Разработка технологии охлажденной кулинарной продукции с пролонгированными сроками хранения

Современное развитие централизованного производства продуктов питания в России характеризуется наличием жесткой конкуренции, высокими требованиями к качеству и безопасности продукции, а также необходимостью следовать изменению вкусов и потребностей потребителей, что ставит перед предприятиями-изготовителями задачу поиска новых форм и рецептур.

В последние годы наблюдается потребность в поиске альтернативных методов продления сроков хранения кулинарной продукции. Эти методы должны обеспечивать производство продуктов с низким содержанием натрия и / или жиров, а также высокой функциональностью. В настоящее время физические методы обработки [1, 2] становятся все более распространёнными и рассматриваются как перспективные технологии, способные существенно уменьшить использование консервантов.

К инновационным технологиям, завоевывающим признание в пищевой промышленности, можно отнести обработку продуктов низкотемера-турной плазмой. Обработка низкотемпературной плазмой основана на использовании активных частиц, которые возникают при ионизации газа, такого как аргон или азот. Эти частицы обладают высокой реакционной способностью и способны разрушать клеточные мембраны микроорганизмов, что делает этот метод особенно эффективным для уничтожения бактерий, грибков и вирусов, не нарушая при этом питательных свойств самих продуктов [3, 4].

И обработку высоким давлением, технология известная как HPP (High Pressure Processing) или «нетепловая пастеризация» [5–8]. Основной принцип этой технологии заключается в обработке продуктов под высоким давлением, что позволяет эффективно сохранять и усиливать их качество, включая вкус, аромат и текстуру [9].

Цель исследования – разработка технологии охлажденной кулинарной продукции с пролонгированными сроками хранения на основе физических методов.

Материалы и методы

В экспериментальных исследованиях использовались современные стандартные методы и приборы, прошедшие поверку.

Основные объекты исследования: мясные рубленые полуфабрикаты (МРПФ), контрольные и опытные образцы:

• 1.    МРПФ, обработанные холодной плазмой. В контрольной группе образцы – без применения технологии низкотемпературной плазмы атмосферного давления (НП), в то время как опытная

• 2.    МРПФ, обработанные высоким давлением. В процессе изучения технологий НРР для подавления и уничтожения патогенных микроорганизмов проведены исследования по обработке высоким давлением с использованием «Пищевой гидростат, модель 600МРа / 30L» на базе толлинг центра ООО «РАН Технолоджикс Групп» [6].

После завершения обработки образцы из первой группы, а также полуфабрикаты из второй группы были размещены в холодильном шкафу для хранения при температуре от 0 до 2 °C. Согласно санитарным нормам СанПиН 2.3.2.1324–03, регулирующим сроки годности и условия хранения пищевых продуктов, рубленые полуфабрикаты из мяса птицы могут храниться до 18 часов. С учетом запаса времени этот срок увеличивается до 24 часов. Однако существует возможность продлить период хранения охлажденных полуфабрикатов за счет биодеконтаминации, осуществляемой путем обработки их низкотемпературной плазмой;

Отбор проб и подготовка их к испытаниям проводилась согласно требованиям ГОСТ Р 54607.1– 2011 «Услуги общественного питания. Методы лабораторного контроля продукции общественного питания. Часть 1. Отбор проб и подготовка к физико-химическим испытаниям».

Органолептические показатели определяли в соответствии с ГОСТ 32951–2014 «Полуфабрикаты мясные и мясосодержащие. Общие технические условия».

Физико-химические показатели определяли в соответствии с ГОСТ 4288–76 «Изделия кулинарные и полуфабрикаты из рубленого мяса. Правила приемки и методы испытаний».

Микробиологические испытания: бактерии рода Listeria monocytogenes определяли по ГОСТ 32031–2012, бактерии рода Salmonella – по ГОСТ 31659–2012 (ISO 6579:2002), количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) – по ГОСТ 10444.15– 94, бактерии группы кишечной палочки (БГКП) – по ГОСТ 31747–2012, сульфитредуцирующие клостридии – по ГОСТ 29185–2014, бактерии рода Proteus – по ГОСТ 28560–90, S. aureus – по ГОСТ 31746–2012.

Исследования по использованию холодной плазмы проводили в Институте механики сплошных сред УрО РАН. Исследования по обработке высоким давлением проводили на базе Толлинг центра ООО «РАН Технолоджикс Групп» с использованием пищевого гидростата, модель 600МРа/30L.

Результаты и обсуждение

В рамках решения первой задачи разработаны рецептуры нутриентно адаптированных мясных рубленых полуфабрикатов (МРПФ).

Основные направления развития ассортимента кулинарной продукции связаны со спросом на кулинарную продукцию, обладающую пролонгированными сроками хранения и повышенной пищевой ценностью [10]. Внесение в котлеты из мяса птицы сухой белково композитной смеси «Дисо Нутримун» (СБКС) можно рассматривать как один из способов получения высококачественных мясных продуктов с регулируемыми свойствами, в том числе биологической ценности.

Внесение СБКС способствует формированию заданных свойств МРПФ за счет повышенного содержания легкоусвояемых белков, образующих вязкие коллоидные растворы, что улучшает функционально-технологические свойства (ФТС) мясной системы, а именно влагоудерживающую способность (ВУС), жироудерживающую способность (ЖУС) и формоустойчивость.

Технологическая схема МРПФ включает следующие этапы: в куттер вносили СБКС (соотношение с водой 1:3, при температуре 30–350 С) и перемешивали в течение 2 мин до получения однородной массы, затем вносили МС и перемешивали еще в течение 5 мин. Формировали изделие массой по 81 г. (на выход 70 г.). Термическую обработку осуществляли в два этапа: на первом МРПФ обжаривали с каждой стороны в течение 7 мин,

Изменение влажности модельных МПРФ представлено в таблице 1, химический состав – на рисунке 1, изменение функционально-технологических свойств – на рисунке 2.

Исследование влагосвязывающей способности (ВСС) выявило, что добавление СБКС в количестве 7,5% приводит к увеличению данного показателя на 7% по сравнению с контрольным образцом (85,9%). Это связано со снижением объёма несвязанной воды, которая служит дисперсионной средой для метаболической активности микроорганизмов и ряда химических реакций.

Данные, полученные при анализе ВУС и ЖУС, показали, что замена традиционного пшеничного хлеба на СБКС оказывает положительное влияние на формирование трехмерной структурной сети. Эта сеть способствует удержанию влаги и жировых частиц в готовом продукте благодаря повышенному содержанию белка и клетчатки. В результате добавления СБКС было зафиксировано увеличение ВУС на 3,5%, что указывает на улучшение способности системы сохранять влагу во время термической обработки и снижение потерь.

Таблица 1.

Изменение влажности МРПФ в зависимости от количества СБКС ( n = 3), %

Table 1.

Change in the humidity of the MPPF depending on the amount of SBCS (n = 3), %

Показатель	Контроль	Опытные образцы МРПФ с добавлением СБКС
		5%	7,5%	10%
Массовая доля влаги	65,40 ± 2,53	65,05 ± 3,46	65,15 ± 3,62	65,24 ± 2,42
Потеря массы при тепловой обработке	21,92 ± 0,25	16,84 ± 0,15	17,14 ± 0,18	17,22 ± 0,08

3,5

2,5

14,5      ^15,2

13,3

5°

Массовая доля белка, % Protein mass fraction, %

1,5

0,5

Mass fraction of fat, %

Рисунок 1. Химический состав МРПФ в зависимости от количества СБКС ( n = 3), %

Figure 1. Chemical composition of MPPF depending on the amount of SBCS (n = 3), %

Контроль 5%    7,50%    10%

Массовая доля золы, % Mass fraction of ash, %

Water-holding capacity, %

Рисунок 2. Функционально-технологические свойства МРПФ в зависимости от количества СБКС (n = 3), %

Figure 2. Functional and technological properties of MPPF depending on the amount of SBCS (n = 3), %

Fat-holding capacity, %

Использование СБКС в модельных МРПФ способствует увеличению ЖУС, что обусловлено набуханием белка, и способностью удерживать его.

СКБС также положительно влияет на технологические (формоустойчивость, ВУС) и органолептические (сочность, мягкость, вкус и запах) свойства, а также способствует повышению калорийности изделия.

вид External view 5

Вид на разрезе Cut view

Консистен ция Consistency

Арома Flavor кус Taste

5%

7,5%

Контроль Control

Внешний

10%

Рисунок 3. Органолептические показатели разработанных МРПФ, в зависимости от количества СКБС, балл

Figure 3. Organoleptic parameters of the developed МСРs, depending on the number of SCBS, score

Исследование содержания незаменимых аминокислот (НАК) в контрольных и опытных образцах по отношению к эталону ФАО/ВОЗ (рисунок 4) выявило, что по сумме незаменимых аминокислот как контрольный (вариант 1), так и опытный образец (вариант 2) превышали значения ФАО/ВОЗ, в среднем на 4,9 г на 100 г. белка. В опытных образцах содержание НАК выше на 2,5% по сравнению с контрольным.

н Рекомендуемая норма ФАО/ВОЗ □ Вариант 1 в Вариант 2

FAO/WHO recommended rate     Option 1    Option 2

Рисунок 4. Аминокислотный состав белка МРПФ в сравнении с рекомендуемыми нормами ФАО/ВОЗ, мг/100 г

Figure 4. Amino acid composition of the MRPF protein in comparison with the recommended FAO/WHO standards, mg/100 g

В рамках решения второй задачи было исследовано применение технологии низкотемпературной плазмы (НП) для увеличения сроков хранения охлажденной кулинарной продукции. Объектом данного исследования стали образцы разработанных мясных полуфабрикатов (МРПФ). Были сформированы две экспериментальные группы МРПФ из птицы, масса каждого образца составила 70,0 г, а начальная температура в обеих группах была зафиксирована на уровне 2 °C.

Результаты микробиологических исследований МРПФ через 24 и 48 часов хранения при обработке НП в течении 5, 10, 15 мин представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Микробиологические показатели МРПФ через 24 и 48 часов хранения

Table 2.

Microbiological indicators of MRPF after 24 and 48 hours of storage

Показатель Index	Гигиенические требования * Hygiene Requirements *	Продолжительность хранения, час Duration of storage, hour	Контроль Control	Образцы обработанные НП, мин Samples treated with NP, min
				5	10	15
КМАФАнМ, не более, КОЕ/г CMAFANM, not more than, CFU/g	5,0×105	24	6,6×104	5,1×104	4,4×104	2,8×104
		48	7,1×107	6,3×106	5,9×105	4,7×105
Listeria monocytogenes , не допускаются в массе продукта, г Listeria monocytogenes, not allowed in the product weight, g	25	24	Не обнаружены Not detected
		48
Патогенные, в т. ч. Salmonella , не допускаются в массе продукта, г Pathogenic, including Salmonella, not allowed in the product weight, g	25	24
		48

* ТР ЕАЭС 051/2021 Технический регламент Евразийского экономического союза «О безопасности мяса птицы и продукции его переработки» (с изменениями на 15 февраля 2023 года)

* TR EEU 051/2021 Technical Regulation of the Eurasian Economic Union “On the Safety of Poultry Meat and Poultry Products” (as amended on February 15, 2023)

Образцы охлажденных МРПФ контрольной группы, хранившиеся в холодильнике при температуре от 0 до 2 °C на протяжении 24 часов, не соответствовали требованиям Технического регламента ЕАЭС 051/2021 по микробиологическим показателям. В частности, количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) составило 6,6×104 КОЕ/г.

В отличие от этого, опытная группа МРПФ, подвергшаяся обработке низкотемпературной плазмой (НП) и хранившаяся 24 и 48 часов, продемонстрировала положительную динамику микробиологических показателей, что связано с увеличением времени обработки НП. Так, при 5-минутной обработке КМАФАнМ снизился до 5,1×104 КОЕ/г; при 10-минутной – до 4,4×104 КОЕ/г; а при 15-минутной – до 2,8×104 КОЕ/г. При этом патогены Listeria monocytogenes и Salmonella не были обнаружены ни в одном из образцов МРПФ в ходе эксперимента [11].

Таким образом, нетермическая технология обработки холодной плазмой может быть использована для обеззараживания пищевых продуктов.

На следующем этапе исследований научно обоснована эффективность использования технологии обработки пищевых продуктов в скин-упаковке высоким давлением ( HPP ) для подавления и уничтожения патогенных микроорганизмов с целью увеличения срока годности при сохранении показателей качества и безопасности.

Микробиологические исследования и анализ результатов исследований проводились по стандартным методикам и нормативам. Результаты исследования представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Результаты определения КМАФАнМ в готовых МРПФ, обработанных НРР

Table 3.

The results of the determination of КМАFАnМ in ready-made MRPF treated with HP

Образец Sample	КМАФАнМ, КОЕ/см3		БГКП (колиформы) в 1 г
	опыт	ТР ЕАЭС 051/2021, не более	опыт	ТР ЕАЭС 051/2021, не более
1	1,04×102	1,0×103	не обнаружено	не допускаются
2	5,85×10	1,0×103
3	5,78×102	1,0×103
4	2,24×102	1×103

Обработка высоким давлением готовой кулинарной продукции положительно сказывается на снижение роста микробиологических показателей, уменьшая их общее количество фактически в два раза.

Интенсивность развития микроорганизмов в процессе хранения также показала положительные результаты воздействия высокого давления. Интенсивность развития микроорганизмов

(увеличение) в контрольном объекте составила 5,6 раз в то время, как у образцов, обработанных под давлением в 400 мПа – 4,1 раз.

Исследовано влияние технологии обработки пищевых продуктов высоким давлением ( HPP ) на срок годности разработанной охлажденной кулинарной продукции готовых мясных рубленных полуфабрикатов из мяса птицы.

Согласно требованиям Технического регламента ЕАЭС 051/2021, в готовых мясных рубленых полуфабрикатах (МРПФ) допустимое количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) не должно превышать 1×103 КОЕ/г. После 18 часов хранения в готовом МРПФ было зафиксировано значение 1,4×102 КОЕ/г, что на 56% ниже установленной нормы.

В случае обработки готового МРПФ с использованием низкотемпературной плазмы (НП) в течение 5 минут, уровень КМАФАнМ составил 1,1×102 КОЕ/г, что уже на 89% меньше предельно допустимого значения и на 75% ниже уровня КМАФАнМ в необработанных образцах. При хранении охлажденных готовых МРПФ в течение трех суток наблюдалось превышение нормы по КМАФАнМ на 1%, тогда как продукты, подвергшиеся обработке НРП, оставались в пределах допустимых значений.

По истечении пяти суток хранения у готовых МРПФ фиксировалось увеличение превышения нормы до 2,5%. Однако даже в этом случае обработанные НРП полуфабрикаты продолжали соответствовать установленным стандартам, хотя и отмечался незначительный рост микрофлоры.

Заключение

В настоящее время проектирование сложных технологических систем представляет собой переход от исследований монодисциплинарных к междисциплинарным, обеспечивающим интеграцию, органичную взаимосвязь разных дисциплин и отраслей науки [12].

Нетермическая технология обработки холодной плазмой может быть использована для обеззараживания пищевых продуктов, т. к. результаты микробиологического исследования показали, что при увеличении времени обработки НП привело к сокращению КМАФАнМ: при 5-ти минутной обработке низкотемпературной плазмой КМАФАнМ – 5,1 × 105 КОЕ/г; при 10-и минутной обработке – 4,4 × 10⁵ КОЕ/г; при 15-и минутной обработке – 2,8 × 10⁵ КОЕ/г. При этом Listeria monocytogenes и Salmonella не было обнаружено во всех испытуемых МРПФ.

При использовании высокого давления происходит снижение КМАФАнМ в готовых МРПФ после 5 суток хранения в 4,4 раза (обработка 5 мин), в 5,7 раз (обработка 10 мин) и в 6,6 раз (обработка 10 мин) от нормативного содержания в готовых МРПФ.

Результаты исследований содержания Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes, сульфитредуцирующих клостридии, Salmonella , БГКП и Proteus показали полное их отсутствие в объектах исследования при различной продолжительности хранения.

Что так же позволяет сделать выводы, что технология НРР может быть использована для подавления и уничтожения патогенных микроорганизмов в готовых кулинарных изделиях.