после плавления до уровня, допустимого ТР ТС 033/2013 (не более 103 КОЕ /г) не оказывает влияния на хра-нимоспособность плавленых сыров, рисунок 3.50.
Споровые микроорганизмы как рода Bacillus, так и рода Сlostridium не подлежат нормированию в плавленых сырах, однако, как показали исследования, об-семененность сырья именно данными группами микроорганизмов оказывает наиболее значимое влияние на качество и хранимоспособность готового продукта, рисунки 3.51, 3.52.
В результате поведенной работы установлены предельно допустимые значения уровня обсемененности сырья в смеси для плавления для бактерий рода Bacillus – не более 103 КОЕ /г, а для бактерий рода Сlostridium - не более 102 НВЧ /г.
Температуры плавления стимулируют процесс прорастания спор, поэтому после плавления количество спор снижается на 0-2 порядка, однако при этом увеличивается количество вегетативных клеток данных групп микроорганизмов, что приводит впоследствии к снижению хранимоспособности плавленых сыров.
Установлено, что использование в качестве эмульгирующих солей фосфатов с добавлением длинноцепочечных полифосфатов является значимым фактором, подавляющим развитие споровых микроорганизмов.
Доказано, что при температуре хранения (2±2) С и температуре плавления 70-75 С в зависимости от используемых эмульгирующих солей прогнозируемая хранимоспособность плавленых сыров, выработанных из сырья с предельно допустимой обсемененностью споровыми микроорганизмами колеблется от 60-ти до 210-ти суток, а при температуре плавления 85-95 С – от 80-ти до 410-ка суток, рисунки 3.51, 3.52.
Подтверждена существенная роль температур хранения готового продукта на уровень микробиологических рисков, связанных со споровыми микроорганизмами, влияющих на качество и хранимоспособность плавленых сыров.
Исходная смесь для плавления обычно обсеменена дрожжами, источником которых являются натуральный сыр и творог, являющиеся основным сырьем для плавленых сыров. После анализа и обобщения большого объема экспериментальных результатов, а так же материалов, полученных при производстве плавленых сыров на ряде предприятий, в смеси для плавления уровень обсемененности дрожжами не превышает 104 КОЕ /г, рисунок 3.53
Установлено, что при максимально допустимой обсемененности смеси для плавления дрожжами температуры плавления 70-75 С обеспечивают их отсутствие в 0,1 г продукта после плавления, а температуры плавления 85 - 95 С - отсутствие в 1 г.
На основании анализа результатов исследований сделан вывод, что при отсутствии дрожжей в массе после плавления в 0,1 г прогнозируемая хранимоспо собность колеблется от 5±2 суток при (20±2) С до 85±30 суток при (2±2) С, при отсутствии дрожжей в 1 г прогнозируемая хранимоспособность колеблется от 20±10 суток при (20±2) С до 180±30 суток при (2±2) С.
Доказано, что микробиологические риски, приводящие к поверхностной порче плавленых сыров, связаны, как правило, с вторичным обсеменением поверхности продукта спорами плесневых грибов. Предотвратить развитие плесневых грибов на поверхности можно, используя герметичную упаковку. Установлено, что прогнозируемая хранимоспособность плавленых сыров в герметичной упаковке значительно превышает хранимоспособность того же продукта, но не в герметичной упаковке, рисунок 3.54.
Кроме способа упаковывания на риск поверхностной порчи, т.е. на скорость развития плесневых грибов, существенное влияние оказывает температура хранения.
Таким образом, на основании проведенных исследований данной работы, можно проследить влияние микробиологических рисков, определяемых первичной обсемененностью сырья, параметрами технологического процесса производства и температурными режимами хранения, на качество и хранимоспособность плавленых сыров и спрогнозировать их реальные сроки годности.