Введение
Комплексная схема системы разработки, прогнозирования и оценки качества и безопасности продуктов, полученных методами биотехнологии с использованием информационных технологий, была разработана и опробована на примере сырокопченой колбасы «Зернистая», обогащенной добавкой «Фуколам-С».
Целью настоящей работы являлась разработка методики оценки безопасности пищевых продуктов, полученных биотехнологическими способами (на примерах обогащенных продуктов) с использованием информационных технологий.
В основу рассматриваемой системы оценки положены следующие базисные моменты. Во-первых, предпринята попытка анализа продукции через призму критериев безопасности. Во-вторых, учитывалась характерная особенность приготовления сырокопченых колбас, включающая длительную стадию сушки, что приводит к увеличению количества контаминантов на единицу веса готового продукта и требует более тщательного подбора мясного сырья. В третьих, рассмотрена возможность расчета максимального количества вводимой функциональной добавки по принципу непревышения содержания однотипных контаминантов.
Объекты и методы исследований
Исследовались физико-химические, микробиологические, токсикологические показатели образцов сырокопченой колбасы «Зернистая», соответствующие ГОСТ 16131-86 «Колбасы сырокопченые. Технические условия» [1] и модельные образцы сырокопченых колбас, выработанных по рецептуре сырокопченой колбасы «Зернистая» с добавлением «Фуколам-С». Исследования проводились на базе испытательной лаборатории Инновационного технологического центра Школы экономики и менеджмента ДВФУ «Лабораторный комплекс ветеринарно-санитарной экспертизы».
Параллельно разрабатывалась база данных «Оценка качества и безопасности пищевых продуктов».
Методы исследования включали также обобщение и систематизацию данных о факторах, влияющих на содержание контаминантов в сырокопченых колбасах и определяющих их безопасность.
Результаты и их обсуждение
Результаты анализа продукции через призму критериев безопасности показывают, что на количественное содержание контаминантов в готовой продукции влияют четыре фактора:
– содержание контаминантов в мясном сырье;
– особенности технологии приготовления (например, применение сушки, приводящей к увеличению концентрации контаминантов на единицу веса за счет потери влаги);
– введение обогащающих добавок, которые могут содержать аналогичные контаминанты;
– аддитивное действие входящих контаминантов, ужесточающее требования к количественному содержанию токсичных веществ в готовой продукции.
Обзор научных исследований по качеству и безопасности мясного сырья для производства сырокопченых колбас позволил сделать следующие выводы:
– при производстве мясных продуктов достаточно широко используется импортная говядина (44,9 %) [2], однако показатели качества импортного сырья значительно уступают отечественному сырью [3];
– основные источники загрязнения говядины токсичными веществами – способы выращивания крупного рогатого скота, заключающиеся в особенностях кормления, содержания, сохранения поголовья. Основными контаминантами говядины являются антибиотики, микроорганизмы, пестициды, металлы. На содержание в мясе токсичных элементов влияет и возраст животных [4];
– по способности к накоплению тяжелых металлов говядина, используемая для производства сырокопченых колбас, стоит в числе первых продуктов (мясо индейки > говядина > мясо кур > свинина > рыба речная > яйцо кур > молоко). Свинина в этом отношении более благополучна [5];
– по способности накапливать радионуклиды говядина и свинина стоят рядом, но и здесь говядина более склона к накоплению радионуклидов (рыба речная > мясо кур = яйцо кур > говядина > свинина > мясо индейки > молоко) [6];
– в суточных рационах коров в экологически благополучных районах содержится: ртути – 0,254 мг, кадмия – 2,284, свинца – 5,931, мышьяка – 3,057 мг. Коэффициенты перехода этих металлов из потребляемого корма в мышечную ткань соответствует примерно следующим величинам (%): 1,74–3,91; 1,01–1,13; 3,37–5,90 и 0,23–0,35 соответственно [7];
– с точки зрения регионов поставки сырья, восточные районы РФ более пригодны для закупок мясного сырья, чем европейские: содержание кадмия и ртути в мясных продуктах Ленинградской области колеблется от 3,3 до 27,7 % ПДУ, Краснодарского края – от 12,7 до 16,9 % ПДУ, в Московской области – от 7,8 до 15,7 % ПДУ; содержание тяжелых металлов и радионуклидов в мясных продуктах Новосибирской и Томской областей составляет десятые и тысячные доли ПДК [8].
Наличие такой технологической операции, как сушка, требует более тщательного подхода к оценке безопасности применяемого мясного сырья (говядины и шпика). Расчет прогнозируемой величины любого контаминанта в готовой сырокопченой колбасе «Зернистая» может быть выполнен по формуле
Сконт. = 1,46×(0,45а + 0,55в), (1)
где 0,45; 0,55 – доля содержания говядины и свиного шпика в готовом изделии соответственно (ГОСТ 16131-86); а; в, мг/кг – содержание токсичного элемента в мясном сырье (говядине и шпике соответственно) [9].
На рис. 1 представлена гистограмма изменения содержания контаминантов в мясном сырье и готовом продукте: при содержании в мясном сырье контаминантов на уровне ПДК [10] их содержание в готовом продукте будет превышать санитарно-гигиенические требования для готовой продукции (колбасы «Зернистая»).
Рис. 1. Содержание контаминантов в мясном сырье и готовой сырокопченой продукции (колбасе «Зернистая») [9]
Вышесказанное означает, что при содержании кадмия в мясном сырье на уровне ПДК (0,05 мг/кг в мясе и 0,03 мг/кг в шпике) его содержание в готовом изделии (колбаса «Зернистая») будет составлять 0,057 мг/кг (ПДК для колбасы 0,05). При содержании ртути в мясном сырье на уровне ПДК (0,03 мг/кг в мясе и 0,03 мг/кг в шпике) ее содержание в готовом изделии (колбаса «Зернистая») будет составлять 0,0438 мг/кг (ПДК ртути для колбасы – 0,03 мг/кг). Кроме того, все контаминанты, отраженные в нормативных документах [10], обладают аддитивным действием (например, канцерогены и мутагены), что также предполагает более низкое содержание этих токсичных веществ в мясном сырье. При оценке влияния вводимой обогащающей добавки на содержание контаминантов в готовой продукции и расчете максимально возможного количества вводимой добавки алгоритм действий выглядит следующим образом:
– выполнение сопоставительного анализа состава обогащаемого продукта и вводимой добавки на наличие идентичных контаминантов, на которые нормативными документами наложены ограничения (критерии безопасности) для готовой продукции [10];
– уточнение фактического содержания (количества) контаминантов в сырье, в добавке и в конечном готовом продукте;
– расчет максимально допустимого количества вводимой добавки на основе величин критериев безопасности с учетом особенностей технологии изготовления продукта, например, сушки или варки;
– расчет прогнозируемого содержания контаминантов в готовой продукции с учетом сушки и вводимой добавки;
– исследование органолептических показателей и окончательный выбор количества обогащающей добавки.
В подобных модельных расчетах эффективно применение программных расчетов, в нашем случае – разработанной базы данных (БД) «Оценка качества и безопасности пищевых продуктов» [11]. Как правило, обогащающие добавки представляют собой высококонцентрированные продукты морского, раститель-ного или животного генеза и могут вызывать серьезные изменения вкусовых качеств. Поэтому проведение органолептических исследований является обязательным этапом, который позволит окончательно определить концентрацию вводимой добавки. На рис. 2 представлена схема предлагаемой системы оценки качества и безопасности сырокопченой колбасы.
Схема включает восемь основных этапов: выбор для мясного сырья (по принципу минимального содержания контаминантов) региона поставки; выбор вида откорма и возраста животного; оценка и анализ сырья на наличие контаминантов; программный расчет прогнозируемого количества контаминантов в готовой продукции, в том числе с учетом сушки, аддитивного действия и вводимого количества обогащающей добавки (использование базы данных (БД) «Оценка качества и безопасности пищевых продуктов»); исследование органолептических свойств на мясных моделях и корректировка данных по количеству вводимой обогащающей добавки; производство продукции; итоговая оценка продукции на качество и безопасность.
|
1. АНАЛИЗ И ВЫБОР РЕГИОНА ПОСТАВКИ СЫРЬЯ ПО ПРИНЦИПУ МИНИМАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ КОНТАМИНАНТОВ В СЫРЬЕ |
|
3. ВЫБОР ВИДА ОТКОРМА ПО ПРИНЦИПУ МИНИМАЛЬНОГО СОДЕРЖАНИЯ КОНТАМИНАНТОВ В СЫРЬЕ |
|
ОТКОРМ НА ПАСТБИЩАХ |
|
ОТКОРМ НА «ПЛАТФОРМЕ» |
|
СМЕШАННЫЙ ОТКОРМ |
|
4. ОЦЕНКА И АНАЛИЗ СЫРЬЯ НА НАЛИЧИЕ КОНТАМИНАНТОВ |
|
5. ПРОГРАММНЫЙ РАСЧЕТ ПРОГНОЗИРУЕМОГО КОЛИЧЕСТВА КОНТАМИНАНТОВ В ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, В ТОМ ЧИСЛЕ С УЧЕТОМ СУШКИ И ВВОДИМОЙ ОБОГАЩАЮЩЕЙ ДОБАВКИ
|
|
СОСТАВЛЕНИЕ РЕЦЕПТУРЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРОДУКТА НА ПЛАТФОРМЕ БД «ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ» |
|
6. ИССЛЕДОВАНИЕ ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НА МОДЕЛЯХ, ОКОНЧАТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР КОЛИЧЕСТВА ОБОГАЩАЮЩЕЙ ДОБАВКИ |
|
7. ПРОИЗВОДСТВО ПРОДУКЦИИ
|
|
8. ИТОГОВАЯ ОЦЕНКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ НА КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ |
|
2. УЧЕТ ВОЗРАСТА ЖИВОТНОГО |
|
БЛАГОПОЛУЧНЫЙ РЕГИОН |
|
НЕБЛАГОПО- ЛУЧНЫЙ РЕГИОН |
Рис. 2. Схема комплексной системы разработки, прогнозирования и оценки качества и безопасности продуктов биотехнологии с использованием информационных технологий
На примере колбасы сырокопченой «Зернистая» выполнен подобный анализ и расчетами установлено, что максимально допустимое количество обогащающей добавки («Фуколам-С»), которое можно вводить без превышения нормативных требований к контаминантам, составляет 430 г на 25 кг несоленого сырья.
Рис. 3. Содержание основных контаминантов в колбасе «Зернистая» без добавки «Фуколам-С» и с добавкой «Фуколам-С»
Далее проведены исследования на мясных моделях для оценки влияния вводимого количества обогащающей добавки на органолетические показатели.
Проведенный на мясных моделях анализ по введению различных количеств добавки «Фуколам-С» показал, что оптимальное количество добавки, не влияющее на вкусовые качества, составляет 25 г на 25 кг несоленого сырья. Это количественное содержание добавки и было принято как окончательное. На рис. 3 показано прогнозируемое количество контаминантов в готовой продукции без обогащающей добавки и с обогащающей добавкой.
Следствием выполненной работы явилась разработанная схема комплексной системы оценки качества и безопасности пищевых продуктов с использованием информационных технологий, которая стала одной из составляющих создаваемой методики оценки безопасности пищевых продуктов, полученных биотехнологическими способами.
