Составитель Надежда Лаврова

Оформление обложки Обложка создана с помощью ресурсов с freepik.com

ISBN 978-5-0053-8445-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Книга «Лаборатория качества пищевой продукции» была создана по просьбам читателей в качестве дополнения к книге «Все аспекты деятельности испытательной лаборатории. Практическое пособие» и содержит сведения об особенностях деятельности испытательной лаборатории пищевой продукции.

В книге рассмотрены причины снижения качества пищевой продукции и меры по сохранению качества, а также, требования к маркировке и указанию информации о качестве пищевой продукции на её упаковке, особенности выбора оборудования для испытания пищевой продукции, в том числе, по показателям безопасности, особенности оснащения лаборатории пищевой продукции для проведения микробиологических исследований, особенности прикладного использования физико-химических методов при оценке качества пищевой продукции, даны рекомендации по приборному оснащению лаборатории, рассмотрены вопросы управления лабораторией, в том числе, требования по управлению документацией и применению профессиональных стандартов для работников испытательных лабораторий пищевой продукции, приведены практические примеры осуществления внутрилабораторного контроля стабильности результатов анализа.

Книга поможет совершенствованию компетенций работников  лаборатории и будет полезна руководителям и сотрудникам научно-исследовательских и испытательных лабораторий пищевой продукции, педагогическим работникам и студентам высших и средних профессиональных образовательных организаций, а также энтузиастам, интересующимся вопросами анализа качества пищевой продукции.

1. Обеспечение качества пищевой продукции

1.1. Основные понятия качества пищевой продукции

Федеральный закон от 1 марта 2020 г. N 47-ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О качестве и безопасности пищевых продуктов» и статью 37 Федерального закона «Об образовании в Российской Федерации» определяет следующие основные понятия, используемые в лабораторной деятельности испытательных лабораторий пищевой продукции:

– пищевые продукты (пищевая продукция, продовольственные товары, продукты питания) (далее – пищевые продукты) – продукты животного, растительного, микробиологического, минерального, искусственного или биотехнологического происхождения в натуральном, обработанном или переработанном виде, которые предназначены для употребления человеком в пищу, в том числе специализированная пищевая продукция, питьевая вода, расфасованная в емкости, питьевая минеральная вода, алкогольная продукция (в том числе пиво и напитки на основе пива), безалкогольные напитки, биологически активные добавки к пище, жевательная резинка, закваски и стартовые культуры микроорганизмов, дрожжи, пищевые добавки и ароматизаторы, а также продовольственное сырье;

– качество пищевых продуктов – совокупность характеристик безопасных пищевых продуктов, отвечающих требованиям, установленным в соответствии с законодательством Российской Федерации, условиям договора, образцу, документам по стандартизации, технической документации, определяющим их потребительские свойства, пищевую ценность, аутентичность, сортность (калибр, категорию и иное), и удовлетворяющих физиологические потребности человека;

– материалы и изделия, контактирующие с пищевыми продуктами (далее – материалы и изделия), – материалы и изделия, применяемые для производства, упаковки, хранения, перевозок, реализации и использования пищевых продуктов, в том числе технологическое оборудование, приборы и устройства, тара, посуда, столовые принадлежности;

– обращение пищевых продуктов, материалов и изделий – производство (изготовление), упаковка, реализация, хранение, перевозки и использование пищевых продуктов на территории Российской Федерации;

– пищевая ценность пищевых продуктов – потребительское свойство пищевых продуктов, характеризующее наличие и количество необходимых для удовлетворения физиологических потребностей человека составляющих их пищевых веществ (нутриентов) и энергетическую ценность;

– потребительские свойства пищевых продуктов – совокупность физико-химических показателей (нормируемых физико-химических характеристик конкретных видов пищевых продуктов), органолептических показателей (характеристик, определяемых с помощью зрительной, вкусовой, обонятельной, сенсорной, соматосенсорной систем), микробиологических показателей (характеристик, определяющих содержание пробиотических и (или) технологических микроорганизмов в декларированных количествах);

– сортность (калибр, категория и иное) – потребительские свойства отдельных видов пищевых продуктов, которые позволяют классифицировать (калибровать, устанавливать категорию и иное) пищевые продукты по физико-химическим, органолептическим, микробиологическим показателям, содержащимся в технической документации;

– товаросопроводительные документы – документы, обеспечивающие возможность документально установить предыдущего и последующего собственников пищевых продуктов, за исключением потребителей, а также позволяющие идентифицировать сопровождаемые этими документами пищевые продукты;

– фальсифицированные пищевые продукты, материалы и изделия – пищевые продукты, материалы и изделия, которые являются умышленно измененными (поддельными) и (или) имеют скрытые свойства и качество и (или) информация о которых является заведомо неполной и (или) недостоверной.

1.2. Причины снижения качества пищевой продукции

Снижение качества пищевой продукции обусловлено микробиологическими, биологическими, биохимическими, химическими, физическими и физико-химическими процессами.

Биологические процессы – повреждения (процессы), вызываемые насекомыми:

– молью (фруктовой, амбарной и др.);

– жуками (долгоносик и т.п.);

– гусеницами (плодожорки яблоневая, сливовая, ореховая);

– личинками (проволочника, мухи сырной, шоколадной, морковной).

Существенный урон потребительским товарам при хранении наносят мышевидные грызуны, которые поедают и загрязняют пищевые продукты.

Физико-химические и физические процессы протекают в продуктах под действием факторов внешней среды: температуры и относительной влажности воздуха, газового состава, света, механических воздействий.

К физическим и физико-химическим процессам, наиболее часто протекающим при хранении пищевых продуктов, относят сорбцию и десорбцию паров воды, а также, других веществ и газов, старение белков и коллоидов, процессы кристаллизации, деформацию и нарушение целостности твердых продуктов.

Эти процессы вызывают снижение органолептических показателей, приводят к частичной, а, иногда, и полной потере доброкачественности.

Наиболее распространенными физико-химическими процессами являются сорбция и десорбция паров воды и газов.

При сорбции влаги масса продуктов возрастает, при этом печенье, вафли, сухари размягчаются, соль, сахар, мука теряют сыпучесть и слеживаются; карамельные изделия становятся липкими, а затем теряют форму и текут и др.

Неблагоприятно влияет на качество продукта десорбция. При высыхании, наряду с потерей массы продукта, происходит ухудшение качества (например, увядание и порча плодов и овощей). На интенсивность испарения влияют температура, относительная влажность воздуха, скорость его движения, вид тары, способ укладки товара.

Некоторые пищевые продукты могут терять при хранении ароматические вещества, либо приобретать нежелательные вкус и запах, поэтому необходимо соблюдать товарное соседство.

Черствение мякиша хлеба представляет собой физико-химические процессы, связанные со старением денатурированных белков и клейстеризованного крахмала. В свежевыпеченном хлебе крахмал находится в аморфном клейстеризованном виде, но, спустя несколько часов, происходит частичный обратный переход крахмала в кристаллическое состояние, что сопровождается сжатием и уменьшением объема и переходом связанной воды в свободную. При этом изменяются также белковые вещества мякиша хлеба: уплотняется их структура, снижается гидратационная способность. Хлеб становится крошливым, изменяется его вкус и запах. Ретроградация характерна для некоторых продуктов переработки круп и картофеля.

При хранении некоторых продуктов происходит процесс кристаллизации. Кристаллизация сахара в некоторых видах кондитерских изделий и меде ухудшает внешний вид продукта, его консистенцию, вкус.

Кристаллизация может быть двух видов: сахарозная и глюкозная. Первая сопровождается выделением крупных кристаллов сахарозы (варенье, джем, помадные конфеты), вторая развивается при повышенном содержании (до 40% и выше) инвертного сахара (мед) и, в этом случае, засахаривание происходит за счет менее растворимого сахара – глюкозы.

При колебаниях температур во время хранения в мороженом происходит перекристаллизация продукта, увеличиваются размеры кристаллов льда, лактозы, что делает структуру мороженого грубой, а консистенцию более уплотненной (так называемая «песчанистость» мороженого).

Для некоторых видов товаров характерно старение белков и коллоидов. Этот процесс протекает при хранении муки, круп, бобовых культур и др. Он сопровождается снижением способности белков к набуханию, растворимости. При старении крупы увеличивается время варки, уменьшается объем, ухудшаются вкус и консистенция каш.

При высоких температурах хранения расслаивается белковый студень в кефире, простокваше.

Значительное ухудшение качества происходят в результате механических повреждений тары и продукта.

Механические повреждения вызывают деформацию плодов и овощей, хлебобулочных изделий, макаронных и кондитерских изделий. Многие механически поврежденные товары легче подвергаются микробиологической порче.

Химические процессы. В пищевых продуктах протекают различные химические процессы, вызывающие изменения качества при хранении. Они происходят без участия ферментов продукта и микроорганизмов.

Одним из распространенных химических процессов является прогоркание жиров – окислительная порча под действием кислорода воздуха.

Этот процесс характерен для пищевых жиров и жиросодержащих продуктов – растительного и коровьего масла, сала, маргарина, сыра и орехов и др. Окислению подвергаются в первую очередь высоконепредельные жирные кислоты, провитамины и витамины, при этом накапливаются продукты окисления, в том числе и токсичные. Они придают жиру своеобразный горький вкус, неприятный прогорклый запах, вызывают першение в горле.

На скорость окисления влияют степень насыщенности входящих в их состав жирных кислот, температура хранения, присутствие катализаторов (металлов, света), наличие антиокислителей и др.

Другим видом химической порчи пищевых продуктов является неферментативное потемнение, которое может развиваться в результате карамелизации сахаров, а также реакции между аминокислотами и восстанавливающими сахарами – меланоидинообразования. Этот процесс протекает при хранении многих пищевых продуктов (сушеные овощи, картофель, яичный порошок). Меланоидинообразование отрицательно влияет на пищевую ценность продуктов и их органолептические достоинства: изменяется цвет продукта, появляются посторонние вкус и запах. Этот процесс можно замедлить понижением температуры хранения, а также блокированием реакционноспособных группировок главных компонентов реакции. Эффективным ингибитором является сернистая кислота или сернистый ангидрид.

При хранении консервов в металлической таре происходит растворение металла и накопление его в продукте. Переход металла в продукт в результате разрушения поверхностного слоя и накопление солей олова и др. металлов, содержащихся в виде примесей в жести, снижает сохраняемость консервированного продукта, так как катализирует в нем химические процессы, а также оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека. Содержание солей олова не должно превышать 200 мг на 1 кг продукта. Образующийся в результате взаимодействия кислот продукта и жести водород увеличивает давление внутри банки, что приводит к химическому балансу. Для защиты внутренней поверхности банок от коррозии применяют различные пищевые лаки и эмали.

Химическими процессами обусловлено обесцвечивание и помутнение ликеро-водочных изделий, выпадение нерастворимых осадков в виноградных и плодово-ягодных винах, образование в них сложных эфиров, разрушение витаминов.

Биохимические процессы. К биохимическим относят процессы, обусловленные действием ферментов самого продукта. Активность протекания того или иного процесса зависит от природы продукта, особенностей обмена веществ, условий хранения. Наибольшее влияние на изменение химического состава при хранении оказывает дыхание, гидролитические и автолитические процессы.

Дыхание – процесс присущий всем живым организмам. Оно связано с деятельностью окислительно-восстановительных ферментов и является важным источником энергии. Процесс дыхания сопровождается потерей массы растительного объекта, изменением состава окружающей среды, выделением влаги и тепла.

Потери массы при дыхании растительных продуктов могут достигать значительных размеров. Они особенно велики у хранящихся плодов и овощей. Выделяющиеся при дыхании тепло и влага могут быть причиной дальнейшего усиления процесса дыхания.

Микробиологические процессы. Одной из главных причин порчи пищевых продуктов при хранении является развитие микроорганизмов.

Основными микробиологическими процессами являются брожение, гниение, плесневение.

Брожение – расщепление безазотистых органических веществ под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами.

При хранении пищевых продуктов могут возникать следующие виды брожения: спиртовое, молочно-кислое, масляно-кислое, уксуснокислое, пропионовокислое и др.

Спиртовое брожение – наиболее важный вид брожения. Оно лежит в основе целого ряда пищевых производств: виноделия, пивоварения, изготовления спирта. Но часто при хранении спиртовое брожение является причиной порчи пищевых продуктов, например, соков, компотов, варенья, джемов и др., содержащих менее 65% углеводов. Эти продукты приобретают спиртовой привкус, изменяется их консистенция в связи с наличием углекислого газа, а соки и компоты мутнеют. Спиртовое брожение вызывается дрожжами рода Saccharomyces, а также некоторыми плесневыми грибами, например, Mucor. Под действием этих микроорганизмов происходит расщепление углеводов до этилового спирта и СО₂.

Понижение температуры даже до 0⁰С замедляет брожение, но не прекращает его.

Молочнокислое брожение вызывается анаэробными гомоферментативными и гетероферментативными бактериями. Используется этот вид брожения при производстве кисломолочных продуктов, квашеных овощей. Однако оно является причиной порчи молока, вызывает прокисание и ослизнение вина и пива. Гомоферментативные бактерии сбраживают сахара в молочную кислоту. Под воздействием гетероферментов образуется еще уксусная кислота, спирт, СО₂, ацетон и др.

Маслянокислое брожение происходит под действием маслянокислых бактерий рода Clostridium, сбраживающих сахара, крахмал, пектиновые вещества с образованием масляной кислоты, СО₂ и Н₂.

Маслянокислые бактерии вызывают порчу картофеля, квашеной капусты, прогоркание молока, увлажненной муки. В результате выделения газов происходит вспучивание сыров, бомбаж консервов.

Масляная кислота придает продуктам горький вкус и неприятный запах.

Уксуснокислое брожение вызывается бактериями рода Acetobacter, которые превращают спирт в уксусную кислоту при повышенной температуре 30ºС и в присутствии кислорода воздуха. Уксуснокислое брожение вызывает порчу продуктов, содержащих небольшое количество спирта – столовых вин, пива, кваса. При этом они приобретают запах и привкус уксусной кислоты и ее эфиров, мутнеют и ослизняются.

На уксуснокислом брожении основано получение пищевого уксуса из разбавленных вин и спирта.