Как уже отмечалось выше, один из наиболее важных факторов при определении срока хранения продукта — это возможность роста микроорганизмов,
и поэтому новые охлажденные продукты для оценки возможности роста патогенов или вызывающих порчу микроорганизмов необходимо испытывать, определяя таким образом период времени, в течение которого продукт будет считаться пригодным для использования по назначению. Традиционно единственным объективным способом для этого были дорогостоящие лабораторные исследования в ходе опытного производства продукта (см. раздел 10.4). Этот способ по-прежнему является наилучшим для заключительных испытаний продукта, но на начальных стадиях разработки он очень трудоемок и дорог. При огромном количестве поступающих в продажу новых продуктов требуются другие способы оценки сроков хранения. Метод, получающий все большее распространение в производстве охлажденных продуктов — это применение прогностических моделей, которые могут стать незаменимыми инструментами на всех этапах разработки и производства пищевых продуктов.
Виды существующих моделей для прогнозирования роста микроорганизмов описаны в главе 7, и ниже мы рассмотрим их более конкретно применительно к определению сроков хранения.
Создание концепции (разработка продукта)
Для первичного выявления основных проблем рассмотрим крайний случай: предполагается создание продукта с нейтральным pH и сроком хранения 20 сут, но модели роста патогенов показывают, что L. monocytogenes, В. cereus и Salmonella могут вырасти в течение 2 сут, и, следовательно, на самой ранней стадии очевидна невозможность создания продукта.
Разработка рецептуры продукта
После определения вида продукта, который, по всей вероятности, будет безопасным и стабильным в течение желаемого срока хранения, модели могут помочь в создании рецептуры конечного продукта. Возможны три различные комбинации количества соли и pH, дающие одинаковый срок хранения при заданной температуре, например:
рн | Соль (% масс.) |
6,4 | 0,8 |
6,2 | 0,7 |
6,0 | 0,4 |
С точки зрения предпочтений потребителей одна из них может иметь лучший вкус. Влияние этих трех рецептур на микроорганизмы на данной стадии можно оценить без лабораторных испытаний.
Задание технических условий
По микробиологическим характеристикам охлажденных продуктов для производителя опубликовано очень мало материалов, однако есть две очень полезные публикации о характеристиках готовых продуктов ([16] и [21]), которые могут помочь их определить. В этих двух документах использованы различные подходы. Например, в [21] приведено содержание тех или иных микроорганизмов, приемлемое в конце срока хранения, то есть при потреблении. Если производитель охлажденных продуктов хочет использовать эти характеристики для обеспечения приемлемого уровня содержания микроорганизмов в конце срока хранения, то для определения уровня содержания микроорганизмов в начале хранения продукта могут использоваться прогностические модели. Если, например, рекомендуемый уровень ТУС или ЕМегоЬасЬепасеае в конце срока хранения составляет 106 кое/г (кое — колониеобразующая единица), то прогностическая модель может быть использована так, как показано в приведенных ниже примерах.
Пример 1
Enterobacteriaceae pH 5,5; соль 5,25%масс. (вод. пар), 15 °С
Исходное содержание в 1 г | Желаемый срок годности, сут | Прогнозируемое содержание через 5 сут | Время до достижения содержания 106 кое/г (сут) | |
10 | 5 | 1,39 х 104 | 13,5 | |
100 | 5 | 2,39 х 105 | 9 | |
103 | 5 | 2,75 х 106 | 6 | |
104 | 5 | 1,5 х 107 | 3 | |
Как видно из этих данных, для достижения срока хранения в 5 сут, если в конце срока хранения требуется наличие не более 106 кое/г, то исходный уровень ЕМегоЬаиепасеае не должен превышать 103 кое/г.
В [16] приведено максимальное содержание микроорганизмов, допускаемое после производства данного пищевого продукта. Прогностические модели в этом случае могут использоваться для демонстрации вероятного увеличения их содержания при различных режимах холодильного хранения.
Пример 2
ЕпЬегоЬас1епасеае pH 5,5; соль 2%масс.
Температура°С, | Исходный уровень(характеристики при выпуске) | Время до достижения содержания106 кое/г (сут) (конечные характеристики) |
3 | 100 | 33 |
5 | 100 | 17 |
8 | 100 | 7 |
10 | 100 | 4 |
Как видно из приведенных данных, если после выпуска продукта содержание микроорганизма составляет 100 кое/г, то температура хранения имеет большое влияние на вероятный срок хранения (например, при 3 °С он составит 33 сут, а при 8 °С — лишь 7 сут).
Большинство прогностических моделей дают информацию, которая может быть использована для определения срока хранения продукта. Получаемые данные содержат указанные ниже параметры (все или некоторые):
- лаг-фаза (время задержки), то есть время до начала роста микроорганизмов;
- время генерации, то есть время, требующееся каждой клетке для деления;
- кривая роста, которая показывает лаг-фазу, фазу экспоненциального роста и фазу стационарного роста;
- время, необходимое для достижения целевого количества клеток, или наоборот, целевое количество клеток в зависимости от времени;
- количество клеток через заданное время.
Большинство моделей, прогнозирующих количество микроорганизмов, основаны на росте одной разновидности или рода организмов или (в некоторых случаях) — на группе родственных организмов (например, молочнокислых бактерий или ЕпЬегоЬасЬепасеае). В случаях, когда проблемы могут вызываться нескольким микроорганизмами, прогнозы должны быть получены с помощью соответствующих моделей, и интерпретировать их должен квалифицированный персонал.
Пример 3
Этот пример демонстрирует, как различные модели порчи могут быть использованы для оценки вероятного срока хранения охлажденных мясных продуктов.
Микроорганизмы, вызывающие проблемы:
молочнокислые бактерии;
ЕпtегоЬасtеriасеае.
Окончание срока годности при:
Молочнокислые бактерии — на уровне 106/г;
ЕпtегоЬасtеriасеае — на уровне 106/г.
♦ ТУ продукта: pH = 5,5; аφ = 0,983; % соли = 3. |
||||
Микроорганизм, кое/г | Исходный уровень(кое/г) | Время до определения 106кое/г (сут) | Срок хранения сут | |
Молочнокислые бактерии | 100 | 9 | 9 | |
ЕпtегоЬасtеriасеае | 100 | 7 | 7 | |
Как видно из таблицы, ЕпЬегоЬаиепасеае будут ограничивать срок хранения, поскольку они достигают уровня 106 кое/г в течение 7 сут, а молочнокислые бактерии — за 9 сут.
Определение срока хранения продукта
Для оценки срока хранения нового или уже известного продукта обычно проводят микробиологические анализы готового продукта на типичные микроорганизмы, вызывающие порчу, и на патогены при хранении в течение определенного времени при заданных температурах. Поскольку такая работа может требовать использования сторонних организаций, она может стоить довольно дорого, в связи с чем важно проводить испытания срока хранения на правильно выбранной стадии разработки продукта. Полезный трехстадийный подход к определению срока хранения описан в работе [7]:
- Стадия I Опытное производство.
- Стадия II Подготовка к массовому производству.
- Стадия III Массовое производство.
Оценка срока хранения на стадии опытного производства
Весьма вероятно, что на этой стадии продукт существует лишь в виде новой идеи или маркетинговой концепции и для оценки вероятности его успеха с точки зрения вкуса/аромата, цвета, текстуры и питательных свойств он должен выпускаться в небольшом масштабе. Вероятно, что многие данные о продукте на этой стадии еще неизвестны, и поэтому оценить срок хранения продукта можно лишь предварительно (рис. 10.1).
Сначала продукт может быть описан теоретически путем перечисления вероятных ингредиентов, характеристик технологического процесса и упаковки, а также требований к режиму хранения. Чтобы выделить вероятные изменения качества, возможности микробиологической порчи и любые потенциальные проблемы безопасности, этот перечень характеристик может быть использован для оценки свойств продукта, важных для оценки срока хранения. Ингредиенты, в которых могут присутствовать микроорганизмы, вызывающие порчу продукта и пищевые отравления, желательно контролировать на всех стадиях изготовления продукта. Изменения количества микроорганизмов в результате каждой конкретной операции могут быть зарегистрированы и использованы
Рис. 10.1. Определение срока хранения при опытном производстве продукта (по [7])
при оценке связанных с продуктом рисков, а также могут подсказать или помочь оценить наиболее существенные изменения, которые следует контролировать при испытаниях сроков хранения. Например, тепловая обработка может уменьшить количество микроорганизмов, а период выдерживания или введение определенного ингредиента может увеличить их количество. Даже в период опытного производства важно учитывать связанные с данным продуктом риски по методу НАССР (см., например, [17]).
С помощью собранных документальных данных по ингредиентам, технологическому процессу и упаковке следует оценить возможность загрязнения продукта микроорганизмами, вызывающими пищевые отравления, и их роста при хранении. Если имеется вероятность того, что продукт содержит инфекционные патогены (например, Listeria или Salmonella) или токсичные микроорганизмы (например, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus или Clostridia), то следует оценить их потенциальный вред. Первоначальные указания на вероятный рост патогенов или микроорганизмов, вызывающих порчу, могут быть получены с помощью прогностических моделей (см. раздел 10.3).
Оценки срока хранения, полученные на продуктах, произведенных на стадии опытного производства, в некоторой степени ограничены, так как при дальнейшей разработке охлажденного продукта он сам и технология его получения еще неоднократно изменятся. Более того, маловероятно, что опытные условия совпадают с условиями реального производства.
Качество сырья, а также стандарты обработки и гигиены будут иными, чем при полномасштабном производстве, и размер партий будет значительно меньше, что приведет к меньшей изменчивости готового продукта. С учетом этих ограничений, данные, характеризующие срок хранения по меньшей мере в течение намеченного или более короткого времени (если изменения в продукте становятся неприемлемыми для потребителя), могут быть получены путем наблюдений за продуктом, который произведен в масштабе опытного производства, разделен на реальные порции, упакован и хранится при 8 °С (если нет данных об иных условиях хранения).
Материал, полученный в лаборатории или при опытном производстве, не должен подвергаться широким органолептическим или микробиологическим исследованиям, но каждое изменение качества должно быть выявлено и описано. Перед тем как продукт можно будет пробовать, необходимо показать, что он безопасен в микробиологическом плане. Основная цель исследований заключается в выявлении и описании приемлемости продукта и степени его органолептических изменений в ходе хранения. Необходимы такие исследования, которые позволяют описать характеристики продукта, делающие его неприемлемым для потребителя. Во многих случаях скорее всего произойдет определенное изменение качества, то есть появится критический параметр качества, ограничивающий срок хранения. Сочетание информации, собранной ранее и полученной в результате реальных испытаний продукта, должно дать общее представление о том, выдержит ли продукт намеченный срок хранения.
На этой стадии испытаний разработчики обычно уже существенно продвинулись в разработке продукта. Если продукт не достигает желаемого уровня качества, они должны быть способны решить, можно ли, изменив технологический процесс, упаковку или рецептуру, достичь желаемого качества, а также необходимы ли повторные испытания на стадии опытного производства или эти изменения должны быть сделаны на этапе подготовки производства. Если изменения качества продукта неприемлемы для потребителя, то вся концепция продукта или его обработки нуждается в пересмотре. В этом случае прогностические модели могут помочь решить, повлияют ли изменения в составе продукта на срок его хранения, определяемый ростом микроорганизмов.
Оценка срока хранения при подготовке производства
Цели подготовки производства — это обеспечение увеличения объемов производства, обеспечение и подтверждение характеристик продукта, технологического процесса и рецептуры, а также обеспечение конкурентоспособности выпускаемого продукта (соответствие требованиям маркетинга, включая намеченный срок хранения). Выпуск продукции при подготовке серийного производства производится на опытной установке или, что предпочтительнее, путем выпуска партий на производственном оборудовании. Когда разработка продукта завершена, его характеристики должны быть задокументированы в соответствии с требованиями любой действующей системы контроля качества, например, НАССР. Характеристики продукта (технические условия) охватывают сырье, состав (рецептуру) продукта, принципы составления продукта, его обработку, упаковку и санитарно-гигиенические условия производства. Отклонение от этих характеристик (ТУ) могут влиять на срок хранения продукта, и поэтому он применим только к тому продукту, который выпускается в тех или иных заданных условиях. Любые изменения любого аспекта производства должны фиксироваться. На этапе подготовки производства проверка срока хранения должна быть наиболее тщательной, причем для организации его испытаний должны быть определены условия хранения, система отбора проб и выполняемые анализы.
Условия хранения должны быть реальными или тщательно подобранными — так, чтобы соответствовать реальным условиям, в которых продукт будет находиться при хранении. Основное условие хранения охлажденных пищевых продуктов — это временно-температурный режим. Как время, так и температура должны быть заданы так, чтобы с учетом заданных периодов времени охватывать весь диапазон температур, в котором будет находиться продукт при транспортировке — в рамках системы сбыта, в холодильных камерах или прилавках-витринах в системе розничной торговли, а также в домашних условиях у потребителей, включая транспортировку из розничной торговой точки домой и хранение в домашних холодильниках.
Последовательность действия температур и соответствующие интервалы времени требуют тщательного анализа. Продукт, приобретенный в начале своего срока хранения, может провести большую часть своего срока годности в домашнем холодильнике при температурах, которые обычно выше допускаемых нормативными актами для розничных торговых точек [22]. Точно так же влияние условий при транспортировке продукта из розничной торговой точки домой может быть разным в зависимости от того, в какой момент срока хранения она происходит.
В связи с вышесказанным определить все вероятные комбинации времени и температур, влияющих на продукт, довольно сложно, и следует решить, какие варианты будут наиболее характерными для нормальных условий. В работе [7] было сделано предположение, что в качестве основы может быть принят режим хранения продукта при температуре не ниже 8°С с выдержкой при 22 °С в течение 4 ч в самый ранний из возможных моментов продажи. По мере накопления опыта работы с продуктом и данных о его поведении стандартные условия испытаний срока хранения могут быть впоследствии пересмотрены.
Важно помнить, что срок хранения продукта будет верен только для данной партии продукта и испытанных температур. Если продукт достигает указанного срока хранения при испытаниях при 8 °С, то несомненно, что при более низких температурах (например, при 5 °С) он выдержит более длительный срок хранения. И наоборот, если испытания срока хранения выполнены при 5 °С, а продукт хранится при более высокой температуре, то вероятно, что срок хранения будет меньше, чем ожидалось.
И. наконец, перед определением времени и температур хранения необходимо определить, соответствуют ли они потребностям покупателей. Многие предприятия розничной торговли охлажденными продуктами разработали специальные требования к испытаниям срока хранения на основе знания своих систем продажи и хранения. Перед началом исследований срока хранения рекомендуется убедиться в том, что намеченные испытания будут соответствовать и этим требованиям.
Время отбора проб
После выбора временных и температурных параметров данный режим должен быть применен к достаточному количеству продукта, чтобы сделать возможной оценку нескольких единиц продукта несколько раз. Частота отбора проб и их объем существенно зависят от имеющегося опыта работы с данным или подобным продуктом, а также от его стабильности. Нежелательно использовать менее трех параллельных для каждого периода времени проб (предпочтительно — пять), так как это расширит возможности статистического анализа данных. Количество проб и частота их отбора зависит от намеченного срока хранения продукта.
Рекомендуется проводить отбор проб в начале срока хранения («день 0»), в момент окончания срока хранения, и, по меньшей мере, три раза между этими моментами времени. Для продуктов с небольшим сроком хранения (2-5 сут) это может выразиться в ежедневном отборе проб, а при более длительном сроке хранения продукта отбор проб может выполняться реже. Для контроля «запаса» безопасности и/или качества после истечения срока хранения рекомендуется брать дополнительные пробы. Основные параметры для контроля при проверке срока хранения должны быть определены на основе наблюдений, выполненных на этапах опытного производства, а также на основе оценок по методике НАССР. Для определения степени изменения продукта со временем необходимы органолептические оценки (см. главу 12), а также микробиологические и химические анализы (см. главы 8 и 9).
При нормальном производстве большинству основных параметров присуща некоторая изменчивость. Важно, чтобы соответствующие пределы этих основных параметров были предусмотрены при испытаниях срока хранения так, чтобы продолжительность срока хранения была применима ко всем возможным предельным случаям производства продукта. Чтобы такой продукт был в наличии, может оказаться необходимым при подготовке производства специально изготовить для испытаний срока хранения партию продукта, характерную для предельного случая. В некоторых случаях невозможно гарантировать присутствие микроорганизма, потенциально важного для проверки срока хранения продукта, или может оказаться высокой вероятность того, что уровень содержания данного микроорганизма существенно меняется. В таких случаях наилучшим решением может стать намеренное введение микроорганизма в продукт для так называемого «провокационного» (контрольного) тестирования. При использовании такого подхода для интерпретации результатов испытаний необходимо четко понимать его ограничения (см. раздел 10.5). Испытания срока хранения перед серийным производством в идеале следует повторить для нескольких партий продукта, что поможет выявить различия партий, выпускаемых в разные дни, и определить уровень достоверности получаемых данных и отработанности технологии. Данные, полученные в первых испытаниях, могут позволить в дальнейшем выполнять отбор проб реже.
Информация, собранная при испытаниях срока хранения, интерпретируется согласно рис. 10.2. Во-первых, наиболее важной характеристикой всегда должна быть безопасность продукта, и поэтому первый предел, который должен быть установлен, — это максимальный безопасный срок хранения продукта. Основными причинами того, что пищевые продукты становятся опасными, являются рост патогенных микроорганизмов или увеличение содержания токсинов, вырабатываемых микроорганизмами (в случае
Рис. 10.2. Определение сроков хранения при выпуске партий продукта в период подготовки производства (по [7])
их присутствия). Процедуры контроля и мониторинга, используемые в методике НАССР, должны минимизировать вероятность присутствия патогенных микроорганизмов.
Во-вторых, испытания срока хранения должны позволить определить максимальный срок хранения при сохранении надлежащего качества. Установление критериев и определение минимального допустимого уровня — это вопрос стратегии конкретной фирмы-изготовителя. Многие фирмы для выбора и подтверждения стандартного срока хранения на основе надлежащего качества используют комплексный критерий на базе «образа товара», цены, доли рынка и уровня претензий потребителей. Изменения внешнего вида, текстуры и вкуса/аромата происходят в результате химических или биохимических реакций, изменений физической структуры и роста определенных микроорганизмов. Эти изменения могут быть оценены через подсчет количества микроорганизмов, значение специфических факторов, связанных с качеством (например, перекисного числа для окисленных жиров) или с помощью органолептической оценки. Когда продукт перестает соответствовать стандартам или заданным требованиями маркетинга, изменения качества достигают некоторого определенного уровня. Интервал времени до этого момента и определяет срок годности при хранении (по качеству продукта).
После определения сроков хранения по безопасности и качеству продукта их следует сравнить с указанным (планировавшимся) сроком хранения, который оба эти срока в идеале должны превосходить. Срок хранения должен быть установлен как предел по безопасности или качеству — в зависимости от того, какой из них короче, однако всегда предпочтительнее ограничивать срок хранения по качеству, а не по безопасности, так как чаще всего изменения качества можно определить по запаху, вкусу или внешнему виду, а достижение пределов безопасности но по этим характеристикам определить невозможно. Чтобы оценить безопасность продукта, следует рассмотреть результаты «провокационных» испытаний. Поскольку увеличение объемов производства от опытного до полномасштабного может привести к некоторым изменениям, рекомендуется уменьшить максимальный срок хранения для обеспечения дополнительного «запаса» по безопасности. Если срок безопасного хранения меньше намеченного, необходимо либо изменить продукт, либо оценить перспективны маркетинга продукта с меньшим сроком хранения.