УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ УПАКОВКИ, КОТОРЫЙ ВЫЗЫВАЕТ И ПОДДЕРЖИВАЕТ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ КРАСНЫЙ ЦВЕТ СВЕЖЕГО МЯСА
IMPROVED PACKAGING METHOD CAUSING AND MAINTAINING PREFERABLE RED COLOUR OF FRESH MEAT

Изобретение относится к упаковке пищевого продукта, и конкретнее - к способу упаковки и к упаковочной пленке, выполненной с возможностью перенесения материала на поверхность пищевого продукта для придания привлекательного вида пищевого продукта, содержащегося в упаковке.
Цвет как таковой остается единственной наиболее важной качественной характеристикой мяса, влияющей на его пригодность для продажи. У потребителей цвет является показателем свежести. Цвет мясу придает миоглобин. Это - сложный пигментированный белок, присутствующий в мышечной ткани всех животных. Его биологическая функция заключается в хранении и обеспечении кислорода. Он выполняет эту функцию путем обратимого связывания молекулярного кислорода, тем самым создавая межклеточный источник кислорода для митохондрий. Свинина и птица содержат меньше миоглобина, чем говядина, и поэтому их цвет светлее.
Миоглобин состоит из небелковой части, называемой гемом, и из белковой части, называемой глобином. Белковая часть является крупной полипептидной цепью, определяющей трехмерную конфигурацию молекулы миоглобина. Гемовая часть состоит из атома железа в плоском кольце. Глобиновая часть окружает гемовую группу и взаимодействует с ней таким образом, что стабилизирует молекулу. Гемовая группа является реакционноспособным центром миоглобина. Она имеет открытое место связывания, которое притягивает лиганд. Лиганд должен быть достаточно небольшим, чтобы вместиться в гемовый карман, и он должен иметь надлежащую электронную конфигурацию, чтобы связывать атом железа. Кислород хорошо отвечает этим требованиям, и именно таким образом миоглобин выполняет свою биологическую функцию переноса кислорода из крови в митохондрии.
Когда кислород поступает в гемовый карман, его электронная конфигурация изменяет форму глобиновой части молекулы таким образом, что влияет на характеристики светопоглощения. Именно присутствие или отсутствие лиганда в гемовом кармане, и сам лиганд влияют на изменения видимого цвета миоглобина.
+2
+3
Если лиганд в гемовом кармане отсутствует, то миоглобин находится в своем изначальном состоянии. Эта форма молекулы называется деоксимиоглобином. Его цвет - багровый. Если кислород присутствует в таких же высоких концентрациях, что и в земной атмосфере, то он захватывается в гемовый карман, и деоксимиоглобин становится оксимиоглобином. Его цвет - красный. Если кислородная упругость снижается, то происходит диссоциация кислорода от молекулы оксимиоглобина. При этом кислород имеет тенденцию забирать электрон из атома железа и оставлять этот атом в таком состоянии. При этом молекула воды перемещается в гемовый карман и становится лигандом, который отрицательно сказывается на светопоглощении. Окисленная форма миоглобина с водой в простетической гемовой группе называется метмиоглобином, и ее цвет - коричневый. При изменении химического состояния железа с железного (Fe) в железистое (Fe) трехмерная структура глобиновой части изменяется таким образом, что впускает воду в гемовый карман. Окисление атома железа всегда вызывает появление коричневого цвета.
Прочие переменные, сказывающиеся на стабильности глобиновой части, также влияют и на сродство гемовой группы для кислорода и на склонность химического состояния атома железа к окислению. Кислотность и высокая температура, например, во время термообработки могут денатурировать глобиновую часть, результатом чего будет нестабильность гемовой группы. При отсутствии стабилизирующих лигандов окисление гемового железа автоматическое, когда глобин денатурирован.
В свежем мясе (мышечная ткань после убоя) происходит непрерывная ассоциация и диссоциация кислорода с, и от гемового комплекса. То есть, имеется относительное обилие трех форм мышечного пигмента, который определяет видимый цвет свежего мяса. Вкратце, они содержат деоксимиоглобин (восстановленный миоглобин) багрового цвета; оксимиоглобин (насыщенный кислородом миоглобин) красного цвета; и метмиоглобин (окисленный миоглобин) коричневого цвета.
Деоксимиоглобиновая форма преобладает сразу после убоя животного. То есть, свежее мясо имеет багровый цвет. Этот багровый цвет может держаться долгое время, если пигмент не подвержен воздействию со стороны кислорода. Из-за нарезки или измельчения мяса пигмент подвергается воздействию со стороны атмосферного кислорода, и багровый цвет быстро превращается либо в ярко-красный (оксимиоглобин), либо в коричневый (метмиоглобин). Хотя деоксимиоглобин с технической точки зрения является более свежим, но именно красный или натуральный цвет мяса является у потребителя главным критерием его свежести.
Изменения относительного процентного содержания каждой из этих форм продолжаются в соответствии с продолжительностью воздействия со стороны кислорода на свежее мясо. Немедленное превращение багрового цвета в желательный ярко-красный или в нежелательный коричневый зависит от парциального давления кислорода на поверхности. Для багрового цвета благоприятны очень низкие уровни кислорода. Этот цвет преобладает при значениях 0-0,2%. Для коричневого цвета благоприятно лишь незначительно более высокое парциальное давление (0,2-5,0%). Дискриминация со стороны потребителя начинается с относительного количества метмиоглобина, равного 20%. Определенно коричневый цвет становится явным при 40% метмиоглобина, и обычно такое мясо становится нереализуемым.
Для цвета свежего мяса также важны биохимические реакции, происходящие в мышечной ткани после убоя. Эти реакции обусловлены присутствием активных гликолитических ферментов, которые превращают кислород в диоксид углерода. На цвет мяса влияет присутствие восстанавливающих коферментов, которые непрерывно превращают метмиоглобин обратно в деоксимиоглобин. Эти восстанавливающие коферменты называются метмиоглобинредуктазами, и их действие называется ВММГД - сокращение термина «восстанавливающее метмиоглобин действие». ВММГД можно охарактеризовать как способность мышцы восстанавливать метмиоглобин обратно в его естественное деоксимиоглобиновое состояние. Эта способность исчезает, когда окисляемые субстраты обеднены, или когда тепло или кислота денатурируют ферменты. Если ферменты теряют свое действие или становятся денатурированными, то железо гемового пигмента автоматически окисляется в метмиоглобин, и коричневый цвет стабилизируется и преобладает.
ВММГД продолжается некоторое время после убоя в зависимости от степени воздействия со стороны кислорода на ткань мяса. В течение этого времени кислород постоянно потребляется тканью мяса. Скорость потребления кислорода сокращенно называется как «СПК». Если мясо с высокой СПК подвергается воздействию со стороны кислорода, то кислородная упругость снижается настолько быстро, что ниже видимой поверхности создаются благоприятные условия для метмиоглобина. Если он близок к видимой поверхности, то это влияет на воспринимаемый цвет мяса. ВММГД важен для сведения к минимуму этого слоя метмиоглобина, который образуется между натурально-цветной поверхностью и багровой толщью. По мере ослабления ВММГД коричневый метмиоглобиновый слой утолщается и смещается к поверхности, в результате чего срок витринного хранения заканчивается. При высоком ВММГД слой метмиоглобина тонкий, и иногда визуально он не воспринимается.
В целях максимально возможного продления нужного внешнего вида мяса можно использовать практическую связь ВММГД и СПК с техническими условиями упаковки для розничной продажи. Герметично запечатанная упаковка с пленками, которые являются защитой от кислорода, обусловливает низкую кислородную упругость на поверхности мяса. Поэтому происходит образование метмиоглобина, и видимая поверхность изменяется в нежелательный коричневый цвет. Но если СПК достаточно высокая и опережает кислород, перемещающийся по упаковочной пленке, и ВММГД достаточно для восстановления образующегося на поверхности метмиоглобина, то изначальный деоксимиоглобин заменяет метмиоглобин. По истечении некоторого времени воспринимаемый цвет изменяется с коричневого на багровый. Потребителю неприемлемы оба этих цвета. Поэтому вакуумная упаковка сама по себе обыкновенно является неприемлемым техническим решением для приготовленного к продаже свежего мяса. С другой стороны, вакуумная упаковка целесообразна для прошедшего термообработку мяса и посолочных мясопродуктов, в которых миоглобиновый пигмент денатурирован теплом и стабилизирован нитритом. При удалении кислорода из упаковки обработанного посолочного мясопродукта цвет и вкус продукции ухудшается медленнее, чем при присутствии кислорода.
Некоторые виды свежего мяса подвергают вакуумной упаковке по причине ее известных преимуществ в сохранении качества продуктов. Например, вакуумная упаковка обычно используется для сортовых и субсортовых мясных кусков и также для замороженных порционных кусков. Для этих видов цвет продукта не столь важен. Однако цвет кусков, продаваемых в розницу, очень важен, а цвет, обусловленный вакуумной упаковкой, бывает неприемлемым. Таким образом, пищевая промышленность не может полностью использовать выгоды вакуумной упаковки в отношении продуктов, направляемых на продажу.
Как указано выше, простетическая гемовая группа создает цвет. Соответствующая литература указывает, что лиганды, не являющиеся кислородом или водой, также влияют на цвет мяса. Например, цианид и фтор обусловливают коричневый цвет, монооксид углерода обусловливает предпочтительный ярко-красный цвет, а оксид азота обусловливает тусклый красный цвет. В частности, способы обработки свежего мяса монооксидом углерода разработаны для упаковок готовой к продаже продукции. Ярко-красный миоглобиновый комплекс называется карбоксимиоглобином.
Нитрит натрия также влияет на цвет при введении его в мясо. Эта опробованная добавка является общеизвестным консервантом, используемым в процессе консервирования такого продукта, как ветчина, закусочное мясо, колбаса «болонья» и сосиски. Результат его присутствия с точки зрения цвета мяса и роста бактерий является главной причиной его широкого использования в мясной промышленности. Почти немедленно после его введения цвет сырого мяса превращается в серовато-коричневый. Это - обычное явление. Пигмент, относящийся к характерному коричневому цвету сырого консервированного мяса, иногда называют «оксид-азотным метмиоглобином». Указывается, что нитрит восстанавливается до газообразного оксида азота при растворении в мясных соках. Оксид азота - простейшая известная теплостойкая парамагнитная молекула (т.е. молекула с неспаренным электроном). При контактировании с сырым мясом в присутствии кислорода нитрит и оксид азота принимают коричневый цвет за счет увеличения диссоциации кислорода от оксимиоглобинового комплекса. Наличие кислорода окисляет присутствующий оксид азота в нитрит, тем самым восстанавливая его способность к ассоциации с миоглобиновой молекулой. Во время этих процессов преобразования гемовая группа теряет электрон, тем самым образуя коричневый метмиоглобин.
После термообработки в присутствии оксида азота глобиновая часть метмиоглобиновой молекулы денатурируется, и оксид азота притягивается в гемовый карман. Поскольку оксид азота имеет неспаренный электрон, поэтому его присутствие в гемовой группе содействует восстановлению атома железа обратно в его железное состояние. Цвет изменяется в ярко-розовый или темно-бордовый в зависимости от относительного количества миоглобина в мышечной ткани. Прошедшая термообработку консервированная свинина или птица имеет ярко-розовый цвет, и прошедшая термообработку консервированная говядина имеет цвет, более склонный к темно-бордовому.
Денатурированный (прошедший термообработку) миоглобиновый комплекс с оксидом азота в качестве его лиганда называется «нитрозогемохромом». В отсутствие кислорода этот пигмент очень стабильный, но присутствие кислорода фактически окисляет нитрозогемохром, и цвет изменяется на серовато-коричневый. В результате этого предпочтительной упаковкой для переработанного мяса является вакуумная упаковка с обеспечивающей высокую степень защиты пленкой. Она защищает нитрозогемохром от окисления кислородом, и поэтому цвет остается стабильным месяцами.
Обычная упаковка, используемая розничным магазином для свежего мяса, предусматривает расстилание тонкой полихлорвиниловой пленки вокруг пенопластового лотка, на котором лежит продукт. Эта пленка является проницаемой для кислорода, и поэтому первоначальный цвет мяса ярко-красный. Но срок годности для ярко-красного цвета длится не более трех дней. Поэтому этот вид упаковки нежелателен, поскольку цвет нередко становится неприемлемым до того, как ее можно выставить для продажи или продать. В связи с этим для централизованной упаковки требуется такой вид упаковки, который сохранит цвет свежего мяса на более долгое время.
Как вариант, можно применить лоток с модифицированной в отношении высокого содержания кислорода атмосферой. В настоящее время это наиболее распространенный вид упаковки для приготовленной к продаже продукции. Готовые кислородобарьерные лотки этого типа заполняют и запечатывают на быстродействующем оборудовании. Лоток обычно выполнен из пенопласта с кислородобарьерным слоем или из жесткого кислородобарьерного пластика. Газ с высоким содержанием кислорода затем вводят в лоток перед герметичным запечатыванием прозрачной пленки сверху лотка. В этом случае используемая для крышки пленка тоже имеет кислородобарьерную пленку и также обладает свойством некоторой усадки. Продукт неплотно уложен внутри упаковки, и пленка не контактирует с мясом, в результате чего имеется значительный промежуток между пленкой и продуктом (свободное пространство над продуктом), позволяя газу воздействовать на цвет мяса. Централизованные или местные производители упаковки в настоящее время с этим типом упаковки изготавливают целые мышечные отрубы или говяжий фарш. Среда с высоким содержанием кислорода в этой упаковке создает густой натуральный цвет, который длится дольше по сравнению с мясом, на которое действует кислород лишь с атмосферной концентрацией. Максимальный достижимый срок хранения составляет около 14 дней для говяжьего фарша, и 10 дней для целых мышечных отрубов. Поскольку это относится к видоизмененной среде внутри упаковок, поэтому наиболее распространенным методом является использование смеси, которая содержит 60-80% кислорода, остальное - диоксид углерода. Парциальное давление кислорода над мясом обеспечивает достаточное количество кислорода для активности ферментов и также для реакций с миоглобином. Миоглобиновый пигмент на поверхности превращается в оксимиоглобин до того, как дыхание ткани потребит излишний кислород, и результатом является образование более толстого слоя оксимиоглобина на поверхности и, вследствие этого, продление длительности витринного хранения. Но если к концу этой длительности хранения по цвету ВММГД снизится, то толстый оксимиоглобиновый слой окислится в метмиоглобин.
Упаковка с повышенным содержанием кислорода также имеет и прочие недостатки. В частности, фактическая длительность витринного хранения намного короче 14 дней, т.к. воздействие света фактически катализирует или ускоряет окисление ярко-красного цвета в нежелательный коричневый. Кроме того, целые мышечные отрубы под действием света тускнеют намного быстрее, чем измельченный продукт. Поэтому в магазинах им назначают цену трехдневной продажи и обозначают их как трехдневные, что сильно уменьшает время, имеющееся для реализации этого мяса. Причем окислительная прогорклость, присущая образованию метмиоглобина, и преждевременное потемнение являются тоже вопросами качества в связи с длительным воздействием со стороны повышенного содержания кислорода. Кроме этого упомянутое свободное пространство над продуктом в отдельной упаковке занимает много места в коробке. В результате чего возрастают транспортные и складские расходы. Наличие свободного пространства над продуктом для потребителя менее привлекательно, чем плотно завернутый кусок мяса.
В последнее время использование монооксида углерода одобрено в качестве составляющей газа, применяемого для упаковки с видоизмененной средой для готового к продаже продукта. Это техническое решение продемонстрировало существенное удлинение срока годности при хранении. Как упомянуто выше, когда монооксид углерода является лигандом миоглобинового комплекса, тогда появляется предпочтительный ярко-красный цвет. Это - очень целесообразный способ продления срока цветности, и промышленность в настоящее время нашла этому способу ряд применений. Этот тип упаковки с видоизмененной средой в целях нужного эффекта не имеет кислорода, а только - 0,4% монооксида углерода. Для этого способа требуется свободное пространство над продуктом, а образование предпочтительного ярко-красного цвета будет нарушаться в местах контакта мяса с пленкой. Патенты США №4522835; 6113962; 6270829 и 6521275 описывают способы использования моноокосида углерода и других газов для создания и сохранения нужного цвета свежего мяса.
Еще один метод, используемый некоторыми производителями упаковки для обеспечения централизованной упаковки и экономии за счет масштабности, заключается в использовании обычной ПВХ-обертки с проницаемой для кислорода пленкой внутри другой кислородобарьерной упаковки. Одну или несколько обычных упаковок обертывают в виде основной упаковки, в которую впускают газ либо с низким, либо с высоким содержанием кислорода для продления продолжительности хранения содержащихся в ней упаковок. Если используется газ с низким содержанием кислорода, то мясо приобретает натуральный цвет после удаления отдельных лотков из их основной упаковки. Этот метод хорошо продляет срок цветности, но иногда натуральный цвет получить трудно, т.к. атмосферные уровни кислорода не в достаточной степени проникают через пленку, которая покрывает поверхность мяса. Метод с применением высокого содержания кислорода ограничен местным уровнем распространения, т.к. продолжительность хранения короче, чем у упаковок с измененной средой с низким содержанием кислорода. Этот метод применения основной упаковки более часто используется для свинины и птицы.
В данной отрасли промышленности предлагались и прочие виды упаковки для улучшения внешнего вида упакованного пищевого продукта. Например, один из этих методов использует монооксид углерода как часть газа, который впускают во вторичную или внешнюю, основную упаковку. Монооксид углерода проникает через проницаемую внутреннюю упаковку и воздействует на цвет пищевого продукта аналогично кислороду, в результате чего продукт приобретает натуральный цвет. Но поскольку в газе с монооксидом углерода, впущенным в упаковку для окисления миоглобина, кислород не присутствует, поэтому красный цвет, вызванный монооксидом углерода, более стабильный. Поэтому он сохраняется дольше, чем красный цвет, обусловленный кислородом. Это удлинение времени до превращения красного цвета в коричневый поэтому улучшает привлекательность пищевого продукта для потребителя и повышает вероятность его продажи. Но для бескислородной/монооксид-углеродной упаковки в целях обеспечения нужного эффекта требуется специальное упаковочное оборудование и дополнительная наружная упаковка.
Помимо упомянутых упаковок использовались и применялись в известном уровне техники разнообразные другие добавки и газы для продления бактериологической и цветовой сохранности приготовленного для продажи мяса. Например, патент США №4683139 описывает способ улучшения и сохранения цвета свежего мяса до двух недель. Этот способ использует непосредственные добавки, как то: фосфатные соли, аскорбиновая кислота или соли щелочных металлов, и такой секвестрант, как лимонная кислота, - в сочетании с измененной средой упаковки. Этот патент и упоминаемые здесь источники относятся к стабилизированию цвета свежего мяса, обусловленного наличием кислорода.
Несколько патентов также описывают применение газов под давлением как средства обработки мяса перед упаковкой, чтобы усилить и стабилизировать предпочтительный красный цвет. Патент США 6716464 раскрывает такого рода использование газообразного кислорода. Эти способы также основное внимание уделяют красному цвету свежего мяса.
Другие способы, активно изменяющие среду упаковки для изменения цвета мяса, излагаются в патентах США №5481852 и 5989613. Продолжительность витринного хранения упаковок, выполненных согласно этим способам, очень короткая, и кислород используется как вещество, вызывающее изменение цвета. Аналогично, способ согласно патентам США №5866184 и 5711978 использует перфорации в лотке или крышке упаковки с измененной средой для обеспечения возможности пассивного вхождения кислорода в поверхность мяса в момент непосредственно перед выставлением в розничную продажу. Патенты США №5759650; 5591468 и 4055672 излагают способы, согласно которым наружный защитный пленочный слой снимают, оставляя под ним проницаемый слой пленки. Если защитный слой удалить непосредственно перед выставлением для продажи, то атмосферный кислород будет диффундировать в поверхность мяса, вызывая предпочтительное изменение цвета. Патенты США №5989610; 5597599 и 5352467 излагают использование разных газов и добавок. Все эти способы направлены на то, чтобы вызвать и сохранять насыщенную кислородом (красную) форму пигмента мяса для продления срока.
Патенты США №6046243; 5965264 и 5888528 относятся к инкапсулированию и последующему высвобождению бактерицидных газов в целях задерживания, регулирования, уничтожения или профилактики микробиологического загрязнения. Нитрит и оксид азота указаны в этих патентах как вещества, применение которых дает эти определенные эффекты. Упаковки мяса также упоминаются, в частности, в отношении диоксида хлора в качестве активного вещества против бактерий. Патентная заявка США 2004/0137202 раскрывает способ для покрытия поверхности контактной пленки оберточного материала для пищевого продукта активными ингредиентами или реагентами, которые выполняют разные вторичные эффекты или функции. В этом способе нитрит указан для функции консервирования.
И несколько патентов раскрывают использование нитрита в упаковочном материале в качестве ингибитора коррозии: патенты США №№6,533,962; 6,465,109; 6,033,599 и 5,281,471. В патенте США №5,271,471 приводится общее раскрытие, которое также указывает вакуумную упаковку и способ упаковки пищевого продукта.
Методика известного уровня техники относится к способам воздействия на цвет мяса, использующим пассивную или активную обработку мяса газом или химикатами. Некоторые эти способы также применяют физические свойства упаковки для содействия преобразованию цвета свежего мяса, как то: отслаиваемые защитные материалы, перфорации и упаковки с несколькими пленочными слоями. Но эти методы не указывают выбор предпочтительного красного цвета свежего мяса с применением нитрита, нитрата или окиси азота. Эти способы не создают и не сохраняют предпочтительный красный цвет свежего мяса в вакуумной упаковке.
Поэтому желательно обеспечить обладающий новизной вид упаковки, который вызывает и поддерживает красный витринный цвет мясной пищевого продукта, и имеет внешний вид, более близко напоминающий вид упаковки, обычно предлагаемый потребителям.
Сущность изобретения
Первая задача настоящего изобретения заключается в создании и поддержании предпочтительного красного цвета на поверхности свежего мяса. Имеется в виду цвет, который обычно соотносится со свежим мясом, на которое воздействовал кислород для создания насыщенной кислородом красной формы мясного пигмента. Настоящее изобретение решает эту задачу при помощи нитритных или нитратных соединений в упаковке, которая значительно продляет сохранность нужного цвета мясного пищевого продукта. В частности, настоящее изобретение обусловливает и сохраняет предпочтительный красный цвет при помощи нитрита или нитрата таким образом, чтобы обеспечивалась возможность реакции с миоглобиновым пигментом мяса для образования нитроксимиоглобина в соответствии с излагаемым здесь описанием.
Изобретение решает эти задачи путем создания условий в упаковке мясного пищевого продукта, которые обеспечивают возможность образования нитроксимиоглобина. В частности, обнаружено, что если сырое мясо подвергнуть воздействию нитритом натрия после вакуумной упаковки в защитной пленке, то его цвет изменится с красного на коричневый в течение нескольких минут. Но неожиданно по истечении некоторого времени (1-5 дней) цвет изменяется снова на ярко-красный. В течение этого времени преобладающий пигмент на поверхности мяса изменяется с оксимиоглобина на метмиоглобин на нитроксимиоглобин. Причина этого заключается в устранении кислорода и восстановлении метмиоглобина с возможностью образования нитроксимиоглобина. Вакуум, применяемый во время упаковочной стадии, не может устранить кислород, абсорбированный в поверхности мяса, т.к. он был связан в гемовый карман миоглобинового комплекса. Но СПК и ВММГД мяса могут устранить этот кислород и восстановить остающиеся метмиоглобиновые пигменты. Чтобы это изменение смогло произойти, нужно несколько дней. После восстановления метмиоглобиновых пигментов начинают преобладать нитроксимиоглобиновые пигменты, и цвет на поверхности мясного продукта превращается в предпочтительный ярко-красный.
Еще один аспект настоящего изобретения заключается в создании условий, которые позволят образование нитроксимиоглобина на видимых поверхностях мяса, не проходящих в толщу мяса. В частности, нитрит или нитрат набрызгивают на, или вводят в упаковочную пленку, образующую герметизирующий слой для пленки, которая должна располагаться непосредственно над пищевым продуктом и контактировать с ним. Количество нитрита, влияющего на эффективное превращение поверхностного деоксимиоглобина в нитроксимиоглобин, соотносится с концентрацией молекул миоглобина, естественно присутствующих в упаковываемом мясном продукте. Это количество значительно изменяется в зависимости от вида мяса, и у говядины и ягнятины оно выше, чем у свинины и птицы. Также концентрация молекул миоглобина разная у отдельных животных, изменяется с возрастом, полом или породой. На скорость и эффективность преобразования молекул миоглобина также влияет тип мышц и условия убоя. Изобретение используется для обеспечения образования нитроксимиоглобина только на видимой поверхности свежего мяса, и при этом продукт в своей толще остается в своем естественном миоглобиновом состоянии. В частности, желательная глубина повышенного проникновения цвета, обеспечиваемого этим способом, предпочтительно не превышает 10 мм приблизительно, и более предпочтительно - менее 6 мм.
Прочие объекты, признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидными из приводимого ниже подробного описания в совокупности с прилагаемыми чертежами.
Краткое описание чертежей
Предпочтительный вариант выполнения изобретения показан на чертежах, на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе упаковки, имеющей упаковочную пленку, содержащую оксид-азотное соединение;
Фиг.2А - вид в сечении упаковочной пленки, показанной на Фиг.1, на которой распылено оксид-азотное соединение;
Фиг.2В - вид в сечении упаковочной пленки, показанной на Фиг.1, где оксид-азотное соединение содержится в пленке; и
Фиг.3 - вид в перспективе вакуумной упаковки, включающей упаковочную пленку по изобретению.
Неденатурированный (сырой) оксид-азотный миоглобиновый комплекс для способа и упаковочной пленки по изобретению имеет главное значение. Сегодняшние научные теории характеризуют «оксид-азотный метмиоглобин» как пигмент, образующийся в результате воздействия на сырое мясо со стороны нитрита. Восстановленная форма этого пигмента исследовалась мало. Терминология для этого пигмента не устоялась. Исследователи называют его «оксид-азотным миоглобином», «нитрозомиоглобином» или «нитрозилгемохромагеном» и др. Во избежание путаницы в этом документе денатурированная и восстановленная форма оксид-азотного миоглобинового комплекса будет называться «нитроксимиоглобином».
Как упоминалось выше, видимая поверхность необработанного свежего мяса представляет собой в действительности три формы миоглобина. На цвет влияют пигменты на поверхности и в подповерхностном слое. Если мясо подвергается воздействию со стороны атмосферы, то оксимиоглобин преобладает в относительном процентном отношении пигментов, и цвет является ярко-красным. Если на сырое свежее мясо воздействует оксид азота, то метмиоглобин преобладает на поверхности, и цвет является коричневым. Но под поверхностью цвет мяса тускло-красный, и в толще - ярко-красный. Воспринимаемым цветом обработанного нитритом мяса является сочетание четырех пигментов, включая нитроксимиоглобин. Если кислород не присутствует и метмиоглобин восстановлен до деоксимиоглобина, то нитроксимиоглобиновая форма будет количественно больше других трех форм. Для восстановления метмиоглобина условия должны быть именно нужными условиями. Результаты экспериментов со способами по изобретению указывают, что цвет нитроксимиоглобина тот же, что и у оксимиоглобина и карбоксимиоглобина. Поэтому, когда нитроксимиоглобин является преобладающей формой миоглобинового пигмента на поверхности мяса, то воспринимаемым цветом будет ярко-красный.
Обращаясь к чертежам, на которых аналогичные ссылочные обозначения указывают аналогичные компоненты во всем описании: упаковка пищевого продукта по изобретению имеет общее обозначение 10, например - лоток по Фиг.1. Упаковка 10 может иметь любую нужную форму в зависимости от размера и конфигурации содержащейся в ней пищевого продукта 12 с видимой поверхностью 100. По изобретению этот способ целесообразно применять с любой миоглобин или гемоглобин-содержащей тканью, и он особо относится к пищевому продукту, приготовленному из говядины, свинины, телятины, ягнятины, баранины, цыплят или индейки; из дичи - оленины, куропаток и уток; из рыбы и морских продуктов. Фразы «мясной пищевой продукт» или «пищевой продукт» везде в данном документе относятся к любому из перечисленных выше видов мяса. Мясо может быть в разных формах, включая сортовые мясные отрубы и субсортовые отрубы, и розничные продукты - фарш, измельченный продукт.
Упаковка 10 может быть образована из любых соответствующих материалов, включая пенопласт и пластмассу, которые хорошо известны для использования при образовании пищевых упаковок или лотков 10 для пищевого продукта. Разумеется, для упаковки пищевого продукта можно использовать и только пленку в виде мешка или пакета, вакуумно-упакованных; и пленка может быть с термической усадкой, либо без таковой усадки. В предпочтительном варианте выполнения пищевой продукт 12 является таким мясом, как свежее мясо с верхней поверхностью 13а и с противоположной нижней поверхностью (не показана), соединенной сплошной поверхностью 13b боковой стенки, которая является пленочной упаковкой по изобретению. В предпочтительной упаковке пищевой продукт упакован в вакуумной термоусадочной упаковке, например - в лотке 10, имеющем нижнюю стенку 14, пару боковых стенок 16, проходящих вверх от нижней стенки 14, и пару концевых стенок 18, проходящих вверх от нижней стенки 14 и соединяющихся с боковыми стенками 16. Соответствующие стенки 14, 16 и 18, образующие упаковочный лоток 10, образуют емкость 20, в которую можно поместить пищевой продукт 12. Пищевой продукт 12 удерживается внутри упаковочного лотка 10 при помощи упаковочной пленки 22 над пищевым продуктом 12 и лотком 10, прикрепленной к каждому концу лотка 10. Упаковочную пленку 22 можно прикрепить к упаковочному лотку 10 любым соответствующим методом, например термоусадкой, запечатыванием термосваркой, клеем или любым другим соответствующим способом.
Обращаясь к Фиг.2А и 2В: упаковочную пленку можно образовать из любого соответствующего и предпочтительно по меньшей мере по существу прозрачного упаковочного материала, и ее можно выполнить однослойной или многослойной. В предпочтительном варианте выполнения пленка 22 имеет несколько слоев, чтобы пленка 22 могла гибко функционировать для различных целей. В предпочтительном варианте выполнения упаковочная пленка 22 имеет внутренний герметизирующий слой 24 с поверхностью 25 для контакта с мясом, и внешний слой 26. Кроме того, один или более внутренних слоев 28а и 28b можно включить в упаковочную пленку 22. Изобретение предполагает использование пленок, имеющих 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или более слоев.
Герметизирующий слой 24 содержит некоторое количество оксид-азотного соединения, - нитритное или нитратное соединение 30, которое используется для регулирования имеющегося в данное время цвета пищевого продукта 12. Нитратное или нитритное соединение 30 затем наносят на, или включают в слой 24 и, как вариант, в слои 26 и 28. Соединение 30 можно нанести на контактную поверхность 25 слоя 24, или ввести в герметизирующий слой 24 любым обычным способом при условии ровного диспергирования по контактной поверхности 25 слоя 24 и/или по всему слою 24, чтобы любая длина пленки 22 со слоем 24 содержала приблизительно аналогичные количества соединения 30 в герметизирующем слое 24 в целях равномерного его переноса на мясо через поверхность 25. В варианте выполнения, в котором соединение 30 включено в герметизирующий слой 24, толщина герметизирующего слоя 24 отрегулирована для оптимизации перемещения соединения 30 из слоя 24 при контакте с верхней и боковой поверхностями 13а и 13b пищевого продукта 12. Толщину слоя и/или количество соединения 30 для слоя 24 можно регулировать таким образом, чтобы, если необходимо, изменить скорость перемещения соединения 30 из слоя 24. При этом пленку 22 можно также образовать при помощи клеевого слоя 34, расположенного между слоями 24 и 28 пленки 22. Клей 34 может содержать оксид-азотное соединение 30 для регулируемого выделения соединения 30 через слой 24 в зависимости от материалов, используемых при образовании слоя 24.
Эксперименты
Упаковочная пленка по изобретению была разработана в результате экспериментов, в которых разнообразные химикаты распыляли на сырое мясо перед вакуумной упаковкой. Использовавшимися химикатами были различные восстанавливающие и окисляющие вещества, которые проверялись на предмет их влияния на восстанавливающее миоглобин действие (ВМГД) и на скорость потребления кислорода (СПК) в сыром мясе. Цель заключалась в стабилизировании условий дыхания мяса, чтобы замедлить окисление миоглобина после воздействия на него со стороны кислорода. Также проводилась оценка обычных используемых мясных добавок. Химикатами были различные фосфаты, сульфиты, кислоты и щелочи, соли, разные формы аскорбиновой кислоты, антиокислители, секвестранты кислорода, такие экстракты растений, как экстракт розмарина и пр., которые не входят в объем данного изобретения и не имеют прямого отношения к этому описанию.
В ходе этих экспериментов исследовали нитрит натрия и нитрат натрия. Было обнаружено, что очень небольшие количества нитрата или нитрата влияли на цвет мяса вакуумной упаковки. В частности, когда нитритом была покрыта внутренняя контактная поверхность пленки, цвет изменялся на коричневый незамедлительно после удаления кислорода с видимой поверхности. В некоторых экспериментах предпочтительный красный цвет неожиданно постепенно замещался коричневым и оставался стабильным в течение нескольких месяцев.
В результате выполненных проверок сделан вывод, не являющийся обязательным, о том, что газообразный оксид азота (NO) образуется в результате восстановления нитрита на упаковке, и этот газ сказывается на цвете мясного пищевого продукта. Считается, что газообразный оксид азота дает тот же эффект покраснения, что и газообразный монооксид углерода. Испытания, в которых мясной пищевой продукт контактировал с нитритом, обнаружили, что натуральный цвет имеет место только при отсутствии кислорода. Первоначальное потемнение пищевого продукта вызывается именно исходным небольшим количеством остаточного кислорода. Было обнаружено, что при высоком содержании остаточного кислорода для замены первоначального коричневого цвета на предпочтительный красный цвет требуется больше времени. В первоначальных экспериментах для полного развития красного цвета требовалось пять дней. На срок покраснения также влияет свежесть мышечного мяса и конкретный вид отруба. Причем, если для упаковочного материала использовалась пленка с плохими защитными свойствами, то время, необходимое для обеспечения желаемого покраснения, удлинялось. Причина этого заключается в перемещении кислорода через пленку, что обусловливает и сохраняет коричневый или темный цвет мяса внутри упаковки.
Для сокращения срока покраснения использовали более длительное воздействие вакуума при упаковке пищевого продукта. Было отмечено, что срок покраснения сокращался при более глубоком вакууме. Также было отмечено, что при более глубоком вакууме, если на поверхности пищевого продукта распыляли, разбрызгивали или иным образом наносили водный раствор нитрита, то срок покраснения можно было сократить приблизительно до 60 часов. При распылении, разбрызгивании или ином нанесении раствора нитрита на внутреннюю поверхность упаковки, и после его высыхания перед упаковкой, срок покраснения сокращался приблизительно до 48 часов. Кроме того, было отмечено, что срок покраснения, как правило, более короткий у свинины, чем у говядины. Для свинины требовалось меньше 24 часов. Обработанная свинина (свинина, имеющая около 10% или менее введенной смеси воды, соли и фосфата) демонстрировала более короткий срок покраснения, чем необработанная свинина. Говядина со сроком после убоя свыше 20 дней потребовала наибольшее время для покраснения - до 72 часов. С другой стороны, говядина с 10-дневным сроком после убоя покраснела за 24 часа. Это свидетельствует о том, что более высокая скорость потребления кислорода в свежем мясе имеет важное значение для сокращения времени покраснения.
Красный цвет, вызванный применением нитрата или нитрита упомянутым способом, очень стабильный и не темнеет при термообработке. Неконтролируемое введение нитрата или нитрита может создать проблему, заключающуюся в том, что визуально воспринимаемый показатель готовности при кулинарной термообработке пищевого продукта отсутствует, если газообразный оксид азота (или материал, вызывающий изменение цвета) проник в мышечное мясо или фарш до по существу центра отдельной порции. Поэтому важно регулировать уровень используемого нитрита - чтобы использовать только количество, достаточное для обеспечения очень неглубокого проникновения и покраснения (которое считается обусловленным проникновением оксида азота) только видимой поверхности пищевого продукта. С увеличением глубины проникновения газообразного оксида азота температура термообработки более не влияет на внутренний цвет продукта, тогда как обычно при термообработке цвет продукта должен становиться коричневым или серым. В этом случае невозможно выполнить термообработку продукта до нормального вида кулинарной готовности. Это важно учитывать и использовать минимальное воздействие нитрита на видимую поверхность мяса.
Этой цели можно достичь путем нанесения нитрита на контактную поверхность 32 герметизирующего слоя 24 или упаковочной пленки 22. После вакуумной упаковки пленка 22 контактирует с видимой поверхностью 100 пищевого продукта 12. Нитрит с поверхности 24 пленки растворяется в мясном соке и распадается на оксид азота, с достижением нужного результата. Самые лучшие результаты обеспечиваются, когда уровень нитрита регулируется таким образом, что выделяется только достаточное количество оксида азота, чтобы воздействовать на пигменты внутри видимой поверхности 100 пищевого продукта 12. Уровень нитрита, нужный для этого результата, не превышает одной десятой (1/10) нитрита, обычно используемого для посола. Концепция изобретения отчасти заключается в обеспечении регулируемой доставки достаточного количества оксида азота, чтобы повлиять на видимую поверхность 100 мяса 12. Уровни нитрита, обычные для посола, настолько высоки, что последствия их присутствия для цвета длятся и после термообработки. В предпочтительном варианте выполнения уровень нитрита, который можно использовать в способе по изобретению, настолько невелик, что в большинстве вариантов выполнения способа аналитическим путем обычной методикой он не обнаруживается в виде нитрита или нитрата в готовом продукте. Кроме того, это количество недостаточно для эффективного посола всего продукта 12.
В частности, в одном примере настоящего изобретения верхние 0,25 дюйма говядины, которая была под воздействием со стороны пленки, содержащей надлежащий уровень нитрита, были проверены на наличие нитрита. Следует отметить, что и после краткого (около 48 часов) и после длительного (около 7-10 дней) воздействия нитрит в мясе не обнаруживается (минимальный уровень обнаружения = 2,0 м.д. "миллионных долей"). То есть, для нужного эффекта следует очень небольшое количество нитрита натрия. Хотя предпочтительная глубина проникновения составляет около 0,25 дюймов (~6 мм), но также приемлемо и более глубокое проникновение нитрита в видимую поверхность до максимума в 0,375 дюйма (~10 мм).
В предыдущих исследованиях, когда нитрит был нанесен в виде покрытия на поверхность пленки, наблюдались концентрации выше 20 м.д.. При этих уровнях нитрит, по-видимому, проникал в видимую поверхность очень глубоко. Во время термообработки было невозможно достичь уровня запаха мяса, соответствовавшего внешнему виду «хорошей готовности». Ярко-розовый цвет, созданный нитроксимиоглобином, присутствовал в толще мясного отруба. Эти проверки оценивали пленку, которая контактировала с обеими сторонами мясного отруба. Последующие оценки с лотком, не содержавшим нитрит на поверхности контакта с мясом, все еще обнаруживали значительную глубину проникновения при оценке более высоких уровней нитрита. Но при использовании герметизирующей пленки с 20000 м.д. на термоусадочной упаковке глубина проникновения составила 3/16 дюйма. Было обнаружено, что на этом уровне последующие показатели термообработки аналогичны контрольным измерениям после 30 дней охлажденного хранения перед термообработкой. Во время термообработки потемнел и центр, и поверхность куска мяса. Тонкий слой ярко-розового цвета остался между поверхностью и центром.
Предпочтительный вариант выполнения этого способа предусматривает использование обработанной пленки 22 для вакуумной упаковки 10' - cогласно Фиг.3. Во время вакуумной упаковки весь воздух удаляют изнутри упаковки 10', в результате чего пленка 22 плотно контактирует с верхней поверхностью 13а и с боковой поверхностью 13b, т.е., с видимой поверхностью 100 мяса 12. Оптимальные результаты получают, когда контактирующая с мясом упаковочная пленка 22 эффективно предотвращает поступление кислорода из атмосферы после упаковки. Потому что, как упоминалось выше, небольшие количества кислорода ускоряют неприемлемое ухудшение цвета. Поэтому желательно уменьшить время, в течение которого на сырое мясо воздействует кислород во время операций нарезки или измельчения перед упаковкой. Остаточный кислород, поглощаемый поверхностью мяса во время нарезки и измельчения, устраняется послеубойным дыханием ткани сырого мяса. Поскольку для этого устранения требуется некоторое время, то этот способ лучше всего действует, когда растворение нитрита в соках мяса происходит постепенно. Было обнаружено, что включение нитритного соединения 30 в тонкий полимерный герметизирующий слой 24 многослойной упаковочной пленки 22 дало более лучшие результаты по сравнению с нанесением покрытия или посыпкой нитритного соединения 30 на внутреннюю поверхность 24 пленки, когда все соединение 30 находится непосредственно на видимой поверхности 100. Согласно еще одному варианту настоящего изобретения инкапсулирование нитритного соединения 30 или иная его защита, предусматривающая регулирование или задержку выделения оксида азота, считаются целесообразными для данного способа.
Один из наиболее хорошо выглядящих типов вакуумных упаковок в данной отрасли называется термином «термоусадочная упаковка». Это тип упаковки обычно использует жесткий лоток, на котором находится продукт. Прозрачная верхняя пленка размещается вокруг продукта во время выполнения вакуумной упаковки. Тонкая пленка образует оболочку вокруг всей видимой поверхности продукта. Это выглядит так, что будто бы на поверхности продукта никакой пленки нет. То есть, при помощи термоусадочной упаковочной пленки можно обеспечить хороший внешний вид мяса.
Предполагается, что кислородобарьерный лоток с содержащими нитрит или нитрат поверхностями, или без таковых, можно использовать с упаковочными пленками по изобретению. Кислородобарьерный лоток может сохранять свежий багровый цвет на поверхности контакта мяса с лотком, который превратится в красный после распаковки и под действием кислорода, либо лоток может содержать нитрит или нитрат на своей поверхности - согласно применению пленки в соответствии с настоящим изобретением.
Еще одно применение способа по изобретению заключается в использовании его с вакуумной упаковкой с такими обработанными мясопродуктами, как ветчина, закусочное мясо, колбаса «болонья» и сосиски. Этот продукт в большинстве случаев имеет вакуумную упаковку с защитными пленками, чтобы сохранять их характерный цвет. Этот цвет более устойчивый, чем свежее мясо, и обычно длится более 60 дней. Если происходит потускнение цвета, то оно вызвано окислением нитрозогемохромного пигмента. Это с наибольшей вероятностью происходит по причине истощения остаточного нитрита и поступления очень небольшого количества кислорода через упаковочную пленку. Данный способ поддерживает уровень остаточного нитрита на поверхности контакта пленки 22 с мясом, тем самым продляя сохранность цвета.
Регулирование темпа и количества газообразного оксида азота, выделяющегося с внутренней поверхности пленки после упаковки, пропитки или проникновения нитритного или нитратного соединения 30 в полимере с поверхностным слоем 24 контакта с пленкой, обеспечит возможность медленного и регулированного выделения соединения. Для этой цели были приготовлены полимерные пленки со следующим содержанием нитрита натрия в поверхностном слое 24 (по весу поверхностного слоя 24): 0, 1000, 5000, 10000, 20000 и 25000 м.д. Было обнаружено, что наименьшее количество проверяемого нитрита обусловило появление образования красного цвета пищевого продукта. При этом разные типы пищевого продукта продемонстрировали разные результаты с разными уровнями нитрита, присутствовавшего в пленке 22. Например, у свинины наилучшие результаты были с пленкой, имеющей 10000 м.д. нитрита, у говядины - с уровнем нитрита в пленке 22, равным 20000 м.д. То есть, уровень нитрита, нужный в пленке 22 для получения желательного и стабильного цвета, соотносится с уровнем миоглобина в пищевом продукте.
Несмотря на то, что описание настоящего изобретения изложено в отношении нитрита, но следует отметить, что изобретение также предполагает использование натриевой или калийной соли нитрита или нитрата, либо их смеси, которые являются общедоступными материалами, либо в этом изобретении можно использовать менее распространенные оксиды азота.
Поверхность пленки предпочтительно будет иметь 0,01 мг/кв.дюйм или менее, и более предпочтительно - 0,0077 мг/кв.дюйм или менее оксид-азотного вещества, например - нитрита, чтобы исключить нежелательно глубокое проникновение этого вещества в мясо во время контакта. Это количество сводит к минимуму дымку, чтобы упаковка имела желательную прозрачность. Содержащая оксид-азотное соединение пленка будет иметь хорошие оптические свойства и будет прозрачной. Пленка предпочтительно будет иметь дымку в значении менее 25%, предпочтительно - менее 20%, и более предпочтительно - менее 15% по стандарту ASTM D-1003-52. Поверхность предпочтительно будет иметь переносимое количество, по меньшей мере равное 0,0008 мг/кв.дюйм, и по меньшей мере 0,0016 мг/кв.дюйм, чтобы осуществить соответствующее изменение цвета в течение 96 часов после контакта с не имевшим термообработки мясом в защищенной от кислорода среде вакуумной упаковки.
Предпочтительно, для использования с говядиной используют около 1 м.д. (от веса говядины) на обработанной нитритом или нитратом поверхности пленки. Аналогично, для получения такого же эффекта для свинины можно использовать только 0,5 м.д. (от веса свинины). Обнаружено, что пленка, содержащая 10000 м.д. (0,106 мг/кв.дюйм) нитрита (в виде нитрита натрия), после 48 часов обеспечит перенос 0,0017 мг/кв.дюйм на поверхность мяса. При содержании 20000 м.д. (0,211 мг/кв.дюйм) за 48 часов будет перенесено количество 0,0077 мг/кв.дюйм.
Хотя описание данного изобретения относится к его применению для свежего мяса, но этот способ дает преимущества также и для свежей рыбы. В частности, если упаковочная пленка и способ применяются для свежей рыбы в вакуумной упаковке, то это применение повысит ее бактериологическую безопасность. В настоящее время безопасность имеющей низкое содержание кислорода упаковки для свежей рыбы имеет более высокий риск, чем проницаемая для кислорода или имеющая высокое содержание кислорода упаковка, т.к. упаковка с низким содержанием кислорода создает благоприятные условия для роста некоторых бактерий, например - для clostridium botulinum. Упаковка с повышенным содержанием кислорода является предпочтительной по этой причине, и государственные органы надзора требуют ее использование законодательно. Но наличие повышенного уровня кислорода также позволяет более быстрый рост бактерий, в присутствии которых продукт портится быстрее. Нитрит или нитрат и газообразный оксид азота лишают бактерии clostridium botulinum возможности выделять свой токсин. Поэтому их присутствие на поверхности вакуумной упаковки снижает этот риск и продляет бактериологический срок хранения рыбы.
Такая обработка пищевого продукта, как свинины, говядины и пр., также хорошо применима со способом и пленкой по изобретению. В частности, обычные ингредиенты обработки, которые включают в свой состав такие антиокислители, как экстракт розмарина или эриторбат, помогают ускорить распад оксида нитрита или нитрата. Прочие ингредиенты этих типов обработки, такие, как фосфат натрия, помогают стабилизировать пигмент миоглобина и повысить скорость потребления кислорода тканями мяса.
Прочие альтернативные варианты настоящего изобретения считаются входящими в объем излагаемой ниже формулы изобретения, которая определенно излагает и прямо выраженным образом заявляет объект данного изобретения.