В данной статье показано, что основной причиной снижения качества колбасных изделий в натуральной оболочке является поражение их поверхности плесневыми грибами, дрожжами, сапрофитными стафилококками и гнилостными аэробными бактериями.

• Представлены аналитические данные по использованию пищевых органических кислот и композиций на их основе в технологиях обработки колбасных оболочек.
• Приведены основные требования, предъявляемые к компонентам и создаваемым на их основе антимикробным композициям. К ним относятся безвредность и эффективность в отношении возбудителей микробной порчи колбасных оболочек.
• Приведены результаты исследований по созданию антимикробных композиций для использования их в качестве технологических вспомогательных средств в процессе обработки натуральных колбасных оболочек.
• Испытаны композиции, включающие молочную, уксусную, пропионовую, муравьиную, сульфаминовую, щавелевую и аскорбиновую кислоты; лактат, ацетат, пропионат и цитрат натрия; метабисульфит натрия; полигексаметиленгуанидин гидрохлорид и алкилдиметилбензиламмоний хлорида.
• Определены физические и физико-химические показатели (плотность, поверхностное натяжение, титруемая кислотность, активная кислотность) и антагонистическая активность антимикробных композиций.
• Выявлен синергетический эффект снижения поверхностного натяжения водного раствора композиций. По результатам оценки антагонистической активности выбрана композиция, включающая буферные смеси лактата натрия и пищевых кислот в сочетании с полигексаметиленгуанидин гидрохлоридом и алкилдиметилбензиламмоний хлоридом.
• Определена минимальная эффективная концентрация водного раствора композиции в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов — 0,6 %.
• Показана эффективность применения новой композиции в качестве технологического вспомогательного средства при обработке натуральных колбасных оболочек для повышения безопасности и хранимоспособности.

Введение

Проблема снижения загрязнения среды обитания отходами полимерных материалов относится к числу глобальных. Перспективным направлением ее решения является использование съедобных упаковочных материалов в пищевой промышленности. В этой связи исследования по совершенствованию технологии обработки натуральных колбасных оболочек — несомненного лидера среди съедобных упаковочных материалов в мясной промышленности, являются практически значимыми.

Мясное сырье и продукты его переработки являются благоприятной средой для развития микроорганизмов и могут представлять опасность для человека, если они получены с нарушениями санитарно-гигиенических режимов на этапах производства и обращения пищевой продукции.

Причиной снижения качества колбасных изделий в натуральной оболочке чаще всего является поражение их поверхности плесневыми грибами, дрожжами, сапрофитными стафилококками и гнилостными аэробными бактериями. Для предохранения оболочек от поражения микроорганизмами проводят их обработку консервирующими составами, преимущественно на основе поваренной соли. Однако при нарушении температурных режимов в процессе хранения или длительного транспортирования обработанные поваренной солью оболочки приобретают пороки, обусловленные развитием галофильных и солеустойчи-вых микроорганизмов.

В зарубежной и отечественной исследовательской практике в технологиях обработки колбасных оболочек в качестве ингредиентов используют достаточно часто органические кислоты. Их используют как индивидуальные ингредиенты, так и в составе антимикробных композиций. Предупреждению микробного поражения поверхности колбасных изделий способствуют составы, содержащие синергетическую смесь натриевой соли дегидрацетовой кислоты с поливи-нилпирролидоном, соль пищевой кислоты, поваренную соль и дигидрокверцетин; пищевые кислоты и полимерные соединения с солями четвертичных аммониевых оснований.

По растворимости в воде, безопасности и безвредности применения и технологической эффективности заслуживают внимания антимикробные композиции на основе молочной, уксусной и про-пионовой кислот и их солей. Проведенными исследованиями антагонистической активности таких композиций показано, что они обладают выраженным антимикробным действием в отношении часто встречающихся в продуктах животного происхождения микроорганизмов, в частности, Listeria monocytogenes, Clostridium botulinum, Escherichia coli, Salmonella spp., Staphilococcus aureus, Bacillus subtilis.

По результатам патентно-информационного поиска констатировано, что для повышения эффективности обработки колбасных оболочек целесообразно проведение исследований по созданию нового технологического вспомогательного средства на основе пищевых кислот и их солей с введением в их состав полимерных соединений и солей четвертичных аммониевых оснований.

Цель работы: проведение исследований по созданию нового эффективного технологического вспомогательного средства, предназначенного для обработки натуральных колбасных оболочек.

Объекты и методы исследований

Объектами исследования служили:

• промышленные образцы натуральных колбасных оболочек (свиные и говяжьи черевы категории «АВ» с признаками микробной порчи (с дефектами) и без них;
• контрольные образцы антимикробных композиций, средств и препаратов, использованные в исследованиях в качестве технологических вспомогательных средств (комплексная пищевая добавка «Дилактин Форте Плюс» (ТУ 9199-093-003345572011), разработанная ВНИИПД и выпускаемая ООО «ИНПАКК» (Санкт-Петербург); технологическое вспомогательное средство «ДФП-2» (ТУ 9112-099-00334557-2014), разработанное ВНИИПД и выпускаемое ООО «ИНПАКК» (Санкт-Петербург); средство дезинфицирующее «Препарат антимикробный «Биопаг»» (ТУ 9392-009-415472882000), разработанный и выпускаемый ООО «Международный институт эколого-технологических проблем» (Москва); продукт «Катамин АБ» (ТУ 9392-098-92665598-2011), выпускаемый ООО «Скоропусковский Синтез» (Московская обл., Сер-гиево-Посадский р-он, пос. Скоропусковский), используемый в различных отраслях в качестве дезинфицирующего средства; 25,6%-ный водный раствор пищевой поваренной соли): «Дилактин Форте Плюс» и «ДФП-2» в своей основе содержат молочную, уксусную и пропионовую кислоты и их натриевые соли, «Биопаг» — полигексаметиленгуа-нидин гидрохлорид, «Катамин АБ» — алкилдиме-тилбензиламмний хлорид, раствор пищевой поваренной соли — хлорид натрия;
• опытные образцы антимикробных композиций с использованием в качестве рецептурных компонентов молочной, уксусной, пропионовой, муравьиной, сульфаминовой, щавелевой и аскорбиновой кислот; лактата, ацетата, пропионата и цитрата натрия; метабисульфита натрия; полигексамети-ленгуанидин гидрохлорида и алкилдиметилбензи-ламмоний хлорида.

Опытные образцы антимикробных композиций получали на лабораторной установке. В табл. 1 представлена характеристика основных рецептурных компонентов, попавших в выборку эффективных антимикробных композиций. Большая часть из компонентов, указанных в табл. 1, относится к числу общепризнанно безопасных пищевых добавок. Полигексаметиленгуанидин гидрохлорид относится к группе катионных поверхностно-активных малоопасных веществ (4 класс по токсикологической классификации); алкилдиметилбензиламмоний хлорид — к группе катионных поверхностно-активных веществ 4 класса опасности по параметрам острой токсичности по степени летучести и 3 класса опасности по параметрам острой токсичности при введении в желудок.

Оценку качества натуральных колбасных оболочек проводили по следующим показателям: микробная обсемененность; содержание влаги, хлорида натрия и остаточного количества алкилдиме-тилбензиламмоний хлорида; цвет, запах, технологические показатели (изменение массы оболочки после обработки, относительное удлинение и продолжительность хранения оболочки до порчи).

Исследуемые показатели оболочек определяли следующими методами: микробную обсемененность, цвет и запах — органолептически, содержание влаги — по ГОСТ 9793-2016, изменение массы оболочки после обработки — гравиметрически, относительное удлинение — по ГОСТ 278392013 и продолжительность хранения оболочки до порчи — органолептически.

Для определения содержания остаточных количеств алкилдиметилбензиламмоний хлорида использовали фотоколориметрический метод, основанный на применении высокочувствительной цветной реакции образования растворимого в хлороформе окрашенного комплекса соли четвертичного аммониевого основания с красителем бромфе-ноловым синим, модифицированный в части подготовки проб. Подготовка проб к испытаниям включала получение водного экстракта из измельченной массы колбасных оболочек после их обработки 5%-ными водными растворами антимикробных композиций при варьировании продолжительности процесса и последующее фильтрование его. Остаточные количества алкилдиметилбензиламмо-ний хлорида определяли расчетным путем на основе результатов определения оптической плотности хлороформного экстракта и градуировочной характеристики, построенной с использованием различных объемов градуировочного раствора, содержащего 2,5 мкг испытуемого вещества в 1 см3, с учетом разбавлений, произведенных в ходе испытаний. Оптическую плотность хлороформного экстракта измеряли на КФК-2-УХЛ 4.2 при длине волны падающего света X = 400 нм и толщине слоя 30 мм.

Антимикробные композиции, средства и препараты, использованные в исследованиях в качестве технологических вспомогательных средств, характеризовали в соответствии с действующей технической документацией. Испытуемые образцы антимикробных композиций и их водные растворы

оценивали по физическим и физико-химическим показателям (плотность, поверхностное натяжение, титруемая кислотность, активная кислотность), а также по характеристике антибактериальной эффективности.

Показатели антимикробных композиций и их водных растворов определяли следующими методами: плотность — по ГОСТ 18995.1-73; поверхностное натяжение — методом отрыва кольца (методом дю-Нуи) [17]; титруемую кислотность — тит-риметрически; активную кислотность (рН) — по-тенциометрически; антибактериальную эффективность — в соответствии с МУК 4.2.1890-04.

Первичный выбор опытных образцов антимикробных композиций осуществляли по результатам микробиологических исследований смывов дефектных образцов натуральной колбасной оболочки после их обработки; окончательный выбор наиболее эффективной антимикробной композиции делали на основе результатов сравнительной оценки изменения физических и физико-химических характеристик колбасных оболочек, антагонистического действия опытных образцов в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов и результатов определения остаточных количеств ал-килдиметилбензиламмоний хлорида, характеризующих токсикологическую безопасность композиции, при варьировании концентрации водных растворов композиций и продолжительности обработки оболочек.

Результаты и их обсуждение

Для достижения поставленной цели при выполнении работы решали следующие задачи: микробиологическая оценка дефектных образцов натуральной колбасной оболочки; разработка опытных образцов антимикробных композиций и исследование физических и физико-химических характеристик композиций и их водных растворов; проведение исследований по определению чувствительности к ним микроорганизмов, выделенных из смывов дефектных образцов оболочки и выбор наиболее эффективных образцов антимикробных композиций; исследование эффективности антагонистического действия выбранных образцов антимикробных композиций в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов; оценка безопасности выбранного образца антимикробной композиции; сравнительные исследования изменения физических и физико-химических характеристик и хра-нимоспособности натуральных колбасных оболочек, обработанных новой антимикробной композицией и контрольными растворами.

К создаваемой антимикробной композиции для обработки натуральных колбасных оболочек установили следующие требования: широкий спектр действия, токсикологическая безопасность и стабильность при хранении. Испытаниями микробной обсемененности смывов с дефектных образцов колбасных оболочек с выраженными признаками микробной порчи выявили, что их микробный пейзаж представлен культурами из рода бациллюс Bacillus spp., энтерококков Enterococcus spp. и микрококков Micrococcus spp. Экспериментальные исследования по разработке антимикробных композиций и обоснованию рабочей концентрации их водных растворов проводили поэтапно.

На первом этапе подготовили четыре опытных образца, включающих молочную, уксусную, про-пионовую, муравьиную, сульфаминовую, щавелевую и аскорбиновую кислоты, цитрат натрия, мета-бисульфит натрия и полигексаметиленгуанидин гидрохлорид в различных сочетаниях, существенно отличающихся по титруемой и активной кислотности (табл. 2) и провели исследования их влияния на эффективность антимикробной обработки оболочек. Установили, что антимикробная активность испытуемых образцов композиций в отношении возбудителей микробной порчи оболочек зависит от их кислотности и концентрации водных растворов (табл. 3). Испытуемые образцы 2 и 4, характеризуемые высокой титруемой кислотностью, в концентрации водных растворов 5 % и выше эффективно подавляли рост культур Enterococcus spp. и Micrococcus spp.

Для повышения эффективности и антагонистической активности в отношении всего спектра возбудителей микробной порчи оболочек в состав композиций дополнительно ввели поливинилпир-ролидон Е1201, характеризующийся способностью формирования адсорбционной пленки на обрабатываемой поверхности, и алкилдиметилбензилам-моний хлорид, отличающийся высокой антимикробной активностью в малых дозах.

По данным испытаний стабильности при хранении композиций, включающих лактат-, ацетат- и пропионатсодержащие ингредиенты, полигексаме-тиленгуанидин гидрохлорид, поливинилпирролидон и алкилдиметилбензиламмоний хлорид в различных соотношениях, определили рабочий интервал их активной кислотности: от 4,0 до 5,0 ед. рН.

В ходе оптимизации состава стабильных при хранении опытных образцов композиций по результатам оценки органолептических, физических и технологических свойств оболочек при их выдерживании в водных растворах композиций 5%-ной концентрации при гидромодуле 1:5 и температуре от 23 до 26 °С до появления признаков порчи (посторонний запах, плесневение, изменение цвета) установили предпочтительные композиции, включающие буферные смеси лактата натрия и пищевых кислот в сочетании с полигексаметиленгуанидин гидрохлоридом (ПГМГ-Гх) и алкилдиметилбензиламмоний хлоридом (АДМБА-Х) и буферные смеси лактата натрия и пищевых кислот в сочетании с поливинилпирролидоном (ПВП) и алкилдиметилбензиламмоний хлоридом (АДМБА-Х).

По результатам сравнительной оценки антагонистической активности выбранных в качестве предпочтительных композиций в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов L. Mono-citogenes, E. rnli, St. aureus, Sal. Typhimurium в концентрации (600xiö6 КОЕ/мл) в соответствии с МУК 4.2.1890-04 установили, что композиция на основе «Дилактин Форте Плюс», включающая ПГМГ-Гх и АДМБА-Х (рабочее название ДФП-3), эффективнее композиции, содержащей ПВП и АДМБА-Х (рабочее название Дилактополидон-АБ) (табл. 4). Минимальная эффективная концентрация водного раствора композиции ДФП-3 в отношении тест-культур патогенных микроорганизмов при установленной их концентрации составила 0,6 %.

Сравнительными исследованиями поверхностной активности водных растворов антимикробных композиций выявили синергетический эффект снижения поверхностного натяжения (табл. 5), отражающий повышение их эффективности.

При испытаниях оболочек, обработанных контрольным 25,6%-ным раствором пищевой соли и опытными 5%-ными водными растворами композиций ДФП-3 и Дилактополидон-АБ, после выдерживания их в этих растворах в провоцирующих условиях при повышенной температуре установили, что лучшие технологические показатели колбасных оболочек достигаются при использовании растворов композиции ДФП-3 (табл. 6).

В качестве критерия безопасного применения разработанных композиций для обработки кишечных оболочек выбрана величина остаточного количества АДМБА-Х. Считается установленной допустимая остаточная концентрация АДМБА-Х в питьевой воде, равная 0,3 мг/дм3. Экспериментально установили, что минимальное остаточное количество АДМБА-Х, экстрагируемого из 1 г свиной оболочки влажностью 80 %, соответствующего массе оболочки для упаковки 100 г сарделек, равное 0,1 мг, достигается при обработке 5%-ным раствором композиции ДФП-3 в течение 20 мин (табл. 7).

Таким образом, получили результаты, показывающие, что разработанная антимикробная композиция ДФП-3 отвечает заданным требованиям технологической эффективности и безопасности и может быть использована в качестве технологического вспомогательного средства при обработке натуральных колбасных оболочек с целью повышения их микробиологической безопасности и хранимо-способности.

Напоминаем, что в нашей компании вы можете купить пищевые ингредиенты оптом, в том числе:

1. молочная кислота;
2. аскорбиновая кислота;
3. пропионат натрия;
4. цитрат натрия;
5. метабисульфит натрия.