Для сохранения качества пищевой продукции барьеры должны иметь оптимальные параметры.

Комплексная система обеспечения качества и безопасности

Мировая практика показывает, что обеспечить безопасность пищевого продукта можно лишь при непрерывном контроле производства по схеме «от поля до прилавка», - контроль должен обеспечиваться на каждом этапе трофологической цепи - от производства сырья до реализации, поскольку на любом из них может возникнуть риск попадания в продукт потенциально опасных для здоровья человека веществ.

Только такой всеобъемлющий контроль позволяет обеспечить надлежащий уровень качества и безопасности продуктов питания, предоставляя соответствующие гарантии как производителям, так и потребителям.

Слайд Практическим решением задачи обеспечения потребителей продукцией гарантированного качества, профилактики пищевых отравлений и обеспечения безопасности пищевых продуктов может стать внедрение концепции производ­ства безопасной продукции гарантированного качества через формирование единой трофологической цепи по схеме «от поля до прилавка», суть которой заключается во взаимосвязанной последовательности отдельных звеньев цепи: производство кормов - выращивание - транспортирование к месту убоя - убой -переработка - производство готовой продукции - хранение и транспортирование -реализация - потребление.

Производство безопасного продукта гарантированного качества обеспечива­ется интеграцией комплексной системы контроля качества и безопасности пищевых продуктов и системы непрерывного мониторинга технологических потоков, включая систему распределения транспортных потоков и системы управления.

Слайд Комплексная система обеспечения качества и безопасности пищевых про­дуктов включает в себя следующие системы:

- система управления критическими параметрами безопасности продукции в процессе производства;

- система управления качеством продукции для удовлетворения требований потребителей;

- система прослеживаемости параметров качества и безопасности сырья и продукции на этапах производства, хранения, переработки, транспортирования и реализации;

- компьютерная информационно-аналитическая система мониторинга проис­хождения и контроля состава и качества сырья и пищевых продуктов.

В предыдущей лекции была рассмотрена методология выявления и контроля параметров технологического процесса в критических точках. Ниже представлены комментарии относительно остальных составляющих концепции.

Барьерная технология и прогнозная микробиология

Концепция барьерной технологии

Сохранность практически всех видов пищевых продуктов основывается на сочетании различных видов обработки, цель которых - обеспечение санитарно-гигиенической безопасности, хранимоспособности и сохранение органолептических свойств.

Обеспечение санитарного благополучия продукции зачастую предполагает при­менение жестких, экстремальных условий технологической обработки, что нередко отри­цательно сказывается на качестве. Поэтому ученые - в ответ на требования потребите­лей - стремятся в максимальной степени сохранить пищевую и биологическую ценность продуктов и обеспечить их безопасность, используя новейшие технические разработки.

В1978 году обобщение научных данных позволило Л. Ляйстнеру ввести понятия «барьеры» и «барьерная технология». Барьер – это способ или технологический прием, при помощи которого достигается значительное снижение количества микроорганизмов в продукте. Основная цель барьерных технологий - увеличение сроков годности продукции, подверг­нутых минимальной обработке с сохранением питательных веществ.

Для сохранения качества пищевой продукции барьеры должны иметь оптимальные параметры.

Снижение качества продуктов питания - следствие целого ряда явлений: фи­зических (например, обмен влаги между компонентами продуктов питания либо между продуктами и средой), химических (например, появление прогорклости, вызванной окислительными реакциями), ферментных (например, появление прогорклости, вы­званной липолизом), микробиологических. Снижение качества, вызванное деятель­ностью микроорганизмов, также может быть обусловлено различными видами порчи, нежелательными с коммерческой точки зрения (поскольку они ограничивают срок хра­нения или становятся причиной жалоб), но безопасными для здоровья. Присутствие болезнетворных или токсикогенных микроорганизмов представляет собой наиболее опасную форму снижения качества продуктов, поскольку оно угрожает здоровью потре­бителей. Поэтому, несмотря на то, что целью эффективного хранения продуктов пи­тания является контроль за всеми формами снижения качества, приоритетом остается сведение к минимуму возможности появления и развития патогенных микроорганизмов.

С давних пор барьеры применялись при хранении пищевых продуктов; в по­следнее время их комбинируют на научной основе, достигая тем самым сохранения качества пищевых продуктов и их стойкости при хранении.

Слайд Важнейшими барьерами при производстве пищевых продуктов являются тем­пература, давление, высокочастотное излучение, активность воды (aj, кислотность, окислительно-восстановительный потенциал (Eh), присутствие консервантов и кон­курирующей микрофлоры (например, молочнокислых бактерий), модифицированная атмосфера (азот, двуокись углерода и пр.), упаковка (асептическая, вакуумная, активная и пр.). В таблице приведены важнейшие барьеры, применяемые при консервировании.

Несомненно, существует множество других возможностей комбинированного применения традиционных барьеров при разработке новых рецептур и видов про­дуктов питания, особенно в сочетании с новыми технологиями. Несмотря на это, ши­рокие возможности открываются также при рациональном применении более широкого спектра барьеров в новых комбинациях.

Описано уже более 60 потенци­альных барьеров для консервирования пищевых продуктов, но данный перечень не закрыт.

Слайд Ниже рассмотрены некоторые физические, физико-химические, микробио­логические и комбинированные барьеры.

Физические барьеры: тепловая обработка (стерилизация, пастеризация, термизация, бланширование); применение облучения (неионизирующего (3-, у-, Х-излучения); температурные режимы хранения (охлаждение, замораживание); использование элек­тромагнитной энергии (микроволны энергии высокой частоты, электрическое поле с им­пульсами высокой частоты - электрофорез, колебания магнитного поля); фотодина­мическая инактивация; применение лазера высокой интенсивности и некогерентных световых импульсов; обработка ультразвуком; воздействие давления, высокой темпе­ратуры, ультразвука; использование сверхвысокого давления; упаковывание (под ва­куумом, в «активную» упаковку, в съедобную оболочку); упаковывание в модифици­рованной атмосфере (азот, кислород, углекислый газ); хранение в модифицированной атмосфере; хранение в контролируемой атмосфере; хранение при низком давлении, упаковывание в асептических условиях; контроль микроструктуры и т.д.

Физико-химические барьеры: активность воды; уровень кислотности; окислительно-восстановительный потенциал; присутствие хлорида натрия, нитрита, нитрата, сульфита и других солей; двуокиси углерода, кислорода, озона, пероксида водорода; консервантов на основе органических кислот (пропионовой, сорбиновой; бензойной и др. и их производных); молочной кислоты, уксусной кислоты; аскорбатов; эриторбатов; пиро- и полифосфатов; глюконо-дельта-лактона (генерирующего глю-коновую кислоту); антиокислителей феноловой группы; формальдегида, фенолов и других компонентов дыма; хелатных веществ, этилендиаминтетрауксусной кислоты; цитратов; фосфатов; растворов для обработки погружением и орошением (молочной, уксусной, сорбиновой кислот; фосфата тринатрия); Сахаров, глицерина, пропилен-гликоля; этанола; продуктов реакции Майяра; пряностей, зелени, частей съедобных растений; лактопероксидазы; лактоферрина; лизоцима; авидина и т.д.

Микробиологические барьеры: присутствие конкурирующей микрофлоры; стар­товых культур; бактериоцинов; противогрибковых препаратов; антибиотиков и т.д.

Барьерный эффект имеет первостепенное значение для сохранения пище­вых продуктов промежуточной и высокой влажности, поскольку барьеры контроли­руют процессы, вызывающие микробиологическую порчу и ведущие к пищевым отравлениям, а также процессы ферментации.

Барьерный эффект достигается за счет определения этапов и степени ин­тенсивности обработки, позволяющей поддерживать численность микроорганизмов на уровне, не представляющем опасности. Режимы, или барьеры, устанавливаются таким образом, чтобы микроорганизмы не могли развиваться при данных условиях, т.е. не были бы способны преодолеть барьер - таким образом продукт предохраня­ется от порчи и интоксикации. Цель барьерной технологии – гибель вредоносных ми­кроорганизмов.

Теоретически можно применять единственный высокий барьер, непреодолимый для патогенных микроорганизмов, однако с точки зрения техноло­гии, экономики и диетологии такое решение нельзя считать оптимальным - рацио­нальнее применить несколько более низких барьеров.

Пример № 1 - продукт питания, стабильность которого зависит от шести барьеров. Микроорганизмы, присутствующие в продукте питания, не способны прео­долеть барьер, и поэтому он стабилен и безопасен. Но пример № 1 - чисто теорети­ческий, поскольку все барьеры одинаковой высоты, т.е. одинаковой интенсивности, а такая ситуация встречается редко.

Более реален пример № 2, так как микробиологическая стабильность данного продукта питания основана на применении барьеров различной интенсив­ности. В данном случае основные барьеры - активность воды (a_w) и присутствие консервантов (pres.); менее значимые, - низкая температура (t), кислотность (рН) и окислительно-восстановительный потенциал (Eh). Наличия данных пяти барьеров достаточно для инактивации или подавления обычных типов микроорганизмов, при­сутствующих в продукте питания в обычных количествах.

Если в начале технологической обработки в продукте питания присутствует небольшое количество микроорганизмов (пример № 3), то нескольких барьеров уме­ренной интенсивности достаточно для обеспечения его микробиологической ста­бильности. Упаковывание продуктов питания в сверхчистых или асептических условиях, сводящее к минимуму возможность повторного обсеменения, основано на данном принципе. То же справедливо, если исходная микробиологическая нагрузка на продукт питания существенно снижается (например, вследствие обработки паром), поскольку после такого обеззараживания в продукте питания остается меньше ми­кроорганизмов и их легче подавить.

Пример № 4 иллюстрирует случай, когда из-за антисанитарных условий в про­дукте питания изначально присутствует значительное количество нежелательных ми­кроорганизмов; обычные барьеры, характерные для данного продукта питания, не способны предотвратить развитие порчи или размножение микроорганизмов, отра­вляющих продукты питания.

Пример № 5 - продукт питания, богатый питательными веществами и вита­минами, присутствие которых способствует развитию микроорганизмов; последние могут преодолеть барьеры, которые в других случаях подавили бы их развитие (так называемый эффект толчка, или эффект трамплина), - следовательно, интенсив­ность барьеров в данном случае необходимо повышать.

Пример № 6 иллюстрирует поведение микроорганизмов, подвергнутых суб­летальному поражению. Если споры микроорганизмов, присутствующие в продукте питания, подверглись сублетальному поражению под воздействием высокой темпе­ратуры, то развившиеся из них зародышевые и вегетативные клетки будут обладать низкой жизнеспособностью. Если вегетативные клетки подвергнутся сублетальному поражению вследствие действия высокой температуры, они станут более чувствительны, например, к воздействию консервантов. Природа данного вида воз­действия такова, что микроорганизмы утрачивают способность преодолевать влияние стрессов, - таким образом, их развитие можно подавить меньшим количеством барье­ров или барьерами меньшей интенсивности.

Некоторые барьеры могут изменяться во время хранения продуктов пита­ния. С одной стороны, если продукт станет во время хранения более сухим, ин­тенсивность барьера a_w повысится, что повысит микробиологическую стабильность. С другой стороны, в консервированных соленых мясных продуктах интенсивность консервирующих факторов может с течением времени снижаться (пример № 7), по­скольку после расщепления нитрита натрия споры, находящиеся в неактивном со­стоянии, могут начать размножаться и вызывать порчу или повышать риск отравления продукта.

В некоторых продуктах питания стабильность во время технологической об­работки достигается путем последовательного применения барьеров, играющих важную роль на разных стадиях, особенно в процессе ферментации или созрева­ния. Пример № 8 иллюстрирует такое последовательное воздействие барьеров при производстве ферментированных колбас.

Пример № 9 демонстрирует возможное взаимно усиливающееся воздействие барьеров в продуктах питания.

Большую важность, наряду с условиями производства, представляют условия хранения пищевых продуктов. Нарушение условий хранения продуктов может при­вести к образованию химических соединений, способных причинить вред здоровью потребителей. Поэтому разработка методов хранения пищевых продуктов, гаранти­рующих сохранение показателей качества и безопасности в течение длительного вре­мени, является важной задачей.

Традиционные методы хранения пищевых продуктов основываются на при­менении так называемых экстремальных условий обработки сырья. К категории таких условий относятся высоко- и низкотемпературную обработку, а также изменение со­стояния среды продукта, т.е. обезвоживание, подкисление и пр. Однако зачастую в ре­зультате такой обработки продукт теряет значительную часть содержащихся в нем нутриентов. Вместе с тем глубокая обработка обоснована необходимостью получения безопасного продукта.

На Слайде представлена взаимосвязь между интенсивностью тех­нологической обработки, температурой и показателями качества и безопасности готового продукта. С увеличением интенсивности обработки (применения более жестких параметров технологического процесса) санитарное благополучие и пищевая безопасность продукта возрастают, а качественные характеристики продукта могут снижаться. Центральная зона представляет собой компромисс между качеством и безопасностью продукта, т.е. это - зона оптимальных режи­мов обработки сырья для получения готового продукта с максимально сохра­ненной биологической и пищевой ценностью. За ее пределами располагаются зоны, характеризующиеся либо недостаточной, либо избыточной интенсивностью обработки продукта.