Дослідження мікробіологічних показників м’яких маргаринів на основі олеогелів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Дослідження мікробіологічних показників м'яких маргаринів на основі олеогелів

Некрасов Павло Олександрович

доктор технічних наук, професор

завідувач кафедри технології жирів та продуктів бродіння

Гудзь Ольга Миколаївна

завідувач навчальної лабораторії

кафедри технології жирів та продуктів бродіння

Summary

маргарин олеогель жировий

Soft oleogel-based margarines are fatty systems of the new generation, which have the texture and thermal properties of traditional analogues, but in contrast to them, have a minimum content of trans-isomers of fatty acids. Due to the possibility of contamination of developed fat systems in the process of their production and storage, an experimental study of their microbiological parameters was relevant. As a result of the studies, their shelf life was justified.

Key words: oleogel, soft margarine, trans-isomers, microbiological spoilage, shelf life.

Анотація

М'які маргарини на основі олеогелів є жировими системами нового покоління, які маючи текстурні та термічні властивості традиційних аналогів, на відміну від них мають мінімальний вміст транс-ізомерів жирних кислот. У зв'язку із можливістю контамінації розроблених жирових систем у процесі їхнього виготовлення та зберігання актуальним було експериментальне вивчення їх мікробіологічних показників. В результаті проведених досліджень було обґрунтовано їх термін придатності за рекомендованих умов зберігання.

Ключові слова: олеогель, м'який маргарин, транс-ізомери, мікробіологічне псування, термін придатності

Постановка проблеми

В теперішній час в усьому світі, у тому числі в Україні, формується нова концепція харчування, головною умовою якої є не тільки приємний смак їжі, але і її безпечність та корисність для організму людини. У всіх розвинутих країнах це питання розглядається у ранзі державної політики. Правильне харчування забезпечує розвиток дітей, сприяє профілактиці захворювань, збільшенню працездатності та тривалості життя людини, утворюючи при цьому умови адекватної адаптації до оточуючого середовища.

З огляду на значне зростання захворюваності серед населення України та домінування харчового фактору в патогенезі захворювань, однією із найбільш актуальних соціальних задач нашого часу є розроблення нових вітчизняних технологій харчових продуктів підвищеної якості, спрямованих на захист та збереження здоров'я людини.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Одним із шляхів підвищення якості харчових продуктів є мінімізація вмісту в їх складі транс-ізомерів жирних кислот. На сьогодні ринок заповнений харчовими продуктами на основі жирів, які виробляється методом часткової гідрогенізації і внаслідок чого мають у своєму складі високий вміст транс-ізомерів жирних кислот. У той же час результати сучасних нутриціологічних досліджень показують наявність зв'язку між споживанням вказаних жирів та порушенням в організмі роботи ферментів, клітинних мембран, збільшенням рівня холестерину в крові та підвищенням ризику серцево-судинних захворювань [1, 2]. Транс-ізомери не тільки не перетворюються в звичайні метаболіти цис-кислот, але й впливають на ефективність їхнього утворення [3]. Наприклад, із транс-транс-лінолевої кислоти не формується арахідонова кислота - найважливіший компонент біологічних мембран і попередник дуже потрібних організмові регуляторних речовин - ейкозаноїдів. Більш того, транс-ізомери у великих кількостях зменшують швидкість утворення арахідонової кислоти з цис-цис-лінолевої [4]. Вживання надмірної кількості транс-ізомерів призводить до дефіциту незамінних жирних кислот в організмі.

Перспективним напрямком вирішення проблеми зниження вмісту транс-ізомерів в харчових продуктах є розробка технологій жирових систем нового покоління на основі олеогелів. Олеогелі є колоїдними системами, де дисперсійним середовищем є олія, а дисперсною фазою - складні органічні сполуки ліпідної природи, зокрема неповні ацилгліцерини, воски, жирні кислоти, стероли та інші.

В роботі [5] було виконано порівняльний аналіз використання низки восків як дисперсної фази для олеогелів, які застосовувались у складі морозива. Результати досліджень показали, що олеогелі на основі воску з рисових висівок забезпечують кращу структуру і підвищену термостабільність морозива в порівнянні з олеогелями на основі кар- наубського або канделильского восків. В роботі [6] доведено, що бджолиний віск у порівнянні з іншими восками забезпечує олеогелям найкращі ад- гезійні та когезійні властивості. Ці висновки підтверджуються подальшими дослідженнями [7], в яких показано ефективність застосування олеогелів на основі бджолиного воску як замінника тваринного жиру у складі харчових систем. Результати дослідження [8] довели взаємозв'язок між умовами кристалізації та формуванням структури олеогелів на основі моноацилгліцеринів. В роботі [9], показано, що взаємодія трипальмітину з восками сприяє утворенню в олеогелях тривимірної кристалічної структури з поліпшеними термомеханічними властивостями. Вивченню впливу бінарних сумішей гелеутворювачів на властивості жирових систем присвячено низку робіт. Зокрема, в роботі [10] досліджено сумісну дію Р-ситостеролу та стеаринової кислоти на мікроструктуру, текстуру та теплофізичні властивості олеогелів, дисперсійним середовищем яких було обрано соняшникову олію. Взаємодію між лецитином, моноацилгліцеринами та фіто- стеролами у складі олеогелів проаналізовано відповідно у роботах [11, 12].

Найбільш раціональний підхід до створення жирових продуктів на основі олеогелів пов'язано з конструюванням багатокомпонентних дисперсних систем, зокрема м'яких маргаринів, що містять різноманітні фізіологічно активні інгредієнти, склад яких забезпечує задані властивості.

Виділення невирішених раніше частин загальної проблеми

Аналіз сучасних наукових праць показав, що одним з важливих показників якості жирових емульсійних систем є їхня здатність зберігати необхідні споживчі властивості протягом тривалого часу після їх виготовлення. Зазначена характеристика - комплексна функція стійкості до мікробіологічного псування [13].

У багатьох країнах світу, у тому числі в Україні, у харчовій мікробіології для оцінки будь-яких продуктів ( крім тих, при виготовленні яких використовуються мікробні культури) застосовується тест визначення загального бактеріального обсіменіння (кількість мезофільних аеробних і факультативно-анаеробних мікроорганізмів - КМАФАнМ). Для більшості доброякісних харчових продуктів кількість КМАФАнМ в 1 г (см³) звичайно не перевищує 10⁵ клітин. Вміст 10⁵ - 10⁶ клітин в 1 г продукту свідчить про порушення умов готування, зберігання та реалізації. Більш високий рівень обсіменіння ( понад 10⁶ клітин в 1 г) повинен насторожувати дослідників у плані небезпеки даного продукту для здоров'я споживачів. Вживання таких продуктів може бути причиною харчових отруєнь.

Паралельно зі збільшенням рівня бактеріального обсіменіння з'являються умови, що сприяють виживанню або розмноженню патогенних і умовно-патогенних мікроорганізмів [14]. Гігієнічні нормативи за мікробіологічними показниками включають контроль над 4 групами мікроорганізмів:

санітарно-показові, до яких належать мезофільні аеробні та факультативно-анаеробні мікроорганізми (КМАФАнМ) і бактерії групи кишкових паличок (БГКП);

умовно-патогенні мікроорганізми, до яких відносяться Е. соїі, S. aureus, Proteus, В. cereus і сульфітредукуючі клостридії;

патогенні мікроорганізми, у т.ч. сальмонели і лістерії;

мікроорганізми псування - в основному це дріжджі та цвілеві гриби.

Жирові емульсії, як і більшість харчових продуктів, які виробляються не в стерильних умовах виробництва, майже завжди засіяні різними мікроорганізмами. Тому розробка нових рецептур харчових жирових систем обов'язково повинна супроводжуватися мікробіологічними дослідженнями. Такі дослідження принципово відрізняються від вивчення інших об'єктів навколишнього середовища тим, що в них мікроорганізми можуть розмножуватися. І це в першу чергу відбувається при порушенні технологічних режимів виготовлення та зберігання продуктів. Найбільш сприятливі умови для розмноження мікробів створюються в рідких і напіврідких продуктах, де при відсутності явища антагонізму мікроорганізми інтенсивно та рівномірно поширюються по всьому об'єму [15].

Метою дослідження стало вивчення мікробіологічних показників маргаринів на основі олеогелів з подальшим обґрунтуванням граничного терміну їх зберігання.

Викладення основного матеріалу

Матеріали і методи досліджень

М'які маргарини готували на основі олеогелів, до рецептурного складу яких входили наступні ліпідні компоненти: високоолеїнова соняшникова олія, що виконувала роль постачальника мононенасичених жирних кислот, бджолиний віск, трипальмітин та моноацилгліцерини.

Визначення кількості мезофільних аеробних та факультативно-анаеробних мікроорганізмів (КМАФАнМ)

Метод ґрунтується на кількісному підрахунку числа колоній мікроорганізмів, які виросли на щільному поживному середовищі за температури (30±1) °С протягом 72 годин.

Для посіву використовували такі розведення продукту, щоб на чашках виросло від 30 до 300 колоній. По 1 см³ з кожного розведення переносили на дно двох стерильних чашок Петрі (два паралельних визначення). У чашки Петрі з посівним матеріалом доливали по 15 см³ попередньо розтопленого і охолодженого до температури 40 °С поживного середовища і потім перемішували при закритій кришці, щоб посівний матеріал рівномірно розподілився по всьому поживному середовищу. Після цього чашки з посівами залишали на горизонтальній поверхні до повного застигання поживного середовища. Після застигання середовища чашки Петрі інкубували у термостаті догори дном за температури 30 °С протягом 72 годин. Потім здійснювали облік колоній мікроорганізмів, які виросли на чашках.

Число колоній, які виросли на кожній чашці, перераховували на 1 г продукту з врахуванням розведення. Остаточним результатом було середнє арифметичне від результатів підрахунків колоній на окремих чашках одного розведення. Результати аналізів виражали у вигляді числа КУО/г.

Визначення вмісту коліформних бактерій групи кишкових паличок (БГКП)

До коліформних бактерій групи кишкових паличок (БГКП) віднесені аеробні та факультативно - анаеробні, грамнегативні, не утворюючі спор палички, що зброджують лактозу з утворенням кислоти та газу за температури 37 °С на протязі (24-48) годин.

Для посіву використовували 0,1 г жирового продукту. Посів проводився у середовище Кесслер з лактозою та поплавками. Посіви інкубували за температури 37 °С протягом 48 годин.

При відсутності газоутворення та помутніння в пробірках з середовищем робили висновок про відсутність коліформних бактерій (БГКП) в засіяному об'ємі та відповідність продукту нормативу.

Метод визначення дріжджів і пліснявих грибів в жирових системах

Метод ґрунтується на висіві продукту, гомогенату продукту або їхніх розведень у живильних середовищах та визначенні належності виділених мікроорганізмів до пліснявих грибів і дріжджів за характерним ростом на живильних середовищах і за морфологією клітин.

Порядок дій при аналізі був наступним. До наважки масою 10 г, відібраної стерильно в колбу місткістю 250 см³, поступово додавали 90 см³ пептонно-сольового розчину. Ретельно перемішували і вносили по 1 см³ у дві чашки Петрі. Посіви заливали розплавленим на водяній бані та охолодженим до (45+1) °С живильним середовищем. Кришки чашок Петрі закривали і ретельно змішували живильне середовище із посівним матеріалом легким обертальним рухом чашки по поверхні стола, після чого чашки Петрі залишали на горизонтальній поверхні до застигання середовища. Паралельно заливали у чашку Петрі 15-20 см³ середовища для перевірки його на стерильність. Посіви на чашках Петрі термостатували при 24 °С протягом 5 діб дном угору. Через три доби термостатування проводили попередній обрахунок типових колоній.

Для вивчення морфологічних характеристик дріжджів і пліснявих грибів здійснювали мікроскопічні дослідження. Для цього з окремих колоній готували препарати методом «роздавленої краплі», що полягав в наступному: на предметне скло наносили краплю стерильної водопровідної води або розчин №ОН з масовою концентрацією 10 %. Потім у цю краплю прожареною голкою вносили частину колонії або петлею наносили краплю культуральної рідини. Отриману суспензію притирали покривним склом, надлишки води вбирали фільтрувальним папером, і препарат досліджували під мікроскопом.

Результати мікроскопування оцінювали за кожною пробою окремо, користуючись довідковими характеристиками дріжджів і пліснявих грибів.

Кількість дріжджів і пліснявих грибів Х (в 1 г продукту) обчислювали за формулою

де С - сума всіх підрахованих колоній на чашках Петрі в двох послідовних десятикратних розведеннях за умови, що на кожній чашці виросло від 15 до 150 колоній;

п₁ - кількість чашок Петрі, що підраховано для меншого розведення, тобто для більш концентрованого продукту;

п2 - кількість чашок Петрі, що підраховано для більшого розведення, тобто для менш концентрованого продукту;

п - ступінь розведення продукту (для меншого розведення).

Результати та обговорення

Мікробіологічні характеристики м'яких маргаринів на основі олеогелів оцінювали за наступними показниками: КМАФАнМ (кількість мезофільних аеробних і факультативно-анаеробних мікроорганізмів), БГКП (бактерії групи кишкових паличок ), дріжджі та плісняві гриби. За зразки зіставлення були взяті відповідні продукти, отримані за традиційної рецептурою.

Мікробіологічні показники м'яких маргаринів на основі олеогелів в процесі зберігання (середні значення для 5 зразків) наведено в таблиці 1.

З наведених даних (табл. 1) видно, що в процесі зберігання у зразках маргаринів на основі олеогелів ріст мезофільних аеробних і факультативно- анаеробних мікроорганізмів був незначний, колі- форми бактерій групи кишкових паличок не були виявлені.

За мікробіологічними показниками розроблені маргарини відповідають вимогам ДСТУ 4330:2004 «Маргарини м'які. Загальні технічні умови». Крім того, аналіз отриманих даних показує, що в партіях маргаринів на основі олеогелів обсіменіння значно нижче в порівнянні з контрольними зразками.

Таблиця 1. Мікробіологічні показники м'яких маргаринів на основі олеогелів

Висновки і пропозиції

Показано, що кількість мезофільних аеробних і факультативно-анаеробних мікроорганізмів в м'яких маргаринах на основі олеогелів протягом 60 діб зберігання були нижчими за встановлені стандартом норми і знаходились на рівні не вище ніж 3,4^10³, тобто більш ніж на порядок менше за нормативний показник. Крім того, у 0,01 г досліджених зразків не виявлено БГКП, а кількісні показники наявності пліснявих грибів та дріжджів також не перевищують норми.

На основі отриманих результатів можна рекомендувати термін придатності маргаринів на основі олеогелів при температурі зберігання до +10 °С (умови побутового холодильника) не менше, ніж 60 діб.

Список літератури

1. Booker C.S., Mann J.I. Trans fatty acids and cardiovascular health: Translation of the evidence base // Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases. 2008. Vol. 18, Issue 6. P. 448-456. doi: 10.1016/j.nu- mecd.2008.02.005.

2. Kavanagh K., Sajadian S., Jenkins K.A. Neonatal and fetal exposure to trans-fatty acids retards early growth and adiposity while adversely affecting glucose in mice // Nutrition Research. 2010. Vol. 30, Issue 6. P. 418-426. doi: 10.1016/j.nutres.2010.06.006.

3. Kummerow F.A., Zhou Q., Mahfouz M.M. Trans fatty acids in hydrogenated fat inhibited the synthesis of the polyunsaturated fatty acids in the phospholipid of arterial // Life Sciences. 2004. Vol. 74, Issue 22. P. 2707-2723. doi: 10.1016/j.lfs.2003.10.013.

4. Youngjoo Kwon. Effect of trans-fatty acids on lipid metabolism: Mechanisms for their adverse health effects // Food Reviews International. 2016. Vol. 32, Issue 3. P. 323-339. doi: 10.1080/87559129.2015.1075214.

5. Development of Formulations and Processes to Incorporate Wax Oleogels in Ice Cream / Zulim Botega D., Marangoni A., Smith A., Goff H. // Journal Of Food Science. 2013. Vol. 78, Issue 12. P. C1845-C1851. doi: 10.1111/1750-3841.12248.

6. Lim J., Hwang H., Lee S. Oil-structuring characterization of natural waxes in canola oil oleogels: rheological, thermal, and oxidative properties // Applied Biological Chemistry. 2016. Vol. 60, Issue 1. P. 17-22. doi: 10.1007/s13765-016-0243-y.

7. Moghtadaei M., Soltanizadeh N., Goli S. Production of sesame oil oleogels based on beeswax and application as partial substitutes of animal fat in beef burger // Food Research International. 2018. Vol. 108. P. 368-377. doi: 10.1016/j.foodres.2018.03.051

8. Shear Nanostructuring of Monoglyceride Organogels / Da Pieve S., Calligaris S., Co E., Nicoli M., Marangoni A. // Food Biophysics. 2010. Vol. 5, Issue 3. P. 211-217. doi: 10.1007/s11483-010-9162-3.

9. The Effect of Tripalmitin Crystallization on the Thermomechanical Properties of Candelilla Wax Organogels / Toro-Vazquez J., Alonzo-Macias M., Dibildox-Alvarado E., Charo-Alonso M. // Food Biophysics. 2009. Vol. 4, Issue 3. P. 199-212. doi: 10.1007/s11483-009-9118-7.

10. Functional Characteristics of Oleogel Prepared from Sunflower Oil with p-Sitosterol and Stearic Acid / Yang S., Li G., Saleh A., Yang H., Wang N., Wang P. et al. // Journal Of The American Oil Chemists' Society. 2017. Vol. 94, Issue 9. P. 1153-1164. doi: 10.1007/s11746-017-3026-7.

11. Lecithin and phytosterols-based mixtures as hybrid structuring agents in different organic phases / Okuro P., Malfatti-Gasperini A., Vicente A., Cunha R. // Food Research International. 2018. Vol. 111. P. 168177. doi: 10.1016/j.foodres.2018.05.022.

12. Kouzounis D., Lazaridou A., Katsanidis E. Partial replacement of animal fat by oleogels structured with monoglycerides and phytosterols in frankfurter sausages // Meat Science. 2017. Vol. 130. P. 38-46. doi: 10.1016/j.meatsci.2017.04.004.

13. Eskin N.A.M. Food shelf life stability: chemical, biochemical, and microbiological changes / N.A.M. Eskin, D.S. Robinson. - Boca Raton, Fla.: CRC Press, 2001. - 370 pp.

14. Fundamental food microbiology / B. Ray, A.K. Bhunia. - Boca Raton: CRC Press, 2008. - 492 pp.

15. Food spoilage microorganisms / C. d. W. Blackburn. - Boca Raton: CRC ; Cambridge: Wood- head Publishing, 2006. - 712 pp.

Размещено на Allbest.ru