Упаковка является важным звеном в процессе сохранения качества пищевой продукции, поэтому в пищевой промышленности к упаковочным материалам, предъявляют очень жесткие требования [4]. Они должны соответствовать санитарно-эпидемиологическим характеристикам, сертификатам соответствия и нормативным документам (ГОСТ 522903-2007 «Пакеты из полимерных пленок и комбинированных материалов»), гигиеническим нормативам и инструкциям Министерства здравоохранения Российской Федерации (№ 880-71 «Санитарно-химические исследования изделий, изготовленных из полимерных и других синтетических материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами»). Данные документы устанавливают требования к качеству и составу материала, используемого для изготовления упаковки, поверхности упаковки, размеру и качеству боковых швов, герметичности и прочности упаковки. Одним из обязательных условий, регламентирующих использование упаковки в пищевой промышленности, является наличие сертификата соответствия, выданного Министерством здравоохранения, подтверждающего безопасность упаковочных материалов для человека [3, 5].
В настоящее время широкое распространение в пищевой промышленности и торговой сети получила упаковка, которая должна не только обеспечивать сохранность пищевых продуктов, но и быть экономически выгодной и безопасной для здоровья человека и окружающей среды [6]. Одним из возможных путей развития является производство биоразлагаемой упаковки из природных материалов, снижающей вредное воздействие на окружающую среду различных отходов [1].
К упаковочной продукции предъявляют следующие санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования. Во-первых, упаковка не должна изменять органолептические и физико-химические свойства пищевой продукции. Во-вторых, упаковка не должна выделять вредные, токсичные вещества. В-третьих, в составе упаковки не должны присутствовать вещества, обладающие мутагенными, аллергенными и канцерогенными свойствами, и другие соединения, негативно влияющие на состояние и здоровье живого организма. В-четвертых, упаковка не должна служить питательной средой для развития патогенной и иной микрофлоры, а также не должна пропускать микроорганизмы [4, 8].
Согласно нормативной документации, разработчик новой продукции обязан учитывать показатели потребительских свойств и безопасности, их гигиенические нормативы, требования по обеспечению указанных нормативов в процессе производства, хранения, транспортировки и реализации продукции. Кроме этого, упаковочный материал, контактирующий с пищевой продукцией, должен обладать определенной технологичностью в изготовлении и использовании, экономичностью, надежностью, прочностью, привлекательностью, а самое главное, быть удобным для потребителя [2, 7].
Цель исследования
Разработка технологической схемы получения биоразлагаемой упаковки на основе желатина и природных полисахаридов и изучение динамики изменения органолептических, микробиологических и физико-химических показателей качества и безопасности творога с массовой долей жира 5 %, упакованного в такую упаковку, в процессе хранения при температуре (4 ± 2) °С.
Материалы и методы исследования
Органолептические показатели исследуемых образцов пищевых продуктов на соответствие их действующим стандартам в процессе хранения в разработанной биоразлагаемой упаковке определяли в следующей последовательности:
– внешний вид и консистенция: характеризовали общее зрительное впечатление о продукте (характер поверхности, однородность, форма);
– цвет: устанавливали цвет для разработанного продукта, а также отклонения от цвета;
– запах: определяли, типичен ли аромат для данного вида продукта;
– вкус: определяли, типичен ли вкус для данного вида продукта.
Массовую долю белка в исследуемых пищевых продуктах определяли по ГОСТ 23327-98 «Молоко и молочные продукты. Метод измерения массовой доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка», массовую долю влаги по ГОСТ 3626-73 «Молоко и молочные продукты. Методы определения влаги и сухого вещества», кислотность по ГОСТ 3624-92. «Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности».
Микробиологический анализ исследуемых пищевых продуктов осуществляли согласно нормативным документам: ГОСТ 31747-2012 «Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)», ГОСТ 10444.15-94 «Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов», ГОСТ 31746-2012 «Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества коагулазоположительных стафилококков и Staphylococcus aureus», ГОСТ 10444.12-88 «Продукты пищевые. Метод определения дрожжей и плесневых грибов», ГОСТ 31659-2012 «Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella», ГОСТ 10444.11-89 «Продукты пищевые. Методы определения молочнокислых микроорганизмов».
Результаты исследования и их обсуждение
Технологическая схема направлена на производство биоразлагаемой упаковки, сохраняющей свои свойства и характеристики непосредственно в период использования, но в дальнейшем под воздействием условий окружающей среды претерпевая биологические, химические и физико-химические превращения, при этом включаясь в обменные процессы в природной биосистеме.
Биоразлагаемая упаковка состоит из вещества белковой природы – желатина и природных полисахаридов (агар-агар, каррагинан и гидроксипропилметилцеллюлоза). Рецептурный состав биоразлагаемой упаковки представлен в табл. 1.
Таблица 1
Состав биоразлагаемой упаковки
|
Состав пленки |
Количество ингредиента, мас., % |
|
Каррагинан |
5,0 |
|
Гидроксипропилметилцеллюлоза |
2,5 |
|
Агар-агар |
10,0 |
|
Желатин |
51,0 |
|
Вода |
31,5 |
Технологическая схема процесса производства биоразлагаемой упаковки включает следующие этапы: подготовка сырья; составление композиций из желатина и природных полисахаридов согласно рецептурам; экструзия смеси компонентов; раздув заготовки в форме и формование изделия; охлаждение изделия и его удаление из формы; конечная обработка изделия.
1. Подготовка сырья. Оценка качества исходного сырья согласно методам испытаний и правилам приемки, указанных в действующих технических условиях и стандартах на данный вид сырья.
2. Составление композиций из природных полисахаридов и желатина согласно предложенным рецептурам. Получение смеси композиций согласно рецептуре, при нагревании до температуры 70–80 °C при перемешивании до полного растворения.
3. Экструзия смеси компонентов. Смесь компонентов нагревается, плавится, перемешивается в канале шнека экструдера и выдавливается через кольцевую формующую головку. Параметры экструзии: температура 70 ± 2 °C, скорость линии – 210 м/мин.
4. Раздув заготовки в форме и формование изделия. Когда заготовка достигает нужной длины, полуформы сжимаются, фиксируя верхний и нижний края заготовки своими бортами. Нижний конец заготовки сваривается, при этом образуя отверстия на ее верхнем конце (или наоборот). После сжатия формы в нее через дорн или ниппель подается сжатый воздух, способствуя размягчению материала рукава, который принимает при этом очертания внутренней полости формы.
5. Охлаждение изделия и его удаление из формы. Охлаждение начинается, когда заготовка вступает в контакт с поверхностью охлаждаемой формы, а прекращается, когда охлаждаются самые толстые участки изделия, соединенные с дном или горловиной.
6. Окончательная обработка изделия. После охлаждения изделия форма раскрывается, готовое изделие извлекается и направляется на окончательную обработку (удаление приливов, снятие заусенцев и т.п.).
Так как упаковка является важным звеном в процессе сохранения качества пищевой продукции, то дальнейшими исследованиями было определение органолептических, микробиологических и физико-химических показателей качества и безопасности пищевых продуктов в процессе хранения в полученной биоразлагаемой упаковке.
В качестве анализируемого продукта выбран продукт молочной промышленности: творог. Контролем служил этот же продукт, но упакованный в контейнер из полиэтилентерефталата.
Динамика органолептических, физико-химических и микробиологических показателей творога, упакованного в биоразлагаемый контейнер на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения при температуре (4 ± 2) °С по сравнению с контролем представлена в табл. 1–3.
Таблица 2
Динамика органолептических показателей творога, упакованного в биоразлагаемые контейнеры на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения
|
Продолжительность хранения, сутки |
Органолептические свойства |
|||||
|
Внешний вид и консистенция |
Цвет |
Вкус и запах |
||||
|
Тест |
Контроль |
Тест |
Контроль |
Тест |
Контроль |
|
|
0 (фон) |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
|
2 |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
|
4 |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
|
6 |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Недостаточно рассыпчатая, рыхлая |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Белый или с кремовым оттенком, по массе не однородный |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
Недостаточно выраженный привкус пастеризации |
|
8 |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Недостаточно рассыпчатая, рыхлая |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Белый или с кремовым оттенком, по массе не однородный |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
Недостаточно выраженный привкус пастеризации |
|
10 |
Рыхлая или мажущаяся, мягкая с присутствием частиц молочного белка или без них |
Недостаточно рассыпчатая, рыхлая |
Белый или с кремовым оттенком, однородный по всей массе |
Белый или с кремовым оттенком, по массе не однородный |
Кисломолочные, без посторонних привкусов и запахов |
Недостаточно выраженный привкус пастеризации |
Таблица 3
Динамика физико-химических показателей творога, упакованного в биоразлагаемые контейнеры на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения
|
Продолжительность хранения, сутки |
Физико-химические свойства |
|||||
|
Массовая доля белка, % |
Массовая доля влаги, % |
Кислотность, ºТ |
||||
|
Тест |
Контроль |
Тест |
Контроль |
Тест |
Контроль |
|
|
0 (фон) |
16,0 ± 1,6 |
16,0 ± 1,6 |
73,5 ± 7,4 |
73,5 ± 7,4 |
225 ± 11 |
225 ± 11 |
|
2 |
16,0 ± 1,6 |
16,0 ± 1,6 |
73,5 ± 7,4 |
73,5 ± 7,4 |
225 ± 11 |
225 ± 11 |
|
4 |
16,0 ± 1,6 |
16,0 ± 1,6 |
73,5 ± 7,4 |
73,5 ± 7,4 |
225 ± 11 |
225 ± 11 |
|
6 |
16,0 ± 1,6 |
16,0 ± 1,6 |
73,5 ± 7,4 |
76,5 ± 7,7 |
225 ± 11 |
230 ± 12 |
|
8 |
16,0 ± 1,6 |
16,0 ± 1,6 |
74,0 ± 7,4 |
77,8 ± 7,8 |
227 ± 11 |
235 ± 12 |
|
10 |
16,0 ± 1,6 |
16,0 ± 1,6 |
74,5 ± 7,5 |
79,5 ± 8,0 |
228 ± 11 |
240 ± 12 |
Таблица 4
Динамика микробиологических показателей творога, упакованного в биоразлагаемые контейнеры на основе желатина и природных полисахаридов, в процессе хранения
|
Продолжительность хранения, сутки |
Микробиологические свойства |
|||||||||||
|
Количество молочнокислых микроорганизмов, КОЕ/г |
БГКП (колиформы), масса (г), в которой не обнаружены |
S. aureus, масса (г), в которой не обнаружены |
Патогенные, в т.ч. сальмонеллы, масса (г), в которой не обнаружены |
Дрожжи, КОЕ/г |
Плесени, КОЕ/г |
|||||||
|
1 |
2* |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
|
|
0 (фон) |
1,0*106 |
1,0*106 |
0,001 |
0,001 |
0,1 |
0,1 |
25,0 |
25,0 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
2,5 |
|
2 |
1,0*106 |
1,0*106 |
0,001 |
0,001 |
0,1 |
0,1 |
25,0 |
25,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
4 |
1,0*106 |
1,0*106 |
0,001 |
0,001 |
0,1 |
0,1 |
25,0 |
25,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
|
6 |
1,0*106 |
7,5*105 |
0,001 |
0,001 |
0,1 |
0,1 |
25,0 |
25,0 |
5,0 |
15,0 |
7,5 |
18,0 |
|
8 |
1,0*106 |
1,0*105 |
0,001 |
0,001 |
0,1 |
0,1 |
25,0 |
25,0 |
10,0 |
30,0 |
10,0 |
35,0 |
|
10 |
1,0*106 |
8,0*104 |
0,001 |
0,001 |
0,1 |
0,1 |
25,0 |
25,0 |
15,0 |
55,0 |
17,5 |
60,0 |
Примечание. * 1 – тест, 2 – контроль.
Выводы
Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанная упаковка на основе желатина и природных полисахаридов позволяет увеличить сроки хранения творога по сравнению с полимерной упаковкой. Так, уже на 6-е сутки хранения в контейнерах из полиэтилентерефталата органолептические показатели (цвет, внешний вид, вкус и запах, консистенция) и физико-химические характеристики (массовая доля влаги, кислотность) творога претерпевают значительные изменения, в результате чего образцы творога не соответствуют требованиям нормативной документации (ГОСТ 31453-2013). Согласно требованиям ГОСТ 31453-2013, массовая доля влаги в твороге не должна превышать 75,0 %, а кислотность – 230 °Т. Аналогичные изменения характерны для микробиологических показателей творога, упакованного в контрольный материал из полиэтилентерефталата. На 6-е сутки хранения количество молочнокислых микроорганизмов в данном образце снижается до 7,5*105 КОЕ/г, а содержание дрожжей и плесеней на 10-е сутки хранения превышает нормируемые показатели (50,0 КОЕ/г).
Таким образом, показано, что использование разработанных биоразлагаемых контейнеров на основе желатина и природных полисахаридов для упаковки молочных продуктов (творог) целесообразно, поскольку позволяет увеличить сроки годности продукта на 40–50 % по сравнению с традиционными полимерными упаковками.