Инновационные подходы в технологии безопасных молочных продуктов и оценке их качества
Опубликовано 27 Мар 2012. Автор: Технолог
Л. А. Забодалова1, И. Ю. Потороко2
1Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, г. Санкт-Петербург 2Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), г. Челябинск E-mail:
В настоящее время производство безопасной молочной продукции может быть обеспечено только при активном сотрудничестве всех секторов вовлеченных в этот процесс, что во многом определяет озабоченность государства данным вопросом. Программы в области производства таких продуктов в большей степени сосредоточены на концепции «прослеживаемости» («от фермы к столу») как эффективного средства сокращения рисков возможной контаминации. Этот общий подход к борьбе с рисками пищевого происхождения предполагает необходимость рассмотрения каждого звена в пищевой цепочке: от сырья до конечного потребления.
Технологии молочных продуктов с высокими показателями качества, как правило, обусловлены совокупностью факторов, среди которых лидирующим является полноценность и безопасность молочного сырья. Однако безопасность продуктов переработки молочного сырья, полученного в экологически неблагополучных условиях возможно только в том случае если учитывать, что содержание токсичных веществ обусловлено не только видом молочного продукта, но и концентрацией, прежде всего белковых компонентов.
Известно, что ионы Pb, Hg, Со, Cd образуют прочные комплексы с аминокислотами и другими биомолекулами, содержащими тио –(HS–) или алкилтиогруппировки (RS–). Молекулярными мишенями, то есть объектами атаки ионов тяжелых металлов, служат: гемсодержащие белки и ферменты, системы перекисного и свободнорадикального окисления липидов и белков, а также системы антиоксидантной и антипероксидной защиты, ферменты транспорта электронов и синтеза АТФ, белки клеточных мембран и ионные каналы мембран.
Важным свойством белков, определяющим удержание металлов, является их способность к комплексообразованию, которое обусловлено аминокислотным составом белков, так как именно серосодержащие аминокислоты молока являются лидерами по способности образовывать хелатные формы (металлорганические комплексы, в которых хелатирующий агент прочно удерживает ион металла в растворимом состоянии). Установлено, что хелатирующие агенты различаются по силе связывания иона металла, т. е. по стабильности связи, при этом в рамках технологии производства ряда молочных продуктов важно учитывать рН среды как фактора определяющего стабильность комплексов.
На основании обобщения сведений по данному вопросу была сформирована схема убывающего распределения контаминантов во фракциях молока.
С учетом вышеуказанных факторов был определен поиск приемов детоксикации, позволяющих внедриться в системы металлорганических комплексов. Большинство исследованных методы удаления тяжелых металлов из молока основаны на ионообменных и электродиализных процессах. В числе эффективных средств защиты от загрязнения ксенобиотиками как самих сельскохозяйственных животных, так и получаемой от них продукции чаще всего предлагается применение синтетических и природных сорбентов. Вместе с тем для повышения сорбции тяжелых металлов существует реальная возможность использования сочетания приемов детоксикации, что легло в основу исследования.
Молочное сырье подвергалось комплексному воздействию на основе сочетания электрофизических методов обработки молока и детокискационных приемов. В качестве сорбирующих агентов применялись энтеросорбенты на основе лигнина, которые характеризуется достаточно высоким уровнем степени очистки, что обусловлено большим количеством свободных гидроксильных, метоксильных. карбонильных и карбоксильных функциональных групп как в алифатических, так и в ароматических частях. Определение сорбционной способности в отношении альбуминов, проводилось для количественной характеристики белковосвязывающей активности сорбентов, как фактора сохранения пищевой и технологической полноценности продукта.
Среди электрофизических методов обработки были определены ультразвук и сверхвысокочастотная энергия в импульсном режиме воздействия. Установлено, что взаимодействие излучений высокой энергии с полимерными материалами приводит к химическим изменениям — сшиванию или деструкции.
При этом наблюдается изменение как физических свойств — вязкости, растворимости, светопроницаемости, электропроводности, так и механических — прочности, жесткости, деформируемости. В действительности для одних и тех же полимеров возможно как упрочнение, так и ослабление связей в зависимости от условий облучения: типа излучения, интенсивности, мощности и дозы облучения. Изменение свойств таких полимеров зависят также от вида и количества сопутствующих химических компонентов, силе их взаимодействия, ингибиторов, антиоксидантов, различных примесей.
Образцы молока, отобранные в разных по экологическому состоянию зонах, подвергались одному из двух воздействий: ультразвуковой кавитации (экспозиция — 1,3 и 5 минут) и воздействию наносекундных электромагнитных импульсов (экспозиция — 5, 10 и 20 минут). Для оценки кумулятивных свойств белково-жировой и водно-белковой фракций молока усредненные опытные пробы подвергали фракционированию с разделением на коагулят и сыворотку. Выявлено, что фракционное распределение тяжелых металлов было неоднородным (рис. 2). Это обусловлено различием в содержании белков, их влагоудерживающей способности, а значит, может определять силу удержания водорастворимых контаминантов в среде.
На основании полученных данных были установлены следующие соотношения, характеризующие кумулятивную способность среды (см. таблицу).
Экспериментальное получение кинетических кривых отдельных фракций молочной эмульсии дает возможность охарактеризовать внутренние термодинамические и физико-химические процессы, протекающие в белково-жировой и водно-белковой фракциях молока и в дальнейшем свидетельствует о возможности использования для детоксикации молочного сырья комбинированных методов, основанных на минимизации рисков повторной контаминации и одновременном сохранении технологических свойств молочного сырья.
Таким образом, можно сказать, что разработка методов выведения тяжелых металлов из молочного сырья, ориентированных на комбинированное использование сорбентов и электрофизического воздействия, поиск оптимальных условий сочетания воздействующих факторов позволит повысить безопасность не только продовольственных ресурсов, но и собственно продуктов питания.
Список литературы
- Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. Пер. с нем., 2 изд. М.: 1957. — 368 с.
- Крымский В. В. Исследование влияния мощных наносекундных электромагнитных импульсов на химическое вещество и биологические объекты / Крымский В. В. и др. Челябинск, ЧГТУ, 2001. — 51 с.
- Крымский В. В. Наносекундные электромагнитные импульсы и их применение / В. С. Белкин, В. А. Бухарин и др. / Под ред. В. В. Крымского. — Челябинск, 2000. — 110 с.
- Пат. RU 2181106 C2 7 C02F1/46, C02F1/48 Способ электрохимической обработки водосодержащих сред и устройство для его осуществления / Плитман В. Л.; Крымский В. В.; Смолко В. А.; Шатин А. Ю. — Опубл. 2002.04.10.
Забодалова Л. А., Потороко И.Ю. Инновационные подходы в технологии безопасных молочных продуктов и оценке их качества // Материалы V Международной конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке», СПбГУНиПТ, 2011. С.294-295.
