Разработка методики оценки распределения компонентов в пищевых продуктах

Качество пищевых продуктов определяется тремя составляющими:

• •    органолептические показатели, определяемые с помощью органов чувств (к ним относится вкус, запах, внешний вид, консистенция и т. д.);

• •    показатели качества, прописанные в документации по стандартизации (стандартах и технических условиях) для конкретного вида продукта;

• •    показатели безопасности, регламентированные техническими регламентами.

Следует отметить, что качественные показатели зачастую тесно взаимосвязаны с показателями безопасности [2, 6]. Их значения в пищевых продуктах зависят от многих факторов, в частности от состава.

Главной причиной проблем при решении сложной аналитической задачи – анализе состава продуктов питания является их много-компонентность. Различность состава и форм нахождения определяемых компонентов в пищевых продуктах осложняет процесс пробоподготовки: необходимо отделять определяемый компонент от сопутствующих, что значительно удлиняет For citation

процедуру оценки. Для управления качеством продукции на всех этапах технологического процесса, а не только при подготовке сырья или исследовании готовой продукции необходимо выбрать или разработать методику физического или химического анализа [1].

Одним из важных показателей пищевых продуктов, регламентированный не только национальными стандартами, но и техническими регламентами, является массовая доля соли. Особое значение она имеет в мясной отрасли.

Натрий и хлор играют важную роль в организме человека: участвуют во внутрекле-точном и межтканевом обмене веществ, регулируют кислотно-щелочное равновесие, влияют на осмотическое давление в клетках, тканях и крови и на водный обмен, хлор является компонентом соляной кислоты в желудочном соке, а действие натрия способствует активации пищеварительных ферментов.

Однако для того чтобы действие поваренной соли обладало положительным эффектом, потреблять ее надо не более 10–15 г в сутки; превышение данного значения может повлечь негативные последствия для организма: переизбыток удержанной воды приводит к нарушениям работы сердца и почек, стимулирует возникновение отеков и вызывает головные боли. Поэтому контроль содержания соли в пищевых продуктах является основной задачей производителей, специализирующихся на выпуске «соленой» продукции.

Другой важной проблемой, связанной с поваренной солью в мясных продуктах, является равномерность ее распределения. Поэтому важной задачей становится разработка методики, не только определяющей массовую долю соли в продукте, но учитывающей ее распределение в массе.

Рассмотрим данную проблему на примере анализа распределения хлористого натрия в буженине.

Материалы и методы

В мясоперерабатывающей отрасли для определения содержания хлористого натрия действует межгосударственный стандарт ГОСТ 9957-2015, который предусматривает анализ продукции методом Мора и методом Фольгарда [1]. В основе наиболее простого – метода Мора – лежит реакция между ионами серебра и ионами хлора в присутствии в качестве индикатора хромата калия. Метод Фольгарда основан на освобождении испытуемого образца от белковых веществ и оттитровывании избытка добавленного раствора азотнокислого серебра раствором роданистого калия в присутствии железоаммонийных квасцов как индикатора.

Данные стандартизированные методы позволяют получить оценку массовой доли хлористого натрия в мясных продуктах с необходимой для промышленности точностью [4]. При этом в ГОСТ 9957-2015 указано, что определение показателя проводят в двух параллельных опытах, а за окончательный результат принимают их среднее арифметическое значение.

При этом для осуществления химического анализа, в том числе и содержания хлористого натрия, стандартом ГОСТ 9792-73 предусмотрен следующий порядок отбора точечной пробы: необходимо отрезать в поперечном направлении на расстоянии не менее 5 см от края кусок массой 200–250 г. То есть данным документом регламентировано только выделение пробы относительно расстояния от края, но не учитывается размеры самого продукта [5].

Результаты исследования и их обсуждение

Оба рассматриваемых метода определяют только среднее содержание соли в исследуемом образце, которое позволяет оценить конечный продукт, и не характеризуют протекание процесса его изготовления. Среднее содержание соли – это рецептурный показатель и принимать его за основной не совсем корректно. Поэтому в современном производстве важно не только контролировать качество, но и управлять им. Для этого необходимо установить взаимосвязь качественных показателей продукта с факторами, оказывающими влияние на эти показатели.

В связи с этим распределение хлористого натрия по объему продукта является важным критерием при оценке качества посола мясных продуктов (буженины, карбоната и т. п.) [3]. Дело в том, что среднее значение соли – это рецептурная оценка, которая, в принципе, не зависит от технологии производства, а ее распределение – следствие воздействия различных факторов и технологических режимов.

Распределение соли по объему буженины, равно как и распределение любого компонента, осуществляется за счет процесса диффузии, на который оказывают влияние различные технологические параметры и свойства исходного сырья. Эта закономерность выражается во втором законе Фика [12, 13]. Он учитывает то, что поток атомов в процессе диффузии может меняться, т. е. принимает во внимание не стационарность потока [8, 11]. При этом скорость накопления диффундирующего вещества в данном объеме является разностью между входящим и выходящим потоками за единичное время. В условиях, не зависящих от концентрации коэффициента диффузии, получим второй закон Фика для одномерной диффузии в дифференциальной форме [9, 10], где концентрация C зависит от времени t и от глубины диффузии x:

dC   d 2 C
—	= D^ dx 2	(1)
dt

Концентрацию представляем как сумму i -x концентраций:

N c (t, x ) = ZC( t) x 2           (2)

i = 0

C (t, x )= co (t)+ Cj (t)+ c2 (t) x2     (3)

Представив данное уравнение в виде 2-x функций – время и координата (глубина просола) – получаем следующее:

C ( t , x ) = C 1 ( t ) C 2 ( t ) (4)

c ( x ) dC = D [ C 1 ( t ) C 2 ( x ) ]        (5)

dC   D [C1 (t ) C2 (x )]

dt        c^ ( x )

Интегрирование функции времени позво- ляет вывести константу:

, dg ( t )

^J C 1 ( t )

=J

D ( b + 2 b2x ) b0 + bx + b2x2

В результате t =0, концентрация в начальный момент времени равна нулю ( С 0 = 0), K =ln с 0 , получаем уравнение:

c ( t , x ) =

b ₀ + bx + b₂x ²

x ^ b0 + bx + b2x2 ^

Исходя из уравнения (8), для решения задачи по оценке распределения хлористого натрия предлагается вести отбор проб согласно рисунку 1, а массовую долю соли в каждой пробе определять с помощью методов Мора или Фольгарда. При подготовке к анализу пробы мясных изделий освобождают от оболочки. Из середины цельного готового мясного батона делают поперечный срез (как правило, неправильной формы) толщиной 1 см. Отрезанному образцу придают форму окружности радиусом, максимально приближенным к краям. Затем размечают получившуюся заготовку тремя окружностями: крайняя, средняя и центральная, причем каждая следующая окружность имеет радиус меньше предыдущей в 2 раза. В каждой зоне производят забор проб размером около 1 см (рисунок 1) . Пробы измельчают на мясорубке с диаметром отверстий решетки 3,0-4,5 мм и тщательно перемешивают.

Рисунок 1. Схема отбора проб из среза анализируемого образца

Figure1. Scheme of sampling from the cut of the analyzed sample

Получившиеся результаты, могут быть представлены в виде круговых диаграмм (рисунок 2 а, б).

Рисунок 2. Распределение соли в буженине по сечению среза: а – равномерный просол, б – неравномерный просол

Figure2. Distribution of salt in the boiled pork over the cross-sectional area: a – uniform salting, b – nonuniform salting

Вероятными причинами возникновения неравномерного распределения соли могут быть [7]:

• •    разная плотность мяса;

• •    количество влаги в мясе;

• •    температура внутри камеры;

• •    влажность внутри камеры;

• •    количество влаги в мясе;

• •    количество вносимой соли.

Все это приводит к нестабильности процесса, а, следовательно, к производству продукции более низкого качества.

Заключение

Данная методика оценки распределения соли позволит не только объективно оценивать качество продукта, но и качество самого процесса производства в целом и на каждой отдельной его стадии