Использование пищевых добавок для повышения качества и безопасности фруктовых консервов в металлической упаковке

Одним из направлений развития консервной промышленности является повышение качества и безопасности, а также увеличения сроков хранения консервов в металлической упаковке.

Металлическая упаковка подвергается коррозии в результате контакта с содержимым, в результате чего в процессе хранения ухудшается качество продукта. Основными коррозионноагрессивными веществами фруктовых и овощных консервов являются органические кислоты и их соли, при контакте которых с металлом на границе раздела фаз протекает процесс электрохимической коррозии. При этом одновременно происходят реакции анодного окисления металла и катодного восстановления ионов электролита, в результате чего металл переходит в продукт, т. е. в процессе хранения консервов в жестяной упаковке происходит накопление солей железа и олова, что приводит к ухудшению качества продукта и, следовательно, является фактором ограничения срока годности [1]. Также вследствие коррозионных процессов происходит выделение водорода, что приводит к бомбажу и, следовательно, браку консервов. С целью снижения потери качества и увеличения срока годности консервов целесообразно использовать пищевые добавки, которые являются ингибиторами коррозии.

В качестве ингибиторов коррозии известны желатин и пектин. Их ингибирующее действие основано на адсорбции конгломератов к поверхности металла и, следовательно, образовании защитной плёнки. В ряде работ приведены данные, доказывающие эффективность применения пектина и желатина в качестве ингибиторов коррозии для углеродистой стали и алюминиевых сплавов в среде соляной кислоты и гидроксида натрия [2–5].

Поскольку желатин имеет среднюю молекулярную массу 50000–70000 Da, то при введении его 0,1–0,5% к массе жидкой фазы увеличивается её вязкость, а при введении более 0,5% происходит желирование. Для предотвращения нежелательного желирования целесообразно использовать гидролизованный желатин, молекулярная масса которого в 2 – 3 раза меньше, чем у негидролизованного. Растворы пектина не вызывают заметного увеличения вязкости жидкой фазы в количестве, достаточном для стабилизации консистенции [6–8].

Материалы и методы

В качестве коррозионных сред использовали жидкую фазу компотов из косточковых фруктов – вишен, черешен, слив и персиков. Для изучения ингибирующего действия в исходные компоты вносили следующие добавки:

• •    пектин яблочный в количестве 0,3 и 0,5% к массе жидкой фазы;

• •    желатин пищевой в количестве 0,1 и 0,5% к массе жидкой фазы;

• •    гидролизованный желатин со средней молекулярной массой 20000 Da в количестве 0,5% к массе жидкой фазы.

Скорость коррозии измеряли методом линейного поляризационного сопротивления, основанном на создании постоянной разности потенциалов (внешней поляризации) между двумя одинаковыми электродами и измерении силы возникающего при этом тока [9]. Измерения проводили при помощи универсального автоматического коррозиметра «Эксперт-004» с коммутатором по методике, разработанной специалистами ВНИИКОП [10, 11]. Коррозионная ячейка состоит из стеклянного цилиндра диаметром 40 мм, двух одинаковых образцов металла, двух уплотнительных прокладок из полимерного материала и фиксирующего устройства. В данной работе использовали пластины белой консервной жести электролитического лужения (ЭЖК) c толщиной стальной основы 0,18 мм, номинальной массой оловянного покрытия по 8,4 г/м2 с каждой стороны.

Продолжительность одного испытания – 7 суток, запись значений скорости коррозии и тока поляризации проводили через каждые 4 часа в автоматическом режиме. Количество повторностей для каждой среды – 5; за результат испытания принимали среднее арифметическое значение.

Результаты и обсуждение

На рисунках 1 и 2 приведены кривые, отражающие изменение скорости коррозии ЭЖК при воздействии жидкой фазы компотов с различными добавками и без них. В таблице 1 приведены стационарные значения скорости коррозии и тока поляризации для компотов из вишен, черешен, слив и персиков с добавлением ингибиторов и без них.

Из рисунков 1 и 2 видно, что в начале испытания скорость коррозии имеет максимальное значение, которое в течение 24 – 36 часов уменьшается до стационарного, при этом наличие добавок не оказывает влияния на кинетику процесса. Уменьшение скорости связано с постепенным заполнением продуктами коррозии поверхности металла, что приводит к снижению плотности тока поляризации. После заполнения всей площади поверхности, контактирующей со средой, скорость коррозии практически не изменяется с течением времени, т. е. процесс переходит в стационарный режим.

(compote of cherries without additives)

компот из вишен + 0,1% желатина

(compote of cherries + 0.1% gelatin)

компот из вишен + 0,5% гидролизованного желатина

(compote of cherries + 0.5% hydrolysed gelatin)

компот из персиков + 0,5% гидролизованного желатина

(compote of peaches + 0.5% hydrolyzed gelatin)

(compote of cherries + 0.3% pectin) компот из вишен + 0,5% желатина

(compote of cherries + 0.5% gelatin) компот из персиков без добавок (compote of peaches without additives)

Рисунок 1. Изменение скорости коррозии ЭЖК при воздействии жидкой фазы компотов из вишен и персиков с добавками и без них

Figure 1. Change in the corrosion rate of tinplate when exposed to the liquid phase of compotes from cherries and peaches with and without additives

τ, часы (hours)

компот из черешен без добавок

(compote of merries without additives)

компот из черешен + 0,5% гидролизованного желатина

(compote of merries + 0.5% hydrolyzed gelatin)

компот из слив + 0,5% пектина

(compote from plums + 0.5% pectin)

компот из черешен + 0,5% пектина

(compote of merries + 0.5% pectin)

компот из слив без добавок

(compote of plums without additives)

компот из слив + 0,5% гидролизованного желатина

(compote of plums + 0.5% hydrolyzed gelatin)

Рисунок 2. Изменение скорости коррозии ЭЖК при воздействии жидкой фазы компотов из черешен и слив с добавками и без них

Figure 2. Change in the corrosion rate of tinplate when exposed to liquid phase compotes of merries and plums with and without additives

Таблица 1.

Стационарные значения параметров коррозии

Table1.

Stationary values of corrosion parameters

Коррозионная среда | Corrosion medium	Ток поляризации I, мА Amperage of polarization I, ma	Скорость коррозии V ст. , мкм/год Corrosin rate V, μm/year
Компот из вишен без добавок | Cherry compote with no additives	5,0 ±0,1	8,3 ±0,1
Компот из вишен + 0,3% пектина | Cherry compote with 0.3% pectin	4,3 ±0,1	5,1 ±0,1
Компот из вишен + 0,1% желатина | Cherry compote with 0.1% gelatin	3,0 ±0,1	3,9 ±0,1
Компот из вишен + 0,5% желатина | Cherry compote with 0.5% gelatin	2,8 ±0,1	3,7 ±0,1
Компот из вишен + 0,5% гидролизованного желатина Cherry compote with 0.5% hydrolyzed gelatin	2,6 ±0,1	2,8 ±0,1
Компот из черешен без добавок | Merry compote with no additives	3,5 ±0,1	2,6 ±0,1
Компот из черешен + 0,5% гидролизованного желатина | Merry compote with 0.5% hydrolyzed gelatin	2,5 ±0,1	2,5 ±0,1
Компот из черешен + 0,5% пектина | Merry compote with 0.5% pectin	2,5 ±0,1	2,8 ±0,1
Компот из слив без добавок | Plum compote with no additives	2,5 ±0,1	0,9 ±0,1
Компот из слив + 0,5% гидролизованного желатина Plum compote with 0.5% hydrolyzed gelatin	1,8 ±0,1	0,9 ±0,1
Компот из слив + 0,5% пектина | Plum compote with 0.5% pectin	2,7 ±0,1	1,0 ±0,1
Компот из персиков без добавок | Peach compote with no additives	1,6 ±0,1	1,9 ±0,1
Компот из персиков + 0,5% гидролизованного желатина Peach compote with 0.5% hydrolyzed gelatin	1,4 ±0,1	1,0 ±0,1

Из таблицы 1 и рисунка 1 видно, что максимальная стационарная скорость коррозии для компота из вишен наблюдается у компота без добавок и составляет 8,3 мкм/год, а минимальная – у компота с добавлением 0,5% гидролизованного желатина и составляет 2,8 мкм/год. Таким образом, в результате внесения 0,5% гидролизованного желатина стационарная скорость коррозии белой жести снижается в 3 раза. Внесение пектина и обычного желатина оказывает несколько меньший ингибирующий эффект – стационарная скорость коррозии снижается в 1,6–2,2 раза. Для компота из персиков добавление 0,5% гидролизованного желатина приводит к снижению стационарной скорости коррозии ЭЖК в 1,9 раза (рисунок 1, таблица 1). Для компотов из черешен и слив внесение пектина, желатина и гидролизованного желатина не оказывает выраженного ингибирующего действия на скорость коррозии белой консервной жести (рисунок 2, таблица 1).

Таким образом, наиболее выраженный ингибирующий эффект для гидролизованного желатина (0,5%) наблюдается при добавлении в жидкую фазу компота из вишен. Это объясняется тем, что вишня отличается наиболее высоким содержанием антоцианов [12], которые способны образовывать комплексные соединения с ионами олова, что в результате приводит к увеличению миграции олова с поверхности жести в продукт [13] и, следовательно, к увеличению скорости коррозии, т. е. антоцианы являются активаторами коррозионного процесса. Адсорбционный слой, образуемый молекулами желатина на поверхности металла, препятствует не только миграции ионов, но и образованию комплексов с антоцианами, т. е. ингибирующий эффект усиливается за счёт блокирования действия активатора (антоцианов).

Выводы

• 1)    Добавление пектина, желатина и гидролизованного желатина в жидкую фазу компотов из вишен и персиков оказывает ингибирующее действие на скорость коррозии белой консервной жести. При внесении этих добавок в компоты из черешен и слив изменения скорости коррозии не наблюдается.

• 2)    Наибольшее снижение стационарной скорости коррозии белой жести для компота из вишен наблюдается при внесении 0,5% гидролизованного желатина, т. е. данная добавка является наиболее эффективным ингибитором коррозии.

• 3)    При производстве компотов из вишен и персиков, фасованных в металлическую упаковку, рекомендуется внесение в сироп 0,5% гидролизованного желатина с целью снижения потерь качества и увеличения срока хранения консервов.