Причины порчи продуктов и разные способы их сохранения. Причины порчи пищевых продуктов Способы предохранения пищевых продуктов от порчи
Глава 3. Инактивация посторонней микрофлоры и предохранение от порчи молока и молочных продуктов
Биологические принципы обработки молочного сырья
Молоко является прекрасной питательной средой для развития микроорганизмов, вызывающих порчу продукта.
Методы защиты пищевых продуктов от ферментов и микрофлоры основаны на трех биологических принципах по классификации проф. Я. Я. Никитинского.
Биоз - поддержание жизненных функций в продукте и использование его естественных возможностей. Биоз не является методом консервирования в обычном понимании. Он сводится к осуществлению мер, обеспечивающих кратковременную сохранность продукта, в нашем случае - молока. Эти меры сводятся к соблюдению санитарно-гигиенических условий получения микробиологически чистого молока, что продлевает его сохранность путем увеличения продолжительности бактерицидной фазы молока, препятствующей развитию в нем микрофлоры.
Консервирование молока основано на двух принципах: абиозе и анабиозе. Методы консервирования основаны на смешанных принципах при преобладании одного из них.
Абиоз - отсутствие жизни, то есть полное прекращение всех жизненных процессов в микроорганизмах.
Для инактивации микроорганизмов и ферментов (абиоза) отдельно или совместно могут быть использованы ультразвуковые колебания, ионизирующее излучение, антибиотики, химические вещества и тепловое воздействие.
В результате происходит стерилизация, гибель вегетативной и споровой микрофлоры.
Ультразвуковые колебания воздействуют не только на микрофлору, ферменты, но и на компоненты молока. Поэтому применение ультразвуковой обработки для консервирования молока проводится при обязательном соблюдении оптимальных параметров, не вызывающих существенных химических, питательных и вкусовых изменений продукта. Однако чувствительность различных бактерий к звуковым волнам колеблется в больших пределах. Это ограничивает использование ультразвука для инактивации микрофлоры.
В настоящее время в молочной промышленности используются
гидродинамические вибраторы, работающие в бескавитационном режиме (при
давлении не более 0,3 МПа). Они вызывают физиологические изменения в
микроорганизмах, разрушают их оболочки, «расшатывают» элементы клеточных
структур.
Для стерилизации применяют ионизирующее излучение, которое в зависимости от длины волны делится на коротковолновое, ультрафиолетовое и лазерное. Коротковолновые ионизирующие излучения (менее 10 нм) характеризуются большой энергией квантов, различные микроорганизмы реагируют на них неодинаково. Ионизирующее излучение применяют для консервирования в случае, если оно поглощается молоком.
Для инактивации ферментов требуются большие дозы излучения. Наибольшему воздействию подвергается белковый комплекс, от него отщепляются кальций, магний и фосфор. При этом значительно повышается вязкость и снижается растворимость молока.
Ионизирующее излучение может вызывать нежелательные физикохимические изменения компонентов молока, поэтому его можно применять лишь в сочетании с другими видами стерилизации. При стерилизации молока УФ-излучением ухудшается его вкус и запах молока.
Возможно использование лазерного излучения для нетепловой сте-" рилизации молока (С. Ф. Антонов и др.). Тепловой эффект электромагнитного излучения высокой частоты также вызывает инактивацию микроорганизмов.
Пищевые антибиотики применяют в дополнение к основному способу консервирования. Чаще всего используют низин, который не действует на плесени и дрожжи, антибиотически активен к бактериям в зависимости от pH среды. Он понижает термоустойчивость спор бактерий, благодаря чему повышается эффективность тепловой стерилизации, что позволяет смягчить режимы стерилизации в производстве сгущенного стерилизованного молока. В нашей стране законодательством разрешается применение низина.
Химическая стерилизация молока ограничена, так как вызывает его порчу. Только сорбиновая кислота и ее соли, которые оказывают сильное ингибирующее действие на дрожжи и плесени, используются в молочной промышленности. Они не имеют вкуса и запаха, не токсичны для человека. В организме сорбиновая кислота окисляется с образованием безвредных веществ.
В молочной промышленности сорбиновую кислоту и низин применяют совместно для инактивации широкого спектра микрофлоры. Однако и такая комбинация используется как вспомогательное средство стерилизации.
Наибольшее распространение в молочной промышленности получила стерилизация тепловой обработкой.
На абиозе основано производство сгущенных стерилизованных молока и
сливок.
Анабиоз (от греческого слова - оживление) - это такое состояние микроорганизма, при котором жизненные процессы его настолько подавлены и замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни.
Микроорганизмы, находящиеся в состоянии анабиоза, при благоприятных условиях восстанавливают нормальную жизнедеятельность.
Основной причиной наступления анабиоза является потеря воды протоплазмой клеток организма при воздействии высокой температуры, замораживании или повышении концентрации осмолитиков в окружающей среде.
Обмен веществ в любом организме протекает только при наличии воды. Вода является средой, в которой растворены питательные вещества, используемые клеткой для получения энергии или для синтеза протоплазмы. Вода также участвует во многих химических реакциях, необходимых для жизненных процессов. С водой удаляются продукты распада, образующиеся при обмене веществ.
Принцип анабиоза используют для консервирования молока и молочных продуктов охлаждением, замораживанием свободной воды и повышением осмотического давления в продукте.
Это основано на понижении активности воды до уровня, при котором развитие микроорганизмов становится невозможным или значительно подавляется. При пониженных температурах сильно замедляются биологические и биохимические процессы. Это обусловлено известной зависимостью скорости химических реакций от температуры, а также состояния цитоплазмы - носителя жизненных функций клетки. Под влиянием холода проницаемость протоплазмы снижается. Вследствие этого замедляется обмен веществ, снижается поступление в клетку кислорода извне через сузившиеся поры протоплазменной мембраны, уменьшается массообмен между клеткой и средой, снижается активность ферментов - жизнь клетки замирает, не прекращаясь совсем, клетка впадает в состояние анабиоза.
При отогревании биологические и биохимические процессы в микробной клетке восстанавливаются, клетка оживает.
Охлаждение молока и молочных продуктов до низких положительных температур 1-5 °С резко снижает развитие микробов, особенно молочнокислых, значительно продлевая бактерицидную фазу молока и продолжительность его хранения.
Организмы после анабиоза способны оживать, если в них сохранилось не менее 1/4 части воды, когда нет полного промерзания, и когда тканевые жидкости остаются при низких температурах в переохлажденном жидком состоянии. Кристаллики льда вызывают необратимые изменения клетки организма. Быстрое охлаждение до температур -90 ...-160 °С приводит к получению стеклоподобной формы воды, которая не разрушает клетку, способную к оживлению.
При замораживании по мере снижения температуры продукта молекулы воды сближаются, силы их взаимного притяжения увеличиваются, слабеет броуновское движение. Когда энергия молекул воды становится ниже уровня их постоянной ориентации, начинается кристаллообразование с выделением теплоты кристаллизации 335 кДж моль 1 . При этом устойчивость продукта к микробной порче повышается. По Скотту, активность воды а в определяется как отношение давления пара над водным раствором к давлению пара чистой воды при той же температуре:
а в =Р Ро- 1
где р - давление пара над водным раствором , Па; р 0 - давление пара чистой воды, Па.
Активность воды является основным фактором регулирования взаимоотношений микроорганизмов с водой. Минимум влаги, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, и соответствующая ему активность воды составляют для бактерий 20-30% при а в не ниже 0,94-0,9, дрожжей и плесеней - 11-13% при а в не ниже 0,88-0,8. Некоторые организмы размножаются при активности воды, близкой к 0,73. Можно считать, что при активности воды менее 0,7 пищевые продукты сохраняются длительное время.
Изобретение относится к области защиты пищевых продуктов от порчи и может быть использовано для повышения сроков хранения колбасных изделий, сыров, свежего и переработанного мяса, рыбной продукции, фруктов, овощей и т.п. Средство для защиты пищевых продуктов от порчи представляет собой экстракт бересты в составе жидкой компоненты, в которой экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему, при этом содержание экстракта бересты и жидкой компоненты составляет, мас.%: экстракт бересты - 0,01-40, жидкая компонента - 99,99-60. В другом варианте средство для защиты пищевых продуктов от порчи представляет собой упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, в качестве которого использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты. Защита пищевых продуктов от порчи достигается либо путем нанесения указанного средства, обладающего высокой активностью в подавлении роста различных патогенных микроорганизмов, на поверхность пищевых продуктов либо путем упаковки продукта в упаковочный материал, имеющий такие же свойства. Изобретение позволяет снизить потери пищевых продуктов при хранении и транспортировке. 3 н. и 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области защиты пищевых продуктов от порчи с применением органических соединений в качестве консервантов и может быть использовано для повышения сроков хранения колбасных изделий, сыров, свежего и переработанного мяса, рыбной продукции, фруктов, овощей и т.п. путем нанесения консерванта на поверхность пищевых продуктов или путем использования упаковочных материалов со свойствами, подавляющими развитие патогенных микроорганизмов.
В настоящее время значительно возросли потери пищевых продуктов из-за их порчи в процессе хранения и транспортировки. Это связано как с ухудшением экологической обстановки, влияющей на условия хранения продукции и на качество сырья (загрязнение различными патогенными микрофлорой, в том числе споровыми формами), так и с использованием упаковочных материалов, поверхность которых в процессе изготовления и при применении их по назначению загрязняется. При контакте упаковочных материалов с продуктами патогенные бактерии, грибы и плесени приводят к разложению содержащихся в пищевых продуктах питания углеводов и белков с образованием веществ, не только меняющих органолептические свойства продукта, но и обладающих токсическими свойствами, которые нередко вызывают тяжелые поражения организма человека.
Защиту пищевых продуктов от порчи осуществляют с помощью специальных средств, ингибирующих рост патогенной микрофлоры. Эти средства либо вводят в пищевой продукт, либо обрабатывают поверхность продуктов, либо используют для модификации упаковочных материалов путем обработки внешней поверхности материалов или введением их в состав основообразующей компоненты.
Настоящее изобретение относится к защите пищевых продуктов от порчи путем обработки поверхности пищевых продуктов и использования модифицированной упаковки с применением нового средства для защиты продуктов от порчи.
Хорошую антибактериальную защиту продуктов питания обеспечивают антибиотики при применении их для внешней обработки упаковочных материалов и/или в процессе изготовления упаковочных материалов. Однако большинство антибиотиков являются токсичными (например, пимарицин, натамицин) и имеют противопоказания для большого числа потребителей, а эффективность конкретного антибиотика распространяется лишь на отдельные виды патогенных микроорганизмов. Так, например, натамицин ингибирует рост грибков, плесени и дрожжей (RU 2255615 С2, 2005.07.10.), низин активнее ведет себя против спорообразующих организмов.
Для снижения ограничений, связанных с токсичностью антибиотиков, разработаны средства с использованием менее токсичных антибиотиков и/или с меньшим содержанием антибиотиков путем введения в них нетоксичных добавок с антибактериальными, консервирующими, антиоксидантными и другими свойствам. Большинство применяемых добавок известны как пищевые добавки и поверхностно-активные вещества (в частности, хелатные соединения - ЕР 0384319 А1, 1990.02.).
Известно антибактериальное средство, бактерицидные свойства которого определяются только хмелевыми кислотами или хмелевыми смолами и/или их производными и хелатными соединениями в количестве 0,01-5% от массы композиции (US 6475537, 2002.11.05).
Недостаток средства связан с наличием в экстракте хмеля и его составляющих горечей и эфирных компонент, влияющих на органолептические свойства композиции при ее использовании.
Известны предназначенные для обработки поверхности упаковочных материалов антибактериальные средства, основными компонентами которых являются синтетические органические вещества, например продукт полимеризации аминных и борных кислот (JP 2005143402, 2005.06.09), дегидрацитовая кислота и ее натриевая соль и др. Дегидрацитовую кислоту и ее натриевую соль вводят также в состав упаковочных материалов, в том числе в производстве колбасных оболочек (RU 2151513 С1, 2000.06.27., RU 2151514 С1, 2000.06.27.), покрытий сыров (RU 2170025 С1, 2001.07.10.). Для снижения токсичности химических соединений, к которым относятся дегидрацетовая кислота и ее натриевая соль их комбинируют с консервантами, в качестве которых используют поваренную соль, и/или пищевые кислоты, и/или соли пищевой кислоты.
Недостатком известных средств является то, что как любое синтетическое химическое соединение они токсичны. Это требует использования этих веществ в небольших дозах, которые не позволяют получить желаемый эффект защиты пищевых продуктов. Кроме того, известные химические средства, как правило, являются либо бактерицидными, либо фунгицидными. Дегидрацетовая кислота и ее натриевая соль обладают и бактерицидными и фунгицидными свойствами, однако средство на их основе не снимает проблему снижения доступа воздуха и влаги на поверхность пищевых продуктов через обработанный этим средством упаковочный материал, что необходимо для обеспечения длительного срока хранения продуктов.
Известно средство для удаления химических и микробиологических загрязнений с поверхности пищевых продуктов животного и растительного происхождения путем обработки их поверхности. В состав средства входят пищевые добавки (сульфат натрия, карбоксилметилцеллюлоза, пропиленгликоль), поверхностно-активное вещество, секвестрант, обезвоживающее вещество и др. (RU 2141207 С1, 1999.11.20). Средство используют в виде водного раствора с концентрацией 0,05-0,3%.
Недостаток средства - наличие большого числа компонентов, необходимых для обработки пищевых продуктов, а также низкая эффективность при длительном сроке хранения продуктов.
Для обработки поверхности продуктов полеводства и садоводства известно применение штаммов (RU 2126210 С1, 1999.02.20.), иммуностимуляторов и антисептиков, полученных из биомассы микроцетов (например, RU 2249342 С2, 2005.04.10; RU 2222139 С1, 2004.01.27).
Недостатком этих средств является направленность их на ингибирование отдельных видов микроорганизмов, отсутствие защиты от влаги и кислорода внешней среды, а также высокая стоимость, малый объем их производства и, как следствие, недоступность большинству производителей сельскохозяйственной продукции.
В качестве прототипа выбрано средство, применимое для защиты пищевых продуктов путем обработки пищевого продукта и обработки поверхности упаковочного материала. Средство содержит низкотоксичные высокомолекулярные антибиотики, в том числе бактериоцины, ингибирующие рост многих видов грамположительных микроорганизмов (лантибиотики, педиоцин и др.), литические ферменты (лизоцим) в количестве 38.5-99.8% от общей массы композиции и компонента, выбранная из группы хмелевых кислот и ее производных, в количестве 61.5-0.2% (US 6451365, 2002.09.17).
Основной недостаток средства связан с использованием в ней антибиотиков - бактериционов, применение которых нежелательно для большой части населения, и активностью при подавлении лишь отдельных видов микроорганизмов. Кроме того, горечи хмелевых кислот и их производных изменяют органолептические свойства пищевых продуктов, а из-за высокой стоимости производства бактериционов и энзимов достаточно высока и стоимость композиции в целом. Кроме того, при обработке поверхности упаковочного материала указанным антимикробным средством не происходит модификации материала с приданием ему свойств пониженной водо- и газопроницаемости. Высокая газоводонепроницаемость упаковочных материалов необходима для снижения потерь продукции из-за высыхания и негативного влияния влажности окружающей среды на состояние пищевых продуктов, а также для торможения в них окислительных процессов. Образующиеся в процессе окисления вторичные продукты окисления, в частности продукты окисления жиров, интенсифицируют биопаталогию продукта в процессе его хранения, что негативно сказывается на качестве продукции и сроках его хранения.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка допускающего контакт с пищевыми продуктами нетоксичного средства для их защиты на основе природного вещества, обладающего высокой активностью в подавлении роста различных патогенных микроорганизмов (бактерий, плесеней и грибков) в широком интервале температур, антиоксидантными свойствами и способностью защитить продукты от влаги и кислорода, содержащихся во внешней среде. Другой задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка эффективного средства на основе природного вещества, обладающего способностью модифицировать свойства упаковочных материалов путем иммобилизации его в состав упаковочного материала.
В соответствии с изобретением средство для защиты пищевых продуктов от порчи, содержащее вещество со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов, характеризуется тем, что в качестве вышеупомянутого средства использован экстракт бересты в составе жидкой компоненты, в которой экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему, при этом содержание экстракта бересты и жидкой компоненты составляет, мас.%: экстракт бересты - 0,01-40, жидкая компонента - 99,99-60.
В качестве жидкой компоненты может быть использован пищевой жир и/или спирт.
Может быть также использован в качестве жидкой компоненты воск и/или парафин.
Известны средства защиты продуктов от порчи, представляющие собой упаковочные материалы, модифицированные специальными веществами с целью придания им повышенной эластичности, антибактериальных, фунгицидных и других свойств. Для придания упаковочным материалам желаемых свойств их модифицируют средствами, совместимыми с основообразующей компонентой материала. На стадии изготовления упаковочных материалов или перед их применением по назначению в них вводят специальные добавки, диффундирующие при эксплуатации упаковочных материалов на поверхность между продуктом и упаковкой, обеспечивая активное подавление микроорганизмов.
Известны упаковочные материалы из полиолефина, модифицированного цеолитом с серебром или его соединениями (JP 2003321070, 2003.11.11; JP 19950091889, 1995.10.31), дегидрацетовой кислотой (RU 2011662 С1, 1994.04.30), гидроксидом кальция (JP 2003341713; 2003.12.03), лемонграссовым маслом (JP 11293118, 1999.10.26). Известно использование упаковочных материалов из полиамида, модифицированного ионами меди, цинка (WO 2004095935, 2004.11.11), ионами серебра (JP 2002128919, 2002.05.09). Известно использование картонных упаковочных материалов, модифицированных хитозаном с шеллоком (JP 2003328292, 2003.11.19). Известно использование целлюлозных упаковочных материалов, модифицированных винилпирролидоном (JP 2004154137, 2004.06.03), а также экстрактом хмеля, хмелевыми кислотами и их производными (US2005031743, 2004.08.26).
Недостатком известных средств защиты пищевых продуктов, представляющих собой упаковочный материал, является низкая эффективность, обусловленная тем, что упаковочные материалы модифицируются средствами, не позволяющими обеспечить комплексную защиту продуктов: помимо ингибирования роста патогенной микрофлоры упаковочный материал должен предотвращать окисление продуктов, надежно изолировать их от воздействия влаги и кислорода, находящихся в окружающей среде. Кроме того, большинство известных упаковочных материалов модифицировано синтетическими веществами, применение которых в пищевых продуктах может негативно влиять на организм человека или, вследствие уменьшения доз этих веществ для ослабления негативного влияния на человека, обладает недостаточной эффективностью. К тому же для модификации упаковочных материалов используют, как правило, несколько компонент, что усложняет технологию их изготовления.
В качестве прототипа заявляемого средства выбран упаковочный материал, модифицированный одним веществом - гуанидинсодержащим полимером (WO 03084820, 2003.10.16.).
Недостатком этого средства, помимо перечисленных выше и присущих всем известным средствам, является использование для модификации упаковочного материала неприродного вещества, достаточно трудоемкого в его получении и обработке им упаковочного материала. Кроме того, гуанидинсодержащие полимеры не совместимы со многими упаковочными материалами, что сужает область их применения.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка средства защиты пищевых продуктов от порчи в виде упаковочного материала различного типа, модифицированного природным веществом, разрешенным к применению в качестве пищевой добавки.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является также разработка средства защиты пищевых продуктов от порчи путем применения вещества, позволяющего ингибировать рост патогенной микрофлоры, обладающего антиоксидантными свойствами и высокой газоводонепроницаемостью, что замедляет потерю влаги из продукта и препятствует доступу воздуха и влаги в пищевой продукт из внешней среды. Использование таких упаковочных материалов позволяет повысить защиту пищевых продуктов от порчи и, следовательно, повысить сроки хранения продукции.
В соответствии с изобретением разработанное средство защиты пищевых продуктов от порчи, как и известное, представляющее собой упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, обладающий способностью подавлять патогенные микроорганизмы, характеризуется тем, что в качестве модификатора использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты.
Целесообразно использовать экстракт бересты в виде бетулина.
Анализ приведенных в настоящем описании технических решений показывает, что известные способы защиты пищевых продуктов от порчи путем упаковки продуктов в упаковочные материалы, модифицированные веществами со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов, обладают недостатками. Эти недостатки обусловлены свойствами веществ, применяемых для модификации упаковочных материалов. Используемые упаковочные материалы не позволяют обеспечить комплексную защиту продуктов.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка более эффективного способа защиты пищевых продуктов от порчи путем упаковки продуктов в упаковочный материал на основе вещества, разрешенного к применению в качестве пищевой добавки и обладающего свойствами, способствующими увеличению срока хранения различных пищевых продуктов.
В соответствии с изобретением предлагается способ защиты пищевых продуктов от порчи путем упаковки продуктов в упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, обладающий способностью подавлять патогенные микроорганизмы, в качестве которого использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты. Целесообразно использовать экстракт бересты в виде бетулина.
В основе изобретения лежит широко известный факт, что в состав бересты входят терпеноиды, обладающие антимикробными свойствами, подавляющими рост различных микроорганизмов (бактерий, плесени, грибов). Экстракт бересты содержит совокупность терпеноидов, однако более 70% общей массы выделенных из бересты веществ приходится на бетулин. Бетулин относится к числу веществ, обладающих наиболее высокой биологической активностью. Антиоксидантные, иммунностимулирующие, гепатопро-текторные и антимикробные свойства бетулина определяют рекомендаций к его применению в качестве биологически активной пищевой добавки и основной компоненты лекарственных препаратов для лечения тяжелых заболеваний. Остальные компоненты экстракта бересты (лупеол, -ситостерин, флавоноиды, бетулинвая кислота, бетулиновый альдегид и др.) также обладают лечебными свойствами и используются в составе лекарственных препаратов.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается использовать природное, обладающее антимикробными свойствами вещество - экстракт бересты - для защиты различных пищевых продуктов от порчи, а дополнительное повышение эффективности такого средства защиты продуктов от порчи обеспечивается антиоксидантными и гидрофобными свойствами экстракта. Такая совокупность свойств, полезных для защиты пищевых продуктов, выделяет заявляемое средство среди известных, аналогичных по назначению. Кроме того, достоинством экстракта бересты является возможность использования его для различных способов защиты продуктов, включая нанесение его в виде раствора или дисперсной системы (эмульсии или суспензии) на поверхность пищевого продукта и модифицирование упаковочных материалов на основе коллагена, целлюлозы, полимеров.
Одним из важнейших применений экстракта бересты является использование его для повышения сроков хранения плодовоовощной продукции. Антимикробные свойства экстракта бересты подавляют развитие патогенных микроорганизмов, а его гидрофобные свойства, в основном определяемые наличием в нем бетулина, способствуют снижению скорости испарения влаги, выделяемых фруктами и овощами в процессе дыхания. Это не только предохраняет продукцию от высыхания, но и снижает влагосодержание в занимаемом продукцией объеме, т.е. препятствует развитию на поверхности продукции и на таре, где она содержится, патогенных организмов. Экстракт бересты можно наносить на фрукты и овощи, на внутреннюю поверхность тары, на упаковочную или прокладочную бумагу.
Экстракт бересты обладает свойством, позволяющим иммобилизовать его в высокомолекулярные материалы, к которым относятся коллаген, целлюлоза, полиолефины, поливинилхлорид и другое полимерное сырье, являющееся основообразующей компонентой упаковочного материала. В состав основообразующей компоненты входят также пластификаторы (растительные масла, полиолы, например, глицерин, сорбит, полигликоль, а также смеси полиолов с водой) и модификаторы, вводимые в основообразующую компоненту для придания упаковочным материалам желаемых эксплуатационных характеристик. Вследствие иммобилизации экстракта бересты происходит модификация структуры высокомолекулярного материала и направленное ее изменение. В результате упаковочные материалы приобретают свойства, необходимые для повышения сроков хранения продуктов: антимикробные, гидрофобные и антиоксидантные. Вследствие синерезиса пластификатор с экстрактом бересты выносится из объема материала на его поверхность, а поскольку используемые при изготовлении упаковочных материалов в качестве пластификаторов жиры и полиоли ограниченно совместимы с высокомолекулярными материалами, то синерезис происходит непрерывно в течение длительного времени, обеспечивая защиту продуктов, упакованных в такой материал.
При обработке поверхности пищевого продукта экстрактом бересты и при плотном контакте упаковочного материала с пищевым продуктом экстракт бересты переходит в небольшой поверхностный слой пищевых продуктов, сообщая ему полезные для организма человека свойства, наиважнейшими из которых являются антиоксидантное, гепатопротекторное и иммунностимулирующее. Экстракт бересты представляет собой порошкообразное (бетулин - кристаллическое) вещество без запаха и вкуса, поэтому он не изменяет органолептические свойства продукта.
Минимальное количество экстракта бересты (0,01% от массы основообразующей компоненты упаковочного материала или при плотности 0,1 г/м 2 на поверхности обработанной продукции) определено по проявлению им бактерицидного эффекта.
Для оценки биологической активности заявляемого средства защиты продуктов от порчи были проведены исследования, доказывающие угнетение экстрактом бересты роста микроорганизмов. При проведении исследований эмульсия экстракта бересты в растительном масле вводилась в культурную среду. Оценивалось изменение количества колонеобразующих единиц. Результаты отражены в таблице. Количество колонеобразующих единиц принимается за 100%. Изменение роста отсчитывается от контрольных величин.
| Микроорганизмы | Содержание экстракта бересты, % | |||||
| 0 | 0,01 | 0,1 | 1 | 5 | 10 | |
| Proteus vulqaris | 100 | 85 | 55 | 30 | 10 | 1 |
| Bac.subtilis | 100 | 95 | 60 | 35 | 15 | 2 |
| Escherichia coli | 100 | 75 | 50 | 30 | 8 | 0 |
| Staphylococcus aureus | 100 | 85 | 50 | 25 | 7 | 0 |
| Saccharomyces cerevisiae | 100 | 80 | 45 | 20 | 5 | 0 |
| Candida albicans | 100 | 83 | 48 | 24 | 6 | 0 |
Исследования показывают, что экстракт бересты в качестве средства для подавления патогенных микроорганизмов обеспечивает повышение сроков хранения пищевых продуктов не менее чем в 1,7 раза при использовании упаковочного материала с содержанием в нем экстракта бересты 1% от массы основообразующей компоненты. Повышение содержания экстракта бересты в составе упаковочного материала в общем случае повышает сроки хранения пищевых продуктов, однако увеличение содержания экстракта бересты выше 10% не оказывает существенного влияния на рост его эффективности.
Поскольку биологическая активность экстракта бересты проявляется при температурах -20°С - +220°С, его можно использовать для модификации упаковочных материалов в технологических процессах, проходящих при комнатных температурах (обработка поверхности пищевых продуктов и упаковочных материалов) и в процессе производства упаковочных материалов, температурный режим которых не приводит к потери биоактивности экстракта бересты.
Под упаковочным материалом подразумевается материал с полимерной, коллагенсодержащей, целлюлозной (в том числе картонный) основообразующей компонентой. Полимерные материалы применяются в колбасном производстве в качестве колбасной оболочки для упаковки мясных и рыбных продуктов, сыров, молочных продуктов, некоторых сельскохозяйственных продуктов, требующих принятия особых мер для обеспечения их сохранности в течение длительного времени, а также для производства тары. Коллагенсодержащий материал применяется в качестве колбасных оболочек. Целлюлозный материал применяется в качестве колбасных оболочек, для упаковки различных мясных, рыбных и молочных продуктов. К целлюлозным материалам относится картон, применяемый для изготовления специализированной тары, а также бумага в качестве тароупаковочных материалов.
Поскольку терпеноиды - основные компоненты экстракта бересты - нерастворимы в воде, в ряде имеющих практическое значение случаях экстракт бересты используют в комбинации с жидкими компонентами, при внесении в которые экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему (эмульсию или суспензию), при этом проявляется одно из сильных свойств бетулина - свойство эмульгатора. Использование экстракта бересты в составе жидкой компоненты позволяет равномерно нанести экстракт бересты на поверхность пищевого продукта и позволяет обеспечить равномерное распределение экстракта бересты в используемом для модификации материала рабочем составе и, следовательно, в модифицируемом материале.
В качестве жидкой компоненты можно использовать пищевые растительные и/или животные жиры в жидком состоянии, низкомолекулярные и высокомолекулярные спирты - полиолы. При использовании конкретной компоненты существует оптимальное количественное соотношение между ней и экстрактом бересты, в общем же случае допустимо содержание экстракта бересты - 0,01-40% и, соответственно, содержание жидкой компоненты - 99,99-60%. Количество 0,01% экстракта бересты в жидкой компоненте соответствует количеству экстракта, необходимому для получения его насыщенного раствора в жире при 5°С.
При использовании экстракта бересты для повышения сроков хранения плодовоовощной продукции можно использовать дисперсную систему, включающую воск и/или парафин.
В ряде случаев является целесообразным использование рабочих составов в виде водно-жировых и водно-спиртовых дисперсных систем, при этом содержание воды в составе дисперсной системы может варьироваться от 5 до 30% от общей массы. Такое содержание воды позволяет получить среду, обеспечивающую равномерную обработку поверхности пищевых продуктов и эффективно модифицирующую коллагенсодержащие, целлюлозные и полимерные материалы.
Концентрация экстракта в дисперсной системе для покрытия поверхности пищевых продуктов определяется желаемой плотностью покрытия. Для защиты мясных, рыбных и молочных продуктов, ягод целесообразно реализовать плотность покрытия с содержанием экстракта бересты 0,005-2 г/м 2 , а для защиты фруктов и овощей плотность покрытия может составлять 0,005-10 г/м 2 . Нижняя граница определяется наблюдаемым положительным влиянием экстракта на сохранность продукции (черешня - на 5 суток, яблоки - в среднем на 2 месяца при хранении при температуре 16-18°С), а верхняя граница - экономической целесообразностью.
Поверхностная обработка коллагенсодержащих и целлюлозных упаковочных материалов такой средой не изменяет такие важные их характеристики, как механическая прочность, эластичность, термостабильность в требуемом диапазоне температур, а в производстве колбасных изделий не требуется изменения режимов шприцевания, рекомендуемых изготовителем колбасных оболочек, колбасные оболочки сохраняют форму при снижении температуры без образования бульонно-жировых отеков.
Заявляемое средство может быть использовано в любой известной технологии обработки поверхности упаковочного материала: методом погружения, орошения, замачивания.
Для модификации упаковочных материалов путем внедрения экстракта бересты в состав упаковочного материала в процессе его производства экстракт бересты можно использовать как с добавками, так и без добавок, вводя его в состав одной из компонент, предусмотренных технологией изготовления материала и предназначенных для получения требуемых физико-химических характеристик.
При производстве модифицированных упаковочных материалов, так же так и для обработки поверхности упаковочных материалов, можно использовать растворы, эмульсии и суспензии на основе жиров и спиртов, в том числе полиолов. Их вводят в формовочную (экструзионную) массу в составе добавок, например, в составе пластификатора или модификатора или непосредственно перед формированием (экструзией) упаковочного материала в соответствии с нормативной технологией. Удовлетворение требуемым параметрам по физико-механическим свойствам упаковочных материалов (прочности к разрыву, эластичности, эксплуатационной устойчивости и т.д.) обеспечивается при 0,01-7%-ном содержании экстракта бересты по отношению к массе формовочной (экструзионной) массы.
При изготовлении упаковочного материала из картона экстракт бересты можно ввести в формовочную массу перед формованием или обработать поверхность картона дисперсной системой с экстрактом бересты.
При синтезе биоразлагаемых полимерных материалов с применением в качестве модификаторов крахмала экстракт бересты можно ввести в смеси с крахмалом. При этом экстракт бересты, который является природным веществом, не препятствует разложению внедряемых в формовочную массу натуральных полимеров, подверженных воздействию почвенных микроорганизмов и способствующих распаду полимерных упаковочных материалов.
Проведены испытания для определения защиты пищевых продуктов от порчи путем обработки экстрактом бересты поверхности продуктов, которые подтвердили эффективность применения экстракта бересты. Так, раствор, содержащий экстракт бересты в количестве 0,01%, кукурузное масло - 99,99%, примененный для обработки поверхности мясных полуфабрикатов, позволил увеличить их срок хранения при температуре 9°С в 1,5 раза.
Обработка экстрактом бересты плодоовощной продукции снижает скорости испарения влаги, выделяемых фруктами и овощами в процессе дыхания. Это не только предохраняет продукцию от высыхания, но и снижает влагосодержание в занимаемом продукцией объеме, т.е. препятствует развитию на ее поверхности патогенной микрофлоры. Отмечено повышение сроков хранения дорогостоящей штучной продукции (ананасов, дынь, манго), которая была упакована в бумагу, обработанную экстрактом бересты напылением.
Картофель, заложенный на хранение в овощехранилище и обработанный водно-спиртовой дисперсной системой с получением покрытия с плотностью экстракта 0,1-2 г/м 2 , сохранился на 2 месяца дольше, чем в контрольной укладке. Срок хранения абрикосов в открытой таре при укладке абрикосов вроссыпь увеличился на 14 дней при нанесении водно-спиртовой дисперсной системой плотностью 0,3-1,5 г/м 2 . При укладке яблок различных сортов, культивируемых в средней полосе России, в деревянную тару, обработанную дисперсной системой, содержащей экстракт бересты и растительное масло, срок хранения при температуре 18°С увеличился на 2 месяца.
Удобство транспортировки экстракта и простота приготовления рабочего состава с экстрактом бересты делает его применение доступным производителям сельскохозяйственной продукции.
Проведены испытания способа защиты пищевых продуктов от порчи с использованием полимерных, коллагенсодержащих и целлюлозных (в том числе картонных) модифицированных упаковочных материалов. Срок хранения мясной и рыбной продукции и сыров, упакованных в такой упаковочный материал, определялся по наличию на поверхности продукции патогенных микроорганизмов визуально (плесень) и путем проведения микробиологических исследований, срок хранения плодовоовощной продукции - визуально.
Испытания показали увеличение сроков хранения сыров, мясной, рыбной и плодовоовощной продукции, упакованной в полимерные материалы, в среднем на 70% без изменения органолептических свойств.
Проведены испытания колбасных изделий и сыров в модифицированных коллагеновых и целлюлозных оболочках. Вследствие повышения газоводонепроницаемости оболочек потеря массы полукопченых колбас, оболочки которых были обработаны жировой эмульсией с 1%-ным содержанием экстракта бересты, через 2 месяца хранения составила менее 1%. Через 41 день с начала эксперимента поверхность опытных колбасных батонов была чистой, блестящей, без налета грибковой плесени; слой колбасы, примыкающий к обработанной оболочке, не имел постороннего привкуса, запаха и изменения цвета; опытные образцы колбас имели выраженную сочность. Сыры сохранили прекрасный внешний вид в течение времени, превышающего установленные сроки хранения в 1,6 раз (например, сыр «Адыгейский» - через 58 дней после начала эксперимента). Содержание влаги и соли в опытных образцах соответствует ГОСТам на каждый вид продукции. Газо-жидкостная хроматография показала сохранение под оболочкой колбасных изделий ненасыщенных жирных кислот.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие приемы модификации упаковочных материалов заявляемым средством для защиты пищевых продуктов от порчи. Эти материалы предназначены для реализации заявленного способа защиты пищевых продуктов. Примеры иллюстрируют промышленную применимость изобретения.
Приготавливают жировую эмульсию на основе растительного масла, содержащую 10-12% экстракта бересты и 20% воды, для чего растительное масло подогревают до температуры 30-35°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты. Предварительно замоченную в воде колбасную оболочку погружают в емкость с приготовленной жировой эмульсией на 1-2 минуты, затем оболочку вынимают из эмульсии и выдерживают ее над емкостью с эмульсией 3-5 минут, после чего оболочку передают на шприцевание.
Сформированный батон колбасы, оболочка которого обработана в соответствии с примером 1, погружают в емкость с эсмульсией на 1-2 минуты, затем вынимают из емкости, выдерживают над ней 3-5 минут, после чего колбасный батон передают на высушивание.
Приготавливают жировую суспензию на основе растительного масла, содержащую 5-10% экстракта бересты, для чего растительное масло подогревают до температуры 25-30°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты. Предварительно замоченную в воде колбасную оболочку погружают в емкость с приготовленной жировой суспензией на 1-2 минуты, затем оболочку вынимают из суспензии и выдерживают ее над емкостью с суспензией в течение 3-5 минут, после чего оболочку передают на шприцевание.
Приготавливают жировую суспензию на основе растительного масла, содержащую 5-10% экстракта бересты, для чего растительное масло подогревают до температуры 120°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты, после чего охлаждают до 40-45°С. Колбасную оболочку погружают в емкость с приготовленной жировой суспензией на 2-5 минут, затем оболочку вынимают из суспензии и выдерживают ее над емкостью с суспензией в течение 3-5 минут, после чего оболочку передают на шприцевание.
Приготавливают жировую эмульсию на основе растительного масла, содержащую 15% экстракта бересты и 30% воды, для чего растительное масло с водой подогревают до температуры 40-45°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты. Сформированные батоны колбасы подвешивают на палки и орошают поверхность колбасы полученной эмульсией в течение 8 минут.
Экстракт бересты в количестве 1% от массы коллагенсодержащего сырья смешивают с глицерином и полиэтиленгликолем (с 7 и 2%-ном содержании относительно массы коллагенсодержащего сырья соответственно), полученную смесь смешивают с коллагенсодержащим сырьем и затем формуют колбасную оболочку.
Экстракт бересты в количестве 1% от массы коллагенсодержащего сырья смешивают с кукурузным маслом, взятом из расчета 8% от массы коллагенсодержащего сырья, полученную смесь смешивают с коллагенсодержащим сырьем и затем формуют колбасную оболочку.
Смешивают 15% экстракта бересты и 85% подсолнечного масла, затем в полученную суспензию вносят примерно такое же количество измельченного полиэтилена низкой плотности и перемешивают, после чего добавляют в соответствие с рецептурой оставшуюся часть полиэтилена, перемешивают при нагревании и подвергают экструзии. Суспензия составляет 4% от массы полиэтилена.
Для изготовления трехслойного пленочного материала используют сополимер этилена с винилацетатом и подсолнечное масло в качестве пластификатора. Приготавливают суспензию с содержанием бетулина - 10% и масла - 90% и используют эту суспензию для формирования внутреннего слоя, как в примере 8, причем суспензия составляет 3% от экструзионной массы внутреннего слоя. Упаковочный материал изготавливают соэкструзией с применением трех экструдеров.
Пример 10.
Приготавливают суспензию, содержащую экстракт бересты - 10% и подсолнечное масло - 90%, в суспензию вводят крахмал в количестве 25% от массы суспензии и далее осуществляют формирование упаковочного материала в соответствии с примером 8. Суспензия составляет 2% от суммарной массы крахмала и полимерного сырья.
Пример 11.
Целлюлозную массу перед отливом картонного полотна орошают суспензией, содержащей экстракт бересты - 15% и глицерин - 85%. Картон используют для хранения овощей и фруктов.
Пример 12.
Целлюлозную массу перед отливом картонного полотна, предназначенного для ламинирования его полимерным материалом, орошают перед отливом картонного полотна эмульсией. Для приготовления эмульсии сначала приготавливают суспензию с 20%-ным содержанием бетулина и 80%-ным содержанием животного жира, затем добавляют при перемешивании воду в количестве 25% от массы суспензии.
Пример 13.
Экстракт бересты смешивают с этиловым спиртом, мас.%: экстракт бересты - 0,3, этиловый спирт - 99,7. В результате получается раствор, который распыляют на поверхность картонной тары.
Приведенные примеры не исчерпывают все возможные комбинации технологических составляющих, используемых при изготовлении упаковочных материалов, и рецепты введения в них заявляемого средства для защиты продуктов на основе экстракта бересты. В каждом из приведенных примерах вместо экстракта бересты, содержащего помимо бетулина другие вещества, можно использовать только бетулин, однако в ряде случаев это является нецелесообразным, поскольку выделение бетулина из экстракта бересты увеличивает затраты на изготовление упаковочных материалов.
К достоинству следует отнести то, что экстракт бересты, введенный в состав нового упаковочного материала и используемый в качестве нового средства при реализации способа защиты пищевых продуктов от порчи, не оказывает негативного воздействия на биосферу.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Средство для защиты пищевых продуктов от порчи, содержащее вещество со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов, отличающееся тем, что в качестве вышеупомянутого вещества использован экстракт бересты в составе жидкой компоненты, в которой экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему, при этом содержание экстракта бересты и жидкой компоненты составляет, мас.%: экстракт бересты - 0,01 - 40, жидкая компонента - 99,99 - 60.
2. Средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жидкой компоненты использован пищевой жир и/или спирт.
3. Средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жидкой компоненты использован воск и/или парафин.
4. Средство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что использован экстракт бересты в виде бетулина.
5. Средство для защиты пищевых продуктов от порчи, представляющее собой упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, обладающий способностью подавлять патогенные микроорганизмы, отличающееся тем, что в качестве модификатора использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты.
6. Средство по п.5, отличающееся тем, что использован экстракт бересты в виде бетулина.
7. Способ защиты пищевых продуктов от порчи, предусматривающий упаковку продукта в упаковочный материал, выполненный в соответствии с любым из пп.5 и 6.
Принципы консервирования . Консервирование - это процесс, замедляющий порчу продуктов. Он осуществляется как в стационарных условиях (производителем), так и при перевозках средствами хладотранспорта. Известны три принципа сохранения качества продуктов.
Биоз основан на использовании сопротивляемости живого организма микробам за счёт собственного (естественного) иммунитета. Этот принцип требует организации перевозок сельскохозяйственной продукции животного происхождения в живом виде. Для скоропортящихся грузов растительной природы необходимо создавать благоприятные условия, поддерживающие естественные биохимические процессы.
Анабиоз основан на замедлении микробиальных и ферментальных процессов в продукте воздействием различных физических факторов. При этом сохраняются все питательные качества продукта и его первоначальные свойства. Различают анабиоз нескольких видов:
– психроанабиоз - хранение продукта в охлаждённом состоянии, т.е. при температуре, близкой к криоскопической;
– криоанабиоз - хранение продукта в замороженном состоянии, т.е. при температуре намного ниже криоскопической;
– термоанабиоз - хранение продукта в пастеризованном виде;
– ксероанабиоз - обезвоживание продукта в результате сушки;
– осмоанабиоз - замедление биологических и микробиальных процессов за счёт повышения осмотического давления введением в продукт соли или сахара. При этом клетки микробов отдают свою влагу в окружающую среду и теряют способность развиваться;
– ценоанабиоз - введение в продукт микроорганизмов, обладающих свойствами подавлять вредную для продукта микрофлору. Обычно используют молочную кислоту (образуется в процессе брожения при квашении) и дрожжи (выделяют этиловый спирт при засахаривании).
Абиоз - полное прекращение жизнедеятельности тканевых ферментов и микроорганизмов путём стерилизации продукта, как правило, высокими температурами (термоабиоз). При этом продукт превращается в органически стерильную массу с ухудшением его первоначальных свойств (изменяются вкусовые качества и цвет, ухудшается пищевая ценность, резко сокращается количество витаминов).
Основные способы консервирования . Различают три группы способов консервирования скоропортящихся грузов:
– физический (сушка, консервирование высокими и низкими температурами, применение ультрафиолетового и ионизирующего облучений, регулирование газовой среды и др.);
– биологический (создание антагонизма между молочнокислыми и гнилостными бактериями: квашение капусты, мочение яблок и брусники и др.);
– химический (добавление к продукту съедобных консервантов: соли, сахара, спирта, уксуса и др.).
Большинство из них приводит к изменению первоначальных свойств продукта.
Пастеризация (термоанабиоз) - нагревание продукта до определённой температуры. Пастеризуют молоко, соки, вина и икру. Пастеризацию, протекающую за 1...2 с при температуре 85...90°С называют мгновенной, за 15 … 20 с при температуре 72...75°С – средней. Длительная пастеризация, которую можно осуществить в домашних условиях, протекает за 30 мин при температуре 63°С. Наилучший эффект даёт так называемаядробная пастеризация . Сначала пастеризуют обычным образом до спорообразования у микроорганизмов. Затем создают благоприятные условия для выхода микроорганизмов из спор и снова пастеризуют. Микроорганизмы в этом случае гибнут, а питательные свойства продукта и витамины сохраняются, но длительная консервация предполагает всё же наличие холода.
Стерилизация (термоабиоз) - выдерживание продукта при более высокой температуре. Стерилизация протекает кратковременно от15 до 20 С при температуре 112...115°С или длительно (40 мин при температуре 103... 105°С). При этом полностью уничтожаются микроорганизмы, и прекращается деятельность тканевых ферментов. Недостатки: свёртывание белков, карамелизация сахаров, частичное разрушение витаминов.
Кандирование - кипячение продукта (ягоды, фрукты, орехи и пр.) в сахарном сиропе. Изготовленное таким образом варенье отличается большой стойкостью к порче при комнатной температуре.
Копчение - удаление влаги и одновременное пропитывание продукта дымом (точнее содержащимися в нём веществами: фенолом, кислотами, смолами и другими, угнетающе действующими на микроорганизмы). При горячем копчении в продукте остаётся большая часть влаги, поэтому он быстро портится; продукт же холодного копчения стоек в хранении. Холодным копчением консервируют рыбу, колбасы и другие продукты.
Вяление - удаление влаги под воздействием солнца и ветра. Применяется, например, при заготовке рыбы, сухофруктов и т. д.
Соление ,маринование ,засахаривание ,квашение основаны на создании в межклеточной среде концентрированного (в той или иной мере) раствора соли, уксуса, сахара, кислоты, что резко повышает отток воды через мембраны из клеток, вызывая обезвоживание микроорганизмов и их гибель.
Качество консервирования оценивается по способности сохранения свойств продукта после окончания его хранения. В этом отношении выделяют сублимационную сушку - метод обезвоживания, при котором обработке подвергается предварительно замороженный продукт. В специально создаваемом вакууме обеспечивается путём нагрева сублимация (возгонка) образовавшегося в тканях льда. При последующем увлажнении удаётся восстановить не только качество продукта, но и его первоначальный вид. В отличие от обычной сушки, при испарении льда пары воды выходят из продукта, не нарушая целостности и структуры тканей. Сублимационная сушка весьма эффективна. При температуре 0°С сублимированные продукты можно хранить годами. При этом содержание влаги в продукте составляет 1...8 %, что значительно меньше, чем при обычной сушке.
В качестве вспомогательных средств консервирования применяют антибиотики ,антисептики игазы, реже - ультрафиолетовые лучи . Антисептики используют в жидких продуктах, антибиотики добавляют в лёд, которым пересыпают продукт. В качестве газов используют углекислоту, сернистый газ, озон, азот. При хранении плодоовощей применяютрегулируемые (по составу)газовые среды .
Ультрафиолетовые лучи без охлаждения или замораживания продукта малоэффективны. Этот способ консервирования не имеет самостоятельного применения. Различают радиопастеризацию ирадиостерилизацию .
Срок хранения и качество продукта взаимопротиворечивы. Применение того или иного метода определяется конкретными для каждого продукта условиями консервирования.
Самый распространённый процесс консервирования скоропортящихся грузов - холодильная обработка, основанная на психро- и криоанабиозе. Консервирование холодом является наиболее экономичным, надёжным и технологичным способом сохранения качества при хранении и перевозках продуктов.
Охлаждение и замораживание осуществляют с помощью холодоносителей – газообразных, жидких и твёрдых сред, не ухудшающих при контакте вкус и запах продукта.
Изменения в продуктах при их холодильной обработке . В процессеохлаждения скоропортящихся грузов, как правило, особых изменений, которые могли бы привести к потере их питательных свойств и первоначального качества, не происходит. При этом заметно снижается активность микроорганизмов и тканевых ферментов в продуктах. Нельзя, однако, допускать переохлаждения некоторых видов плодоовощей. Например, бананы при температуре ниже 11°С начинают увядать из-за наступления физиологического заболевания – застуживания.
Неблагоприятным процессом при охлаждении является усушка (естественная убыль) – потеря массы продукта при его холодильной обработке в складах и транспортных средствах или просто при хранении. Она вызвана выходом влаги на поверхность продукта и её испарением. Вследствие разницы в парциальных давлениях влажного пара вблизи поверхности тёплого груза и в холодном объёме грузовой камеры происходит отток пара, что способствует дальнейшей потере влаги продуктом. Кроме того, естественная убыль возникает за счёт микробиальных и ферментальных процессов в продуктах.
Отепление - процесс, обратный охлаждению. При отеплении происходит конденсация влаги на поверхности продукта, что приводит к резкой активизации микробиальных процессов. Отеплённые скоропортящиеся продукты должны быть сразу реализованы. Для сокращения конденсации влаги на продукте применяют ультрафиолетовое облучение и озонирование воздуха.
При замораживании продуктов также происходит их усушка, но значительно меньшая, чем при охлаждении. Вода в продукте переходит в связанное или полусвязанное состояние. Микробиальные и ферментальные процессы протекают настолько медленно, что возможно хранение продукта на складах очень долго, практически неограниченно. Однако при всём этом продукт изменяет цвет (например, ткани мяса светлеют из-за образования льда), незначительно изменяет качество. В продуктах растительного происхождения влага под воздействием низких температур выделяется в межклеточное пространство в виде капель и вымерзает. При этом увеличивается сопротивляемость оболочек, и ткани разрываются. Поэтому такие продукты замораживать нельзя. В продуктах животного происхождения возрастания сопротивляемости тканей нет. Наиболее эффективно быстрое и глубокое замораживание.
При дефростации (размораживании) изменяется цвет продукта из-за конденсации влаги. На поверхность интенсивно оседают микроорганизмы, активизируются микробиальные и ферментальные процессы в продукте. За счёт поглощения влаги происходит привес массы груза. Наряду с этим в мясе происходит выделение соков, а вместе с ними выходят белки, что приводит к понижению качества продукта. Хранить размороженный продукт нельзя.
Владельцы патента RU 2322160:
Изобретение относится к области защиты пищевых продуктов от порчи и может быть использовано для повышения сроков хранения колбасных изделий, сыров, свежего и переработанного мяса, рыбной продукции, фруктов, овощей и т.п. Средство для защиты пищевых продуктов от порчи представляет собой экстракт бересты в составе жидкой компоненты, в которой экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему, при этом содержание экстракта бересты и жидкой компоненты составляет, мас.%: экстракт бересты - 0,01-40, жидкая компонента - 99,99-60. В другом варианте средство для защиты пищевых продуктов от порчи представляет собой упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, в качестве которого использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты. Защита пищевых продуктов от порчи достигается либо путем нанесения указанного средства, обладающего высокой активностью в подавлении роста различных патогенных микроорганизмов, на поверхность пищевых продуктов либо путем упаковки продукта в упаковочный материал, имеющий такие же свойства. Изобретение позволяет снизить потери пищевых продуктов при хранении и транспортировке. 3 н. и 4 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области защиты пищевых продуктов от порчи с применением органических соединений в качестве консервантов и может быть использовано для повышения сроков хранения колбасных изделий, сыров, свежего и переработанного мяса, рыбной продукции, фруктов, овощей и т.п. путем нанесения консерванта на поверхность пищевых продуктов или путем использования упаковочных материалов со свойствами, подавляющими развитие патогенных микроорганизмов.
В настоящее время значительно возросли потери пищевых продуктов из-за их порчи в процессе хранения и транспортировки. Это связано как с ухудшением экологической обстановки, влияющей на условия хранения продукции и на качество сырья (загрязнение различными патогенными микрофлорой, в том числе споровыми формами), так и с использованием упаковочных материалов, поверхность которых в процессе изготовления и при применении их по назначению загрязняется. При контакте упаковочных материалов с продуктами патогенные бактерии, грибы и плесени приводят к разложению содержащихся в пищевых продуктах питания углеводов и белков с образованием веществ, не только меняющих органолептические свойства продукта, но и обладающих токсическими свойствами, которые нередко вызывают тяжелые поражения организма человека.
Защиту пищевых продуктов от порчи осуществляют с помощью специальных средств, ингибирующих рост патогенной микрофлоры. Эти средства либо вводят в пищевой продукт, либо обрабатывают поверхность продуктов, либо используют для модификации упаковочных материалов путем обработки внешней поверхности материалов или введением их в состав основообразующей компоненты.
Настоящее изобретение относится к защите пищевых продуктов от порчи путем обработки поверхности пищевых продуктов и использования модифицированной упаковки с применением нового средства для защиты продуктов от порчи.
Хорошую антибактериальную защиту продуктов питания обеспечивают антибиотики при применении их для внешней обработки упаковочных материалов и/или в процессе изготовления упаковочных материалов. Однако большинство антибиотиков являются токсичными (например, пимарицин, натамицин) и имеют противопоказания для большого числа потребителей, а эффективность конкретного антибиотика распространяется лишь на отдельные виды патогенных микроорганизмов. Так, например, натамицин ингибирует рост грибков, плесени и дрожжей (RU 2255615 С2, 2005.07.10.), низин активнее ведет себя против спорообразующих организмов.
Для снижения ограничений, связанных с токсичностью антибиотиков, разработаны средства с использованием менее токсичных антибиотиков и/или с меньшим содержанием антибиотиков путем введения в них нетоксичных добавок с антибактериальными, консервирующими, антиоксидантными и другими свойствам. Большинство применяемых добавок известны как пищевые добавки и поверхностно-активные вещества (в частности, хелатные соединения - ЕР 0384319 А1, 1990.02.).
Известно антибактериальное средство, бактерицидные свойства которого определяются только хмелевыми кислотами или хмелевыми смолами и/или их производными и хелатными соединениями в количестве 0,01-5% от массы композиции (US 6475537, 2002.11.05).
Недостаток средства связан с наличием в экстракте хмеля и его составляющих горечей и эфирных компонент, влияющих на органолептические свойства композиции при ее использовании.
Известны предназначенные для обработки поверхности упаковочных материалов антибактериальные средства, основными компонентами которых являются синтетические органические вещества, например продукт полимеризации аминных и борных кислот (JP 2005143402, 2005.06.09), дегидрацитовая кислота и ее натриевая соль и др. Дегидрацитовую кислоту и ее натриевую соль вводят также в состав упаковочных материалов, в том числе в производстве колбасных оболочек (RU 2151513 С1, 2000.06.27., RU 2151514 С1, 2000.06.27.), покрытий сыров (RU 2170025 С1, 2001.07.10.). Для снижения токсичности химических соединений, к которым относятся дегидрацетовая кислота и ее натриевая соль их комбинируют с консервантами, в качестве которых используют поваренную соль, и/или пищевые кислоты, и/или соли пищевой кислоты.
Недостатком известных средств является то, что как любое синтетическое химическое соединение они токсичны. Это требует использования этих веществ в небольших дозах, которые не позволяют получить желаемый эффект защиты пищевых продуктов. Кроме того, известные химические средства, как правило, являются либо бактерицидными, либо фунгицидными. Дегидрацетовая кислота и ее натриевая соль обладают и бактерицидными и фунгицидными свойствами, однако средство на их основе не снимает проблему снижения доступа воздуха и влаги на поверхность пищевых продуктов через обработанный этим средством упаковочный материал, что необходимо для обеспечения длительного срока хранения продуктов.
Известно средство для удаления химических и микробиологических загрязнений с поверхности пищевых продуктов животного и растительного происхождения путем обработки их поверхности. В состав средства входят пищевые добавки (сульфат натрия, карбоксилметилцеллюлоза, пропиленгликоль), поверхностно-активное вещество, секвестрант, обезвоживающее вещество и др. (RU 2141207 С1, 1999.11.20). Средство используют в виде водного раствора с концентрацией 0,05-0,3%.
Недостаток средства - наличие большого числа компонентов, необходимых для обработки пищевых продуктов, а также низкая эффективность при длительном сроке хранения продуктов.
Для обработки поверхности продуктов полеводства и садоводства известно применение штаммов (RU 2126210 С1, 1999.02.20.), иммуностимуляторов и антисептиков, полученных из биомассы микроцетов (например, RU 2249342 С2, 2005.04.10; RU 2222139 С1, 2004.01.27).
Недостатком этих средств является направленность их на ингибирование отдельных видов микроорганизмов, отсутствие защиты от влаги и кислорода внешней среды, а также высокая стоимость, малый объем их производства и, как следствие, недоступность большинству производителей сельскохозяйственной продукции.
В качестве прототипа выбрано средство, применимое для защиты пищевых продуктов путем обработки пищевого продукта и обработки поверхности упаковочного материала. Средство содержит низкотоксичные высокомолекулярные антибиотики, в том числе бактериоцины, ингибирующие рост многих видов грамположительных микроорганизмов (лантибиотики, педиоцин и др.), литические ферменты (лизоцим) в количестве 38.5-99.8% от общей массы композиции и компонента, выбранная из группы хмелевых кислот и ее производных, в количестве 61.5-0.2% (US 6451365, 2002.09.17).
Основной недостаток средства связан с использованием в ней антибиотиков - бактериционов, применение которых нежелательно для большой части населения, и активностью при подавлении лишь отдельных видов микроорганизмов. Кроме того, горечи хмелевых кислот и их производных изменяют органолептические свойства пищевых продуктов, а из-за высокой стоимости производства бактериционов и энзимов достаточно высока и стоимость композиции в целом. Кроме того, при обработке поверхности упаковочного материала указанным антимикробным средством не происходит модификации материала с приданием ему свойств пониженной водо- и газопроницаемости. Высокая газоводонепроницаемость упаковочных материалов необходима для снижения потерь продукции из-за высыхания и негативного влияния влажности окружающей среды на состояние пищевых продуктов, а также для торможения в них окислительных процессов. Образующиеся в процессе окисления вторичные продукты окисления, в частности продукты окисления жиров, интенсифицируют биопаталогию продукта в процессе его хранения, что негативно сказывается на качестве продукции и сроках его хранения.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка допускающего контакт с пищевыми продуктами нетоксичного средства для их защиты на основе природного вещества, обладающего высокой активностью в подавлении роста различных патогенных микроорганизмов (бактерий, плесеней и грибков) в широком интервале температур, антиоксидантными свойствами и способностью защитить продукты от влаги и кислорода, содержащихся во внешней среде. Другой задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка эффективного средства на основе природного вещества, обладающего способностью модифицировать свойства упаковочных материалов путем иммобилизации его в состав упаковочного материала.
В соответствии с изобретением средство для защиты пищевых продуктов от порчи, содержащее вещество со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов, характеризуется тем, что в качестве вышеупомянутого средства использован экстракт бересты в составе жидкой компоненты, в которой экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему, при этом содержание экстракта бересты и жидкой компоненты составляет, мас.%: экстракт бересты - 0,01-40, жидкая компонента - 99,99-60.
В качестве жидкой компоненты может быть использован пищевой жир и/или спирт.
Может быть также использован в качестве жидкой компоненты воск и/или парафин.
Известны средства защиты продуктов от порчи, представляющие собой упаковочные материалы, модифицированные специальными веществами с целью придания им повышенной эластичности, антибактериальных, фунгицидных и других свойств. Для придания упаковочным материалам желаемых свойств их модифицируют средствами, совместимыми с основообразующей компонентой материала. На стадии изготовления упаковочных материалов или перед их применением по назначению в них вводят специальные добавки, диффундирующие при эксплуатации упаковочных материалов на поверхность между продуктом и упаковкой, обеспечивая активное подавление микроорганизмов.
Известны упаковочные материалы из полиолефина, модифицированного цеолитом с серебром или его соединениями (JP 2003321070, 2003.11.11; JP 19950091889, 1995.10.31), дегидрацетовой кислотой (RU 2011662 С1, 1994.04.30), гидроксидом кальция (JP 2003341713; 2003.12.03), лемонграссовым маслом (JP 11293118, 1999.10.26). Известно использование упаковочных материалов из полиамида, модифицированного ионами меди, цинка (WO 2004095935, 2004.11.11), ионами серебра (JP 2002128919, 2002.05.09). Известно использование картонных упаковочных материалов, модифицированных хитозаном с шеллоком (JP 2003328292, 2003.11.19). Известно использование целлюлозных упаковочных материалов, модифицированных винилпирролидоном (JP 2004154137, 2004.06.03), а также экстрактом хмеля, хмелевыми кислотами и их производными (US2005031743, 2004.08.26).
Недостатком известных средств защиты пищевых продуктов, представляющих собой упаковочный материал, является низкая эффективность, обусловленная тем, что упаковочные материалы модифицируются средствами, не позволяющими обеспечить комплексную защиту продуктов: помимо ингибирования роста патогенной микрофлоры упаковочный материал должен предотвращать окисление продуктов, надежно изолировать их от воздействия влаги и кислорода, находящихся в окружающей среде. Кроме того, большинство известных упаковочных материалов модифицировано синтетическими веществами, применение которых в пищевых продуктах может негативно влиять на организм человека или, вследствие уменьшения доз этих веществ для ослабления негативного влияния на человека, обладает недостаточной эффективностью. К тому же для модификации упаковочных материалов используют, как правило, несколько компонент, что усложняет технологию их изготовления.
В качестве прототипа заявляемого средства выбран упаковочный материал, модифицированный одним веществом - гуанидинсодержащим полимером (WO 03084820, 2003.10.16.).
Недостатком этого средства, помимо перечисленных выше и присущих всем известным средствам, является использование для модификации упаковочного материала неприродного вещества, достаточно трудоемкого в его получении и обработке им упаковочного материала. Кроме того, гуанидинсодержащие полимеры не совместимы со многими упаковочными материалами, что сужает область их применения.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка средства защиты пищевых продуктов от порчи в виде упаковочного материала различного типа, модифицированного природным веществом, разрешенным к применению в качестве пищевой добавки.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является также разработка средства защиты пищевых продуктов от порчи путем применения вещества, позволяющего ингибировать рост патогенной микрофлоры, обладающего антиоксидантными свойствами и высокой газоводонепроницаемостью, что замедляет потерю влаги из продукта и препятствует доступу воздуха и влаги в пищевой продукт из внешней среды. Использование таких упаковочных материалов позволяет повысить защиту пищевых продуктов от порчи и, следовательно, повысить сроки хранения продукции.
В соответствии с изобретением разработанное средство защиты пищевых продуктов от порчи, как и известное, представляющее собой упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, обладающий способностью подавлять патогенные микроорганизмы, характеризуется тем, что в качестве модификатора использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты.
Целесообразно использовать экстракт бересты в виде бетулина.
Анализ приведенных в настоящем описании технических решений показывает, что известные способы защиты пищевых продуктов от порчи путем упаковки продуктов в упаковочные материалы, модифицированные веществами со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов, обладают недостатками. Эти недостатки обусловлены свойствами веществ, применяемых для модификации упаковочных материалов. Используемые упаковочные материалы не позволяют обеспечить комплексную защиту продуктов.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является разработка более эффективного способа защиты пищевых продуктов от порчи путем упаковки продуктов в упаковочный материал на основе вещества, разрешенного к применению в качестве пищевой добавки и обладающего свойствами, способствующими увеличению срока хранения различных пищевых продуктов.
В соответствии с изобретением предлагается способ защиты пищевых продуктов от порчи путем упаковки продуктов в упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, обладающий способностью подавлять патогенные микроорганизмы, в качестве которого использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты. Целесообразно использовать экстракт бересты в виде бетулина.
В основе изобретения лежит широко известный факт, что в состав бересты входят терпеноиды, обладающие антимикробными свойствами, подавляющими рост различных микроорганизмов (бактерий, плесени, грибов). Экстракт бересты содержит совокупность терпеноидов, однако более 70% общей массы выделенных из бересты веществ приходится на бетулин. Бетулин относится к числу веществ, обладающих наиболее высокой биологической активностью. Антиоксидантные, иммунностимулирующие, гепатопро-текторные и антимикробные свойства бетулина определяют рекомендаций к его применению в качестве биологически активной пищевой добавки и основной компоненты лекарственных препаратов для лечения тяжелых заболеваний. Остальные компоненты экстракта бересты (лупеол, β-ситостерин, флавоноиды, бетулинвая кислота, бетулиновый альдегид и др.) также обладают лечебными свойствами и используются в составе лекарственных препаратов.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается использовать природное, обладающее антимикробными свойствами вещество - экстракт бересты - для защиты различных пищевых продуктов от порчи, а дополнительное повышение эффективности такого средства защиты продуктов от порчи обеспечивается антиоксидантными и гидрофобными свойствами экстракта. Такая совокупность свойств, полезных для защиты пищевых продуктов, выделяет заявляемое средство среди известных, аналогичных по назначению. Кроме того, достоинством экстракта бересты является возможность использования его для различных способов защиты продуктов, включая нанесение его в виде раствора или дисперсной системы (эмульсии или суспензии) на поверхность пищевого продукта и модифицирование упаковочных материалов на основе коллагена, целлюлозы, полимеров.
Одним из важнейших применений экстракта бересты является использование его для повышения сроков хранения плодовоовощной продукции. Антимикробные свойства экстракта бересты подавляют развитие патогенных микроорганизмов, а его гидрофобные свойства, в основном определяемые наличием в нем бетулина, способствуют снижению скорости испарения влаги, выделяемых фруктами и овощами в процессе дыхания. Это не только предохраняет продукцию от высыхания, но и снижает влагосодержание в занимаемом продукцией объеме, т.е. препятствует развитию на поверхности продукции и на таре, где она содержится, патогенных организмов. Экстракт бересты можно наносить на фрукты и овощи, на внутреннюю поверхность тары, на упаковочную или прокладочную бумагу.
Экстракт бересты обладает свойством, позволяющим иммобилизовать его в высокомолекулярные материалы, к которым относятся коллаген, целлюлоза, полиолефины, поливинилхлорид и другое полимерное сырье, являющееся основообразующей компонентой упаковочного материала. В состав основообразующей компоненты входят также пластификаторы (растительные масла, полиолы, например, глицерин, сорбит, полигликоль, а также смеси полиолов с водой) и модификаторы, вводимые в основообразующую компоненту для придания упаковочным материалам желаемых эксплуатационных характеристик. Вследствие иммобилизации экстракта бересты происходит модификация структуры высокомолекулярного материала и направленное ее изменение. В результате упаковочные материалы приобретают свойства, необходимые для повышения сроков хранения продуктов: антимикробные, гидрофобные и антиоксидантные. Вследствие синерезиса пластификатор с экстрактом бересты выносится из объема материала на его поверхность, а поскольку используемые при изготовлении упаковочных материалов в качестве пластификаторов жиры и полиоли ограниченно совместимы с высокомолекулярными материалами, то синерезис происходит непрерывно в течение длительного времени, обеспечивая защиту продуктов, упакованных в такой материал.
При обработке поверхности пищевого продукта экстрактом бересты и при плотном контакте упаковочного материала с пищевым продуктом экстракт бересты переходит в небольшой поверхностный слой пищевых продуктов, сообщая ему полезные для организма человека свойства, наиважнейшими из которых являются антиоксидантное, гепатопротекторное и иммунностимулирующее. Экстракт бересты представляет собой порошкообразное (бетулин - кристаллическое) вещество без запаха и вкуса, поэтому он не изменяет органолептические свойства продукта.
Минимальное количество экстракта бересты (0,01% от массы основообразующей компоненты упаковочного материала или при плотности 0,1 г/м 2 на поверхности обработанной продукции) определено по проявлению им бактерицидного эффекта.
Для оценки биологической активности заявляемого средства защиты продуктов от порчи были проведены исследования, доказывающие угнетение экстрактом бересты роста микроорганизмов. При проведении исследований эмульсия экстракта бересты в растительном масле вводилась в культурную среду. Оценивалось изменение количества колонеобразующих единиц. Результаты отражены в таблице. Количество колонеобразующих единиц принимается за 100%. Изменение роста отсчитывается от контрольных величин.
| Микроорганизмы | Содержание экстракта бересты, % | |||||
| 0 | 0,01 | 0,1 | 1 | 5 | 10 | |
| Proteus vulqaris | 100 | 85 | 55 | 30 | 10 | 1 |
| Bac.subtilis | 100 | 95 | 60 | 35 | 15 | 2 |
| Escherichia coli | 100 | 75 | 50 | 30 | 8 | 0 |
| Staphylococcus aureus | 100 | 85 | 50 | 25 | 7 | 0 |
| Saccharomyces cerevisiae | 100 | 80 | 45 | 20 | 5 | 0 |
| Candida albicans | 100 | 83 | 48 | 24 | 6 | 0 |
Исследования показывают, что экстракт бересты в качестве средства для подавления патогенных микроорганизмов обеспечивает повышение сроков хранения пищевых продуктов не менее чем в 1,7 раза при использовании упаковочного материала с содержанием в нем экстракта бересты ˜1% от массы основообразующей компоненты. Повышение содержания экстракта бересты в составе упаковочного материала в общем случае повышает сроки хранения пищевых продуктов, однако увеличение содержания экстракта бересты выше 10% не оказывает существенного влияния на рост его эффективности.
Поскольку биологическая активность экстракта бересты проявляется при температурах -20°С - +220°С, его можно использовать для модификации упаковочных материалов в технологических процессах, проходящих при комнатных температурах (обработка поверхности пищевых продуктов и упаковочных материалов) и в процессе производства упаковочных материалов, температурный режим которых не приводит к потери биоактивности экстракта бересты.
Под упаковочным материалом подразумевается материал с полимерной, коллагенсодержащей, целлюлозной (в том числе картонный) основообразующей компонентой. Полимерные материалы применяются в колбасном производстве в качестве колбасной оболочки для упаковки мясных и рыбных продуктов, сыров, молочных продуктов, некоторых сельскохозяйственных продуктов, требующих принятия особых мер для обеспечения их сохранности в течение длительного времени, а также для производства тары. Коллагенсодержащий материал применяется в качестве колбасных оболочек. Целлюлозный материал применяется в качестве колбасных оболочек, для упаковки различных мясных, рыбных и молочных продуктов. К целлюлозным материалам относится картон, применяемый для изготовления специализированной тары, а также бумага в качестве тароупаковочных материалов.
Поскольку терпеноиды - основные компоненты экстракта бересты - нерастворимы в воде, в ряде имеющих практическое значение случаях экстракт бересты используют в комбинации с жидкими компонентами, при внесении в которые экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему (эмульсию или суспензию), при этом проявляется одно из сильных свойств бетулина - свойство эмульгатора. Использование экстракта бересты в составе жидкой компоненты позволяет равномерно нанести экстракт бересты на поверхность пищевого продукта и позволяет обеспечить равномерное распределение экстракта бересты в используемом для модификации материала рабочем составе и, следовательно, в модифицируемом материале.
В качестве жидкой компоненты можно использовать пищевые растительные и/или животные жиры в жидком состоянии, низкомолекулярные и высокомолекулярные спирты - полиолы. При использовании конкретной компоненты существует оптимальное количественное соотношение между ней и экстрактом бересты, в общем же случае допустимо содержание экстракта бересты - 0,01-40% и, соответственно, содержание жидкой компоненты - 99,99-60%. Количество 0,01% экстракта бересты в жидкой компоненте соответствует количеству экстракта, необходимому для получения его насыщенного раствора в жире при 5°С.
При использовании экстракта бересты для повышения сроков хранения плодовоовощной продукции можно использовать дисперсную систему, включающую воск и/или парафин.
В ряде случаев является целесообразным использование рабочих составов в виде водно-жировых и водно-спиртовых дисперсных систем, при этом содержание воды в составе дисперсной системы может варьироваться от 5 до 30% от общей массы. Такое содержание воды позволяет получить среду, обеспечивающую равномерную обработку поверхности пищевых продуктов и эффективно модифицирующую коллагенсодержащие, целлюлозные и полимерные материалы.
Концентрация экстракта в дисперсной системе для покрытия поверхности пищевых продуктов определяется желаемой плотностью покрытия. Для защиты мясных, рыбных и молочных продуктов, ягод целесообразно реализовать плотность покрытия с содержанием экстракта бересты 0,005-2 г/м 2 , а для защиты фруктов и овощей плотность покрытия может составлять 0,005-10 г/м 2 . Нижняя граница определяется наблюдаемым положительным влиянием экстракта на сохранность продукции (черешня - на 5 суток, яблоки - в среднем на 2 месяца при хранении при температуре 16-18°С), а верхняя граница - экономической целесообразностью.
Поверхностная обработка коллагенсодержащих и целлюлозных упаковочных материалов такой средой не изменяет такие важные их характеристики, как механическая прочность, эластичность, термостабильность в требуемом диапазоне температур, а в производстве колбасных изделий не требуется изменения режимов шприцевания, рекомендуемых изготовителем колбасных оболочек, колбасные оболочки сохраняют форму при снижении температуры без образования бульонно-жировых отеков.
Заявляемое средство может быть использовано в любой известной технологии обработки поверхности упаковочного материала: методом погружения, орошения, замачивания.
Для модификации упаковочных материалов путем внедрения экстракта бересты в состав упаковочного материала в процессе его производства экстракт бересты можно использовать как с добавками, так и без добавок, вводя его в состав одной из компонент, предусмотренных технологией изготовления материала и предназначенных для получения требуемых физико-химических характеристик.
При производстве модифицированных упаковочных материалов, так же так и для обработки поверхности упаковочных материалов, можно использовать растворы, эмульсии и суспензии на основе жиров и спиртов, в том числе полиолов. Их вводят в формовочную (экструзионную) массу в составе добавок, например, в составе пластификатора или модификатора или непосредственно перед формированием (экструзией) упаковочного материала в соответствии с нормативной технологией. Удовлетворение требуемым параметрам по физико-механическим свойствам упаковочных материалов (прочности к разрыву, эластичности, эксплуатационной устойчивости и т.д.) обеспечивается при 0,01-7%-ном содержании экстракта бересты по отношению к массе формовочной (экструзионной) массы.
При изготовлении упаковочного материала из картона экстракт бересты можно ввести в формовочную массу перед формованием или обработать поверхность картона дисперсной системой с экстрактом бересты.
При синтезе биоразлагаемых полимерных материалов с применением в качестве модификаторов крахмала экстракт бересты можно ввести в смеси с крахмалом. При этом экстракт бересты, который является природным веществом, не препятствует разложению внедряемых в формовочную массу натуральных полимеров, подверженных воздействию почвенных микроорганизмов и способствующих распаду полимерных упаковочных материалов.
Проведены испытания для определения защиты пищевых продуктов от порчи путем обработки экстрактом бересты поверхности продуктов, которые подтвердили эффективность применения экстракта бересты. Так, раствор, содержащий экстракт бересты в количестве 0,01%, кукурузное масло - 99,99%, примененный для обработки поверхности мясных полуфабрикатов, позволил увеличить их срок хранения при температуре 9°С в 1,5 раза.
Обработка экстрактом бересты плодоовощной продукции снижает скорости испарения влаги, выделяемых фруктами и овощами в процессе дыхания. Это не только предохраняет продукцию от высыхания, но и снижает влагосодержание в занимаемом продукцией объеме, т.е. препятствует развитию на ее поверхности патогенной микрофлоры. Отмечено повышение сроков хранения дорогостоящей штучной продукции (ананасов, дынь, манго), которая была упакована в бумагу, обработанную экстрактом бересты напылением.
Картофель, заложенный на хранение в овощехранилище и обработанный водно-спиртовой дисперсной системой с получением покрытия с плотностью экстракта 0,1-2 г/м 2 , сохранился на 2 месяца дольше, чем в контрольной укладке. Срок хранения абрикосов в открытой таре при укладке абрикосов вроссыпь увеличился на 14 дней при нанесении водно-спиртовой дисперсной системой плотностью 0,3-1,5 г/м 2 . При укладке яблок различных сортов, культивируемых в средней полосе России, в деревянную тару, обработанную дисперсной системой, содержащей экстракт бересты и растительное масло, срок хранения при температуре 18°С увеличился на 2 месяца.
Удобство транспортировки экстракта и простота приготовления рабочего состава с экстрактом бересты делает его применение доступным производителям сельскохозяйственной продукции.
Проведены испытания способа защиты пищевых продуктов от порчи с использованием полимерных, коллагенсодержащих и целлюлозных (в том числе картонных) модифицированных упаковочных материалов. Срок хранения мясной и рыбной продукции и сыров, упакованных в такой упаковочный материал, определялся по наличию на поверхности продукции патогенных микроорганизмов визуально (плесень) и путем проведения микробиологических исследований, срок хранения плодовоовощной продукции - визуально.
Испытания показали увеличение сроков хранения сыров, мясной, рыбной и плодовоовощной продукции, упакованной в полимерные материалы, в среднем на 70% без изменения органолептических свойств.
Проведены испытания колбасных изделий и сыров в модифицированных коллагеновых и целлюлозных оболочках. Вследствие повышения газоводонепроницаемости оболочек потеря массы полукопченых колбас, оболочки которых были обработаны жировой эмульсией с 1%-ным содержанием экстракта бересты, через 2 месяца хранения составила менее 1%. Через 41 день с начала эксперимента поверхность опытных колбасных батонов была чистой, блестящей, без налета грибковой плесени; слой колбасы, примыкающий к обработанной оболочке, не имел постороннего привкуса, запаха и изменения цвета; опытные образцы колбас имели выраженную сочность. Сыры сохранили прекрасный внешний вид в течение времени, превышающего установленные сроки хранения в 1,6 раз (например, сыр «Адыгейский» - через 58 дней после начала эксперимента). Содержание влаги и соли в опытных образцах соответствует ГОСТам на каждый вид продукции. Газо-жидкостная хроматография показала сохранение под оболочкой колбасных изделий ненасыщенных жирных кислот.
Ниже приведены примеры, иллюстрирующие приемы модификации упаковочных материалов заявляемым средством для защиты пищевых продуктов от порчи. Эти материалы предназначены для реализации заявленного способа защиты пищевых продуктов. Примеры иллюстрируют промышленную применимость изобретения.
Приготавливают жировую эмульсию на основе растительного масла, содержащую 10-12% экстракта бересты и 20% воды, для чего растительное масло подогревают до температуры 30-35°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты. Предварительно замоченную в воде колбасную оболочку погружают в емкость с приготовленной жировой эмульсией на 1-2 минуты, затем оболочку вынимают из эмульсии и выдерживают ее над емкостью с эмульсией 3-5 минут, после чего оболочку передают на шприцевание.
Сформированный батон колбасы, оболочка которого обработана в соответствии с примером 1, погружают в емкость с эсмульсией на 1-2 минуты, затем вынимают из емкости, выдерживают над ней 3-5 минут, после чего колбасный батон передают на высушивание.
Приготавливают жировую суспензию на основе растительного масла, содержащую 5-10% экстракта бересты, для чего растительное масло подогревают до температуры 25-30°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты. Предварительно замоченную в воде колбасную оболочку погружают в емкость с приготовленной жировой суспензией на 1-2 минуты, затем оболочку вынимают из суспензии и выдерживают ее над емкостью с суспензией в течение 3-5 минут, после чего оболочку передают на шприцевание.
Приготавливают жировую суспензию на основе растительного масла, содержащую 5-10% экстракта бересты, для чего растительное масло подогревают до температуры 120°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты, после чего охлаждают до 40-45°С. Колбасную оболочку погружают в емкость с приготовленной жировой суспензией на 2-5 минут, затем оболочку вынимают из суспензии и выдерживают ее над емкостью с суспензией в течение 3-5 минут, после чего оболочку передают на шприцевание.
Приготавливают жировую эмульсию на основе растительного масла, содержащую 15% экстракта бересты и 30% воды, для чего растительное масло с водой подогревают до температуры 40-45°С и вводят в него при помешивании экстракт бересты. Сформированные батоны колбасы подвешивают на палки и орошают поверхность колбасы полученной эмульсией в течение 8 минут.
Экстракт бересты в количестве 1% от массы коллагенсодержащего сырья смешивают с глицерином и полиэтиленгликолем (с 7 и 2%-ном содержании относительно массы коллагенсодержащего сырья соответственно), полученную смесь смешивают с коллагенсодержащим сырьем и затем формуют колбасную оболочку.
Экстракт бересты в количестве 1% от массы коллагенсодержащего сырья смешивают с кукурузным маслом, взятом из расчета 8% от массы коллагенсодержащего сырья, полученную смесь смешивают с коллагенсодержащим сырьем и затем формуют колбасную оболочку.
Смешивают 15% экстракта бересты и 85% подсолнечного масла, затем в полученную суспензию вносят примерно такое же количество измельченного полиэтилена низкой плотности и перемешивают, после чего добавляют в соответствие с рецептурой оставшуюся часть полиэтилена, перемешивают при нагревании и подвергают экструзии. Суспензия составляет 4% от массы полиэтилена.
Для изготовления трехслойного пленочного материала используют сополимер этилена с винилацетатом и подсолнечное масло в качестве пластификатора. Приготавливают суспензию с содержанием бетулина - 10% и масла - 90% и используют эту суспензию для формирования внутреннего слоя, как в примере 8, причем суспензия составляет 3% от экструзионной массы внутреннего слоя. Упаковочный материал изготавливают соэкструзией с применением трех экструдеров.
Пример 10.
Приготавливают суспензию, содержащую экстракт бересты - 10% и подсолнечное масло - 90%, в суспензию вводят крахмал в количестве 25% от массы суспензии и далее осуществляют формирование упаковочного материала в соответствии с примером 8. Суспензия составляет 2% от суммарной массы крахмала и полимерного сырья.
Пример 11.
Целлюлозную массу перед отливом картонного полотна орошают суспензией, содержащей экстракт бересты - 15% и глицерин - 85%. Картон используют для хранения овощей и фруктов.
Пример 12.
Целлюлозную массу перед отливом картонного полотна, предназначенного для ламинирования его полимерным материалом, орошают перед отливом картонного полотна эмульсией. Для приготовления эмульсии сначала приготавливают суспензию с 20%-ным содержанием бетулина и 80%-ным содержанием животного жира, затем добавляют при перемешивании воду в количестве 25% от массы суспензии.
Пример 13.
Экстракт бересты смешивают с этиловым спиртом, мас.%: экстракт бересты - 0,3, этиловый спирт - 99,7. В результате получается раствор, который распыляют на поверхность картонной тары.
Приведенные примеры не исчерпывают все возможные комбинации технологических составляющих, используемых при изготовлении упаковочных материалов, и рецепты введения в них заявляемого средства для защиты продуктов на основе экстракта бересты. В каждом из приведенных примерах вместо экстракта бересты, содержащего помимо бетулина другие вещества, можно использовать только бетулин, однако в ряде случаев это является нецелесообразным, поскольку выделение бетулина из экстракта бересты увеличивает затраты на изготовление упаковочных материалов.
К достоинству следует отнести то, что экстракт бересты, введенный в состав нового упаковочного материала и используемый в качестве нового средства при реализации способа защиты пищевых продуктов от порчи, не оказывает негативного воздействия на биосферу.
1. Средство для защиты пищевых продуктов от порчи, содержащее вещество со свойствами, направленными на подавление патогенных микроорганизмов, отличающееся тем, что в качестве вышеупомянутого вещества использован экстракт бересты в составе жидкой компоненты, в которой экстракт бересты растворяется или образует дисперсную систему, при этом содержание экстракта бересты и жидкой компоненты составляет, мас.%: экстракт бересты - 0,01 - 40, жидкая компонента - 99,99 - 60.
2. Средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жидкой компоненты использован пищевой жир и/или спирт.
3. Средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве жидкой компоненты использован воск и/или парафин.
4. Средство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что использован экстракт бересты в виде бетулина.
5. Средство для защиты пищевых продуктов от порчи, представляющее собой упаковочный материал, содержащий основообразующую компоненту и модификатор, обладающий способностью подавлять патогенные микроорганизмы, отличающееся тем, что в качестве модификатора использован экстракт бересты в количестве не менее 0,01% от массы основообразующей компоненты.
6. Средство по п.5, отличающееся тем, что использован экстракт бересты в виде бетулина.
7. Способ защиты пищевых продуктов от порчи, предусматривающий упаковку продукта в упаковочный материал, выполненный в соответствии с любым из пп.5 и 6.
Похожие патенты:
Полимерный материал с независимо регулируемым пропусканием кислорода и углекислого газа для упаковки пищевых продуктов, емкость из такого материала и заготовка для ее изготовления // 2281896
Изобретение относится к области защиты пищевых продуктов от порчи и может быть использовано для повышения сроков хранения колбасных изделий, сыров, свежего и переработанного мяса, рыбной продукции, фруктов, овощей и т.п
-
17 апреля 2015Детское вязание для девочек модели с описанием -
17 апреля 2015Модные зонты для женщин Самые модные зонты -
17 апреля 2015Тест для двоих: будут ли ваши отношения долгими? -
17 апреля 2015Что делать если промокает обувь
