Влияние биоразлагаемой ихтиожелатиновой пленки на качество мясных полуфабрикатов при хранении

В настоящее время применение биоразлагаемых и съедобных пленок и покрытий в процессе консервирования сельскохозяйственных продуктов является перспективным направлением, так как создает биодеградируемые упаковки на основе полисахаридов или белков, обладающие, к тому же, антимикробными свойствами. Широкое распространение получили пленки на основе таких природных биоразлагаемых полимеров, как крахмал, целлюлоза, хитозан, желатин, полипептиды, казеин [4]. Установлено [1, 16, 19], что защитные покрытия на основе хитозана оказывают подавляющее воздействие на развитие микрофлоры мяса и мясопродуктов, уменьшая в 1,5 раза интенсивность развития микрофлоры по сравнению с необработанными образцами. Использование полипептидно-полисахаридного покрытия оказывает бактериостатический эффект от применения покрытий на основе ксантана и карбоксиметил- целлюлозы, пролонгируя сроки хранения замороженных (шампиньоны с 12 до 18 месяцев, картофель с 18 до 24 месяцев) и охлажденных (свинина с 48 часов до 120 часов, карп с 24 до 48 часов) продуктов, булочек с 72 до 96 часов [2].

Создание упаковочных материалов с использованием многочисленных и дешевых биоотходов в качестве источника биополимеров является одним из возможных путей решения проблемы ресурсоэффективности. Желатин – один из наиболее изученных биополимеров, применяемых в качестве основы внешнего покрытия для защиты пищевых продуктов от высыхания, света и кислорода [14]. Рыбий желатин или ихтиожелатин приобрел значение в результате вспышки губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота и запрета на использование коллагена из кожи и костей свиней, а в некоторых регионах – по религиозным причинам. Кроме того, рыбная кожа, которая является основным побочным продуктом рыбоперерабатывающей промышленности, является ценным источником желатина. Обладая подходящими пленкообразующими и хорошими барьерными свойствами по отношению к кислороду и запахам при низкой и средней относительной влажности, ихтио-желатин подходит для производства биоразлагаемых и съедобных упаковочных материалов [11, 13–15]. Это позволяет одновременно решать две актуальные задачи: разработка технологии экологически чистых природных съедобных защитных покрытий пищевых продуктов и использование при этом продуктов переработки отходов рыбной промышленности.

В 2018 году в ФГБОУ ВО АГТУ создана и запатентована съедобная пищевая пленка на основе ихтиожелатина, для изготовления которой использовали желатин, полученный из рыбной чешуи [8]. Ихтиожелатин получали в соответствие с техническими условиями, разработанными на кафедре «Технология товаров и товароведение» ФГБОУ ВО АГТУ. Индивидуальной особенностью ихтиожелатина является температура плавления 22-24 °С и возможность кулинарной обработки продукта вместе с ней. Для получения пленки использовали ихтиожелатин и глицерин [9, 12]. Пленка хранится в герметичной картонной коробке при температуре (20 ± 5) °С и влажности 45–50 %.

Целью данного исследования является изучение влияния биоразлагаемой ихтиожела-тиновой пленки на качество мясных полуфабрикатов при хранении и биологическая оценка возможности использования ее для пролонгирования сроков хранения замороженных пищевых продуктов.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования являлись биоразлагаемые пленки из ихтиожелатина, изготовленные по технологии Сергазиевой О.Д. [12] и замороженные мясные полуфабрикаты (пельмени), упакованные в биоразлагаемые пленки (опыт) и полиэтилен (контроль).

Оценка свойств биоразлагаемой ихтио-желатиновой пленки необходима для определения пригодности к использованию их в качестве упаковочного материала для пищевых продуктов.

Образцы контрольной группы полуфабрикатов упаковывали в полиэтилен, хранили в условиях, установленных ГОСТ 33394-15; образцы опытной группы упаковывали в биоразлагаемую пленку и хранили в аналогичных с контрольной партией условиях.

Биоразлагаемую плёнку исследовали по следующим показателям: органолептические, устойчивость в хранении, микробиологические, биодеградабельность.

Органолептические показатели. Биоразлагаемую пленку оценивали по органолептическим показателям: внешний вид, запах, цвет, продолжительность растворения, микроскопическая структура.

Растворимость образцов одинакового размера и массы проверяли в холодной и горячей воде, фиксировали время полного растворения [17].

Изучение микроскопической структуры (внешний вид поверхности пленки, однородность, наличие включений и дефектов) их-тиожелатиновой пленки (квадрат пленки размером 1×1 см) сразу после ее изготовления осуществляли методом оптической микроскопии с использованием техники светлопольной микроскопии при увеличении ×400 (микроскоп «Микромед 3-20М»).

Устойчивость пленки в хранении определяли при температурах 24, 37, 42 °С. В асептических условиях квадраты пленки 3×3 см помещали в стерильные чашки Петри и хранили при заданных температурах в течение 8 недель. При этом осуществляли контроль показателей безопасности пленки в соответствии с требованиями ТР ТС 021/2011 по микробиологическим показателям: КМАФАнМ (ГОСТ 10444.15-94), БГКП (ГОСТ 31747-2012), дрожжи и плесневые грибы (ГОСТ 10444.12-2013), Listeria monocytogenes (ГОСТ 32031-2012), Salmonella (ГОСТ 31659-2012).

Оценку биоразлагаемости пленки проводили методом имитации почвенных условий [5]. Полоски пленки размером 2×5 см закрепляли на стерильном предметном стекле и помещали в контейнеры с почвой с влажностью 60 %. Экспонирование образцов проводили в течение 8 недель, при этом отмечали изменение внешних и структурных показателей пленки. Внешние изменения отмечали визуально, структурные – при микроскопии контрольного и опытного образцов пленки.

Полуфабрикаты (мясные пельмени) исследовали по следующим показателям:

– санитарно-микробиологические: КМА-ФАнМ, БГКП, дрожжи и плесневые грибы, Listeria monocytogenes , Salmonella ;

– органолептические показатели: внешний вид, запах, вкус по ГОСТ 9959-2015, пробу варкой проводили в исследуемой пленке;

– физико-химические показатели: перекисное (ГОСТ Р 34118-2017) и кислотное число (ГОСТ Р 55480-2013) определяли в начале хранения, на 39, 60, 72 сутки как показатели, характеризующие сохранность продукта в хранении.

Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов в съедобной пленке проводилась в соответствии с требованиями МУК 4.2.1847-04 по предполагаемому сроку хранения (табл. 1).

Таблица 1

Периодичность контроля при установке срока годности

Предполагаемый срок годности, сутки	Периодичность контроля – контрольные точки проведения исследований
	Сутки хранения
30 (при –10 °С)	свежеиз-готовленные		10	20	30	39
60 (при –18 °С)	свежеиз-готовленные	15	30	45	60		72

Согласно ГОСТ 33394-2015 пельмени хранят при температуре воздуха не выше –10 °С. Рекомендуемые сроки годности пельменей при температуре хранения не выше – 10 °С составляют не более одного месяца; при температуре хранения не выше –18 °С – не более шести месяцев. При определении в процессе хранения санитарно-микробиологических показателей безопасности учитывали, что температура в холодильных витринах сети супермаркетов составляет (–10 ± 1) °С, следовательно, срок хранения данной группы товаров составляет не более одного месяца. Определяли микробиологические показатели безопасности по точкам контроля по предполагаемым срокам годности 30 и 60 суток.

Результаты и их обсуждение

При исследовании органолептических показателей биоразлагаемой ихтиожелатино-вой пленки установлено, что исследуемая пленка однородная, прозрачная, бесцветная, без следов растрескивания, хрупких зон, наплывов и пузырей, без включения нераство-ренных и посторонних частиц, без вкуса, обладает эластичностью, с гладкой поверхностью без трещин. Полная растворимость без остатка и посторонних запахов в холодной воде происходит в течение 60–80 минут, в горячей – 4–5 минут.

Методом оптической микроскопии в све-жеизготовленной пленке обнаружены фибриллярные структурные образования: волокна разной длины и ширины, зеленые и серые включения различных размеров, форм и цветов. Пленка имела неоднородную, местами пузырчатую структуру (рис. 1). Такие включения, возможно, являются частицами чешуи. Аналогичные данные получены Макаровой Н.В. [6] при исследовании съедобной пленки на основе яблочного сырья. Анализ данных микроскопии показал наличие крупных частиц выжимок яблок, отдельных пузырьков воздуха и дефектов в структуре пленки.

При хранении пленки на основе ихтиожелатина при разных температурах в течение 8 недель условно-патогенные микроорганизмы и микроорганизмы порчи не обнаружены ни на одной точке контроля. При температуре 24 °С КМАФАнМ за 5 недель увеличилась в 1,2 раза, превы- сив норматив ТР ТС 021/2011 на 8-ю неделю хранения на 4 % (табл. 2).

Превышение КМАФАнМ отмечено на 5й неделе хранения пленки при температурах 37 и 42 оС (5,7×104 и 5,1×104 КОЕ/г соответственно). Однако данные показатели не являются критичными, так как в течение всего времени хранения биопленки величина КМАФАнМ находится в пределах допустимого титра (104 КОЕ/г). Таким образом, можно говорить о стабильности пленки в хранении при температуре 24 °С.

При исследовании биоразлагаемости образцов ихтиожелатиновой пленки через 2 недели экспонирования в почве отмечены внешние изменения пленки: потеря целостности, прозрачности, эластичности и увеличение хрупкости. Структурные изменения представляют собой встраивание почвенных частиц в состав пленки (рис. 2). Наблюдалось частичное разрушение структуры пленки мицелиальными нитями и бактериальными клетками.

При попытке изъять из почвы пленку че- рез 8 недель экспонирования обнаружили полное ее отсутствие. Пленка полностью разрушилась и стала неотделимой от почвы. По некоторым данным [10], полимер считается биоразлагаемым, если вся его масса разлагается в почве или воде за шесть месяцев. Изменения пленки уже через 2 недели экспонирования в почве и полное разложение в течение 8 недель позволяет сделать вывод о ее низкой устойчивости к почвенной микробиоте и высокой биодеградабельности в естественных условиях.

При санитарно-эпидемиологической оценке сроков годности полуфабрикатов, упакованных в ихтиожелатиновую пленку, в течение всего времени хранения все микробиологические показатели соответствовали нормативным. Результаты определения КМАФАнМ представлены на рис. 3.

Количество МАФАнМ в продукте, упакованном в полиэтилен, при хранении в течение 1 месяца колеблется в пределах нормы (от 3,7×105 до 1,5×106 КОЕ/г). Далее, после окончания нормативного срока хранения, посте-

Рис. 1. Микроскопия свежеизготовленной ихтиожелатиновой пленки, ×400

Таблица 2

Изменение КМАФАнМ пленки при хранении (КОЕ/г)

Температура хранения	Срок хранения пленки, недель
	0	1	3	5	8
норма	5x10 4
24 °С	3,8×104	4,0×104	4,3×104	4,7×104	5,2×104
37 °С		4,1×104	4,9×104	5,7×104	5,7×104
42 °С		4,1×104	4,2×104	5,1×104	5,8×104

Рис. 2. Микроскопия ихтиожелатиновой пленки после экспонирования в почве, ×400

норма п/э пленка

...*... съед пленка сутки

Рис. 3. Динамика количества МАФАнМ в замороженных мясных полуфабрикатах

пенно повышается и на 45-е сутки превышает норму в 1,4 раза, на 60-е – в 15 раз, на 72-е сутки – в 18 раз.

Количество МАФАнМ в продукте, упакованном в ихтиожелатиновую пленку, сохранялось в пределах нормы – от 3,2×105 – 1,5×106 и 1,8×106 КОЕ/г в течение 30 и 60 суток хранения соответственно и превышает норму в 1,8 раз только на 72-е сутки. Незначительные колебания КМАФАнМ свидетельствуют о стабильности показателя. Упаковка в пленку на основе ихтиожелатина способствует сохранности продукта и не позволяет активно развиваться микроорганизмам на протяжении 60 суток хранения замороженных пельменей, что пролонгирует срок их хранения при температуре (–10 ± 1) °С в два раза.

Аналогичные результаты получены Moreira [18] при изучении влияния съедобного покрытия из хитозана на естественную микрофлору пищевых продуктов (мезофильную, психрофильную, дрожжевую и плесневую, молочнокислые бактерии и колиформные бактерии). Пленка с хитозаном снижала общее количество мезофильных и психро-фильных бактерий по сравнению с контрольными образцами в течение 20 суток холодильного хранения, показывая значительное снижение во всех популяциях микроорганизмов (от 2,0 до 4,5 log КОЕ/г). По окончании хранения дрожжи и плесеневые грибы были доминирующей флорой. Количество молочнокислых бактерий оставалось относительно низким в течение всего времени хранения во всех образцах. Хитозановое покрытие подавляло рост общей колиформной группы на протяжении всего времени хранения.

При хранении замороженных пельменей в пленке на основе ихтиожелатина обнаружили отсутствие условно-патогенных, патогенных микроорганизмов (БГКП, Listeria monocytogenes , Salmonella ) и микроорганизмов порчи (плесневые грибы) как в течение нормативного срока хранения (30 суток), так и после его окончания (45, 60, 72 суток), что соответствует требованиям ТР ТС 021/2011.

При определении органолептических показателей отметили, что пельмени в полиэтиленовой упаковке по окончании сроков хранения (39 суток) теряют выраженный вкус и аромат специй, но форма, цвет теста остаются неизменными, так же как и вид на разрезе приготовленных пельменей. На 45-е сутки органолептические показатели определяли только визуально, так как вкус и запах не определяли из-за превышения норм ТР 021/2011 по КМАФАнМ (2,8×106 КОЕ/г).

Количество МАФАнМ в пельменях, упакованных в ихтиожелатиновую пленку, на 54е сутки не превышало нормативный показатель, хотя этот срок хранения превышает нормативный в 1,8 раза. На 72-е сутки хранения определяли только внешний вид и цвет на разрезе, так как обнаружено превышение КМАФАнМ (3,6×106 КОЕ/г). При оценке органолептических показателей обнаружили пельмени с нарушенной оболочкой, отмечен бледный цвет теста и начинки.

Физико-химическими показателями, ха- рактеризующими сохранность продукта в хранении, являются перекисное число, кислотное число, как показатели окислительной порчи жирового компонента. Данные исследования проводятся не менее 3-х раз в течение срока испытания – в начале хранения, в конце заявленного изготовителем срока годности и по окончании резервного срока, совпадающего с окончанием испытаний [7]. Исследованные пельмени изготовлены с применением животных или смеси животных и растительных масел с массовой долей жира 10 %, поэтому исследования перекисного и кислотного числа вели при сроках годности 30 суток и более. Динамика перекисного и кислотного чисел в замороженных пельменях, хранившихся в контрольной и опытной упаковках, представлена в табл. 3.

Перекисное число не должно превышать 10 ммоль активного кислорода/кг для пищевых нерафинированных растительных масел и 2 ммоль активного кислорода/кг для рафинированных дезодорированных масел марки премиум, высшего сорта и предназначенных для детского питания [3]. Согласно исследованиям Махачевой Е.В. [7], величина перекисного числа мясных полуфабрикатов, приготовленных по технологии охлажденных блюд в процессе холодильного хранения составляет 4 ммоль активного кислорода/кг. Этот показатель подтверждает хорошее качество продукции и позволяет прогнозировать сохранность изделий после тепловой обработки, интенсивного охлаждения и хранения. В нашем исследовании при заморозке и дальнейшем хранении гидролитические процессы в продукте, упакованном в ихтиожела-тиновую пленку, протекали медленнее, чем в контрольном образце, упакованном в поли-

Таблица 3

Динамика перекисного и кислотного чисел в пельменях замороженных

Сроки хранения, сутки Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг Кислотное число, мг КОН на 1 кг жира опыт – ихтиожела-тиновая пленка контроль – полиэтиленовая пленка опыт – ихтиожела-тиновая пленка контроль – полиэтиленовая пленка 0 5,0 5,1 0,5 0,6 39 7,2 10,7 0,6 2,3 60 8,3 10,7 1,8 2,8 72 10 ,0 16,1 2,5 4,5 этиленовую пленку. В момент изготовления перекисное число во всех образцах составило 5,0-5,1 ммоль (1/2 O2)/кг и не превышает допустимую норму – 10 ммоль (1/2 O2)/кг. Результаты исследований перекисного числа в процессе хранения показали его рост во всех образцах. При упаковке полуфабрикатов в полиэтиленовую пленку показатель перекисного числа уже через месяц хранения превысил допустимую норму. В образце, упакованном в ихтиожелатиновую пленку, значение перекисного числа оставалось в пределах нормы на всем протяжении хранения, но, тем не менее, имело высокий уровень (10 ммоль (1/2 O2)/кг) на 72-е сутки хранения.

Гидролитические изменения жиров в охлажденных и замороженных продуктах обычно определяются кислотным числом. В момент закладки на хранение кислотное число в образцах, включая контрольный, имели практически одинаковые показатели и не превышали допустимые нормы (до 4,0 мг гидроокиси калия (КОН) на 1 кг) и составили 0,5–0,6 мг КОН/кг. В опытных образцах, упакованных в ихтиожелатиновую пленку, кислотное число увеличивалось значительно медленнее, чем в контрольных образцах, в которых кислотное число на окончание хранения (72 суток) имело максимальное значение – 2,8 мг КОН/кг.

Полученные результаты показателей сохранности продукта (перекисное и кислотное числа) подтверждают данные санитарномикробиологического и органолептического контроля. Таким образом, пельмени заморо- женные, упакованные в ихтиожелатиновую пленку, имеют пролонгированный вдвое срок хранения, который составляет не более 60 суток при температуре (–10 ± 1)°С.

Заключение

Использование изучаемой ихтиожелати-новой биопленки позволяет решить проблему пролонгирования сроков хранения замороженных продуктов с сохранением их потребительских свойств. Данные исследования подтверждают, что пленка защищает продукт от действия кислорода и микробиологической порчи.

Свежеизготовленная ихтиожелатиновая пленка имеет неоднородную структуру с вор-синистыми волокнами и включениями. Их-тиожелатиновая пленка устойчива в хранении при температуре 24 °С в течение 3-5 недель, патогенные микроорганизмы и микроорганизмы порчи не обнаруживаются ни на одной точке контроля. Хранение более 5 недель и при повышенных температурах (37 и 42 °С) повышает количество МАФАнМ в 1,2–1,4 раза.

Исследованная ихтиожелатиновая пленка обладает высокой биодеградабельностью в естественных условиях, за пять недель большая часть пленки разлагается в почве, через 8 недель полностью разрушается. В горячей воде пленка растворяется без остатка и постороннего запаха.

Срок годности замороженных полуфабрикатов увеличивается в 2 раза (от 30 до 60 суток) при температуре хранения (–10 ± 1) °С и их упаковке в ихтиожелатиновую пищевую пленку.