loading

Активність води як показник якості та безпечності м’ясних продуктів

вода в мясе

В Україні, як відомо, згідно з вимогами ДСТУ, нормується масова доля в готовому продукті білка, жиру та вологи. А за кордоном важливішим є термін активності води, адже, на думку фахівців, з точки зору безпечності продукту важливіше значення має не кількість вологи в продукті, а те, наскільки добре вона «зв’язана»

І.І. Шевченко, д.т.н., професор, Національний університет харчових технологій, Ю.П. Крижова, к.т.н., доцент, Національний університет біоресурсів та природокористування України.

У даний час поряд з традиційними фізико-хімічними показниками — водозв’язуючою і водо утримуючою здатністю все ширше застосовується показник активності води (аw), який є інтегральним показником стану вологи в харчовому продукті.

Термін «активність води» (англ. «water activity» — аw), як і активність будь-якого компоненту розчину, відомий з основ фізичної хімії і представляє собою величину, отриману множенням коефіцієнта активності даного компоненту розчину на його концентрацію.

Іншими словами, зміна активності речовин, у тому числі і води, в розчині є індикатором міжмолекулярних взаємодій в сис темі, що розглядається.

 

У 1952 р. австралійським мікробіологом Вільямом Джеймсоном Скоттом було доведено, що існує залежність між станом води в продукті та зростанням мікроорганізмів у ньому.

За допомогою показника активності води проводять оцінку ступеня участі води в різних хімічних, біохімічних і мікробіологічних реакціях, що протікають в продукті як в процесі виготовлення, так і в процесі його зберігання. Враховуючи важливість та значну інформативність показника «активність води» аw, в країнах ЄС його визначення поряд з показниками «вологість» W і «концентрація водневих іонів» pH є обов’язковим при експертизі цілого ряду продуктів [5].

 

У США визначення показника «активність води» аw включено в інструкцію по контролю якості харчових продуктів і лікарських препаратів.

Цей показник використовується і в деяких країнах СНД для підтвердження правильності встановлення термінів зберігання, умов зберігання продовольчої сировини та харчових продуктів.

Так, у Білорусі діють Санітарні правила 2.3.4. 15-18-2005 «Государственная санитарно-гигиеническая экспертиза и подтверждение правильности установления сроков годности (хранения), условий хранения продовольственного сырья и пищевых продуктов», де одним з основних показників якості та безпеки продуктів, що виходять на споживчий ринок, є «активна вода» аw.

Тому однією з важливих задач при проведенні технологічних процесів виробництва продуктів харчування є визначення бар’єрів (факторів), які допоможуть регулювати активність води в продуктах.

 

Активність води (аw) — це співвідношення тиску парів води над даним продуктом до тиску парів над чистою водою при цій же температурі. Це співвідношення входить в основну термодинамічну формулу визначення енергії зв’язку вологи з матеріалом (рівняння Ребіндера).

Активність чистої води без домішок та мінеральних солей (дистильованої води) приймається за одиницю. При аw, рівній 1,00, вся вода знаходиться у незв’язаному («вільному») стані і є доступною для бактерій.

Речовини, що не містять води, мають значення аw, рівне 0.

Слід відмітити, що аw м’яса або м’ясних продуктів дорівнює не загальному вмісту вологи, а, скоріше за все, кількості вільної, незв’язаної води по відношенню до її загальної кількості в продукті.

 

Вода в м’ясній сировині та м’ясних продуктах, як і в будь-якому біологічному матеріалі, утримується усіма формами зв’язку і виступає нарівні з іншими як звичайна складова частина тканини або продукту.

Проте характер та міцність форм її зв’язку неоднакові.

 

Найбільш міцно зв’язана адсорбційна волога, найменш міцно в продукті зв’язана волога, що додатково поглинена білковими системами в процесах їх гідратування (слабо зв’язана волога).

 

«Зв’язування води» і «гідратація» — визначення, що характеризують здатність води до асоціації з різним ступенем міцності з гідрофільними речовинами. В сирому м’ясі аw становить близько 0,98. Це означає, що приблизно 98% всієї води, яка міститься у м’ясі, залишається незв’язаною.

В сирокопчених та сиров’ялених ковбасах, зразу після формування ковбасних батонів, значення аw зазвичай становить 0,96-0,97.

Посолені та піддані сушінню м’ясні продукти зазвичай мають аw в межах 0,90-0,82.

Добре висушені сирокопчені та сиров’ялені ковбаси після втрати біля 30% маси під час ферментації та сушіння мають аw=0,90-0,88.

При активності води, рівній 0,90, це значення все ще достатньо високе. При такому рівні ферментовані ковбаси є стабільними при зберіганні без охолодження, тому що хвороботворні мікроорганізми, такі, як золотистий стафілокок (Staphylococcus Aureus), сальмонели (Salmonella spp.) та інші представники сімейства Enterobacteriaceae, при таких значеннях активності води припиняють продукування токсинів.

граничные значение активности воды

 

показатели активности воды для мясных подуктов

Наприклад, Salmonella spp. використовує вільну воду для свого зростання до тих пір, поки аw не впаде до 0,95

Активність більшості молочнокислих бактерій припиняється при аw 0,89 та нижче.

Холодостійкі представники сімейства Enterobacteriaceae (Proteus spp., Serratia spp. i Enterobacter spp.), що присутні в м’ясі з моменту забою, також теоретично можуть слугувати фактором ризику.

Проте уникнути ефективного призупинення зростання цих бактерій можна за рахунок використання м’яса з низьким бактеріальним обсіменінням та шляхом підвищення температури м’ясної сировини до 5°С та вище, лише після досягнення значення аw 0,95 та при використанні нітритно-посолочної суміші.

Найбільш висока вірогідність розвитку плісняви Aspergillus flavus, Penicillium viridicatum та Fursarium culmorum переважно спостерігається при значеннях аw 0,90 та нижче, а також при відносній вологості повітря менше 75%.

 

Продукт вважається захищеним від зростання мікроорганізмів при значенні активності води близько 0,95.

Для життєдіяльності більшості розповсюдженіших патогенних мікроорганізмів та/або продукуванні ними токсинів значення активності води аw в продукті повинно бути вище 0,95, проте деякі потенційно небезпечні бактерії типу Staph. Аureus та Listeria monocytogenes можуть зростати і при більш низьких значеннях аw.

 

Продукт вважається захищеним від зростання мікроорганізмів при значенні активності води близько 0,95. Внесення солей молочної кислоти в м’ясні продукти приводить до того, що кількість вільної води, що доступна для мікроорганізмів, зменшується, і тому їх зростання уповільнюється.

вода

 

Із загальної кількості води, що входить до складу харчового продукту, мікроорганізми, наприклад, можуть використовувати для своєї життєдіяльності лише певну «активну» її частину, і для кожного виду мікроорганізмів існує максимальне, мінімальне і оптимальне значення активності води. Відхилення значення аw від оптимального призводить до гальмування процесів життєдіяльності мікроорганізмів, а іноді до їх загибелі.

 

Граничні значення aw, при яких пригнічується зростання окремих мікроорганізмів в харчових продуктах, наведені в табл. 1.

 

В основному псування продуктів з проміжною вологістю викликають дріжджі та пліснява, менше — бактерії.

 

В існуючих наукових публікаціях наведені значення величини аw деяких м’ясних продуктів (табл. 2). Від рівня аw залежить життєдіяльність мікроорганізмів, а також біохімічні і фізико-хімічні процеси, що протікають і впливають на збереження м’ясних продуктів.

Ефективним засобом для попередження мікробіологічного псування і цілого ряду хімічних реакцій, зниження якості харчових продуктів при зберіганні є зниження активності води в харчових продуктах.

 

До факторів (бар’єрів), які допомагають регулювати активність води в продуктах, відносять сушіння (видалення вологи), додавання цукру або солі до продукту (зв’язування води), додавання жиру (зниження загальної кількості води) або заморожування (зв’язування води внаслідок кристалізації) та інші.

вода в мясе

Сушіння продуктів після варіння приводить до зниження аw приблизно до 0,92.

Це робить продукт стабільним при зберіганні без охолодження, оскільки представники сімейства Enterobacteriaceae, а саме Salmonella spp. та спороутворюючі бактерії, такі, як Сlostridium spp., для виживання потребують аw, яка повинна становити вище 0,95.

Крім того, бактерії, які здатні синтезувати токсини при аw нижче 0,92, такі, як Staph. аureus, гинуть, коли температура в центрі продукту при варінні досягає значення 72°С.

При пастеризації продукту гинуть всі вегетативні форми бактерій, а для проростання спор необхідне значення аw більше ніж 0,95.

 

Підвищений вміст кухонної солі також створює певний бар’єр для зростання бактерій.

Концентрація солі вище ніж 25 г/кг більш ефективно пригнічує зростання бактерій шляхом зниження аw ковбасної маси приблизно до 0,96-0,97.

Незначне зниження аw відбувається також в результаті внесення солей молочної кислоти в м’ясні продукти за рахунок зв’язування води сіллю.

Так, лактати зв’язують внутріклітинну вологу, яка необхідна клітині для здійснення репродуктивної функції.

Внесення солей молочної кислоти в м’ясні продукти приводить до того, що кількість вільної води, що доступна для мікроорганізмів, зменшується, і тому їх зростання уповільнюється.

В замороженому стані активність води аw в середині та в міжклітинному просторі майже однакова. Зразу після розморожування м’яса у зовнішніх шарах, де лід тане в першу чергу, аw вище, ніж в середині продукту, що залишається в замороженому стані.

В зв’язку з цим вода із зовнішніх шарів дифундує по направленню до середини, яка залишається все ще в замороженому стані, і потім реадсорбується внутрішніми шарами, що відтанули.

 

Різниця між значеннями аw всередині і міжклітинному просторі в кінцевому підсумку визначається розміром втрат, що обумовлені витіканням соку, і чим більше різниця, тим вище втрати.

Вода, що не може певним чином адсорбуватися клітиною, збирається у міжклітинному просторі і в кінцевому підсумку витікає з продукту.

За кордоном вже розроблені так звані бар’єрні технології [3] на виробництво цілого ряду продуктів, призвані за допомогою певних бар’єрів зберігати безпеку та якість продуктів із збільшеним терміном зберігання.

Контроль над усіма формами погіршення якості і зведення такого явища до мінімуму проводять за допомогою показника «активності води» аw.

 

Дякуємо за надану статтю журналу «М’ясний Бізнес» meatbusiness.ua