Изучение влияния консервантов на сроки хранения полуфабриката из животного сырья

УДК 664.6; 663053; 579.672; 579.678

С. В. Борисова, О. В. Старовойтова ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСЕРВАНТОВ НА СРОКИ ХРАНЕНИЯ ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ

Ключевые слова: микроорганизмы, консерванты, диацетат натрия, сорбиновая кислота.

Приведены данные по влиянию различных концентраций таких консервантов, как диацетат натрия и сорбиновая кислота на качественный состав и количественное содержание микрофлоры сливочного крема, используемого в производстве мучных кондитерских изделий, в процессе его хранения.

Keywords: microorganisms, preservatives, sodium diacetate, sorbic acid.

It presents data on the effect of different concentrations of preservatives such as sodium diacetate and sorbic acid on the qualitative composition and quantitative content of the microflora of butter cream used in the manufacture of confectioner, during storage.

Здоровое питание предполагает потребление разнообразных пищевых продуктов и, следовательно, их производство и обеспечение безопасности. Вот почему проблема максимального сохранения полуфабрикатов и готовых продуктов в условиях промышленного производства и быта приобретает первостепенное значение.

Известно, что до 25 % произведенного в мире продовольствия подвержено действию микроскопических грибов, а повсеместно распространенные стрептоккоки и стафилококки приводят к порче пищевых продуктов, особенно животного происхождения. Употребление в пищу продуктов в значительной степени обсемененных микроорганизмами опасно для здоровья, а в ряде случаев - и жизни человека, поскольку многие микроорганизмы в процессе своего развития продуцируют токсины, вызывающие отравления (иногда приводящие к летальному исходу), а сами же микроорганизмы могут инициировать инфекционный процесс.

Решение проблемы безопасности пищевых продуктов связано с использованием консервантов - веществ, предотвращающих развитие микроорганизмов. При выборе консервантов следует руководствоваться их безопасностью, то есть данными токсикологической оценки, включающей результаты мутагенного, канцерогенного, тератогенного и т. д. действия на высшие организмы.

В связи с выше сказанным представляло интерес исследовать влияние различных концентраций консервантов на количественный и качественный состав микрофлоры сливочного крема, используемого в производстве тортов и пирожных, в процессе его 27-суточного хранения.

Исследования проводились с использованием в качестве консервантов сорбиновой кислоты и диацетата натрия. При выборе консервантов, добавляемых в сливочный крем, мы руководствовались данными литературы об их влиянии на разные группы микроорганизмов. Так, например, диацетат натрия подавляет развитие в основном бактерий, а сорбиновая кислота - дрожжей и плесневых грибов [1].

Сорбиновую кислоту добавляли в интервале концентраций 0,01-0,5 %, а диацетат натрия - 0,05-1,0 % к массе сливочного крема.

Опытные и контрольные образцы анализировали на 0; 6; 16 и 27 сутки.

Результаты анализов, характеризующие количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) в присутствии сорбиновой кислоты и диацетата натрия представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, в течение всего исследованного периода хранения сливочного крема в контрольных образцах КМАФАнМ значительно увеличивалось с продолжительностью хранения. Причем значение 40700 КОЕ/г сливочного крема в контрольных образцах 16-

суточного срока хранения не превышало предельно допустимого значения 50000 КОЕ/г, установленного СанПиН 2.3.2.1078, а значение 71000 КОЕ/г в контрольных образцах 27-суточного хранения превышало его.

Таблица 1 - КМАФАнМ в 1 г сливочного крема

Название консерванта Концентрация консерванта, % КОЕ/г

0 сут 6 сут 16 сут 27 сут

Контроль 0 4130±620 12200±1098 40700±3663 71000±6390

Сорбиновая кислота 0,01 сс 5000±450 4800±432 3000±270

0,05 сс 4900±441 3300±290 2300±203

0,1 сс 4300±387 3500±315 2400±216

0,25 сс 4600±414 1500±135 1400±126

0,5 сс 2500±225 1400±126 1100±99

Диацетат натрия 0,05 сс 12000±1080 18300±1647 17100±1539

0,1 сс 12700±1143 8500±765 6800±612

0,25 сс 17000±1530 3900±351 2100±189

0,5 сс 15400±1386 4300±387 2400±216

1,0 сс 14850±1340 2900±261 1300±117

Иная картина наблюдалась в присутствии консервантов. В целом с увеличением срока хранения полуфабриката имело место снижение количества микроорганизмов. Независимо от добавленных концентраций консервантов в опытных образцах сливочного крема количество КОЕ/г практически во всех образцах сливочного крема на порядок ниже предельно допустимого значения.

Как видно из таблицы 1, сорбиновая кислота в большей степени оказывала угнетающее действие на микроорганизмы в сравнении с диацетатом натрия. Так, в присутствии сорбино-вой кислоты в течение 6-суточного срока хранения в опытных образцах значения количества КОЕ/г практически в 2 раза меньше контрольных. Причем с продолжительностью хранения сливочного крема количество КОЕ/г в образцах снижалось.

В присутствии диацетата натрия в течение 6-суточного срока хранения количество КОЕ/г образцов в опытных вариантах было практически на уровне контрольных значений или несколько выше. Наибольшая разница (14 %) между контрольными и опытными значениями наблюдалась для образцов сливочного крема с концентрацией данного консерванта 0,25 %. Снижение количества КОЕ/г образцов в течение этого периода хранения в опытных образцах с увеличением концентрации добавленного консерванта не наблюдается, как в случае сорби-новой кислоты.

Такие значения количества КОЕ/г образцов сливочного крема можно объяснить тем, что, с одной стороны, эффективность действия диацетата натрия, как консерванта, может проявиться в течение нескольких недель, а, с другой стороны, скачкообразное изменение значений может быть связано с неравномерностью распределения водного раствора диацетата натрия по жирорастворимой фазе сливочного крема.

В результате дальнейшего хранения образцов сливочного крема с диацетатом натрия отмечено, что тенденция изменения количества КОЕ/г образцов сливочного крема в присутствии этого консерванта такая же, как и в присутствии сорбиновой кислоты. С увеличением срока хранения сливочного крема, как и с увеличением концентрации консерванта, количество КОЕ/г снижалось. Исключение составлял образец с концентрацией 0,5 % диацетата натрия,

значение количества КОЕ/г продукта которого несколько выше таковых в образцах с его концентрацией 0,25 %, что также, скорее всего, связано с неравномерным распределением консерванта по массе сливочного крема.

Обращает на себя внимание и тот факт, что с увеличением срока хранения наблюдалась тенденция снижения количества КОЕ/г сливочного крема. Такая зависимость может быть объяснена тем, что гибель всех микроорганизмов при использовании консервантов привходит в течение нескольких недель, что согласуется с данными литературы [1].

Морфологические исследования показали, что на среде для определения КМА-ФАнМ, вырастали преимущественно споровые, в меньшей степени не споровые (палочки) и кокковые (стафилококки, стрептококки и диплококки) формы бактерий.

Известно, что антимикробное действие диацетата натрия связано с содержанием в нем уксусной кислоты, которая, главным образном, снижает рН продукта. Бактерии рода Lactobacillus обладают значительной кислотостойкостью [2], и вероятность обнаружения их в исследуемом продукте была достаточно высока в процессе всего исследованного периода хранения.

Механизм действия уксусной кислоты, по всей вероятности, связан с денатурацией белков. Она проникает в клетки микроорганизмов через клеточную стенку и вызывает денату-рирацию белков клеточной плазмы [3].

Антимикробное действие сорбиновой кислоты многосторонне. С одной стороны, ее угнетающее действие связано с подавлением ферментов таких, как енолаза и лактатдегидрогена-за [4]. Кроме того, она вмешивается в цикл лимонной кислоты и подавляет малатдегидрогена-зу, изоцитратдегидрогеназу, а-кетоглутаратдегидрогеназу, сукцинатдегидрогеназу, фумаразу, а также аспартазу. Она способна связывать по двойным связям связывать сульфгидрильные группы белков, подавлять действие каталазы и пероксидазы [1]. С другой стороны, сорбиновая кислота воздействует на клеточные мембраны [5].

Эффективность действия сорбиновой кислоты возрастает при значениях рН, близких к нейтральным, так как она находится в недиссоциированной форме, в которой проявляет свое антимикробное действие, что подтверждается полученными результатами исследования.

Полученные результаты показали, что в присутствии сорбиновой кислоты значения количества КОЕ/г образцов сливочного крема ниже, чем в присутствии диацетата натрия, что несколько противоречит общепринятому мнению о более эффективном воздействии диацетата натрия на бактерии в сравнении с сорбиновой кислотой. Однако, как показал анализ литературы, данные там приведены достаточно противоречивые [1].

В таблице 2 представлены данные о влиянии консервантов на присутствие в полуфабрикате колиморфных бактерий - бактерий группы кишечной палочки (БГКП). Как показали результаты исследований, в контрольных образцах 6-суточного срока хранения БГКП в разведении, предусмотренном СанПиН 2.3.2.1078 0,01 мл обнаружены не были, однако в контрольных образцах более 16-суточного срока хранения в предельно допустимом разведении 0,01 мл обнаружены БГКП.

В опытных образцах, независимо от типа и концентраций добавленных консервантов в установленном СанПиН 2.3.2.1078 объеме исследуемого материала обнаружены не были на протяжении всего периода исследования.

Полученные результаты исследований подтверждают литературные данные. Так, сорбиновая кислота подавляет рост бактерий вида Escherichia coli и усвоения ими таких аминокислот, как серина и аланина, а также синтез нуклеиновых кислот и активность лактатдегид-рогеназы [1]. Вследствие частичного разрушения клеточной мембраны поток протонов в клетку усиливается, и клетка должна расходовать большее энергии, чтобы компенсировать изменение разности потенциалов [5]. Действие же диацетата натрия связано с понижением рН, неоптимальным для развития данной группы бактерий (pH0pt - 7-7,5).

Таким образом, показано, что добавленные консерванты эффективны против БГКП.

В таблице 3 представлены результаты, позволяющие судить о воздействии исследуемых консервантов на дрожжевые организмы.

Таблица 2 - Бактерии группы кишечной палочки в 0,01 г сливочного крема

Название консерванта Концентрация консерванта, % КОЕ/ 0,01 г

0 сут 6 сут 16 сут 27 сут

Контроль 0 - - + +

Сорбиновая кислота 0,01 - - - -

0,05 - - - -

0,1 - - - -

0,25 - - - -

0,5 - - - -

Диацетат натрия 0,05 - - - -

0,1 - - - -

0,25 - - - -

0,5 - - - -

1,0 - - - -

Таблица 3 - Количество дрожжей в 1 г сливочного крема

Название консерванта Концентрация консерванта, % КОЕ/г

0 сут 6 сут 16 сут 27 сут

Контроль 0 94±8 1025±92 15680±1411 43680±3931

Сорбиновая кислота 0,01 - 160±14 60±5 40±3

0,05 - 130±12 10±1 10±1

0,1 - 110±9 10±1 10±1

0,25 - 102±9 - -

0,5 - 34±3 - -

Диацетат натрия 0,05 - 102±9 30±3 20±2

0,1 - 64±5 30±3 20±2

0,25 - 102±9 20±2 10±1

0,5 - 70±6 10±1 -

1,0 - 40±3 - -

Как видно из таблицы 3, с продолжительностью срока хранения количество КОЕ/г в образцах сливочного крема в контрольных вариантах монотонно увеличивалось с 94 до 43680. Причем даже в образцах 6-суточного срока хранения в контроле количество дрожжей уже превышало предельно допустимые СанПиН 2.3.2.1078 нормы (100). В опытных образцах наблюдалась такая же тенденция изменения количества КОЕ/г, как и в случае МАФАнМ. С увеличение концентрации консервантов количество КОЕ/г снижалось [6].

На шестые сутки допустимое СанПиН 2.3.2.1078 значение количества КОЕ/г в образцах сливочного крема было только в образце с концентрацией сорбиновой кислоты 0,5 %, что практически в 3 раза ниже предельно допустимой величины. Причем в большинстве образцов количество КОЕ/г было меньше значения, установленного СанПиН 2.3.2.1078.

В процессе дальнейшего хранения опытных образцов было обнаружено, что при всех исследованных концентрациях сорбиновая кислота угнетала развитие дрожжей. В образцах сливочного крема с концентрацией этого консерванта 0,25 и 0,5 % дрожжи обнаружены не были. Такие результаты согласуются с данными литературы о высокой эффективности сорби-новой кислоты против дрожжей [1].

На шестые сутки хранения (табл. 3) монотонного уменьшения количества КОЕ/г в образцах сливочного крема с увеличением концентрации диацетата натрия, как в случае сорби-новой кислоты, не наблюдалось. Отмечено скачкообразное изменение значений количества КОЕ/г в образцах крема, что, вероятно, связано с неоднородностью продукта в фазовом отношении и неравномерным распределением консерванта по всей массе.

Как и в случае сорбиновой кислоты в присутствии диацетата натрия, с увеличением срока хранения сливочного крема наблюдалась тенденция снижения количества КОЕ/г продукта, причем в образцах с концентрацией 1,0 % дрожжи обнаружены не были. На 27-е сутки хранения не обнаружены и в образце с концентрацией 0,5 %.

Такие результаты несколько не согласуются с литературными данными, где наблюдали полное подавление дрожжей при концентрации 4,0-4,5 % уксусной кислоты [7]. Вероятно, концентрационная зависимость может быть связана с видовыми особенностями дрожжевых организмов.

В целом оба консерванта оказывали угнетающее действие на дрожжи, которое усиливалось с увеличением используемых концентраций.

В таблице 4 представлены результаты исследований по влиянию консервантов на плесневые грибы. Определенной зависимости изменения количества КОЕ/г в образцах сливочного крема от добавленных концентраций сорбиновой кислоты и диацетата натрия в полуфабрикат и срока его хранения не обнаружено. Количество КОЕ/г в контрольных и опытных образцах на протяжении 27-суточного срока хранения лежит в пределах значений, установленных Сан-ПиН 2.3.2.1078 (50 КОЕ/г).

Таблица 4 - Количество плесневых грибов в 1 г сливочного крема

Название консерванта Концентрация консерванта, % КОЕ/г

0 сут б сут 1б сут 27 сут

Контроль 0 - 1±0,1 10±1 -

Сорбиновая кислота 0,01 - - 10±1 -

0,05 - 1±0,1 - -

0,1 - 1±0,1 - 10±1

0,25 - - - -

0,5 - - 10±1 20±2

Диацетат натрия 0,05 - - - 10±1

0,1 - 1±0,1 - 10±1

0,25 - 1±0,1 - -

0,5 - - - 20±2

1,0 - - 10±1 -

Из литературы известно, что, с одной стороны, диацетат натрия обладает хорошей, а сорбиновая кислота - высокой эффективностью в отношении плесневых грибов [1]. С другой стороны, приводятся данные о расщеплении сорбиновой кислоты плесневыми грибами рода Aspergillus и Penicillium [8].

Можно предположить, что значения 27-суточного хранения крема 10 и 20 КОЕ/г в образцах сливочного крема с концентрацией сорбиновой кислоты 0,1 и 0,5 %, соответственно, а также практически значения всех образцов за исключением с концентрацией диацетата натрия

0, 25 и 1,0 %, соответственно, могут свидетельствовать об утилизации консервантов в качестве дополнительного источника углерода. Однако статистическая обработка данных показала, что все они лежат в пределах ошибки изменения.

В результате исследований было установлено, что ни в контрольных, ни в опытных образцах сливочного крема, согласно нормам СанПиН 2.3.2.1078, в 0,01 г исследуемого материала бактерии вида Staphylococcus aureus не были обнаружены. Не выявлены они были и в больших количествах контрольных образцов - в 1 г сливочного крема, что свидетельствовало о его доброкачественности в отношении бактерий данного вида.

В таблице 5 приведены данные, свидетельствующие о действии сорбиновой кислоты и диацетата натрия на бактерий рода Salmonella. Как видно из таблицы 5, в контрольных образцах были обнаружены бактерии рода Salmonella на протяжении всего периода хранения, в не допустимой навеске продукта - 25 г сливочного крема согласно СанПиН 2.3.2.1078, что свидетельствовало о недоброкачественности продукта по данному показателю.

Таблица 5 - Количество бактерий рода Salmonella в 25 г сливочного крема

Название консерванта Концентрация консерванта, % КОЕ/г

0 сут б сут І6 сут 2? сут

Сорбиновая кислота контроль + + + + + + + + + + + + + + + +

0,01 + + + + + + + + + + + +

0,05 + + + + + + + + + -

0,1 + + + + + + + -

0,25 + + + + + + -

0,5 + + + + - - -

Диацетат натрия 0,05 + + + + + + + + + + + + + + + +

0,1 + + + + + + + + + + + + + + + +

0,25 + + + + + + + + + + + + + + + +

0,5 + + + + + + + + + + + + + + + +

1,0 + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + - сплошной рост на чашке Петри + + + - на 3/4 заросшая чашка Петри + + - на 1/2 заросшая чашка Петри + - на 1/3 заросшая чашка Петри

- - отсутствие роста на чашке Петри

Чтобы подтвердить принадлежность выросших на диффиренциально-диагностических средах Эндо и Плоскирева характерных колоний для рода Salmonella, были осуществлены пересевы на дополнительные среды: Левина и Вильсон-Блера (висмут-сульфитный агар).

После 24-часового инкубирования посевов проводили предварительный, а 48-часового

- окончательный учет результатов. Было отмечено, что на среде Вильсона-Блера выросли колонии черного цвета с характерным металлическим блеском; на среде Эндо - круглые бесцветные и розоватые; на среде Плоскирева - прозрачные колонии, но более плотные, чем на среде Эндо; на среде Левина - слабо-розовые и розовато-фиолетовые.

Микроскопическая картина была представлена неспоровыми Гр" полиморфными палочками с округлыми краями.

Чтобы подтвердить принадлежность обнаруженных колоний бактерий к роду Salmonella, были также проведены биохимические и серологические исследования.

Полученные результаты показали, что исследуемые бактерии образовывали сероводород, не обладали уреазной активностью, не образовывали индол, сбраживали маннит и обладали подвижностью. Кроме того, они обладали самоагглютинацией.

На основании вышеперечисленных признаков и результатов было решено отнести их к роду Salmonella.

Как видно из таблицы 5, диацетат натрия не оказывал влияния на бактерии этого рода. На чашках Петри с дифференциально-диагностическими средами обнаруживался сплошной бактериальный рост независимо от концентрации и срока хранения продукта.

Иная картина наблюдалась при добавлении в исследуемый продукт различных концентраций сорбиновой кислоты. Так, в образцах 6-суточного срока хранения с увеличением концентрации добавленного консерванта эффект угнетения бактерий рода Salmonella был очевиден. В образцах с наибольшей концентрацией сорбиновой кислоты бактерий рода Salmonella обнаружено не было. С уменьшением концентрации консерванта площадь зарастания чашки Петри бактериями увеличивалась: в концентрации 0,25 % заполненность чашки Петри составляла 1/3, в концентрации 0,1 % - 1/2; в концентрации 0,05 % - 3/4, а в концентрации 0,01 % -1, соответственно.

В течение 16-суточного периода хранения продукта площадь заполнения была меньше (табл. 5), а по истечении всего периода исследования рост наблюдался на чашках Петри, засеянных бактериями из образца с концентрацией сорбиновой кислоты 0,01 %. Следовательно, эффект угнетающего действия сорбиновой кислоты на бактерии рода Salmonella возрастал с увеличением срока хранения на протяжении всего периода исследования.

Хотя из литературы известно, что действие сорбиновой кислоты направлено, главным образом, против дрожжей и плесневых грибов [9], есть данные и об угнетении каталазаполо-жительных бактерий, особенно строгих аэробов [1].

Наши результаты показали, что сорбиновая кислота достаточно активно угнетает развитие бактерий рода Salmonella, что может быть связано с подавление, как каталазной активности, так с ингибированием ферментной системы в целом, участвующей в процессах получения клеткой энергии и деления клеток, а также с воздействием на клеточную оболочку бактерий. Таким образом, эффективность воздействия сорбиновой кислоты в отношении бактерий рода Salmonella очевидна и возрастает с увеличением ее концентрации и сроками хранения в течение всего исследованного периода времени.

Литература

1. Люк, Э. Консерванты в пищевой промышленности / Э. Люк, М. Ягер. - СПб.: Гиорд, 2000.- 256 с.

2. Woolford, M. K. Microbiological screening of the streight chein fattyacids (C1-C12) as potential silage additives / M. K. Woolford // J. Sci. Food Agric. - 1975. - № 26. - P.219-228.

3. Reynolds, A.E. The mode of action of acetic acid on bacteria / A. E. Reynolds // Diss. Abstr. - 1975. - № 35. - P.4935-4936.

4. Azukas, J. J. Sorbic acid inhibition of enolase from yeast and lactic acid bacteria / J. J. Azukas // Food Technology. - 1983. - № 54. - Р.15-19.

5. Eklund, T. The effect of sorbic acid esters of p-hydroxybenzoic acid on the protonmotive force in Escheri-hia coli membrane vesicles / T. Eklund // Journal General Microbiology. -1985. - № 131. - P.73-76.

6. Никитина, Е.В. Изменение восстановительных и генопротекторных свойств солей фенозана под действием хлебопекарных дрожжей / Е. В. Никитина, О. В. Старовойтова, З. Ш. Мингалеева, О. А. Решетник // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2007. - № 5. - С. 86-91.

7. Yamamoto, Y. Inhibitory activity of organic acids on food spoilage bacteria (Studies on grown inhibition of food spoilage microorganisms for low solt foods.Part I) / Y. Yamamoto, K. Higashi, H. Yoshii // Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi. - 1984. - № 31. - P.525-530.

8. Finol, M. L. Depletion of sorbate from different media during growth of Penicillium species / M.L. Finol, E.H. Marth, R.C. Lindsay // J. Food Protect. - 1982. - № 45. - P. 398-404.

9. Wallhaufier, K.H. Der EinfluP von Sorbinsaure auf mycotoxinbildende Pilze in Lebensmitteln / K.H. Wallhaufier, E. Luck // Dtsch, Lebensm. Rundsch. - 1970. - № 66. - S.88-92.

© С. В. Борисова - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, borsv@rambler.ru; О. В. Старовойтова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, Starovoitova-oks@mail.ru.