Оценка показателей свежести радиационно-обработанной свинины

УДК 637.05:637.5

Р.Т. Тимакова

ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ СВЕЖЕСТИ РАДИАЦИОННО-ОБРАБОТАННОЙ СВИНИНЫ

В результате проведенных исследований установлено, что применение метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) с высокой степенью достоверности позволяет обнаружить радиационно-обработанное мясное сырье по основным параметрам ЭПР сигнала. Установлены отличительные особенности свинины, от свиней разной мясной продуктивности, к воздействию ионизирующего излучения. Так, в частности, в мясной свинине выявлена высокая интенсивность ЭПР сигнала по сравнению с ее значением в беконной свинине. Радиационная обработка свинины (поглощенная доза 0,4-0,47 кГр) обеспечивает высокие показатели микробиологической безопасности мясного сырья и доброкачественности жира, а также органолептических показателей свежести мяса. Уменьшение антиоксидантной активности в ра-диационно-обработанной свинине определяет возможность применения потенциометрического метода в качестве косвенного метода для обнаружения радиационно-обработанной продукции, а показатель анти-оксидантной активности как его индикатор.

Ключевые слова: свинина, радиационные технологии, метод ЭПР, антиоксиданты, органолептиче-ская оценка, микроорганизмы

R.T. Timakova

THE EVALUATION OF RADIATION-PROCESSED PORK FRESHNESS INDICATORS

As a result of the research it was found that the use of electronic paramagnetic resonance (EPR) method allows with high degree of reliability to detect radiation-processed meat raw materials by main parameters of the EPR signal. The distinctive features of pork (from pigs of different meat productivity) by the ionizing radiation influence are established. Thus, the high intensity of the ESR signal was detected in pork meat in comparison with its value in bacon pork. Radiation processing of pork (absorbed dose of 0,4-0,47 kGr) provides high levels of microbiological raw meat safety and fat goodness, as well as organoleptic characteristics of meat freshness. The reduction of antioxidant activity in radiation-processed pork allows to use the potentiometric method as an indirect method for detecting radiation-processed products and the indicator of antioxidant activity as its indicator.

Key words: pork, radiation technologies, EPR method, antioxidants, organoleptic evaluation, microorganisms.

DOI: 10.17217/2079-0333-2019-47-62-67

Введение

В условиях «продовольственного эмбарго» агропромышленный комплекс нашей страны показал высокие результаты по откорму и выращиванию скота и птицы. Общее производство скота и птицы на убой в живом весе увеличилось на 19,6% по сравнению с 2013 г., в том числе производство свиней - на 26,6%. Производство свиней на убой составляет 31,3% в общем объеме производства скота на убой в живом весе, что позволило перейти на полное обеспечение населения нашей страны отечественной свининой.

Для динамичного развития свиноводческой отрасли требуется расширение внешних рынков сбыта. Несмотря на то, что в 2017 г. экспорт продукции свиноводства увеличился на 34,2% по сравнению с аналогичным периодом 2016 г., его доля в общем объеме производства незначительна и составляет 2,3%. Интеграция нашей страны в общемировое пространство применения прогрессивных технологий обработки и хранения сырого мяса, в частности применение радиационных технологий, активно используемых за рубежом, в будущем позволит повысить конкурентоспособность российских предприятий. С 2017 г. в центре услуг антимикробной обработки продуктов питания ускоренными электронами «Теклеор» на территории индустриального парка

«Агропромышленный парк К-Агро» (д. Старомихайловское, Боровской район, Калужская обл.) осуществляется радиационная обработка пищевого сырья, в том числе мясного (кроме мяса птицы, кролика и конины), в соответствии с требованиями ГОСТ 33820-2016 «Мясо свежее и мороженое. Руководство по облучению для уничтожения паразитов, патогенных и иных микроорганизмов». Применение радиационных технологий соответствует основному принципу «зеленой химии» -создавать полезный продукт, не оказывая при этом вредного воздействия на окружающую среду. Преимущества радиационных технологий - простота и универсальность, безотходность и экологическая безопасность, высокое качество получаемых продуктов и экономическая выгода [1].

Высокая эффективность радиационной обработки обеспечивает микробиологическую безопасность при одновременном пролонгировании сроков годности и сохранении исходного агрегатного состояния мясного сырья. Доза ионизирующего излучения 0,5-3 кГр способствует уменьшению микробиологической обсемененности в мясе и мясопродуктах, доза 3-10 кГр приводит к дезактивации неспорообразующих бактерий (Salmonella, Campylobacter, Listeria). Радиационная обработка свиных туш дозой излучения 0,3 кГр позволяет инактивировать личинки трихинелл и свиного цепня, большое количество паразитов и гельминтов гибнет при обработке дозой менее 1 кГр без изменения вкуса пищи [2]. Анализ радиационной чувствительности кишечной палочки (Escherichiacoli) и листерии (Listeria monocytogenes) в свиных субпродуктах (сердце, тонкая и толстая кишка, печень) показывает, что обработка дозой 4кГр приводит к значительному сокращению числа патогенных микроорганизмов. Результаты исследований позволяют предположить, что низкие дозы ионизирующего излучения могут существенно снизить микробное число и снизить риск загрязнения мяса пищевыми патогенами [3]. Обработка дозой 3кГр продлевает срок годности мяса и мясопродуктов на 14 дней при температуре хранения 0-3°С [4-6].

Вместе с тем обработка ионизирующим излучением пищевых продуктов со значительным содержанием жира может привести к ухудшению органолептических показателей и к накоплению перекисных соединений, поскольку свободные радикалы, образующиеся в процессе обработки мяса, ускоряют окисление липидов [7-11]. Одновременно с этим ряд авторов отмечает, что в мясе окислительные изменения липидов незначительны за счет присутствия белков и продуктов взаимодействия, оказывающих антиокислительное действие [12]. На сегодняшний день уже доказанным является тот факт, что избыточное накопление свободных радикалов в организме является одной из причин, вызывающих у человека преждевременное старение и развитие многих болезней и, как отмечают Н.В. Макарова с соавторами [13], отсутствие или ухудшение собственной антиоксидантной системы защиты.

Общеизвестно, что радиационная обработка вызывает молекулярные изменения, такие как образование ионов, свободных радикалов, новых стабильных молекул, а также расщепление химических связей молекул, присутствующих в пище. Скорость цепной реакции зависит от соотношения количества образующихся свободных радикалов и «гибнущих» радикалов [14].

К активным веществам, связывающим образовавшиеся радикалы и предотвращающим накопление их избытка, относятся антиоксиданты [15, 16]. Их содержание и содержание свободных радикалов взаимосвязано; антиоксиданты препятствуют накоплению токсичных продуктов окисления, участвуют в различных видах обмена веществ, способны изменять активность других регулирующих систем, участвуют в построении структурных элементов клетки [17]. Антиокси-дантные свойства мяса и мясопродуктов обеспечиваются ферментативной и неферментативной системами (пептиды, токоферолы, убихинон, фосфолипиды, минеральные вещества, некоторые аминокислоты и др.). Н.С. Лебедева с соавторами [18] отмечают, что в свежем мясе содержатся в основном водорастворимые антиоксиданты, а содержание жирорастворимых антиоксидантов незначительно. Свинина отличается повышенным содержанием жирорастворимых антиоксидан-тов, по содержанию водорастворимых она уступает баранине и конине.

Интенсивность окислительных процессов в мясном сырье определяется особенностями метаболизма животных, главным образом, видовой принадлежностью скота и птицы, состоянием их прооксидантных систем. Последнее обстоятельство особенно важно для сохранности свинины, которая отличается от мяса других сельскохозяйственных животных повышенным содержанием жировой ткани.

Автор в своем исследовании провела эксперимент по определению влияния радиационной обработки на качество мясного сырья и его антиоксидантную активность в мясе разных пород свиней, указанных в ГОСТ 27774-88 (СТ СЭВ 5963-87) «Свиноводство. Термины и определения».

Материалы и методы

Для проведения исследований были сформированы две группы первичных образцов охлажденного мяса. Отбор первичных образцов мякотной ткани проводили по ГОСТ Р 51447-99 (ИСО 3100-1-91) «Мясо и мясные продукты. Методы отбора проб».

Первая группа первичных образцов получена от туш свиней-молодняка мясного направления продуктивности; вторая группа первичных образцов - от туш свиней-молодняка беконного направления продуктивности. Согласно ГОСТ 31476-2012 «Свиньи для убоя. Свинина в тушах и полутушах. Технические условия» свиньи для убоя, используемые для формирования первой группы, в зависимости от половозрастных признаков, живой массы и толщины шпика относились ко второй категории; а для второй группы - к третьей категории. Для исследования были отобраны передние отруба туш свиней.

Каждая группа первичных образцов была разделена еще на две группы образцов: контрольные, необработанные ионизирующим излучением и опытные образцы, обработанные ионизирующим излучением дозой 3кГр в Центре радиационной стерилизации (ЦРС) Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина линейным ускорителем электронов модели УЭЛР-10-10С2. Исследование осуществляли методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) на портативном автоматизированном спектрометре ЭПР марки Labrador Expert X-диапазона в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52529-2006 «Мясо и мясные продукты. Метод электронного парамагнитного резонанса для выявления радиационно-обработанных мяса и мясопродуктов, содержащих костную ткань». При этом учитывали результаты экспериментальных исследований ряда авторов [19], установивших, что идентификация радиационно-обработанного мясного сырья возможна с высокой степенью достоверности и по мякотным частям мясного сырья. Появление ЭПР сигнала обусловлено ионизацией молекул и появлением радикалов, а также косвенного (побочного) действия при радиолизе воды, поскольку ее возбужденные молекулы диссоциируют с образованием радикалов, и это приводит к активизации цепных реакций. Микробиологические и органолептические показатели свежести мяса определяли по общепринятым методикам. Антиоксидантную активность как интегральный показатель суммарного содержания антиоксидантов определяли инверсионным потенциометри-ческим методом, используя многофункциональный потенциометрический анализатор МПА-1, в основу работы которого положен способ определения ОА/АОА в растворах с использованием медиаторной системы K3[Fe(CN6)] / K4[Fe(CN6)] [20].

Исследования проводили в десятикратной повторности. Полученные в ходе эксперимента результаты обработаны с помощью стандартных методов компьютерного анализа и определения коэффициента Стьюдента.

Результаты и обсуждение

При исследовании контрольных образцов свинины методом ЭПР было установлено, что свинина ранее не была радиационно-обработана. Данный факт подтверждается отсутствием ЭПР-сигналов. После обработки ионизирующим излучением опытных образцов свинины зафиксированы следующие показатели ЭПР-сигнала: по мясной свинине амплитуда пика составляла (8,62 ± 0,22) • 10 5 отн. ед. при ширине сигнала 9,96 ± 0,02Гс; по беконной свинине амплитуда пика составляла (7,59 ± 0,16) • 10-5 отн. ед. при ширине сигнала 10,18 ± 0,02Гс (p < 0,05). ЭПР сигналы опытных образцов мясной свинины отличаются более высокой амплитудой пика (на 13,6%) и более узким сигналом (на 2,2%).

Результаты исследований образцов мякотной ткани после обработки ионизирующим излучением показали, что поглощенная мясом доза составляет 0,47 кГр и 0,40кГр для мясной и беконной свинины соответственно. Уравнение регрессии зависимости величины поглощенной дозы (Z) от дозы излучения (Х) как технологического параметра и от площади ЭПР-сигнала (7) для ОМТ свинины представлено уравнением регрессии:

Z = -0,27995 + 0,1957 • X + 465,974 • Y.

По результатам органолептической оценки было установлено, что контрольные и опытные образцы охлажденной свинины, полученные от свиней разной мясной продуктивности, полностью соответствуют характерным признакам свежего мяса. Свинина имела светло -розовый цвет, консистенцию плотную и упругую, специфический запах, свойственный све-

жему доброкачественному мясу. Запах осаливания отсутствовал. Результаты органолептиче-ской оценки были подтверждены микробиологическими показателями и показателями доброкачественности жира.

Результаты микробиологических исследований охлажденной свинины показали их соответствие допустимым уровням обсемененности Техническому регламенту Таможенного союза 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» и соответствие Техническому регламенту Таможенного Союза 034/2013 «О безопасности мяса и мясной продукции». Далее было установлено, что в опытных образцах охлажденной свинины после ее обработки ионизирующим излучением полностью отсутствовали КМАФАнМ, БГКП (колиформы), патогенные микроорганизмы, в том числе Salmonella и Listeria Monocytogenes, бактерии рода Proteus. В контрольных охлажденных мясных и беконных образцах свинины обнаружены находящиеся в пределах допустимого уровня КМАФАнМ, они составили 0,3 • 10 КОЕ/г и 0,4 • 10 КОЕ/г соответственно. Таким образом, бактерицидное действие ионизирующего излучения оказало положительное влияние на снижение микробиологической обсемененности радиационно-обработанной свинины.

По кислотному и перекисному числам определяют скорость гидролитических и окислительных процессов липидов. Эти показатели во всех образцах охлажденной свинины соответствовали показателям доброкачественного мяса. Более низкими они были в образцах мясной свинины по сравнению с образцами беконной свинины. Результаты проведенных исследований показали, что радиационная обработка свинины обеспечивает снижение показателей кислотного и пере-кисного чисел, абсолютные их значения для контрольной и опытной групп в мясе свиней разной мясной продуктивности показаны в табл. 1.

Таблица 1

Показатели кислотного и перекисного чисел в жире, выделенном из мясного сырья контрольных и опытных, подвергнутых ионизирующему облучению, образцов, полученных от свиней разной мясной продуктивности

Группа образцов Кислотное число, мг КОН/г жира Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг жира

Мясная свинина

Контрольная группа 0,56 ± 0,03 0,76 ± 0,03

Опытная группа 0,56 ± 0,04 0,68 ± 0,02

Беконная свинина

Контрольная группа 0,69 ± 0,06 0,99 ± 0,06

Опытная группа 0,67 ± 0,05 0,91 ± 0,06

На следующем этапе исследований контрольные и опытные образцы мясной и беконной свинины были изучены потенциометрическим методом. По результатам проведенного эксперимента было установлено, что содержание антиоксидантов зависит от принадлежности свинины к мясной или беконной и от дозы излучения. Полученные нами результаты хорошо согласуются с ранее полученными нами результатами исследований [21]. Наибольшая антиоксидантная активность отмечена в контрольных образцах мясной свинины. Она составляет 0,153 ± 0,003 мМ-экв. Это больше, чем в беконной свинине на 0,032 мМ-экв, и составляет 0,121 ± 0,008 мМ-экв (см. рисунок).

После обработки свинины дозой излучения 3кГр установлено снижение концентрации антиоксидантов во всех опытных образцах свинины мясной и беконной. Это обусловлено расходом антиоксидантов на реакцию «поглощения» образовавшихся при обработке ионизирующим излучением свободных радикалов. Так, концентрация антиоксидантов в опытных образцах мясной свинины по сравнению с контрольными снижается до 0,132 ± 0,006мМ-экв, или на 13,7% (р < 0,05), в образцах беконной свинины - до 0,106 ± 0,003мМ-экв, или на 12,4% (р < 0,05) соответственно.

Уравнение регрессии зависимости концентрации антиоксидантов (7) от дозы излучения (X) как технологического параметра, позволяющее определить концентрацию антиоксидантов в свинине, для мясной свинины представлено, как

7 = - 0,006 • X + 0,158

с коэффициентом достоверности аппроксимации, равным 0,968;

для беконной свинины:

У = - 0,005 • X + 0,121 с коэффициентом достоверности аппроксимации, равным 0,983.

0,18

1 0,16 0,14

0,12

£ 0,10

на n 0,08

и с к 0,06

о g 0,04

S3 < 0,02

0,00

мясная беконная

0

3

Доза облучения, кГр

Концентрация антиоксидантов в необлученных и облученных разными дозами образцах свинины

Более высокие показатели АОА в мясной свинине могут быть обусловлены химическим составом и большим содержанием мышечной ткани, богатой антиоксидантами.

Заключение

В результате проведенных исследований установлено, что радиационная обработка свинины (поглощенная доза 0,40-0,47 кГр) обеспечивает высокие показатели микробиологической безопасности мясного сырья и доброкачественности жира и не влияет на изменение органолептиче-ских показателей. Беконная свинина отличается большей радиочувствительностью к изменению показателей доброкачественности жира. В образцах мясной свинины установлены более высокие показатели основных параметров ЭПР-сигнала (амплитуда, ширина, площадь), поглощенной дозы и антиоксидантной активности по сравнению с образцами беконной свинины. Полученные данные позволяют сделать вывод, что радиационная обработка мясной и беконной свинины позволяет обеспечить безопасность пищевого мясного сырья в соответствии с требованиями ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 034/2013 «О безопасности мяса и мясной продукции».

Литература

1. Юдин И.В., Персинен А.А., Никотин О.П. Радиационные технологии как ключевой элемент «сквозных» технологий // Известия (СПбГТИ (ТУ). - 2016. - № 36 (62). - С. 7-11.

2. Безопасность и пищевая ценность облученной продукции. - М.: Медицина, 1995. - 209 с.

3. Radiation sensitivity of foodborne pathogens in meat byproducts with different packaging / Yong H.I., Kim H.J., Nam K.C., Kwon J.H., Jo С. // Radiation Physics and Chemistry. - 2015. -Vol. 115. - P. 153-157.

4. Gene i.Y., Diler А. Elimination of foodborne pathogens in seafoods by irradiation: Effects on quality and shelf-life // J. of Food Science and Engineering. - 2013. - № 3. - P. 99-106.

5. Erkan N., Gunlu А., Gene i.Y. Alternative seafood preservation technologies: ionizingradiation and high pressure processing // J. of Fish. Sci. com. - 2014. - № 8 (3). - P. 238-251.

6. Саката Р. Тенденция развития технологий и исследований мяса и мясных продуктов в Японии // Все о мясе. - 2015. - № 1. - С. 20-24.

7. Sajilata M.G., Singhal R.S. Effect of irradiation and storage on the antioxidative activity of cashew nuts // Radiation Physics and Chemistry. - 2006. - Vol. 75, № 2. - P. 297-300.

8. Stajner D., Milosevic М., Popovic В.М. Irradiation effects on phenolic content, lipid and protein oxidation and scavenger ability of soybean seeds // International Journal of Molecular Sciences. - 2007. - Vol. 8, № 7. - P. 618-627.

9. Prevalence, persistence and control of Salmonella and Listeria in shrimp and shrimp products: a review / M.N.W. Norhana, S.E. Poole, H.C. Deeth, G.A. Dykes // Food Control. - 2010. - Vol. 21, № 4. - P.343-361.

10. Радиационная технология в сельском хозяйстве и пищевой промышленности / Под общ. ред. Козьмина Г.В., Гераськина С.А., Санжаровой Н.И. - Обнинск: ВНИИРАЭ, 2015. - 400 с.

11. Влияние ионизирующего облучения шейки свиной на изменение липидов / Р.Т. Тимакова, С.Л. Тихонов, Н.В. Тихонова, Л.С. Кудряшов, Д.А. Худорожкова // Мясная индустрия. - 2017. -№ 12. - С. 20-23.

12. Diehl J.F. Radiolytic effect in foods // Preservation of foods radiation / Josephson E.S., Peterson M.S. (eds.). Boca Ration, FL, CRC Press. - 1982. - Vol. 1. - P. 279-357.

13.Макарова Н.В., Валиулина Д.Ф., Данчева А.С. Исследования химического состава и анти-оксидантных свойств функциональных пищевых продуктов из торговой сети // Вестник Камчатского государственного технического университета [Bulletin of Kamchatka State Technical University]. - 2018. - № 44. - С. 38-49.

14. Чанчаева Е.А., Айзман Р.И., Герасев А.Д. Современное представление об антиоксидант-ной системе организма человека // Экология человека. - 2013. - № 7. - С.50-58.

15. Dasgurta А., Klein К. Antioxidants in Food, Vitamins and Supplements. Prevention and Treatment of Disease // Elsevier Inc. - 2014. - P. 1-16.

16. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меньшикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, Н.Ф. Круговых, В.А. Труфакин. - М.: Фирма «Слово», 2006. - 556 с.

17. Антиоксидантная защита организма при старении и некоторых патологических состояниях, с ними связанных / А.А. Подколзин, В.И. Донцов, В.Н. Крутько, А.Г. Мегреладзе, О.М. Мрикаева, Е.А. Жукова // Клиническая геронтология. - 2001. - № 3. - С. 50-58.

18. Лебедева С.Н., Жамсаранова С.Д. Оценка антиоксидантного потенциала мясных продуктов и сырья // Вестник ВСГУТУ. - 2016.- № 3. - С. 39-45.

19. Тимакова Р.Т., Тихонов С.Л., Тихонова Н.В. Разработка методики определения поглощенных доз для разных видов радиационно-обработанного мяса // Ползуновский вестник. - 2017. -№ 1. - С. 13-18.

20. Potentiometry as a method of antioxidant activity investigation / Kh.Z. Brainina, A.V. Ivanova, E.N. Sharafutdinova, E.L. Lozovskaya, E.I. Shkarina // Talanta. - 2007. - Vol.71, № 1. - P. 13-18.

21. Тимакова Р.Т. Влияние ионизирующего облучения сырья животного происхождения на его антиоксидантную активность // Пищевая промышленность. - 2018. - № 7. - С. 50-53.

Информация об авторе Information about the author

Тимакова Роза Темерьяновна - Уральский государственный экономический университет; 620144, Россия, Екатеринбург; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры пищевой инженерии; trt64@mail.ru

Timakova Roza Temeryanovna - Urals State University of Economics; 620144, Russia, Ekaterinburg; Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor of Food Engineering Chair; trt64@mail.ru