Улучшение потребительских свойств картофельных полуфабрикатов на основе эффектов ультразвукового воздействия

Обеспечение населения страны качественными и прежде всего безопасными продуктами питания является одним из направлений государственной политики России. В современных условиях приоритеты государственной политики РФ в пищевой и перерабатывающей промышленности обусловлены балансом импорта и определяют задачи по обеспечению продовольственной безопасности страны1. Из основных групп приоритетов можно выделить следующие:

• •    обеспечение потребностей населения продовольствием российского производства за счет снижения объемов импорта продовольственной продукции;

• •    развитие инфраструктуры внутреннего агропродовольственного рынка;

• •    расширение ассортимента продовольственной продукции;

• •    стимулирование развития новых рынков в пищевой отрасли.

Для реализации данных стратегий приняты национальные законы РФ, а также другие нормативные акты, учитывающие нормативную базу Европейского союза и других стран, в том числе «Стратегия развития агропромышленного комплекса до 2020 года»2.

Среди основных видов продукции АПК особое место отводится прежде всего картофелю. Картофель для российского потребителя принято считать «вторым хлебом», в рационе питания на его долю приходится до 40 % от количества потребляемых плодов и овощей [5].

Россия занимает второе место в мире по производству картофеля (около 37 млн тонн) после Китая и входит в десятку ведущих стран, производящих более половины валового производства. Происходящее в последние годы общее сокращение площадей посадки картофеля во всех группах производителей при одновременном увеличении урожайности является объективным процессом. Средняя урожайность картофеля в России в разы ниже (150 ц/га в сельхозпредприятиях), чем в развитых странах, где она составляет 300–400 ц/га [2].

Ежегодно в мире производят до 350 млн т картофеля, 52 % этого объема приходится на развивающиеся страны, где он – важный источник пищи, рабочих мест и доходов. За последние 15 лет производство картофеля в этих странах увеличилось более чем в 2 раза. Более 40 % мирового объема картофеля сосредоточено в Китае, Российской Федерации и Индии [8, 19].

По данным мониторинга потери урожая картофеля при хранении достигают 20 %, а в ряде хозяйств – до 30 %. Особый интерес представляет переработка картофеля как возможность сократить потери при хранении, такая практика применяется в большом количестве стран, имеющих достаточную сырьевую базу. Около четверти всего объема производства картофеля Германии превращается в полуфабрикаты, еще столько же подвергается глубокой переработке (спирт, крахмал, хлопья), в свежем виде приобретается еще четверть [18]. В нашей стране, даже с учетом развития чипсовых производств, доля полуфабрикатов и переработки не превышает нескольких процентов. Отличительная особен- ность картофелеводства в России – его ориентация главным образом на внутренний рынок, поэтому российский картофель очень слабо представлен на международном рынке (табл. 1). Основным аргументом мировых лидеров переработки картофеля против строительства перерабатывающих заводов в России является отсутствие у нас сырьевой базы [17].

Обеспечение населения и перерабатывающей промышленности картофелем связано с созданием специализированных предприятий по его переработке на различные продукты питания длительного срока хранения [10].

Однако для увеличения объемов производства картофеля необходимо расширять перечень технологий переработки, искать новые ниши для расширения ассортимента. Комплексная переработка картофеля на базе безотходных и малоотходных технологий позволяет решить ряд социальных задач, создать государственный резерв запасов продукции длительного хранения на случай неурожая, значительно снизить потери при хранении, затраты на транспортировку и хранение, затраты труда при приготовлении блюд из картофеля в сети общественного питания, в детских и других учреждениях [14].

Для развитой в настоящее время сети предприятий общественного питания большое значение имеет обеспечение собственного производства картофельных полуфабрикатов. В организации данного технологического процесса важно учитывать риски микробного характера в части чистоты готового полуфабриката [3]. При переработке картофеля на полуфабрикаты проводятся следующие подго-

Таблица 1

Ресурсы картофеля в Российской Федерации, тыс. т

Показатели	Годы				%
	2008	2009	2010	2011
Запасы на начало года	18442,6	19177,6	20369,1	14690,9	30,0
Производство	28846,3	31133,9	21140,9	326481,3	66,8
Импорт	845,8	678,3	1121,8	1538,6	3,2
Итого ресурсов	48134,7	50989,8	42631,4	48910,8	100
Использование
Личное потребление	15823,4	16036,5	14831,9	15719,9	32,1
Производственное потребление	11788,8	13001,3	11724,9	11742,5	24,0
В том числе
Переработано на пищевые цели	10,0	8,4	0,7	0,7	0,1
Потери	1234,6	1494,1	1298,7	1469,2	3,0

товительные технологические операции: отделение прилипшей земли и камней, калибровка, мойка, сортировка, очистка от кожуры, доочистка от глазков и оставшейся кожуры. Клубни моют в щеточных барабанных и других машинах, инспектируют, отделяют нестандартное сырье. В настоящее время появились моечно-очистительные машины для одновременной мойки и отделения кожуры. Очистку клубней от кожуры можно проводить механическим, паровым, щелочным, щелочно-паровым и другими способами. Именно эти технологические операции могут определять риски чистоты продукции [16].

Известен способ обработки картофеля в кожуре (авторы Судзиловский И.И., Богатырев А.Н., Пальмин Ю.В., Макеев В.Н., Макаров В.В., Каширина Н.Н., Землякова О.И.), который предусматривает термическую обработку в СВЧ-поле в течение 1,5…10 мин при частоте, обеспечивающей температуру в центре клубня 100 град, охлаждение в две стадии: на первой стадии охлаждают до температуры в центре клубня 50 град, на второй стадии до 20 град, а затем замораживание до температуры в центре клубня –18 град (патент № 20759492) [11].

Предложен способ консервирования картофеля (Могилевский технологический институт), включающий мойку, очистку и измельчение клубней, бланширование, охлаждение и упаковку, отличающийся тем, что клубни картофеля измельчают до размера частиц 2–5 мм, бланшируют при температуре 95…100 °С в течение 3–5 минут 0,18…0,20 %-ным раствором бензоата натрия или сорбиновой кислоты в молочной сыворотке рН 3,5…3,7, при этом картофель и сыворотку берут в соотношении 1 : (0,8…1,2) после чего полученную смесь охлаждают до температуры 45…55 °С, дополнительно обрабатывают ферментным препаратом «Амилосубтилином Т 10Х» в количестве 0,1…0,7 % от массы смеси в течение 1–1,5 часа и уваривают до содержания сухих веществ 20…30 мас. % (патент BY 1917C1).

Бондарь А.И., Исакова Д.М., Соловьев А.Ю. предложили способ повышения качества консервированного картофеля и увеличения сроков хранения. В качестве консерванта используют комбинацию антимикробного агента низина в количестве (в пересчете на низин с удельной активностью 1000 МЕ/мг) 1,0…1,2 г/кг картофеля и молочной кислоты в количестве 0,2…0,25 г/кг картофеля, тепловую обработку укупоренных в тару клубней проводят при температуре 75–80 °C в течение 10–20 минут [13]. Органолептические показатели представлены в табл. 2.

Описанные методы не дают гарантий сохранения нативных свойств и качества картофеля, не могут в полной мере обеспечить безопасность потребителя [9].

Таблица 2 Органолептическая характеристика картофеля, консервированного предложенным и известным способом

Показатель	Органолептическая оценка, баллы
	опыт	контроль
Вкус	4,8	4,5
Цвет	5,0	5,0
Консистенция	4,8	4,6

Важной проблемой при производстве картофелепродуктов является инактивация ферментов. В процессе технологической обработки разрушается наружный слой картофеля, в результате чего создаются благоприятные условия для взаимодействия легко-окисляющихся веществ (полифенолов) с кислородом воздуха при катализирующем действии окислительных ферментов (пероксидазы, полифенолоксидаза и др.). В результате образуются тёмноокрашенные вещества – меланины, которые ухудшают внешний вид и другие качества продуктов [6]. Полифенолы сосредоточены в вакуолях растительной клетки и отделены от цитоплазмы, содержащей ферменты, тонопластом, поэтому в здоровых, неповрежденных клетках полифенолы не окисляются до меланинов, флобафенов и других темноокрашенных соединений. В этом случае через тонопласт в цитоплазму поступает строго ограниченное количество полифенолов, необходимое для протекания в тканях картофеля определенных физиологических процессов. При этом полифенолы окисляются до СО2 и Н2О, а часть промежуточных продуктов окисления восстанавливается с помощью соответствующих ферментов (дегидрогеназ) до исходных соединений [1].

Процесс потемнения или побурения можно предотвратить или уменьшить путем добавления таких веществ, как мета- и тетрабораты, образующие комплексы с хинонами. Аскорбиновая кислота предотвращает реакцию побурения, вызывая восстановление о- хинонов и тем самым предотвращая их полимеризацию [7]. Чаще всего при переработке растительного сырья для предотвращения потемнения используют двуокись серы (SO2) или бисульфит натрия (NaHSO3). Диоксид серы и другие соединения серы применяют в качестве консервантов и для стабилизации цвета. Пищевые продукты обрабатывают газообразным сернистым ангидридом SO2, водными растворами сернистой кислоты H2SO3 или ее солями: бисульфитом натрия NaHSO3, бисульфитом кальция Ca(HSO3)2, пиросульфитом натрия Na2S2O5 и пиросульфитом или метабисульфитом калия K2S2O5. Диоксид серы и сульфиты предохраняют от ферментативного потемнения очищенный сырой картофель, тормозят потемнение сухих белоксо-держащих продуктов вследствие карбониламинных реакций (рис. 1) [15]. В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности

Рис. 1. Способы упаковки картофельных полуфабрикатов

Р.З. Григорьевой и А.Ю. Просековым было проведено исследование по предотвращению потемнения очищенного картофеля путем использования водных растворов хлорида натрия, желатина, смеси лимонной и аскорбиновой кислот, исключение атмосферного ки- слорода. В ходе эксперимента было установлено, что лучшим способом предотвращения потемнения сырого очищенного картофеля является бланширование при температуре 98– 100 °С в течении 3–5 секунд с последующей обработкой в течении 50–60 минут в консервирующих растворах, в составе которых 1 % аскорбиновой и 1 % лимонной кислот, а также 0,35 % бензоата натрия или 0,2 % сорбата калия, при температуре 4–8 °С [4].

Помимо окислительных ферментов на процесс потемнения картофеля влияет дыхание клубней. Интенсивность дыхания измеряется количеством миллиграммов выделенного СО 2 или поглощенного О 2 в расчете на 1 кг продукта за 1 час. Разные сорта картофеля имеют различную интенсивность дыхания. При нанесении механических и других видов повреждений интенсивность дыхания повышается, а также существенно влияет на интенсивность дыхания поражение клубней картофеля физиологическими заболеваниями.

Цель данной работы состоит в исследовании возможности регулирования качества картофельных полуфабрикатов на основе ультразвукового воздействия [12]. Основными параметрами оценки являлись интенсивность дыхания, стойкость к потемнению и микробной порче.

Опытные образцы картофеля обрабатывались ультразвуком при разных условиях (табл. 3), в качестве контроля определен картофель без УЗ обработки.

В соответствии с условиями эксперимента очищенный картофель выдерживали в обработанной при разных режимах водопроводной воде в течение 30 минут, после чего упаковывали в условиях вакуума и закладывали на хранение при температуре (3 ± 0,2) °С.

Результаты оценки интенсивности дыхания в сопоставлении с исходными показателями состояния воды после ультразвуковой обработки представлены на рис. 2.

Таблица 3

Характеристика модельных образцов

Мощность обработки, Вт (% от номинальной мощности прибора)	Время обработки, мин
	20	15	10	5
400 (100 %)	20–100	15–100	10–100	5–100
Код образца	1	2	3	4

Рис. 2. Результаты исследования УЗВ на интенсивность дыхания картофельного полуфабриката

Оценка качества картофельных полуфабрикатов

Таблица 4

Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4	Контроль
Внешний вид сохранен, без явных изменений. Упаковка плотно прилегает к клубнеплоду, без подвижности и воздуха. Цвет не изменен, соответствует исходному	Внешний вид сохранен. Упаковка плотно прилегает к клубнеплоду, без подвижности и следов воздуха. Цвет не изменен и соответствует исходному	Внешний вид без явных изменений. Упаковка плотно прилегает к клубнеплоду без подвижности и следов воздуха. Цвет не изменен и соответствует исходному	Внешний вид без явных изменений. Упаковка плотно прилегает к клубнеплоду без подвижности с небольшими пузырьками воздуха. Цвет изменен незначительно в основном в местах точек роста	Внешний вид сохранен, но клубнеплоды потеряли твердость, немного размякли. Упаковка неплотно прилегает, клубнеплоды подвижны. Воздух заполнил часть упаковки. Цвет изменен в местах точек роста и местах физиологической порчи
		fl

В ходе изучения влияния ультразвука на интенсивность дыхания были сделаны выводы, что выделение СО 2 максимально замедлялось при режиме ультразвука 20–100 (20 минут воздействия на воду при максимальной мощности 400 Вт). При разных режимах УЗВ физикохимические показатели воды изменялись обратно пропорционально, так чем длительнее по времени было кавитирование, тем выше была её температура и ниже показатель pH.

На следующем этапе исследования мы определяли как изменились потребительские свойства картофельных полуфабрикатов в условиях вакуума по истечении семи дней хранения при температуре (3 ± 0,2) °С. Результаты комплексной оценки представлены в табл. 4.

В ходе наблюдения было установлено положительное влияние УЗВ на потребительские свойства картофельных полуфабрикатов. В частности, отмечено замедление интенсивности дыхания, что обусловило увеличение срока хранения при стабильности потребительских свойств.