1. Введение

Мясо является важной составляющей рациона человека. Мясо индейки считается диетическим, поскольку оно богаче белком и содержит меньше жира по сравнению с говядиной, свининой и мясом бройлеров. Стремление потребителей придерживаться здорового питания является одной из причин повышения спроса на индейку [1]. Так, наблюдался рост продаж мяса индейки в РФ на 29,5% с 2020 по 2024 гг., в том числе на 3,8% за 2024 г. [2].

Высокое значение активности воды и значительное содержание нутриентов делают мясо благоприятной средой для жизнедеятельности микроорганизмов [3], поэтому мясные продукты являются скоропортящимися. Традиционная упаковка не всегда позволяет судить о протекании порчи мяса. Исходя из этого, в настоящее время наблюдается активное развитие интеллектуальных (умных) упаковочных решений, которые расширяют функциональные возможности упаковки, обеспечивая информацией о качестве и безопасности продукта, температурном режиме его хранения, нарушении целостности упаковки [4], [5].

Одним из видов интеллектуальной упаковки является индикаторная упаковка, дающая информацию о состоянии продукта посредством оптического изменения в процессе хранения. Индикаторные пигменты реагируют с соединениями, которые вырабатываются микроорганизмами в упакованных пищевых продуктах, показывая изменение окрашивания. Растительные экстракты, содержащие такие pH-чувствительные пигменты как антоцианы, беталаины, куркумин и каротиноиды, применяются в составе индикаторной упаковки [6], [7], [8]. Антоцианы (хромофор ион 7-гидроксифлавилия) при различных pH претерпевают структурные изменения, отражающиеся на окрашивании их растворов. Беталаины также проявляют чувствительность к изменению pH в щелочную сторону. В качестве основы для упаковки используются синтетические и биополимеры, а также их композиции [5], что позволяет повысить барьерные и механические свойства материалов.

Для разработки индикаторной упаковки ранее были выбраны черноплодная рябина и свекла как источники антоцианов и беталаинов, соответственно [9]. Плоды черноплодной рябины содержат ряд фенольных соединений и распространены в РФ, свекла является доступным источником беталаинов в России. Ферментативная обработка была использована для повышения выхода целевых пигментов. Данный метод показал результаты в ряде предыдущих исследований [10], [11], а также может считаться экологичным. Состав пленки из альгината натрия и пектина был выбран по причине совместимости материалов и возможности взаимодействия между ними за счет водородных связей.

Целью данной работы являлось тестирование индикаторной пленки на основе альгината натрия и пектина с добавлением водных экстрактов черноплодной рябины и свеклы при хранении мяса индейки.

2. Объекты и методы исследования

Объектами являлись экстракты из ягод черноплодной рябины и корнеплодов свеклы, пленки на основе альгината натрия и низкоэтерифицированного пектина с добавлением растительных экстрактов и филе грудки индеек охлажденное. Для экстракции использовались препараты пектиназа (порошок, активность 30 ед/г, ТД «Биопрепарат», Россия) и целлюлаза (жидкость, активность 4000 ед/мл, ТД «Биопрепарат», Россия).

Получение растительных экстрактов. Экстракция ягод черноплодной рябины и корнеплодов свеклы проводилась при комнатной температуре методом мацерации в дистиллированной воде (гидромодуль 1:10, 2 часа). Полученные экстракты фильтровались.

Экстракция черноплодной рябины и свеклы с применением ферментативной обработки выполнялась при (35 ± 2) °С и перемешивании 200 об/мин посредством магнитной мешалки в дистиллированной воде (гидромодуль 1:10, 2 часа). Использовались ферментные препараты пектиназа (0, 1 и 2% относительно массы растительного сырья) и/или целлюлаза (0, 2 и 4 мкл на 100 мл). Дозировки препаратов выбирались на основе рекомендаций производителя. Экстракты отфильтровывались.

Определение содержания антоцианов в экстрактах черноплодной рябины проводили pH-дифференциальным спектрофотометрическим методом по [12]. Оптическую плотность исследуемых растворов измеряли при 510 и 700 нм в кварцевых кюветах на спектрофотометре UV-1800 (Shimadzu, Япония).

Определение содержания беталаинов в экстрактах свеклы выполняли по методу [13].

Получение пленок. Биополимеры альгинат натрия (BOF05, Jiangsu Benefit Ocean Technology, Китай) и низкоэтерифицированный пектин (APC 201Y, Andre Pectin, Китай) в соотношении 1:1 растворяли в 100 мл дистиллированной воды, нагретой до 40 °C, при перемешивании в течение 2 часов. При перемешивании вносили 2 мл глицерина и продолжали процесс 2 часа. Пленкообразующий раствор охлаждался до 25–30 °C перед добавлением 3 мл свежеприготовленных экстрактов. Растворы тщательно перемешивали, отливали в чаши Петри (36 мл раствора, диаметр 9 см) и оставляли на ночь для удаления воздушных пузырей. Пленки высушивали в дегидраторе, который был предварительно облучен ультрафиолетовой бактерицидной лампой, при температурном режиме 30–40 °C в течение 20 часов. Высушенные пленки выдерживали при комнатной температуре в течение 24 часов до проведения дальнейших исследований.

Проводилась оценка цветового отклика пленок на изменение pH. Буферные растворы с pH 4,0–8,0 готовились по [14]. Образцы пленки (2×1 см) погружались в буферные растворы на 30 секунд, затем размещались на чашках Петри для высыхания и фотографировались.

Пленки применялись в качестве вкладыша при холодильном хранении мяса птицы. В качестве объекта использовалось филе грудки индеек охлажденное, упакованное в модифицированной газовой среде. Продукт был приобретен в розничном магазине на 4-ый день хранения. Образцы индейки массой (40 ± 3) г взвешивались в ламинарном боксе и упаковывались в полипропиленовые контейнеры с крышкой. Образцы индикаторных пленок (2×2 см) состава альгинат натрия : пектин = 1:1 с экстрактом черноплодной рябины и экстрактом свеклы прикреплялись ко внутренней стороне крышки контейнера. Образцы мяса хранились при 3 °С в течение 10 суток. Каждые 48 ч определялись микробиологические параметры образцов индейки, оценивались органолептические характеристики, измерялись pH и содержание летучих азотистых оснований (TVB-N). Были подготовлены контрольные образцы: мясо индейки, помещенное в контейнеры без пленок.

Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) в образцах индейки определялось согласно [15]. В соответствии с [16] микробиологический норматив для натуральных полуфабрикатов из мяса птицы охлажденных составляет не более 1×105 КОЕ/г. Выполнялись посевы 4-6 разведений образцов в чашки Петри на питательную среду ГМФ-агар глубинным способом. Чашки термостатировались при (30 ± 1) °С в течение (72 ± 3) часов. Анализ выполнялся в 2 повторностях. Проводили подсчет выросших колоний, учитывали разведения, где наблюдалось 10-300 колоний микроорганизмов. Если в посевах 4 разведения в каждой из чашек Петри не было найдено колоний, отмечалось значение КМАФАнМ менее 104 КОЕ/г образца.

Выявление бактерий группы кишечных палочек (БГКП) (колиформных бактерий) выполнялось по [17]. Проводились посевы 2-4 разведений в пробирки с поплавком в питательную среду Кесслера с инкубированием при (37 ± 1) °С в течение (48 ± 2) часов. Анализ выполнялся в 2 повторностях. Пробирки с помутнением среды, образованием газа или изменением цвета считались положительными.

Определение pH проводилось с применением pH-метра pH-410 (АО Аквилон, Россия). Измерение выполнялось на разведении (1:10) образца в дистиллированной воде в 2 повторностях.

Величину содержания летучих азотистых оснований TVB-N оценивали по методу [18] с небольшими модификациями. Измельченный образец грудки индейки массой 10 г взвешивали и помещали в колбу с небольшим количеством дистиллированной воды. Затем вносили 2 г MgO и в течение 12 минут выполняли паровую дистилляцию в колбу с 10 мл 3% раствора борной кислоты, 90 мл дистиллированной воды и 3–5 каплями индикатора Таширо. По окончании дистилляции образец оттитровывали 0,01 М раствором HCl до изменения зеленого окрашивания на серое. В контрольном эксперименте 10 г образца заменяли дистиллированной водой. Проводилось 2 повторности. Значения TVB-N, мг/100 г образца, рассчитывали по формуле 1:

где V1Missing Mark : sub — объем HCl, пошедший на титрование образца, мл;

V2 объем HCl, пошедший на титрование контроля, мл;

c концентрация HCl, моль/л;

14 масса азота, эквивалентная 1 мл раствора соляной кислоты концентрации 1 моль/л, мг;

m масса образца, г.

Наряду с определением параметров индейки каждые 48 часов фиксировалось изменение цвета пленок в процессе хранения образцов. Контейнеры с пленками фотографировались с помощью камеры телефона (Google LLC, США). Фотографирование выполнялось на фоне белой подложки в условиях искусственного освещения лаборатории в одно и то же время дня. Колориметрические параметры (L*, a* и b*) определяли посредством анализа фотографий в приложении Figma (Figma, Inc.). Цветовую разницу (ΔE) рассчитывали по формуле 2:

где L*0, a*0, b*0 колориметрические параметры пленок на день 0 эксперимента по хранению образцов индейки; L*, a*, b* колориметрические параметры пленок в последующие дни эксперимента.

2.1. Статистическая обработка

Данные приведены в формате среднее значение ± стандартное отклонение. Использовался однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA), выполненный в SPSS 23.0. Уровень значимости определялся при p<0,05 по методу Tukey HSD.

3. Результаты и их обсуждение

В таблице 1 указано содержание антоцианов в экстрактах черноплодной рябины (ЧР), полученных мацерацией и экстракцией с ферментативной обработкой. Введены следующие обозначения: П пектиназа, Ц целлюлаза; цифра указывает на дозировку препарата.

По результатам анализа можно заключить, что ферментативная обработка позволила повысить (p<0,05) содержание антоцианов в экстрактах черноплодной рябины по сравнению с экстрактом, полученным мацерацией. Образец ЧРЦ имел наибольшее содержание антоцианов среди других образцов, однако различие не было статистически значимым (p≥0,05).

Данные о содержании бетацианинов и бетаксантинов в экстрактах свеклы приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 видно, что наивысшее содержание бетацианинов отмечено в экстракте свеклы СВЦ2, обработанном двойной дозировкой целлюлазы (4 мкл). Данное значение примерно в 2 раза превышает содержание пигментов в экстракте, полученном методом мацерации.

Экстракты черноплодной рябины и свеклы, полученные мацерацией, а также экстракты с ферментативной обработкой ЧРЦ и СВЦ2 далее включались в состав индикаторных пленок.

Стабильность фиолетово-розового окрашивания пленок с экстрактом черноплодной рябины сохранялась при хранении в течение 3 месяцев в закрытых контейнерах без прямого воздействия света при комнатной температуре (Рисунок 1). Наблюдалось пожелтение образцов пленок с экстрактом свеклы к третьему месяцу хранения.

Цветовой отклик пленок на изменение pH в диапазоне 4,0-8,0 приведен на Рисунке 2. С увеличением значения pH пленки с экстрактом свеклы (СВ и СВЦ2) приобретали более темный красно-розовый оттенок. Пленки с экстрактами черноплодной рябины переходили от розового (pH 4,0) к бледно-фиолетовому (pH 5,0) и фиолетовому (pH 6,0) окрашиванию, а затем становились розовыми (pH 7,0 и 8,0). Значения pH свежего мяса индейки находятся в диапазоне 5,6–6,0, и в процессе хранения pH повышается. Таким образом, pH-чувствительные пленки с экстрактами способны проявлять визуально различимое изменение цвета при переходе от слабокислой к слабощелочной среде.

Образцы индейки, упакованные в контейнеры с использованием или без использования пленок-вкладышей, хранились при 3 °С в течение 10 дней с определением характеристик мяса и контролем цвета пленок каждые 48 часов. В таблице 3 приведены органолептические характеристики образцов индейки в ходе хранения. Вплоть до 6 дня эксперимента (10 дня с даты изготовления) не было выявлено ухудшения качества мяса грудки индейки или признаков порчи. На 6 день отмечались характеристики мяса сомнительной свежести: снижение плотности консистенции и повышение влажности, липкости. К 8 дню хранения (последние дни срока годности согласно информации производителя) образцы индейки проявляли характерные признаки несвежести (Таблица 3). После 8 дня хранения образцы были утилизированы.

Определение показателя КМАФАнМ позволяет подтвердить соответствие мяса птицы требованиям безопасности. В соответствии с [16] КМАФАнМ для натуральных полуфабрикатов из мяса птицы охлажденных не должно превышать 1×105 КОЕ/г. Как видно из таблицы 4, образцы индейки соответствовали микробиологическому нормативу вплоть до 4 дня эксперимента (8 дня с даты изготовления). На 6 день наблюдалось КМАФАнМ более 106 КОЕ/г, сопровождавшееся первыми признаками порчи мяса птицы (таблица 3), что соотносится с результатами других исследователей [3], [19]. Бактерии группы кишечной палочки были выявлены в одном из образцов на 4 день хранения, на 6 день хранения и во всех образцах на 8 день. Данный параметр подтверждает, что образцы мяса индейки были безопасны для детского питания, к которому предъявляются более строгие требования, вплоть до 4 дня хранения.

Изменение параметров pH и TVB-N, как правило, связывают с протеканием процессов порчи в мясных и рыбных продуктах. Жизнедеятельность микрофлоры вызывает разложение белков с выработкой таких соединений как аммиак, амины, метилсульфиды, сложные эфиры и летучие органические кислоты. Данные соединения повышают pH и величину TVB-N. Начальное значение TVB-N мяса индейки в данной работе составляло 12,27 ± 1,71 мг/100 г образца, что сходится с результатами для грудки индейки у других авторов 12,42 ± 2,08 мг/100 г [19].

Наблюдалось постепенное увеличение (p≥0,05) TVB-N в процессе хранения. Поскольку изменение содержания летучих азотистых оснований в мясе индейки в процессе хранения не было подробно исследовано по сравнению с курицей и другими видами мяса, в литературе нет устоявшихся данных о том, какое значение TVB-N считается показателем несвежести. На основе значений КМАФАнМ можно заключить, что TVB-N выше 13–14 мг/100 г (день 6) является признаком сомнительной свежести индейки с некоторым ухудшением органолептических характеристик, а значение около 19 мг/100 г говорит о глубокой порче. Фрэкеза и коллеги пришли к сходным выводам, что TVB-N 14 мг/100 г является границей приемлемости грудки индейки, а 20–30 мг/100 г соответствуют значительным стадиям порчи мяса [19].

Значение pH образцов индейки постепенно возрастало в ходе хранения образцов, но увеличение было незначительным вплоть до явной порчи мяса птицы (pH 6,2 на 8 день). Оркуш и соавторы сообщили об увеличении pH бедра индейки от 5,94 до 6,43 при хранении в пластиковых пакетах в течение 6 дней при 1 °C [3].

В таблице 5 приведены колориметрические параметры пленок в ходе хранения образцов индейки и цветовая разница ΔE, позволяющая оценить различие окрашивания. Считается, что ΔE>5 указывает на возможность различить изменение цвета невооруженным глазом [20]. В случае пленок с экстрактами ЧР и ЧРЦ колориметрические параметры указывают на слабо различимую разницу окрашивания с ΔE в диапазоне 4,10–9,46. Однако отмечается увеличение параметра светлости L* (p<0,05 для ЧР) при переходе от 4 (удовлетворительная свежесть индейки согласно значениям КМАФАнМ) к 6 дню (сомнительная свежесть) хранения. Пленки с экстрактами СВ и СВЦ2 показали ΔE в диапазоне 10,65-15,76, что говорит о заметной человеческому глазу цветовой разнице. Индикаторная пленка с СВЦ2 имела ΔE>5 при сравнении дня 4 и 6, что указывает на различимое изменение окрашивания при переходе мяса в состояние сомнительной свежести. Отмечается увеличение параметра светлости L* и снижение красноты a* в днях 4 и 6 хранения.

В таблице 6 приведены фотографии контейнеров с образцами индейки и пленками в процессе холодильного хранения. При сравнении фотографий разных дней эксперимента можно видеть изменение цвета пленок-вкладышей. Однако в ходе эксперимента сравнение было затруднено. Исходя из этого следующим этапом работы может выступать создание вкладыша со шкалой цветов, характерных для свежего продукта, продукта сомнительной свежести и испорченного продукта.

4. Заключение

В рамках данной работы были получены растительные экстракты черноплодной рябины и свеклы с применением и без применения ферментативной обработки . 199,97 ± 2,24 мг/л

В ходе эксперимента по хранению упакованных образцов грудки индейки при

3 °С в присутствии разработанных пленок мясо сохраняло органолептические свойства и микробиологическую безопасность в течение 4 дней. 1×105 КОЕ/г, считающегося безопасным согласно TP ЕАЭС 051/2021 «О безопасности мяса птицы и продукции его переработки»L*, a* и b* ΔE>5 при переходе мяса к состоянию сомнительной свежести (9,80 на день 4 и 15,31 на день 6), что считается различимым для человеческого глаза, для образцов с другими экстрактами величина ΔE была меньше. В дальнейшем рекомендуется расширить индикаторный вкладыш, добавив шкалу окрашивания, характерного для свежего продукта, продукта сомнительной свежести и испорченного продукта, что позволит облегчить сравнение цветов и идентификацию состояния мяса.

The additional file for this article can be found as follows: