Введение

Современное производство продуктов питания не представляется без применения полимерной упаковки. Если раньше основной целью ее использования считалась защита продукта от загрязнения, то сегодня упаковка выполняет множество функций. Среди них – презентабельность, информативность, обеспечение наилучших условий при проведении технологических и логистических процессов (охлаждение, складирование и/или размещениеприхолодильномхранении, поддержание оптимальной среды в процессе хранения), удобство использования продукта для потребителей (легкость вскрытия и возможность повторного закрытия, пригодность к доведению до кулинарной готовности и разогреванию).

Сегодня  все   чаще   можно   услышать   мнение о том, что производители продуктов питания конкурируют друг с другом через упаковку. Полимерная упаковка существенно изменяет сроки годности пищевых продуктов. Она позволяет с минимальными   затратами   транспортировать   их на дальние расстояния, способствует сохранению высокого качества и снижению потерь на всех этапах производства, хранения, реализации и потребления.

Успехи упаковки очевидны, но не окончательны. Многие отечественные и зарубежные ученые прогнозируют выход упаковки продуктов питания на качественно новый уровень.

Настоящая статья носит обзорный характер и посвящена достижениям и перспективам в области применения полимерной упаковки для наиболее проблемной в хранении пищевой продукции – охлажденного мяса и мясных полуфабрикатов.

Объекты и методы исследования

При подготовке статьи для выделения перспективных направлений дальнейшего развития упаковки непереработанной мясной  продукции были изучены научные публикации и патенты зарубежных и российских авторов. В качестве методологии подготовки обзора использовалось критическое обобщение статистико-экономических сведений по производству мяса и полуфабрикатов в Российской Федерации, научных основ применения разных способов упаковывания мяса, результатов исследовательских работ, посвященных проблеме сохранения потребительских свойств и безопасности упакованного мяса (с учетом их практической значимости и научной новизны).

Результаты и их обсуждение

Оценка ситуации на отечественном рынке мясной продукции и роль упаковки в его дальнейшем развитии. За последние  пять  лет  производство мяса в Российской Федерации усиленно набирало темпы роста. В итоге, по сравнению с 2013 годом, в 2017 году производство свинины увеличилось на 78,3 % и достигло 2 315,9 тыс. т, мяса птицы – на 32,0  %  (4  765,6  тыс.  т),  баранины  –  на  19,3  %

(6,8 тыс. т) и говядины – на 5,7 % (253,6 тыс. т) [1].

В 2018 году уже за первое полугодие мясная промышленность показала рост (табл. 1) по таким показателям, как производство мяса и субпродуктов, полуфабрикатов, продуктов из мяса и кулинарных изделий. В тоже время продолжал наблюдаться спад объемов производства и потребления колбасных изделий, мясных и мясосодержащих консервов. В общей структуре производства мясной продукции полуфабрикаты вышли на первое место. Для сравнения: в 1990 году объемы их производства были почти в 2 раза меньше объемов производства колбасных изделий [2].

Как видно из таблицы 1, на фоне роста объемов производства и потребления мяса и субпродуктов также активно развиваются такие сегменты рынка, как готовые продукты из мяса и кулинарные изделия. Это вполне объяснимо стремительными темпами жизни современного человека, не желающего тратить свое свободное время на приготовление пищи в домашних условиях.

Тем не менее, из опыта зарубежных стран- участников международного  рынка  мяса  видно, что высокий уровень производства мяса неизбежно приводит к росту доли потребления мяса в непереработанном виде, а также к дальнейшему снижению объемов производства переработанной мясной продукции [1]. Очевидно, что усиление конкуренции в сегменте охлажденного мяса и полуфабрикатов будет сопровождаться возрастанием требований торговых сетей к качеству упаковки и срокам годности данного вида продукции.

Упаковка имеет исключительное значение для безопасности и качества мяса, т.к. оно представляет собой наиболее проблемный продукт питания. Во- первых, мясо является благоприятной средой для микрофлоры. В нем присутствуют все питательные вещества – белки, жиры, витамины, микроэлементы, которые необходимы для развития подавляющего числа микроорганизмов.

Во-вторых, в мясе содержится значительное количество воды и, напротив, в незначительном количестве  –  молочная  кислота  и  хлорид  натрия,

Семенова А. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 3 С. 161–174

Таблица 1. Производство основных видов мясной продукции в натуральном выражении в январе-июне 2017–2018 гг.* (тыс. т, консервы – муб)

Table 1. Production of the main types of meat products in physical terms in January–June, 2017–2018* (thousand tons; canned food is given in millions of standard cans)

* объёмы производства, направленные на реализацию

обладающие бактериостатической способностью. Следовательно, значения таких барьерных факторов, как показатель рН и активность воды, находятся на очень низком уровне и не в состоянии предотвратить и/или затормозить спонтанно развивающиеся процессы микробиологической порчи [3, 4].

Кроме этого, при хранении мяса развиваются ферментативные (в том числе под действием собственных ферментных систем) и окислительные процессы, которые  достаточно  быстро  приводят к целому ряду желательных и нежелательных изменений органолептических характеристик мяса – внешнего вида, цвета на поверхности и внутри куска, запаха и консистенции. Вместе с ними меняется вкус, аромат и консистенция продукта после кулинарной обработки [4, 5].

Ухудшение органолептических показателей упакованного мяса неизбежно приводит к экономическим     потерям     по     причине     отказа

потребителей от покупки. В  связи  с  этим упаковка должна,  прежде  всего,  тормозить  и/ или предотвращать нежелательные изменения и способствовать желательным изменениям мяса и полуфабрикатов [5, 6].

Упаковкаспособнапротивостоятьпроникновению микроорганизмов в поверхностные, а затем и в глубокие слои мяса, задерживать развитие порчи, позволять ферментативным процессам улучшать нежность мяса, приводить к снижению потерь массы в результате высыхания и отделения сока, обеспечивать ярко-красный цвет мяса в розничной торговле за счет образования оксигемоглобина [5].

В наши дни значение упаковочных решений для мяса и полуфабрикатов трудно переоценить, так как сроки годности этой продукции за счет применения    полимерной    упаковки    выросли    с

12 часов до 45 суток и более [3]. Тем не менее, развитие полимерной упаковки для мясной продукции активно продолжается.

Основные виды упаковочных решений на основе полимерных материалов. В настоящее время в мясной промышленности благодаря развитию индустрии полимеров широко применяются такие упаковочные материалы,  как  полиэтилен  низкой и высокой плотности, полипропилен, полиамид, полиэтилентерефталат, поливинилхлорид, поливи- нилиденхлорид, полистирол и этилен/винилацетат. Каждый вид материала  имеет  свои  преимущества и недостатки, в том числе в плане маркетинга и потребительских    предпочтений,    экологических и стоимостных показателей [5]. Для обеспечения безопасности и сохранения потребительских свойств мяса огромное значение имеют такие характеристики  упаковочного  материала,   как газо- и паропроницаемость,  а также механическая прочность. По отдельности полимеры, как правило, не обладают всеми нужными свойствами, поэтому сегодня большинство упаковочных пленок для мяса имеют многослойную структуру [5, 7].

Все полимерные материалы в определенной степени проницаемы для газов. Однако большинство применяемых в промышленности упаковочных решений основаны на барьерных свойствах пленки, так как от них во многом зависят сроки годности упакованного мяса. В свою очередь проницаемость материала   зависит   от   множества    факторов    – от  состава  и  количества  слоев   полимеров,   от их толщины, от температуры и относительной влажности среды, от загрязнения жиром и другими компонентами упакованного продукта. Наиболее широко применяемые в мясной промышленности пленки на основе полиамида и полиэтилена имеют, как правило,  паропроницаемость  –  2–3  г/м2·24  ч и кислородопроницаемость – 25–40 см3/м2·24 ч. Максимально высокую барьерность обеспечивают только ламинаты, которые обладают еще и способностью  предотвращать   обесцвечивание мяса при температуре 4 °С за счет низкой светопроницаемости [5, 8]. Варьирование количества слоев  и  их  толщины  позволило  также  получить

Semenova A.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 161–174

прочные  пленочные  материалы  для  упаковывания отрубов и полуфабрикатов, содержащих кость [9].

Для существенного продления сроков годности охлажденного мяса имеют значение два основных вида упаковочных решений:

• вакуумная упаковка;
• упаковка в модифицированную газовую атмосферу (МГА) [5].

Вакуумная упаковка. Мясо, упакованное под вакуумом, успешно продается более полувека во многих странах мира, в том числе и в России.

Вакуумная            упаковка                предусматривает использование пленок с низкой паро- и газопроницаемостью. За счет удаления воздуха вакуумная упаковка защищает продукт от абиотической (например, окисление жира, пигментов) и микробиологической порчи, причиной которой являются аэробные бактерии (псевдомонады, дрожжи, плесени и др.). Однако в бескислородной средехорошоразвиваютсяфакультативноанаэробные молочнокислые бактерии. С одной стороны, их присутствиесдерживаетростанаэробныхпатогенных микроорганизмов, в том числе вызывающих гниение мяса, а с другой стороны, неизбежно приводит к подкислению (закисанию) продукта. Тем не менее, последний процесс идет гораздо медленнее, чем порча неупакованного мяса [3, 5].

Применение вакуумной упаковки стало разносторонним – ее используют для гигиеничности и ускорения технологических процессов обработки мяса (посол, созревание [10], охлаждение, замораживание [4]), для противомикробной обработки (радиационная [11], под высоким давлением [12]), для защиты мяса от внешних воздействий при транспортировании и реализации, для кулинарной обработки (запекание, доведение до готовности в сочетании с пастеризацией, су-вид [13, 14, 15]).

Длительная практика применения вакуумной упаковки для хранения охлажденного мяса наглядно показала, что в наибольшей степени она подходит для говядины. Этот вид мяса лучше сохраняет потребительские свойства при хранении под вакуумом в отличие от баранины и свинины. Во многих исследованиях срок годности говяжьих отрубов составлял 90 суток и превышал сроки годности других видов мяса на 25 % [3]. Говядина, нарезанная на стейки и хранившаяся в вакуумной упаковке в течение 60 суток, после вскрытия способна сохранять свежий вид и стабильный цвет до 72 часов хранения [5].

Вакуумная упаковка защищает мясо  не  только от проникновения и роста микроорганизмов, но и позволяет эффективно предотвращать потемнение мяса в торговле, по сравнению с мясом, упакованным в проницаемые пленки [5, 16].

В вакуумной упаковке всегда присутствует остаточное количество воздуха, содержащего кислород,   который    может    принимать    участие в  ферментативных  и  окислительных   процессах (в «дыхании» продукта) и, тем самым вызывать изменение      органолептических      характеристик.

Наиболее интенсивно потемнение мяса происходит при концентрации кислорода в газовой среде от 0,15 до 2,00 %. Чтобы предотвратить потемнение мяса, остаточный уровень кислорода в упаковке не должен превышать 0,15 % [16].

Вакуумная упаковка прекрасно подходит для крупных кусков  мяса,  анатомически  выделенных с максимальным  сохранением  целостности  мышц, и для охлажденного мяса с нормальным течением автолиза, имеющим значение рН не ниже 5,6 и не выше 6,0. В сочетании с соблюдением правильного выполнения всех операций по обращению с убойными животными и их первичной переработке, с высоким уровнем гигиены и санитарии на производстве, применением низких температурных режимов, вакуумная упаковка способна обеспечивать длительные сроки годности [3].

Вакуумная упаковка позволяет успешно предотвращать рост обычно присутствующих  в мясе нежелательных бактерий, вызывающих порчу и пищевые отравления [3, 17]. В связи с этим вакуумная упаковка нашла применение в качестве средства для длительного (от трех недель и более), так называемого «влажного», созревания мяса. По сравнению с «сухим» созреванием неупакованных говяжьих отрубов, этот способ позволяет получить желаемую нежность мяса в 2 раза быстрее и избежать экономических потерь, связанных с высыханием поверхности отрубов [10].

В качестве достижений вакуумной упаковки сегодня можно назвать такие ее разновидности, как упаковывание в термоусадочные пакеты и скин- упаковку.

Термоусадочные пакеты обычно используются для кусков мяса с неровными краями и/или неправильной формы. Этот способ упаковывания за счет применения тепла и сжатия пленки позволяет достичь не только герметичности, но и компактности упакованного продукта.

Одним из последних изобретений в этом направлении стало создание барьерной мно- гослойной термоусадочной пленки на основе полиамида, полиолефинов и EVOH. Этот материал имеет высокие барьерные свойства, хорошую способность к термосвариванию и большой коэффициент усадки (до 30 %) при температуре 75–95 °С [18]. Для того чтобы полимерный материал обладал высокой эксплуатационной стойкостью и сохранял оптическую прозрачность, применяют специальную технологию изготовления

– экструзию с сильным раздувом пленки. Материал подвергают растягиванию в продольном и по- перечном направлении, придавая равномерность термоусадочных свойств, повышенные механи- ческие и барьерные характеристики [19].

Вакуумная скин-упаковка имеет преимущества во внешнем виде при реализации продукта за счет того, что в процессе упаковывания продукт является матрицейдлятермоформования.Этопозволяетпленке точно соответствовать форме продукта и сохранять ее  до  момента  вскрытия  упаковки.  Скин-упаковка

Семенова А. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 3 С. 161–174

создает тесный контакт с  продуктом  независимо от особенностей его поверхности и позволяет обеспечить целостное представление продукта на витрине. Скин-упаковка предусматривает варианты термоформования не только верхней, но верхней и нижней (полужесткой) пленок [5].

Вакуумная скин-упаковка является более эффективной в отношении контроля роста аэробных психротрофных  микроорганизмов,   чем   упаковка в условиях МГА. Однако следует отметить, что стабильность мяса в скин-упаковке, также как  и при других упаковочных решениях, зависит от температуры хранения. Чем ниже температура хранения, тем стабильнее результат хранения, в частности, хорошие результаты  были  получены при хранении баранины в течение 28 суток при температуре минус 0,5 °С [20].

Скин-упаковка позволила решить проблему темно-пурпурного цвета мяса в вакуумной упаковке в результате образование дезоксимиоглобина (потемнение или покоричневение мяса), а также наличия несвойственного мясу запаха, который обычно наблюдается сразу после вскрытия упаковки. Как известно, эти органолептические особенности вакуум-упакованного мяса  до  сих пор являются причиной отказа потребителей от покупки. В целях нивелирования этого недостатка был разработан инновационный способ системы двойного упаковывания охлажденного мяса. Способ совмещает преимущества вакуумного упаковывания, применения скин-пленки и кислородной атмосферы и позволяет сохранять красный цвет упакованного мяса в процессе хранения. Продукт размещают на подложке и покрывают кислородопроницаемой скин- пленкой. Вторая пленка (барьерная) располагается на расстоянии не менее 0,25 мкм от внутренней скин- пленки. Между пленками создается минимальный свободный объем, содержащий некоторое количество кислорода (95 %), достаточное для того, чтобы препятствовать изменению цвета упакованного мяса в течение его срока годности [21].

Еще  одним  решением  проблемы  цвета  и запаха  является  использование  вакуумной упаковки в качестве групповой для проницаемых потребительских упаковок, предназначенных для продажи в торговых сетях. Перед продажей такая упаковка снимается, и в  присутствии  воздуха мясо приобретает привычные для потребителей органолептические характеристики [5].

С 60-х годов прошлого века вакуумная упаковка стала  рассматриваться  не  только  как  упаковка для сохранности мяса до момента его кулинарной обработки, но и как средство, предназначенное для   проведения   кулинарной   обработки.    Один из таких способов приготовления мяса получил название су-вид (от французского sous-vide «под вакуумом»). Данная технология получила широкое распространение во Франции и других странах в виду очевидных преимуществ в сфере общественного питания: гигиеничность (продукт вскрывается только   перед   непосредственным   потреблением)

и сохранение высокой  пищевой  ценности  мяса. В этом направлении в России и за рубежом до сих пор проводится много исследований, направленных на  изучение  влияния   различных   температурных и   временных   параметров   тепловой    обработки на физико-химические, микробиологические, органолептические показатели получаемых мясных продуктов, в том числе в зависимости от исходного качества сырья [15, 22, 23].

Обработка мяса методом су-вид улучшает его нежность   в   результате    размягчения    коллагена и снижения адгезии между волокнами. Однако изучение микрофлоры готового продукта (на примере говяжьих  стейков)  показало,  что  даже при трехэтапном режиме нагревании (1 этап – при 39 °С в течение 1часа, 2 этап – 49 °С в течение 1 часа, 3 этап – при 59 °С в течение 4 часов) мясо должно было быть в соответствующем гигиеническом состоянии, так как при такой обработке значимого снижения количества бактерий, по сравнению с сырыми стейками, не происходило [13].

Исследование микрофлоры и сенсорной приемле- мости корейского  цыпленка,  термообработан- ного методом су-вид при 63 °С в течение 90, 180 и

270 минут, показало, что более длительное время термообработки при такой температуре приводило к значимо более низкому количеству жизнеспособных клеток [14].

Приготовление мяса вызывает ряд последовательных физико-химических изменений белков, глубина которых сильно зависит от условий тепловой обработки, особенно, от температуры и продолжительности. К таким изменениям относят денатурацию и агрегацию белковых молекул, усадку соединительнотканных волокон и солюбилизацию коллагена, накопление продуктов  реакции  Майяра и окисление белков, дальнейшие взаимодействия (перегруппировка Амадони) свободных аминогрупп белков с продуктами окисления жиров (альдегидов) и белков (аминов). Приготовление пищи методом су-вид позволяет в значительной мере сохранить пищевое качество белков. Исследование окислительных  модификаций  белков  свинины при различных режимах обработки методом су- вид – при 58 °C в течение 72 мин; при 80, 98 и

160 °С в течение 72 мин; при 118 °C в течение 8 мин (автоклавирование) – показало возрастание содержания маркеров окисления белка с увеличением температуры и времени приготовления свинины. При этом различные мясные белки имели разную степень окислительного повреждения [24].

В качестве разновидности технологии су-вид, можно рассматривать розничную продажу мяса в вакуумных пакетах, предназначенных для запекания в домашних условиях.

Таким образом, вакуумная упаковка прочно вошла вмяснуюпромышленность, предлагаяразнообразный выбор способов упаковывания. Однако следует заметить, что в нашей стране максимальный предел ее возможностей еще не достигнут, и вследствие существующего  уровня  гигиены  на  предприятиях

Semenova A.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 161–174

предельные сроки годности для говядины составляют лишь 45 суток, для свинины – не более 21 суток [3].

Упаковка в условиях модифицированной газовой атмосферы (МГА). Впервые модифицированные газовые среды начали использовать около 90 лет назад для транспортирования продукции на длительные расстояния. Лишь с конца 70-х годов прошлого века упаковка МГА нашла свое применение в сетях розничной торговли.

углекислого газа (СО ) и азота (N ). Состав газовой

показателей мяса и к соблюдению температуры его хранения [3, 28, 29].

2

Отмечено, что эффективным сдерживающим фактором в развитии микроорганизмов при использовании высококислородной среды является введение в нее двуокиси углерода (СО ), способной оказывать бактериостатический эффект в отношении роста аэробных бактерий и плесеней. Причем, чем ниже температура хранения упакованного мяса, тем выше уровень растворимости углекислого газа в мышечной ткани и, соответственно, выше его анти- микробная активность. Изучение влияния разных концентраций СО   (МГА 1–50 % и МГА 2–30 %)

при   упаковывании   фарша   из   свинины   проде-

2                                   2

смеси, наличие или отсутствие кислорода в упаковке зависит от вида продукта [3, 4, 25].

Кислород     взаимодействует  с         миоглобином и          обеспечивает     ярко-красный     цвет          мышечной ткани   мяса,   а   двуокись   углерода   применяется из-за   ее   бактериостатического   и   фунгицидного действия,  которое  впервые  было  доказано  нашим соотечественником профессором Я. Я. Никитским [3]. Упаковка   в   условиях   МГА,   также   как   и вакуумная,   нуждается   в   применении   барьерных материалов с низкой паро- и газопроницаемостью. В  упаковках  с  высокой  газопроницаемостью  во время  хранения  может  происходить  повышенный газообмен. Вследствие более низкого парциального давления  газов  окружающего  воздуха,  в  котором концентрация                             кислорода           составляет       около 21 %, а двуокиси углерода – около 0,03 %, газы из защитной   атмосферы   стремятся   диффундировать наружу. Количество азота в воздухе 78 %, поэтому перепад его парциального давления имеет обратный знак, и азот стремится диффундировать из воздуха внутрь      упаковки.             В             таких                        условиях   заранее запрограммирован       неконтролируемый     газообмен с  окружающей  средой,  если  нет  уверенности  в

достаточной герметичности упаковки [26].

Для реализации упаковки в МГА существует два типа упаковочных машин. В установках первого типа происходит последовательное создание вакуума (удаление воздуха), заполнение газом (газовой смесью) и запечатывание упаковочных пакетов, лотков или полужесткой тары, состоящей из термоформованных полимерных подложек. В установках второго типа сразу происходит вдувание газа (газовой смеси) и запечатывание рукавной пленки [27].

Хранению  мясной  продукции  в  условиях МГА посвящено много научных работ, которые свидетельствуют о том, что для мяса наибольший практический  интерес  представляют  газовые смеси    с    высоким     содержанием     кислорода. В отношении эффективности подавления патогенных микроорганизмов в мясе, упакованном в МГА с большой концентрацией кислорода, проведено множество научных исследований. Показано, что такой способ упаковывания требует пристального внимания      к      контролю      микробиологических

монстрировало    значительное    уменьшение    роста

Работы в направлении определения оптимального соотношения кислорода и углекислого газа для упаковывания разных видов и анатомических частей мяса при различных температурах хранения активно продолжаются [31, 32, 33].

традиционную упаковку (с обычным свободным пространством) и меньшим свободным пространством (60 % от традиционной), было показано, что при максимальной концентрации кислорода в обычной упаковке образцы обесцвечивались довольно быстро.

9

8

7

6

фон             3               6               9              12

Продолжительность хранения

Вакуум                   МГА 1                  МГА 2

Рисунок 1. Изменение количества бактерий Salmonella spp в фарше в процессе хранения при температуре 3 °С, (согласно результатам, изложенным [30])

Figure 1. The change in the number of Salmonellaspp bacteria in ground meat during storage at 3 °C, (according to [30])

Семенова А. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 3 С. 161–174

неупакованным  мясом,  зависит  от  величины  рН.

содержащей 5 % СО, 60 % СО

и 35 % N . Такая

На примере баранины, хранившейся в МГА, было показано, что высокое содержание кислорода в упаковке может приводить к нежелательному образованию высокомолекулярных белковых комплексов вследствие окисления и агрегации (полимеризации) белков. В свою очередь, эти преобразования негативно отражались на нежности мяса [25].

Бескислодорные газовые среды хоть и позволяют исключить проблему окисления жиров и белков, но применяются редко в виду того, что они фиксируют состояние миоглобина в мясе и не приводят к улучшению его цветовых характеристик. Такие среды обычно используют для переработанной продукции или для мяса птицы, не имеющего в своем составе значительного количества миоглобина [38].

В последние годы большое количество зарубежных исследований было посвящено применениюмонооксидауглерода(СО, угарныйгаз) в качестве альтернативы МГА с высоким содержанием кислорода и для более эффективного подавления микроорганизмов при упаковывании мяса. Было установлено, что присутствие СО в упаковке (0.4 %

CO, 30 % CO , 69.6 % N ) способствует улучшению

обработка дала значимый эффект по улучшению цвета  мяса   при   последующем   его   хранении под вакуумом в течение 28 дней и не повлияла отрицательно на микробиологическую безопасность говяжьих стейков [40]. Однако следует отметить, что в настоящее время монооксид углерода не имеет статуса  газа,  официально  разрешенного для использования при упаковывании и хранении продукции.

Таким образом, упаковка в условиях МГА, хоть и  является  технически  более  сложной,  однако  в сегменте   упакованного   мяса   и   полуфабрикатов она  прочно  заняла  свое  место,  обеспечивая  сроки годности  20–28  суток.  Критичным  фактором  для МГА,  как  и  для  вакуумной  упаковки,  является температура       хранения             мяса.                   Для    обеспечения стабильного цвета она должна быть не выше 2 °С [3]. Активные  исследования  ученых  в  отношении применения  вакуума  и  МГА  при  упаковывании мяса  и  полуфабрикатов  позволяют  получать  всю необходимую информацию в помощь предприятиям мясной   промышленности   при   выборе   способов сохранения                  продукции           без     потери  качества. Безусловно, решение о применении того или иного способов упаковывания устанавливается не только из соображений получения максимально длительных сроков              годности.  Решающее           значение также имеет  идея  представления  продукта  потребителю, способная стимулировать его на принятие решения о покупке. Так, вакуумная технология не подходит для            упаковывания                    рубленых                            и           формованных полуфабрикатов,   например   фарша   или   котлет, поскольку продукт теряет презентабельный внешний вид  из-за  деформации  структуры.  При  вакуумном упаковывании  мяса  и  кусковых  полуфабрикатов существует   повышенная   вероятность   отделения влаги, отрицательно влияющая на выбор потребителя. Эти и другие причины побуждают производителей широко применять наряду с вакуумной технологией упаковку в МГА. В целом, каждый из перечисленных способов          в          сочетании       с              высокой               гигиеной производства  имеет  широкие  возможности  и  при правильном выборе прекрасно служит в достижении

конкретно поставленной цели производителя.

Перспективы развития упаковки на основе двух основных видов упаковочных решений. Полимерная упаковка еще не показала максимальных результа- тов по сокращению потерь и увеличению сроков годности, которые она могла бы достичь в сочета-

2                              2

цвета   говядины.   Такое   улучшение   аналогично

улучшению   цвета   мяса   с   кислородсодержащей МГА  (80  %  O ,  20  %  CO ).  Было  отмечено,  что

нии  с  технологиями,  обеспечивающими  высокий

санитарно-гигиенический                    уровень         мяса     перед упаковкой, и с возможностями, которые может дать

2                                  2

максимальные значения красноты (а*) в упаковках,

строгое соблюдение непрерывной холодильной цепи.

Semenova A.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 161–174

Тем не менее, разработки, направленные на развитие самих упаковочных решений,  не  стоят  на  месте и сегодня можно выделить новые перспективные направления в этой области, а именно:

• получение     новых      пленочных      материалов с антимикробными и антиокислительными свойствами;
• введение в упаковку новых элементов, обеспечивающих  ей   дополнительные   функции по контролю различных параметров, связанных с обеспечением прослеживаемости, безопасности и качества упакованного продукта.

Эти       два     направления     получили     названия

«активная» и «умная» («интеллектуальная») упаковка и довольно быстро находят свое применение в пищевой промышленности.

Активная упаковка. Основной прорыв делается в направлении создания пленок с антимикробными и антиокислительными свойствами. Одновременно ведутся исследования в области контроля выделения и поглощения влаги, высвобождения ароматов, использования поглотителей и выделителей газов, которые  могут   быть   встроены   непосредственно в пленку или помещены в упаковку в виде саше (пакетиков). В состав полимерных пленок успешно вводятся различные вещества, обеспечивающие антимикробный и/или антиокислительный эффект. Пленочные материалы позволяют обеспечить контролируемую доставку активных веществ в продукт и, тем самым, увеличить его срок хранения. Соответственно, эти вещества должны быть разрешены для использования при производстве пищевых продуктов [41, 42].

В качестве наиболее эффективных способов получения антимикробных пленок в научно- технической          литературе                                    рассматривается использование наночастиц серебра (Ag-NP), которые успешно показали в испытаниях на различных видах полимерных  пленок  и  упакованных   продуктов (в том числе, на мясе), проявив антимикробные, противогрибковые и даже противовирусные свойства. Применение Ag-NP в пищевых продуктах уже регулируется законодательством ЕС и  США по гигиеническим нормативам миграции Ag+ в упакованную продукцию. Пленки с наночастицами серебра в исследованиях на мясе птицы и свинине показали высокую эффективность в отношении контроля  роста  Salmonella  spp,  L.  monocytogenes,

E. coli, S.aureus, Pseudomonas spp. Отмечено, что применение таких пленок позволяет контролировать спонтанное развитие нежелательной микрофлоры в случаях порчи адсорбирующих салфеток [43].

В некоторых случаях использование физических (разогрев в микроволновой печи) или иных воздействий на пленку может привести к увеличению миграции активных веществ в продукт [43].

Пленочные материалы, активно поражающие микроорганизмы,    уже     не     фантазия     ученых, а существующая реальность. Российскими учеными создана технология полимеров на базе полиэтиленимина,  активно  действующего  против

грамположительных и грамотрицательных бактерий. В нашей стране пока такие разработки востребованы, главным образом, в медицине. В качестве активных веществ в них выступают бактерицидные компоненты типа мирамистина или хлоргексидина. Однако вскоре подобные материалы могут найти более широкое применение [44].

В последние годы зарубежные ученые, работая над повышением механической прочности поли- мерных упаковочных материалов, обнаружили, что она может быть улучшена за счет включения угле- родных нанотрубок. Одновременно оказалось, что они проявляют антимикробные свойства. Углерод- ные нанотрубки приводили к повреждению клеток

E. coli путем прокалывания клеточных мембран, что вызывало гибель микробных клеток [42].

В зарубежных исследованиях последних лет уделяется большое внимание созданию полимерных пленоксантиокислительнымисвойствами. Вкачестве антиокислителей были использованы и хорошо себя показали вводимые в состав пленок эфирные масла и экстракты пряно-ароматических растений (розмарин, орегано, корица и др.), экстракты черного и зеленого чая, полифенолы чая, лимонная кислота, эвгенол и пр. [41, 45].

Упаковочный материал с антиокислительными свойствами был разработан и  применен  для свежего свиного фарша. Материал состоял из многослойной полиэтиленовой пленки, в которой был иммобилизован экстракт из оливковых листьев в концентрации от 2 % до 15 %. Упакованный фарш хранили при температуре 4 °C в течение 16 дней. Использование активной пленки позволило стабилизировать цвет, снизить накопление продуктов окислительной порчи жиров и продлить срок хранения фарша на 2 дня [46].

Одним   из    достижений    российских    ученых в области активной упаковки стала разработка многослойного  материала  с   введением   в полимер «активного комплекса», обладающего антимикробным, антиокислительным и стабилизи- рующим действием. Антимикробная  добавка (АМД) представляет смесь  органических  кислот и солей, а также дигидрокверцетина (ДКВ), кото- рый известен отличными антиокислительными свойствами. При таком соотношении (АМД + ДКВ) наблюдается повышение антимикробной активности по отношению ко многим микроорганизмам. Применение многослойного материала при упако- вывании в условиях МГА или под вакуумом существенно повышает безопасность продукта [47].

На   предприятиях    мясной    промышленности в качестве активной упаковки широко приме- няются специальные салфетки, пропитанные анти- микробным составом и размещающиеся в упаковке с МГА. Материал способен адсорбировать выде- лившийся мясной сок и противостоять развитию микроорганизмов в нем, тем самым повышая устойчивость к микробиологической порчи кусковых полуфабрикатов [4].

Семенова А. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2018. Т. 48. № 3 С. 161–174

Успешность исследований  в  области  созда- ния   и   применения    активной    антимикробной и антиокислительной упаковки позволяет предположить, что в ближайшее время такая упаковка будет повсеместно применяться для мяса и полуфабрикатов. Применение в качестве активных веществ пищевых консервантов и антиокислителей позволит, с одной стороны, не вводить их в состав продукта, а, с другой стороны, не следует ожидать, что пленки с их использованием будут способны решить гигиенические проблемы производства.

Умная или Интеллектуальная упаковка. Основная цель умной или интеллектуальной упаковки – повысить доверие потребителей к ее содержимому. Но она, безусловно, интересна для всех участников оборота пищевой продукции. Интеллектуальная упаковка умеет наблюдать и записывать изменения внутренней и внешней среды. Она включает:

• штрих-коды и метки радиочастотной иденти- фикации;
• различные индикаторы, в том числе временных изменений температуры, влажности, целостности или герметичности упаковки, наличия газа, свежести и зрелости продукта, токсинов;
• датчики (биосенсоры, биозонды, датчики кислорода на основе флуоресценции).

Сегодня радиочастотная идентификация уже дает неоспоримые преимущества в области контроля перемещения и отслеживания товара. Использование беспроводной техники для передачи данных между считывателем и радиолокатором представляет значительное преимущество по сравнению с другими  прямыми  идентификаторами   такими, как система штрих-кода. Также уже не являются новшествами технические средства, позволяющие регистрировать и передавать полную информацию о «жизни» продукта, в частности, время и темпе- ратуру. В широкое применение прочно входят и различные биосенсоры, принцип работы которых основан на использовании реакций полимеризации, ферментативной активности, электропроводности, диффузии или плавления [48].

2

В   целях   защиты   потребителей   от   опасных продуктов разработаны      колориметрические индикаторы                            микробиологической      порчи.    Они основаны  на  том,  что  микрофлора,  вызывающая порчу,   развивается   с   выделением   углекислого газа,  а  специальные  индикаторы,  расположенные в  полимерной  матрице  на  этикетке,  определяют присутствие   или   изменение   концентрации   СО в  упаковке.  При  повышении  концентрации  СО колориметрические     индикаторы     меняют     цвет, сигнализируя об изменении потребительских свойств продукта [49].

В Японии разработана инновационная маркировка («Label Fresh»), которая позволяет контролировать срок годности мясных продуктов с помощью изменения ее цвета. Этикетка содержит специальные чернила, которые реагируют на аммиак, выделяемый мясом в результате распада белков (чем больше срок годности, тем менее свежее мясо  и  тем  больше  аммиака  выделяется  из  него).

Нижняя часть этикетки меняет свой цвет с белого до темно-синего, сигнализируя покупателю о свежести продукта. Когда истекает срок годности мяса, чернила настолько сильно закрашивают штрих-код, что полностью блокируют возможность пробить недоброкачественный товар на кассе [50].

В Канаде разработали особую наклейку, которая поможет определить свежесть  покупаемого  мяса. В эту наклейку вживлен индикатор, который реагирует на микробы особым свечением [51].

Умная упаковка может быть  оснащена системой подогревания или охлаждения. В режиме подогревания нагрев происходит в результате экзотермической реакции с участием оксида кальция или магния. Основным недостатком такой системы подогревания является то, что основная часть пространства для упаковки занята нагревательным устройством. Самоохлаждающаяся упаковка, испаряя внешние компоненты, например, воду, и, затем, абсорбируя их на поверхности, отводит тепло из упаковки [42].

В ближайшем будущем за счет применения нанотехнологий ожидается широкое применение наносенсоров в упаковках для идентификации химических веществ, бактерий, вирусов, аллергенов, патогенов и токсинов в продуктах питания. В настоящее время  уже  разработаны  сенсоры  для  обнаружения

5. coli 0157: H7, Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, энтеротоксинов и белков-аллергенов. Ведутся разработки биосенсоров (ДНК-биочипов), способных различать запах и вкус [46].

В будущем ожидается разработка полимерных материалов, чувствительных к стимулам. Предпо- лагается, что такие материалы будут иметь функции, способные адекватно оценивать внешнюю и внутреннюю среду упаковки и регулировать качество продукта высвобождением определенных молекул в ответ на внешние раздражители. Для обеспечения биологической и/или химической функции будут разработаны молекулярные наноструктуры, позволяющие выпускать активные вещества только тогда, когда этого требует сама система. Эти наноструктуры будут адаптированы на изменение химического состава, величины рН, температуры и других параметров. Другими словами, упаковка сама сможет не только определять окончание срока годности продукта, но и управлять им [46].

 

Выводы

Идея умной или интеллектуальной упаковки родилась в результате сбоев и проблем, регулярно возникающих в обороте пищевой продукции, в особенности, охлажденной, скоропортящейся и транспортируемой на большие расстояния.

Сегодня можно с уверенностью утверждать, что технологи имеют разнообразный выбор упаковочных материалов и систем, позволяющих обеспечить эффективный выбор конкретных упаковочных решений. Но лишь забота о выборе упаковки, к сожалению, не позволяет достичь значительных сроков годности скоропортящихся продуктов. Среди

Semenova A.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2018, vol. 48, no. 3, pp. 161–174