Исследование свойств компонентов биоактивной упаковочной пленки

В настоящее время особый интерес вызывает органическая упаковка, способная легко ассимилироваться в естественной среде. Известны способы ее получения - от съедобной до такой, которая разлагается по мере расходования содержимого.

В Швеции разработана упаковка на основе желатина, воска и карамелизированного сахара. В Бразилии продают мороженое в желатиновой упаковке, которая съедается вместе с содержимым. В Японии, Исландии создана упаковка на основе агара, полисахарида, получаемого из водорослей. Известно использование в продуктах питания агара, имеющего более высокую температуру плавления. Его добавляют в пищу вместо желатина как загуститель. Получен упаковочный материал, который может быть как мягким, эластичным, так и твердым. В отличие от обычного пластика он быстро разлагается и может служить удобрением. Канадскими исследователями разработан биоразлагаемый пластик из картофельной кожуры, обладающий антибактериальными и антиоксидантными свойствами [1, 3].

Следует отметить способность инновационной упаковки продлевать сроки хранения пищи без использования вредных консервантов.

Цель исследования

Целью исследования является создание упаковочного материала с новыми свойствами для функциональных продуктов, подавления развития сопутствующей микрофлоры упакованного продукта. Объектом исследования являлись гидрофобная биопленка из альгината натрия и фильтрата антагонистически активных эу- и прокариотических клеток микробной ассоциации кефирных грибков.

Методы исследования

Методология исследований базировалась на основе опубликованных трудов отечественных, зарубежных ученых, патентов и разработок, связанных с созданием инновационных упаковочных материалов. Экспериментальная часть работы выполнялась на основе разработанных планов определения технологических параметров упаковки. Для организации непосредственного лабораторного исследования образцов использовались общепринятые и современные методы исследований [4 - 6].

Первоначальный этап исследований связан с изучением показателей качества упаковочного материала. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1

Показатели качества упаковки

Совокупные показатели	Комплексные показатели
Функциональные	Защита от действия внешней среды
Эргономические	Гигиенические (санитарно-гигиенические)
Безопасность	Химическая
Информационная выразительность	Рациональная форма
Экологические	Безопасность употребления
Безопасность для окружающей среды	Степень биоразложения

Таким образом, на основе данных таблицы 1 следует выделить такие комплексные показатели упаковки, как защита от действия внешней среды, гигиенические показатели, химическая безопасность, безопасность употребления, степень биоразложения.

В результате анализа полученных данных был подобран ингредиентный состав биоактивной пленки, который не вступает во взаимодействие с внутренней микрофлорой, не изменяет вкусовые качества, запах, цвет, аромат упакованного продукта, не вызывает миграцию элементов материала в продукт.

При достижении пороговой температуры (80 °С) и смачивании ее водой пленка подвергается биодеструкции, выражающейся в изменении физического состояния, консистенции, в 38

результате чего возможно использование биоактивной пленки в качестве упаковочного материала или в пищу.

В ходе дальнейших исследований за основу биопленки брали альгинат натрия (разрешенная к использованию в пищевых продуктах добавка) и фильтрат микробной ассоциации кефирных грибков.

В таблицах 2, 3 представлены результаты исследования способности микрофлоры микробной ассоциации кефирных грибков подавлять технически вредную и патогенную микрофлору E. coli и Ent. aerogenes.

Таблица 2

Раздельное культивирование закваски и тест-культур кишечной палочки

Продол-житель-ность сквашивания, ч	Титруемая кислот-ность, °Т	Активная кислот-ность, рН	Рост лак-тобакте-рий в 1 см3	Титруемая кислот-ность, рН	Активная кислот-ность, рН	Рост тест-культуры Ent. aerogenes A-906	Титруемая кислот-ность, °Т	Активная кислот-ность, рН	Рост тест-культуры E. coli J 53
0	22±1	6,4±0,1	12·104	19±1	6,5±0,1	2,8·104	18±1	6,6±0,1	1,0·104
1,5	38±1	5,8±0,1	20·105	20±1	6,4±0,1	6,0·105	19±1	6,5±0,1	5,4·105
3,0	55±2	5,4±0,1	14·107	22±1	6,3±0,1	1,2·106	21±1	6,4±0,1	14·105
4,5	72±1	4,8±0,1	18,3·108	23±1	6,2±0,1	7,2·106	22±1	6,3±0,1	9,8·106
24	79±2	4,4±0,1	19,5·109	25±1	5,95±0,1	9,9·106	24±1	6,0±0,1	12,6·106

Таблица 3

Совместное культивирование закваски и тест-культур кишечной палочки

Продол-житель-ность сквашивания, ч	Титруемая кислот-ность, °Т	Активная кислотность, рН	Рост лактобактерий в 1 см3	Рост Ent. aerogenes в 1 см3	Титруемая кислотность, °Т	Активная кислотность, рН	Рост лактобактерий в 1 см3	Рост E. coli в 1 см3
0	24±1	6,2±0,1	8,8·104	4,2·104	22±1	6,4±0,1	1,8·105	1,0·103
1,5	40±1	5,7±0,1	9,9·105	6,0·104	44±1	5,2±0,1	4,9·105	19,7·103
3,0	58±1	5,1±0,1	1,2·107	18,9·103	58±1	5,1±0,1	2,8·107	10,2·103
4,5	72±1	4,8±0,1	7,3·108	5,0·103	70±1	4,7±0,1	3,6·107	1,6·103
24	74±1	4,6±0,1	18,5·108	4,2·101	72±1	4,5±0,1	7,2·108	1,2·101

Из данных, приведенных в таблице 2, видно, что клетки эталонных штаммов кишечной палочки активно развивались в стерильном молоке без микробной ассоциации кефирных грибков. Подавляющее действие микрофлоры микробной ассоциации проявлялось уже в первые 2 - 3 ч совместного культивирования в стерильном молоке. В последующие часы отмечено угнетающее действие микрофлоры микробной ассоциации кефирных грибков как по отношению к штамму E. coli , так и к штамму Ent. aerogenes . После 5-часового совместного культивирования количество клеток кишечной палочки было в 1000 раз меньше, чем при их росте в стерильном молоке без добавления микробной ассоциации кефирных грибков.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о высокой антагонистической активности к кишечной микрофлоре микробной ассоциации кефирных грибков и эффективности включения фильтрата для получения биоактивной упаковочной пленки.

Заключение

Разработка технологических приемов создания биоразлагаемого упаковочного материала для функциональных продуктов становится особенно актуальной. Современные технологии позволяют создавать различные виды упаковочного материала в зависимости от упаковываемого продукта и необходимых функциональных свойств упаковочного материала. Требования, предъявляемые к упаковочным материалам, обусловлены комплексом характеристик:

технических, физико-химических и защитных, санитарно-гигиенических показателей, технологичностью, надежностью, герметичностью и экологичностью.

Полученные результаты исследований свидетельствуют о высокой антагонистической активности к кишечной микрофлоре микробной ассоциации кефирных грибков и эффективности включения фильтрата для получения биоактивной упаковочной пленки.