Г. Беттс и Л. Эверис, Сатрс1еп апс1 С1юг1еу\¥00с[ Боос! ИезеагсЬ АзэоспаЬоп
Введение
При хранении качество всех пищевых продуктов может ухудшаться. Охлажденные продукты являются особо скоропортящимися. Время, в течение которого качество продукта поддерживается на уровне, приемлемом для потребителя, может быть названо сроком годности при хранении (сроком хранения). Срок хранения определяется некоторыми авторами как время между производством/упаковкой продукта и моментом, когда продукт становится неприемлемым для потребления при заданных условиях окружающей среды [11], или как время, когда продукт считается неприемлемым для потребления [23]. Срок хранения продукта определяется нежелательными изменениями качества, вызванными биологическими, химическими, биохимическими и физиологическими причинами, или соображениями пищевой безопасности, связанными с ростом пищевых патогенов, которые не обязательно вызывают изменения качества продукта.
Существует ряд справочников, в которых приведены перечни сроков хранения охлажденных продуктов, так как каждый продукт имеет свой срок храпения, зависящий от конкретной рецептуры, ингредиентов и применяемых условий производства и хранения. Если некоторые из перечисленных факторов меняются, срок хранения подлежит изменению (см. раздел 10.2). В литературе имеются некоторые общие рекомендации для охлажденных продуктов [11] и продуктов, упакованных в РГС [9], но срок хранения продукта должен определяться уже при его разработке на научной основе в соответствии с методиками, основные принципы которых описаны ниже.
Обоснование конкретного срока хранения основывается на понятиях безопасности, качества и на коммерческих решениях. Маловероятно, что все эти составляющие дадут один результат, но безопасность продукта всегда должна иметь высший приоритет. Существует, однако, много коммерческих и маркетинговых факторов, накладывающих ограничения, которые необходимо учитывать при определении приемлемости срока годности, определенного на основе микробиологической оценки с коммерческой точки зрения. Например, как соотносится срок хранения продукта со сроками хранения подобных продуктов конкурентов? Достаточен ли данный срок хранения для продажи значительной доли продукта до истечения этого срока, что минимизирует объем запасов, которые необходимо утилизировать после его истечения? Достаточно ли велик срок хранения, чтобы можно было закупать продукт еженедельно, как закупается большинство охлажденных продуктов [12]? Если существует минимальный коммерчески приемлемый срок хранения, его необходимо учитывать при разработке продукта и соответственно менять рецептуру.
Другим ограничением для производителей охлажденных продуктов является быстрое расширение рынка. За последние десять лет значительно увеличилось количество продуктов и их видов [10]. Каждый год появляется около 7450 новых продуктов, причем примерно 3600 — это охлажденные продукты [7]. Рынок охлажденных продуктов в 1997 г. составил 5,1 млрд фунтов [4]. Такой динамичный рынок требует быстрой разработки и выпуска новых продуктов и новых сочетаний ингредиентов. Традиционно безопасность и качество новых продуктов оценивались лишь на основе лабораторных исследований, которые длительны и дороги. В настоящее время существуют методы прогностического математического моделирования, все шире применяемые при разработке новых продуктов, использование которых при определении срока хранения будет обсуждено ниже в разделе 10.3.
Наряду с коммерческими соображениями необходимость быстрой разработки большого количества новых продуктов определяется спросом потребителей на продукты с новым вкусом, меньшим содержанием соли и консервантов и требующих минимального приготовления [15]. Реализация таких требований потенциально может усилить рост микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов, и патогенов, а следовательно, снизить вероятный срок хранения, достижимый в условиях холодильного хранения. Такие изменения продуктов означают необходимость использования новых сочетаний ингредиентов и консервантов для максимального увеличения срока хранения. Этот вопрос будет также рассмотрен ниже.
Определение срока хранения продукта выполняется на основе сочетания требований безопасности, качества, маркетинга и потребительского спроса. Верное определение срока хранения необходимо для успеха продукта на рынке, и в данной главе мы постараемся показать, как этого может добиться.
Факторы, влияющие на срок хранения
Продукт
Чтобы разработать новый продукт, необходимо учитывать ряд фундаментальных моментов, которые влияют на вероятный достижимый срок хранения.
Характеристики продукта
Первый шаг, который необходимо предпринять, это решить, какие характеристики продукта являются необходимыми — например, молочный это продукт или продукт на основе помидоров? Должен ли это быть однородный соус или он будет содержать твердые частицы? Тип продукта даст первоначальные указания на то, какие микроорганизмы по всей вероятности будут оказывать влияние на продукт, а следовательно, какой срок хранения может быть достигнут. Например, некисломолочные продукты более подвержены быстрому росту микроорганизмов и будут, вероятно, иметь более короткий срок хранения, чем кисломолочные.
Для пастеризованных охлажденных продуктов может потребоваться разная тепловая обработка в зависимости от основных характеристик продукта [14], и требования к ней могут быть определены уже на этом этапе.
Упаковка продукта
Необходимо рассмотреть желаемый вид упаковки. Если продукт будет пастеризоваться в упаковке, то при отсутствии последующего загрязнения в продукте будет меньше вызывающих порчу вегетативных микроорганизмов или патогенов, и достижимый срок хранения будет сравнительно велик. Споры бактерий будут присутствовать в продукте, но при низкой температуре они растут относительно медленно (см. главу 7). Если продукт компонуется после тепловой обработки, существует большой риск загрязнения микроорганизмами даже в хороших санитарно-гигиенических условиях, и срок хранения этих продуктов, вероятно, будет короче, чем продуктов, пастеризуемых в упаковке.
Необходимо рассмотреть также газовую среду в упаковке. Если продукт упакован в нормальных атмосферных условиях, аэробные организмы, вызывающие порчу (например, Pseudomonas), могут расти и быстро портить охлажденные продукты, хранящиеся при температуре ниже 5 °С. Если, однако, используется регулируемая газовая среда без кислорода, порчу будут вызывать анаэробные организмы, растущие при сильном охлаждении медленнее (см. главу 7).
Консерванты
Позиционируется ли продукт как «продукт без консервантов» или «с низким содержанием соли»? Если не будут использованы дополнительные консервирующие факторы (например, добавление лимонного сока), удаление консервантов сделает возможным быстрый рост микроорганизмов и тем самым уменьшит срок хранения. Последствия исключения традиционных консервантов и альтернативные варианты следует рассмотреть еще на начальном этапе разработки нового продукта.
Ограничения, накладываемые на срок годности
Может оказаться, что существует некоторый минимальный срок хранения, который должен быть достигнут, чтобы сделать продукт коммерчески жизнеспособным (например, чтобы сделать возможным хранение продукта на выходных, такой срок может составить 10 сут). Это должно быть определено с самого начала определения срока хранения, чтобы выбранная рецептура продукта и характеристики упаковки позволяли достичь желаемого срока хранения. Зачастую по оценкам потребителей максимальный срок хранения продукта бывает меньше того, который может быть достигнут фактически. Например, в работе [13] были рассмотрены средние сроки хранения ряда охлажденных продуктов (фактические и по оценкам потребителей) и было обнаружено, что для пате (паштета) фактический срок хранения превышал 10 сут, в то время как по оценке потребителей он составлял лишь 4 сут.
После создания рецептуры определенного продукта и выявления характеристик упаковки намеченный срок хранения будет, скорее всего, определяться на основе прошлого опыта. Этот срок хранения затем должен быть подтвержден научно в соответствии с принципами, изложенными в разделе 10.4. После определения срока хранения, как будет показано ниже, на него будет влиять ряд факторов, которые также необходимо рассмотреть на стадии разработки продукта, чтобы обеспечить их контроль в ходе производства.
Сырье
Сырье, используемое в производстве продукта, влияет на биохимические и микробиологические свойства готового продукта. Для получения стабильного срока хранения качество сырья должно быть стандартизовано, а характеристики, влияние которых на срок хранения продукта наиболее вероятно, должны быть заложены в технические условия на сырье. Изменения в качестве сырья могут вести к изменениям готового продукта, способным изменить срок его хранения. Изменения в сырье могут происходить по ряду причин, в частности в связи с естественными колебаниями, с изменением сорта, поставщика, сезонной доступности сырья или его предварительной обработки. Производство салата коулсло (см. выше) дает пример влияния на срок хранения сезонного наличия свежеубранной капусты с низким содержанием дрожжей, в то время как в капусте после холодильного хранения дрожжей больше. Использование капусты из холодильника приводит к получению салата с заметно более коротким сроком хранения вследствие более высокого начального содержания дрожжей, внесенных с сырьем.
Если некоторый ингредиент сырья не соответствует согласованным требованиям (например, из-за уровня содержания в нем микроорганизмов), то этот ингредиент, Тем не менее можно использовать для другой цели — например для добавления к продукту перед приготовлением при условии, что это не повлияет на его безопасность. Вероятные последствия использования продуктов с более высоким уровнем содержания микроорганизмов можно оценить с помощью прогностических моделей (см. раздел 10.3). Пределы допуска для тех ингредиентов, которые дают основной консервирующий эффект в готовом продукте (например, содержание соли), должны быть установлены еще при разработке продукта или при специальном («провокационном») тестировании (см. раздел 10.6) и указаны в технических условиях на продукт и в рецептуре. Любые колебанпя содержания этих компонентов из-за неточности их дозирования в ходе производства будут влиять на достигаемый срок хранения. Ингредиенты, принципиально важные для безопасности продукта или его стабильности в течение заданного срока хранения, должны быть определены с помощью анализа безопасности продукта [17], а при его производстве уровни этих ингредиентов необходимо контролировать. Например, для охлажденных продуктов, упакованных в РГС, основным определяющим фактором может быть уровень соли 3,5% в водной фазе, и этот уровень необходимо контролировать в каждой партии выпускаемого продукта [5].
Для преодоления в сырье естественной изменчивости критических факторов можно использовать состав (рецептуру) продукта, уменьшая таким образом изменения в конечном продукте. Один из важнейших факторов, влияющих на степень тепловой обработки, необходимой для достижения стерилизации, — это уровень pH. У помидоров, например, наблюдается изменчивость кислотности от сорта к сорту. Состав продукта может быть использован для преодоления этой изменчивости путем смешивания сортов с высокой и низкой кислотностью или путем добавления разрешенных к применению органических кислот. Здесь принципиально важно контролировать pH каждой партии продукта так, чтобы гарантировать достижение заданного уровня в тех случаях, когда уровень pH используется в качестве основного консервирующего фактора.
Составление продукта
В сложных и многокомпонентных продуктах контакт компонентов может привести к миграции вкусовых добавок, красителей, влаги или масла от одного компонента к другому. Это может ограничивать срок хранения, например, многослойных пирожных, где внешний вид портится из-за миграции красящих компонентов из одного слоя в другой, и пирогах (пирожках) с фруктами, где миграция влаги из начинки в тесто ведет к нарушению текстуры. Миграция может вести к соединению веществ, вступающих в химические реакции, а продукты этих реакций влияют на срок хранения продукта. Начинка пиццы с небланшированным зеленым перцем может давать прогорклый вкус и запах из-за вступления липоксигеназы зеленого перца в контакт с содержащими жирные кислоты веществами краста для пиццы или сыра.
То, как многокомпонентные продукты соединяются, может существенно влиять на микробиологическую безопасность продукта. Если компоненты, которые стабильны благодаря низкой ат или низкому pH, вступают в контакт с компонентами, нестабильными из-за высоких ат или pH, между ними образуется слой, в котором ат и pH позволяют микроорганизмам расти, причем в нем могут начать расти любые микроорганизмы из стабильного компонента. Для увеличения срока хранения миграция или контакт между компонентами могут быть ограничены, и этот вопрос должен быть рассмотрен уже при разработке продукта. В тех случаях, когда миграция или контакт компонентов вредят качеству продукта, рекомендуется рассмотреть возможность использования съедобных пленок или упаковки в отдельные отсеки.
Обработка
Для обработки продуктов применяют широкий диапазон методов — от простого нарезания или мытья (например, готовых к употреблению охлажденных салатов), до тепловой обработки, подкисления, добавления консервантов, ферментации или засолки. Тип обработки существенно влияет на микрофлору, химические, биохимические и органолептические свойства пищевых продуктов. В некоторых случаях их обработка может быть направлена на достижение желаемых характеристик продукта (например, в случае ферментированных салатов) и за счет снижения pH может вести к изменениям, увеличивающим срок годности. В других случаях может применяться обработка, специально выбранная для воздействия на те факторы, которые влияют на срок хранения, — например, тепловая обработка пищевого продукта для инактивации микроорганизмов и вредных ферментов. При использовании того или иного вида обработки для достижения требуемого срока хранения следует понимать, что даже небольшие изменения условий обработки могут заметно влиять на срок хранения. Любые стадии производства продукта, необходимые для безопасного его хранения в течение срока годности, должны быть выявлены при анализе рисков и соответствующим образом контролироваться в ходе производства.
Санитарно-гигиенический контроль
Недостаточный санитарно-гигиенический контроль при подготовке, обработке и упаковке пищевых продуктов может привести к высокому уровню внесенных в продукт микроорганизмов (например, плохая очистка оборудования для нарезки мяса приводит к увеличению количества микроорганизмов в продукте). Это может отрицательно сказаться на безопасности и качестве продукта, что в свою очередь повлияет на срок хранения. Срок хранения определенного продукта может отражать лишь диапазон переменных, включенных в процедуры тестирования. Чтобы производить продукт с заданным сроком хранения, необходим постоянный санитарно-гигиенический контроль при производстве (см. главы 13 и 14).
Упаковка
Упаковка препятствует загрязнению продукта микроорганизмами, защищает от физических повреждений и может быть использована для изоляции продукта от воздействия отрицательных факторов окружающей среды (света, атмосферного кислорода или влажности). Чтобы предотвратить или уменьшить фотокаталитические реакции, ведущие к окислению или ухудшению качеств питательных веществ, для фильтрации света с определенной длиной волны могут применяться специальные упаковочные материалы. Продукты, чувствительные к окислению атмосферным кислородом, могут быть защищены упаковочными материалами, препятствующими доступу кислорода, а выбор влагонепроницаемых материалов может предотвратить высыхание продукта или удержать влагу в упаковке.
Упаковка в регулируемой газовой среде увеличивает срок хранения мяса и овощей, непосредственно влияя на критический для их качества фактор (как в случае свежего красного мяса (баранины, говядины). При этом яркий красный цвет поддерживается газовой средой с высоким содержанием кислорода, влияя на скорость, с которой протекают реакции, ведущие к отрицательным изменениям качества. Кроме того, срок хранения может продлить «активная упаковка» (например, абсорбирующая 02/С02/Н20 или выделяющая этанол) (см. главу 6).
Когда газовая среда в упаковке регулируется, то есть отличается по составу от нормальной атмосферы, следует учитывать ее влияние на микроорганизмы. Удаление из упаковки кислорода будет препятствовать естественному росту микроорганизмов (например, видов Pseudomonas), вызывающих порчу охлажденных продуктов, в упаковке которых содержится воздух. При этом такие продукты могут стать опасными из-за р ста анаэробных патогенов (например, C. botulinum [2], но оказаться органолептически стабильными [5].
Хранение и сбыт
Условия, в которых находится продукт при хранении и сбыте, могут существенно влиять на срок хранения. Температура, освещение и влажность влияют на рост микроорганизмов, а также на типы и скорость происходящих биохимических реакций и физических изменений. Для оценки срока хранения готового продукта необходимо знать или определять условия, в которых продукт по всей вероятности будет находиться, и то влияние, которое они на него окажут. Количество работ, посвященных изучению зависимостей время-температура охлажденных продуктов при хранении, транспортировке, в розничной торговле и у потребителя, весьма ограничено, и некоторых из них рассмотрены в обзоре [6].
В настоящее время принятые в Великобритании правила по безопасности пищевых продуктов в части поддержания температуры (Food Safety (Temperature Control) Regulations 1995 SI No. 2200) для охлажденных продуктов при сбыте и выкладке в розничной торговле допускают максимальную температуру 8 °С. Это важно учитывать при определении срока хранения продуктов, так как любые оценки, выполненные при более низких температурах, будут неверны (см. раздел 10.4).
Использование продукта потребителем
На качество и безопасность может влиять и обращение потребителя с охлажденным продуктом. При задании времени и температурного режима, используемых при тестах на определение срока годности, необходимо учитывать такие факторы, как время, затрачиваемое на доставку продукта домой, восприятие охлажденных продуктов потребителем и условия хранения в домашних условиях. Это, по всей вероятности, наиболее изменчивый участок холодильной цепи, на который производитель может оказать лишь минимальное влияние. Обзор способов обращения потребителя с охлажденными продуктами в Великобритании [13] показал, что большинство потребителей по меньшей мере один раз в неделю покупали большое количество охлажденных продуктов. В большинстве случаев домой продукты доставляли на автомашине или пешком (83%), и в среднем доставка продуктов из магазина до домашнего холодильники занимала 43 мин. Температура продукта обычно находилась в диапазоне 4-20 °С. Выяснилось, что температура в домашних холодильниках составляла от -1 до +11 °С при среднем значении 6 °С. В среднем лишь 30% холодильников работали при температуре ниже 5 °С. Из холодильников, включенных в обзор, 7,3% работали при средней температуре выше 9 °С, хотя отличия в температуре в зависимости от положения продукта показывают, что эта величина выше, если продукт хранится в верхней части таких холодильников.
Хотя такая информация и указывает на температуру и время, которые, вероятно, будут необходимы для испытаний по определению срока годности, моделирующих обращение потребителя с продуктами, необходимо обоснованно выбрать, какие уело- вия принять в качестве худших. Если в таких испытаниях использовать температуры при худших условиях и зафиксированное время хранения, то немногие из продуктов, находящихся сейчас в продаже, «дожили» бы до намеченного срока хранения. Производитель должен оценить, где заканчивается «разумное» нарушение режима хранения и начинается «неразумное».
Кроме того, потребитель может обращаться с продуктами не так, как планировал или предусматривал производитель. Многие охлажденные продукты покупают, основываясь на «образе свежего продукта», но затем дома его замораживают. После того как герметичная вакуумная упаковка или упаковка с РГС открыта и продукт частично использован, информация о сроке хранения для остающихся продуктов теряет силу. Анализ представлений потребителей о сроках хранения охлажденных продуктов показал, что хотя потребители считали, что большинство охлажденных продуктов следует хранить два дня или меньше, фактически те же потребители хранили некоторые охлажденные продукты значительно дольше [12].
Требования законодательства
Более подробно о юридической ответственности производителя охлажденных продуктов см. главу 2. Основные нормативные ограничения для охлажденных продуктов в связи со сроком их хранения касаются применяемых температур при сбыте и хранении. В Великобритании охлажденные продукты могут храниться при температурах до 8 °С, и это следует учитывать, определяя срок хранения при разработке продуктов. Возможно, что продукт большую часть своего срока хранения в розничной торговле и на складе будет храниться при более низких температурах, однако поскольку допустимая максимальная температура равна 8 °С, партия продукта иногда может храниться при 8 °С в течение всего срока хранения. Это означает, что продукт выдерживает такой временной и температурный режим, сохраняя свое качество и безопасность.
Кроме того, если охлажденный продукт должен экспортироваться в страны ЕС, применяются другие ограничения на температуры охлаждения, которые необходимо учитывать при разработке продукта. В ЕС действует много различных требований, и в настоящее время рассматривается проект согласованных требований к температуре в странах ЕС [3].
Для охлажденных продуктов, упакованных в РГС, имеются указания, ограничивающие срок хранения таких продуктов десятью сутками и менее при температурах < 8°С, за исключением случаев, когда для минимизации возможностей роста психротрофных C. botulinum применяются специфические регулирующие факторы [2, 5]. Любые отклонения от этих указаний возможны только после получения научно обоснованных доказательств того, что дополнительные консервирующие факторы предотвратят рост производства в продуктах токсинов C. botulinum.
Влияние внутренних и внешних факторов
Описанные выше факторы, а именно тип и источник ингредиентов, а также последующая обработка и упаковка, влияют на типы и количество присутствующих микроорганизмов, а также на химические и биохимические реакции, которые могут происходить в готовом продукте. Способность микроорганизмов расти или создавать проблемы, возможность протекания химических реакций в конечном продукте зависят от свойств конечного продукта, то есть от pH, ат (внутренних факторов) и от внешних факторов, воздействующих на готовый продукт — в частности, температуры. К внутренним факторам относятся:
- активность воды (ат) (доступная вода);
- pH (общая кислотность);
- вид кислоты;
- консерванты, включая соль и пряности;
- питательные вещества;
- естественная микрофлора;
- окислительно-восстановительный потенциал (£/*);
- доступный кислород;
- естественная биохимические факторы (ферменты, химические реагенты).
- К внешним факторам относятся:
- тип тепловой обработки (жарка, варка или разогрев пищевых продуктов перед употреблением);
- состав газа в свободном пространстве над продуктом в упаковке;
- температура в ходе хранения и сбыта;
- относительная влажность (Як);
- свет (УФ и ИК).
Примеры минимальных условий роста для патогенов и микроорганизмов, вызывающих порчу и играющих важную роль в охлажденных продуктах, приведены в табл. 10.1. Следует подчеркнуть, что приведенные значения являются типичными и зависят от конкретного штамма микроорганизма и использованных в исследованиях условий хранения. Такие данные лишь ориентировочно указывают на микроорганизмы, вероятность роста которых в продукте велика, и должны подтверждаться тщательными научными исследованиями.
Таблица 10.1. Минимальные условия роста микроорганизмов в охлажденных продуктах
Вид микроорганизма | Минимальный pH для роста | Максимальная aω для роста* | Анаэробный рост | Максимальная температура** | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Патогены * * * | ||||||
Salmonella | 4,0 | 0,94 | Да | 7 | ||
Staphylococcus aureus | 4,0 | 0,83 | Да | 6 | ||
(4,5 для токсина) | (0,90 для токсина) | (10 для токсина) | ||||
Bacillus cereus (психротрофный) | 4,4 | 0,91 | Да | <4 | ||
Clostridium botulinum | ||||||
протеолитический A, В ,F | 4,6 | 0,93 | Да | 10 | ||
непротеолитический В ,E, F | 5,0 | 0,97 | Да | 3,3 | ||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
Listeria monocytogenes | 4,3 | 0,92 | Да | 0 | ||
Escherichia coli | 4,4 | 0,95 | Да | 7,0 | ||
Vibrio parahaemolyticus | 4,8 | 0,94 | Да | 5 | ||
Yersinia enterocolitica | 4,2 | 0,96 | Да | -2 | ||
E. coli 0157 | 4,5 | 0,95 | Да | -6,5 | ||
Микроорганизмы, вызывающие порчу продукта* * * * | ||||||
Pseudomonas | 5,5 | 0,97 | Нет | <0 | ||
Enterobacter aerogenes | 4,4 | 0,94 | Да | 2 | ||
Молочнокислые бактерии | 3,8 | 0,94 | Да | 4 | ||
Микрококки | 5,6 | 0,9 | Нет | 4 | ||
Дрожжи | 1-5 | 0,8 | Да | -5 | ||
Плесени | <2,0 | 0,6 | Нет | <0 | ||
Примечания. В таблице перечислены различные разновидности и указан ориентировочный рост и пределы выживания при независимом действии различных факторов. Весьма вероятно, что взаимодействия между факторами приведут к значительному изменению приведенных значений.
* Например, в вакуумной (герметичной) упаковке.
** Минимальные температуры роста при типичных нейтральных pH, высокой активности воды в охлажденных продуктах.
*** Данные для патогенов — по [3].
**** Данные для микроорганизмов, вызывающих порчу, — по [7].