Серия
МЯК
основы и
Understanding and
measuring the shelf-life
of food
Edited by
R. Steele
CRC Press
Boca Raton Boston New York Washington, DC
Woodhead publishing limited
Cambridge England
Срок годности пищевых
продуктов
Расчет и испытание
Под ред.
Р. Стеле
Перевод с англ. В. Д. Широкова
под общ. ред. доц., канд. техн, наук Ю. Г. Базарновой
цишшде
Санкт-Петербург
2006
УДК 663=20
ББК 36.9Англ
С75
С75 Срок годности пищевых продуктов: Расчет и испытание / Под ред. Р. Стеле;
пер. с англ. В. Широкова под общ. ред. Ю. Г. Базарновой. — СПб.: Профессия,
2006. — 480 с., пл., табл., сх.
ISBN 5-93913-100-Х
ISBN 1-85573-732-9 (Woodhead Publishing Limited)
ISBN 0-8493-2556-0 (CRC Press)
В книге, посвященной анализу, расчетам и испытаниям сроков годности пищевых про-
дуктов, представлены как теоретические, так и практические аспекты этой важнейшей
проблемы. В первой части рассмотрены основные типы порчи пищевых продуктов в
зависимости от содержания влаги, стабильности продуктов при разных температурных
режимах, от генетических и физиологических факторов, окисления липидов и присут-
ствия тех или иных штаммов дрожжей. Вторая часть посвящена практическим рекомен-
дациям по оценке и прогнозированию срока годности, включая применение экспресс-
методов. В отдельной главе рассмотрены проблемы увеличения срока годности мясных
продуктов.
Книга предназначена технологам и специалистам пищевых предприятий, сотрудникам
лабораторий и будет полезна научным работникам, студентам и аспирантам пищевых
вузов.
Все права защищены. Никакая часть данной книги нс может быть воспроизведена в какой бы то ни
было форме без письменного разрешения владельцев авторских нрав.
Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых изда тельс твом
как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издатель-
ство не может га ран тировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет
ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.
Original English language edition published by Woodhead Publishing Ltd.
All rights reserved Woodhead Publishing Ltd.
© 2004, Woodhead Publishing Limited
© 2006, Изд-во «Профессия»
© 2006, Широков В., перевод
ISBN 5-93913-100-Х
ISBN 1-85573-732-9 (Woodhead Publishing Limited)
ISBN 0-8493-2556-0 (CRC Press)
УДК 663=20
ББК 36.9Англ
Оглавление
Авторы отдельных глав............................................10
Предисловие к русскому изданию...................................14
ЧАСТЬ 1
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ
НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.......................17
Глава 1 Основные виды порчи пищевых продуктов....................17
1.1.	Введение.................................................17
1.2.	Структурная нестабильность...............................20
1.3.	Порча пищевых продуктов, вызываемая химическими процессами . ... 24
1.4.	Микробиологическая порча.................................30
1.5.	Некоторые тенденции......................................34
Литература.................................................35
Дополнительная литература..................................39
Глава 2 Регулирование влагосодержания пищевых продуктов..........41
2.1.	Понятия активности воды и срока хранения продукта........41
2.2.	Регулирование влагосодержания и активности воды пищевых продук-
тов ..........................................................42
2.3.	Влияние активности воды на стабилыюстьпродукта при хранении .... 46
2.4.	Практика использования системы регулирования влажности
при хранении пищевых продуктов................................51
2.5.	Применение системы регулирования влажности для пищевых продук-
тов и некоторых других изделии...............................56
2.6.	Некоторые тенденции......................................60
2.7.	Литература...............................................61
Глава 3 Температурная стабильность пищевого продукта:
анализ и контроль................................................62
3.1.	Влияние температуры на срок хранения пищевых продуктов...62
3.2.	Влияние температуры на функцию качества пищевых продуктов.63
6
ОГЛАВЛЕНИЕ
3.3.	Экспериментальная оценка продолжительности хранения.
Показатели качества пищевых продуктов ..........................74
3.4.	Прогнозирование срока хранения:
температурно-временные зависимости..............................76
3.5.	Некоторые тенденции........................................84
Литература..................................................88
Глава 4 Физиология цвета и твердости плодов........................93
4.1.	Введение...................................................93
4.2.	Физиология твердости плодов и овощей.......................94
4.3.	Методы улучшения твердости плодов..........................96
4.4.	Физиология цвета плодов...................................100
4.5.	Методы улучшения и сохранения цвета.......................103
4.6.	Некоторые тенденции.......................................108
Литература.................................................112
Глава 5 Дрожжи, вызывающие порчу пищевых продуктов................119
5.1.	Введение..................................................119
5.2.	Характеристика и классификация дрожжей....................120
5.3.	Факторы ростан выживания дрожжей..........................126
5.4.	М ногообразие и частота встречаемости Д ВПП...............130
5.5.	Факторы инактивации дрожжей...............................133
5.6.	Новые альтернативные технологии...........................138
Дополнительная литература..................................142
Литература.................................................142
Глава 6. Реакция Майяра. Механизмы и основные факторы.............144
6.1.	Реакция Майяра............................................144
6.2.	Влияние различных факторов на реакцию Майяра..............148
6.3.	Ухудшение вкусо-ароматических характеристик...............150
6.4.	Изменение цвета. Потеря энергетической ценности...........154
6.5.	Антиокислительпая активность продуктов реакции Майяра.....157
6.6.	Влияние реакции Майяра на микробиологическую порчу
пищевых продуктов..............................................160
6.7.	Кра ткое резюме...........................................160
Литература...............................................  161
Глава 7 Окисление липидов.........................................165
7.1.	Самоокисление.............................................165
7.2.	тракторы окисления липидов................................168
7.3.	Методы оценки интенсивности окисления липидов
пищевых продуктов..............................................170
ОГЛАВЛЕНИЕ
7
7.4.	Контроль процессов окисления и применение прогностических
методов.......................................................177
7.5.	Некоторые тенденции......................................180
Рекомендуемая литература...................................180
Литература.................................................181
Глава 8 Ферментативное окисление липидов..........................182
8.1.	Введение.................................................182
8.2.	Липолитические ферменты, липиды и порча пищевых продуктов .... 183
8.3.	Липолиз в молочных, мясных и рыбных продуктах............186
8.4.	Липолиз злаковых культур и овощей........................192
8.5.	Контроль липолиза в целях увеличения сроков хранения.....195
8.6.	Некоторые тенденции......................................197
8.7.	Источники дополнительной информации......................198
Рекомендуемая литература...................................199
Литература.................................................199
ЧАСТЬ 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ......................206
Глава 9 Методы определения срока хранения.........................206
9.1.	Введение.................................................206
9.2.	Основные факторы.........................................209
9.3.	Тестовые показатели качества.............................214
9.4.	Заключение...............................................223
9.5.	Источники дополнительной информации......................223
Литература.................................................224
Глава 10 Принципы верификации и валидизации
кинетических моделей микробиологической порчи.....................229
10.1.	Принципы моделирования...................................229
10.2.	Валидизация и верификация: основные понятия и принципы
использования ............................................... 231
10.3.	Методы оценки и преобразования экспериментальных данных..235
10.4.	Ограничения моделей......................................256
10.5.	Некоторые тенденции......................................261
Источники дополнительной информации........................262
Литература.................................................262
Глава 11 Методы измерения и моделирования температуры стеклования . . . 268
11.1.	Введение.................................................268
11.2.	Измерение температуры стеклования........................269
8
ОГЛАВЛЕНИЕ
11.3.	Моделпрованиетемпсратуры стеклования.....................277
11.4.	Заключение и некоторые рекомендации......................280
Дополнительная литература..................................281
Литература.................................................281
Глава 12 Методы обнаружения дрожжей...............................284
12.1.	Дрожжи, вызывающие порчу нишевых продуктов...............284
12.2.	Определение количества жизнеспособных дрожжевых клеток
и прямые методы их подсчета..................................  286
12.3.	Инструментальные методы обнаружения п подсчета дрожжевых
клеток.........................................................307
12.4.	Методы идентификации дрожжей, присутствующих в пищевых
продуктах....................................................  313
12.5.	Использование микробиологических индикаторов
для коп троля качества	пищевых продуктов...................  321
12.6.	Некоторые тенденции....................................  330
Источники дополнительной информации........................ . 331
Литература...............................................  332
Глава 13 Анализ степени окисленности липидов....................  346
13.1.	Окисление липидов........................................346
13.2.	Химические методы анализа................................348
13.3.	Физические методы анализа................................352
13.4.	Хроматографические методы анализа........................354
13.5.	Особенности аналитических измерений степени окисленности
липидов......................................................  363
13.6.	Корреляция результатов аналитических измерений с органолепти-
ческой оценкой ................................................365
13.7.	Аналитические методы и увеличение срока хранения.........369
1.3.8. Некоторые выводы и тенденции............................370
Дополнительная литература................................  372
Литература.................................................372
Глава 14 Ускоренное тестирование срока хранения...................379
14.1.	Введение.................................................379
14.2.	ОсновныепринциныААЛУ’....................................379
14.3.	Метод начальной скорости.................................380
14.4.	Кинетическое моделирование...............................382
14.5.	Проблемы ускоренного тестирования срока хранения.........398
14.6.	11екоторые тенденции.....................................400
Литература.................................................403
ОГЛАВЛЕНИЕ
9
Глава 15 Тестирование срока хранения...............................406
15.1.	Введение..................................................406
15.2.	Обеспечение безопасности пищевых продуктов: система 11 АССР .... 408
15.3.	Определение срока храпения пищевого продукта..............410
15.4.	Прогнозирование срока храпения пищевого продукта..........418
15.5.	Краткое резюме............................................420
Дополнительная информация...................................421
Литература..................................................423
Глава 16 Окисление липидов и сроки хранения мясных продуктов.......425
16.1.	Введение..................................................425
16.2.	Окисление липидов in vivo.................................426
16.3.	Антиокислнтельные защитные системы........................430
16.4.	Окисление липидов в мясе и мясопродуктах..................437
16.5.	Факторы стабильности липидов..............................438
16.6.	Окисление холестерина.....................................444
16.7.	Влияние процесса окисления липидов на вкус и цвет мяса....448
16.8.	Влияние упаковки на срок хранения мяса....................452
16.9.	Некоторые тенденции.......................................45 4
Литература................................................  455
Предметный указатель...............................................468
Авторы отдельных глав
Глава 1
Professor R. Р. Singh and В. A. Anderson
Department of Biological and Agricultural Engineering
University of California, Davis One Shields Avenue Davis CA 95616 USA
Tel: 5.30 752 0811
Eax: 530 752 5293
E-mai 1: rpsingh@ucdavis.edu
banderson@ucdavis.edu
Глава 2
Mr R. Esse c Mr A. Saari
11 u in id i рак, Tnc.
17613 Minnetonka Boulevard
Wayzata, MN 55391-3316 USA
E-mail: bob.cssc@humidipak.com
al.saariCthiiinidipak.com
Глава 3
Dr P. S. Taoukis ё Dr M. C. Giannakourou
Eaboratory of Eood Chemistry and Technology School
ol Chemical Engineering National Technical University of Athens
5 Troon Polytechniou
Zografou Campus
15780 Athens
Greece
Tel: +30 210 7723171
Pax: +30 210 7723163
E-mail: taoukis@chemeng.ntua.gr
Глава 4
Dr R. E. Schoutc u Dr (). van Kooten
Horticultural Production Chains Wagcningen University Marijkeweg 22
6709 PG Wagcningen The Netherlands
Tel: +31 (0)317 482408
Eax: +31 (0)317 484709
E-mail: rob.scliouten@wur.nl
Dr H.jalink, Dr I. E. Kappers, Dr J. F. 11. Snel c Dr W. Jordi
Plant Research International PO Box 16
6700 AA Wageningen The Netherlands
Tel:+31 (0)317 475837
Fax:+31 (0)317 418094
E-mail: henk.jalink@wnr.nl
Jan.snel@wnr.nl wilco.jordi@wur.nl
Глава 5
Dr T. Deak
Budapest University of Economic Science
Facnlty of Food Science Budapest Hungary
Tel: +36 1 372 6360
Fax: +36 1 372 6340
E-mail; tdeak@omega.kee.hu
Глава 6
Professor Л. Arnoldi
DTSMA
University of Milan
Via Celoria 2
IT 20133
Milan
Italy
Tel:+39 02 50316814
Fax:+39 02 50336801
E-mail: anna.amoldi@unimi.it
Глава 7
Dr M. II. Gordon
School of Food Biosciences
The University of Reading
Whiteknights
P О Box 226
Reading RG6 6ЛР
UK
Tel: +44 (0) 118 3786723
Fax: +44 (0) 118 9310080
E-mail: m.h.gordon@reading.ac.uk
Глава 8
Ms C. Davies
Unilever Colworth Research and
Development Sharnbrook
Bedfordshire MK44 1LQUK
Tel: +44 1234 222725
Fax: +44 1234 222881
E-mail: Chrissic.Davies@Unilever.com
Глава 9
Dr'Г. К. Singh anil Professor К. R. Cadwallader
Department ol Food Science and Human Nutrition
University ol Illinois at Urbana-Champaign
1302 W Pennsylvania Avenue
205 Agricultural Bioprocess Laboratory
Urbana
1 L01801
USA
Tel: 217 333 5803
Fax: 217 333 1875
E-mail: cadwlldrPuiuc.edu
Глава 10
Dr G. D. Bet Ise Dr S. J. Walker
Campden and Chorleywood Food Research Association
Chipping Campden
Gloucestershire GL55 OLD
UK
Tel: +44 (0) 1380 842071
Fax: +44 (0) 1380 842100
E-mail: g.bettsPcampden.co.uk
SAvalkerPcanipden.co.uk
Глава 11
Dr I. A. Farhat
Division ol Food Sciences
University ol Nottingham
Sutton Bonington Campus
Loughborough
Leics LE12 5RD
UK
lei: 4 44 (0) 115 9510134
Fax: +4 4 (0) 1 15 9510142
E-mail :i mad.larhatPnottinghain.ac.uk
Глава 12
Prolessor V. Loureiro and Dr M. Malteito-Ferreira
Laboratorio de Microbiologia
Instituto Superior de Agronomia
1349-017 Lisboa
Portugal
Tel: +35 1 21 305 34 48
Fax: 4 35 1 21 303 50 31
E-mail: vloureiroPisa.utl.pt
Dr A. Carreira
STAB Vida
Apartado 89, Sto Antonio de Oeiras
2781-601 Oeiras
Portugal
Tel: +35 1 21 446 97 65
Fax: +35 1 21 446 97 40
E-mail: acarreira@stabvida.com
Глава 13
Mr J. W. Irwin и Dr N. Hedges
Unilever Colworth Research and Development
Sharnbrook
Bedfordshire
MK44 1LQ
UK
Tel: +44 (0) 1234 222453
Fax:+44 (0) 1234 222552
E-mail: john.irwin@unilever.com
Глава 14
Professor S. Mizrahi
Department of Food Engineering and Biotechnology Technion
Israel Institute ol Technology
Haifa 32000
Israel
Fax: +972 4 829 3399
E-mail: smizrahi@techunix.technion.aciI
Глава 15
Mr С. M. D. Man
Department of Applied Science
Faculty of Engineering, Science and the Built Environment
London South Bank University
London SEI OAA
UK
Tel: +44 (0)207 815 7941
Fax: +44 (0)207 815 7999
E-mail: mandc@isbn.ac.uk
Глава 16
Professor P. A. Morrissey c Dr J. P. Kerry
Department of Food and Nutritional Sciences
University College Cork
Western Road
Cork
Ireland
Tel: 353 21 4902406
Fax: 353 21 4270244
E-mail: p.morrissey@ucc.ie
Предисловие
к русскому изданию
В настоящее время отечественная пищевая промышленность остро нуждается в теорети-
ческих и экспериментальных разработках по тестированию сроков годности и хранения
пищевых продуктов, особенно скоропортящихся. Эта информация используется не
только для маркировки сроков годности, организации хранения и сбыта, но и при изуче-
нии возможностей увеличения срока хранения за счет усовершенствования рецептур и
'технологии производства продуктов. Срок годности - период, в течение которого пище-
вой продук т остается безопасным, - надежно сохраняет своп характеристики и соответ-
ствует приведенным па этикетке сведениям о пищевой ценности при хранении в реко-
мендованных условиях. При рассмотрении сроков хранения пищевых продуктов важно
понимать, что пищевые продукты — это многокомпонентные, активные системы, в кото-
рых одновременно протекают разнообразные микробиологические, биохимические и
физико-химические реакции. Сохраняемость продуктов косвенно зависит от понимания
механизмов этих реакций и успешного ингибирования тех из них, которые обусловлива-
ют потерю пищевого качества, безопасности и органолептических свойств.
Современный российский рынок производимых и импортируемых пищевых про-
дуктов в последнее десятилетие резко изменился и отличается не только разнообразным
ассортиментом, происхождением, химическим составом, пищевой ценностью, видом
упаковки, функциональным назначением продуктов, но и сроком их хранения. Успеш-
ное определение срока хранения зависит от потенциальной возможности выявления
критически важных характеристик качества продукта, определяющих границы его при-
емлемости, понимания кинетических закономерностей процессов ухудшения качества и
порчи продукта, наличия научно-технических возможностей для прямого эксперимен-
тального тестирования срока хранения продукта или математического аппарата для его
прогнозирования и оценки. Правильная разработка новых продуктов должна включать
тщательное планирование и проведение тестирования срока хранения. Комплексный
подход к этой проблеме включает тщательный анализ состава продукта, технологиче-
ских параметров, упаковки, факторов внешней среды, химических и биохимических ре-
акций, а также видов присутствующих микроорганизмов.
Предлагаемое русское издание книги «Срок годности. Расчет и испытания» пред-
ставляет собой подробный! обзор зарубежных научных исследований специалистов в об-
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
15
ластях пищевой микробиологии, биохимии, генетики и физиологии, реологии и при-
кладной математики, занимающихся методическими разработками новейших методов
исследования пищевых продуктов, В первой части книги приведены основные теорети-
ческие положения, современные научные представления, а также экспериментальные
данные и практические разработки по проблеме пищевой порчи продуктов различного
происхождения и влиянии внешних и внутренних факторов на сроки годности пищевого
сырья и продуктов его переработки. Вторая часть полностью посвящена методам иссле-
дования основных факторов, лимитирующих сроки годности и хранения, основным
принципам и практическим аспектам тестирования срока хранения пищевых продук тов,
в том числе ASLT. Отдельные главы этой книги посвящены подробному описанию прин-
ципов математического моделирования кинетики ухудшения качества и валпдпзацип
прогнозных моделей пищевой порчи. Особый интерес, на наш взгляд, представляет
принцип применения теории стеклования полимеров для пищевых систем. Материал,
изложенный в главе 11, будет интересен специалистам, занимающимся разработкой про-
дуктов пониженной влажности и вопросами сохранения их текстурных свойств.
Актуальность книги для широкого круга специалистов не вызывает у нас сомнений.
Она адресована не только тем из них, кто профессионально занимается разработкой и
производством пищевых продуктов, но и работникам производственных отраслевых и
межотраслевых лабораторий, в том числе и научно-исследовательских - именно им ад-
ресованы главы 5-8 первой части этой книги и 9, 12 и 13 — второй.
В главе 4 приведены результаты исследований влияния различных факторов, в том
числе и генетических, на физиологию твердости растительных продуктов, анализ транс-
генных плодов с применением молекулярных методов (позиционного клонирования,
QTI-картированпя, генной инженерии и ВЭЖХ/МС-пдентификации). Главы 5 и 12
представляют собой подробный обзор зарубежной научной литературы ио основным ви-
дам дрожжей, вызывающих порчу пищевых продуктов, их таксономической классифика-
ции, частоте встречаемости, факторах инактивации, а также классических и современных
методах их обнаружения и количественной оценки, в том числе с применением молеку-
лярных зондов на основе пептидонуклеиновых кислот (ПНК). Поскольку зимо-
логические исследования еще не могут предоставить нам информацию, необходимую для
решения насущных технологических вопросов относительно микробиологической пор-
чи, усилия специалистов должны быть направлены на промышленное внедрение анали-
тических процедур для полной характеристики микробиоты пищевых продуктов в соот-
ветствии с ее технологической значимостью, совершенствованию способов диагностики
для целевой идентификации и тонирования (на основе полимеразной цепной реакции,
ДНК-чипов или биодатчиков вирулентных штаммов). Подробный обзор перспектив раз-
вития методов пищевой зимологии, представленный в главе 12, будет пнтересен специа-
листам различного профиля. Мы надеемся, что развитие отечественной науки позволит
российской ученым уже в ближайшее время овладеть многими из методов исследования
пищевых объектов, описанных в 4 и 12 главах.
Особое внимание в книге уделено процессам окисления липидов как наиболее ла-
бильных пищевых веществ. Специалисты-биохимики, технологи масложировой и мяс-
ной отраслей найдут много полезной информации в главах 7 и 8, где подробно изложены
теоретические основы процессов самоокисления и липолиза, лимитирующих срок год-
16
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
пости пищевых продуктов, описание основных факторов инициирования окисления и
меры ио сто предотвращению. Авторы приводят развернутый анализ современных мето-
дов исследования липидов и научное обоснование их применения для установления сро-
ков годности и хранения продуктов различного происхождения. Глава 16 целиком по-
священа проблеме окислительной порчи мясных продуктов и способам их ингибирова-
ния. Великолепный но объему, содержанию, доступности изложения материал
рассчитан на широкий круг специалистов-производителей мяса крупного рогатого скота
и птицы, занимающихся составлением кормовых рационов, а также технологов мясопе-
рерабатывающих производств. Правильный подход к выращиванию животных для со-
хранения нативной антиоксидантной системы мяса, грамотное применение вносимых
экзогенно ингибиторов окислительной порчи в сочетании с современными способами
технологической обработки, упаковки и хранения мясных продуктов позволят произво-
дителям поставлять изделия высшего качества.
В настоящее время технологи пищевой отрасли понимают, что для обоснования сро-
ков годности и исключения порчи продуктов на протяжении всей холодильной цени пра-
вильная разработка новых продуктов должна включать проведение тестирования про-
цесса хранения. Главы 9, 14 и 15 содержат уникальную в своем роде информацию о всех
существующих способах определения срока хранения, подходах к планированию иссле-
дований, методическому обеспечению, по прогнозированию с использованием кинети-
ческого моделирования и особенностях принятия решения.
Мы уверены, что выход этой книги на русском языке будет способствовать повыше-
нию конкурентоспособности отечественных пищевых продуктов и появлению на нашем
рынке новых продуктов высокого качества. Изложенный в книге материал будет полезен
для повышения квалификации специалистов пищевой промышленности.
Базарнова Юлия Генриховна,
канд. техн, наук, доцент кафедры общей и
холодильной технологии пищевых продуктов
Санкт-Петербургского университета
низкотемпературных и пищевых технологий
ЧАСТЬ 1
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ
НА СРОК ХРАНЕНИЯ
И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПОРЧИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Р. П. Сингх и Б. А. Андерсон, Калифорнийский ун-т, США
1.1. Введение
Все пищевые продукты состоят из первичных бпоматериалов, которые со временем
неизбежно разлагаются п портятся. Ухудшение качества и порчу пищевых продук-
тов предотвратить невозможно, однако можно замедлить процессы ухудшения каче-
ства, для чего необходим правильный подбор рецептур, способов технологической
обработки, упаковки, храпения и транспортировки пищевых продуктов. Ч тобы пра-
вильно оценить проблему порчи пищевых продуктов, в первую очередь важно по-
нять, что означает термин «порча пищевых продуктов» и какие формы она может
принимать.
Виды порчи пищевых продуктов можно определить несколькими способами.
Обычно пищевой продукт считается испорченным, если он становится неприемле-
мым для потребителя. Порча является причиной возникновения проблем пищевой
безопасности, когда продукт может вызвать заболевание потребителя пли даже1 его
смерть. Менее серьезные случаи порчи могут проявляться в ухудшении цвета, вкуса
н аромата продукта до такой степени, что он становится неприемлемым. Обычно
порча заключается в снижении содержания питательных веществ (например, вита-
минов) в пищевом продукте настолько, что продукт больше нс соответствует треб ve-
мой пищевой ценности. Время, за которое пищевой продукт перестает удовлетво-
рять хотя бы одному из этих критериев, обычно называют «сроком хранения пище-
вого продукта».
Пищевые продукты отличаются по способу маркировки срока хранения на упа-
ковке в зависимости от типа продукта, региона и производителя. Обычно указыва-
ют срок реализации продукта — sell-by-date («должен быть реализован до...») или
best-if-used-hy-date («использовать до...»). Эти сведения помогают потребителю
2 Зак. 557
18
ГЛАВА 1
определить, как долго возможно хранение продукта перед его употреблением, а
также облегчают управление оборотом товарных запаеов в продовольственных ма-
газинах. Считается, что производители пищевых продуктов проводят соответст-
вующие исследования для определения срока хранения своих продуктов, причем
указанная дата предполагает соблюдение надлежащих условий хранения продукта
перед его реализацией и употреблением. Важно понимать, каким видам порчи мо-
жет быть подвержен данный продукт, как можно снизить темпы ухудшения его ка-
чества и как правильно измерить или выявить проявление процессов порчи.
Процессы, приводящие к порче пищевых продуктов, могут быть классифициро-
ваны по трем основным типам: физические, химические и микробиологические. Ме-
жду этими тремя видами существует некоторая корреляция. Зачастую порча, вы-
званная протеканием процессов определенного типа, может способствовать разви-
тию порчи другого типа. Основные механизмы порчи или снижения качества
продук тов различного происхождения приведены в табл. 1.1. Существует несколько
основных факторов, определяющих большинство видов порчи — температура, pH,
активность воды, воздействие кислорода и света, наличие в пищевом продукте тех
пли иных пищевых веществ пли продуктов их деградации. На рис. 1.1 наглядно пока-
зано, как на различные химические и микробиологические изменения, происходя-
щие в пищевых продуктах различного происхождения, влияет активность воды. Ни-
же мы рассмотрим каждый из трех основных типов порчи пищевых продуктов.
Рис. 1.1. Влияние состояния влаги на кинетику процессов порчи/потери качества пищевых про-
дуктов. По [40]
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
19
Таблица 1.1. Процессы ухудшения качества (порчи пищевых продуктов) и основные
факторы, воздействующие на эти процессы [36, 39]
Пищевой продукт/категория	Процессы ухудшения качества.	Факторы Виды порчи
Молоко	Окисление, прогоркание,	Кислород, температура рост микроорганизмов
Сухое молоко	Окисление, потемнение,	Кислород, влажность, комкование	температура
Молочные продукты	Окисление, прогоркание,	Кислород, температура кристаллизация лактозы
Мороженое	Образование и рост	Температура (заморажива- кристаллов льда и лактозы, ния/размораживания), окисление	кислород
Свежая говядина	Рост микроорганизмов	Температура, кислород, (бактерий), окисление,	свет, влажность потеря влаги
Свежая птица	Рост микроорганизмов	Температура, кислород
Свежая рыба и морепродукты	Рост микроорганизмов,	Температура, кислород окисление
Фрукты	Ферментативное размягче- Температура, свет, кисло- ние, рост микроорганизмов, род, влажность, механиче- ушибы, потеря влаги	ские повреждения при транспортировке
Листовые овощи	Ферментативная активность, Температура, свет, кисло- потеря влаги/увядание, рост род, влажность микроорганизмов
Твердые овощи	Ферментативное размягче- Температура, свет, кисло- ние, рост микроорганизмов, род, влажность, механиче- ушибы, потеря влаги	ские повреждения при транспортировке
Хлеб	Миграция влаги (черствле- Влажность, температура, ние), ретроградация крахма- кислород ла, рост микроорганизмов (плесени)
Сухие зерновые завтраки	Миграция влаги (размягче- Влажность, температура, ние), ретроградация крахма- окисление, механические ла, окисление, ломкость	повреждения при транспортировке
20
ГЛАВА 1
Окончание табл. 1.1
Пищевой продукт/категория	Процессы ухудшения качества. Виды порчи	Факторы
Мягкие хлебобулочные изделия	Миграция влаги (черствение), рост микроор- ганизмов (плесени), ретроградация крахмала	Влажность, температура, кислород
Хрустящие хлебопекарные изделия/жареные продукты (крекеры и т. д.)	Миграция влаги (размягче- ние), окисление, ломкость	Влажность, температура, кислород, свет, механиче- ские повреждения при транспортировке
Шоколад	Кристаллизация сахара (сахарное поседение), кристаллизация жира (жиро- вое поседение), окисление	Влажность, температура
Конфеты	Миграция влаги, кристалли- зация сахара	Температура, влажность
Пиво	Окисление, рост микроорга- низмов	Кислород, свет, температура
Кофе/чай	Окисление,потеря летучих веществ	Кислород, свет, влажность
Замороженное мясо	Окисление,температурный ожог (обезвоживание), вымораживание влаги	Кислород, температура, влажность
Другие замороженные продукты	Окисление,образование кристаллов льда, изменение текстуры	Кислород, температура
1.2. Структурная нестабильность
Порча первого типа происходит вследствие структурных изменений или струк-
турной нестабильности пищевых продуктов. К пей относят, например, механиче-
ские повреждения — ушибы свежих фруктов и овощей или ломку сухих, хрупких
продуктов, таких как картофельные чипсы или сухие завтраки. Механическое по-
вреждение свежих фруктов и овощей может происходить во время транспортиров-
ки и сбыта или в результате падения продуктов. В случае серьезных механических
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
21
повреждений продукт может стать неприемлемым для потребителя. Вследствие
ушибов может развиваться ферментативное потемнение, из-за повреждения кле-
точной структуры может изменяться цвет продукта, кроме того, в месте ушиба
происходит процесс потери влаги. Ушиб может также способствовать размноже-
нию микроорганизмов. Ломка сухих, хрупких продуктов приводит к некондици-
онности многих из них (крекеров, картофельных чипсов, сухих завтраков, корочек
пирогов, замороженных продуктов). Минимизировать протекание процессов,
приводящих к порче этого вида продуктов, позволяет использование правильно
спроектированных систем упаковки, защищающих продукты от вибрации и меха-
нических повреждений при перевозке и погрузочно-разгрузных работах
Многие другие изменения физической природы включают миграцию влаги в
пищевом продукте или массообмсн его компонентов. Наиболее распространенным
случаем порчи пищевых продуктов является изменение содержания влаги (потеря
влаги, увеличение влажности или миграция влаги). Зачастую это приводит к некон-
диционности продукта, что влечет возникновение других проблем, в том числе свя-
занных с протеканием микробиологических или химических процессов, которые мы
обсудим в последующих разделах. Перенос влаги происходит под воздействием гра-
диента химического потенциала. Это связано с изменением активности воды
которая определяется как равновесная относительная влажность продукта. В хлебо-
булочных изделиях (например, в хлебе) миграция влаги может вызывать черствение
продукта, связанное с перераспределением влаги мякиша (высокая «ш) в корку (низ-
кая «а?). Это приводит к тому, что мякиш становится более1 сухим, твердым и лом-
ким,акорка— более жесткой и менее хрустящей [52]. Миграция влаги может проис-
ходить в многокомпонентных продуктах в том случае, если отдельные компоненты
характеризуются разными показателями активности воды [5, 38]. Например, влага
может мигрировать из кусочков фруктов в готовых к употреблению завтраках пли
из влажной начинки мучных кондитерских изделий —- в сухую корочку пищевых
продуктов. От изменения содержания влаги существенно зависит кондиционность
многих фруктов и овощей. Листовые овощи, например, теряют влагу на воздухе и
увядают, а при хранении без надлежащей упаковки быстро стареют.
Значительное влияние на качество свежихфруктов и овощей оказывае т темпера-
тура. Каждая культура имеет собственную, присущую ей интенсивность дыхания и
оптимальный температурный диапазон, который замедляет процессы созревания и
старения и продлевает ее жизнь после сбора урожая. Кроме того, климактерические
фрукты во время созревания характеризуются значительным увеличением продуци-
рования этилена, который является эффективным регулятором роста растений —
под его воздействием ускоряется созревание большинства культур. Следовательно,
полное устранение или снижение воздействия этилена позволяет отсрочить созрева-
ние и старение многих культур, продлевает их жизнь после сбора урожая.
22
ГЛАВА 1
Многие культуры чувствительны к повреждениям при медленном понижении
температуры, когда продукт является замороженным не полностью. Это вызывает
повреждение клеток и порчу продукта. Другие культуры, включая тропические
фрукты и овощи, чувствительны к охлаждению и могут быть повреждены перед за-
мораживанием продукта (обычно при температурах 5-15 °C). Влияние таких повре-
ждении при охлаждении проявляется в возникновении точечной коррозии, размо-
кании, обесцвечивании, развитии посторонних запахов, ускоренном старении или
созревании (перезрелости). Иногда в течение нескольких недель после поврежде-
ния эти аффекты не проявляются. Повреждение зеленого перца при охлаждении об-
суждается в работе [53], а информация по послеуборочной обработке фруктов и ово-
щей приведена в [34, 65, 70, 76].
Сильное влияние на срок хранения пищевого продукта может иметь изменение
температуры стеклования (7g), воздействующее па миграцию влаги в пищевом про-
дукте. Температура стеклования — это температура, при которой «стекловидное»
или хрупкое состояние продукта меняется на «резиноподобнос» или мягкое. Первое
известное упоминание о стекловидном и резиноподобном состояниях пищевых про-
дуктов относится к 1966 г. [74]. В 1980-х гг. после появления первых работ [19, 66,
67] была проведена серия исследований по возможности применения теории стек-
лования (фазовых переходов в полимерах) к пищевым продуктам. Температура, при
которой происходит стеклование продукта, зависит от содержания в нем влаги и
форм ее связи.
Сухие пищевые продукты типа крекеров должны быть хрустящими. При нару-
шении режимов влажности в ходе их хранения они впитывают влагу (77 понижает-
ся) и подвергаются стеклованию, становясь в результате вязкими и влажными. Мяг-
кие хлебобулочные и мучные кондитерские изделия с высоким содержанием влаги,
требующие продолжительного пережевывания, наоборот, склонны терять влагу (То-
повышается). В результате стеклования они становятся «стекловидными», тверды-
ми и хрупкими (подробнее об этом см. [49, 58, 59, 42]).
Колебания температуры вблизи Т& влияют на скорость протекания многих ре-
акций. При температуре выше Tg влага подвижна, и скорость химических реакций,
ограниченных диффузией, обычно подчиняются кинетике WLF (Williams-Lan del-
Feny') [35, 75]. При температуре ниже Tg влага менее мобильна, и скорости реакций
обычно значительно ниже. Эти вопросы мы рассмотрим позднее.
Для сухих порошков последствием стеклования является комкование. По мере
впитывания влаги порошки подвергаются стеклованию и становятся аморфными,
слипаясь и образуя комки. Последние результаты изучения влияния стеклования на
клейкость пищевых порошков приведены в работах [33, 51].
Потеря влаги может стать проблемой даже для пищевых продуктов глубокой за-
морозки, которые могут терять воду, так как влажность в окружающей среде при
этих температурах меньше 100%. При -20 °C активность воды составляет 0,82, а при
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
23
-40 °C — 0,68 [17]. Поэтому влага может испаряться пли сублимироваться с поверх-
ности продукта, вызывая обезвоживание или «морозный ожог». Для предотвраще-
ния потери влаги при хранении замороженные продукты необходимо полностью
герметизировать, используя упаковку с гидроизолирующими свойствами.
К другим изменениям физической природы в пищевых продуктах относится
кристаллообразование. Рост кристаллов льда в замороженных продуктах (напри-
мер, в мороженом) приводит к возникновению их зернистой текстуры. Образование
внеклеточных кристаллов льда происходит чаще всего в пищевых продуктах, под-
вергаемых медленному замораживанию или повторным холодильным циклам . При
быстром замораживании происходит образование мелких кристаллов льда внутри
клеток, являющихся более стабильными по сравнению с кристаллами льда, обра-
зующимися при медленном замораживании. Тем не менее, даже быстрое заморажи-
вание может вызвать повреждение клеточных структур, что может привести к акти-
визации ферментативных реакций. Для миграции влаги необязательно полное от-
таивание продукта — достаточно достигнуть температуры, при которой влага
становится подвижной, что способствует образованию более крупных кристаллов
льда. При циклическом изменении температуры в морозильной камере в продукте
создается температурный градиент, вдоль которого обычно происходит перемеще-
ние влаги [54]. Добавление веществ, связывающих воду, позволяет минимизировать
образование крупных кристаллов льда в ходе циклов заморажпвания/оттапвания.
Кроме того, если при низкотемпературном хранении продукта поддерживаемая тем-
пература ниже точки стеклования, то влага в продукте будет значительно менее под-
вижной и не будет проявлять тенденции к перераспределению [41]. Результат ы по-
следних исследований кристаллообразования льда в пищевых продуктах представ-
лены в работах [1,9, 15,18, 60].
Подобным образом в некоторых пищевых продуктах может происходить и кри-
сталлизация сахарозы, в частности, в продуктах с высоким содержанием сахара, ко-
гда некристаллический или «стекловидный» сахар подвергается стеклованию
вследствие поглощения влаги и роста температуры. В «резиноподобном» состоянии
сахар может кристаллизоваться и выталкивать влагу. Ярким примером является са-
харная вата, при высокой влажности приобретающая зернистость. В шоколаде это
явление может проявляться в виде сахарного поседения. Если шоколад хранить во
влажной среде, влага конденсируется иа его поверхности; молекулы сахарозы при
этом диффундируют из внутренних слоев продукта на поверхность, придавая ему
серый или белый цвет. Считается, что кристаллизованный сахар является одним из
факторов порчи сахарных кондитерских изделий и образования «зерен» в конфетах
и мороженом. Подробнее о кристаллизации сахара см. [24, 26].
Другим хорошо изученным типом кристаллизации является миграция и ре-
кристаллизация жира (какао-масла) в шоколаде — это так называемое жировое по-
седение шоколада, характеризуемое белесым сальным налетом. Темперирование
24
ГЛАВА 1
шоколада, в ходе которого происходит кристаллизация какао-масла в полимор-
фную структуру надлежащего размера и формы, является важной стадией миними-
зации поседения шоколада [25]. Неправильное темперирование может привести к
образованию недостаточно стабильных форм кристаллов жира и возникновению
вероятности появления жирового поседения. Другими факторами, способными
вызывать жировое поседение, являются частичное плавление и повторное охлаж-
дение шоколада, истирание поверхности, использование несовместимых жиров
пли быстрое' охлаждение с образованием трещин [31]. Результаты последних ис-
следований жирового поседения шоколада приведены в [ 20, 28, 71,73].
Причиной этого вида порчи пищевых продуктов может быть также разрушение
эмульсии в таких продуктах, как майонез, маргарин и салатные заправки (дрессин-
гн). Существуют и другие механизмы, вызывающие порчу этих продуктов (напри-
мер, окисление липидов и рост микроорганизмов) — мы их рассмотрим позднее.
Эмульсии - это термодинамически нестабильные двухфазные системы, которые
представляют собой частицы, диспергированные в дисперсионной среде (например,
эмульсии типа «масло в воде» или «вода в масле»). Стабильность эмульсии зависит
от использованного эмульгатора и от степени дисперсности фаз (размера частиц).
Молекулы эмульгаторов, например, лецитина, входящего в состав яичного желтка,
адсорбируются на поверхности частиц, снижая поверхностное натяжение, посколь-
ку обладают как гидрофильными, так и гидрофобными свойствами. Эмульсионная
стабильность достигается, если силы притяжения, такие как силы Ван-дер-Ваальса,
уравновешенны с силами отталкивания — например, с электростатическими пли
пространственными взаимодействиями. Эти силы препятствуют коалесценции час-
тиц масла, то есть расслаиванию эмульсии. Эмульсионная стабильность достигается
также путем увеличения вязкости непрерывной фазы. Дестабилизация эмульсий за-
частую зависит от режимов их образования, например, от чрезмерной вибрации, от
потери эмульгатором своих свойств в результате частичного замораживания или
под воздействием очень высоких температур. О сроках хранения майонеза и запра-
вок для салатов см. [47]; стабильность майонеза рассматривается в [14].
1.3.	Порча пищевых продуктов, вызываемая
химическими процессами
Причиной порчи пищевых продуктов являются также химические реакции или реак-
ции деградации их химических компонентов, таких как белки (протеины), жиры (ли-
пиды) и углеводы. Скорость этих химических реакций зависит от многих ранее упо-
мянутых факторов (см. табл. 1.1), воздействия активности воды, температуры храпе-
ния, температуры стеклования	pH, освещения или присутствия кислорода.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
25
Для каждой реакции существуют оптимальные условия протекания. Например, фер-
ментативная активность значительно снижена в продуктах с низкой активностью во-
ды {aw), особенно если aw ниже уровня влаги мономолекулярного слоя. Выло уста-
новлено [7], что стабильность тиамина в большей степени зависит от значения темпе-
ратуры стеклования, чем от aw. Продукты химических реакций влияют на цвет, вкус,
аромат и/или текстуру пищевого продукта.
Расщепление белков включает реакции между белками и другими пищевыми
ингредиентами, а также способствуют увеличению ферментативной активности.
Белковая природа молекул ферментов является иричиной каталитической активно-
сти, значительно увеличивая скорость химических реакций. Существует великое
множество разновидностей ферментов (многие из которых продуцируются микро-
организмами), взаимодействующих с различными ингредиентами пищевых продук-
тов. Классификация ферментов и механизмов их действия, приведена в [4 |.
К ферментам, способным взаимодействовать с другими белками, относится про-
теолитический плазмин, который способен выдерживать температуры пастериза-
ции и вызывать расщепление молочных белков в молоке, коагуляцию и гелеобразо-
вание (о содержании плазмина в свежем молоке см. 127]). Другие протеазы способ-
ствуют расщеплению белков мяса, в результате чего оно приобретает кашеобразную
консистенцию. Эти протеазы легко выделяются из поврежденных клеток, например,
во время многократных холодильных циклов. Некоторые продуцируемые! микроор-
ганизмами протеазы способны разрушать белки мяса и молока. При снижении рП
(например, в результате деятельности микроорганизмов) казеин молока постепенно
агрегирует и осаждается.
Кроме того, белки подвергаются окислению. При наличии доступного кислоро-
да миоглобин и оксимиоглобин мяса окисляются и преобразуются в метмиоглобин.
Цвет мяса при этом изменяется от красного до коричневого (подобное изменение
цвета снижает потребительскую привлекательность продукта). О процессах окисле-
ния белков говядины см. [46].
Активность ферментов во фруктах и овощах вызывает потемнение и ра.змягче-
нисткапей. Обычно эти реакции катализируются фенолокепдазами  ферментами,
вступающими в реакцию с фенольными соединениями и кислородом с образовани-
ем пигментов коричневого цвета. Деятельность фенолоксидаз активируется при по-
вреждении клеток в результате удара, резки фруктов и овощей или удалении их ко-
журы. О реакциях ферментативного потемнения в яблоках см. [48].
Неферментативное потемнение (реакция Майяра) — это процесс, протекающий
между белками (а точнее, аминогруппами белков) и редуцированными сахарами.
Данный процесс включает в себя 3 стадии, первая из которых приводит к образова-
нию нестабильных оснований Шиффа {Schiff'), азатем их трансформацию посредст-
вом перегруппировки Амадори {Amadori). Последующее расщепление, именуемое
реакцией Штрекера {Strecker), и реакции полимеризации в конечном счете приво-
26
ГЛАВА 1
дят к образованию летучих веществ и темных пигментов. В результате пищевой про-
дукт приобретает золотисто-коричневый цвет, иногда происходит изменение его
текстуры. Наряду с этим реакция Майяра обычно приводит к потере продуктом пи-
щевой ценности. В ходе неферментативного потемнения быстро расходуется лизин,
относящийся к незаменимым аминокислотам. Лизин активно реагирует с редуци-
рующими сахарами, влияние которых на неферментативную активность изучалось
в 143]. Выло ус тановлено, что скорость реакции Майяра зависит от показателя ак-
тивности воды, причем максимальная скорость обычно достигается при ла, в диапа-
зоне от 0,6 до 0,8 (вне этого диапазона скорость реакции снижена). О влиянии aw и Т&
на скорость неферментативного потемнения см. работу [8]. Реакция Майяра редко
протекает при низких значения pH. Катализаторами являются также ионы метал-
лов, например, меди и железа.
Химические реакции, приводящие к деградации углеводов, включают реакции
клсйстеризации/ретроградации и потемнения. Рассматривавшаяся выше реакция
Майяра является основной причиной деградации углеводов. Последние могут под-
вергаться также другим реакциям, приводящим к изменению цвета продукта (на-
пример, карамелизации), однако для этого требуются температуры, значительно бо-
лее высокие, чем обычные температуры хранения и сбыта.
Желатинизация (клейстеризацпя) — одна из важнейших особенностей крахма-
лов. Она включает разбухание зерен крахмала в воде с последующей потерей кри-
сталличности и оптических свойств. Степень желатинизации зависит от ряда факто-
ров, например, от температуры, величины сдвига, активности воды и присутствия
других компонентов, например, сахаров и липидов. Ретроградация крахмала — это
процесс перекристаллизации или образования вторичных ассоциатов. Амилоза лег-
че подвергается ретроградации, чем амилопектин, поскольку структура ее молекулы
мельче и нс так разветвлена; следовательно, использование воскообразных крахма-
лов (с низким содержание амилозы) может уменьшить степень их ретроградации.
Причиной ретроградации часто является замораживание крахмалов, миграция вла-
ги, как в случае чсрствления хлебобулочных изделий. Ретроградация крахмала в хо-
де черствления хлеба изучалась с использованием оптического микроскопа [29] и с
применением рентгеноструктурного анализа [45].
Олигосахариды и полисахариды в пищевых продуктах подвергаются также гид-
ролитическому расщеплению. Типичным примером реакции гидролиза в пищевых
продуктах является преобразование крахмала в патоку с использованием кислоты
или ферментов. Действие ферментов на компоненты крахмала играет важную роль в
технологии пивоварения, например, в брожении. Подобные гидролитические реак-
ции происходят с пектином во фруктах и овощах при участии пектиназы и полпга-
лактуроиазы, вызывая размягчение плодов.
Причиной порчи жиров чаще всего являются реакции окисления под действием
липолитических ферментов пли ферментативный гидролиз. Одной из основных
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
27
причин деградации жиров и масел является окисление липидов (окислительное
прогоркание); оно происходит во многих липидсодержащих пищевых продуктах,
включая орехи, сухофрукты, мясо, молочный порошок, кофе и маргарин. В ходе
окисления липидов кислород взаимодействует с ненасыщенными жирами, что при-
водит к изменению цвета, образованию посторонних запахов и даже токсичных ве-
ществ. Активный кислород может быть растворен в масле, других жидких пищевых
ингредиентах, находиться в свободном пространстве тары или проникать сквозь
упаковку во время хранения. Для минимизации окисления липидов необходимо
предпринять все меры для предотвращения контакта кислорода с пищевым продук-
том и использовать надлежащую упаковку, которая будет служи ть барьером для его
проникновения. Одним из факторов, влияющих на скорость окисления, является
количество и расположение двойных связей в жирных кислотах или триглицеридах.
Кроме того, важно также учитывать воздействие света и тепла, поскольку они акти-
вируют процессы окисления. На скорость и полноту протекания окисления могут
оказывать влияние микроэлементы, присутствующие в продукте (например, медь и
железо катализируют окислительные реакции). С другой стороны, токоферолы и
другие антиоксиданты способны замедлять или предотвращать окисление, вступая
в реакцию с активным кислородом, присутствующим в продукте. Для предотвраще-
ния окисления в пищевые продукты иногда добавляют антиоксиданты, например,
лимонную кислоту, ВНА, ВИТ, ЭДТА, TBIIQ и экстракт розмарина. 11одробнее о ре-
акциях окисления липидов в пищевых продуктах см. [61 ].
Одним из механизмов расщепления жиров является гпдрол итическое прогорка-
ние, происходящее в результате химических реакций или под действием липолити-
ческих ферментов. Эти реакции протекают при участии воды и включают в себя рас-
щепление молекул триглицеридов с одновременным образованием свободных жир-
ных кислот с более короткими углеводородными остатками, что обусловливает
понижение порога восприятия вкуса и аромата, появление посторонних привкусов
и запахов или прогорклости. Большинство липолитических ферментов инактивиру-
ются при нагревании выше 60 °C и сводятся к минимуму путем снижения содержа-
ния влаги [37].
1.4.	Микробиологическая порча
Основная причина порчи пищевых продуктов и большинства случаев нишевых за-
болеваний — это деятельность микроорганизмов. Микробиологическая порчаявля-
5 ется главной проблемой так называемых «портящихся продуктов» — свежих фрук-
тов, овощей, мяса, птицы, хлебобулочных изделий, молока и соков. К микроорганиз-
мам, способным вызывать порчу пищевых продуктов, относятся бактерии, грибы
28
ГЛАВА 1
(плесени и дрожжи), вирусы и мнкопаразпты. Рост большинства микроорганизмов
можно предо твратить пли замедлить посредством контроля их начального содержа-
ния, кон троля температуры хранения, снижения активности воды и pH, применения
консервантов и использования соответствующей упаковки. Продукты жизнедея-
тельности микроорганизмов являются причиной порчи пищевых продуктов, а неко-
торые из них при употреблении испорченных продуктов в пищу могут стать причи-
ной тяжелых заболевании и даже летального исхода. Список важнейших микроорга-
низмов, способных вызывать порчу пищевых продуктов пли пищевые отравления,
пороговые условия для активации их роста, и продукты, являющиеся их типичными
носителями, приведен в табл. 1.2 [6, 13, 32, 57]. Тем не менее не все микроорганизмы
и продукты их жизнедеятельности являются нежелательными. Некоторые из них
полезны и используются в пищевых технологиях — в частности, при производстве
сыра, вина, пива, мясопродуктов и др.
Существует множество видов бактерий, способных размножаться и вызывать
порчу различных пищевых продуктов. Бактерии — одноклеточные организмы раз-
мером 1-5 мкм. Их форма может быть круглой, спиральной или палочковидной;
размножаются они делением на две части. Бактерии, способные вызывать пищевые
заболевания, включают Escherichia coli 0157:117, Bacillus cereus, Salmonella spp.,
Campylobact er jejuni, Clostridium spp., Listeria monocytogenes, Vibrio spp. и др. Многие
виды бактерий вызывают порчу пищевых продуктов, но не являются болезнетвор-
ными. В качестве защитного механизма для выживания в неблагоприятных услови-
ях некоторые бактерии способны образовывать споры.
Дрожжи могут вызывать порчу пищевых продуктов, но могут также исполь-
зоваться в различных процессах брожения. Дрожжи — это одноклеточные грибы
размером 3-5 мкм круглой или цилиндрической формы. Они размножаются почко-
ванием или делением на две части. Важнейшими видами пищевых дрожжей являют-
ся Candida spp., Dekkera spp., Saccharomyces spp. и Zygosaccharomyces spp.
11лесени — другой вид грибов с клетками более крупного размера (30-100 мкм),
которые образуют цепочки и «ветви». Плесени бывают различной формы, размера и
цвета, н когда они образуют разветвленную структуру, их можно видеть невоору-
женным глазом. Размножаются плесени спорами половым или бесполым способом.
К важнейшим плесневым грибам, вызывающим порчу пищевых продуктов, отно-
сятся Aspergillus spp., Fusarium spp., Pemcillium spp. и Rhizopus spp. Некоторые разно-
видности Aspergillus способны вырабатывать вторичные метаболиты — афлатокси-
ны 116].
Вирусы — более мелкие микроорганизмы, способные расти и размножаться
только внутри живых клеток. Размер вирусов — 0,02-0,25 мкм. Их частицы состоят
из собственных белков, ДПК пли РНК. Вирусы не способны развиваться в пищевых
продуктах, однако они могут в них выживать. Вирусы попадают в пищевые продук-
ты н.з зараженного сырья, с инфицированной водой, а также заносятся в них насеко-
Таблица 1.2. Микроорганизмы, вызывающие порчу пищевых продуктов или пищевые отравления. По [6, 13,32,57]
Микроорганизмы	Пороговые условия роста	Пищевые продукты
	Температура, °C	aw	pH	
1	2	3	4	5
Микроорганизмы, вызывающие порчу
Большинство плесеней	<0	0,80	<2,0	
Большинство дрожжей	-5	0,88	1-5	
Галофильные бактерии		0,75	4,5 (большинство)	Соленая рыба
Ксерофильные плесени		0,61	1,5-3,5	
Осмофильные дрожжи		0,61	1,5-3,5	
Молочнокислые бактерии	4	0,94	3,5	Фрукты и овощи, пиво, молоко, мясо в вакуумной упаковке
Микрококки	4	0,90	5,0	Свежее и вяленое мясо
Acetobacter spp.	5	0,95	2,6	Фрукты, пиво, вино
Acinetobacter spp.	1	0,96	5,5	Свежее мясо, птица, молоко
Alternaria spp.	1	0,75	2,7	Фрукты и овощи, пораженные черной гнилью, крупы
Aspergillus niger	0	0,80	1,2	Фрукты и овощи, пораженные черной гнилью, продукты мясопе реработки
Aspergillus spp.	0	0,64	2,0	Крупы, фрукты и овощи, орехи
Bacillus subtilis	5	0,95	4,2-5	Овощи, свежее мясо и птица, молоко, хлеб
Botrytis cinerea	-2	0,93	2,5	Фрукты и овощи, пораженные
черной гнилью, продукты
мясопереработки
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Окончание таблицы 1.2
1	2	3
Candida spp.	0	0,70
Enterobacter aerogenes	2	0,95
Fusarium spp.	-3	0,87
Mucorspp.	0	0,80
Penicillium spp.	-6	0,78-0,90
Pseudomonas spp.	<0	0,97
Rhizopus stolonifer	5	0,93
Trichosporon spp.	0	0,87
Болезнетворные микроорганизмы
Bacillus cereus	10	0,92
Campylobacter jejuni	25	0,95
Clostridium botulinum	3,3	0,93
Escherichia coli O157:H7	15	0,95
Listeria monocytogenes	0	0,92
Salmonella spp.	7	0,94
Staphylococcus aureus	6	0,86 (0.9 для
	(10 для образо-	образования
	вания токсина)	токсина)
Vibrio parahaemolyticus	5	0,94
Yersinia enterocolitica	-2	0,96
4	5
1,3	Мясо, птица, молочные продукты, морепродукты
4,4	Свежее мясо и птица
2,2	Овощи, пораженные сухой гнилью, фрукты, крупы
3,0	Фрукты, овощи, сыр
1,9	Мясо, фрукты, овощи, крупы
5,5	Овощи, пораженные гнилью, мясо, птица, яйца
2,5	Хлеб, овощи, пораженные мягкой гнилью, свежее мясо
2,0	Морепродукты, мясо, молочные продукты, фрукты
4,9	Рыба, свежее мясо, вода
4,9	Мясо, молоко
4,6	Неправильно законсервированные продукты
4,0	Овощи, мясо, птица, молоко
4,3	Птица, молочные продукты, мясо, овощи
4,0	Птица, мясо, молочные продукты
4,0 (4,5 для обра- зования токсина)	Мясо, птица
4,8	Рыба и морепродукты
4,2	Свежее мясо, молоко,
морепродукты
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
31
мыми и грызунами. Существует также опасность заражения при несоблюдении пра-
вил гигиены персоналом. К наиболее известным вирусам, способным вызвать пище-
вые заболевания, относятся: Hepatitis A, Norwalk, ротавирусы и КГЭ (коровья
губчатая энцефалопатия пли «коровье бешество»).
Микроорганизмы попадают в пищевой продукт на любой стадии технологиче-
ской цепи — они могут быть заражены на ферме (молоко от инфицированных ко-
ров), конечным потребителем или на некоторой другой промежуточной стадии (на-
пример, в ходе производства, упаковки, сбыта и т. д.). После попадания в пищевой
продукт развитие микроорганизмов зависит от их вида, самого продукта и условий
окружающей среды. Для роста любого вида микроорганизмов необходимы специ-
фические условия, к которым относятся наличие питательных веществ, активность
воды, температура, pH и присутствие кислорода. Кроме того, очень важно, преду-
смотрено ли в технологии производства применение противомикробных препара-
тов.
Каждый из упомянутых факторов определяет, какие из попавших в продукт
микроорганизмов способны к размножению. В работе [64] впервые было высказано
мнение, что активность воды в большей степени определяет рост микроорганизмов,
чем общее влагосодсржание. В настоящее время аа, рассматривается как наиболее
важный фактор, управляющий развитием микрофлоры. Было высказано предполо-
жение, что стеклование также является важным фактором роста микроорганизмов
[67], хотя многие из приводимых в указанной работе аргументов являются спорны-
ми [11,12]. Вероятнее всего, необходимо рассматривать оба фактора, несмотря на то
что важнейшим фактором признана ап„ влияющая на все виды микроорганизмов.
Действительно, ни один из видов микроорганизмов не может размножаться, если аа,
ниже 0,6. С другой стороны, почти все виды микроорганизмов способны к размно-
жению, если ада выше 0,95. Для большинства свежих пищевых продуктов аа) превы-
шает 0,95, следовательно, все они чувствительны к росту микроорганизмов. Боль-
шая часть бактерий не размножается при aw ниже 0,91, хотя существуют галофиль-
ные бактерии, способные размножаться при более низких значениях aw (до 0,75).
Большинство видов дрожжей не может размножаться при аи) ниже 0,88, однако не-
которые осмофильные дрожжи способны к размножению при aw выше 0,6. Для
большинства плесеней пороговое значение aw лежит ниже 0,8, но неко торые ксеро-
фильные виды плесеней способны расти при аи, выше 0,65. Все это лишь общие за-
мечания — конечно, не следует недооценивать и влияние другие ингредиентов пи-
щевой системы; в работе [12] представлены результаты изучения полувлажного
корма для собак, хранившегося при 34 °C в течение 20 дней. Оказалось, что присут-
ствие в рецептуре корма глюкозы и глицерина не предотвращает роста плесени, од-
нако при включении в рецептуру фруктозы и пропиленглпколя плесень не развива-
лась, хотя в обоих случаях аа; составляла 0,89. Результаты последних исследований
32
ГЛАВА 1
по влиянию температуры и активности воды на некоторые виды плесеней приведе-
ны в 122, 62 ].
Существенное влияние на рост микроорганизмов оказывают pH и значение
окислительно-восстановительного потенциала. Большинство микроорганизмов ак-
тивно размножаются при pH около 7,0. В продуктах с очень низким pH (<3,7) — на-
пример, во многих цитрусовых плодах — способны развиваться только молочнокис-
лые бактерии и определенные виды дрожжей и плесеней. Окислительно-восстано-
вительный потенциал обычно выражается в значениях Eh. Значение Eh, при
котором микроорганизмы способны к размножению, определяет, являются ли они
аэробными или анаэробными. Аэробным необходимы положительные значения Eh,
а анаэробным — отрицательные. Факультативные аэробы могут размножаться и при
положительных, и при отрицательных значениях Eh [32].
Еще одним фактором, влияющим на рост микроорганизмов, является темпера-
тура. В зависимости от температуры хранения продуктов рост микроорганизмов мо-
жет бы ть быстрым, медленным, прекратиться или вызывать их гибель. В зависимо-
сти от температур активного роста микроорганизмы подразделяются на три основ-
ных класса. Мезофилы — организмы, активно размножающиеся при температуре от
30 до 40 °C, однако они могут также умеренно размножаться в интервале температур
примерно от 10 до 45 °C. Психротрофы любят более низкие температуры и активно
размножаются при температурах от 20 до 30 °C и умеренно — при низких температу-
рах (ниже 7 °C) [ 10]. Термофилы предпочитают повышенные температуры; активно
размножаются при температурах от 55 до 65 °C и умеренно — при температурах от 45
до 55 °C. 11ри температурах около 60 °C некоторыемпкроорганизмы начинают поги-
бать, и чем температура выше, тем быстрее они гибнут.
11а развитие микроорганизмов также влияет содержание питательных веществ в
пищевом продукте. Для размножения им необходима вода, источники углерода и
азота для пополнения энергии, определенные витамины и минеральные вещества.
Особенно это касается бак терий, меньше — плесеней, а дрожжи в этом отношении
занимают промежуточное положение. Некоторые ингредиенты пищевых продуктов
могут оказывать на микроорганизмы негативное воздействие, подобное действию
противомикробных веществ. Некоторые из них являются естественными компонен-
тами пищевых продуктов, другие добавляют в качестве консервантов. К таковым от-
носятся, например, лизоцим, рибофлавины, антоцианины и тимол. Об использова-
нии консервантов в мясе и овощах см. [21, 30, 63].
Газовый соетав окружающей пищевой продукт среды может замедлить развитие
микроорганизмов. При повышении концентрации двуокиси углерода (более 10%)
создается тенденция к замедлению роста плесеней и других видов микроорганиз-
мов. /[ля изменения воздушной среды при хранении и замедления развития микро-
флоры часто используют упаковку продуктов в модифицированной пли регулируе-
мой газовой среде.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
33
Процессы консервирования увеличивают сроки хранения пищевых продуктов,
инактивируя микроорганизмы или изменяя состояние продукта и условия внешней
среды таким образом, чтобы остановить или замедлить развитие микроорганизмов.
Для консервирования пищевых продуктов применяют тепловую обработку. В по-
следнее время получили распространение процессы, нс связанные с теплообменом
(обработка под высоким давлением, импульсным электромагнитным полем и облу-
чение). Для подавления активности микроорганизмов применяют также противо-
микробные средства (например, перекись водорода, хлор и озон), однако нельзя за-
бывать, что эти вещества не должны присутствовать в конечном продукте (о воз-
можности использования двуокиси хлора и водного раствора хлора для обработки
креветок см. [3]). Среди прочих способов консервирования, замедляющих пли пре-
дотвращающих развитие микрофлоры, следует упомянуть сушку, охлаждение, за-
мораживание продуктов, их упаковку с применением модифицированной газовой
среды, регулирование pH и содержания спирта.
Тепловая обработка является, пожалуй, наиболее распространенным методом
уничтожения микроорганизмов в пищевых продуктах. Пастеризация — это тепло-
вая обработка, уменьшающая популяцию микроорганизмов, вызывающих порчу, и
увеличивающая срок хранения продукта. Тепловая обработка характеризуется тем-
пературно-временным соотношением: чем ниже температура, тем больше времени
требуется для достижения той же степени уничтожения микроорганизмов. Соответ-
ственно при пастеризации возможны следующие варианты тепловой обработки:
длительная обработка при низкой температуре, быстрая обработка при высокой
температуре или ускоренная обработка при сверхвысокой температуре. Стерилиза-
ция — это тепловой процесс, в ходе которого погибают все живые микроорганизмы
(остается вероятность выживания только единичных клеток). Чувствительность
микроорганизмов к теплу различна, и зачастую для количественного описания ди-
намики термической гибели их определенного вида используют D- и 2-показатели.
D-показатель — это время, которое необходимо для уменьшения популяции .микро-
организмов при заданной температуре в 10 раз, а 2-показатель характеризует изме-
нение температуры, необходимое для изменения D-показателя на 90%.
Микроорганизмы способны испортить пищевые продукты, химически реагируя
с его компонентами. Кроме того, присутствующие в продукте некоторые патогенные
микроорганизмы могут вызывать пищевые отравления, вырабатывая токсичные ве-
щества. Легче всего воздействию микроорганизмов подвержены углеводы, посколь-
ку в качестве источника энергии они обычно используют углерод. Простые сахара и
небольшие молекулы углеводов обычно разлагаются быстрее, чем сложные, такие
как целлюлоза и лигнин. Тем не менее целлюлоза может расщепляться микроорга-
низмами, продуцирующими целлюлолитические ферменты [ 13].
Основной причиной порчи фруктов и овощей (так называемая мягкая гниль) яв-
ляется расщепление микроорганизмами пектина. Некоторые бактерии и плесени
3 Зак. 557
34
ГЛАВА 1
способны вырабатывать пектпнолптпческие ферменты, в частности, полигалакту-
рона.зу, пектпнэстеразы или пектиназу. Для предотвращения распада пектина фрук-
ты и овощи можно обрабатывать хлорированной водой, высушивать после промыв-
ки и хранить в охлажденном виде [13].
Волки пищевых продуктов также могут расщепляться микроорганизмами, проду-
цирующими протеазы. При этом происходят реакции дезаминирования с выделением
аммиака или реакции декарбоксилирования с выделением углекислого газа. Конеч-
ными продуктами реакций распада белков являются также органические кислоты, се-
роводород, меркаптаны и другие нежелательные соединения. Порча мяса и других вы-
сокобелковых продуктов обычно вызвана бактериями — Pseudomonasspp., Enterobacter
spp. и Flavobacterium spp. Некоторые вырабатываемые ими ферменты довольно термо-
стабильны и могут сохранять активность даже после пастеризации, вызывая, напри-
мер, свертывание молока.
"Грудное разлагаются микроорганизмами липиды. Для развития микрофлоры не-
обходимо наличие в продукте некоторого количества влаги. Некоторые из них, напри-
мер, Pseudomonas spp., Lactobacillus spp., Aspergillus spp., Rhizopus spp. и Saccharomyces
spp., вырабатывают липазы, вызывающие гидролитическое прогоркание липидов.
Гидролитическое прогоркание характерно для сырого мяса, рыбы, молока и молоч-
ных продуктов. Результаты недавнего изучения липазы, продуцируемой Pseudomonas
fragi, приведены в [2]; обзор липазной активности микроорганизмов см. в [69].
Порчу пищевых продуктов способны вызывать также паразиты. Они не способны
к самостоятельному существованию, поскольку инфицируют носителя (животное
или растение) и живут в нем. Заражение паразитами характерно для мяса, рыбы и
моллюсков. Цестоды (ленточные черви, например, Diphyllobothrium latum) обнаружи-
ваются в таких свежих продуктах, как говядина, свинина и рыба. Нематоды (круглые
черви, например, Trichinella spiralis) иногда встречаются в свинине, рыбе и моллюсках,
а трематоды (например, Clonorchis sinensis') — в рыбе, моллюсках и даже в некоторых
овощах, в частности в чилиме (водяном орехе) и бамбуке. Протозоа (простейшие од-
ноклеточные, например, Cryptosporidiumparvum) обнаружены в питьевой воде, фрук-
тах и овощах и вызывают возрастающее беспокойство специалистов. Последние дан-
ные о Cryptosporidium spp. можно найти в работах [23,44, 55, 56, 68, 72]. Предупрежде-
нию заражения паразитами в большинстве случаев помогает усиление санитарного
контроля, правильное приготовление пищи и, возможно, применение облучения [50].
1.5.	Некоторые тенденции
I к'рспективным направлением в будущем могут стать исследования, которые помо-
гут понять взаимосвязь различных механизмов порчи и температуры стеклования.
Теория стеклования используется для интерпретации процессов порчи пищевых
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
35
продуктов лишь около 20 лет. За последнее время опубликовано значительное коли-
чество работ, посвященных вопросам стабильности пищевых продуктов умеренной
влажности и механизмам их порчи. Кроме того, каждый новый случай пищевых от-
равлений стимулирует исследования пищевых патогенов. Например, недавно обна-
ружилось, что паразит Cipptosporidiumparvum способен попадать в организм челове-
ка при употреблении сырой питьевой воды. В результате число исследований, на-
правленных на изучение этого патогенного организма, возросло. Ожидается, что в
будущем будут проведены обширные исследования в области развития новых мето-
дов консервирования пищевых продуктов и уничтожения микроорганизмов, в том
числе будут развиваться технологии, связанные с использованием сверхвысокого
давления и импульсного электромагнитного поля. Новые технологии конервирова-
ния будут нацелены на то, чтобы сделать пищевые продукты еще более полезными
для здоровья, безопасными и привлекательными для потребителя.
Литература
1.	ABLETT, S„ CLARKE, С. J. 1ZZARD, М. J., MARTIN, D. R. Relationship between ice
recrystallization rates and the glass transition in frozen sugar solutions //_/. of Science Food
and Agriculture, 2002, 82(15), 1855-1859.
2.	ALQUATI, C„ GIOIA, L, SANTAROSSA, G„ ALBERGHINA, L„ EANTUCCI, P„
LOTTI, M. The cold-active lipase of Pseudomonas fragi: heterologous expression,
biochemical characterization and molecular modeling // European /. of Biochemist rip 2002,
269(13), 3321-3328.
3.	ANDREWS, L. S., KEY, A. M, MARTIN, R. L„ GRODNER, R., PARK, D. L. Chlorine
dioxide wash of shrimp and crawfish as an alternative to aqueous chlorine // Eood
Microbiology, 2002,19(4), 261-267.
4.	ASIIIE, I. N. A., SIMPSON, В. K. SMITH, J. P. Mechanisms for controlling enzymatic
reactions in foods // Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1996, 36(1 /2), 1 -30.
5.	BALASUBRAHMANYAM, G., DATTA, A. K. Prevention of moisture migration in fondant
coated biscuit // J. of Food Engineering, 1994, 21(2), 235-244.
6.	BANWART, G. J. Basic Food Microbiology. — Van Nostrand Reinhold: NY, 1989.
7.	BELL, L. N., WHITE, K. L. Thiamin stability in solids as affected by the glass transition //./. of
Food Science, 2000, 65(3), 498-501.
8.	BELL, L. N„ TOUMA, D. E., WHITE, K. L, YIN, 11. C. Glycine loss and Maillard browning as
related to the glass transition in a model food system //J. of Food Science, 1998, 63(4),
625-628.
9.	BOLLIGER, S„ WILDMOSER, H„ GOFF, H. D„ THARP, B. W. Relationships between ice
cream mix viscoelasticity and ice crystal growth in ice cream // Int. Dairy J., 2000, 10(11),
791-797.
10.	CHAMPAGNE, C. P„ LIAING, R. R„ ROY, D„ MAEU, A. A. Psychrotrophs in dairy
products: their effects and their control // Critical Reviews in Food Science, and Nutrition, 1994,
34(1), 1-30.
36
ГЛАВА 1
И. Cl II RIFE, )., BUERA, М. Р. A critical review of some non-equilibrium situations and glass
transitions on water activity values of foods in the microbiological growth range // J. of Food
Engineering, 1995, 25(4), 531-552.
12.	CHIRIFE, j., BUERA, M. P. Water activity, water glass dynamics, and the control of
microbial growth in foods // Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1996, 36(5),
465-513.
13.	COUSIN, M. A. Food Microbiology Course Notes. -- Purdue University: West Lafayette, IN,
1996.
14.	DEPREE.J. A., SAVAGE, G. P. Physicaland flavour stability of mayonnaise // Trends in Food
Science and Technology, 2001, 12, 157-163.
15.	DOWNEY, G. Quality changes in frozen and thawed, cooked pureed vegetables containing
hydrocolloids, gums and dairy powders // Int.J. of Food Science and Technology, 2002, 37(8),
869-877.
16.	ELEIS, W. A, SMITH, J- P., SIMPSON, В. K. Aflatoxins in food: occurrence, biosynthesis,
effects of organisms, detection, and methods of control // Critical Reviews in Food Science and
Nutrition, 1991,30(3), 403-439.
17.	FENNEMA, O. R. Food Chemistry. — Marcel Dekker: NY, 1985.
18.	FLORES, A. A., GOFF, II. D. Recrystallization in ice cream after constant and cycling
temperature storage conditions as affected by stabilizers // J. of Davy Science, 1999, 82(7),
1408-1415.
19.	FRANKS, F. Hydration phenomena: an update and implications for the food processing
industry // Water Relationships in Foods / Levine, H., Slade, L. (eds). — Plenum Press: New
York, 1991. — P. 1-19.
20.	GAO, Y. Y., XIONG, C. IL, CHEN, C. S. Study on the correlation of polymorphic transition
and lat-blooming ol three kinds of chocolates //Food Science, China, 2001, 22(5), 11-13.
21.	GILL, A. O., HOLLEY, R. A. Interactive inhibition of meat spoilage and pathogenic bacteria
by lysozyme, nisin, and EDTA in the presence of nitrite and sodium chloride at 24 °C // Int.J.
of Food Microbiology, 2003, 80(3), 251-259.
22.	GOCK, M. A., HOCKING, A. D„ PITT, J. L, POULOS, P. O. Influence of temperature, water
activity, and pH on growth of some xerophilic fungi //Int.J. of Food Microbiology, 2003,81(1),
11-19.
23.	HANES, D. E„ WOROBO, R. W., ORLANDT, P. A., BURR, D. IL, MILIOTIS, M. D„ ROBL,
M. G., BIER, J. W., ARROWOOD, M. J. Inactivation of Cryptosporidiumparvum oocysts in
fresh apple cider by UV irradiation // Applied Environmental Microbiology, 2002, 68(8),
4168-4172.
24.	HARTEL, R. W. Controlling sugar crystallization in food products // Food Technology, 1993,
47(11), 99-104.
25.	HARTEL, R. W. Chocolate: fat bloom during storage // The Manufacturing Confectioner,
1999, 79(5), 89-99.
26.	IIARTEL, R. W., SHASTRY, A. V. Sugar crystallization in food products // Critical Reviews
in Food Science and Nutrition, 1991, 30(1), 49-112.
27.	HAYES, K. D., NIELSEN, S. S. Plasmin levels in fresh milk whey and commercial whey
protein products ///. of Davy Science, 2000, 83(3), 387-394.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
37
28.	HODGE, S. М., ROUSSEAU, D. Fat bloom formation and characterization in milk chocolate
observed by atomic force microscopy //_/. of the American Oil Chemical Society, 2002, 79( 11),
1115-1121.
29.	HUG-ITEN, S., HANDSCHIN, S„ CONDE-PETIT, B„ ESCHER, F. Changes in starch
microstructure on baking and staling of wheat bread // Lebensmittel-Wissenschaft and
Technologic, 2002, 32(5), 255-260.
30.	ISLAM, M., JINRU, C., DOYLE, M. P., CHINN AN, M. Effect of selected generally recognized
as safe preservative sprays on growth of Listeria monocytogenes on chicken luncheon meat //_/.
of Food Protection, 2002, 65(5), 794-798.
31.	JANA, A. IL, TH AKAR, P. N. Fat bloom in chocolate and confectionery coatings — a review//
Indian Food Industry, 1993, 12(4), 33-39.
32.	JAY, J. M. Modern Food Microbiology. — Aspen Publishers: Gaithersburg, MD, 2000.
33.	JAYA, S., SUGH AGAR, M., DAS, IT. Stickiness of food powders and related physico-chemical
properties of food components //J. oj Food Science and Technology, 2002, 39( 1), 1-7.
34.	KADER, A. A. Postharvest Technology of Horticultural Crops. — University of California,
Agriculture and Natural Resources Communication Services Oakland, CA, .2002.
35.	KAREL, M., ROOS, Y., BUERA, M. P. Effects of glass transitions on processing and storage
// Glassy States in Food/ Blanshard, J., Lillford, P. (eds). — Nottingham University Press:
Loughborough, 1993
36.	KILCAST, D., SUBRAMAN1AM, P. The Stability and Shelf-life of Food. — CRC Press,
Woodhead Publishing: Boca Raton, b'L, 2000.
37.	KR1STOTT, J. Fats and oils // The Stability and Shelf-life of Food / Kilcast D., Subramaniam,
P. (eds). — CRC Press, Woodhead Publishing: Boca Raton, FL, 2000. - P. 279-309.
38.	LABUZA, T. P., HYMAN, C. R. Moisture migration and control in multi-domain foods //
Trends in Food Science and Technology, 1998, 9(2), 47-55.
39.	LABUZA, T. P., SZYBIST, L. M. Open Datingof Foods. — Food & Nutrit ion Press: Trumbull,
CT, 2001.
40.	LABUZA, T. P„ TANNENBAUM, S. R„ KAREL, M. Water content and stability of low
moisture and intermediate moisture foods //Food Technology, 1970, 24,543-550.
41.	LEVINE, IL, SLADE, L. Principles of «cryostabilization» technology from
structure/property relationships of carbohydrate/water systems — a review // Cryoletters,
1988,9,21.
42.	Li, Y., KLOEPPEL, К. M., HSIEH, F. Texture of glassy corn cakes as a function of moisture
content // J. of Food Science, 1998, 63(5), 869-872.
43.	LIEVONEN, S. M„ LAAKSONEN, T. J., ROOS, Y. IL Noncuzymatic browning in food
models in the vicinity of the glass transition: effects of fructose, glucose and xylose as reducing
sugar// J. of Agricultural and Food Chemistry, 2002, 50(24), 7034-7041.
44.	L1MOR, J. R., LAL, A. A., LIHUA, X. Detection and differentiation of Cryptosporidium
parasites that are pathogenic for humans by real-time PCR //J. of Clinical Microbiology, 2002,
40(7), 2335-2338.
45.	MANZOCCO, L., NICOLI, M. C„ LABUZA, T. P. Study of bread staling by X-ray diffraction
analysis // Italianf. of Food Science, 2002, 14(3), 235-245.
46.	MARTINAUD, A., MERCIER, Y., MAR1NOVA, P„ TASSY, C, GATELL1ER, P.,
RENERRE, M. Comparison of oxidative processes on myofibrillar proteins from beef during
38
ГЛАВА 1
maturation and bv different model oxidation systems // /. of Agricultural and Food Chemistry,
1997,45(7), 2481-2487.
47.	MISTRY, B. S., M IN, I). B. Shelflife of mayonnaise and salad dressings // Shelf Life Studies of
Foods and Beverages: Chemical, Biological and Nutritional Aspects / Charalambous, G. (ed.). —
Elsevier Science Publishers: Amsterdam, 1993.
48.	NICOLAS, J. J., FLORENCE, C., RICHARD-FORGET, F. C„ GOUPY, P. M. Enzymatic
browning reactions in apple and apple products // Critical Reviews in Food Science and
Nutrition, 1994, 34(2), 95-108.
49.	NIKOLAIDIS, A., LABUZA, T. P. Glass transition state diagram of a baked cracker and its
relationship to gluten //,/. oj Food Science, 1996, 61(4), 803-806.
50.	ORLANDE P. A., CIIU, D. M. T„ BIER, J. W.,JACKSON, G.J. Parasites and the food supply
// Food Technology, 2002, 56(4), 72-81.
51.	OZMEN, L., LANGRISI1, T. A. G. Comparison of glass transition temperature and sticky
point temperature for skim milk powder // Drying Technology, 2002, 20(6), 1177-1192.
52.	PIAZZA, L., MASI, P. Moisture redistribution throughout the bread loaf during staling and
its ellect on mechanical properties // Cereal Chemistry, 1995, 72(3), 320-325.
53.	PU RVIS, A. C. Diphenylamine reduces chilling injury of green bell pepper fruit // Postharvest
Biology and Technology, 2002, 25, 41 -48.
54.	REID, I). S. Optimizing the quality of frozen foods // Food Technology, 1990, 44(7), 78-82.
55.	ROBERTSON, L. J., GJERDE, B. Factors affecting recovery efficiency in isolation of
Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts from vegetables for standard method development
//./. of Food Protection, 2001,64(11), 1799-1805.
56.	ROBERTSON. L. J., GJERDE, B. Occurrence of parasites on fruits and vegetables in Norway
//,/. of Food Protection, 2001,64(11), 1793-1798.
57.	ROBINSON, R. K, BATT, C. A., PATEL, P. D. Encyclopaedia of Food Microbiology. —
Academic Press: NY, 2000.
58.	ROUDAUT, G., DACREMONT, C., LEMESTE, M. Influence of water on the crispness of
cereal-based loods — acoustic, mechanical, and sensory studies // /. of Texture Studies, 1998,
29(2), 199-213.
59.	ROUDAUT, G„ DACREMONT, C„ PAMIES, В. V., COLAS, B„ LE MESTE, M. Crispness:
a critical review on sensory and material science approaches // Trends in Food Science and
Technology, 2002, 13(6-7), 217-227.
60.	RUSSELL, A. B., CHENEY, P. E„ WANTL1NG, S. D. Influence of freezing conditions on ice
crystallisation in ice cream / / J. of Food Engineering, 1999, 39(2), 179-191.
61.	ST ANGELO, A. J. Lipid oxidation in foods // Critical Reviezos in Food Science and Nutrition,
1996,36(3), 175-224.
62.	SAUTOUR, M„ SOARES-MANSUR, C. D1V1ES, C„ BENSOUSSAN, M„ DANTIGNY, P.
Comparison of the effects of temperature and water activity on growth rate of food spoilage
moulds //./. oj Industrial Microbiology and Biotechnology, 2002, 28(6), 311-315.
63.	SAVARD/E, BEAULIEU, C., BOUCHER. L„ CHAMPAGNE, С. P. Antimicrobial action of
hydrolyzed chitosan against spoilage yeasts and lactic acid bacteria of fermented vegetables//
J. of Food Protection, 2002, 65(5), 828-833.
64.	SCOTT, W. J. Water relations of food spoilage microorganisms // Advances in Food Research,
1957,7,83-127.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СРОК ХРАНЕНИЯ И ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
39
65.	SHEWFELT, R. L., PRUSSIA, S. Е. Postharvest Handling: A Systems Approach. - Academic
Press: San Diego, 1993.
66.	SLADE, L., LEVINE, FL Structural stability of intermediate moisture foods — a new
understanding // Food Structure — its Creation and Evaluation / Mitchell, J., Blanshard,J.
(eds). — Butterworth: London, 1988. — P. 115-147.
67.	SLADE, L., LEVRNE, FL Beyond water activity: recent advances based on an alternative
approach to the assessment of food quality and safety // Critical Reviews in Food Science and
Nutrition, 1991, 30, 115-360.
68.	TEUNIS, P. F. M„ CHAPPELL, C. L, OKHUYSEN, P. C. Cryptosporidium dose response
studies: variation between isolates // Risk Analysis, 2002, 22(1), 175-183.
69.	THOMPSON, C. A., DELAQLJIS, P. J., MAZZA, G. Detection and measurement of microbial
lipase activity: a review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1999, 39(2),
165-187.
70.	THOMPSON,./. F., MITCHELL.F.G.,RUMSEY,T. R„ KASMIRE, R. F„CRISOSTO,C. IL
Commercial Cooling of Fruits, Vegetables, and Flowers. — University of California: Davis, CA,
1998.
71.	TIETZ, R. A., HARTEL, R. W. Effects of minor lipids on crystallization of milk fat-cocoa
butler blends and bloom formation in chocolate //./. of the American Oil Chemists' Society,
2000, 77(7), 763-771.
72.	WALKER, M., LEDDY, K., HAGAR, E. Effects of combined water potential and temperature
stresses on Cryptosporidium parvum oocysts // Applied Environmental Microbiology, 2001,
67(12), 5526-5529.
73.	WALTER, P., CORN] LLON, P. Lipid migration in two-phase chocolate systems investigated
by NMR and DSC // Food Research International, 2002, 35, 761-767.
74.	WHITE, G. W., CAKEBREAD, S. H. The glassy state in certain sugar-containing food
products //./. of Food Technology, 1966, 1,73-82.
75.	WILLIAMS, M. X., LANDEL, R. F„ FERRY, J. D. The temperature dependence of relaxation
mechanisms in amorphous polymers and other glass forming liquids //./. of the American
Chemical Society, 1955, 77, 3701.
76.	WILLIS, R. В. H. Postharvest: An introduction to the physiology and handling of fruit,
vegetables, and ornamentals. — UNSW Press: Sydney, Australia, 1998.
Дополнительная литература
Список дополнительной литературы дополняет цитируемую в данной главе литера-
туру. В него включен ряд справочников и обзорных статей, посвященных различ-
ным аспектам порчи пищевых продуктов.
1.	ASHIE, I. N. A., SMITH,./. Р„ SIMPSON, В. К. Spoilage and shelf-life extension of fresh fish
and shellfish // Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1996, 36(1 /2), 87-121.
2.	CHARALAMBOUS, G. The Shelf Life of Foods and Beverages: Proceedings of the 4'1'
International Flavor Conference. — Rhodes, Greece, 23-26July 1985. — Elsevier: NY, 1986.
40
ГЛАВА 1
3.	Cl IARALAMBOUS, G. Handbook of Food and Beverage Stability: Chemical, Biochemical,
Microbiological, and Nutritional Aspects. — Academic Press: Orlando, FL, 1986.
4.	OLIVER, I). IX, RIEMANN, H. P. Foodbome Diseases. — 2nd cd.— Academic Press: Boston,
2000.
5.	ESKIN, N. A. M., ROBINSON, D. S. Food Shelf Life Stability: Chemical, Biochemical, and
Microbiological Changes. — CRC Press: Boca Raton, FL, 2001.
6.	FENNEMA, O. R. Food Chemistry. - Marcel Dekker: NY, 1996.
7.	GOFF, II. I). Measuring and interpreting the glass transition in frozen foods and model
systems // Food Research International, 1994, 27(2), 187-189.
8.	IIALLBERG, L. M., CHINACHOTI, P. A fresh perspective on staling: the significance of
starch recrystallization on the firming of bread //,/. of Food Science, 2002,67(3), 1092-1096.
9.	1IANSEN, J. N. Nisin as a model food preservative // Critical Reviews in Food Science and
Nutrition, 1994, 34(1), 69-93.
10.	JAY, J. M. Modern Food Microbiology. — Aspen Publishers: Gaithersburg, MD, 2000.
11.	LABUZA, T. P. Shelf-life Dating of Foods. — Food and Nutrition Press: Westport, CT,. 1982.
12.	MAN, С. M. D., JONES, A. A. Shelf-life Evaluation of Foods. — Aspen Publishers:
Gaithersburg, MD, 2000.
13.	NGUYEN-TIIE, C., CARLIN, F. The microbiology of minimally processed fresh fruits and
vegetables // Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1994, 34(4), 371 -401.
14.	PARK, S., WOROBO, R. W., DURST', R. A. Escherichia coli 0157:117 as an emerging
loodborne pathogen: a literature review // Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1999,
39(6), 481-502.
15.	REINECC! US, G. Off-flavors in foods // Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1991,
29(6), 381-402.
16.	SINGH, K. Spectrophotometric determination of iron in sugars using benzyltriethyl
ammonium chloride // hit. Sugar]., 1999, 101(1211), 554-558.
17.	TAUB, L. A., SINGH, R. P. Food Storage Stability. - CRC Press: NY, 1998.
18.	TROLLER, J. A., CI IR1STIAN, J. H. B. Water Activity and Food. - Academic Press: NY, 1978.
ГЛАВА 2
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ
ПРОДУКТОВ
Р. Эссе и А. Саари, фирма Humidipak Inc., США
2.1.	Понятия активности воды
и срока хранения продукта
Изменение влагосодержания пищевых продуктов негативно влияет на их качество и
сроки хранения. При этом продукты теряют требуемые текс турные харак терно ти-
ки — например, сахарный песок становится твердым и комковатым, а изюм - жест-
ким, готовые сухие зерновые завтраки теряют рассыпчатую текстуру, а вяленое мясо
становится жестким и сухим.
Изменения в содержании влаги обусловливают и многие другие изменения. I lc-
которые сухие продукты, производимые из зерновых культур, в условиях низкой
влажности прогоркают значительно быстрее1 и становятся неприемлемым и для по-
требителя. Лабильные пищевые вещества, такие как витамины и натуральные пиг-
менты (например, хлорофилл) быстрее окисляются при хранении в условиях пони-
женной влажности. С другой стороны, при чрезмерном повышении содержания вла-
ги значительно возрастает скорость ферментативного гидролиза и усиливается
неферментатпвное потемнение по тину реакции Майяра.
Даже незначительные колебания температуры при хранении пищевых продук-
тов с умеренным содержанием влаги создают условия для локального повышения в
них влагосодержания. Области повышенной влажности могуч' стать участками раз-
вития микробиологической! порчи (например, участком повышенной обссмененно-
сти бактериями, инфицирующими пищевой продукт или вырабатывающими раз-
личного вида токсины). Активные системы регулирования содержания влаги долж-
ны включать в себя регулирование влажности и температуры внешней среды.
Для регулирования влажностного режима используются различные упаковоч-
ные материалы. Даже если упаковочная пленка обладает отличными гпдроизоли-
рующимп свойствами, она нс может полностью обеспечить оптимальные условия
хранения продукта. Содержание влаги is готовом продукте может незначи гел ьно от-
личаться от оптимального уровня, обеспечивающего максимальный срок хранения.
Упаковочный материал имеет мельчайшие трещины на сгибах или нс всегда герме-
42
ГЛАВА 2
тпчен is местах тсрмосварки. Материал упаковки характеризуется также частичной
проницаемос тью для водяного пара. Все эти факторы влияют на изменение содержа-
ния влаги ii продукте, в значительной степени определяя продолжительность срока
его хранения и конечное качество.
Оптимальный подход заключается в использовании активной системы регули-
рования содержания влаги, способной реагировать и управлять изменяющимися ус-
ловиями на протяжении «жизни» шипового продукта. В настоящей главе мы попы-
таемся помочь читателю освоить основные понятия — «активность воды», «изотер-
ма сорбции влаги» и «системы регулирования содержания влаги». Понимание этих
базовых понятий необходимо для разработки и организации сбыта продуктов, сроки
хранения которых должны составлять более 6 мес. Они могут быть полезны также
при производс тве «свежих» продуктов, которые реализуются и потребляются в те-
чение I -2 недель.
2.2.	Регулирование влагосодержания
и активности воды пищевых продуктов
/1ля понимания и применения системы управления содержанием влаги мы должны
сначала получить базовое представление о показателе активности воды. Активность
воды, обозначаемая <?а„ может быть измерена для любого пищевого продукта. Она
представляет собой отношение и выражается десятичной дробью с двумя или тремя
значащими цифрами после запятой. aw определяется следующим образом:
Ог =
где Ps парциальное давление паров данного продукта или раствора;
Pw парциальное давление паров чистой воды*.
Значения aw находятся в диапазоне от 0,00 (абсолютная сухость) до 1,00 (чистая
вода). Таким образом, можно измерит!, значения активности воды для конкретных
видов и роду к тов, например, 0,33 или 0,62 для готовых сухих завтраков или сухофрук-
тов соотвстственно. Этот показатель хорошо используется практиками, изучающими
пищевые продукты. Приборы для непосредственного измерения ап, легко доступны.
Из наиболее надежных и недорогих следует назвать приборы, измеряющие точку ро-
сы, ко торые в течение нескольких минут позволяют получить значения «а,для иссле-
* Хотя .значение а71. не совсем точно подчиняется второму закону Рауля, оно является аде-
кватным для большей части шицевых систем. Более того, поскольку значение atl, измеряется
эмпирически, оно довольно надежно для оценки пищевых продуктов. — Примеч. авт.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
43
дуемого образца в числовом формате. Аккуратный экспериментатор может достичь
воспроизводимости результатов с точностью до 0,002.
Для практических целей, возможно, предпочтительнее преобразовывать значе-
ние аю в относительную влажность. Мы знакомы с термином «относи тельная влаж-
ность» из сообщений прогноза погоды пли для описания условий, которые могут
ощущаться как комфортные или дискомфортные. Но определению относительная
влажность (RIJ, ОВ) равна awx 100.
Для наших целей степень точности измеренных эксперимен тально значений щ,.
является достаточно адекватной и строгой для того, чтобы чптатсл ь мог понять и оп-
ределить конкретные условия, которые могут потребоваться для регулирования
влагосодержания продукта. В приведенном выше примере пищевые продукты име-
ют относительную влажность в свободном пространстве закры тых кон тейнеров 33 и
62% соответственно.
Если давление водяного пара в продукте и окружающем воздухе одинаково, то
они находятся в равновесии, но эта система не статическая, а динамическая, в кото-
рой потеря воды продуктом компенсируется равным ее количеством, поступающим
из окружающей среды. Когда пищевой продукт оказывается в условиях, близких к
равновесному состоянию, степень воздействия на продукт будет определять защит-
ная упаковка и ее барьерные свойства. Вторым фактором является внешняя среда, в
которой находится упаковка и содержащийся в ней продукт. В условиях понижен-
ной влажности продукт может терять влагу, а при повышенной влажнос ти он будет
ее аккумулировать. Если влажность продукта и окружающей среды одинакова, ни-
каких изменений во влагосодсржанип происходить не будет в виду равновесия
влажности внутри упаковки и окружающей воздушной среды.
Л тобой созданный по рецептуре или натуральны]! пищевой продукт характери-
зуется некоторым уникальным значением при котором его 'текс тура будет опти-
мальной. Изменения в рецептуре могут влиять на «г<„ особенно если эти изменения
касаются жидких продуктов. Например, добавление в качестве подсластителя саха-
розы снижает аш продукта. При внесении моносахаридов (например, глюкозы или
фруктозы) aw снижается почти в два раза, поскольку в единице массы глюкозы со-
держится в 1,9 раза больше молекул по сравнению с единицей массы сахарозы (см.
примечание в начале этого раздела).
Если упаковать продукты с различными значениями то последняя примет
некоторое промежуточное значение. При этом содержание влаги пи в одном из про-
дуктов не будет находиться на оптимальном уровне. Если все же необходимо упако-
вать продукты, компоненты которых отличаются значениями aw, например, печенье
с фруктовой начинкой, то рецептуру каждого из компонентов необходимо изменить
для получения одинакового значения аю, иначе собственно печенье размягчится и
окажется недостаточно хрустящим, а начинка — твердой и вязкой.
44
ГЛАВА 2
I I одуч1ггь влажную фруктовую начинку и хрустящее печенье с одинаковым зна-
чением (i!(, довольно трудно, однако подобрав состав смеси сахара, муки, жиров,
эмульгаторов и т. д., можно создать продукт достаточно приемлемого качества с дли-
тельным сроком хранения (6—12 мес.), ио с относительно узким допустимым диапа-
зоном изменения в содержании влаги или aw.
Значения аг1, натуральных продуктов (например, фруктов, овощей и зерен злако-
вых культур) но мере их роста и созревания меняются в определенном интервале.
Как правило, одной из стадий созревания является преобразование биополимеров
(например- крахмала в гл юкозу или фруктозу). По мере созревания яблок при посто-
янном общем содержании влаги снижается aw. В ходе хранения яблоки потребляют
часть глюкозы для получения энергии, необходимой для поддержания жизни плода.
Со временем плоды теряют упругость, поскольку содержание влаги в них уменьша-
ется. Салаг н другие листовые овощи вянут, теряя набухаемость, и перестают быть
хрустящими. В этих случаях потерю влаги можно значительно снизить, помещая по-
добные' пищевые продукты в среду повышенной влажности, которая обеспечивает
нм максимальный срок хранения, в течение которого они будут сохранять приемле-
мый вкус и другие органолептические свойства в течение продолжительного перио-
да времени. Для некоторых продуктов это будут сутки, а для других — месяцы.
Хранение свежих продуктов в условиях повышенной влажности имеет и свои
недостатки. Относительно небольшие колебания температуры могут вызывать кон-
денсацию влаги на поверхности упаковки или продукта. Эта локализованная влага
(локальные значения aw = 1,0) будет способствовать росту всех видов микроорга-
низмов. Циклические изменения температур создают тенденцию к миграции влаги
из продукта. Скорость потери влаги обычно бывает выше, чем ее поступление, по-
этому продукт под воздействием повторных температурных циклов подвергается
необратимой потере влаги.
Следует отметить, что вопреки ощущениям охлажденная воздушная среда имеет
сравнительно низкую относительную влажность, находящуюся обычно в интервале
30-40%. Точка росы воздуха в холодильной камере зависит от температуры охлаж-
дающих элементов камеры.
Для каждого пищевого продукта существует собственное оптимальное значение
(iw. В неко торых случаях даже незначительные изменения общего влагосодержания
приводя т к неприемлемости продукта для потребителя. В качестве примеров можно
привести грибы сублимационной сушки или сухой томатный порошок, которые ста-
новятся некондиционными уже при незначительном увеличении влажности. Вяле-
ная говядина в узком интервале aw (0,74-0,76) может значительно отличаться по
текс туре (в этом случае допустимое отклонение aw меньше 0,01). Такой узкий интер-
вал допустимых значений аю означает, что продукт должен быть защищен от контак-
та с внешней средой посредством упаковки с низкой влагопроницаемостыо.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
45
Некоторые продукты обладают высокой устойчивостью к изменению содержа-
ния влаги и aw. Для фруктовых и ягодных пресервов колебания aw в пределах ±0,1
едва ли будут заметны. Для макаронных изделий допустимым являются значитель-
ные колебания по содержанию влаги без заметных последствий для качества — раз-
личные виды макаронных изделий продаются в бумажных пакетах без защитной
пленки и даже в простой картонной упаковке.
2.2.1 Изотерма сорбции влаги
Изотерма сорбции влаги — это график зависимости аи, от влагосодержания продук-
та, построенный для широкого диапазона значений aw. Обычно для построения гра-
фика используется от семи до девяти точек в диапазоне aw от 0,05 до 0,95. I la практи-
ке продукт, который подвергается воздействию влажности в таком широком интер-
вале, исследуется на предмет возможных изменений, вызванных увеличением пли
уменьшением начального уровня содержания влаги. Это даст возможность оценить,
какое количество влаги может получить или потерять продукт без риска потери ка-
чества. Примеры типичных изотерм сорбции влаги для готовых к употреблению су-
хих пшеничных завтраков и бумажной упаковки приведены на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Изотермы сорбции влаги для готовых к употреблению пшеничных завтраков и их бумаж-
ной упаковки
46
ГЛАВА 2
Интерпретация кривой изотермы сорбции влаги - основной источник инфор-
мации при разработке продукта и его упаковки. Последняя позволяет определить,
какими барьерными свойствами должна обладать упаковка для каждого конкрет-
ного продукта. Сравнительный анализ изотерм для бумажной упаковки и готовых к
употреблению пшеничных завтраков свидетельствует об их существенном разли-
чии. Содержание влаги в целлюлозе слабо меняется при значениях aw в интервале
от 0,2 до 0,6. Разница в свойствах целлюлозы, вероятно, будет незначительной для
любых значений aw в этом интервале. При аю выше 0,7 незначительным изменени-
ям aw соответствуют значительные изменения в содержании влаги, что ведет к по-
степенному снижению прочности бумаги. Это значит, что бумага теряет прочность,
если нп, выше 0,7. Таким образом, для поставки изделий в тропические страны с
влажным климатом упаковочный материал должен обладать хорошими гпдроизо-
л и ру ю п I и м и с во ii ствам 11.
Готовые завтраки характеризуются минимальными изменениями aw вплоть до
увеличения содержания влаги до 7%. Если влажность больше 10%, то даже при не-
значительном повышении ее уровня довольно быстро изменяется. Это свидетель-
ствует о том, что структура этого продукта подвергается значительным изменениям,
если aw достигает значений около 0,3. Экспериментально установлено, что для зна-
чений аи, выше 0,5 готовые пшеничные завтраки становятся значительно менее хру-
стящими, довольно плотными и вязкими. Поскольку такие продукты характеризу-
ются слабой устойчивостью к потере и поступлению влаги, для упаковки следует ис-
пользовать материал с повышенными гидроизолирующими свойствами.
Выбор рецептуры или вида упаковки является не простой задачей. Изменения,
происходящие в продукте во время хранения (например, кристаллизация сахара),
сопровождаются высвобождением воды, что вызывает увеличение aw продукта, хо-
тя общее содержание влаги остается по существу постоянным. Например, свежее
шоколадное печенье, приготовленное с сахарозой, может иметь значение aw 0,65, но
после нескольких месяцев хранения в пакете с высокими гидроизолирующими
свойствами aw повышается до 0,80, продукт плесневеет и становится очень рыхлым.
Значительная часть сахарозы кристаллизуется, поэтому при составлении рецепту-
ры необходимо вводить дополнительные ингредиенты, подавляющие кристаллиза-
цию. Эту роль успешно выполняют моносахариды — например, глюкоза или куку-
рузный сироп.
2.3.	Влияние активности воды на стабильность
продукта при хранении
Пищевые продукты, предлагаемые розничной торговлей, могут быть условно разде-
лены на три основные категории:
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
47
•	продукты, разработанные для быстрого приготовления пищи в домашних усло-
виях, в том числе хлебопекарные смеси (например, для выпечки разных видов
печенья, кексов и т. и.), суповые наборы, напитки, нарезанные ломтиками и из-
мельченные сыры, сосиски и т. д.;
•	продукты, готовые к употреблению: пирожные, йогурты, масло, молоко, марга-
рин, сухие зерновые завтраки, снэки, орехи и т. д.;
•	свежие продукты — фрукты, овощи и кулинарные ингредиенты.
Значительное количество пищевых продуктов с умеренным содержанием влаги
(Intermediate Moisture Foods, IMF) характеризуется пороговым значением активно-
сти воды, оптимальным (или близким к оптимальному) для роста микроорганизмов.
Из-за угрозы пищевых отравлений зависимость между содержанием влаги и микро-
биологической порчей пищевых продуктов исключительно важна. Заражение пи-
щевых продуктов Shigella spp., Klebsiella spp., Escherichia spp., Vibrio spp., Salmonella
spp. и другими микроорганизмами приносит людям немало неприятностей в виде
расстройств желудочно-кишечного тракта. Пищевые интоксикации, вызываемые
секрециями таких микроорганизмов, как Clostridium botulinum, Staphylococcus spp. и
Bacillus cereus представляют серьезную проблему, иногда с летальным исходом для
жертв. Многие плесени продуцируют крайне токсичные вещества с тяжелыми мута-
генными, нейротоксичными, эстрогенными и аллергическими последствиями.
Как видно из табл. 2.1, ключевым фактором размножения этих микроорганиз-
мов в пище и пищевых продуктах является aw. Активность воды продукта оказывает
влияние на некоторые токсикогенные микроорганизмы. Разработчики и производи-
тели продукта должны знать об этих пагубных эффектах и вводить жесткий кон-
троль содержания влаги, обработки продукта и его упаковки. Данные, приведенные
в табл. 2.1, со всей очевидностью свидетельствуют о том, что при aw ниже 0,6 микро-
биологических проблем в ходе хранения не возникает.
При хранении в домашних условиях или в условиях промышленного храпения и
сбыта продукты подвергаются воздействию переменных температур. Воздух в упа-
ковке содержит значительно больше влаги при повышенных температурах (46 г/м3
при 37,8° С), чем при температурах холодильного хранения (6,5 г/м3 при 4/6 С).
Следовательно, при более высоких температурах aw (% относительной влажности)
воздуха существенно снижается, а при низких температурах аи) (% относительной
влажности) воздуха возрастает. При повышении температуры содержимое упаков-
ки будет выделять влагу, стремясь восстановить равновесие аа, между воздухом и со-
держимым упаковки. Соответственно, при охлаждении воздух будет отдава ть часть
влаги обратно продукту (скорее всего в форме конденсата). Можно ожидать, ч то в
продукте будет создаваться градиент аи) с высоким значением на поверхности и пер-
воначальным значением аи) внутри продукта, поскольку в большинстве случаев в
пищевых продуктах с умеренным содержанием влаги процесс диффузии протекает
48
ГЛАВА 2
Таблица 2.1 Примеры влияния активности воды на рост микроорганизмов
Активность воды	Типичные пищевые продукты	Микроорганизмы, способные к росту (у нижней границы диапазона аа. ско- рость роста минимальна)
0,95-1,00	Свежие продукты и мясо, хлеб; примерно 40% сахарозы, 8% NaCI	Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Bacillus, Clostridium, Shigella, Klebsiella
0,91-0,95	Полутвердые сыры, ветчина, концентрированные фруктовые соки; 55% сахарозы, 7% NaCI	Salmonella, Vibrio, Serratia, Lactobacillus, дрожжи - Rhodotorula
0,87-0,91	Ферментированные твердые колбасы, твердые сыры, марга- рин; 65% сахарозы, 15% NaCI	Большинство дрожжей — Candida, Torulopsis, Hansenula, Micrococcus
0,80-0,87	Промышленные концентрирован- ные фруктовые соки, шоколадный сироп, кленовый и фруктовый сиропы, мука, фруктовые кексы, помадки, торты	Saccharomyces, микотоксикогенные пенициллы, Staphylococcus aureus
0,75-0,80	Ягодные и фруктовые пресервы, мармелад, маршмеллоу, вяленое мясо	Галофильные бактерии, мико- токсикогенные Aspergillus sp.
0,65-0,75	Овсяные хлопья, фадж, маршмеллоу, изюм, фруктовые пресервы, меласса, орехи, мягкий чернослив	Ксерофильные плесени {Aspergillus candidus, A. chevalieri)
0,60-0,65	Сухие фрукты (<20% воды), ирис, карамель, мед	Осмофильные дрожжи, плесени Aspergillus echinulatus, Monascus bisporus
0,50-0,60	Макаронные изделия (12% воды), специи	Отсутствие роста микроорганизмов
0,40-0,50	Яичный порошок (5% воды)	To же
0,30-0,40	Печенье,крекеры, хрустящие хлебцы (5% воды)	и
0,20-0,30	Сухое цельное молоко, сухие ово- щи, готовые к употреблению зав- траки, твердое печенье	ц
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
49
относительно медленно. Тонкий слой продукта с высоким значением аи, становится
«плодородным» для роста микроорганизмов, будь то бактерии, дрожжи или плесе-
ни. Контролировать эту потенциальную микробиологическую проблему помогает
полноценная система регулирования содержания влаги.
Активность воды некоторых продуктов, например, вяленого мяса, значительно
больше ее минимального значения, при котором растут плесени. В таких случаях
продукты обычно упаковывают в газовой среде, не содержащей кислорода, посколь-
ку плесени являются аэробными микроорганизмами. Как правило, для поддержа-
ния анаэробных условий и поглощения кислорода, проникающего сквозь упаковоч-
ный материал из окружающего воздуха, в упаковку с продуктом помещают специ-
альный пакетик (саше) с поглотителем кислорода.
На рисунках 2.2 и 2.3 показан ряд других нежелательных для пищевых продук-
тов реакций и процессов, скорость которых при оптимальных значениях awснижает-
ся. Эти кривые являются обобщенными, но они представляют собой описание ос-
новных механизмов порчи, подробное обсуждение которых выходит за рамки дан-
ной главы.
Из рис. 2.2 следует, что липидоксидазы значительно ускоряют ферментатив-
ное окисление ненасыщенных жиров в области значениий aw выше 0,3. С другой
стороны, скорость неферментативного свободно-радикального окисления ненасы-
щенных жиров в интервале aw от 0,0 до 0,35 снижается, а затем с увеличением aw
постепенно возрастает. Это объясняется, например, тем, что согласно эксперимен-
Активность воды
Рис. 2.2. Влияние ап. на скорость ферментативного (1) и свободно-радикального окисления (2)
4 Зак. 557
50
ГЛАВА 2
Рис. 2.3. Влияние a1t, на скорость протекания реакций, приводящих к порче продукта во время
хранения: 1 - - гидролитическое прогорканние; 2 — реакция Майяра; 3 — потеря хлорофилла; 4 —
потеря витаминов
тальным наблюдениям в сухих зерновых продуктах значение aw 0,35 соответству-
ет содержанию влаги 8-10%. Этого количестве! влаги достаточно для образования
защитного монослоя на поверхности молекул полисахаридов и белков, связанных
с ненасыщенными жирами. Этот монослой выполняет роль барьера для свобод-
ных радикалов кислорода, атакующих систему двойных связей С=С.
На рис. 2.3 отражена взаимосвязь между aw продукта и скоростями некоторых
других реакций, приводящих к его порче.
Гидролитическое прогоркание — ото ферментативный гидролиз жирных кислот.
Обычно эта реакция нс имеет выраженных последствий за исключением случаев,
когда жирные кислоты (например, от масляной до лауриновой) имеют углеводород-
ные радикалы короткой или средней длины. Масляная и «козьи» кислоты - капри-
новая (декановая), капроновая (гексановая) и каприловая — летучи и могут созда-
вать ощущение побочных запахов даже в низких концентрациях (в некоторых слу-
чаях, например, в сырах, они считаются приемлемыми). Миристиновая и
лауриновая жирные кислоты придают продуктам, в которых они образуются, неже-
лательный «мыльный» привкус.
Реакция неферментативного потемнения Майяра также является нежелатель-
ной ввиду изменения цвета пищевого продукта и возникновения в нем компонен-
тов горечи. Реакция Майяра — сложная последовательность химических превраще-
ний. 11срвый этан — взаимодействие аминогрупп (белков или аминокислот) с реду-
цированными углеводами. Далее происходит образование широкого спектра химп-
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
51
ческих соединений, включая темно-окрашенные полимеры. Скорость реакции
Майяра возрастает при aw выше 0,25-0,3.
Скорость потери натуральных красяищх пигментов, приводящей к обесцвечива-
нию, пропорциональна увеличению aw. Об этом свидетельствует кривая изменения
содержания хлорофилла (рис. 2.3), который начинает разрушаться в области аюоко-
ло 0,35. Похожие кривые можно построить для каротиноидов, антоцианов и других
натуральных красящих веществ растительного происхождения.
Витамины (в частности, аскорбиновая кислота) чувствительны к окислитель-
ным процессам, однако в области очень низких значений aw они являются химиче-
ски менее активными. Некоторые витамины, например, витамин А, под воздействи-
ем свободных радикалов кислорода подвержены процессам самоокисления (см.
рис. 2.1).
2.4.	Практика использования системы
регулирования влажности
при хранении пищевых продуктов
Оптимальное значение aw для вяленого мяса, при котором оно имеет нежную тек-
стуру, соответствует значениям aw, близким к тем, при которых наблюдается рост
микроорганизмов. Система, регулирующая aw в интервале около оп тимального зна-
чения, позволит производителю правильно составить рецептуру и выпустить про-
дукт с гарантированной микробиологической безопасностью.
На срок хранения пищевого продукта помимо влогосодержания влияет целый
ряд факторов — присутствие кислорода, возможность облучения ультрафиолетом,
повышенная температура, условия замораживания и т. д., которые для определенных
продуктов могут быть строго индивидуальными. Измерительные приборы для кон-
троля перечисленных факторов, ускоряющих порчу продуктов, широко доступны.
В настоящее время разработана система приборов для управления влагосодср-
жанпем продуктов. Теперь при проведении экспериментов возможно регулировать
aw продукта и поддерживать активность воды на оптимальном уровне.
Как мы уже отмечали выше, регулирование уровня влажности продукта означа-
ет, что оптимальная для него активность воды поддерживается в течение всего пе-
риода воздействия изменяющихся условий внешней среды на продукт и упаковку.
В зависимости от условий эта система будет обеспечивать испарения влаги пли аб-
сорбировать ее, так что значение aw в упаковке будет сохраняться постоянным. Аб-
сорбция и десорбция влаги возможны в любое время в течение всего срока действия
системы регулирования содержания влаги.
Известно, что добавление растворимого вещества в воду пли другой раствори-
тель повышает точку кипения и снижает точку замерзания раствора. Наблюдения
52
ГЛАВА 2
показали,что насыщенный раствор создает в свободном пространстве над раствором
среду с определенным давлением паров воды, величина которого зависит от концен-
трации растворенного вещес тва. Это явление относится к так называемым коллнга-
тпвным свойствам раствора, то есть свойствам, зависящим от общего числа частиц в
растворе, приходящихся на единицу массы растворителя и не зависящим от приро-
ды растворенного вещества (первый закон Рауля).
В пищевой химии этот принцип используется для разработки стабильных пище-
вых продуктов с умеренным содержанием влаги — «фруктовых долек», конфет и
сладких вынечных изделий. Заданная постоянная влажность среды может быть соз-
дана в небольших камерах (например, в сушильных шкафах) с помощью насыщен-
ных солевых растворов. Для определения оптимальных рецептур эксперименталь-
ные партии этих продуктов предварительно испытывают в известных условиях по-
стоя 1 и I о й в л аж н о ст и.
В розничной системе сбыта подобные насыщенные солевые растворы практиче-
ски не пригодны для применения из-за возможной утечки в упаковку пищевых про-
дуктов. Электронные системы контроля влажности внутри каждой индивидуальной
упаковки продукта экономически нереальны. Влагопоглотители типа силикагеля,
молекулярные фильтры или устройства для гидратации (тампон, помещенный в ем-
кость с водой) могут быть использованы, если цель заключается в сохранении про-
дукта очень сухим или очень влажным соответственно. Такие системы не способны
поддерживать .заданное значение активности воды в упаковке.
Двусторонняя технология регулирования содержания влаги, запатентованная
фирмой Ilumidipak, Inc. (г. Миннетонка, штат Миннесота, США), основана на ис-
пользовании упакованного насыщенного солевого раствора с дополнительно рас-
творенным кристаллическим веществом, находящегося во взвешенном состоянии и
загущенного с помощью камеди. Загущение до вязкости 5000 сПз и более выполняет
три важные функции:
•	дополнительно растворенное вещество, находящееся во взвешенном состоянии,
обеспечивает одинаковую способность абсорбировать влагу из различных мате-
риалов;
•	минимизируется утечка содержимого пакета при его проколе, появлении тре-
щин от напряжения или в случае неплотной укупорки;
•	для упаковки могут использоваться более проницаемые пленки.
Этот наполнитель упаковывается в материал с. высокой проницаемостью для во-
дяного пара. Данная технология обеспечивает требуемую относительную влажность
с точностью до 0,02 и менее в замкнутой среде в течение продолжительного периода
времени при обычных температурных условиях промышленного сбыта. На эту тех-
нологию уже получено два патента, а еще на три поданы заявки.
В настоящее время такая двухсторонняя система регулирования содержания
влаги доступна в виде пакетов, тюбиков или коробок (плоских пластмассовых лот-
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
53
ков или кювет). Совместимые с пищевыми продуктами устройства с номинальной
активностью воды 0,95, 0,84, 0,80, 0,78, 0,75, 0,73, 0,70, 0,65, 0,62 и 0,32 выполнены из
материалов пищевого класса. Имеются также устройства с номинальными значе-
ниями aw 0,69, 0,58, 0,52, 0,45 и 0,13, но для них используются материалы непищево-
го класса.
Ко многим таким двухсторонним регуляторам можно добавлять системы, погло-
щающие кислород. Несмотря на то что эти поглотители более инерционны, чем су-
хие промышленные пакеты с поглотителем кислорода, комбинирования система
«регулятор-поглотитель» характеризуется скоростью абсорбции кислорода, доста-
точной для практического применения при упаковке, например, вяленого мяса в ат-
мосфере азота. Более того, аналогичные пакеты могут быть разработаны для регули-
рования содержания в упаковке некоторых вкусо-ароматических веществ таким об-
разом, что продукт может выглядеть более свежим, чем продукт в упаковке без
системы регулирования влажности. Кроме того, путем внесения внутрь пакета с ре-
гулятором влаги ингибитора плесени или нанесения ингибитора на поверхность па-
кета можно снизить рост плесеней.
2.4.1.	Вяленое мясо
Вяленое мясо — продукт, производство которого в последнее время возрастает. К это-
му типу продуктов можно отнести маринованную говядину, индейку, дичь или их
смесь. В США содержание влаги в таких продуктах должно соответствовать стандар-
ту, установленному Министерством сельского хозяйства. Максимально допустимое
содержание влаги в них составляет около 30% при а1С, порядка 0,8. Согласно эксперт-
ной оценке при aw в интервале 0,78-0,8 вяленое мясо имеет «естественный вид»,
субъективно относительно легче откусывается и создает в ротовой полости ощуще-
ние влаги. Если активность воды снижается до 0,75, то текстура продукта становится
менее сочной и более плотной, а если аю ниже 0,73, мясо становится явно менее вкус-
ным, более твердым, плотным и сухим.
Анализ образцов вяленого мяса, доступного покупателю в торговой сети и по-
ставляемого многочисленными производителями, свидетельствует о широком диа-
пазоне значений aw этого продукта. Результаты сравнительной оценки имеющихся
образцов представлены на рис. 2.4.
Из табл. 2.2 видно, что регулятор содержания влаги фирмы Humidipak хорошо
поддерживает aw вяленого мяса при комнатной температуре и вполне приемлем при
температуре хранения 37,8 °C в течение 90 сут. Это позволяет спрогнозировать срок
хранения этого продукта при комнатной температуре (21 °C), который составит око-
ло 1 года.
54
ГЛАВА 2
Рис. 2.4. Значения aw вяленого мяса от различных производителей, полученного из нескольких
типов предприятий розничной торговли. Затененная область для значений аи, в интервале
0,73-0,75 является промежуточной между влажной, мягкой, сочной текстурой («п, > 0,75) и сухой,
жесткой, твердой текстурой < 0,75)
Эксперименты показали, что образцы вяленого мяса без регуляторов Humidipak
были явно хуже но качеству, чем мясо с регуляторами влажности аи, = 0,78.
Таблица 2.2. Значения aw вяленого мяса при хранении с регулятором и без регулятора
влажности
Время, сут.	С регулятором		Без регулятора	
	21 °C	37,8 °C	21 °C	37,8 °C
0	0,79-0,80	0,79-0,80	0,79-0,80	0,79-0,80
90	0,78-0,79	0,75-0,77	0,76-0,74	0,73-0,74
2.4.2.	Восстановление влажности
вяленой говядины
Так как регулятор характеризуется двухсторонним действием, это позволяет восста-
навливать обезвоженный продукт. Для вяленого мяса этот процесс протекает мед-
ленно, поэтому очень важно в ходе хранения и сбыта поддерживать в вяленом мясе
требуемый уровень содержания влаги (активности воды).
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
55
На рис. 2.5 показано, как вяленое мясо с aw 0,78 в упаковке после 11 месяцев хра-
нения превращается в продукт очень низкого качества с aw 0,67. После помещения в
эту упаковку регулятора llumidipak, настроенного на aw= 0,78, активность воды вя-
леного мяса через 3 мес. возросла до 0,73. При этом повторно гидратированное вяле-
ное мясо приобрело приемлемую текстуру. Если использовать регулятор более вы-
сокой влажности, то, вероятно, продукт достиг бы значения выше 0,75, что способст-
вовало бы развитию плесени, поскольку устройства подачи азота в данном случае
предусмотрено не было.
Произвести и сохранить продукт с отклонением aw в диапазоне ±0,02 довольно
сложно. Помещая двухсторонний регулятор в упаковку продукта, его aw можно до-
вести до требуемого значения за счет абсорбции или десорбции влаги. Двухсторон-
нее регулирование особенно актуально для пищевых продуктов, активность воды
которых находится вблизи значений, пороговых для начала активного роста микро-
организмов.
Восстановление содержания влаги в обезвоженных продуктах возможно раз-
личными способами, однако органолептические свойства большинства таких про-
дуктов полностью не восстанавливаются. Поэтому очень важно поддерживать в упа-
ковке постоянную влажность таким образом, чтобы aw ее содержимого оставалась
неизменной.
Рис. 2.5. Восстановление содержания влаги в обезвоженном вяленом мясе с помощью регулято-
ра влажности, настроенного на aw - 0,78
56
ГЛАВА 2
2.4.3	Ингибирование роста плесени
Обычно при производстве вяленого мяса используют промышленно выпускаемые
пакеты с поглотителем кислорода из свободного пространства упаковки. Подобная
система поглощения кислорода включена в регулятор влажности. Данные, пред-
ставленные в табл. 2.2, свидетельствуют, что регулятор влажности Humidipak с паке-
том поглотителя так же эффективен, как и промышленно выпускаемые пакеты с по-
глотителем кислорода. Эти данные составлены на основе серии экспериментальных
исследований, проведенных совместно с двумя производителями (в каждой серии
были исследованы 30 образцов).
Контрольным образцом является продукт, изготовленный и упакованный по
стандартной технологии, а именно упакованное в атмосфере азота вяленое мясо, в
упаковку которого помещен промышленный пакет с поглотителем кислорода объе-
мом 50 мл. В два других вида тестовых образцов были помещены регуляторы влажно-
сти Humidipak (aw 78). Экспериментальные данные для регуляторов с системой по-
глощения кислорода представлены в среднем столбце табл. 2.2, а данные для простых
регуляторов и таких же пакетов с поглотителем кислорода, как у контрольного образ-
ца, — в правом. Образцы хранились 90 сут при температуре 37,8 °C и относительной
влажности 25% — в условиях, которые, как правило, соответствуют хранению при
21 °C в течение 1 года. Образцы, хранившиеся 90 дней при 21 °C, характеризуются
значениями, составляющими примерно 25% от результатов анализа свободного про-
странства; такой же процент составила потеря массы вяленого мяса в упаковке.
Ингибитор плесени при внесении сто в наполнитель регулятора влажности ока-
зался менее эффективным. Более эффективный метод ингибирования роста плесе-
ни — внести («впечатать») концентрированный раствор сорбата калия одновременно
с печатью графики на пленке. В любом случае из-за того, что сорбиновая кислота не
является летучей, регулятор должен быть слегка подкислен и находиться в контакте с
продуктом. Это позволит продлить на несколько недель срок годности правильно
гидратированного вяленого мяса после вскрытия заполненной азотом упаковки.
2.5.	Применение системы регулирования
влажности для пищевых продуктов
и некоторых других изделий
В настоящее время системы регулирования содержания влаги в промышленных
масштабах применяются для табачных изделий, которые проявляют сходные с пи-
щевыми продуктами свойства относительно ухудшения качества и возможного
влияния влаги на срок хранения этих изделий. Первый опыт использования систе-
мы регулирования содержания влаги касался в основном производства сигар. Та-
кая система используется для сохранения высокого качества сигар, продаваемых
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
57
в розницу в портативном хьюмидоре,* до их использования пользователем
(рис. 2.6). Такие дорогие виды сигар могут продаваться по цене от 5 до 35 долларов
за штуку. Аналогичные системы применяют в коробках для сигар на 25 шт., которые
упаковывают в странах Центральной Америки с очень влажным климатом, защи-
щая тем самым изделия в ходе транспортировки различными видами транспорта в
нерегулируемых условиях внешней среды.
Рис. 2.6. Продолжительность хранения сигар (эффективность регулятора влаги Humidipak, aw =70)
в портативном хьюмидоре, представляющем собой сумку с молнией, изготовленную из материала
с низкой проницаемостью, в обычных условиях.
В настоящее время система применяется в индивидуальных упаковках дорогих
сигар. Это означает, что они хранятся при оптимальной 70%-ной относительной
влажности, которая надежно обеспечена системой регулирования влагосодержания.
Ведутся ее лабораторные испытания для широкого спектра пищевых продуктов, не-
которые из которых перечислены ниже.
Как уже было отмечены выше, вяленая говядина становится очень жесткой и
трудно пережевывается, если содержание влаги в ней снижается ниже оптимально-
го. При избыточном влагосодержании в продукте наблюдается рост плесени. В дан-
ном случае целесообразно использовать систему регулирования влажности с номи-
нальным значением аи„ примерно на 0,02 меньше ее оптимального значения, что
обеспечивает высокое качество продукта при хранении в течение 12—18 мсс.
Уникальные вкусо-ароматические характеристики многих сухих специй в значи-
тельной мере теряются при избыточном или низком уровне влажности. Дилетанты в
кулинарии ошибочно полагают, что эти продукты можно хранить неограниченно
долго, но для профессионального кулинара или истинного гурмана очевидно, что
стандартная упаковка зачастую не обеспечивает адекватной защиты специй даже в
течение нескольких месяцев хранения. Это тем более очевидно, если упаковка по-
зволяет использовать специи неоднократно.
* Humidor — коробка с увлажнителем для хранения сигар. — Примеч. перев.
58
ГЛАВА 2
Сухофрукты считаются деликатесными продуктами, если они соответствуют
требуемому уровню качества, однако этот вид продуктов сохраняет свои исходные
свойства только в относительно узком диапазоне влажности. Система регулирова-
ния влажности способс твует обеспечению их долговременной стабильности и даже
может использоваться для регенерации уровня влажности практически до исходно-
го состояния.
2.5.1.	Упаковочные материалы систем
регулирования влажности
Масса солевого раствора, необходимая для конкретного продукта, может колебаться
от 5 до 60 г и более. Раствор упаковывается в мешочек пли в другую тару и гермети-
зируется для предотвращения утечки. Далее этот мешочек или другую тару помеша-
ют вместе с пищевым продуктом во внешнюю упаковку, обладающую барьерными
свойствами по отношению в воде.
Ниже приведены некоторые виды упаковочных материалов для солевого раство-
ра. которые уже применяются или полностью испытаны в лабораторных условиях:
•	печать/крафт-бумагаМ> 35/тянутая пленкаIlytrel* толщиной I,5 мил (0,38 м.м);
•	гермоформоваиный полипропиленовый стаканчик /термосварное покрытие/
мембрана Tyvek',
•	печать/крафт-бумага Wj35/cM0.na Phillips 1,1 К;
•	рукавная нейлоновая пленка толщиной 1 мил (0,25 мм).
Важно, чтобы вид упаковки и масса соляного раствора были правильно скоррек-
тированы для каждого конкретного пищевого продукта. При проведении тщатель-
ных лабораторных анализов и тестирований результаты промышленного хранения
пшцевых продуктов с использованием систем регулирования влажности оказыва-
ются приемлемыми и сопоставимыми с лабораторным тестированием.
Скорость миграции паров воды из тары, содержащей соляной раствор, является
переменной величиной и может быть подобрана в соответствии с реальными усло-
виями храпения. Если подобная система используется для хранения пищевого про-
дукта в т ечение длительного периода времени, ее проницаемость должна быть пони-
женной. Если требуется поддерживать определенный уровень влажности при усло-
вии, что упаковка пищевого продукта открывается и закрывается многократно,
скорость паропронпцапия должпгг быть такой, чтобы необходимый уровень влажно-
сти достигался за 1-2 ч.
После проведения исследований продукта для определения значения aw гото-
вится соответствующий соляной раствор, который будет поддерживать оптималь-
ное состояние продукта.
* Ilytrel и Туге/г — торговые марки Dupont Corporation. — Примеч. авт.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
59
Чтобы определить характеристики упаковочного материала и размеры упаков-
ки, необходимо выяснить ряд вопросов, в частности:
1.	Какую <iw в продукте следует поддерживать?
2.	Какова масса продукта?
3.	Сколько воды (по массе) присутствует в данном количестве продукта?
4.	Какова устойчивость продукта к снижению и приросту влажности?
5.	Каким должен быть срок хранения продукта до вскрытия упаковки?
6.	Существует ли условие повторного использования этой упаковки?
7.	В какой географический регион планируется сбыт продукта и в каких условиях
окружающей среды он будет храниться?
8.	Какова общая конструкция упаковки и ее основные характеристики?
9.	Какова площадь поверхности внешней упаковки продукта?
10.	Какова скорость проницаемости внешней упаковки для водяного пара?
И. Какими индивидуальными особенностями обладает данный продукт?
Получив ответы па э ти вопросы, можно выбирать упаковочный материал для со-
ляного раствора, рассчитывать необходимую массу и проводить лабораторные ис-
пытания системы для установления ее влияния на срок хранения и сохраняемость
продукта.
Конструкция тары для соляного раствора может быть различной, по необходи-
мо, однако, чтобы опа была рентабельной для конкретного пищевого продукта и при
этом обеспечивала необходимую эффективность.
2.5.2.	Другие технологии
Возможность регулирования влажности продукта долгое время ограничивалась его
рецептурой, технологической! обработкой и упаковкой. В активных системах кон-
троля влажности использовали десиканты (влагопоглотители) — силикагели, моле-
кулярные фильтры, определенные глины и соли. Влагопоглотители способствуют
снижению aw продуктов почти до нулевого уровня, и потому их применение ограни-
чено. Другие активные системы представляют собой разнообразные устройства, по-
вышающие влажность среды, — например тампоны, губки и полупроницаемые плен-
ки. Эти устройства обеспечивают дополнительную гидратацию и повышают aw про-
дуктов до высоких уровней, особенно при хранении их в условиях повышенной
влажности.
Кондиционные силикагели и некоторые глины способны абсорбировать и выде-
лять влагу в относительно узком диапазоне влажности. Недостатком этих достаточ-
но эффективных систем является их ограниченная влагоемкость, составляющая
лишь 5-10% их массы.
60
I ЛАВАL
Применяются также электронные устройства, поддерживающие постоянную
влажность в камерах и зданиях, где хранятся пищевые продукты. Эти системы до-
вольнодороги, нуждаются в регулярном обслуживании и практически не пригодны
для применения пищевых продуктов в потребительской упаковке.
2.6.	Некоторые тенденции
Сроки хранения многих пищевых продуктов можно значительно увеличить, если
применяемая система регулирования влажности используется совместно с систе-
мой контроля температур и (в некоторых случаях) с системой контроля газовой] сре-
ды в свободном пространстве упаковки. Ниже перечислены возможные перспектив-
ные направления для промышленного применения данной технологии в течение
ближайших пяти лет.
1.	Международные морские перевозки свежих фруктов и овощей. Контроль вла-
госодержаппя этих продуктов и влажности для предотвращения дегидратации
во время морских перевозок до сих пор не получил широкого распространения,
что вынуждало отправлять некоторые продукты воздушным транспортом. Сис-
тема регулирования влажности поможет снизить затраты, обеспечивая при
этом поставку продуктов высокого качества.
2.	За последние пять лет заметно возрос объем производства свежих продуктов.
Существуют системы, способные отлично контролировать газовую среду упа-
ковки, однако они не могут влиять на содержание влаги в продукте и влажность
внутри упаковки. В результате неконтролируемые изменения температурных
условий в ходе перевозки и домашнего хранения приводят к ухудшению качест-
ва продукта л его порче еще до окончания срока его хранения. Система регули-
рования влажности — инструмент, которой поможет значительно улучшить
доставку и сбыт свежих пищевых продуктов.
3.	С повышением благосостояния и занятости взрослых членов семьи быстро рас-
тет потребность в готовых к употреблению овощных блюдах, а также в нарезан-
ных фруктах и овощах. Поддержание постоянной влажности в упаковке необ-
ходимо для сохранения вкуса, текстуры и внешнего вида таких продуктов.
4.	Запасы продуктов в доме (например, сухофруктов, изюма, фруктов, овощей
и т. д) сохранятся лучше, если использовать систему их защиты с регулировани-
ем влажности.
5,	Регулирование влажности — важный элемент контроля развития микроорга-
низмов. В условиях роста осведомленности людей о пищевых инфекциях и вы-
деляемых микроорганизмами токсинах обеспечение постоянной влажности в
упаковке внесет свой вклад в обеспечение потребителей безопасными пищевы-
ми продуктами.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ	61
Литература
1.	FENNEMA, О. Water anil ice // Food Chemistry /ed. Owen Fennema. — Marcel Dekker: New
York, 1996.
2.	LEVINE, IL, SLADE, L., KAREL, M. Moisture Management in Food Systems / Center for
Professional Advancement. — 1988. (PO Box IL East Brunswick, NJO881G, USA).
3.	PAR1ZA, M. W. Toxic substances // Food Chemistry / ed. Owen Fennema. — Marcel Dekker,
New York, 1996.
4.	SAARI, A., ESSE, R. US Patent Number 5 936 178. —1999. — Humidity Control Device,
issued Aug. 10, 1999, 35 claims.
5.	SAARI, A., ESSE, R. US Patent Number 6,244,432. - 2001. - Humidity Control Device for
Gun Cases, issued June 12, 2001,34 claims.
ГЛАВА3
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО
ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
П. С. Таукис и М. К. Гианнакуру,
Государственный Афинский технический университет, Греция
3.1. Влияние температуры на срок хранения
пищевых продуктов
Повышенным спросом у современного потребителя пользуются пищевые продукты
с улучшенными органолептическими, функциональными и питательными свойст-
вами и традиционным, «здоровым» внешним видом. Потребитель ожидает, что на-
личие этих качеств у пищевых продуктов гарантирует их безопасность, минималь-
ную обработку, количество используемых добавок и «технологических» нововведе-
ний. При этом продукты должны иметь длительный срок хранения, бы ть удобными
в приготовлении и употреблении.
Достижение длительного срока храпения при минимальной технологической
обработке, обеспечение безопасности и сохранение качества продукта при хранении
требует не только контроля и оптимизации всех параметров производства и хране-
ния, но зачастую и применения новых методов. Усилия производи гелей и регламен-
тирующих организаций сконцентрированы на разработке и внедрении систем обес-
печения качества и безопасности пищевых продуктов, основанных на использова-
нии iipcBeiithbiiых мер, включающих мониторинг, контроль и регистрацию важных
параметров па протяжении всего технологического цикла продукта. Этот принцип
охватывают также постпроизводственную стадию и распространяе тся на всю цепоч-
ку сбыта вплоть до стола потребителя («от фермы до вилки»). Необходимость вклю-
чения постнропзводствеппой стадии диктует внедрение системы ПЛССР {Hazard
Analysis Critical Control Points, анализ рисков п определение критических контроль-
ных точек) — сис темы обеспечения пищевой безопасности, широко применяющейся
в настоящее время во всем мире, /(ля охлажденных продуктов с минимальной обра-
боткой (например, готовых к употреблению свежих охлажденных продуктов или
продуктов в упаковке с использованием модифицированной газовой среды) такими
критическими контрольным точками (ККТ) являются определенные этапы холо-
дильной цени.
Многочисленные исследования свидетельствуют о том, ч то температурные ус-
ловия транспортировки и реализации охлажденных и замороженных пищевых
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
63
продуктов зачастую нс соответствуют рекомендуемым. По отношению к сроку хра-
нения температура является определяющим постпроизводственным параметром
правильности производственной и гигиенической практики (Good Manufacturing
and Hygiene Practices, GMP, GUP), и поэтому мониторинг и контроль температуры
имеют первостепенное значение. Эта проблема еще больше усложняется при рас-
смотрении воздействия колебаний температуры на отдельные продукты внутри
транспортной тары или поставляемых партий. Систематическое изучение п кине-
тическое моделирование температурного фактора в определении срока хранения
пищевых продуктов — обязательный компонент любой системы управления каче-
ством и схемы ее оптимизации. Использование адекватных математических моде-
лей для определения сроков хранения пищевых продуктов позволяет контролиро-
вать, фиксировать и оценивать влияние температуры на продукт от момента его из-
готовления до появления на столе потребителя.
3.2. Влияние температуры на функцию качества
пищевых продуктов
Качество - динамическая, комплексная характеристика пищевого продукта, опре-
деляющая степень приемлемости его для потребителя и постепенно ухудшающаяся
после технологической обработки (изготовления продукта) ] 55 ]. Тщательное изуче-
ние компонентов пищевого продукта и технологического процесса, учет сложности
пищевых систем дают возможность оцепить характер основных процессов, оказы-
вающих влияние на скорость ухудшения качества продукта. В результате анализа
изменение качесч ва пищевого продукта может быть выражено через снижение одно-
го или нескольких поддающихся количественному определению показателе!! — на-
пример, по содержанию пучриентов или характерному вкусу (обозначим его Л), или
по образованию нежелательного вещества 13, обусловливающего, например, посто-
ронний привкус или потерю цвета. Скорость изменения А и 13 может быть описана в
общем случае уравнением (3.1):
’	(3.1)
Обычно факторы качества |/1 ] и J73] — это поддающихся количественному опре-
делению химические, физические, микробиологические или органолептические
показатели, выбираемые с условием соответствия их адекватной оценке снижения
64
ГЛАВА 3
качества конкретной пищевой системы. Константы k и /г'—скорости кажущихся ре-
акций, а т и т'— кажущиеся порядки соответствующих реакций. Использование
термина «кажущийся» указывает на то, что уравнение (3.1) необязательно описы-
вает механизм исследуемого процесса. Общее уравнение, описывающее изменение
фактора качества Л, имеет следующий вид:
Л(Л)-/е(С„ £;.)•/,	(3.2)
где fif может быть определена как функция качества пищевого продукта; k —• кон-
станта скорости кажущейся реакции, которая является функцией композиционных
факторов С, (концентрации химически активных веществ, присутствия неорганиче-
ских катализаторов, ферментов, ингибиторов реакций, pH, активности воды и раз-
меров популяции микроорганизмов) и факторов среды Ej (например, температуры,
относительной влажности, общего и парциального давления различных газов, осве-
щенности и механических воздействий).
Вид функции качества пищевого продукта для кажущегося порядка реакции
(нулевого, первого, второго и т-ого порядков) приведен в табл. 3.1. О методике опре-
деления кажущегося порядка реакции и констант скорости реакций см. [551.
Таблица 3.1. Вид функции качества для кажущейся реакции А
Кажущийся порядок реакции, т
Вид функции качества J'rl(A,)
О
1
2
т (mA 1)
-At
In (Ад -At)
V(A0-1/At)
т-1\	)
Значение индекса качества /1, , которое соответствует пределу приемлемости
пищевого продукта, можно выразить через соответствующее значение функции ка-
чества 4Д/1/). Время, за которое функция качества достигает этого значение при за-
данных условиях, то есть срок хранения ts., обратно пропорционально константе ско-
рости, определенной для этих условий:
(3.3)
В основе большинства реакций, определяющих срок хранения пищевых продук-
тов, лежат характерные физико-химические, химические и микробиологические
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
65
показатели. Эти реакции подразделяют на реакции нулевого (например, общее ка-
чество замороженного продукта, неферментативное потемнение вследствие реак-
ции Майяра) и первого (потеря витаминов, окислительное обесцвечивание, рост
микроорганизмов) порядка. Кинетические уравнения для оценки срока хранения
являются специфическими для каждого вида исследуемых пищевых продуктов и
конкретных условий окружающей среды. В кинетическую модель обязательно
должна включаться температура, которая существенно влияет на скорости реакций,
протекающих после технологической обработки, и не может быть задана a priori (на-
пример, с помощью упаковки продукта) в ходе последующего хранения, транспор-
тировки п реализации, поскольку эта температура зависит от конкретных режимов
хранения.
Преобладающее по сравнению с. другими факторами влияние температуры на
скорости протекающих в продуктах реакций! давно является предметом исследова-
ний. В настоящее время накоплен значительный объем опубликованных данных,
полученных в результате изучения кинетики важнейших показателей физической,
химической, микробиологической и органолептической порчи пищевых продуктов.
Среди математических моделей, предложенных для описания зависимости скоро-
сти изменения качества от температуры, чаще других используется уравнение Арре-
ниуса, полученное на основании основных положений термодинамики и принципов
статистической механики [11. Приведенное ниже уравнение Аррениуса, полученное
теоретически для обратимых молекулярных химических реакций, применимо и для
описания влияния температуры на скорость целого ряда реакций снижения качест-
ва пищевых продуктов:
k = А’Лсхр{-^-|,	(3.4)
где - константа уравнения Аррениуса; £л (Дж или кал/моль, определяется как
энергия активации; £д — .эго дополнительный энергетический барьер, который па-
раметр качества А должен преодолеть для начала процесса порчи продукта); R —
универсальная газовая постоянная (1,9872 кал/моль  К или 8,3144 Дж/моль • К).
Для оценки влияния температуры на скорость реакции конкретного процесса
значения k оценивают при различных величинах температур в интересующем диапа-
зоне. I [осле этого строят графическую полулогарифмическую зависимость In k от об-
ратного значения температуры (1/7)- Энергия активации вычисляется по наклону
полученной прямой линии (-i/i/Д). Разложение /.-аскорбиновой кислоты в пасте-
ризованном апельсиновом соке, хранившемся при температурах 0-15 °C, адекватно
описывает ся реакцией первого порядка (рис. 3.1, а) [45]. Это позволяет использовать
для оценки конст анты скорости реакции k линейную регрессию. Температурная за-
5 Зак 557
66
ГЛАВА 3
впсимость окисления Л-аскорбшювой кислоты представлена па рис. 3.1, b соответст-
вующим графиком Аррениуса, который позволяет рассчитать Ед, оказавшуюся раи-
ной 44 кДж/моль.
а)
0,0034	0,0035	0,0036	0,0037 0,0038
УТ
Рис. 3.1. а — Потери L-аскорбиновой кислоты в пастеризованном апельсиновом соке в ходе хра-
нения в условиях разных температур; b — график температурной зависимости окисления /.-аскор-
биновой кислоты по Аррениусу
Следует отметить, что уравнение Аррениуса предполагает, что k,\ — значение
скорости реакции при 0 К, которое не имеет практического смысла. Поэтому реко-
мендуется использовать значение эталонной температуры Тге/, находящееся в сере-
дине исследуемого температурного диапазона. В этом случае уравнение (3.4) прини-
мает вид:
k — krcf exp
-Ц1
R \т
(3-5)
где/;,,..,/ — константа скорости при эталонной температуре.
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
67
В этом случае значение вычисляется из уравнения линейной регрессии In k
относительно (1/7’— 1 /Tn,f). Обычно в качестве значений Тге/выбирают следующие
значения: 255 К — для замороженных, 273 К — для охлажденных и 295 К — для про-
дуктов, хранящихся при температуре окружающей среды. Преобразованное уравне-
ние Аррениуса не только придает этой константе практический физический смысл,
но и обеспечивает лучшую сходимость при вычислении числовых значений пара-
метров и при интегрировании.
Если для построения графика Аррениуса используются только три точки, то при
доверительной вероятности а = 0,95 интервал увеличивается. Для уменьшения до-
верительных интервалов эксперименты должны проводиться в условиях большего
числа температур в исследуемом температурном диапазоне, /{ля получения удовле-
творительной точности значений кинетических параметров достаточно пяти или
шести изотермических экспериментов [37].
Альтернативой изотермическому кинетическому анализу является исследова-
ние одного пепзотермического температурного профиля, когда температура меняет-
ся со временем в соответствии с заранее .заданной функцией Т(1). В этом случае урав-
нение (3.2) для реакции первого порядка принимает вид:
А = Ло ехр
I
-/Jexp^
о
Д 7(0 J
(3.6)
Для вычисления этого интеграла используются численные методы. Данный под-
ход требует жесткого контроля температур и очень чувствителен к эксперименталь-
ным ошибкам при измерении концентраций Л. Кроме того, изотермический метод
даже в случае исследований в условиях только трех различных значений температур
дает более точные результаты при оценке параметров уравнения Аррениуса, чем пе-
изотермический подход в условиях линейного повышения температуры в том же
температурном диапазоне и при одинаковом количестве экспериментальных дан-
ных [64]. В случае использования неизотермического метода необходимо также
принимать во внимание неоднородность температурного поля внутри образцов.
Кро.метого, возникают трудности, связанные с выявлением отклонений порядка ре-
акции от того, который задай уравнением Аррениуса.
На базе уравнения Аррениуса разработаны многочисленные модели, описываю-
щие влияние температуры [6, 17, 23] или комплексное воздействие температуры и
других факторов внешней среды на потерю качества [49].
Альтернативный способ описания температурной .зависимости скоростей реак-
ции (потери качества пищевых продуктов) основан на расчетах показателя Q|0,
имеющего практическое значение для пищевой индустрии. Показатель Qlo, исполь-
зовавшийся еще на ранних этапах исследований кинетики порчи пищевых продук-
тов, по биохимической литературе представляет собой отношение констант скоро-
68
ГЛАВА 3
стп реакции при изменении температуры на 10 °C. Таким образом, он означает со-
кращение срока хранения 0Х пищевого продукта при повышении температуры его
храпения па 10 °C:
/)	^/+10 _ sG )	/О ~7\
kT 0(7'+10))’
При использовании показателя (>10 температурная зависимость по сути описы-
вается уравнением
k(T) = ki}ebT => InA’= In/?0 + bt,	(3.8)
которое предполагает, что при построении графика In k относительно температуры
(вместо 1/7'в уравнении Аррениуса) будет получена прямая линия. Можно также
построить график зависимости срока хранения (t.s) от температуры, пользуясь урав-
нением:
G{T) = tsae~hT =>I’1 С =in/.S(| -bt.	(3.9)
Такие графики часто называют графиками сроков годности. При этом b — тан-
генс угла наклона линии, a Ints. отсекается на оси ординат. График срока хране-
пия(рис. 3.2) получен при условии потери 50% витамина С (At = 0,5Aq) и дополия-
Рис. 3.2. Типичный график срока хранения пастеризованного апельсинового сока по показателю
50%-ной потери витамина С
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
69
ет результаты кинетического эксперимента по определению срока хранения пасте-
ризованного апельсинового сока, приведенные ранее па рис. 3.1, а и Ь.
Графики сроков храпения доступны для восприятия, поскольку позволяют не-
посредственно прогнозировать срок храпения пищевого продукта при любых темпе-
ратурных условиях, однако эти графики представляют собой прямые линии только
в узком температурном диапазоне — от 10 до 20° С. Вне этого диапазона Qio и h так-
же являются функциями температуры и связаны с энергией активации реакции
ухудшения качества пищевого продукта следующим уравнением:
ю
R Т(Т + \())'
।11 Qi о
= 10/; =
(3.10)
Показатели 0\() и Ед для основных процессов, протекающих в пищевых продук-
тах и приводящих к потере их качества, приведены в табл. 3.2.
Таблица 3.2. Показатели Ql0 и Ед для основных процессов, протекающих в пищевых
продуктах
Процессы, приводящие к потере качества пищевых продуктов	Ед, кДж/м ОЛЬ	Ото		
		при 5 °C	при 20 °C	при 40 °C
Диффузионные, ферментатив- ные, гидролитические	42	1,87	1,76	1,64
Окисление липидов, потеря питательных веществ	85	3,51	3,10	2,70
Неферментативное потемнение	125	6,58	5,47	4,45
Если известны температурно-временные условия хранения 7'(/) продукта, то
значение функции качества (3.2) в момент времени I можно оценить, интегрируя
уравнение (3.8) по формуле (3.11):
ДИ), = k{]\ebldt.
о
(3.11)
Иногда вместо показателя Q^q используют показатель Од. В этом случае в каче-
стве Л °C вводят необходимый температурный интервал:
Q/1 - Qio 111 •
(3-12)
70
ГЛАВА 3
При изучении кинетики инактивации микроорганизмов зависимость скорости
потери качества от температуры часто описывают с помощью показателя z [22]. Этот
показатель — не что иное, как изменение температуры, приводящее к 10-кратному
изменению константы скорости реакции. Подобно (210 показатель z зависит от эта-
лонной температуры и связан с b и £',1 уравнением:
in 10 1п10-/?7’2	,„х
/9	h 4
В прогностической микробиологии для описания функции k(T), где k - рост
микроорганизмов, подчиняющийся экспоненциальному закону, предложено не-
сколько .моделей температурной! зависимости. В субоптималыюм температурном
диапазоне чаще всего используются уравнения Аррениуса и Белеградека [42]. В об-
щем случае уравнение Белеградека [21 имеет следующий вид:
/г-= л(7'-7’(|)'/,	(3.14)
где а и (1 — константы, определяемые экспериментально;
7’о - «биологический! ноль», то есть пороговое .значение температ уры, при
котором рост микроорганизмов невозможен.
Ратковскпй [471 .заменил 7’о па 7mjn и предложил модель «квадратного корня»
(3.15, а):
Jk = b(j-Tmn),	(3.15л)
«Я = Ь(Т-Ттт ){1 -ехр[с(/-7',пах )]},	(3.0)
где k - скорост ь рос та;
h — наклон линии регрессии зависимости vk от 7’;
Т11Ш1 — гипотетическая температура роста (точка пересечения линии регрессии с
осью температур при = 0).
7'inin обычно на 2-3° С ниже температур, при которых рост фактически не на-
блюдается, и определяется как концептуальная температура. Уравнение (3.15, Ь) яв-
ляется обобщенной формой уравнения (3.15, а) и позволяет охватить вест, биокипе-
тическин диапазон температур [47]. Значения 7'mjn и 7’шах могут быть использованы
для более объективной классификации микроорганизмов, чем разделение их на
психрофильпые, мезофильные и термофильные [41], однако при крайне низких ско-
ростях роста очень трудно получить точные данные, и поэтому 7]1а11 и 7',пах могут от-
личаться от истинных пороговых значений температур. Несмотря па эти сложности,
при обработке экспериментальных данных, представленных в литературе но про-
гностической! микробиологии, уравнения (3.15, а) и (3.15, 1>) час то давали хорошую
сходимость.
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
71
Уравнение Аррениуса, которое в основном применяется для описания темпера-
турной зависимости химических реакции, может также использоваться для модели-
рования роста микроорганизмов, если все другие факторы среды постоянны (за ис-
ключением температуры). В этом случае анализируется кажущаяся энергия актива-
ции роста микроорганизмов. При этом предполагается, что один и.з ферментов в
метаболической последовательности ограничивает скорость роста выше и ниже оп-
тимальной температуры роста, обратимо денатурируя при температурах выше и ни-
же этого оптимума [42]. В работе [36] приводится несколько примеров как успешно-
го, так и неадекватного применения уравнения Аррениуса. Отмечено, что это урав-
нение может также служить математической моделью, описывающей зависимость
лаг-фазы (периода .задержки) роста микроорганизма от температуры.
Модель «квадратного корня» связывает <210 11 7'min следующим соотношением:
Q10
^T-Tniin +ю\
Т-Т 
\	1	1 mm )
(3.16)
Рассматривались и другие виды функции k(T) [30], в том числе линейные, сте-
пенные и гиперболические, по при этом преимущественно использовалось все-таки
уравнение Аррениуса.
В фармацевтической промышленности получило применение уравнение
Эйрпнга 126], имеющее следующий вид:
1п/г = 1пр*-
h
(3.17)
где II - теплота активации;
h — постоянная Планка;
— постоянная Больцмана;
5 - энтропия.
Это уравнение интересно тем, что температурная зависимость константы скоро-
сти реакции связана с такими фундаментальными понятиями термодинамики, как
энтальпия и энтропия, а значит, позволяет оценить компенсацию отношения этих
двух факторов для реакций, протекающих в пищевом продукте [31]. Например, если
энтальпия активации имеет высокое значение, это приводит к снижению скорости
реакций при умеренных температурах. Тем не менее этот эффект можно компенси-
ровать за счет увеличения энтропии активации таким образом, чтобы реакция про-
текала с измеримой скорост ью [62].
В научной литературе, посвященной исследованиям кинетики иорчп пищевых
продуктов, довольно часто отмечены случаи, когда температурная зависимость скоро-
сти потери качества пищевым продуктом отклоняется от уравнения Аррениуса [341.
72
ГЛАВА 3
Зачастую причиной таких отклонений являются фазовые переходы. 'Гак, в заморажи-
ваемых пищевых продуктах постепенная кристаллизация воды в лед вызывает значи-
тельное повышение концентрации оставшейся жидкой фазы. Этот эс}>фскт концен-
трирования в значительной! степени определяет скорость реакции при субкриоскопи-
ческпх температурах. Увеличение скорости особенно заметно в случае изначально
разбавленной жидкой фазы продукта. В этом интервале температур на графике Арре-
ниуса наблюдается резкий скачок. Таким образом, если криоскопическая температу-
ра попадает в исследуемый температурный диапазон, нельзя ограничиваться построе-
нием только одной линии регрессии.
В зависимости от условий последующего хранения и сбыта жиры могут пленить-
ся или застывать, что ведет к повышению лабильности жирных кислот [57]. Это при-
водит к тому, ч то зависимость скорости реакции деградации липидов не подчиняет-
ся уравнению Аррениуса. Среди других важных явлений!, оказывающих влияние на
аррениусовскую кинетику, следует отмстить кристаллизацию аморфных углеводов
при пониженных температурах, снижающую стабильность и качес тво пищевых про-
дуктов [25], а также денатурацию белков, вызывающих изменение их способности
вступать в реакции.
Существенные изменения лабильности пищевых веществ и структурно-механи-
ческих свойств пищевых продуктов, как мы уже отмечали ранее, связаны с явлением
стеклования, которому подвержены углеводсодержащие продукты при резком из-
менении условий! хранения (например, при быстром охлаждении пли резком сниже-
нии содержания растворителя). Примерами образования метастабильпых стеклооб-
разных систем, которые проявляют кинетическое поведение, отличное от модели
Аррениуса, являются углеводсодержащие жидкие пищевые продукты [3, 4, 10, 11,
161, сухое молоко, полученное способом распылительной сушки 18], сухая сыворот-
ка и сушеные овощи [71, а также частично дегидратированные, быстрозаморожен-
ные овощи и фрукты 112, 60|.
В пищевых системах, подверженных стеклованию, зависимость скоростей реак-
ций от температуры нельзя описывать только одним уравнением Аррениуса по при-
чине резкого увеличения скорости реакций диффузионного типа в области темпера-
тур выше температуры стеклования 7g. В резиноподобном состоянии при этих тем-
пературах энергия активации также должна быть рассмотрена как функция
температуры. Поведение этих систем зачастую описывают уравнением Вильям-
са-Лаидела-Феррн (ВЛФ), которое эмпирически моделирует температурную зави-
симость механической и диэлектрической релаксации в диапазоне 7’„ < 7’< 7'й + 100:
/v С2+(7-7г<’/)
где krej — константа скорости при эталонной температуре TrPf, (Tref > Т^);
Ci, С-i — эмпирические константы, зависящие от природы пищевой системы.
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
73
Применив уравнение (3.18) с Tn,j= Т^л,ля обработки экспериментальных данных
температурной деградации различных полимеров, Вильямс (63] получил средние
оценки констант: С[ = — 17,44 и 6’2 б 1,6. Поскольку единообразное применение этих
констант зачастую проблематично [7,44,58], используя уравнение (3.18) с Tn,j = Tgii
преобразовав его к следующему виду, необходимо вычислять значения этих кон-
стант для конкретных пищевых систем:
(3.19)
В случае успешного применения модели ВЛФ зависимость
(3.20)
представляет собой прямую линию, тангенс угла наклона которой равен -С‘)/С\.
Свободный член можно найти интерполяцией на ось ординат: -1/Cj. В работе (43]
предлагается использовать модель ВЛФ для описания разрушения аскорбиновой
кислоты в мальтодекстрпновых средах с различным содержанием влаги. Было уста-
новлено, что константы уравнения ВЛФ зависят нетолько от природы полимера, но
и от содержания влаги в пищевой системе. В гой же работе отмечены несколько слу-
чаев, когда в резипоподобном состоянии полимерного матрикса уравнение Арре-
ниуса становится более адекватным, чем модель ВЛФ.
Установлено также, что модель Аррениуса точнее описывает' температурную за-
висимость реакций, протекающих в пищевых матриксах, находящихся в стекловид-
ном состоянии, а также при температурах на 100 °C выше точки стеклования, и не
пригодна для описания рези неподобного состояния [50]. В работе [59] на модели .за-
мороженного пищевого продукта изучалась кинетика деэтерпфикации пектина при
каталитическом воздействии пектипметилэстеразы в широком диапазоне темпера-
тур (от -21 до 20 °C). Выло отмечено, что модель Аррениуса не позволяет точно опи-
сать температурную зависимость реакции деметилирования пектина во всем иссле-
дуемом диапазоне температур. Аналогичное заключение было сделано в работе [59]
для реакции каталитического гидролиза щелочной фосфатазой двунатриевого
р-нптрофенилфосфата в диапазоне температур от -28 до 20 °C. В резиноподобном
состоянии матрикса график Аррениуса имел изгиб в области температур, близких к
Tg. Смещение наклона графика Аррениуса, наблюдавшееся в вышеупомянутых
ферментативных реакциях, может свидетельствовать об изменении .значения энер-
гии активации, то есть механизма самой реакции. Ввиду различий стекловидного и
резиноподобного состояний системы по структурным характеристикам и подвиж-
ности реагирующих частиц этого вполне можно ожидать. Тем не менее в работе [38]
74
ГЛАВА 3
было отмечено, что график Аррениуса, построенный для реакции ферментативно е)
гидролиза в переохлажденном мальтодекстрипе с декстрозным эквивалентом (ДЭ),
равным 25, при температуре системы выше расчетной , был абсолютно линейным,
и ожидаемой кривизны не наблюдалось. Для выявления области отклонений от мо-
дели Аррениуса требуется изучение этой системы в достаточно широком диапазоне
температур, что невозможно осуществить для пищевых систем в замороженном со-
с гояпнп, поскольку такие матриксы оттаивают и становятся жидкостями при темпе-
ратуре выше О °C.
Здесь необходимо подчеркнуть, что в некоторых случаях измерение температу-
ры стеклования может оказаться недостаточным для объяснения излома графика
Аррениуса 120, 40, 581. Необходимо учитывать и другие изменения.
Несмотря на возникающие вопросы теоретической обоснованности уравнения
Аррениуса для выявления кинетических закономерностей реакции потери качества
пищевых продуктов, при его использовании в широких температурных диапазонах,
где возможны явления фазового перехода (особенно льдообразования), его приме-
нение на эмпирической основе и в пределах правильно определенных температур-
ных диапазонов служит полезным инструментом для вычисления и прогнозирова-
ния сроков хранения. Для большинства пищевых систем параметры модели Арре-
ниуса, в частности значение Ед, дают вполне исчерпывающую характеристику
температурной зависимости скорости реакций потери качества в соответствии с тем
обьемом информации, который получен в результате кинетического моделирова-
ния в диапазонах фазовых переходов и вне их.
3.3.	Экспериментальная оценка
продолжительности хранения.
Показатели качества пищевых продуктов
3.3.1.	Экспериментальная проверка срока хранения
При принятии решения о запуске пищевого продукта на рынок необходимо как
можно больше знать о его поведении при храпении и, в частности, зависимость по-
тери качества от температурных условий [ 14]. Кри терпи окончания срока хранения
меняются в зависимости от специфических характеристик продукта и требований
потребителя. При условии выполнения требований пищевой безопасности сроки
храпения многих переработанных быстро- и медленнопортящихся продуктов в ос-
новном определяют органолептические и микробиологические показатели качест-
ва 114]. Для продуктов с длительным сроком храпения, как, например, для боль-
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
75
ппшства замороже....их продуктов, потеря качества в основном вызывается мед-
ленно протекающим и химическими реакциями, что .зачастую не осознает
потребитель. Если цель заключается в получении экспресс-оценкп ожидаемого
срока годности продукта, то обычно применяется метл ASLT (AcceleratedShelj-Lije
Test, ускоренное испытание срока хранения). Принимая во внимание ограничения
н возможные отклонения от модели Аррениуса, метод ААА'/'включаег в себя всесто-
роннее исследование продукта с использованием уравнения Аррениуса при повы-
шенных температурах и экстраполяцию кинетических результатов па обычные ус-
ловия хранения. Этот метод позволяет существенно снизить продолжительность
экспериментов посредством увеличения скорости реакций, ответственных за сни-
жение качества продукта. Методология ASLT и последовательноеть э тапов опреде-
ления срока годности описаны в работах [53, 55] и подробно рассматриваются в гла-
вах 15 и 16.
Определение продолжительности срока хранения и применение метода ASLT
требуют глубокого знания состава пищевого продукта, параметров технологическо-
го процесса, факторов микробиологической безопасности, основных видов порчи и
предполагаемых условий хранения. При правильном применении метода ASL'T\\с-
пытания, которые обычно продолжаются целый год, могут быть завершены в тече-
ние месяца, если температура испытаний повышена на 20°С. Время, зат рачиваемое
на определение продолжительности хранения методом ASLT, .зависит от Ед реакций,
обусловливающих снижение качества пищевого продукта (табл. 3.3).
Таблица 3.3. Продолжительность тестирования пищевого продукта с низким
содержанием влаги и предполагаемым сроком годности 2 года по методу ASLT при
хранении в нерегулируемых условиях и температурная чувствительность (Ед) реакции,
определяющей срок годности
Еа, кДж/моль	Продолжительность теста ASLT при температуре 40°С, сут	Продолжительность теста ASLT при температуре 45°С, сут
45	224	171
85	78	47
125	28	13
3.3.2.	Влияние температуры на основные показатели
срока хранения пищевого продукта
Обязательное условие для создания точной и падежной модели определения про-
должительности хранения — тщательный выбор основного показателя, который от-
ражает степень снижения качества пищевого продукта. Для описания процесса по-
76
ГЛАВА 3
терн качества проводится кинетическое изучение химических, микробиологических
и физических параметров с использованием соответствующих методов их измере-
ния. Ч тобы выявить наиболее значимые факторы безопасности, сохранности и об-
щего качества продукта, используются опубликованные данные п результаты на-
блюдений, полученные в предварительных, ускоренных экспериментальных про-
верках и внимательно оцениваются химические, биологические и физические
изменения [33]. В работе 1321 представлены опубликованные до 1982 г. кинетиче-
ские данные, представляющие интерес с точки зрения сроков годности пищевых
продуктов, но обширная информация содержится и в последующих публикациях.
Значительная часть этих данных не вполне пригодна для моделирования и прогно-
зирования продолжительности храпения для других условий и систем, так как они
получены без использования системного кинетического подхода.
Примерами наиболее значимых факторов и показателей ухудшения качества,
сигнализирующих об окончании срока годности при храпении пищевого продукта
являются микробиологическая порча, окисление липидов, лефермептативное по-
темнение н потеря витаминов. Характерные примеры исследований продолжитель-
ности хранения, основанные на измерении одного из вышеупомянутых показателен,
приведены в табл. 3.4.
Дальнейшие усилия исследователей могут быть направлены па выявление
зависимости кинетических характеристик выбранных реакций и органолептиче-
ских свойств пищевого продукта, а также па установление предела, задающего ниж-
нюю границу органолептического качества, приемлемого для потребителя.
Учитывая сложность понятия общего качества продукта, представляющего собой
сочетание различных факторов, следует заметить, что определение корре-
ляционной .зависимости между специфическими химическими показателями и
органолептическими свойствами зачастую представляет собой далеко не простую
задачу. При этом влияние каждого отдельного показателя па общее качество
пищевого продукта может меняться в зависимости от конкретных условий
хранения и различных уровней качества.
3.4.	Прогнозирование срока хранения:
температурно-временные зависимости
Конечным результатом всестороннего изучения кинетического поведения пище-
вого продукта но основным показателям качества в широком диапазоне темпера-
тур должна быть математическая модель его срока хранения. Эта модель позволяет
получить надежную оценку потери качества изучаемого продукта при различных
Таблица 3.4. Примеры определения кинетических характеристик по основным видам порчи пищевых продуктов
Вид порчи	Исследуемый пищевой продукт	Измеряемый показатель качества	Исследуемый температурный диапазон, °C	Кинетические параметры	Источник
1	2	3	4	5	6
Микробиологи- ческая порча	Рыба (красная кефаль)	В. Thermosphacta, псевдомонады, S. putrefaciens	0-15	Уравнение Аррениуса, Еа = 68,2 кДж/моль Еа = 65,4 кДж/моль	[28]
	Рыба (средиземно- морский лещ)	Псевдомонады	0-15	Уравнение Белеградека (14) ДЛЯ М-тах’ Ь = 0,0193, Ттп = -11,8 °C	[27]
	Рыба (морской окунь)	Псевдомонады	0-15	Еа = 74,0 кДж/моль	[29]
	Филе атлантического лосося	Псевдомонады	2-10	Уравнение Белеградека (15b) Ттп = -6,1 °C, Гпах = 41 ‘С, Ь = 0,1673, с = 0,192	[46]
	Филе трески (в упаковке с модифицирован- ной газовой средой)	Photobaclerium phosphoreum	0-15	Уравнение Белеградека (15а) ДЛЯ 1ф,аИ Ь = 0,032, Л,„ = -8,8'С	[13]
Окончание табл.3.4
1	2	3	4	5	6
Неферметатив- ное потемнение	Персиковый сок	Потемнение (спектрофотомет- рический анализ)	3-30	Еа = 29,3-79,5	[5]
	Авокадо(пюре)	Насыщенность цвета (шкала CIELab)	5-25		[39]
	Глюкозный сироп	Оптическая плот- ность при 420 нм	25-55	Ед = 29,3-79,5	[5]
Окисление жиров	Молотый и жареный кофе	Органолептическая приемлемость (анализ рисков Вейбулла)	4-35	Еа = 13 кДж/Моль	[9]
Потеря витаминов	Цитрусовый сок	Потемнение (спек- трофотометриче- ский анализ)	4, 20, 37, 76, 105	Еа = 20,5 кДж/моль	[48]
	Апельсиновый сок	Разложение аскор- биновой кислоты (жидкостная хро- мотография высо- кого давления)	0-15	Еа = 43,8-61,1 кДж/моль	[45]
ГЛАВА 3
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
79
20
а)
10
5
Ь)
19%
Рис. 3.3. Распределение амплитуд температурных колебаний торговых (а) и бытовых (б) холо-
дильников
гем перату рно-временных условиях. отличных от зкснер!iмечiталыiых. Один из ос-
новных факторов, объясняющий необходимость половой информации о влиянии
темпера гуры на показатели качества. - :>то разнообразие температурно-времен-
ных условий! в ходе реальных условий хранения продук та но цепочке сбыт;! вплоть
до конечного потребителя. Проведенные исследования услов11ii храпения товар-
ных запасов в розничной торговле и на потребительском уровне' 1181 свидетельст-
нуюто юм, что температурные режимы хранения охлажденных (рис. 3.3) и заморо-
женных (рис. .3.1) пищевых продуктов во многих случаях далеки от идеальных. Ам-
плитуды температурных колебаний холодильников (рис. 3.3, Ь) и бы товых
морозильников (рис. 3.1, Ь) были получены it ходе исследования репрезентативной
выборки бытовых холодильников.
80
ГЛАВА 3
Рис. 3.4. Распределение амплитуд температурных колебаний закрытых вертикальных торговых
морозильников в четырех средиземноморских странах (а) и бытовых морозильников (Ь)
Пищевые продукты нередко подвергаются негативному воздействию внешних
переменных темпера гуры среды, особенно во время хранения и транспортировки.
15 общем случае значение функции качес тва (3.2) в момен т времени t вычисляется с
помощью интеграла (3.21), где Г(/) означает изменение температуры от времени:
./(/ =р[Г(/ф/.
(3.21)
Для выражения интегрального влияния изменения температуры па снижение
качества продукта используется понятие эффективной температуры Tefj, которая
определяется как некая постоянная температура, оказывающая такое же влияние па
качест во продукта, как распределение температурного ноля за один и тот же период
времени. При а том подходе общее пеизотермическое влияние па продукт позволяет
упростнт ь \ равнение (3.2 1) до следующего выражения с единственным постоянным
значением температуры:
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
81
/Г/(Л)= ]k[r(t)]dt = kefftM
О
(3.22)
где/ууу — скорост ь реакции потери качества при эффективной температуре.
Если функция T(t) не является непрерывной или преобразована к дискретной
функции 1\ с малым временным шагом t.j (при ЕГ,- = tlol), тогда уравнение (3.22) сво-
дится к (3.23) при условии применимости уравнения Аррениуса:
1________1
Т-	Т,.„
1 V	1
k,efL СХР "V F
,•	К 1 ;
(3.23)

Из уравпечшя (3.23) можно получить оценку значения и затем с помощью
уравнения Аррениуса вычислить эффективную температуру Те//.
Описанный подход позволяет оценить конечное качество пищевого продукта
для конкретной цепочки сбыта, включающей несколько этанов хранения, транспор-
тировки и погрузочно-разгрузочных операций, если известны функция качества
продукта и температурно-временные условия цепочки сбыта.
В конце каждого этапа для вычисления реализованной части срока хранения/(;„,;
можно применить эквивалентный метод температурно-временной стабильности
(time/tempwature/tolemnce, ТТГ) [15, 62]. Согласию этому методу /соп оценивается
как сумма отношений промежутков времени Г,-для каждого фиксированного значе-
ния температуры 0, и сроков хранения продукта при этой температуре:
<3-24)
где г — различные температурно-временные шаги в пред стах конкретного изучаемо-
го этапа.
В конце каждого этапа остаточный срок храпения продукта при эталонной тем-
пературе этана вычисляется как величина, равная (1 - S/(W() • 0, где 0 — срок годно-
сти продукта при этой эталонной температуре.
Чтобы продемонстрировать полезность подхода ТТТдля оценки влияния темпе-
ратуры па качество пищевого продукта при хранении и транспортировке, рассмот-
рим пример реальной цепочки сбыта. В работе [19] были измерены потери витами-
на С, выбранного в качестве основного из значимых показателей качества, для четы-
рех наиболее популярных видов замороженных овощей, а именно зеленого горошка,
шпината, зеленых бобов и окры (бамии). Реакция деградации витамина С была опре-
делена как реакция кажущегося первого порядка и разработана ее кинетическая мо-
дель. Кроме того, была проверена обоснованность применения уравнения Аррениуса
6 Зак 557
82
ГЛАВА 3
при неизотермпческих условиях. Исследования показали, что относительно возмож-
ной общности поведения казалось бы схожих систем, в данном случае замороженных
овощей, необходимо проявлять осторожность. Их сравнительная оценка свидетель-
ствует, что на скорость потери витамина С существенно влияет вид растительной
ткани. Наиболее чувствительным оказался шпинат. Горошек и бобы обладали уме-
ренной сохраняемостью витамина С, а у окры скорость его потери оказалась значи-
тельно ниже.
Кинетические результаты применения уравнения Аррениуса обобщены в
табл. 3.5. Эти результаты использованы для прогнозирования потерь витамина Св
любой точке гипотетической цепочки сбыта зеленых овощей (рис. 3.5).
Таблица 3.5. Потери витамина С для четырех видов овощей при холодильном хранении
(-3 < t< -20 °C)
Кинетические па- раметры	Зеленый горошек	Шпинат	Зеленые бобы	Окра
ЕА (кДж/моль)	98	112	102	106
МАКСУТ)	0,00213	0,00454	0,00223	0,00105
Q,o (-15 < t <-5 ) °C	5,5	7,0	5,8	6,3
Рис. 3.5. Сценарий сбыта замороженных овощей (этап 4 относится к домашнему хранению
в удовлетворительных (вариант 1) или идеальных (вариант 2) условиях
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
83
Этот вполне реалистичный сценарий сбыта включал начальный этан 10-дневно-
го хранения на заводском складе, транспортировку, затем 10-дневное хранение на
оптовой базе, откуда овощи распределялись норазличным супермаркетам (уровень
розничной торговли) с хранением в течение 15 сут перед продажей в закрытых вер-
тикальных холодильниках и открытых горизонтальных холодильных витринах. По-
следним этапом этой цени сбыта было 15-дневное домашнее хранение перед кули-
нарной обработкой и потреблением. Температурные условия первых этапов заимст-
вованы из работы 124 ], а для условий хранения в розничной торговле и в домашних
условиях использовались экспериментальные данные рис. 3.4. Если температур-
но-временная история продуктов отслеживается постоянно, то с помощью уравне-
ния (3.24) можно оценить степень сохраняемости витамина С и реализованную
часть срока хранения после каждого этана этой цени сбыта для всех исследо-
ванных видов замороженных овощей.
При эталонной температуре' - 18 °C (стандартная температура, регламен-
тируемая производителем для хранения замороженных овощей) остаточный срок
хранения в конце этапа хранения в рознице (этап 3) для шпината, зеленого горошка,
зеленых бобов и окры составил 7, 119, 139 и 363 ч соответственно, если считать
приемлемым снижение содержания витамина С на 50%. При заданных темпсра-
турно-временныхусловиях в конце цепи сбыта (конец этапа 4) содержание витамина
С в шпинате и золеных бобах находилось ниже приемлемого уровня, тогда как
остаточные сроки хранения для зеленого горошка и окры оказались 13 и 234 ч
соответ ственно (результаты см. на рис. 3.6). Значимость этапа домашнего хранения
Вариант! Вариант 2
Рис. 3.6. Реализованная часть срока хранения (Гсоп) замороженных овощей при -18 °C в конце каж-
дого этапа цепи сбыта, представленной на рис. 3.5
84
ГЛАВА 3
(этап 4) становится более наглядной, если предыдущий сценарий изменить таким
образом, чтобы температурные условия бытового холодильника были идеальными
(около -18 °C), как показано точечной линией на рис. 3.5. Следует отметить, что если
в ходе домашнего хранения поддерживается требуемая температура, то ко времени
потребления зеленые бобы сохраняют приемлемое качество, а остаточный срок
хранения для окры и зеленого горошка значительно возрастает.
При всей очевидной пользе этого метода для прогнозирования срока хранения
пищевых продуктов в некоторых случаях влияние различных последовательных
этанов их сбыта не является аддитивным, а зависит от последовательности темпера-
турно-временных условий, в которых оказывается продукт, или даже от амплитуды
температурных колебаний. Примером такого поведения может служить эффект
концентрирования растворов при замораживании, который может вызвать значи-
тельное увеличение скорости химических реакций в области субкриоскопических
температур.
Если для большинства температурно-временных сценариев сбыта пищевых про-
дуктов условие аддитивности выполняется и эффект последействия незначителен,
можно применять температурно-временные интеграторы {Time Temperature Integra-
tors, TTI) — надежное средство непрерывного мониторинга температур и прогнози-
рования продолжительности хранения [51,54]. TTI представляют собой устройства
с легко измеряемым откликом, отражающим аккумулированную температурно-вре-
менную предысторию продукта. Принцип их действия основан на протекании необ-
ратимых реакций, которые запускаются в момент их активации и по мере повыше-
ния температуры протекают с возрастающей скоростью. Их кинетика напоминает
температурную зависимость большинства реакций потери качества пищевыми про-
дуктами. По существу эффективность этих устройств для мониторинга снижения
качества и оценки остаточного срока храпения в любой точке цепи сбыта пищевых
продуктов зависит от успешной имитации кинетики потери качества продуктом. Та-
ким образом, TTIспособны отражать состояние качества продукта только в том слу-
чае, если энергия активации реакции, которая выбрана для оценки срока хранения,
близка к энергии активации реакции отклика 777, которая определяется после пол-
ного кинетического изучения поведения конкретного устройства [52].
3.5.	Некоторые тенденции
Одним из основных теоретических и практических аспектов исследований в облас-
ти пищевых продуктов является увеличение продолжительности их хранения и оп-
тимизация сохранности первоначально высокого качества. Это подразумевает со-
вершенствование аналитических инструментов и методов количественного и.змере-
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
85
ния потерь качества и влияния температуры на деградацию пищевых продуктов,
а также разработку новых методов сохранения качества продуктов.
Чтобы совместить длительный срок хранения с требованиями минимизации
технологической обработки производители и регламентирующие органы концен-
трируют своп усилия на разработке и внедрении систем обеспечения безопасности
и качества, базирующихся в значительной степени на стратегии профилактики по-
средством мониторинга, документирования и контроля важнейших параметров на
протяжении технологической и холодильной цепи любого продукта [51]. Прини-
мая во внимание значительные колебания температур при сбыте и часто встречаю-
щиеся отклонения от идеальных условий в обращении с ними [17], весьма много-
обещающим кажется использование TTI в качестве средств мониторинга и контро-
ля. После обоснования схемы применения TTI, прикрепленного к упаковке с
пищевым продуктом, которая позволяет преобразовать отклик TTI в уровень оста-
точного качества [51], эти устройства могут использоваться для оптимизации кон-
троля сбыта и пршменения более .эффективной системы оборота товарных запасов,
которая учитывает важное влияние температуры на качество продуктов. Такое
управление товарными запасами и их оборотом первоначально было предложено в
работе [25] в целях замены существующей практики, построенной на принципе
«первым принят, первым выдан» (First In First Out, FIFO). Согласно FIFO, совершен-
но необоснованно предполагается единообразная обработка товарных запасов,
атакже считается, что качество зависит только от времени. Можно предложить аль-
тернативный метод, основанный на применении TTI в реальной цепи сбыта, кото-
рый учитывает реальную температурно-временную предысторию каждого отдель-
ного продукта. Этот метод, обозначаемый LSFO (Least Shelf-life First Out, «первым
отправляется продукт с наименьшим сроком годности), основывается на предвари-
тельном моделировании контролируемого пищевого продукта, реперных характе-
ристиках начального и принятого минимального порогового значения выбранного
показателя качества Aq и As. соответственно, а также на тщательном мониторинге
температуры в цепи сбыта с помощью соответствующего устройства TTI. LSFO на-
целивает на снижение количества забракованных на уровне потребителя продук-
тов, продвигая в выбранных точках принятия решений в первую очередь те экземп-
ляры продукта, которые согласно отклику прикрепленного TTI имеют более корот-
кие остаточные сроки хранения [17, 56].
В дальнейшем развитие подхода LSFO будет включать использование системы
управления холодильной цепочкой SLDS (Shelf-Life Decision System, «система при-
нятия решений о сроках хранения»), которая может быть применена в цепи сбыта
охлажденных пищевых продуктов [21]. Ядро этой системы включает в себя конст-
руктивные блоки LSFO, которые в данном частном случае служат прогнозной моде-
лью срока хранения отслеживаемого пищевого продукта и кинетики реакции от-
клика соответствующего TTI при заданной границе приемлемости показателя
86
ГЛАВА 3
качества А. При этом принимается в расчет реальная вариабельность первоначаль-
ного состояния качества продукта (До).
Для примера эффективности применения метода SLDS для охлажденной мор-
ской рыбы искусственного разведения в работах [21, 29] был использован реалисти-
ческий сценарий сбыта (максимальный срок годности таких продуктов, включая
вылов рыбы, все промежуточные транспортные операции и хранение — 134 ч)
(рис. 3.7). Также были рассмотрены различные сценарии, основанные на экспери-
ментальных данных, собранных в ходе исследования температурных условий и про-
ведения ускоренных анализов первоначального микробиологического обсеменения
рыбы. Для моделирования результатов разработанного SLDS и оценки конечного
микробиологического качества продукта после предполагаемого цикла сбыта ис-
пользовался метод Монте-Карло. Были рассчитаны оценки конечного качества ры-
бы для 5000 альтернативных сценариев.
чО
О4
Сй
CD _____________________
? 20-1	~Г+
5ю- + + +
° От  1 ' ♦ 
и 0 1 2 3 4 5 6
Log (No)
Начальное
распределение (Л/о)
рыбы
Транспортировка, 24 ч
ш20-
я 15-
5 
и о!
1--,--,--.-------*-
1	2	3	4	5 6	7
Температура, °C
‘1-я точка
Nmed~.
Оптовая база
Т = 2 С
принятия решения
Случайная
или SLD-точка
А: Внутренний рынок
(+24 ч транспортировки)
В: Экспортный рынок:
(+72 ч транспортировки)
и 20 -
срок хранения
при потреблении, ч
(8 ч)
Бытовой
холодильник
<4°С
<6°С
-I
о
Т=3°С
2 3 4 5 6
N, цепочки сбыта
Витрина-холодильник
"Х (6 ч-18 ч-ЗО ч)
25-|
20-
15-
10-
5-I
0
1	2	3	4	5	6
N, цепочки сбыта
Хранение
в розничной торговле
(супермаркет)
*2-я точка
принятия решения
Случайная
илиБЛО-точка
0
Рис. 3.7. Сценарий холодильной цепи сбыта с указанием последовательных этапов, предполагае-
мых условий хранения и двух выбранных точек принятия решения. Распределение конечного каче-
ства рыбных продуктов при сбыте с использованием методов SLDS и FIFO
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
87
Представленное па рис. 3.8 распределение качества, то есть процент продуктов с
определенным уровнем качества, одновременно означает вероятность достижения
конкретным продуктом определенного уровня качества ко времени окончательного
потребления. Кривая SLDS соответствует наиболее узкому распределению, что ука-
зывает на значительное снижение количества неприемлемых продуктов (левая по-
ловина кривой) по сравнению с кривой FIFO. Метод SLDS как инструмент управле-
ния холодильной цепочкой обладает потенциалом для дальнейшего развития за счет
привлечения других значимых параметров, влияющих на сроки храпения продук-
тов, обеспечивает дополнительные преимущества от использования соответствую-
щих TTI и обоснованных результатов тестирования. Такой инструмент значительно
снижает вероятность того, что продукт будет забракован на конечной стадии потреб-
ления, поскольку позволяет оценить его реальный остаточный срок хранения.
Развитие технологии TTI и применение научного подхода к количественной
опенке риска безопасности пищевых продуктов позволит предпринять следующий
важный шаг, а именно начать изучение и разработку системы управления на основе
s©
О4
Рис. 3.8. Распределение конечного качества рыбного продукта при использовании альтернатив-
ных систем управления холодильной цепью SLDS и FIFO для маршрута А на рис. 3.7 (местный ры-
нок). Остаточный срок хранения соответствует времени, в течение которого продукт останется
приемлемым к моменту потребления, если хранится в изотермических условиях при О °C. Интегри-
рование отрицательной области (увеличенной в левой части рисунка) показывает количество про-
дуктов, забракованных до момента потребления
88
ГЛАВА 3
1TI, которая будет обеспечивать и безопасность и качество в холодильной цепи сбы-
та. Разработка и применение такой системы с аббревиатурой SMAS (Safety
Monitoring and Assurance System), является целью финансируемого Европейской ко-
миссией многостороннего исследовательского проекта с полным названием «Разра-
ботка и моделирование на основе TTI системы мониторинга и обеспечения безопас-
ности (SMAS) для охлажденных мясных продуктов» (проект QLK1 -677002-02545,
2003-2006). Основные цели этого проекта заключаются в следующем:
•	моделирование влияния структуры мясных продуктов и воздействия динамиче-
ских условий хранения на патогенные микроорганизмы и вызывающие порчу
бактерии;
•	объединение моделей, описывающих рост патогенных микроорганизмов, с дан-
ными по их распространенности и размеру популяции, доза-эффектам и темпе-
ратурным условиям холодильной цепи для оценки рисков с помощью и без
применения метода SMAS;
•	разработка, моделирование и оптимизация TTIс точностью, достаточной для мо-
ниторинга микробиологической безопасности мясных продуктов;
•	превращение SMAS в «дружественное к пользователю» программное обеспече-
ние;
•	оценка применимости и эффективности SMAS в реальных условиях сбыта мяс-
ных продуктов;
•	оценка степени признания ТТ1 промышленностью и концепции управления холо-
дильной цепью, а также отношения потребителей к использованию 777 и влияния
таких устройств на качество продуктов.
Информацию об этом проекте и уже полученных результатах можно найти на
сайте проекта http://smas.chemeng.ntua.gr.
Разработка и успешное внедрение новых методов для совершенствования про-
изводства пищевых продуктов минимальной переработки с увеличенным сроком
храпения, обеспечение непрерывного и надежного управления проблемной цепью
сбыта скоропортящихся продуктов будет способствовать повышению уверенности
потребителя в безопасности и качестве пищевых продуктов.
Литература
l.	ARRH EN1US, S. About the reaction rate of the inversion of non-refined sugar at souring //
Zeitschrift fur Physikalische Chemie, 1889, 4, 226-248.
2.	BELEHRADEK, J. Temperature coefficients in biology // Biol. Rev. Biot. Proc. Camb. Philos.
Soc., 1930, 5, 30-60.
3.	BIEIADERIS, C.G., SWAN, R.S., ARVANITOYANNIS, L Physicochemical properties of
commercial starch hydrolyzates in the frozen state // Food Chemistry, 1999, 64, 537-546.
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
89
4.	BLOND, G., SI MATOS, D. Glass transition of the amorphous phase in frozen aqueous systems
// Thermochimica Acta, 1997, 175,239-247.
5.	BOSTAN, A., BOYACIOGLU, D. Kinetics of non-enzymatic colour development in glucose
syrups during storage // Food Chemistry, 1997, 1997 60(4), 581-585.
6.	BUEDO, A.P., ELUSTONDO, M.P., URBICAIN, MJ. Non-enzymatic browning of peach
juice concentrate during storage // Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2001,
1,255-260.
7.	BUERA, P„ KAREL, M. Application of the WLF equation to describe the combined ellects of
moisture, temperature and physical changes on non-enzymatic browning rates in food systems
//./. Food Proc. Presen'., 1993,17,31-47.
8.	BUSH ILL, J.H., WRIGHT, W.B., FULLER, C.H.F., BELL, A.V. 'The crystallization of
lactose with particular reference to its occurrence in milk powders //J. Sci. FoodAgr., 1965,16,
622.
9.	CARDELLI, C., LABUZA, T.P. Application of Weibull hazard analysis to the determination
of the shelf life of roasted and ground coffee // Lebensmittel- Wissenschaft und  Technologic.,
2001,34(5), 273-278.
10.	CARRINGTON, A.K., GOFF, H.D., STANLEY, DAV. Structure and stability of the glassy
state in rapidly and slowly cooled carbohydrate solutions // Food Research International, 1996,
29(2), 207-213.
11.	CHAMPION, D„ BLOND, G„ LE MESTE, M„ SIMATOS, D. Reaction rate modeling in
cryoconcentrated solutions: alkaline phosphatase catalyzed DNPP hydrolysis //./. Agric. Food
Chem., 2000, 48,4942-4947.
12.	CH1RALT, A, MARTINEZ-NAVARETTE, N„ MARTINEZ-MONZO, J„ TALENS, P„
MORAGA, G., AYALA, A., FITO, P. Changes in mechanical properties throughout osmotic
processes. Cryoprotectant effect // J. Food Engineering, 2001, 49, 129-135.
13.	DALGAARD, P., MEJLHOLM, O., HUSS, FLFL Application of an iterative approach for
development of a microbial model predicting the shelf-life of packed fish // Intern. J. of Food
Microbiology, 1997,38,169-179.
14.	FU, B., LABUZA, T.P. Shelf-life prediction: theory and application // Food Control, 1993, A,
125-133.
15.	FU, B., LABUZA, T.P. Shelf-life testing: procedures and prediction methods // Quality in
Frozen Food /Erickson, M.C., Y.H. Hung. —Chapman & Hall: NY, 1997. — P. 377-415.
16.	FURUK1, T. Effect of molecular st ructure on thermodynamic properties of carbohydrates. A
calorimetric study of aqueous di- and oligosaccharides at subzero temperatures //
Carbohydrate Research, 2002, 337, 441-450.
17.	GIANNAKOUROU, M.C., TAOUKIS, P.S. Systematic application of Time Temperature
Integrators as tools for control of frozen vegetable quality //./. Food Sci., 2002, 67(6),
2221-2228.
18.	GIANNAKOUROU, M.C., TAOUKIS, P.S. Application of a TTI-based distribution
management system for quality optimisation of frozen vegetables at the consumer end // J.
FoodSci., 2003, 68(1), 201-209.
19.	GIANNAKOUROU, M.C., TAOUKIS, P.S. Kinetic modelling of Vitamin C loss in frozen
green vegetables under variable storage conditions // Food Chemistry, 2003, 83(1), 33-41.
90
ГЛАВА 3
20.	G1ANNAKOUROU, М.С., TAOUKIS, P.S. Stability of dehydrofrozen given peas pre-treated
with non-conventional osmotic agents //./. Food Sci., 2003, 68(6), 2002-2010.
21.	G1ANNAKOUROU, M.C., KOUTSOUMANIS, K„ NYCIIAS, G.J.E., TAOUKIS, P.S.
Development and assessment of an intelligent shelf-life decision system for quality
optimization of the food chill chain //_/. FoodProt., 64(7), 1051-1057.
22.	HAYAKAWA, K. New procedure lor calculating parametric values for evaluating cooling
treatments applied to fresh food // Can. Inst. Food Sci. Techno!., 1973, 69(3), 197.
23.	1IERTOG ME., A.T.M., TUSKENS, L.M.M., HAK, P.S. The effects of temperature and
senescence on the accumulation of reducing sugars during storage of potato (Solarium
tuberosum Lf tubers: a mathematical model // Postharvest Biology and Technology, 1997, 10,
67-79.
24.	JUL, M. The Quality of Frozen Foods. — Academic Press: Orlando, 1984.
25.	KIM, M.N., SALTMARCH, M., LABUZA,T.F.Nonenzymaticbrowningofhygroscopic whey
powders in open vs. sealed pouches // /. Food Proc. Presen)., 1981,5, 49.
26.	KIRKWOOD, T.B.L. Predicting the stability of biological standards and products //
Biometrics, 1977, 33, 736.
27.	KOUTSOUMANIS, K. Predictive modeling of the shelf-life of fish under nonisothennal
condit ions // Applied and Environmental Microbiology, 2001,67(4), 1821-1829.
28.	KOUTSOUMANIS, K.P., TAOUKIS, P.S., DROS1NOS, E.H., NYCIIAS, G.J.E.
Applicability of an Arrhenius model for the combined effect of temperature and CO, packaging
on the spoilage microflora of fish // Applied and Environmental Microbiology, 2000, 66(8),
3528-3534.
29.	KOUTSOUMANIS, K„ G1ANNAKOUROU, M.C., TAOUKIS, P.S., NYCIIAS, G.J.E.
Application of shelf-life decision system (SLDS) to marine cultured fish quality // Intern. J. of
Food Microbiology, 2002, 73, 375-382.
30.	KWOLEK, W.F., BOOKWALTER, G.N. Predicting storage stability from time-temperature
data // Food Techno!., 1971,25(10), 51.
31.	LABUZA, T.P. Tcmperature/enthalpy/entropy compensation in food reactions // Food
Technology, 1980, 34(2), 67.
32.	LABUZA, T.P. Shelf Life Dating. — Food and Nutrition Press: Westport, CT, 1982.
33.	LABUZA, T.P. An integrated approach to food chemistry: Illustrative cases // Food Chemistry,
2nd ed. / Fennema, O.R. — Marcel Dekker: NY, 1985. — P. 913-938.
34.	LABUZA, T.P., RIBOH, D. Theory and applications of Arrhenius kinetics to the prediction of
nutrient losses in food // Food Technol., 1982, 36, 66-74.
35.	LABUZA, T.P., TAOUKIS, P.S. The relationship between processing and shelf life // Foods
for the 90's / Birch, G.G., Campbell-Platt, G., Lindley, M.G.; London and New York
Developments Series. — Elsevier Applied Science Publishers, Ch. 6, 1990. — P. 73-105.
36.	LABUZA, T.P., EU, B., TAOUKIS, P.S. Prediction for shelf life and safety of minimally
processed CAP/MAP chilled foods: a review //J. Food Prot., 1992, 55, 741-750.
37.	LENZ, M.K., LUND, D.B. Experimental procedures for determining destruction kinetics of
food components // Food Techno!., 1980, 34(2), 51.
38.	LIM, M.H., REID, D.S. Studies of reaction kinetics in relation to the T’^ of polymers in frozen
food model systems // Water Relationships in Foods/Levine, IL, Slade, L. —Plenum Press: NY,
1991. - P. 103-122.
ТЕМПЕРАТУРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА: АНАЛИЗ И КОНТРОЛЬ
91
39.	LOPEZ-MALO, A., PALOU, Е„ BARBOSA-CANOVAS, G.V., WELTI-CHANES,
SWANSON, B.G. Polyphenolxidase activity and color changes during storage of high
hydrostatic pressure treated avocado puree // Food Research International, 1998, 31(8),
549-556.
40.	MANZOCCO, L., NICOLI, M.C., ANESE, M., PITOTTI, A., MALTINI, E.
Polyphenoioxida.se and peroxidase activity in partially frozen systems with different physical
properties //Food Research International, 1999, 31(5), 363-370.
41.	McDONALD, к., SUN, D.-W. Review: Predictive food microbiology for the meat industry //
Intern. J. of Food Microbiology, 1999, 52, 1-27.
42.	McMEEKIN, T.A., OLLEY, J.N., ROSS, T. RATKOWSKY, D.A. Predictive Microbiology:
Theory and Application. — John Wiley & Sons: NY, 1993. — P. 87-115.
43.	NELSON, K.A. Reaction kinetics of food stability: Comparison of glass t ransition and classical
models for temperature and moisture dependence: PhD thesis / University of Minne-
sota-1993.
44.	PELEG, M. On the use of WLE model in polymers and foods // Crit. Rev. Food Sci., 1992, 32,
59-66.
45.	POLYDERA, A.C., STOFOROS, N.G., TAOUKIS, P.S. Comparative shelf-life study and
Vitamin C loss kinetics in pasteurized and high pressure reconstituted orange juice //J. of
Food Engineering, 2003, 60, 21-29.
46.	RASMUSSEN, S.K.J., ROSS, T„ OLLEY, J., McMEEKIN, T. A process risk model for the
shelf-life of Atlantic salmon fillets // Intern. J. Food Microbiology, 2002, 73, 47-60.
47.	RATKOWSKY, D.A., LOWRY, R.K., McMEEKIN, T.A., STOKES, A.N., CHANDLER,
R.E. Model for bacterial culture growth rate throughout the entire biokinetic temperature
range //J. Bacterial., 1983, 154, 1222-1226.
48.	ROIG, M.G., BELLO, J.F., RIVERA, Z.S., KENNEDY, J.F. Studies on the occurrence of
non-enzymatic browning during storage of citrus juice // Food Research International, 1999,
32,609-619.
49.	SEYHAN, F., TUSKENS, L.M.M., EVRANUZ, O. Modelling temperature and pH
dependence of lipase and peroxidase activity in Turkish hazelnuts // J. Food Engineering, 2002,
52, 387-395.
50.	SLADE, L., LEVINE, IL, FINEY, J. Protein-water interactions: water as a piasticizer ofgluten
and other protein polymers // Protein Quality and the Effects of Processing / Phillips, R.D.,
Finlay, J.W. -Marcel Dekker: NY, 1989. - P. 9-123.
51.	TAOUKIS, P.S. Modelling the use of time-temperature indicators // Food Process Modeling/
Tijskens, L.M.M., Hertog ML., A.T.M.,Nicolai, B.M., - CRC Press: NY, 2001. - P. 402-431.
52.	TAOUKIS, P.S., LABUZA, T.P. Applicability of time-temperature indicators as shelf life
monitors of food products //J. Food Sci., 1989, 54(4), 783-789.
53.	TAOUKIS, P.S., LABUZA, T.P. Summary: Integrative concepts (shelf life testing and
modeling) //Food Chemistry, 3rd ed., Ch. 17 / Fennema, O. — Marcel Dekker: NY, 1996. —
P. 1013-1042.
54.	TAOUKIS, P.S., LABUZA, T.P. Time-Temperature Indicators (TTLs) // Novel Food
Packaging Techniques, Ch. 6 / Ahvenainen R. — Woodhead Publishing: Cambridge, UK,
2003. - P. 103-126.
92
ГЛАВА 3
55.	TAOUKIS. P.S., LABUZA, T.P., SAGUY, I.S. Kinetics of food deterioration and shelf-life
prediction // Handbook of Food Engineering Practice / Valentas, K.J., Rotstein, E., Singh,
R.P. — CRC Press: NY, 1997. — P. 361-403. [Имеется русский перевод — см. Пищевая ин-
женерия: справочник с примерами расчетов. — СПб: Профессия, 2004. — 848 с.|
56.	TAOUKIS. P.S., BILL М„ GIANNAKOUROU, М. Application of shelf life modelling of
chilled salad products to a TTI based distribution and stock rotation system // Acta Hort.,
1998, 466, 131-140.
57.	ТЕМ PLEM AN, G„ SIIOLL, J J., LABUZA, T.P. Evaluation of several NMR. techniques for
solids in lat determination in commercial fats //J. Food Set., 1977, 42, 432.
58.	TEREFE, N.S., HENDRICKX, M.E. Kinetics of the pectin methylesterase catalyzed
de-esterification of pectin in frozen food model systems // Biotechnol. Prog., 2002, 18,
221-228.
59.	TEREEE, N.S., MOKWENA, K.K., VAN LOEY, A., HENDRICKX, M.E. Kinetics of the
alkaline phosphatase catalyzed hydrolysis of disodium p-nitrophenyl phosphate in frozen
model systems // Biotechnol. Prog., 2002, 18, 1249-1256.
60.	TORREGGIANI, D., FORNI, E„ GUERCILENA, L, MAESTRELLI, A., BERTOLO, G„
ARCHER, G.P., KENNEDY, C.J., BONE, S., BLOND, G„ CONTRERAS-LOPEZ, E„
CHAMPION, D. Modification of glass transition temperature through carbohydrate
additions: effect upon colour and anthocyanin pigment stability in frozen strawberry juices //
Food Research International, 1999, 32, 441-446.
61.	VAN ARSDEL, W.B., COPLY, MJ., OLSON, R.L. Quality and Stability of Frozen Foods. -
Wiley-Intcrscience: NY, 1969
62.	VAN BOEKEL, M.A.J.S. Kinetic modeling // Food Process Modeling / Tijskens, L.M.M.,
Ilcrtog ML, A.T.M., Nicolai, B.M. - CRC Press: NYork, 2000. - P. 35-59.
63.	WILLIAMS, M.L., LANDEL, R.F., FERRY, J.D. The temperature dependence of relaxation
mechanisms in amorphous polymers and other glass-forming liquids //J. Chem. Eng., 1955,77,
3701-3707.
64.	YOSIIIOKA, S., ASO, Y., UCH1YAMA, M. Statistical evaluation of nonisothermal
prediction of drug stability //J. Pharmaceutical Sci., 1987, 76(10), 794-798.
ГЛАВА 4
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА
И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
Р. Е. Шоутен и О. Ванкоотен,
Университет Вагенинген,
Г. Джалинк, И. Ф. Капперс, Дж. Ф. Г. Снел и В. Джорди,
Международный центр изучения растений, Нидерланды
4.1.	Введение
Качество — важное свойство сельскохозяйственных продуктов. Дать определение
качеству не легко — подходящим определением может быть «пригодность для ис-
пользования» 136j пли «соответствие назначению» [76]. При интерпретации качест-
ва продукта каждый человек использует разные критерпип. Чтобы иметь некото-
рую практическую основу для решения связанных с качеством вопросов, в работе
[82] было введено понятие «приемлемости» (acceptability). Когда кто-то принимает
решенис о приемлемости продукта, то его качество сравнивают с некоторым крите-
рием — нижним пределом качества. Если качество выше этого предела, то продукт
считается приемлемым, в противном случае его отвергают [93]. Таким образом, при-
емлемость зависит от качества продукта и от значения предела приемлемости, кото-
рый в основном определяется экономическими и психологическими факторами.
Качество продукта в значительной степени определяют присущие ему свойства.
Приемлемость напрямую связана с сохранением качества продукта. Что касается
фруктов и овощей, то их свойства — цвет, твердость и вкус — со временем меняются.
Сохранность качества измеряется временем, в течение которого свойства продукта
выше предела приемлемости. Таким образом, сохранность качества объединяет в
себе два аспекта приемлемости продукта (предел приемлемости и качество продук-
та) в общепринятый показатель качества [84]. Понятия «сохранность качества» и
«срок хранения» зачастую выступают как взаимозаменяемые и, несомненно, тесно
связаны между собой. Срок хранения — это сохранность качества при унифициро-
ванных условиях хранения [82].
Понятие «сохраняемость качества» позволяет (формально разделить изучение
качества на две категории. Примерами недавних исследований, направленных на
изучение пределов приемлемости, являются выявление отношения потребителей к
региональным предпочтениям в питании [89], проведение органолептических ана-
4
IJ I ABA 4
лизов 153] ii изучение потребительской ценности (58]. В данной главе основное вни-
мание мы уделим другой категории, а именно факторам, влияющим на состояние
плодов, которое, как правило, характеризуется ухудшением показателей качества
после сбора урожая. Пока продукт остается приемлемым, он перемещается по цепи
хранения и сбыта. Прогноз сохранности качества приносит значительную пользу
всем участникам пищевой цепи, включая потребителей, получающих продукт га-
рантированно качественный, и производителей, получающих возможность не толь-
ко поставлять его на внутренний рынок, но и экспортировать.
Возможности влиять на сохранность качества постоянно совершенствуются -
как с помощью ряда послеуборочных технологий и селекции, так и благодаря гене-
тической модификации растений. В настоящей главе основное внимание мы уделим
сохранению наиболее важных показателей качества плодов, а именно их твердости и
цвету. Паша цель — познакомить читателя с новейшими результатами анализа твер-
дости и цвета с физиологической и генетической точек зрения и обозначить основ-
ные препятствия на пути прогресса в этой области.
4.2.	Физиология твердости плодов и овощей
Твердость — свойство текстуры продукта, ощущаемое во рту. Твердость формиру-
ется несколькими факторами [87]:
•	тургориым давлением внутри живых клеток и связанной с ним упругостью тка-
ни;
•	внутриклеточными веществами, например, крахмалом;
•	внутриклеточным сцеплением, определяемым прочностью химических связей
составлющих клеточных стенок;
•	межклеточным сцеплением имеющим химическую природу и определяемым, на-
пример, свойствами пектина;
•	общим строением и формой отдельных клеток;
•	общим строением и морфологией тканей, например, прочностью и распределе-
нием сосудистой ткани.
Если основным фактором твердости является тургор, то продукты бывают мяг-
кими и сочными (в частности, малина). Если твердость обеспечивается в основном
пектином, то продукты будут хрустящими и сочными (в частности, яблоки). Если
твердость обеспечивается в первую очередь свойствами клеточных стенок, то про-
дукты становятся рыхлыми и суховатыми (в частности, перезревшие помидоры).
Если формирование твердости обусловлено сосудистой тканью, то продукты харак-
теризуются как жесткие и волокнистые (в частности, спаржа).
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
95
Твердость продукта обычно обусловливается несколькими факторами и, веро-
ятно, именно это обстоятельство свидетельствует о том, что мы еще недостаточно
понимаем причины ее вариативности и связанной с ней разной сохранности качест-
ва. Ряд факторов, влияющих на твердость, - от дефицита воды, степени солнечной
радиации и температуры при росте растения (факторы внешней среды), азотного,
фосфорного, калиевого и особенно кальциевого питания (факторы сорта или куль-
туры) до размеров плодов, степени зрелости при уборке и содержания волокон ((фи-
зиологические факторы) рассмотрены в работе [70].
Для ряда плодов, включая яблоки, дыни и помидоры, снижение твердости ха-
рактеризуется тремя явно выраженными фазами. Фрукты медленно размягчаются
в течение первой фазы, более быстро — во второй и снова медленно — в третьей фа-
зе. Яблоки становятся мягче на 25-50% при окончательной твердости 25-50 Н, а то-
маты и киви размягчаются на 75-100% при окончательной твердости 0-10 Н. Если
началась вторая фаза, то последующее размягчение трудно замедлить. Таким обра-
зом, для достижения более длительного сохранения качества необходимо пролон-
гировать первую сразу размягчения. К сожалению, о клеточных механизмах, управ-
ляющих началом и скоростью размягчения в той или иной фазе, известно очень ма-
ло [35].
Для оценки твердости часто применяют «тест на прокол». Зависимость между ре-
зультатом .этого теста и органолептическим восприятием не всегда точно выражена.
С одной стороны, чтобы эксперт средней квалификации мог почувствовать разницу в
твердости плодов, требуется довольно большая разница (6 II), и это указывает на то,
что тест на прокол является подходящим способом измерения твердости. С другой
стороны, некоторое различие в текстуре яблок не всегда адекватно прогнозируется
инструментальными тестами [25]. Минимальные пределы твердости, установлен-
ные на основе тестов на прокол, могут применяться для определения приемлемого
пищевого качества различных сортов яблок, например, для сорта Golden Delicious -
44 Н, а для сорта Gala — 56 II [31].
В работе [81] изучалось поведение яблок сорта Golden Delicious при низкотемпе-
ратурном хранении в обычной атмосфере и в регулируемой газовой среде (РГС).
Интересно, что снижение твердости прекратилось примерно при значении сжатия
5,5 кг при хранении яблок в обычной атмосфере и при 7 кг — в РГС. Дипампкгг твер-
дости (7) в ходе хранения описывалась просл ой реакцией первого порядка с конеч-
ной твердостью /%х. При применении этой модели к хранению яблок оказывается,
что для каждого способа хранения %1Х различно. Вполне может быть, что хранение в
РГС предотвращает развитие некоторого иного механизма снижения твердости и
что при хранении в обычной атмосфере он обусловливается совместным действием
двух механизмов. Таким образом, при хранении в обычной атмосфере конечная
твердость после снижения /ц и обусловливается только /фх, а при хранении в РГС
она характеризуется /щх и начальной величиной твердости, на которую влияет вто-
96
ГЛАВА 4
рой механизм (рис. 4.1). Хотя скорость реакции по второму механизму (А^) в 10 раз
меньше, чем скорость реакции по первому механизму (Ар), этот процесс все-такп
можно обнаружить, проверяя различные кажущиеся значения /щх. Такое поведение
особенно заметно, если продукты хранятся при различных температурах [85].
F=F,+F2+Ffix
Рис. 4.1. Модель изменения твердости яблок. Два различных механизма потери твердости (ввер-
ху слева) объединены в схематичном представлении модели твердости (нижняя левая часть).
В правой части рисунка показаны изменение твердости яблок при хранении в РГС и в нерегулируе-
мыхусловиях (жирные линии), минимальная твердость (Ffix) и изменение потери твердости по вто-
рому механизму (F2)
4.3.	Методы улучшения
твердости плодов
4.3.1.	Твердость и физиологические факторы
Яблоки, обработанные I-метнлциклопропеном (МЦП), ингибирующим действие
этилена, размягчаются медленнее и по сравнению с необработанными яблоками ха-
рактеризуются пониженной концентрацией этилена. Твердость яблок, обработанных
МЦП повторно во время хранения, выше, чему яблок, обработанных однократно сра-
зу же после сбора [511. Было показано, что этилен необходим для продуцирования
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
97
полигалакгуроназы (ПГ) даже на поздней стадии созревания [29]. МЦП-обработка
плодов томатов замедляет развитие цвета, размягчение и продуцирование этилена от
технической до потребительской стадий зрелости. МЦП оказывает тормозящее воз-
действие на созревание, продолжающее 5-7 дней, даже на поздних стадиях зрелости,
и этот эффект можно продлить путем дополнительной обработки [30]. Тот факт, что
МЦП может применяться для замедления созревания на различных стадиях зрело-
сти и он не отнесен к токсическим веществам, делает этот метод привлекательным
для его дальнейшего совершенствования и применения на практике. МЦП уже одоб-
рен Управлением по охране окружающей среды и поступает на рынок под маркой
Smart Fresh, Еще один метод повышения твердости и сохранения цвета томатов пред-
ложен в работе [46] и заключается в обработке томатов определенной дозой! ультра-
фиолетового излучения. Это позволяет на 7 сут задержать климактерическую реак-
цию, сопровождавшуюся снижением интенсивности дыхания и продуцирования эти-
лена. Замедление развития цвета и размягчения в данном случае приписывается под-
держанию высокого уровня путресцина, физиологическая функция которого проти-
воположна этилену.
Упаковка плодов с использованием РГС, обеспечивающая повышенную концен-
трацию в упаковке диоксида углерода и пониженное содержание кислорода и этиле-
на, может замедлять потерю качества в послеуборочный период у широкого спектра
продуктов [37]. Изменение состава газовой среды зависит от проницаемости упако-
вочной пленки, интенсивности дыхания, характеристик диффузии газа и состава
среды внутри упаковки. При использовании газовой среды с различными характе-
ристиками отмечается тесная взаимосвязь между скоростями размягчения и газооб-
мена яблок сорта Braebuhr[28]. Это свидетельствует о том, что размягчение фруктов
непосредственно (метаболически) связано с газообменом. Применение упаковки с
РГС в сочетании с абсорбентом (природной глиной), поглощающим воду и летучие
вещества, улучшает характеристики твердости малины по сравнению с использова-
нием упаковки только с РГС [86].
4.3.2.	Твердость и генетические факторы
Плоды обычно подразделяют на климактерические (характеризующиеся повышен-
ными интенсивностью дыхания и биосинтезом этилена) и неклимактерпческис (без
биосинтеза этилена). Хотя последние могут реагировать на этилен, для их созрева-
ния этилен не требуется. I I наоборот, этилен необходим для координации и заверше-
ния созревания климактерических фруктов. Это было продемонстрировано при
изучении трансгенных (климактерических) томатов с заблокированным синтезом
этилена. Этилен синтезируется из 5-аденозил-1-мстионипа при участии двух фер-
ментов — АС С-спите газы и ЛСС-окспдазы. Снижение продуцирования этилена в
7 Зак 557
98
ГЛАВА 4
процессе созревания приводит к подавлению антисмысловых линии ЛСС-синтетазы
и ЛСС-оксидазы [55]. Прямая корреляция между твердостью и образованием этиле-
на была установлена после обнаружения в томатах мутации М'(от Never пре — букв,
«никогда нс созревающий»). У арабидопсиса (Arabidopsis) клонированный ген Nr
кодирует белок гомологично рецептору этилена (ETRA), но в нем отсутствуют домен
реагирующего регулятора, обнаруженный в ETRA, и связанные транспортеры сигна-
ла. Замена всего лишь одной аминокислоты, экспрессированная в трансгенных рас-
тениях, обеспечивает томатам нечувствительность к этилену [94].
У томатов мутант Nr относят к классу одногенных мутаций. Мутанты rin
(ripening inhibitor, «ингибитор созревания»), nor (non-ripening, «не созревающий»),
Nrn Cnr (colourless non-ripening, «бесцветный не созревающий») изучены достаточно
хорошо. Мутанты rin у плодов и мутанты пог у томатов не способны синтезировать
этилен и не созревают даже в случае его экзогенного применения. Тем не менее, при
экзогенном применении этилена наблюдаются некоторые проявления чувствитель-
ности к этилену, включая индуцирование генов, нм регулируемых 197]. Таким обра-
зом, возможно, что некоторые процессы созревания протекают независимо от этиле-
на. Мутации rin и пог представляют гены, работающие в начале пути биосинтеза эти-
лена. Ген, соответствующий мутации rin, был клонирован, и оказалось, что
созревание контролируется, в частности, транскрипционным фактором, располо-
женным в MADS-боксе (регуляторном участке ДНК) [52 ]. Представляет интерес тот
факт, что гомолог RIN-ста выделен и в землянике, неклимактернческом растении,
что дает возможность предположить наличие общего механизма регуляции созрева-
ния у всех плодов [92]. Мутации rin и пог широко использовались для создания гиб-
ридов томатов с улучшенными показателями твердости [74]. Мутант Спгхарактери-
зуется твердыми плодами со значительно пониженным межклеточным сцеплением
(что проявляется их в рыхлой текстуре) и полным отсутствием биосинтеза кароти-
ноидов [17]. Рыхлость фенотипа Сиг отражает значительные изменения в структуре
клеточных оболочек перикарпия (околоплодника) и специфические изменения в
структуре пектина [56]. По-видимому, изменения, происходящие в ходе созревания
Cnr-плодов, приводят к дефициту пектинов, поперечно-связанных кальцием, что
влияет на способность поддерживать межклеточное сцепление. Клетки зрелых
Сдг-плодов не разрываются, а отделяются по срединной ламелле, что и формирует
рыхлую структуру [75].
Исследования трансгенных плодов дают ценную информацию о значимости оп-
ределенных ферментов с точки зрения их вклада в формирование твердости. Очень
важной областью, от которой зависит сохранение межклеточного сцепления и «упа-
ковка» клеток в плодовых тканях является срединная ламелла, основными компо-
нентами которой являются пектиновые полимеры [91]. Размягчение обычно связы-
вают с увеличением содержания водорастворимых пектинов в начальной стадии со-
зревания. Ранее считалось, что ферментом, регулирующим растворимость пектинов
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
99
и, следовательно, размягчение, является нолпгалактуропаза. Электронная микро-
скопия показала, что обработка неспелых плодов полигалактуроназой вызывает раз-
рушение срединной ламеллы, подобное наблюдаемому в спелых яблоках [2]. Тем не
менее изоляция генов и изучение функциональных характеристик полигалактуро-
назы в трансгенных томатах (мутантов и/?) свидетельствуют о том, что для инициа-
ции размягчения одной полигалактуроназы недостаточно, и, по-видимому, в этом
процессе участвуют дополнительные факторы [23]. В метаболизм клеточных стенок
вовлечен другой фермент, пектппметилэстераза, который может либо повышать
доступность полигалактуропазы для ее пектинового субстрата [91], либо вызывать
деэтерпфпкацшо областей высокомстоксилпрованных пектинов, что может прояв-
ляться в их набухании и растворении [98]. Антисмысловое подавление пектипмети-
лэстеразы плодов томатов приводит к снижению расщепления пектинов, но проис-
ходящее при этом подавление полигалактуроназы не меняет дополнительных ха-
рактеристик созревания, в том числе размягчение [80]. Роль дополнительных
ферментов в яблоках рассматривалась в работе [35], но, по-видимому, ни один из
них не является специфическим для размягчения. Во многих модификациях кле-
точных стенок в ходе созревания участвуют экспапспны — белки, способные ослаб-
лять клеточные стенки 112]. Выли выделены гены экспапспнов томатов и земляни-
ки, регулируемые в ходе созревания плодов в начале пути биосинтеза [ 11, 68]. По-
давление в томатах специфичного к созреванию плодов экспансина Ехр\, приводит
к снижению размягчения, асупсрэкспрсссия — к его повышению, включая размягче-
ние уже сформированных зеленых плодов [4]. Трансгенный сайленсинг генаэкспан-
еппа LeExpi проявлялся в большей твердости плодов томатов. При подавлении экс-
прессии LeExp\ не отмечается изменений размеров плодов и их количества на расте-
нии, а срок хранения увеличивается на 5-10 сут [5]. В регулировании активности
ферментов, модифицирующих клеточные стенки, участвуют СУ’Р-азы. Плоды анти-
смысловых томатов меняют цвет обычным образом, но не способны нормально раз-
мягчаться. Это сопровождается снижением содержания в клеточных стенках двух
гидролаз — пектпнэстеразы и полигалактуроназы [45].
В мягких плодах (например, в землянике) нолпгалактуропаза присутствует в ед-
ва различимых количествах [54], и более важную роль в размягчении играют такие
ферменты, как пектатлиаза. У трансгенных растений с внедренной антисмысловой
последовательностью гена пектатлиазы земляники под контролем промотора 355
отмечено пониженное размягчение плодов [34]. В случае трансгенных растений ана-
лиз in vitro свидетельствует о меньшем набухании и пониженном количестве ионо-
связанных пектинов. Относительно недавно были выделены два клона (гена) пек-
татлиазы земляники [3]. Атмосфера, обогащенная СО2, способствует твердости пло-
дов земляники [77]. Интересно, что экспрессия обоих генов пектатлиазы значитель-
но снижает продолжительность послеуборочного хранения ягод при высоком содер-
жании СО2.
100
ГЛАВА 4
Анализ QTL (Quantitative Trait Loci, локусы количественных признаков) позво-
ляет выделить участки генома, влияющие на вариативность признака. Анализ QTL
томатов свидетельствует, что вариативность органолептического качества, опреде-
лявшегося физическими и органолептическими методами, контролируют несколь-
ко участков хромосом. Значительное влияние на сочность плодов оказывает участок
вблизи локуса Спгмл хромосоме 2 [6]. Генетическая составляющая вариации твердо-
сти яблок, измерявшаяся с помощью пенетрометра, и их жесткость (определявшая-
ся методом акустического резонанса и органолептически) описаны в работе [40]. Из-
меряемая пенетрометром твердость плода объединяет в себе компрессионную жест-
кость и сопротивление сдвигу. Это комплексное измерение нашло отражение в
анализах QTL, где значимые показатели QTL наблюдаются для трех групп сцепле-
нии из предварительно подготовленной их карты [471. Высоко значимый показатель
QTL выявлен для степени хруста, сочности, рыхлости (пористости) и общей прием-
лемости. Последующие исследования подтвердили, что этот единственный значи-
мый показатель QTL имеет высокую степень корреляции с сочностью и хрустом пло-
да [41].
4.4.	Физиология цвета плодов
Цвет не является непосредственным качественным показателем, но он сильно свя-
зан с со степенью физиологической зрелости и может оцениваться неразрушающи-
мн методами. Цвет многих продуктов меняется от зеленого к красному (томаты,
вишня, земляника) и к желтому (бананы, огурцы, брокколи). Измерение цвета
обычно производится с помощью устройств, принцип действия которых основан на
шкалах цветности С7£*, например, прибор Minolta Chroma Meter, RGB (в видеокаме-
рах) или на спектрах отражения (например, у спектрофотометра с интегрирующей
сферой). При испол ьзовании системы RGB цвет характеризуется тремя значениями:
R (красный), G (зеленый) и В (синий). Таким способом можно выразить не всевоз-
можные цвета, п этого недостатка лишена система CIE Lab [96]. Практический не-
достаток использования системы CIE Lab заключается в том, что она зачастую по-
зволяет анализировать цвет лишь очень небольших поверхностей, тогда как видео-
камерой можно без труда оценивать цвет больших площадей, складывающийся из
сотен тысяч отдельных измерений (точек) RGB. Кроме того, 7?СВ-изображения
можно редактировать с помощью стандартного программного обеспечения распо-
знавания цвета [71]. С появлением недорогих экспресс-спектрофотометров для
оценки физиологического состояния растений все чаще стали использоваться спек-
тры отражения [60]. При определении стадий созревания томатов спектральные
изображения обладают большей различительной силой, чем стандартные RGB-mo-
* МКО, Международная комиссия ио освещению. — Примем, перев.
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
101
бражепия |61 ] (способ согласования определенных спектральных характеристик
нескольких сортов яблок с содержанием хлорофилла, каротиноидов л антоцианов
описан в работе [501).
Относительно недавно была предложена модель формирования цвета, описы-
вающая развитие цвета огурцов в процессе хранения без доступа света. Эта модель
основывается tia опубликованных данных по процессам синтеза и распада хлоро-
филла с учетом терминологии формирования цвета. Применение сведений, относя-
щихся к распаду хлорофилла, здесь достаточно очевидно, однако использование
данных о его синтезе далеко не очевидно. Тем не менее тщательное изучение данных
неразрушающих, многократных анализов цвета на отдельных огурцах показало, что
их зеленый цвет иногда усиливается в течение нескольких первых дней хранения
без доступа света. Поэтому можно было предположить, что иротохлорофпллид
(РМ), бесцветный прекурсор хлорофилла, и хлорофиллид могут трансформиро-
ваться в компоненты цвета в точение послеуборочного периода. В процессе синтеза
хлорофилла Pchl преобразуется в хлорофиллид (chi) и затем — в хлорофилл (CI1L)
|63|. Наиболее вероятный пучь распада хлорофилла в плодах - расщепление при
участии хлорофиллазы с образованием хлорофпллпда, который преобразуется сна-
чала в коричневые пигменты и, в конечном итоге, -- в бесцветные компоненты [261.
Интересно, что хлорофиллид участвует как в распаде хлорофилла, так и в его синте-
зе (рис. 4.2). Все это дае т возможность, основываясь на физиологических процессах
и неразрушающих методах измерения цвета, создать модель формирования цвета,
достаточно хорошо описывающую изменение цвета огурцов в виде функции време-
ни и температуры (рис. 4.2). Лимитирующим фактором сохраняемости качества в
данном случае является время достижения предельного значения цвета, которое мо-
жет быть оценено по количеству иротохлорофиллида па момент уборки [72]. Можно
предположить, что идентичные процессы (формирования цвета (за исключением
численных значений кинетических параметров для огурцов) происходят и в других
неклпмактерических продуктах, которым свойственны такие же изменения цвета
(например, в зеленых бобах, брюссельской капусте в др.).
У климактерических (фруктов, подобных бананам, и у продуктов климактериче-
ского типа, подобным брокколи (капусте спаржевой), эволюция цвета от зеленого до
желтого не одинакова. Брокколи убирают неспелой, что создает у растения значи-
тельный стресс вследствие нарушения снабжения его энергией, питательными ве-
ществами и гормонами, и это проявляется в очень коротком сроке хранения. Обыч-
ная уборка спаржи на стадии быстрого роста приводит к тому, что срезанные побеги
теряют большое количество сахарозы и происходит существенное изменение экс-
прессии генов. Это вызывает заметное изменение в метаболизме, включая потери
белков п липидов и накопление аминокислот, которое может быть описано как реак-
ция голодания 1571.
102
ГЛАВА 4
Деградация цвета Синтез цвета
Продолжительность хранения, сут
Бесцветные компоненты
2.	Цвет = CHL + chi
Рис. 4.2. Модель формирования цвета огурцов. Данные из опубликованных работ по расщепле-
нию и синтезу хлорофилла (вверху слева) схематически представлены внизуслева. В правой части
рисунка графически изображено изменение цвета трех огурцов, хранившихся при 20 °C, с различ-
ным начальным количеством протохлорофиллида (Pchl0). Также приведено предельное значение
цвета, свидетельствующее об окончании периода сохраняемости качества
Важную ро. н> в регулировании пожелтения брокколи играет .п илен, так как по-
теря хлорофилла связана с увел имением сии теза этилена в бутонах брокколи. Инте-
ресно, что обработка растения цитокинином увеличивает' послеуборочный срок
хранения, так как в атом случае наблюдается снижение потери хлорофилла и .за-
держка аккумуляции аспарагина, но не сказывае тся на потерт* сахарозы 114|. У ба-
нанов разви тие цвета от зеленого к жел тому отличается от процесса, описанного
для огурцов. Например, в процессе созревания не происходит накопления ни хло-
рофп.ктида, ни феофорбида (интересно, ч то при 35 °C в кожуре банана хлорофилл
сохраняется лучше, чем при 20 "С). Это может быть объяснено как температурной
чувствительностью диссоциации хлорофилла из тилакоидной мембраны 1151, таки
существованием другого нуги расщепления хлорофилла. Хлорофилл может расще-
пляться окислительными ферментами in vitro 133). Напротив, анализ цвета бананов
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
103
в ходе созревания свидетельствует о том, что с увеличением температуры их цвет
меняется сильнее [8].
Формирование красного цвета можно также разделить на климактерический и
неклимактерический случаи. Послеуборочное формирование цвета (например, у не-
климактерической земляники и вишни) происходит в диапазоне от светло-красного
до темно-красного, что свидетельствует о продуцировании антоцианов. По механи-
стической физиологической модели формирование цвета связано с образованием
гнили в период храпения земляники без доступа света. Это потенциально возможно,
поскольку прекурсоры антоцианов и проантоцианов (неспецифпческпе фермент-
ные ингибиторы, которые удерживают в состоянии покоя грибы, ответственные за
развитие гнили) имеют общего для них прекурсора. Лимитирующий фактор сохра-
няемости качества (период, в течение которого у земляники не наблюдается прояв-
лений гнили) зависит от количества этого прекурсора на момент сбора ягод [71].
Изменение цвета от зеленого к красному в климактерических томатах, красном
перце и яблоках в значительной степени обусловлено превращением хлоропластов в
хромопласты. В ходе фотосинтетической деградации мембран хлорофилл метаболи-
зируется и детоксифицируется [48], при этом синтезируется большое количество
каротиноидов (главным образом p-каротпна и ликопина). Прекурсором каротинои-
дов является геранил-геранилдифосфат, и преобразование его в фитол — первый
шаг в биосинтезе каротиноидов. На следующих этапах происходит десатурация фи-
тола и ^-каротина с образованием ликопина, ответственного за формирование крас-
ного цвета у спелых плодов томата. Ликопин может подвергаться циклизации до р-
или а-каротипа. У яблок в процессе окрашивания кожуры в красный цвет согласо-
ванно участвуют пять антоциановых ферментов [32]. Накопление ликопина в тома-
тах в ходе их созревания происходит вследствие пониженной циклизации ликопина
и присутствия усиливающей созревание фитол-сиптетазы [18].
4.5.	Методы улучшения и сохранения цвета
4.5.1.	Физиология
Улучшения сохраняемости качества неклимактерических продуктов с эволюцией
цвета от зеленого к желтому можно достичь с помощью применения комбинирован-
ных неразрушающих методов измерения цвета и механистической физиологиче-
ской модели (см. рис. 4.2). У отдельных огурцов сохраняемость качества обусловле-
на концентрацией протохлорофил л ид а при сборе (Pchlo). Если значения РМц полу-
чены для партии огурцов (огурцов, выращенных в одних и тех же условиях), то их
104
ГЛАВА 4
вероятностное распределение варьирует между двумя граничными значениями,
вблизи которых оно имеет скос (рис. 4.3). Одна из границ приходится на нуль, что
указывает на отсутствие прекурсора цвета и связанную с этим быструю потерю зеле-
ного цвета огурцами этой партии. Другая граница одинакова для иартий одного сор-
та растений. Эта зависящая от сорта граница может рассматриваться как сортоспе-
цифпчпый цветовой идентификатор сохраняемости качества [73]. по которому от-
четливо различаются два промышленных сорта огурцов (см. рис. 4.3). Этот метод
может использоваться для отбора сортов с высокой сохраняемостью качества.
Созревание многих климактерических плодов и плодов климактерического ти-
па ингибирует 1-метплциклопропен (МЦП). Особенно это проявляется в их твер-
дое! и и цвете*. Например, применение МЦП увеличивает сохранение цвета брокко-
ли более чем на 20% [1 ]. Понижение интенсивности дыхания, образование этилена,
меньшая потеря твердости и кислотности, меньшее изменение цвета кожицы с зеле-
ного на желтый отмечены у быстро созревающих летних сортов яблок на протяже-
нии всего срока хранения [64]. Также могут применяться и другие замедлители раз-
вития цвета с функцией, аналогичной МЦП. Сохранить зеленый цвет помогает гиб-
береллиновая кислота (растительный гормон), и ее применяют для предуборочного
Рис 4.3. Распределения PchlQ для осенних (□) и весенних (О) партий огурцов двух промышленны>
сортов. Сортовая граница сохраняемости качества обозначена пунктирной линией
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
105
опрыскивания цитрусовых пли их послеуборочной обработки погружением [62].
Для предотвращения созревания бананов могут использоваться этпленокспд и ди-
оксид серы. Обработка плодов этими веществами доказала свою эффективность,
позволяя сохранить свежий внешний вид и хороший цвет при минимальном разви-
тии плесени [95|.
Для увеличения сохраняемости качества плодов (например, земляники), харак-
теризующихся неклпмактерическим формированием красного цвета вследствие об-
разования антоцианов, может применяться послеуборочная тепловая или световая
обработка. Световая обработка позволяет избавиться от слабой выраженности крае-
вого цвета и «белых воротничков», уменьшив в то же время проявления фруктовой
гнили и увеличив сохраняемость качества [69]. Применение для земляники (сорта
Selva) тепловой обрабо тки (45 °C в течение 3 ч) в сочетании с упаковкой в РГС дает
после имитации рыночного периода снижение грибковой порчи, размягчения и раз-
вития красного цвета, особенно если продуцируемый в ходе тепловой обработки
СО2 присутствует в упаковке (90). По-видимому, световая обработка в равной сте-
пени влияет на формирование красного цвета и снижение грибковой гнили, а тепло-
вая характеризуется повышением устойчивости к грибковой гнили и слабым воз-
действием на формирование красного цвета.
4.5.2.	Генетика
Считается, что ци токинины задерживают старение, поскольку поддерживают цело-
стность клеток, предотвращая утечку из вакуоли в цитоплазму протеаз, гидролизи-
рующих белки (например, хлоропласт). Тем самым они позволяю'!’ сохранить хло-
рофилл. Первоначально ген ipt был с использованием методов генной инженерии
суперэкспрессироваи в трансгенном табаке. Этот ген кодирует пзопентил-фос-
фотрансфера.зу, фермент, который катализирует фазу синтеза цитокинина. Супер-
эксирсссирование гена ipt не только замедляет старение листьев, но и снижает рост
н продуктивность [21]. В работе [20] предложена стратегия авторегуляции образо-
вания цитокинина с помощью высокоспецифичного к старению промотора 5/1G12,
присоединенного к гену ipt в растении табака. Химерический геи	акти-
вируется только в начале старения, тем самым предотвращая суперэкспрессию. По-
мимо табака эта стратегия также использовалась для салата-латука (сорта Evola)
[49]. Сформировавшиеся (зрелые) растения характеризуются нормальной морфо-
логией без отличий в массе сырой ткани и диаметре головки при сохранении содер-
жания хлорофилла is листьях. В трансгенных луковицах на стадии рассады и на по-
следующих стадиях развития отсутствуют стареющие листья. Интересно, что при
индуцировании старения посредством азотного голодания быстро снижается об-
106
ГЛАВА 4
щее содержание азота и нитрата, а также рост трансгенных п контрольных расте-
нии, но в трансгенных растениях сохраняется хлорофилл в нижних (внешних) ли-
стьях. Помимо промотора SAGV2 совместно с геном ipt применяются также промо-
торы />5(7529 иpSG766A. Эти химерические гены применялись для трансформации
брокколи [10]: в результате трансгенные брокколи характеризовались 50%-ной со-
храняемостью хлорофилла после четырех суток хранения при 25° С. Эффект замед-
ления пожелтения в отрезанных листьях наблюдается у 31% трансформантов, в
гроздьях цветочных бутонов — у 16% и одновременно в листьях и гроздьях — у 7%.
Применение гена ipt совместно с другими промоторами в целом не привело к успеху
вследствие избыточного образования цитокининов, приводивших к аномалиям в
развитии [21]. Для получения повышенных концентраций цитокининов могут при-
меняться и другие гены. Так, PetE-KNATl, kn/-подобный гомолог, контролируемый
промотором PetE пластоциаиина гороха, является химерическим геном, успешно
применяющимся для задержки старения листьев салата-латука [19]. Гены kn!
обычно экспрессируются в коротких меристемах, и их сунерэкснрессировапис при-
водит к появлению признаков, характерных для измененной физиологии цитоки-
нина.
Активация цитокининов и фитохрома влияет на качество растений и их органов
и вызывает аналогичные морфогенетические и биохимические реакции [79]. Цито-
кинины состоят из пуриновой структуры с различными боковыми цепочками. На-
тивные цитокинины с ароматической гидроксилированной боковой цепью (топо-
липы) значительно задерживают процессы старения в старых собранных растениях
[78]. Для згой группы цитокининов было установлено (с использованием
£СМ5/Л/5-пдеитпфикации), что фитохромная активация коротким импульсом
красного света вызывает в течение 70 мин временную аккумуляцию только метапо-
лина (рибоцида, метагпдроксилпрованпого цитокинина) и никаких других изопре-
ноидных цитокининов (рис. 4.4) [38]. Недавние эксперименты с различными фито-
хромными мутантами томатов показали, что накопление метаполииа в листьях то-
матов обусловлено именно активацией фитохрома В, а не фитохромом А.
Существуют многочисленные «цветные» мутанты томатов [24]. Например, му-
тант Спг характ еризуется низким уровнем содержания каротиноидов, фитола и ли-
копина. Экстракты из спелых плодов характеризуются пониженной способностью
синтезировать геранил-геранплдпфосфат (прекурсор каротиноидов), а также от-
щ'тст'гмл'м dvoTro.’L-<.-iuvve v-\3u (17I R работе [671 нес поцокались ива пигментных mv-
J '	~	-	1	t J	i	i ’J
танта томатов, [3 и og. [3 -- единственный доминантный ген, который увеличивает со-
держание каротина, a og — рецессивная мутация, характеризующаяся отсутствием
[3-каротина и повышенным содержанием ликопина. Клонирование обоих генов по-
казало, что [3-ген кодирует лпкопин-е-цпклазу, основной фермент, преобразующий
ликопин в [З-каротин. В процессе развития плода растет содержание информацион-
ной РНК ликопин-иродуцирующих ферментов и фптол-десатуразы, а содержание
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
107
Продолжительность облучения красным светом, мин
Рис. 4.4. Концентрации цитокинина в листьях alstroemeria, находившихся 24 ч в темноте, с после-
дующим облучением красным светом (5 мкмоль м ^сек’1): метатополину соответствуют треуголь-
ники, метатополинрибоциду — кружки.
информационной РНК генов, ответственных за лнкоппн-циклазу, снижается
вплоть до нуля [66]. Другими интересными мутациями с точки зрения накопления
каротиноидов являются высоко пигментированные мутации hp-1 и hp-l. Эти му-
танты характеризуются очень сильной реакцией на свет в ходе деэтиоляции и повы-
шенными уровнями содержания ликопина и [3-каротпна в сочетании с высоким со-
держанием в неспелых плодах хлорофилла [39]. Дсэтиоляция рассады томатов —
это фитохромная реакция (на красный свет), которую можно усилить голубым све-
том (предполагается, что hp-\ может воздействовать на фитохром). Вероятно,
/ф-мутанты функционируют как негативные регуляторы реакции на свет [22].
Использование комбинаций мутантов может иметь интересные последствия с
точки зрения сохраняемости качества томатов. Мутанты hp и оживляются цветоусн-
ливающимн мутантами. Двойной] мутант hp/hp /о£ улучшает красный цвет и
увеличивает срок хранения плодов, но у него есть несколько нежелательных эффек-
тов [13]. Влияние сочетаний мутаций hp, og и ale на продуктивность, твердость и
формирование цвета (с образованием всех возможных гомозиготных и гетерозигот-
ных комбинаций) было недавно исследовано на томатах. Включение мутации ale
108
ГЛАВА 4
должно было улучшить твердость, так как ягоды виноградного мутанта ale полно-
стью ис вызревают, если собираются до наступления стадии растрескивания, и не
проявляют признаков климактерического поведения, что приводит к увеличению
лежкостн ягод гомозиготных растений alc/alc почти на 300%. Анализ внутриаллель-
ного аддитивного и доминантного взаимодействий внутри этих трех локусов и их
межаллельных взаимодействий выявил ряд генотипических комбинаций, представ-
ляющих собой приемлемый компромисс между продуктивностью растения, сроком
хранения плодов и формированием их цвета [13].
Трансгенное модифицирование созревания зачастую в равной степени влияет
на формирование твердост и и цвета, особенно если оно связано с продуцированием
этилена. Тем не менее для некоторых типов плодов сохранение твердости представ-
ляет менее значимую проблему. Например, в АСО-антисмысловых лимонах сорта
Cantaloupe основные пигменты (хлорофилл и каротиноиды) лучше сохраняются в
ходе созревания по сравнению с дикими лимонами [ 16]. В работе [27] произведена
оценка 12 трансгенных линий брокколи, содержащих антисмысловой ген АСС-окси-
дазы томатов. Три линии оказались в пределах приемлемости и показали меньшее
продуцирование этилена и улучшенный цвет кочанов по сравнению с контроле.м по-
сле 98 и 48 ч послеуборочного хранения. Был проведен также трансгенный анализ
сохраняемости цвета. Бактериальная десатураза, экспрессированная в томатах, не
повысила общее содержание каро тиноидов, но увеличила в три раза долю [З-кароти-
иа [65]. При другом подходе использовалась бактериальная десатураза, суперэкс-
нрсссированная в томатах с помощью ПГ-промотора, что привело к двухкратному
увеличению содержания фитола, ликопина и [3-каротина 118].
4.6.	Некоторые тенденции
Исследования трансгенных плодов дали многообещающие резул штаты для улучше-
ния сохраняемости цвета и твердости, однако появление на рынке генетически мо-
дифицированных продуктов вызвало определенное беспокойство, примером чему
являются томаты FlavrSavr. Они был модифицированы путем обратной ориентации
гена полпгалактуропазы, что позволило сохранять твердость в процессе созрева-
ния. Хотя эти томаты были признаны безопасными, потребители их не восприняли.
Степень потребительского признания генетически модифицированных продуктов
может измениться, если в них внести больше признаков, ориентированных на поль-
зователя [421. В настоящее время трансгенные исследования больше ориентирова-
ны на использование в качестве инструмента выявления важных факторов форми-
рования цвета и твердости. Применение молекулярных методов (позиционного
клонирования, (277,-картнрованпя, генной инженерии) позволило определить це-
лый ряд генетических факторов [92]. Из QTL-апализа стало ясно, например, что
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
109
процесс формирования твердости обусловлен несколькими взаимодействующими
факторами. Чтобы понять, какие факторы важны в процессе созревания и как они
могут взаимодействовать, необходимо проводить измерения цвета и твердости. На-
пример, отсутствие достаточного количества исследований текстуры томатов при
использовании мутаций rin и дог создаст трудности в сравнении информации но
прочности клеточных стенок и увязывания реологических свойств плодов с актив-
ностью ферментов и транскрипционными регуляторами 175]. Тем не менее для глу-
бокого понимания происходящих процессов одних измерений твердости и цвета в
сочетании с трансгенным исследованием будет недостаточно. Существующие мо-
дели «черного» пли «получерного ящика», в которых физиологические факторы
связывают ad hoc (специально для данного случая), не обеспечивают достаточного
понимания основополагающих процессов. Необходимы математические модели,
описывающие фактические процессы синтеза и деградации твердости и цвета,
а также их взаимодействие — другими словами, нужны механистические физиоло-
гические модели.
Один пример такой механистической физиологической модели мы уже рассмат-
ривали — речь идет о модели формирования цвета огурцов, но она описывает лишь
некоторые процессы. Для продуктов, характеризующихся климактерическим изме-
нением твердости или цвета, количество взаимодействующих процессов значитель-
но больше, а полностью адекватных им механистических моделей пока не существу-
ет (это не говорит о том, что моделей цвета, например, для климактерических про-
дуктов не существует вообще). Например, эволюция цвета бананов от зеленого к
желтому описывается комбинацией из логарифмической и линейной функций [8].
В модели развития цвета плодов томатов используется логарифмическая функция.
Эти функции, однако, описывают лишь изменение цвета, а не процесс, определяю-
щий его формирование. Существующих знаний процессов развития климактериче-
ских плодов и плодов климактерического типа в настоящее время не достаточно для
создания механистических физиологических моделей.
При создании механистических физиологических моделей проблемным являет-
ся возможность применения адекватных методов анализа цвета и твердости. Разви-
тие цвета и твердости плодов должно в идеале измеря ться неразрушающим спосо-
бом. Псдеструктивиые методы определения твердости позволяют производить по-
вторные измерения одного и того же образца вместо традиционного измерения
каждый раз нового образца. Например, при использовании обычного теста на про-
кол очень трудно отслеживать поведение генетически регулируемого фактора твер-
дости, так как каждый образец будет хоть немного, но отличаться один от другого по
степени зрелости. Таким образом, подобные измерения всякий раз будут отражать
несколько отличающиеся комбинации факторов, формирующих твердость плода,
что усложняет физиологическое истолкование влияния генетического фактора.
Цвета обычно анализируется нсдеструктнвными методами. Но практическим сооб-
110
ГЛАВА 4
ражепиям использование /?(7й-спстем является более приемлемым методом изме-
рения цвета, чем широко используемая система Lab Scan. Оценка спектров отраже-
ния позволяет измерять отдельные факторы, формирующие цвет [50]. Например,
влияние трансгенной регуляции цветообразующих генов на концентрацию пигмен-
тов может отслеживаться с помощью спектров отражения, а общее их влияние на
цвет может быть измерено с использованием ДСД-спстсм. В разработке недеструк-
тпвпых методов измерения твердости наблюдается явный прогресс, связанный с
применением принудительной широкочастотной вибрации [44, 59], с измерением
звуковой резонансной частоты после воздействия механическим импульсом с помо-
щью микрофона [9], а также с использованием очень тонких плунжеров, легко про-
никающих в плоды [43].
Важным достижением недсструктивных методов измерения физиологических
процессов стало одновременное использование нескольких датчиков визуализации
изображения [7]. Установка MIPS (Multiple Imaging Plant Stress, множественная ви-
зуализация стресса растений) в Международном институте исследований растений
(Plant Research International, г. Вагенпнген, Нидерланды) объединяет в себе датчики
тепловой, цветовой и флуоресцентной пнтраскопии, позволяющие проводить неде-
структивный анализ изображений для оценки жизнеспособности растений и их ка-
чества. Эти датчики предоставляют детальную информацию об уровне и тине реак-
ции растения на абиотический и биотический прессы в ходе транспортировки и
хранения. Для автоматизированного и высокоточного скрининга физиологических
признаков все датчики смонтированы на промышленном роботе (рис. 4.5; типичное
применение Af/PS-систсмы для обнаружения потери качества в связи с патогенной
инфекцией, см. рис. 4.5, A-D).
Молодые растения томата были инфицированы путем инокуляции Botrytis
infestans, а фотохимическая эффективность фотосистемы II оценивалась по флуо-
ресценции хлорофилла [87]. Данный метод позволяет следить за развитием
коптами нации. Важным аспектом является время выявления первых ее
симптомов. В этом эксперименте эффект воздействия Botrytis infestans на растение
выявлялся на самой ранней стадии (< 5 ч после инокуляции, рис. 4.5, В), задолго до
появления видимых симптомов. Вторым по важности параметром является
скорость развития инвазии. Область, в которой растение реагирует на присутствие
патогенного микроорганизма, может быть рассчитана но полученному изобра-
жению. При стандартизованных условиях использования данного штамма
микроорганизма этот параметр отражает сопротивляемость растения к его
размножению после успешного проникновения микроорганизма в лист и является
показателем эффективности защитной системы растения относительно данного
патогена. Метод MIPS может также применяться для анализа связанных с
созреванием пигментных изменений. Фото Е и Е на рис. 4.5 показывают влияние
хранения плодов томатов без доступа света на интенсивность флуоресценции
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
111
Рис. 4.5. Робот MIPS в действии (слева). На фото А-D приведены примеры применения системы
MIPS для анализа развития инфекции Botrytis на листе томатов посредством визуализации изо-
бражения; эффективность фотосистемы II оценивалась по флуоресценции хлорофилла. Время по-
сле контаминации: А — 3 ч, В — 5 ч, С — 29 ч и D — 53 ч. На фото Еи /^приведены изображения све-
чения хлорофилла плодов томата непосредственно после сбора (Е) и после 70-часового хранения
без доступа света (Е)
хлорофилла. Болес низкая интенсивность сигнала на рис. 4.5, F отражает потерю
хлорофилла, особенно если она сочетается с бесконтактным выявлением флуо-
ресцирующих агентов, связанных с важнейшими генами, которые вовлечены в
формирование цвета и твердости плода. В качестве таких агентов могут исполь-
зоваться, в частности, OFF, RFP и DsRed. Этот новый MIPS-подход обладает
большим потенциалом и может применят вся в селекции и исследовательских
программах по изучению новых признаков развития цвета и твердости генетически
модифицированных продуктов. Он позволяет производить экспресс-скрининг
растений ио уровню пот ерь хлорофилла и другим важным признакам (например, по
устойчивост и к абиот ическим и биот ическим факт орам в процессе производства,
транспортировки и хранения).
112
ГЛАВА 4
Выражение признательности
Авторы благодарят Эда Шапендонка (Ad Schapendonk) и Роба Ван дер Шоораза пре-
доставление материалов по методу MIPS Яна Кодде (Jan Kodde) — за помощь в экс-
перименте с Botrytis. Мирок Стмад (Mirek Stmad) п Алена Шулцова (Alena Sulcova)
очень помогли нам в эксперименте с тополином. Мы также благодарны Дику Кенд-
рику (Dick Kendrick) за предоставление семян томатов для исследовании фитохром-
ных мутантов.
Литература
1.	ABLE, A.J., WONG, L. S„ PRASAD, Л., CHARE, Т. J. 1-МСР is more effective on a floral
brassica (Brassica oleracea var. italica L.) than a leafy brassica (Brassica rapa var. chenensis) //
Posthaiv. Biol. Technol., 2002, 26, 147 -155.
2.	BEN-ARIE, R., KISLEV, N., FRENKEL, C. Ultrastructural changes in the cell walls of
ripening apple and pear fruit // Plant Physiology, 1979, 64, 197-202.
3.	BEN1TEZ-BURRACO, A., BLANCO-PORTALES, R., REDONDO-NEVADO, J.,
BELL1DO, M. L. MOY ANO, E„ CABALLERO, J. L„ MUNOZ-BLANCO, J. Cloning and
characterization of two ripening-related strawberry (Fragaria X ananassa cv. Chandler)
pectate lyase genes //J. Exp. Bot., 2003, 54, 633-645.
1. BRUMM ELL, D. A.’ HARPSTER, M. IL, GWELLO, P. M„ PALYSD, J. M„ BENNET, Л. B.
Modification of expansin protein abundance in tomato fruit alters softening and cell wall
polymer metabolism during ripening // Plant Cell, 1999, 11,2203-2216.
5.	BRUMM ELL, D. A., HOWIE, W. J., MA, C„ DUNSMUIR, P. Postharvest fruit quality of
transgenic tomatoes suppressed in expression ol a ripening-related expansin // Postharz'. Biol.
Technol., 2002, 25, 209-220.
6.	CAUSSE, M„ SAL1BA-COLOMBANI, V., LECOMTE, L„ DUFFE, P„ ROUSELLE, P„
BURE'b, M. QTL analysis of fruit quality in fresh market tomato: a few chromosome regions
control the variation sensory and instrumental traits //J. Exp. Bot., 2002. 53, 2089-2098.
7.	CHAERLE, L., VAN DER STRAETEN, D. Imaging techniques and the early detection ol
plant stress // Trends in Plant Sciences, 2000, 5, 495-501.
8.	CH EN, C. R., RAMASWAMY, П. S. CoIorand texture change kinetics in ripening bananas //
Lehensni.-Wiss. and Technol., 2002, 35, 415-419.
9.	CHEN, H., DE BAERDEMAEKER, J. Total least squares technique for estimating the
vibration parameters of the apple from the time domain impulse response signal //_/. Agric. Eng
Res., 1995, 61.283-290.
10.	CHEN, L. F. O., HWANG, J. Y., CHARNG, Y. Y„ SUN, C. W„ YANG, S. F. Transformation of
broccoli (Brassica oleracea var. italica) with isopentenyltransferase gene via Agro-bacterium
luniefaciens for post-harvest yellowing retardation // Molecular Breeding, 2001, 7, 243-257.
11.	C1VELLO, P. M. POWELL, A. L. T„ SABEHAT, A., BENNET, Л. B. An expansion gene
expressed in ripening straw berry fruit // Plant Physiol. Rockz'ille, 1999, 121, 1273-1279.
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
113
12.	COSGROVE, D. J. New genes and new biological roles for expansins// Curr. Opin. Plant Biol.,
2000, 3, 7.3-78.
13.	DE ARAUJO, M. L. MALUF, W. R„ GOMES, L. A. A., OLIVEIRA, A. С. B. Intra and
interlocus interactions between alcobaca (ale), crimson (ogc), and high pigment (hp) loci in
tomato Lycopersicon esculentum Mill // Euphytica, 2002, 125, 215 -220.
14.	DOWNS, C. G., SOMERF1ELD, S. D., DAVEY, M. C. Cytokinin treatment delays
senescence but not sucrose loss in harvested broccoli // Posthan:. Biol. Technol., 1997, 11,
93-100.
15.	DRURY, R„ I1ORTENSTE1NER, S„ DONN1SON, I., BIRD, C. R„ SEYMOUR, G. B.
Chlorophyll catabolism and gene expression in the peel of ripening banana fruits // Physiologia
Planlarum, 1999, 107, 32-38.
16.	FLORES, F. B„ MARTINEZ-MADRID, M. C„ SANCHEZ-HIDALGO, F. J., ROMOJARO,
F. Differential rind and pulp ripening of transgenic antisense ACC oxidase melon // Plant
Physiol. Biochem., 2001,39, 37-43.
17.	FRASER, P. D., BRAMLEY, P., SEYMOUR, G. B. Effect of the Cm mutation on carotenoid
formation during tomato fruit ripening // Phytochemistry, 2001,58, 75-79.
18.	FRASER, P. D„ ROMER, S„ SHIPTON, C. A., MTLlX P- B„ KIANO, J. W„ M1SAWA, N„
DRAKE. R. G„ SCHUCH, W., BRAMLEY, P. M. Evaluation of transgenic tomato plants
expressing an additional phytoene synthase in a fruit-specific manner // Proc. Natl. Acad. Sci.
(75/1,2002,99,1092-1097/
19.	FRUGIS, G„ GIANNINO, D„ MELE, G„ NICOLODI, C„ CHIAPPETTA, A., BITONTI,
M. B. INNOCENTI, A. M„ DEWITTE, W„ VAN ONCKELEN, IL, MARIOTTI, D.
Overexpression of KNATI in lettuce shifts leaf determinate growth to a shoot-like
indeterminate growth associated with an accumulation of isopentenyl-type cytokinins //
Plant Physiol. Rockville, 2001, 126, 1370-1380.
20.	GAN, S., AMASINO, R. M. Inhibition of leaf senescence by autoregulated production of
cytokinin // Science, 1995, 270, 1986-1988.
21.	GARRATT, L. C„ POWER, J. B„ DAVEY, M. R. Improving the shelf-iifc of vegetables by
genetic modification // Fruit and Vegetable Processing: Improving Quality / Jongen W. —
Woodhead Publishing: Cambridge, UK, 2002. - P. 267-287.
22.	G1OVANNONI, J. Molecular biology of fruit maturation and ripening // Ann. Rev. Plant
Physiol. Plant. Mol. Biol., 2001, 52, 725-749.
23.	GIOVANNONE J. J., DELLAPENNA, D„ BENNET, A. B„ FISHER, R. L. Expression of a
chimeric polygalacturonase gene in transgenic rin (ripening inhibitor) tomato fruit results in
polyuronide degradation // Plant Cedi, 1989, 1, 53-64.
24.	GRAY, J. E., PICTON, S. The use of transgenic and naturally occurring mutants to
understand and manipulate tomato fruit ripening // Plant Cell Environ., 1994, 17, 557-571.
25.	HARKER, F. R„ MAINDONALD, J., MURRAY, S. H„ GUNSON, F. A., HALLETT, L. C„
WALKER, S. B. Sensory interpretation of instrumental measurements 1: Texture of apple
fruit // Postharv. Biol. Technol., 2002, 24, 225-239.
26.	HEATON, J. W., MARANGONI, A. G. Chlorophyll degradation in processed foods and
senescent plant tissues // Trends in Food Science and Technology, 1996, 7, 8-15.
27.	HENZ1, M. X., CHRLSTEY, M. C., MCNEIL, D. L. Morphological characterisation and
agronomic evaluation of transgenic broccoli (Brassica oleracea L. var. ttalica) containing an
antisense ACC oxidase gene // Euphytica, 2000, 113, 9-18.
8 Зак. 557
114
ГЛАВА 4
28.	HERTOG ML, A. T. M„ NICHOLSON, S. E„ BANKS, N. H. The effect of modified
atmospheres on the rate of firmness change in Braeburn apples // Posthaw. Biol. Technol., 2001,
23, 174-181.
29.	H1WASA, K„ KJNUGASA, Y„ AMANO, S„ HASHIMOTO, A., NAKANO, R. INABA, A.,
KA J BO, Y. Ethylene is required for both the initiation and progression of softening in pear
(Pyrus communis L.) fruit //J. Exp. Bot., 2003, 383, 771-779.
30.	HOEBERICHTS, F. A., VAN DER PLAS, L. II. W„ WOLTERING, E. J. Ethylene
perception is required for the expression of tomato ripening-related genes and associated
physiological changes even at advanced stages of ripening // Posthaw. Biol/ Technol., 2002,26,
125-133.
31.	HOEHN, E„ GASSER, F„ GUGGENBUHL, B„ KUNSCH, U. Efficacy of instrumental
measurements for determination of minimum requirements of firmness, soluble solids, and
acidity of several apple varieties in comparison to consumer expectations // Posthaw. Biol.
Technol., 2003, 27, 27-37.
32.	HONDA, C. KOTODA, N„ WADA, M„ KONDO, S„ KOBAYASHI, S„ SOEJIMA, J.,
ZHANG, Z. L., TSUDA, T., MORIGUCHI, T. Anthocyanin biosynthetic genes are
coordinately expressed during red coloration in apple skin // Plant Physiol. Biochem., 2002,40,
955-962.
33.	J /\NAVE, M. T. Enzymic degradation of chlorophyll in cavendish bananas: in vitro evidence lor
two independent degradative pathways // Plant Physiol. Biochem., 1997, 35, 837-846.
34.	JIMENEZ-BERMUDEZ, S., REDONDO-NEVADO, J., M UNOZ-BLANCO, J.,
CABALLERO, J. L. Manipulation of strawberry fruit softening by antisense expression of a
pectate Ivase gene // Plant Physiol., 2002, 128, 751-759.
35.	J OIINSTON, J. W„ HEWETT, E. W„ HERTOG ML,. A. T. M. Postharvest softening of apple
fruit: a review // Neto ZealandJournal of Crop and Horticultural Science, 2002, 30, 145-160.
36.	JURAN, J. M. Basic concepts // Quality Control Handbook/Juran, J. M., Goyna, F. M.Jr.,
Bingham, R. S. Jr. - McGraw-Hill: NY, 1974.
37.	KADER, A. A., ZAGORY, D., KERBEL, E. L. Modified atmosphere packaging of fruits and
vegetables // Crit. Rev. Pood Sci. Nutr., 1989, 28, 1-30.
38.	KAPPERS, I. F. Leaf senescence in alstroemeria, Regulation by phytochrome, gibberellinsand
cytokinins: PhD thesis. —1998. — ISBN 90-5485-919-9.
39.	KERCKHOFFS, L.H.J., DEGROOT, N.A.M.A., VANTUINEN, A., SCHREUDER, M.E, L,
NAGATANI, A., KOORNNEEF, M., KENDRICK, R. E. Physiological characterization of
exaggcrated-photoresponse mutants of tomato //J. Plant Physiol., 1997, 150, 578-587.
40.	KING, G. J., MALIEPAARD,C„ LYNN,J. R„ ALSTON, F. IL, DUREL, C. E„ EVANS, К. M,
GRIFFON, B„ LAURENS, F., MANGANARJS, A. G, SCHREVENS, E. TARTAR1NI, S.
VERHABGH, J. Quantitative genetic analysis and comparison of physical and sensory
descriptors relating to fruit flesh firmness in apple (Mainspumila Mill.) // Theor. Appl. Genet.,
2000, 100, 1074-1084.
41.	KING, G. J., LYNN, J. R„ DOVER, C. J., EVANS, К. M„ SEYMOUR, G. B. Resolution of
quantitative trait loci for mechanical measures accenting for genetic variation in fruit texture
of apple {Mains pumila Mill.) // Theor. Appl. Genet. 2001, 100, 1227-1235.
42.	KLETER, G. A., VAN DER KRIEKEN, W. M„ KOK, E. J., BOSCH, D. JORDI, W,
GILISSEN, L. J. W. J. Regulation and exploitation of genetically modified crops // Nature
Biotechnol., 2001, 19,'1 105-1110.
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
115
43.	LESAGE, Р., DESDAIN, М.-Е. Measurement of tomato firmness by using a nondestructive
mechanical sensor // Posthaw. Biol. Technol., 1996, 8, 45-55.
44.	LILJEDAHL, L. A., ABBOTT, J. A. Changes in sonic resonance of «Delicious» and «Golden
Delicious» apples undergoing accelerated ripening // Trans. ASEA, 1994, 37, 907-912.
45.	LU, C. G„ ZAINAL, Z„ TUCKER, G. A., LYCETT, C. W. Developmental abnormalities and
reduced fruit softening in tomato plants expressing an antisense Rabll GTPase gene // Plant
Cell, 2001, 13, 1819-1833.
46.	MAHARAJ, R.. ARUL, J., NADEAU, P. Effect of photochemical treatment in the
preservation of fresh tomato (Lycopersicon esculentum cv. Capello) by delaying senescence //
Posthan.’. Biol. Technol., 1999, 15, 13-23.
47.	MALIEPAARD, C„ ALSTON, E. IL, VAN ARKEL, G„ BROWN, L. M. et al. Aligning male
and female linkage maps of apple (Mains pumila Mill.) using multi-allelic markers // The.or.
Appl. Genet., 1998, 97, 60-73.
48.	MATILE, P., HORTENSTEINER, S. Chlorophyll degradation //Ann. Rev. Plant Physiol.
Plant. Mol. Biol. 1999, 50, 6795.
49.	MCCABE, M. S. GARRATT, L. C„ SCHEPERS, E.,JORDI, W. J. R. M„ STOOPEN, G. M„
DAVELAAR, E., VAN RH1JN, J. H. A., POWER. J. B., DAVEY, M. R. Effects of
PSAG12-IPT gene expression on development and senescence in transgenic lettuce // Plant
Physiol. Rockville, 2001, 127, 505-516.
50.	MERZLYAK, M. N„ SOLVCHENKO, A. E., GITELSON, A. A. Reflectance spectral features
and non-destructive estimation of chlorophyll, carotenoid and anthocyanin content in apple
fruit // Post haw. Biol. Technol., 2003, 27, 197-211.
51.	MIR, N. A., CURELL, E., KHAN, N„ WHITAKER, M., BEAUDRY, R. M. Harvest maturity,
storage temperature, and 1-MCP application frequency alter firmness retention and
chlorophyll fluorescence of «Redchief Delicious» apples //J. Amer. Soc. Hort. Sci., 2001, 126,
618-624.
52.	MOORE, S., VREBALOV, J., PAYTON, P., GIOVANNONE J. Use of genomics tools to
isolate key ripening genes and analyse fruit maturation in tomato //./. Exp. Biol., 2002, 53,
2023-2030.
53.	MUNOZ, A. M. Sensory evaluation in quality control: an overview, new developments and
future opportunities // Food Quality and Preference, 2002, 13, 329-339.
54.	NOGAd'A, Y., ОПТА, IL, VORAGEN, A. Polygalacturonase in strawberry fruit /
Phytochemistry, 1993, 34, 617-620.
55.	OELEER, P, W„ WONG, L. M. TAYLER, L. P„ PI KE, D. A., T1IEOLOGUS, A. Reversible
inhibition of tomato fruit senescence by antisense 1-aminocydopropane-l-carboxylate
synthase //Science, 1991, 254, 427-439.
56.	ORE1LA, C., HUISMAN, M. M. IL, WILLATS, W. G. T„ VAN ALEBEEK, G. J. W. M„
SCHOLS, H. A., SEYMOUR, G. B„ KNOX, J. P. Altered cell wall disassembly during
ripening of Cnr tomato fruit: implications for cell adhesion and fruit softening // Planta, 2002,
215,440-447.
57.	PAGE, T„ GRIFFITHS, G„ BUCHANON-WOLLESTON, V. Molecular and biochemical
characterisation of postharvest senescence in broccoli //Plant Physiol., 2001,125,718-727.
58.	PAYNE, A., HOLT, S. Diagnosing customer value: integrating the value process and
relationship marketing // British Journal of Management, 2001, 12, 159-182.
116
ГЛАВА 4
59.	PELEG, К. Comparison of non-dcstructive and destructive measurements of apple firmness //
J. Agric. Eng. Res., 1993, 55, 227 - 238.
60.	PENUELAS, J., FILELLA, I. Visible and near-infrared reflectance techniques for diagnosing
plant physiological status // Trends Plant Sci., 1998, 3, 151-156.
61.	POLDER, G„ VAN DER HEUDEN, G. W. A. M„ YOUNG, I. T. Spectra! images for
measuring ripeness of tomatoes // Trans. ASEA, 2002, 45, 1155-1 161.
62.	PORAT, R„ FENG, X. Q„ HU BERMAN, M„ GALILI, D„ GOREN, R. GOLDSCHMIDT,
E. E. Gibberellic acid slows postharvest degreening of «Oroblanco» citrus fruits //
Ilortscience, 2001,36, 937-940.
63.	PORRA, R. J. Recent advances in porphyrin and chlorophyll synthesis // Photochem.
Photobiol., 1997, 65, 492-516.
64.	PRE-AYMARD, C., WEKSLER, A., LURJE, S. Responses of «Anna», a rapidly ripening
summer apple, to 1-methylcyclopropene // Posthaw. Biol. Technol., 2003, 27, 163-170.
65.	ROMER, S. FRASER. P. D„ KIANQ,J. W„ SHIPTON, C. A., MISAWA, N„ SCHUCH, W„
BRAMLEY, P. M. Elevation of the provitamin A content of transgenic tomato plants //
Nature-Biotechnology, 2000, 18, 666-669.
66.	RONEN, G., COHEN, M„ ZAMIR, D„ H1RSCHBERG, J. Regulation of carotenoid
biosynthesis during tomato fruit development: expression of the gene lor lycopene
epsilon-cyclase is down-regulated during ripening and is elevated in the mutant Delta // Plant
J., 1999, 17, 341-351.
67.	RONEN, G„ CARMEL, M., ZAMIR, D„ HIRSCHBERG, J. An alternative pathway to beta
carotene formation in plant chromoplasts by map-based cloning og Beta and old-gold color
mutations in tomato // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000, 97, 11102-11107.
68.	ROSE, J. К. C., LEE, II. IL, BENNET, A. B. Expression of a divergent expansin gene is fruit
specific and riening regulated // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1997, 94, 5955-5960.
69.	SAKS, Y., COPHL, A., BARKAI-GOLA, R. Improvement of harvested strawberry quality by
illumination: colour and Botrytis infection // Posthaw. Biol. Technol., 1996, 8, 19-27.
70.	SAMS, С. E. Preharvest factors affecting postharvest texture // Posthaw. Biol, Technol,, 1999,
15, 249-254.
71.	SCHOUTEN, R. E„ KESSLER, D., ORCARAY, L.,. VAN KOOTEN, O. Predictability of
keeping quality for strawberry batches // Posthaw. Biol. Technol., 2002, 26, 35-47.
72.	SCHOUTEN, R. E„ TUSKENS, L. M. M„ VAN KOOTEN, O. Predicting keeping quality of
batches of cucumber fruit based on a physiological mechanism // Posthaw. Biol. Technol., 2002,
26, 209-220.
73.	SCHOUTEN, R. E. JONGBLOED, G., VAN KOOTEN, O. Relation between cultivar and
keeping quality for batches of cucumbers // Ada llort., 2003, 59, 451-459.
74.	SEROCZYNSKA, A., N1ERMIROWICZ, S. K. Genetic analysis of selected tomato
(Lycopersicon esculentum Mill.) traits in crosses between cultivated lines and the nor mutant
//,/. Appl. Gen., 1998, 39, 259-273.
75.	SEYMOUR, G. B., MANNING, K„ ERIKSSON, E. M„ POPOVICH, A. IL, KING, GJ.
Genetic identification and genomic organisation of factors affecting fruit texture // J. Exp.
Bot., 2002,53,2065-2071.
76.	SIMMONDS. Principles of Crop Improvement. — Longman: London, 1979.
ФИЗИОЛОГИЯ ЦВЕТА И ТВЕРДОСТИ ПЛОДОВ
117
77.	SI RI PI IANICI I, JHigh СО,, atmosphere enhances fruit firmness du ring storage //J.Jap. Soc.
I fort. Sci., 1998, 6,1167-1170.
78.	STRNAD, M. The aromatic cytokinins // Physiol. Plant, 1997, 101,674-688.
79.	THOMAS, T. II., HARE, P. D., VAN STADEN, J. Phytochrome and cytokinin responses //
Plant Growth Regulation, 1997, 23, 105-122.
80.	TIEMAN, D. M„ HARRIMAN, R. W., RAMAMOHAN, G., HANDA, A. K. An antisense
pectin mcthylestera.se gene alters pectin chemistry and soluble solids in tomato fruit // Plant
Cell, 1992,4,667-679.
81.	TIJSKENS, L. M. M. Texture of golden delicious apples during storage // Lebensm.-Wiss. uncl
Technol., 1979, 12, 138-142.
82.	TIJSKENS, E. M. M. Acceptability // Emits and Vegetables Quality. An integrated view /
Shewfelt, R. L., Bruckner, B. — Tcchnomic Press: Lancaster, 2000. — P. 125-143.
83.	TIJSKENS, L. M .M,. EVERLO, R. G. Modelling colour of tomatoes during postharvest
storage // Postham. Biol. Technol., 1994, 4, 85-98.
84.	TIJSKENS, L. M. M., POLDERDUK, J. J. /\ generic model lor keeping quality of vegetable
produce during storage and distribution // Agric. Syst., 1996, 51,431-452.
85.	TIJSKENS, L. M. M., HERTOG ML, A. T. M„ VAN SCHAIK, A. C. R. DE JAGER, A.
Modelling the firmness of Elstar apples during storage and transport // Ada Hort., 1999, 485,
363-372.
86.	TO1VONEN, P. M .A., KEMPLER. C., STAN, S. J. The use of a natural day adsorbent
improves quality retention in three cultivars of raspberries stored in modified atmosphere
packages // Food Quality, 2002, 25, 385-393.
87.	VAN DIJK, C., TIJSKENS, L. M. M. Mathematical modeling of enzymatic reactions as related
to the texture of vegetables after storage and mild heat treatments // Design of Minimal
Processing Technologies for Emit and Vegetables / Alzamora, S. M., Tapia, A., Lopez-Malo, A. —
Aspen Publishers: Gaithersburg, MD, 2000.
88.	VAN KOOTEN, O., SNEL, J. 11. E. Modulated Chlorophyll Ehiorescence nomenclature //
Photosynth. Res., 1990,25, 147-150.
89.	VERLEGH, P. W. J., STEENKAMP, J. В. E. M. A review and meta-analysis of
country-of-origin research //J. of Economic Psychology, 1999, 20, 521-546.
90.	VICENTE, A. R., MARTINEZ, G. A., CHAVES, A. R., C1VELLO, P. M. Influence of
self-produced CO., on postharvest life of heat-treated strawberries // Postham. Biol. Technol.,
2003, 27, 255-264.
91.	WAKABAYASHI, K. Changes in cell wall polysaccharides during fruit ripening //,/. of Plant
Research, 2000, 113, 231-237.
92.	WHITE, J. W. Recent advances in fruit development and ripening: an overview //./. Exp. Bot.,
2002,53, 1995-2000.
93.	WILKINSON, E. C„ TIJSKENS, L. M. M. Modeling food quality // Food Process Modelling/
Tijskens, L. M. M., Ilertog, ML, A. T. M., Nicolai, В. M. — Woodhead Publishing: Cambridge,
2002. - P. 367-382.
94.	WILKINSON, J. Q„ LANAI IAN, M. B„ YEN, II. C. et al. An ethylene inducible component of
signal-transduction encoded by Never-ripe//Science, 1995, 270, 1807-1809.
118
ГЛАВА 4
95.	WILLIAMS, О. J., RAGHAVAN, G. S. V., GOLDEN, K. D„ GARIEPY, Y. Postharvest
Storage of Giant Cavendish bananas rising ethylene oxide and sulphur dioxide // J. Sci. Food
Agric., 2003,83, 180-186.
96.	WILLIAMSON, S. J., CUMMINS, II. Z. Light and Color in Nature and Ait. —John Wiley &
Sons: NY, 1983.
97.	YEN, IL, LEE, S„ TANKSLEY, S„ LANAIIAN, M„ KLEE, H. L, GIOVANNONI, J. J. The
tomato never-ripe locus regulates ethylene-inducible gene expression and is linked to a
homologue of the Arabidopsis ETR1 gene // Plant Physiology, 1995, 107, 1807-1809.
98.	YOSH1OKA, IL, ЛОВ, A. K., KASIIIMURA, Y. Molecular weight and degree of
methyloxylation in cell wall polyuronide during softening m pear and apple fruit //J. Amer.
Soc. Hort'Sci., 1992, 117, 600-606.
ГЛАВА 5
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ
ПРОДУКТОВ
Т. Деак,
Будапештский экономический университет, Венгрия
5.1. Введение
Дрожжи представляют небольшую группу грибов — около 1% от всех известных их
видов, однако эта пропорция далеко не отражает их значимости. Дрожжи, которые
используются для разрыхления хлеба (хлебопекарные), для брожения вина и пива
(пивные и винные), играют не последнюю роль в современной биотехнологии, при-
нося огромную пользу экономике. Мейес известны примеры потерь от вызываемой
ими порчи пищевых продуктов и степень риска для здоровья людей, вызываемые
всего несколькими видами дрожжей.
Не считая те немногие виды дрожжей, которые тесно связаны с человеческой
деятельностью и несомненно являющимися самыми «одомашненными» микроорга-
низмами, в природе известны сотни видов дрожжей. Различные виды дрожжей мож-
но встретить в почве и воде, на растениях и животных, в любой точке пищевой цепи —
начиная с виноградников и кончая готовыми продуктами. Вообще для дрожжей пи-
щевые продукты являются довольно естественным местом обитания, так как в них
много питательных веществ, что создает оптимальные условия для их роста. В зави-
симости от состава, способа технологической обработки или консервирования, упа-
ковки и хранения каждый тип пищевых продуктов представляет собой специфиче-
скую нишу, в которой в сообществе с другими микроорганизмами развивается наи-
более приспособленная группа дрожжей. Если регулирующие их рост факторы
являются недостаточно жесткими, то дрожжи начинают размножаться, что способ-
ствует развитию порчи. Этот вид порчи пищевых продуктов проявляет себя выделе-
нием газов, появлением мути, ухудшением текстуры, образованием пленки, обесцве-
чиванием, изменением вкуса и аромата, что снижает уровень потребительской при-
емлемости продуктов. К счастью, науке не известны пищевые дрожжи, которые
вызывали бы инфицирование или интоксикацию пищевых продуктов. Прямой зада-
чей современных пищевых технологов является защита пищевых продуктов от раз-
личных видов порчи, для чего необходимо контролировать микрофлору продуктов,
предотвращая контаминацию и препятствуя росту дрожжей, или инактивируя их.
120
ГЛАВА 5
5.2. Характеристика и классификация дрожжей
С филогенетической точки зрения дрожжи являются разнообразной группой гри-
бов и относятся либо к аскомицстам (Ascomycetes), например, Saccharomyces,
Candida, либо к базидиомицетам (Basidiomycetes), например, Rhodotorula,
Cryptococcus. Небольшую группу Schizosaccharomyces относят к архиаскомицетам
(Archiascomyceles). Большинство дрожжей независимо от их места в таксономиче-
ской классификации - это одноклеточные грибы, характеризующиеся своим типич-
ным способом вегетативного размножения - - почкованием. В отличие от мицели-
альных грибов лишь некоторые дрожжи способны образовывать мицелий (истин-
ный пли нсевдомнцелий), а в случае полового размножения их споры не заключены
I? плодовое тело.
Дрожжи классифицируют в первую очередь по способу полового размножения,
то есть споруляции. Споры аскомицетных дрожжей образую гея посредством конъ-
югации противоположных спаривающихся типов. После мейотического деления
ядра споры развиваются в диплоидную клетку, которая служит в качестве споран-
гия (рис. 5.1). Довольно часто этот типичный способ споруляции видоизменяется,
и конъюгация происходит между материнской клеткой и ее ночкой или диплоид-
Рис. 5.1. Конъюгация клеток и спор Zygosaccharomyces bailii. Размер мерной планки — 10 мкм
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
121
ные клетки могут трансформироваться прямо в спорангий (рис. 5.2). В базпдиоми-
цстных дрожжах сложный половой цикл заканчивается образованием базидиос-
пор, принимающих форму почкующихся дрожжей. Среди базидиомицетных дрож-
жей споруляция встречается редко. Более того, почти для половины из описанных
дрожжей ничего не известно о половых процессах, которые протекают в апаморф-
ном (законченном или совершенном) состоянии в противоположность телеоморф-
ным (законченным или совершенным) состояниям полового размножения. К со-
жалению анаморфные и тслеоморфные состояния зачастую называют по-разно-
му - например, Hanseniaspora uvarum больше известны под анаморфным названи-
ем Kloeckera apiculala. Кроме того, в результате терминологических (номенклатур-
ных) изменений, происходящих вследствие таксономических реорганизаций и от-
крытия совершенных и несовершенных родственных отношений, появились мно-
гочисленные синонимы. Например, широко известное старое наименование Tomia
utilis впоследствии трансформировалось в Tonilopsis utilis, а оба они являю тся сино-
нимами Candida utilis, у которых, в свою очередь, существует анаморф Hansenula
jadinii (синоним Pichia jadinii). Наличие многочисленных синонимов создает серь-
езную проблему и подвергает некоторому сомнению надежность таксономии. Для
лучшей ориентации читателя в табл. 5.1 мы приводим некоторые альтернативные
наименования часто \ поминаемых в этой главе дрожжей. Таксономия дрожжей но-
Рис. 5.2. Споруляция клеток Saccharomyces cerevisiae; спорангии с двумя, тремя и четырьмя спо-
рами. Размер мерной планки — 5 мкм
122
ГЛАВА 5
стоянно меняется. Современные тенденции, базирующиеся на достижениях моле-
кулярной биологии, еще только создают солидный филогенетический фундамент
классификации дрожжей, причем традиционные морфологические и физиологиче-
ские критерии все еще остаются полезными при решении вопросов, связанных с
различением и идентификацией их видов. В следующем разделе мы рассмотрим
вкратце основные группы дрожжей, важные с точки зрения порчи пищевых про-
дуктов*.
Таблица 5.1. Соответствующие наименования некоторых видов дрожжей
Телеоморф	Анаморф	Синоним1
Debaryomyces hansenii	Candida famata	Torulopsis Candida
Dekkera anomala	Brettanomyces anomalus	Brettanomyces claussenii
Galactomyces geotrichum	Geotrichum candidum	Oospora lactis
Hanseniaspora uvarum	Kloeckera apiculata	
Jssatchenkia orientalis	Candida krusei	
Kluyveromyces marxianus	Candida kefyr	Saccharomyces fragilis
Pichia anomala	Candida pelliculosa	Hansenula anomala
Pichia mambranifaciens	Candida valida	Candida mycoderma
Rhodosporidium toruloides	Rhodotorula glutinis	
Saccharomyces cerevisiae	Candida robusta	Saccharomyces ellipsoideus
Saccharomyces exiguous	Candida hoimii	Torulopsis hoimii
Torulaspora delbrueckii	Candida colliculosa	Saccharomyces fermentati
Yarrowia lipolytica	Candida lipolytica	Saccharomycopsis lipolytica
Zygosaccharomyces rouxii	Candida mogii	Saccharomyces rouxii
1 Из нескольких существующих синонимов приводится наиболее известный.
5.1.2. Основные группы дрожжей,
встречающихся в пищевых продуктах
Большинство дрожжей, часто встречающихся в пищевых продуктах, обычно пред-
ставляют собой отдельные почкующиеся клетки овальной или сферической формы.
хМпогпе из них относятся к аскомицетным грибам и образуют споры эндогенно в
клетке (класс Hemiascomycetes, порядок Saccharomy celeries').
Различают следующие шесть групп дрожжей.
* Подробнее о классификации пивоваренных дрожжей см. Микробиология пива: пер. с англ,
яз. - СПб.: Профессия, 2005. - Примеч. ред.
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
123
Дрожжи с сильно выраженной сбраживающей способностью
Дрожжи, принадлежащие к родам Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Torulaspora и
Kluyveromyces, тесно связаны между собой. Их роды и виды часто переклассифици-
руют. Когда-то в роду Saccharomyces было 49 видов, но многие из них позднее были
объединены в один вид Saccharomyces cerevisiae, а относительно недавно число при-
знанных видов снова возросло. К этому виду относятся многие применяемые в про-
мышленности пивные, винные, спиртовые и хлебопекарные штаммы дрожжей.
Zygosaccharomyces bailii характеризуется исключительно высокой стойкостью к ук-
сусной кислоте и консервантам, тогда как Zygosaccharomyces rouxii выдерживает вы-
сокие концентрации сахара и соли. Эти два вида, а также Torulaspora delbrueckii, обла-
дают разными физиологическими свойствами. Довольно термостойкие Kluy-
veromyces marxianus п К. lactis сбраживают лактозу и являются видами, часто
приводящими к порче молочных продуктов.
Среди сбраживающих видов пищевых дрожжей одними из первых были описа-
ны Schizosaccharomycespombe. Их отличительным признаком является размножение
клеток делением, а не почкованием. Вполне вероятно, что на самом деле они отда-
ленно связаны с «истинными» почкующимися дрожжами. Они могут вызвать порчу
сладких продуктов, но встречаются реже, чем вышеупомянутые виды.
Дрожжи со слабо выраженной сбраживающей способностью
Отличительным свойством ряда типичных почкующихся и сиорообразующпх
дрожжей является их слабая ферментативная активность или полное ее отсутствие.
Солеустойчивый вид Debaryomyces hansenii — наиболее важный представитель этой
группы, часто встречается в самых разных пищевых продуктах. Поскольку для мно-
гих из этих видов в основном характерен аэробный метаболизм (например, Pichia
membranifaciens и Issatchenkia orientalis), они образуют пленку на поверхности жид-
кости. Другие дрожжи, вызывающие порчу пищевых продуктов (далее — ДВПП),
например, Pichia anomala, обладают очень слабой ферментативной активностью.
Остроконечные дрожжи
Почки, локализуемые в двух полюсах клеток, придают этим дрожжам особую форму
клетки, которую часто называют остроконечной. Типичным представителем этой
группы является Hanseniaspora uvarum. Этот и другие близкие виды обычно встреча-
ются на винограде и других плодах и инициируют их брожение, однако их стойкость
к спирту ниже, чем у дрожжей рода Saccharomyces.
Гифовые дрожжи
Некоторые дрожжи (например, Galactomyces geotrichum') образуют нитевидные
клетки, также имеющие ночки, но при этом они иногда делятся на фрагменты (арт-
124
ГЛАВА 5
роконидии) (рис. 5.3). Некоторые гифовые дрожжи часто встречаются в пищевых
продуктах — например, Yarrowia lipolytica из-за их сильной л иполптической и проте-
олитический! активности являются причиной порчи мясных и молочных продуктов.
У представителей! других дрожжей почки после почкования удлиняются, но нс отде-
ляются, образуя 11ссвдогифу (рис. 5.4); отсутствие клеточных стенок, разделяющих
истинные гифы на компартамснты - их своего рода отличительный признак, кото-
рый, правда, с трудом поддается наблюдению.
Несовершенные дрожжи
Как отмечалось выше, многие дрожжи неспособны или потеряли способность обра-
зовывать половые споры — они размножаются почкованием и называются анамор-
фами (несовершенными формами). Для многих из них найдено близкое спорули-
рующее (телеоморфное) состояние. Candida -• один из крупнейших родов таких
дрожжейц в него входят более 100 видов. К этому роду относятся мши не известные
ВИД1Ч дрожжей, вызывающисх порчу пищевых продуктов (далее — ДВТШ), напри-
мер, С. tropicalis, С. stellata и С. zeylanoides. Телеоморфы лучше известны в качестве
анаморфов рода Candida (например, С. krusei; см. также табл. 5.1).
Рис. 5.3. Истинные гифы и артроконидии Galactomyces geotrichum.
Размер мерной планки — 20 мкм
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
125
Красные дрожжи
Типичные представители базидиом и потных дрожжей, встречающиеся в пищевых
продуктах, образуют различной формы характерные колонии, окрашенные в цвета
от оранжевого до красного (например, Rhodotorula и Sporobolomyces). Это названия
анаморфных форм, однако некоторые из них известны и как гомеоморфы (Rhodo-
sporidium, Sporidioboltts). Другие базпдиом и цетные дрожжи окрашены в белый, а не
красный цвет — например, Cryplococcusalbidus и С.laurentii часто встречаются в нату-
ральных субстратах, а также в пищевых продуктах. Trichosporon являются базидио-
мицетпыми двойниками гифовых, образующих артроконидип дрожжей, например,
аскомицетов Geotnchum. Базидиомицетные дрожжи за некоторым исключением не
обладают ферментативной (сбраживающей) способностью, по они проявляют гид-
ролитическую активность и способны расти при низких температурах.
Рис. 5.4. Псевдогифы Issatchenkia orientalis (анаморф Candida krusei).
Размер мерной планки — 10 мкм
126
ГЛАВА 5
5.2.2.	Естественные места обитания
Дрожжи широко распространены в природе н в изобилии обитают на листьях расте-
ний, цветах и особенно плодах. Обычно они тесно связаны с насекомыми, многие
дрожжи встречаются на шкуре, коже и перьях, а также в пищеварительном тракте
позвоночных животных. Важный источник дрожжей — это почва, из которой они по-
надают в поверхностные воды. Отдельные дрожжи обитают и в морской воде.
Типичные места обитания некоторых видов дрожжей приведены в табл. 5.2. Ес-
тественные места обитания являются источниками дрожжей!, из которых они попа-
дают в пищевые материалы и технологическое оборудование.
Таблица 5.2. Некоторые дрожжи, часто обнаруживаемые в естественной среде обитания
Место обитания	Виды дрожжей
Почва	Lipomyces lipofer, Debaryomyces occidentalis, Cryptococcus terreus
Свежая вода	Rhodotorula glutinis, Pichia anomala, Issatchenkia orientalis
Растения	Metchnikowia pulcherrima, Sporobolomyces roseus, Cryptococcus laurentii
Воздушная пыль	Rhodotorula muciiaginosa, Cryptococcus albidus,
	Debaryomyces hansenii
5.3.	Факторы роста и выживания дрожжей
К основным факторам роста и выживания дрожжей в пищевых продуктах относятся
свойства продуктов (внутренние факторы), условия окружающей! среды (внешние
факторы), физиологические характеристики дрожжей и биологические взаимодей-
ствия между дрожжами, а также между дрожжами и другими микроорганизмами
(неявные факторы).
5.3.1.	Метаболическая активность дрожжей
Подобно грибам дрожжи являются аэробными организмами и необходимые пита-
тельные вещества получают посредством дыхания. Вопреки распространенному
мнению только около половины видов дрожжей способны сбраживать сахара. Такие
дрожжи являются факультативными анаэробами, а спиртовое брожение — наиболее
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
127
замечательное свойство ряда дрожжей. Наиболее энергично сбраживают сахар
дрожжи рода Saccharomyces -- они выдерживают высокие концентрации этанола (до
15% об.). Этанол (этиловый спирт) является ценным компонентом различных пи-
щевых продуктов, а другой основной конечный продукт деятельности дрожжей, ди-
оксид углерода, может способствовать их порче.
В анаэробных условиях дрожжи могут утилизировать самые простые шпцсвые
вещества — моно- и дисахариды, органические кислоты, спирты и аминокислоты, и
лишь ограниченное число сахаров (главным образом гексозы и некоторые дпсахари-
ды) могут использоваться ими в качестве субстратов брожения. Далеко не все дрож-
жи способны гидролизовывать макромолекулы. В частности, только немногие виды
дрожжей обладают амилолитическими ферментами, необходимыми для гидролиза
крахмала. К частичному гидролизу крахмала способна особая разновидность
Saccharomyces cerevisiae (часто рассматриваемая как отдельный вид) — Saccharo-
myces diastaticus. Наиболее активные амилолитические дрожжи Debaryomyces
Occident (dis х\ Saccharomycopsis fibuligera могут вызывать порчу хлеба и других хлебо-
пекарных изделий (с появлением дефекта, называемого «меловом хлебом»), В дрож-
жевых клетках зачастую присутствуют липолитические и протеолитические фер-
менты, но их активность редко бывает достаточной для интенсивного гидролиза.
Причиной липолитической и протеолитической порчи мясных и молочных продук-
тов могут являться дрожжи Yarroicia lipolyticci, а также некоторые виды Candida и
Rhodotorula.
5.3.2.	Условия роста дрожжей
Популяции дрожжей, которые размножаются почкованием или делением, имеют
типичную, такую же как и у бактерий, кривую роста, которая в зависимости от ско-
рости размножения может быть разделена на лаг-фазу (фазу задержки), экспонен-
циальную и стационарную фазы, фазу замедления и отмирания. Продолжитель-
ность этих фаз в значительной степени зависит от внутренних и внешних факторов,
при этом скорость роста максимальна в экспоненциальной фазе. В целом скорость
роста у дрожжей ниже, чем у бактерий, но выше, чем при нитевидном росте плесе-
ней. Это дает бактериям конкурентное преимущество над дрожжами в большинстве
естественных мест обитания и в пищевых продуктах. Тем не менее в случае благо-
приятных условий рост дрожжей может легко опередить рост бактерий. При опти-
мальных условиях время генерации дрожжей составляет примерно от 1 до 2 ч, что
соответствует скорости роста 0,70-0,35 ч-1. Отдельные дрожжи (например,
Zygosaccharomyces и Galactomyces) растут медленнее, и их время генерации может
составлять 4-8 ч и более (табл. 5.3). При неблагоприятных условиях скорость роста
снижается и увеличивается продолжительность лаг-фазы.
128
ГЛАВА 5
Дрожжи способны расти при определенных условиях внешней среды (темпера-
тура, влажность, pH и др.). Вне определенного диапазона для каждого из этих пара-
метров их рост останавливается, однако при этом они способны выживать. Дрожжи
значительно различаются по своей устойчивости к неблагоприятным факторам,
изучение которых представляется особенно важным, поскольку создает основу для
разработки методов защиты пищевых продуктов от возможной дрожжевой порчи.
Температурный диапазон роста дрожжей в целом охватывает интервал от не-
скольких градусов ниже О °C и до нескольких градусов выше 40 °C. Большинство
дрожжей являются мезофильными и лучше растут при температуре 25 30 °C, тогда
как у нсихротрофных дрожжей оптимальная температура роста ниже 20 °C. Некото-
рые дрожжи могут расти только при температурах до 45-47 °C, ио даже их нельзя
считать истинными термофилами (табл. 5.4). В случае отклонения от оптимальной
температуры (табл. 5.5) скорость роста падает. Большинство дрожжей более толе-
рантно к пониженной активности воды (тдф, нем бактерии, и для большинства
ДВПП минимальное значение необходимое для их роста, находится в интервале
0,90-0,95. Некоторые виды дрожжей, например Zygosaccharomyces rouxii, могут рас-
ти при (ilv ниже 0,70 и при высокой концентрации сахара или соли. Их обычно отно-
сят космофильным дрожжам, но точнее их называть ксеротолсраитными (табл. 5.6).
Таблица 5.3. Характеристики роста некоторых ДВПП1
Виды	Лаг-фаза, ч	Время генерации, ч
Debaryomyces hansenii Hanseniaspora uvarum Zygosaccharomyces bailii Schizosaccharomyces pombe Galactomyces geotrichum	3	0,8 3	0,9 4	1,4 4	2,4 10	3,6
1 Аэрируемые культуры в питательной среде при pH 4 и 30 °C
Таблица 5.4. Пороговые значения максимальных температур роста
некоторых пищевых дрожжей1
Виды	Температура, °C
Kluyveromyces marxianus Pichia guillermondii Metschnikowia pulcherrima Candida zeylanoides Leucosporidium sottii	46 41 38 33 23
1 Средние значения по 7-16 штаммам, измеренные в искусственной среде.
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
129
Таблица 5.5. Влияние температуры на рост винных дрожжей (по [2])
Время удвоения, ч, при температуре
Виды дрожжей
Ю С	15 °C	25 °C
Saccharomyces cerevisiae	17,3	8,7	4,1
Hanseniaspora uvarum	11,6	5,8	3,3
Candida stellata	17,3	5,8	5,3
Torulaspora delbrueckii	23,1	9,9	4,3
Issatchenkia orientalis	69,3	23,1	8,7
Таблица 5.6. Пороговые значения активности воды для некоторых пищевых дрожжей1
	Минимальное значение aw в растворе:
Виды	Глюкозы	NaCI
Candida versatilis	0,79	0,84
Debaryomyces hansenii Hanseniaspora uvarum Torulaspora delbrueckii Zygosaccharomyces rouxii	0,84	0,84 0,90	0,95 0,86	0,90 0,79	0,86
1 Получены на бульонных культурах, выращиваемых при комнатной температуре до 120'сут.
Дрожжи выживают в широком диапазоне кислотности среды и хорошо растут
при значениях pH от 3 до 10. В целом дрожжи предпочитают слегка кислую среду,
а оптимальные значения pH находятся в интервале 4,5 - 5,5. Они характеризуются
отличной устойчивостью к изменению кислотности, и некоторые виды могут расти
в кислой среде при pH 1,5.
Влияние экологических факторов на рост дрожжей зависит от их сочетания: на-
пример, при низких значениях aw минимальная температура роста возрастает, а в
случае низких температур для роста дрожжей требуются одновременно более высо-
кие минимальные значения pH и aw. Этот факт служит основой для разработки раз-
личных комбинированных методов консервирования. В этом отношении важную
роль играет взаимодействие дрожжей с другими микроорганизмами, хотя практиче-
ское значение биологического взаимодействия все еще изучено недостаточно.
Дрожжи и молочнокислые бактерии одновременно встречаются как во многих есте-
ственных местах обитания, так и в пищевых системах, поскольку у них общие эколо-
гические детерминанты.
9 Зак. 557
130
ГЛАВА 5
5.4.	Многообразие и частота
встречаемости ДВПП
Зачастую дрожжи бывают причиной порчи пищевых продуктов, богатых сбражи-
ваемыми углеводами, — фруктов, фруктовых соков и безалкогольных напитков.
Дрожжи приводят к порче пищевых продуктов, технология производства которых
требует деятельности микроорганизмов. К таким продуктам относятся, например,
алкогольные напитки, продукты с низкими значениями pH или продукты с высо-
ким содержанием сахара и низкими значениями ат. Разновидности пищевых про-
дуктов и их индивидуальные свойства обусловливают встречаемость в них тех или
иных видов дрожжей с соответствующими физиологическими свойствами.
Всего в пищевых продуктах встречаются от 50 до 100 видов дрожжей. Больше
всего дрожжей (около 100 видов) обнаружено во фруктах, фруктовых соках, безал-
когольных напитках и вине; от 60 до 80 различных видов выявлено в овощах, молоч-
ных и мясных продуктах, а меньше всего видов (30-40) обнаружено в сброженных,
кислых, соленых или богатых сахаром продуктах (табл. 5.7). Это, конечно, общие
данные, и в каждом конкретном продукте на самом деле содержится значительно
меньше видов дрожжей (примерно 10-20), и из них лишь один или несколько видов
являются доминирующими и могут приводить к порче этого продукта.
Как следует из различных опубликованных данных, в пищевых продуктах чаще
всего встречаются два вида дрожжей, а именно Saccharomyces cerevisiae и Deba-
ryomyces hansenii (или его анаморф Candida famata) — на каждый из них приходит-
ся около 7% всех дрожжей, выделенных в различных продуктах. Следующими по
частоте встречаемости видами являются Pichia anomala, Р. membranifaciens, Torula-
spora delbrueckii и Issatchenkia orientalis, обнаруживаемые в среднем в 3-5% случаев.
В пищевых продуктах эти виды в основном встречаются в анаморфных формах, со-
ответственно как Candida pelliculosa, С. valida, С. colliculosa и С. krusei. Из базидио-
мицетных дрожжей наиболее часто выявляют красные дрожжи Rhodotorula glutinis
и R. mucilaginosa. Некоторые дрожжи являются повсеместно распространенными
(космополитными) видами (например, Saccharomyces cerevisiae и Pichia anomala),
тогда как другие являются типичными лишь для определенных групп пищевых
продуктов, например, Debaryomyces hansenii для мяса и мясопродуктов, Zygo-
saccharomyces rouxii — для продуктов с низкими значениями aw, а Иanseniaspora
uvarum (анаморф Kloeckera apiculata) обнаруживается почти исключительно на
плодах и фруктах.
Дрожжевая порча проявляется в слизи или пленке на поверхности продуктов, в
газообразовании, в появлении посторонних запахов и привкусов, иногда — в раз-
мягчении текстуры, появлении помутнений и отложений в жидких продуктах.
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
131
Таблица 5.7. Наиболее распространенные виды ДВПП (по [З])1
Частота встречаемости, %
Виды ДВПП	Все группы продуктов	Фрукты, напитки	Мясо, молочные продукты	Продукты с низким значением СУ	Продукты с низким значением рн
Saccharomyces cerevisiae	7,0	6,4	6,7	7,5	7,4
Debaryomyces hansenii	6,7	4,6	8,7	5,6	4,7
Pichia anomala	4,6	4,3	4,2	3,5	5,5
Pichia membranifaciens	4,3	4,4	3,3	3,5	4,0
Rhodotorula glutinis	4,2	2,6	5,9	1,6	1,8
Torulaspora delbrueckii	3,6	4,7	2,0	7,5	2,1
Kluyveromyces marxianus	3,4	2,2	3,9	4,1	0,8
Issatchenkia orientalis	3,2	3,2	2,6	1,8	4,0
Zygosaccharomyces bailii	3,0	4,8	1,1	4,9	5,5
Zygosaccharomyces rouxii	2,7	3,2	1,7	9,4	4,2
1 Частота встречаемости вычислялась на основе расчетных данных по 62-100 видам.
5.4.1.	Фруктовые соки и безалкогольные напитки
Вследствие низких значений pH (2,5-4,0) эти продукты наиболее часто подвержены
дрожжевой порче. Кроме дрожжей порчу соков и безалкогольных напитков могут
вызывать определенные плесени и молочнокислые бактерии. Состав и технологии
производства этих напитков значительно различаются — они могут подвергаться
пастеризации, содержать различные консерванты или производиться с использова-
нием асептического розлива. Фруктовые соки богаты питательными веществами и
подвержены дрожжевой порче сильнее, чем бактериальной. С другой стороны, в га-
зированных напитках недостаточно факторов роста; кроме того, защитное действие
оказывает диоксид углерода. Наибольшую опасность в этой группе продуктов пред-
ставляют Saccharomyces cerevisiae, карбонатостойкие Dekkera anomala и Bretta-
132
ГЛАВА 5
nomyces naardenensis, а также Zygosaccharomyces bailii, устойчивые к действию кон-
сервантов.
5.4.2.	Алкогольные напитки
С точки зрения порчи важнейшее свойство алкогольных напитков — это концентра-
ция этилового спирта, достигающая в винах 8-14% об., а в ниве 3-5% об. Другим
важным их свойством является низкое значение pH (3,0-4,0). Кроме того, в вине в
качестве консервантов может присутствовать некоторое количество SO2 и/или сор-
биновой кислоты, а присутствующие в пиве компоненты хмеля также обладают кон-
сервирующим эффектом. Кроме всего прочего пиво после розлива в бутылки или
банки обычно пастеризуют. Тем не менее некоторые виды дрожжей могут вызывать
образование мути или осадка. В вине наиболее часто обнаруживают Saccharomyces
cerevisiae и Zygosaccharomyces bailii, а в пиве — 5. cerevisiae, Dekkera и Brettanomyces.
На поверхности вина в бочках, если они заполнены не полностью, в результате дея-
тельности аэробных дрожжей Candida vini, Issatchenkia orientalis и Pichia
membranifaciens может образовываться пленка. Эти виды дрожжей, окисляя этило-
вый спирт, продуцируют продукты распада с неприятным запахом. Зачастую в по-
верхностной пленке к дрожжам присоединяются уксуснокислые бактерии.
5.4.3.	Сухие продукты и продукты
с высоким содержанием сахара
В эту группу входят самые разнообразные продукты с низким влагосодержанием
(10-35%) и соответственно низким значением aw (0,70-0,85), обусловливающим за-
торможенность роста большинства бактерий. Поэтому для таких продуктов, как
джемы, сиропы, приправы, мед, обезвоженные или сухие фрукты и овощи, а также
специи, заправки, сухие супы, мука и т. д., срок хранения определяется только опре-
деленными ксеротолерантными плесенями и дрожжами. Среди последних ведущим
видом является Zygosaccharomyces rouxii. Кроме того, при низких значениях aw спо-
собны расти Candida etchellsii, С. lactiscondensi, С. versatilis, Torulaspora delbrueckii и
Debaryomyces hansenii.
5.4.4.	Кислые продукты
К этой группе пищевых продуктов, кроме солений и овощей, консервированных с ис-
пользованием уксусной кислоты, могут быть отнесены майонез, кетчуп, заправки к
салатам, а также некоторые закуски и деликатесы. В них основным консервирующим
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
133
фактором является низкое значение pH, регулируемое путем добавления уксусной,
молочной или лимонной кислот. Вместе с тем, на молочнокислые бактерии и дрожжи
низкое значение pH оказывает лишь незначительное ингибирующее действие. В та-
ких продуктах самыми опасными видами дрожжей являются Candida etchellsii,
С. parapsilosis, Pichia anomalia, Issatchenkia orientalis, Debaryomyces hansenii и Zygo-
saccharomyces bailii (наиболее известный).
5.4.5.	Молочные продукты
При всем своем разнообразии молочные продукты представляют для дрожжей осо-
бую «экологическую нишу». Факторами, определяющими их рост в этих продуктах,
являются относительно низкое значение pH, высокая концентрация солей и холо-
дильное хранение. При таких условиях могут расти лишь дрожжи, способные ути-
лизировать лактозу и проявляющие протеолитическую п/или липолитическую ак-
тивность. Такими свойствами обладают виды Debaryomyces hansenii, Kluyveromyces
marxianus, Yarrowia lipolytica, Trichosporon moniliforme и Galactomycesgeotrichum. Эти
виды часто являются контаминантами сброженных молочных продуктов и сыров и
вносят свой вклад в пх порчу, не являясь, однако, при этом главной ее причиной.
5.4.6.	Мясо, мясопродукты, рыба и морепродукты
Эти продукты богаты питательными веществами, характеризуются высоким влаго-
содержаннем и нейтральным значением pH, из-за чего в пх порче участвуют обычно
различные бактерии. При определенных условиях дрожжи могут стать преобладаю-
щими микроорганизмами, в частности, в маринованных, ферментированных пли
выдержанных продуктах, а также в продуктах холодной обработки (посол, сырокоп-
ченые изделия и т. д.) в вакуумной упаковке. Чаще всего порчу могут инициировать
такие виды дрожжей, как Candida zeylanoides, С. intermedia, С. parapsilosis, Debaryo-
myces hansenii и Trichosporon monilijorme.
5.5.	Факторы инактивации дрожжей
Для замедления роста или инактивации и гибели дрожжей используют самые раз-
ные физические и химические факторы (и средства). Их эффективность в значи-
тельной степени зависит от дозы (концентрации) и длительности воздействия. Кро-
ме того, взаимодействие факторов между собой может определять их эффектив-
ность. Все они в настоящее время имеют большое практическое значение.
134
ГЛАВА 5
5.5.1.	Нагревание
Высокие температуры инактивируют дрожжевые клетки. При температуре выше
55 °C дрожжи обычно погибают в течение нескольких минут. В отличие от бактери-
альных эндоспор, аскоспоры и базидиоспоры дрожжей лишь ненамного устойчивее к
теплу, чем вегетативные клетки. Время десятикратного уменьшения численности
(показатель D) при 55 °C составляет примерно 5-10 мин, а при 65 °C — менее 1 мин.
При увеличении температуры на 4-5 °C скорость гибели возрастает в десять раз, то
есть показатель z равняется 4-5 °C (это усредненные значения). Кроме того, на ско-
рость инактивации значительное влияние оказывает состав пищевого продукта. На-
пример, показатели D для Pichia anomala во фруктовых соках составляют около 6 мин
при рП 3,95, 3 мин — при pH 3,0 и 2 мин — при pH 2,62. Термостойкость клеток сни-
жается по мере увеличения кислотности и возрастает с уменьшением аы„ Слсдова- i
тельно, фруктовые соки (pH около 3,5) можно консервировать путем пастеризации,
однако ее температура может оказаться недостаточной для консервирования джемов
с таким же pH, но содержащих более 55% сахара.
5.5.2.	Замораживание
Замораживание не вызывает немедленной гибели дрожжевых клеток, хотя количе-
ство выживших клеток в замороженном состоянии со временем уменьшается. Сте-
пень и скорость гибели клеток при замораживании зависит от ряда факторов — тем-
пературы замораживания, скорости снижения температуры, времени пребывания в
замороженном состоянии и условий размораживания. В целом, чем выше скорость
замораживания и размораживания и ниже температура хранения в замороженном
состоянии, тем выше процент выживших клеток. Это происходит вследствие обра-
зования микрокристаллов льда, которые уменьшают повреждение клеток при замо-
раживании. В таких условиях время, в течение которого клеточные мембраны под-
вергаются разрушительному воздействию возрастающего осмотического давления,
оказывается меньше. Отсюда следует чисто практический вывод: культурные штам-
мы дрожжей можно хранить при -80 °C длительное время, причем наилучший спо-
соб сохранить штаммы — провести их быструю и глубокую заморозку при темпера-
туре паров жидкого азота (-196 °C).
5.5.3.	Обезвоживание
Снижение активности воды ниже значений, допускающих рост дрожжей, может быть
достигнуто различными способами. Один из старейших методов консервирования
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
135
пищевых продуктов -- сушка — все еще успешно применяется для ингибирования
роста дрожжей во фруктах и овощах (например, изюм, орехи и бобы). Высокие кон-
центрации сахара (50- 60%) или соли (5-10%) также приводят к связыванию свобод-
ной воды и предотвращают размножение дрожжей (например, в джемах, сиропах,
ветчине и соевом соусе). Некоторые ксеротолерантные (осмофильные) дрожжи, на-
пример Zygosaccharomyces spp., способны к медленному росту, особенно если влага
абсорбируется на поверхности продуктов.
В сухих и концентрированных пищевых продуктах активность воды ниже 0,70,
а у огромного числа разных пищевых продуктов, например, у сыров, колбас и хле-
бобулочных изделий, она находится в интервале от 0,85 до 0,95. Такие продукты на-
зывают продуктами умеренной влажности, и для сохранения их качества применя-
ются другие методы консервирования (охлаждение, вакуумная упаковка, упаковка
в модифицированной газовой среде, внесение консервантов), а также их сочетание.
5.5.4.	Облучение
Различного рода ионизирующее излучение (электронные лучи, рентгеновские лучи,
гамма-излучение изотопами 60Со) характеризуется высокой энергией и вызывает
интенсивную гибель клеток. Облучение пищевых продуктов давно признано одним
из эффективных методов консервирования. Многочисленные исследования и нако-
пленный производственный опыт позволили четко установить его недостатки и пре-
имущества. Следует отметить, что до сих пор наблюдается определенное неприятие
потребителем облученных пищевых продуктов, хотя применение этого метода одоб-
рено во многих странах.
Никакая другая технология консервирования не исследовалась так тщательно,
как облучение. Существует большое количество научно-технической литературы,
посвященной его применению и биологическим последствиям. Мы приводим лишь
немногие из этих данных, относящиеся к дрожжам. Результаты исследования ра-
диационной стойкости некоторых видов дрожжей приведены в табл. 5.8. Радиаци-
онная стойкость дрожжей выше, чем у большинства вегетативных бактерий. Значе-
ние десятикратного снижения численности дрожжей находится в интервале
0,1-0,5 кГр, а доза облучения около 5 кГр уменьшает их количество на 10 логариф-
мических циклов. Следует отметить, что кривые выживания часто имеют «плечи»,
что значительно затрудняет расчет дозы облучения. По всей видимости, некоторые
дрожжи, например, Trichosporon spp. или, по крайней мере, некоторые штаммы этих
видов, обладают еще более высокой радиационной стойкостью.
При промышленном применении гамма-излучение в относительно слабых до-
зах (1-3 кГр) позволяет значительно снизить дрожжевую контаминацию портя-
щихся фруктов и увеличить срок их хранения. Особенно перспективным является
136
ГЛАВА 5
применение облучения для увеличения срока хранения мягких ягод (например, ма-
лины и земляники), которые теряют качество и внешний вид при тепловом и холо-
дильном консервировании.
Таблица 5.8. Радиационная стойкость некоторых дрожжей (поданным [4])
Виды дрожжей*
Облучаемая среда
Доза облучения, кГр**
Sporidiobolus pararoseus	Питательный бульон	5
Issatchenkia orientalis	Фосфатный буфер	5,5
Debaryomyces hansenii	Виноградный сок	7,5
Cryptococcus atbidus	Виноградный сок	10
Torulaspora delbrueckii	Виноградный сок	15
Saccharomyces cerevisiae	Виноградный сок	18
Trichosporon pullulans	Фосфатный буфер	20
* Исходное количество клеток —	106-107/мл.	
** Доза, необходимая для предотвращения роста в течение 15 сут.
5.5.5.	Консерванты
Мягкие химические консерванты па основе органических кислот (сорбиновой, бен-
зойной, пропионовой и их солей) в концентрациях, разрешенных для применения в
пищевых продуктах, подавляют рост дрожжей. Эффективность этих консервантов
максимальна при низких значениях pH. Сорбат калия более эффективен для дрож-
жей, чем бензоат натрия. Некоторые виды дрожжей, особенно Zygosaccharomyces
bailii, устойчивы к действию консервантов и способны не только адаптироваться к
их высоким концентрациям, но и преодолевать их ингибирующее действие, метабо-
лизируя и разлагая консерванты, /[ля временной консервации мякоти плодов может
использоваться сернистый газ. При брожении вина в виноградное сусло для инакти-
вации диких дрожжей (определенных видов Pichia и Candida) добавляют сульфит,
поскольку винные дрожжи 5. cerevisiae, менее чувствительны к SC>2-
5.5.6.	Комбинированные системы консервирования
Для более мягкой обработки и сохранения пищевой ценности и органолептического
качества пищевых продуктов при обеспечении требуемого уровня безопасности ме-
тоды и средства консервации могут применяться комбинированно. Одновременное
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
137
применение нескольких консервирующих факторов многие называют «барьерной
технологией» и поясняют это одновременным созданием нескольких «барьеров»,
которые микроорганизмы преодолеть не способны. Действительно, эта аналогия
вполне адекватна, так как в данном случае речь идет об одновременном действии не-
скольких «барьеров», которые синергично взаимодействуют. Паэтом подходе осно-
ваны разработки новых продуктов и методов консервирования, например, мини-
мальная тепловая и холодильная обработка продуктов, упаковка в модифицирован-
ной газовой среде и создание продуктов умеренной влажности.
При минимальной тепловой обработке пищевые продукты подвергаются более
мягкому температурному воздействию, содержат меньше кислот, соли и сахара,
а также значительно меньше консервантов (сульфитов, нитритов, сорбиновой и
бензойной кислот), однако для таких консервов обычно применяют холодильное
хранение [7]. Сочетание консервирующих факторов призвано защитить продукт от
роста патогенных бактерий, однако оно не всегда препятствует развитию ДВ1Ш.
Типичным примером являются готовые к употреблению фрукты и овощи, обработ-
ка которых включает предварительную очистку, удаление кожуры или нарезку на
доли, мойку, дезинфекцию и упаковку. При этом для контроля ферментативного
потемнения и снижения количества дрожжей, плесеней и бактерий используют
бланширование [5].
Пищевые продукты умеренной влажности, как правило, характеризуются aw ни-
же 0,90, что в сочетании с низким pH, пастеризацией или охлаждением (холодиль-
ным хранением) делает их пригодными для продолжительного хранения. Кроме
мясных продуктов и сыров примером продуктов умеренной влажности могут слу-
жить фруктовые пресервы. Целые фрукты, их половинки, ломтики или фруктовое
пюре можно консервировать, применяя бланширование и регулирование в диапа-
зоне 0,91-0,98 с использованием сахара. Значения pH большинства фруктов нахо-
дится в интервале 3,1-3,5, и при необходимости они могут быть снижены путем до-
бавления лимонной кислоты. Кроме того, могут быть иснользоаны также сульфиты
и сорбаты. В таких условиях потенциальными микроорганизмами, которые могут
вызвать порчу, являются дрожжи (особенно осмофильные).
Для сохранения свежих и минимально обработанных продуктов часто применя-
ют упаковку с использованием регулируемой газовой среды (МАР, РГС). В случае
мясных продуктов снижение содержания кислорода внутри упаковки достигается
применением вакуума, тогда как собственное дыхание свежих фруктов и овощей мо-
дифицирует газовую среду внутри упаковки после их помещения в полупроницае-
мую или термоусадочную пленку. Содержание кислорода при этом снижается до
3-5%, а концентрация ССЦ возрастает до 5-10%. В таких условиях рост аэробных
бактерий и плесеней значительно снижается, однако отмечается замедленный рост
дрожжей и молочнокислых бактерий, даже если продукт упакован с использовани-
ем модифицированной газовой среды и хранится в условиях охлаждения.
138
ГЛАВА 5
5.5.7.	Повреждение и восстановление дрожжевых клеток
Важным аспектом применения комбинированных методов консервирования явля-
ется возможность выживания микроорганизмов. Сублетальная температура не все-
гда приводит к гибели дрожжевых клеток, а только нарушает их клеточную структу-
ру и/или метаболизм. При такой обработке возможно повреждение клеточных мем-
бран, что вызывает потери компонентов клеток и нарушение механизма транспорта
различных веществ. Могут быть нарушены ферментативная активность, синтез фер-
ментов и регуляция их метаболизма, а также репликация и транскрипция нуклеино-
вых кислот. Поврежденные клетки становятся чрезмерно чувствительными к фак-
торам внешней среды и могут быть инактивированы при последующей обработке.
Тем не менее со временем и в благоприятных условиях часть клеток после частич-
ных повреждений может восстанавливаться и становиться способными к размноже-
нию.
Зги явления на практике могут использоваться по-разному. В первую очередь
онн составляют основу комбинированных технологий консервирования, то есть со-
вместного применения щадящих способов и средств консервирования в дозировках,
которые по отдельности были бы неэффективными. При приготовлении партий
промышленно используемых микроорганизмов (например, сухих пекарских дрож-
жей пли дрожжей для замораживаемого теста) также необходимы методы, не повре-
ждающие клетки. Следует отметить, что если условия культивирования не допуска-
ют роста поврежденных клеток, то при оценке и контроле микробиологического ка-
чества пищевых продуктов существует риск получения ошибочных результатов
(см. главу 13).
5.6.	Новые альтернативные технологии
Возросший за последние годы спрос на свежие и безопасные пищевые продукты соз-
дал перспективу для исследований и разработок альтернативных методов консерви-
рования. Многие из них основаны на физических принципах, отличных от тепловой
обработки, например, на применении высокого давления, импульсного электриче-
ского ноля, осциллирующего магнитного поля и ультразвука (по отдельности или в
сочетании с пастеризацией, охлаждением или замораживанием). Были проведены
испытания некоторых химических методов обработки, например, применение хито-
занов, бактсриоципов и других противомикробных препаратов. До настоящего вре-
мени эксперименты проводились в лабораторных условиях без масштабного вне-
дрения их результатов. Усилия микробиологов были направлены в основном на
уничтожение патогенной микрофлоры, а дрожжевые клетки зачастую служили в ка-
честве эукариотических модельных организмов.
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
139
5.6.1	Нетермические методы консервирования
Гидростатическое давление
Давление выше 100 МПа разрушает клеточные мембраны и может инактивировать
вегетативные клетки. Эукариотические дрожжевые клетки более чувствительны к
высокому давлению, чем прокариотические бактерии, а бактериальные споры чрез-
вычайно устойчивы. Давление в 400-600 МПа вызывает инактивацию микроорга-
низмов, по неполную, так как некоторые клетки после повреждения могут выжи-
вать. В инактивации дрожжей очень важную роль играет активность воды, тогда как
значение pH на их выживание не влияет (табл. 5.9). Хотя стоимость и производи-
тельность оборудования ограничивает промышленное применение высокого давле-
ния для обработки пищевых продуктов, его использование постоянно расширяется
[10]. Технология высокого давления чаще всего применяется при консервировании
фруктовых соков, джемов, желе, соусов и других продуктов, подверженных дрожже-
вой порче.
Таблица 5.9. Время десятикратного уменьшения численности (показатель D) при
инактивации аскоспор Saccharomyces cerevisiae высоким давлением (по [11])
Давление, МПа	Показатель D, мин			
	Апельсиновый сок, pH 3,3	Яблочный сок, pH 3,9	Модельный сок, pH 3,5	Модельный сок, pH 5,0
500	0,18	0,15	0,14	0,19
450	0,50	0,48	0,38	0,49
400	0,97	0,88	0,72	0,98
350	2,80	2,51	2,15	2,84
300	10,81	9,97	7,21	9,42
Импульсное электрическое поле
Электрические поля с напряженностью 5-25 кВ/см, применяемые в виде несколь-
ких десятков импульсов, каждый длительностью в несколько микросекунд, способ-
ны инактивировать микроорганизмы. Под воздействием электрического поля дрож-
жи погибают быстрее, чем бактерии, причем инактивация возрастает с повышением
напряженности поля и количества импульсов. Воздействие импульсного электриче-
ского поля повреждает клеточную структуру, о чем свидетельствуют фотографии,
сделанные с помощью электронного микроскопа. Этот метод может применяться
для консервации таких жидких продуктов, как фруктовые соки и молоко, не вызы-
вая нежелательных органолептических изменений.
140
ГЛАВА 5
Осциллирующее магнитное поле
Магнитное поле высокой интенсивности, достаточной для инактивации микроорга-
низмов, можно создать с помощью катушки индуктивности, через которую пропуска-
ется электрический ток. Для консервирования в магнитном поле лучше всего подхо-
дят пищевые продукты с высоким электрическим сопротивлением. Хотя проведены
успешные эксперименты в области консервирования апельсиновых соков и йогур-
тов, контаминированных Saccharomyces cerevisiae, прежде чем эта технология сможет
найти промышленное применение, необходимо более тщательное ее изучение.
Световые импульсы
Антимикробный эффект УФ-облучения сводится к повреждению ДПК, что приво-
дит к летальному исходу или мутациям клеток. УФ-облучение используется, в част-
ности, для стерилизации воздуха и обработки питьевой воды. Блпжпеипфракрасное
УФ-излучение, применяемое в виде коротких импульсов высокой интенсивности,
составляет основу технологии, которая может использоваться для стерилизации
поверхностей пищевых продуктов и упаковочных материалов, а также тонкого слоя
прозрачных жидкостей. При использовании полноспектрального света интенсив-
ностью 0,1-0,4 Дж/см2 количество дрожжевых клеток может быть уменьшено на
5-6 логарифмических циклов всего за 2-4 вспышки. Плесени и бактерии оказыва-
ются более устойчивыми. Эта технология составляет альтернативу асептической
обработке.
Ультразвук
В ультразвуковых технологиях используются звуковые волны высокой энергии —
от 20 000 и более колебаний в секунду (Гц). Ультразвук большой мощности благода-
ря создаваемой внутриклеточной кавитации, которая нарушает клеточные структу-
ры и функции, обладает мпкробиоцидным эффектом. Пищевые материалы могут
препятствовать раса[ространению звуковых волн, поэтому для обеспечения безопас-
ности продуктов ультразвук должен применяться совместно с другими методами
консервирования. По всей видимости, ультразвук имеет огромный потенциал для
обеззараживания продуктов и технологического оборудования. Очищающее дейст-
вие кавитации проявляется в удалении клеток с поверхности сырых и минимально
обработанных фруктов и овощей, но в настоящее время нам не известен ни один пи-
щевой продукт, обработанный этим способом в промышленных условиях.
5.6.2.	Противомикробные препараты
Кроме разработки новых физических методов инактивации микроорганизмов про-
должается поиск новых перспективных химических и биохимических препаратов
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
141
для консервирования пищевых продуктов. Натуральные противомикробные препа-
раты (лизоцим, низин и другие бактериоцины), оказывают антагонистическое воз-
действие на бактерии, но они, как правило, не действуют на грибы. Реутерин, мета-
болит Lactobacillus reuteri, обладает широким спектром действия и подавляет рост
грамположительных и грамотрицательных бактерии, а также грибов. За исключени-
ем низина, который применяется как биоконсервант в ряде пищевых продуктов,
другие бактериоцины пока не нашли практического применения.
Противомикробную активность способен проявлять хитозан, деацилированное
производное хитина, особенно по отношению к мицелиальным плесеням п дрож-
жам. Известны работы по применению хитозана в концентрации 0,3-1,0 г/л в каче-
стве средства пролонгирования хранения свежих фруктов и овощей, однако в све-
жих фруктах и салатах, заправленных майонезом, рост дрожжей подавлялся не пол-
ностью [8, 9].
Сообщается также о противомикробном действии экстрактов растений, содер-
жащих различные натуральные вещества, в частности, эфирных масел и бальзамов
[6]. Экстракты чеснока, лука и хрена, а также специй (корицы, гвоздики, горчицы,
орегана и др.) могут оказывать антибактериальное пли антигрибковое действие,
а иногда — и то и другое. Тем не менее использование пх эффективных концентра-
ций обусловливает чрезмерный аромат, который не совместим с большей частью
пищевых продуктов. Эффективность экстрактов растений увеличивается в случае
пх применения в сочетании с другими консервирующими ингредиентами. Напри-
мер, в работе [1] было установлено, что ванилин в концентрации 0,2% предотвра-
щает рост важнейших ДВПП (Saccharomyces cerevisiae, Zygosaccharomyces bailii,
Z. rouxii и Debaryomyces hansenii) в яблочном пюре с pH 3,5 и aw 0,95 в течение
40 сут хранения при 27 °C.
5.6.3.	Современные комбинированные методы
консервирования
Многие новые альтернативные методы консервирования разработаны специально
для использования в «барьерной технологии», предполагающей одновременное
применение нескольких методов с синергическим эффектом. Для достижения опти-
мального качества продукта и микробиологической безопасности альтернативные
физические методы обработки в сочетании с другими способами консервирования
могут использоваться, как и в случае облучения, в меньших дозах по сравнению с пх
применением по отдельности. Высокое давление, импульсные электрические поля,
ультразвук и осциллирующие магнитные поля можно успешно применять одновре-
менно с пастеризацией или замораживанием без снижения конечной эффективно-
сти обработки. Для защиты от дрожжевой порчи фруктовых соков и нарезанных
142
ГЛАВА 5
фруктов при сохранении аромата, вкуса, цвета и функциональных свойств продук-
тов целесообразно использовать такие комбинированные способы, как «мано-тер-
мо-звуковая» технология (низкое давление + щадящая температура + ультразвук)
или осмодегидрозамораживание (добавление сахара + воздушная сушка + замора-
живание). Применение новых методов для предотвращения роста патогенных и вы-
зывающих порчу микроорганизмов и для обеспечения качества и безопасности пи-
щевых продуктов — одно из перспективных направлении развития современных пи-
щевых технологии.
Дополнительная литература
1.	BARBOSA-CANOVAS, G. V., POTI1AKAMURY, U. R. PALOU, Е. SWANSON, В. G.
Nonthermal Preservation of Foods. — Marcel Dekker: New York, 1998.
2.	DEAK, T., BEUCHAT, L. R. Handbook of Food Spoilage Yeasts. — CRC Press: Boca Raton,
FL, 1995.
3.	GOULD, G. W. (ed.). New Methods of Food Preservation. — Blackie Academic and
Professional: London, 1995.
Литература
1.	CERUTTI, P„ ALZAMORA, S. M. Inhibitory effects of vanillin on some food spoilage yeasts
in laboratory media and fruit purees // Int.J. Food Microbiol., 1996, 29, p. 379-386.
2.	CHAROENCHAI, C., FLEET, G. IL, 1IENSCHKE, P. A. Effects of temperature, pH and
sugar concentration on the growth rates and cell biomass of wine yeasts // Am. J. Enol. Vitic.
1998, 49, p. 283-288.
3.	DEAK, T., BHUCHAT, L. R., Handbook of Food Spoilage Yeasts. — CRC Press: Boca Raton,
FL, 1995.
4.	FARKAS, J. Microbiological consideration // High-dose Eradiation: Whoiesomeness of Food
Irradiated with Doses above 10 kGy: Report of a joint FAO/IAEA/WHO study group. —
World Health Organization: Geneva, 1999, p. 49-77.
5.	NGUYEN-THE, C., CARLIN, F. The microbiology of minimally processed fresh fruits and
vegetables // CRC Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 1994, 34, p. 371-401.
6.	NYCHAS, G. J. E. Natural antimicrobials from plants // New methods of food preservation /
Gould, G., W., (ed.). — Blackie Academic and Professional: London, 1995, p. 58-89.
7.	OHLSSON, T. Minimal processing — preservation methods of the future: a review // Trends
Food Sci. Technol. 1994, 5 (12), p. 341-344.
8.	RHOADES, J., ROLLER, S. Antimicrobial actions of degraded and native chitosan against
spoilage organisms in laboratory media and foods // Appl. Environ. Microbiol., 2000, 66,
p. 80-86.
ДРОЖЖИ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ПОРЧУ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
143
9.	ROLLER, S., COV1LL, N., The antifungal properties of chitosan in laboratory media and
apple juice // Int. J. Fd. Microbiol., 2000, 47, p. 67-77.
10.	YUSTE, J., CAPELLAS, M„ PLA, R„ FUNG, D. Y. C„ MOR-MUR, M. High pressure
processing for food safety and preservation: a review // J. Rapid Methods Automation
Microbiology, 2001,9, p. 1-10.
11.	ZOOK, C. D., PARISH, M. E., BRADDOCK, R. J., BALABAN, M. O. High pressure
inactivation kinetics of Saccharomyces cerevisiae ascospores in orange and apple juices //J.
Food Science, 1999, 64, p. 533-535.
ГЛАВА 6
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА.
МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
А. Арнольди, Миланский университет, Италия
6.1.	Реакция Майяра
В отличие от большинства животных, питающихся только свежей пищей, в челове-
ческом сообществе основой питания являются пищевые продукты, произведенные
задолго до их потребления. Поэтому не удиви тельно, что проблема сохранения пи-
щевых продуктов всегда была актуальной. Использование огня в истории человече-
ства связано с появлением разнообразных методов, позволивших значительно уве-
личить продолжительность хранения пищевых продуктов за счет существенного
снижения их контаминации микроорганизмами. Значительно возросло количество
исходных материалов для пищевых продуктов, что снизило влияние многих неже-
лательных «непищевых» фак торов, увеличило перевариваемость пищи, а также да-
ло человеку новые вкусовые ощущения и ароматы.
Многие химические соединения, образующиеся в пищевых продуктов при их
нагревании, являются продуктами реакции Майяра. Под этим термином принято
понимать все трансформации, происходящие со свободными и белково-связанными
аминокислотами и сахарами, существенно влияющими на органолептические ха-
рактеристики и пищевую ценность продуктов [9]. В этой главе мы рассмотрим меха-
низмы реакции Майяра и ее аспекты, оказывающие непосредственное влияние на
продолжительность хранения пищевых продуктов. В первых двух разделах описаны
общие механизмы и основные факторы, оказывающие влияние на кинетику реакции
Майяра, а далее* — негативное воздействие продуктов реакции Майяра на пищевые
продукты, приводящие к их порче. Два раздела посвящены благоприятным эффек-
там продуктов этой реакции, приводящие в том числе к образованию соединений,
обладающих антиокиелнтельной способностью по отношению к пищевым продук-
там. Э ти соединения вносят свой вклад в снижение самоокисления липидов, а также
в усиление противомикробного действия некоторых веществ, противодействующих
микробиологической порче пищевых продуктов.
6.1.1.	Механизмы реакции Майяра
Термин реакция Майяра используется для обозначения ряда сложных конкури-
рующих многостадийных процессов, главными участниками которых являются
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
145
аминокислоты, пептиды и белки, вступающие во взаимодействие с редуцирующи-
ми сахарами. Для обозначения совокупности этих процессов используется также
другой термин — неферментативное потемнение, поскольку изменение цвета явля-
ется главным внешним признаком, указывающим на протекание химических пре-
вращений, относимых к реакции Майяра.
Первое описание этих процессов было сделано Л. Майяром (A. Maillard) в 1912 г.
[41]. Спустя почти 20 лет М. Амадори (М. Amadori) смог выделить стабильный про-
дукт трансформации, полученный из основания Шиффа {Schiff) (рис. 6.1, 1) в ре-
зультате первого этапа взаимодействия углевод/аминокислота. Это вещество впо-
следствии было названо продуктом перегруппировки Амадори (ПА) [3] (рис. 6.1,2),
тогда как соответствующий компонент из фруктозы (рис. 6.1,3) был описан лишь
30 лет спустя К. Хейнсом и Г. Поаком [31]. Подробное описание процессов синтеза,
физико-химических характеристик, свойств и реакционной способности продуктов
ПА приведено в прекрасном обзоре [60]. Впервые общий обзор процессов, происхо-
дящих при реакции Майяра, был опубликован Дж. Ходжем (/. Е. Hodge) [33]. Наибо-
1 -амино-1 -деоксиальдоза
1
1 -амино-1 -деоксикетоза
продукт перегруппировки Амадори
2
2-амино-2-деокси-О-глюкоза
продукт перегруппировки Хейнса
3
Рис. 6.1. Первый этап взаимодействия углевод/аминокислота: 1 — основание Шиффа
10 Зак. 557
146
ГЛАВА 6
лее подробное описание путей образования основных продуктов реакции Майяра
приведено в обзоре [38].
Для протекания реакции Майяра необходимо наличие редуцированных сахаров.
Пентозы (например, рибоза, арабиноза или ксилоза) оказывают очень сильное влия-
ние на проявление неферментативного потемнения, хотя присутствуют в пищевых
продуктах в сравнительно небольших количествах. Гексозы (например, глюкоза или
фруктоза) менее химически активны, а редуцированные дисахариды (например,
мальтоза или лактоза) реагируют довольно медленно. Сахароза, а также связанные
сахара (например, гликопротеины, гликолипиды и флавоноидные гликозиды) вовле-
каются в реакции только после гидролиза, индуцируемого нагреванием или довольно
часто ферментацией (например, при разрыхлении теста или во время подготовки ка-
као-бобов к обжарке) [381. С другой стороны, в реакции участвуют белки или свобод-
ные аминокислоты, которые уже присутствуют в сырье или образуются в результате
деятельности ферментов. В некоторых продуктах (например, в сырах) в качестве
аминосодержащпх соединений выступают биогенные амины, тогда как аммиак в не-
больших количествах образуется из аминокислот в ходе реакции Майяра.
Наиболее значимым результатом реакции Майяра в белках являются продукты
неферментативного гликозилирования, в которое вовлечен главным образом лизин.
Неферментативное гликозилирование протекает даже при физиологических темпе-
ратурах с образованием продуктов, небезопасных для здоровья [8, 23, 30, 37]. Пер-
вые продукты гликозилирования затем преобразуются в продукт Амадори (фрукто-
сил.ти.зии), который может поперечно сшиваться внутри- или межмолекулярпыми
связями. Получающиеся полимерные соединения называют «конечными продукта-
ми глубокой гликолизации» {Advanced Glycation End Products, AGEP).
В модельных системах с низким содержанием воды и pH в диапазоне от 3 до 6
продукты Амадори считаются основными предшественниками (прекурсорами) ак-
тивных промежуточных соединений, а при pH ниже 3 или выше 8, а также при тем-
пературах выше 130 °C (температуре карамелизации) сахара расщепляются даже в
отсутствие аминов [38]. Дециклизация и последующая 1,2- или 2,3-енолнзация -
важнейшие этапы разложения продуктов Амадори, после которых происходят про-
цессы дегидрацпи и фрагментации с образованием множестве! очень активных би-
карбон ильных соединений. Все эти превращения относя тся к промежуточной ста-
дии реакции Майяра.
Одним из первых наблюдавшихся Майяром явлений было образование СО2,
являющегося результатом расщепления Штрекера {Strecker) (рис. 6.2). В результате
реакции аминокислоты с а-бикарбонильным соединением образуется азавипило-
гическая (З-кетокнслота (рис. 6.2, 4), которая подвергается декарбоксилированию.
В ходе этого процесса аминокислоты преобразуются в альдегиды, содержащие на
один атом углерода меньше, которые химически очень активны и зачастую обладают
весьма специфическими органолептическими свойствами, не всегда приятными.
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
147
H2N, ^соон
нс"
!
R
1
СООН
Альдегид
Штрекера
%
+ СН
I
R
4
Рис. 6.2. Расщепление Штрекера
Важнейшим последствием реакции Штрекера является внедрение азота в очень
активные низкомолекулярные соединения, образующиеся из сахаров (см. рис. 6.2,5),
которые служат промежуточными продуктами при образовании многих гетеро-
циклических соединений (например, пиразинов) с характерными ароматами и
низкими пороговыми уровнями восприятия [38].
В .зависимости от состава пищевых продуктов и применяемых процессов техно-
логической! обработки результатом реакции Майяра являются тысячи различных
конечных продуктов, которые можно классифицировать, исходя из их роли в нище-
вых смесях. Очень летучие соединения, такие как пиразины, пиридины, фураны,
тиофены, тиазоли, тиа.золины и дитиазины имеют отношение к аромату. Некоторые
низкомолекулярные соединения ответственны за формирование вкуса [25,48], дру-
гие ведут себя как антиоксиданты, а несколько соединений являются мутагенными
[36]. Коричневые полимеры, так называемые меланоидины, являющиеся основны-
ми продуктами реакции Майяра, ответственны за формирование цвета некоторых
пищевых продуктов (например, кофе, обжаренных какао-бобов, солода и соевого со-
уса) [И]. Обзор влияния реакции Майяра на пищевую ценность продуктов приве-
148
ГЛАВА 6
ден в [ 101. В настоящей главе мы рассматриваем только те соединения, которые спо-
собны влиять на продолжительность хранения пищевых продуктов.
6.2.	Влияние различных факторов
на реакцию Майяра
Наиболее важными факторами, влияющими на реакцию Майяра, являются струк-
тура вовлеченных в реакцию аминокислот и сахаров, температура, значение pH и
активность воды. В совокупности сложных процессов, протекающих при реакции
Майяра, эти факторы различным образом воздействуют на характеристики пище-
вых продуктов, в том числе па вкус, аромат и пищевую ценность. Одним из основ-
ных факторов является структура реагентов, а именно аминокислот и сахаров. Ре-
акционная способность редуцированных сахаров убывает следующим образом:
пентозы > гексозы > дисахариды, и альдозы > кетозы. Передуцировапные сахара
(сахароза, декстрины и связанные сахара) могут участвовать в реакции, но только
после гидролиза.
6.2.1.	Аминокислоты
В большинстве продуктов аминокислоты присутствуют лишь в небольших количе-
ствах, однако они очень легко вступают в реакцию с сахарами. Аспарагиновая и глу-
таминовая кислоты реагируют относительно медленно, а аргинин и лизин — очень
активно. Образование специфичных соединений! продуктов реакции Майяра опре-
деляет структура боковой цепи аминокислот через расщепление Штрекера. В част-
ности, из цистеина и метионина образуются сернистые соединения (рис. 6.3), харак-
теризующиеся четко выраженным и не всегда приятным запахом с очень низкими
пороговым восприятием. В некоторых ферментативных технологических процессах
(например, при брожении теста) присутствие свободных аминокислот возрастает в
результате ферментации. Белки участвуют в реакции Майяра благодаря гликолизу
активных боковых цепей аргинина и, в первую очередь, лизина.
6.2.2.	Температура
Температура оказывает значительное влияние па все процессы, относящиеся к ре-
акции Майяра. Многочисленные эксперименты показали, что увеличение темпе-
ратуры и продолжительности нагревания приводит к усилению потемнения и рас-
ширению качественного состава ароматических веществ. Увеличивается не только
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
149
S— S
Рис. 6.3. Некоторые соединения серы, образующиеся в ходе реакции Майяра
количество продуктов реакции Майяра, по и изменяется их природа. Например, на
модельных системах было показано, что с увеличением температуры и длитель-
ности теплового воздействия возрастает соотношение углерод : азот, степень
ненасыщенности и циклическая ароматичность образующихся мелаиоидинов [38].
Образование весьма нежелательных соединений (например, мутагенных гете-
роциклических аминов) |36] происходит при высоких температурах, а это озна-
чает, что для минимизации их образования необходим тщательный выбор режи-
мов тепловой обработки. Вопреки распространенному мнению, для протекания
реакции Майяра не нужны высокие температуры (например, сахара и ами-
нокислоты даже при холодильном хранении могут проявлять признаки нефср-
ментативпого потемнения [58], что безусловно способно сказываться на общей
продолжительности храпения пищевых продуктов).
6.2.3.	Активность воды
Интенсивность реакции Майяра .значительно выше при низких уровнях влажности
продукта. Наиболее благоприятным обычно считается такое содержание влаги в
продукте, которому соответствует активность воды в интервале 0,65-0,75. Разница
150
ГЛАВА 6
цвета и аромата внутреннего и внешнего слоев испеченного или жареного продукта
соответствует различной скорости их дегидратации, но не все продукты реакции
Майяра одинаково чувствительны к показателю aw. Исследования вкусо-аромати-
ческих характеристик свидетельствуют, что уровень чувствительности различных
классов летучих соединений зависит от того, требуется ли вода для их образования,
или нет. Последовательность химических реакций, вызывающих потемнение, изуче-
на еще далеко не полностью, однако уже в настоящее время ясно, что в нее вовлече-
ны реакции конденсации и дегидратации, для которых показатель аи, является важ-
ным кинетическим параметром [38].
6.2.4.	pH
Результаты ряда исследований реакции Майяра на модельных системах показали,
что pH среды влияет па количественные и качественные изменения летучих и пиг-
ментированных продуктов реакции [15,44,52, 53]. Потемнение происходит быстрее
в нейтральных пищевых продуктах, а уменьшение pH снижает скорость формирова-
ния цвета. Кроме того, pH влияет на количественный состав химических соедине-
ний, формирующих вкус продукта. Например, при высоких значениях pH преобла-
дают пиразины, редуктоны и продукты их распада, а при низких — фураны и особен-
но 2-фуранкарбоксиальдегиды.
6.3.	Ухудшение вкусо-ароматических
характеристик
Вкус пищевых продуктов не является стабильной характеристикой. Его ухудшение
нередко становится основной причиной тревог производителя: старение пищевого
продукта обусловлено изменением его ароматического профиля вследствие потери
летучих соединений и процессов их распада. Температура хранения, миграция ки-
слорода к продукту через материал упаковки и потеря летучих соединений в резуль-
тате диффузии являются важнейшими факторами развития прогорклости продукта,
а влага может ускорить процесс старения. Эти факторы играют фундаментальную
роль в неизменности качества пищевых продуктов. Основной причиной появления
посторонних привкусов традиционно считается самоокисление липидов, и многие
продукты реакции Майяра выполняют определенную антиокислительиую роль [ 1,7,
39 ]. Тем не менее в некоторых случаях продукты реакции Майяра сами являются ис-
точниками посторонних привкусов. Негативные последствия реакции Майяра, про-
являющиеся в процессе производства или в ходе хранения пищевых продуктов, ис-
следованы значительно меньше, чем процессы самоокисления липидов.
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
151
Влияние этих соединений па органолептические свойства пищевых продуктов
зависит не только от их концентрации, по и их пороговых уровней восприятия 124|.
В связи с этим условно можно разделить пищевые продукты на две группы:
•	продукты высокого качества, вкус которых должен быть максимально прибли-
жен ко вкусу необработанных пищевых продуктов, однако тепловая обработка
необходима для микробиологической стабилизации.
•	продукты, для которых протекание реакции Майяра необходимо для получения
требуемого вкуса и текстуры.
6.3.1.	Фруктовые соки
Типичный пример продуктов первой группы представляют фруктовые соки, вкус
которых ухудшается вследствие медленно протекающей при комнатной температу-
ре реакции Майяра. Общую информацию об изменении вкуса в процессе производ-
ства и хранения фруктовых соков можно найти в работе [12]. Сопровождаемое по-
темнением ухудшение вкуса всегда является основной проблемой при переработке
цитрусовых [29]. До сих пор основным способом предотвращения ухудшения вкуса
и цвета продукта остается его хранение при низкой температуре, однако даже при за-
мораживании сока его вкус и цвет приобретают характеристики несвежего или под-
вергшегося излишней тепловой обработке сока. Хотя низкие значения pH этих на-
питков не особенно благоприятны для протекания реакции Майяра, в старом апель-
синовом соке обнаружено по меньшей мере 14 из 21 соединений, формирующих
вкус и являющихся продуктами реакции Майяра (например, 5-метплфурфурол,
фурфурол, 5-гидрокспметилфурфурол, 2-гидроксиацетилфуран, 2-ацетилфурап,
2-ацети л пиррол и 5-метплппррол-2-карбоксиальдегид) [29]. Присутствие свобод-
ных аминокислот в соке играет при этом существенную роль, и для повышения ус-
тойчивости соков к реакции Майяра при хранении было предложено удалять ами-
нокислоты с помощью ионообменных смол.
6.3.2.	Молочные продукты
Еще один пример продуктов первой группы — молочные продукты. Тепловая обра-
ботка молока необходима для обеспечения микробиологической безопасности и
приемлемого срока годности, однако она также оказывает негативное влияние па сто
вкусовые характеристики. Хорошо известная разница во вкусо-ароматических
свойствах свежего и пастеризованного молока, которая связана с протеканием реак-
ции Майяра. В последнее время активно ведутся исследования по разработке щадя-
щих способов обработки молока в целях улучшения пищевых и органолептических
152
ГЛАВА 6
характеристик питьевого молока. Продукты реакции Майяра также обусловливают
ухудшение вкуса молока при хранении. Сравнительная оценка различных промыш-
ленных образцов подвергнутого УВТ-обработкц молока (цельного и обезжиренно-
го) в течение 4-х мес. хранения показала, что органолептические характеристики
обезжиренного молока оказались немного хуже. Снижение вкусовых характеристик
молока связано как с окислением липидов, так и с продуктами реакции Майяра
(главным образом с фурановыми производными) [55]. Средн других молочных про-
дуктов, в которых присутствуют посторонние привкусы, вызванные продуктами ре-
акции Майяра, оказались концентраты сывороточных белков (КСБ) молока 145] и
сухое молоко [50, 54].
6.3.3.	Пиво верхового и низового брожения
Ухудшение вкуса естественно или искусственно стареющего пива низового броже-
ния (лагерного) изучалось методом хроматографической ольфактомстрии. Некото-
рые соединения, вызывающие старение пива, являются продуктами реакции Майя-
ра (например, метаналь и фенилацетальдегид) [21]. В работе [49] показано, что ста-
рение пива связано с накоплением а-бикарбонильпых соединений, которые
являются промежуточными продуктами реакции Майяра. Содержание этих проме-
жуточных соединений в сусле или в готовом пиве можно снизить путем добавления
фермента (НЛДФИ-зависимой оксиредуктазы), получаемой из пивных дрожжей.
Чистый фермент проявляет активность в отношении а-бикарбоннлов (2,3-гексан-
диопа, метилглиоксаля и диацетила) и соединений, вызывающих окислительный
стресс. Таким образом, в ходе хранения сброженных пищевых продуктов инстру-
ментом управления реакцией Майяра может стать тщательный выбор и правильное
использование дрожжей.
6.3.4.	Жареный арахис
Одним из примеров пищевых продуктов, которые требуют обязательной тепловой
обработки, являются жареные орехи и семечки. Проблема приобретения посторон-
них привкусов молотым жареным арахисом, в настоящее время являющаяся одной
из проблем кондитерского производства, рассмотрена в работе 157]. Снимая арома-
тограммы продукта в упаковке в течение 3-х мес., авторы определяли содержание
некоторых пиразинов (метилпиразииа, 2,6-диметилпиразина и 2,3,5-триметилпира-
зипа), представляющих собой основные соединения, формирующие вкус жареного
арахиса, а также некоторых альдегидов, образующихся при самоокислении липидов
(пентаналя, гексаналя, гептаналя, октаналя и нонаналя), так как арахисовое масло
богато полиненасыщенными жирными кислотами (особенно линолевой кислотой),
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
153
в связи с чем предполагалось образование жирных альдегидов, главным образом
гексапаля. Результаты этих исследований показали, что концентрация пиразинов
практически не меняется, тогда как концентрация альдегидов рас тет очень быстро
(например, концентрация гексапаля после 68 сут храпения возросла в К) раз). Орга-
нолептический анализ полностью подтвердил мнение о преобладающей роли само-
окисления липидов в формировании постороннего привкуса арахиса. Полученные
данные могут быть использованы для описания процессов формирования посторон-
них привкусов и у других жареных орехов в ходе хранения.
6.3.5.	Кофе
Еще один яркий пример таких продуктов дает нам кофе. В работе [17] изучалась ско-
рость ухудшения вкусо-ароматических характеристик жареного и молотого кофе
при различных температурах после вскрытия упаковки. Была сделана попытка вы-
явить корреляцию наиболее значимых химических показателей (выбранных по ре-
зультатам дискриминантного анализа) с органолептическими. Среди химических
соединений, являющихся продуктами реакции Майяра, определяли II2S, метанти-
ол, 2-метилпропаналь, дпацетпл, 2-бутапон, 2-метилфуран, 3-метил- и 2-метилбута-
наль, З-метилфурантпол и 2-фурфурилтиол. Было отмечено заметное снижение ко-
личества сернистых соединений, начинавшееся сразу после вскрытия упаковки, не-
смотря па то что соединения, образующиеся в результате разложения липидов, поя-
вились только через несколько дней. Аналогичные результаты были получены при
исследовании аромата сваренного кофе, изменяющегося после приготовления очень
быстро. Аналогичные наблюдения были сделаны и при производстве быстрораство-
римого кофе, при тепловой стерилизации кофейных напитков, а также при выдер-
живании свежезаваренного кофе в термосе.
Результаты недавних исследований, в которых применяли методику инстру-
ментального анализа, комбинированную с офлактометрической оценкой, при
приготовлении и хранении кофейных напитков показали быстрое снижение
концентрации душистых тиолов |35]. Результаты исследований свидетельствуют,
в частности, о .значительном снижении концентраций основных одорантов кофе —
2-фурфурилтпола и 2-метпл-З-фурантила (рис. 6.4), что приводит к резкому ослабле-
нию сернистого «жареного» запаха в общем аромате [34 ]. Экспериментально доказано
[35|, что добавление выделенных из кофейного порошка мелапоидитюв к водному
ароматическому рекомбинату, приготовленному с использованием 25 ароматических
соединений кофе в тех же концентрациях, что и в исходном кофейном напитке, снижает
интенсивность сернистой «жареной» ноты па ароматограммах. Особенно нестойкими
оказались 2-фурфурилтиол, З-мсркапто-З-метилбутилформиат и З-мстил-2-бутеп-
1-тиол, считающиеся ключевыми тиолами кофейного аромата. Возможно, что это
154
ГЛАВА 6
Рис. 6.4. Возможный механизм захвата тиоловых соединений в меланоидинах (по [35])
свидетельствует о том, что данные тиолы были ковалентно связаны с меланопдипами
благодаря производным пиразиновых соединений, являющихся продуктами реакции
Майяра н образующихся как продукты окисления 1,4-/т-(5-амипо-
5-карбокси-1-пентил) пиразиновых остатков катионов. Схема этой реакции согласно
[34] проведена на рис. 6.4. Это впервые доказывает тот факт, что изменение
вкусо-ароматических свойств пищевых продуктов может происходить не только
вследствие потери основных одорантов, образования запаха прогорклости пли i южела-
тсльпых продуктов реакции Майяра, но и в результате связывания некоторых соедине-
ний с мелаиоидииами пли другими полимерами пищевых продуктов.
6.4.	Изменение цвета.
Потеря энергетической ценности
Ухудшение вкуса, несомненно, является одной из основных причин озабоченности
производителей пищевых продуктов, хотя значительный! интерес представляют и
другие аспекты реакции Майяра, — например, потемнение и потеря пищевой ценно-
сти. Структурные формулы основных молекулярных маркеров, использующихся
для количественной оценки глубины протекания реакции Майяра, приведены на
рис. 6.5.
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
155
5-гидроксиметил-2-фуран-
карбоксиальдегид (ГМФ)
фурозин
,СО2Н
(сн2)4 -Z. NHz
NH
СН2
СООН
пентозидин
пирралин	карбоксиметиллизин
Рис. 6.5. Основные молекулярные маркеры реакции Майяра в пищевых продуктах
6.4.1.	Молоко
Информация о химических изменениях, происходящих в ходе храпения молока
(включая РМ), а также об их значимости для органолептического восприятия и по-
казателей энергетической ценности в связи с ведением единых нормативных актов
ЕС относительно срока хранения этого продукта приведены в работе [27]. Влияние
реакции Майяра па снижение качества сыра и готового фондю при хранении описа-
но в работе[511.
Две другие работы посвящены исследованиям влияния реакции Майяра на ка-
чество детского питания при хранении. В работе [21 в течение 9 мес. изучалось жид-
кое и сухое молоко для детей с использованием в качестве маркеров 2-фуранкарбок-
сиальдегпда, э-гидроксиметил-2-фуранкарбокс.иальдегпда (ГМФ) и доступного ли-
зина. Доступный лизин — очень важный критерий оценки этого вида пищевых
продуктов, поскольку такие продукты являются единственным источником лизина
для грудных детей! [20]. Тенденция изменения изучаемых показателей даже при
20 °C свидетельствует о постепенном ухудшении качества белков. Ио основании по-
лученных данных можно получить уравнение для прогнозирования сроков храпе-
ния таких продуктов.
В работе [28] в качестве основного показателя для количественной оценки ре-
акции Майяра в ходе хранения двух различным образом обработанных образцов
156
ГЛАВА 6
жидкого молока для детей наряду с фурфуролом и ГМФ использовали фурозшь
Кроме того, no оптической плотности при 284 п 420 им измеряли интенсивность по-
темнения продукта. Фурозпн как косвенный показатель белково-связанного лакту-
лозпл-лпзпна 120] служит полезным индикатором термической деградации моло-
ка, которая усиливается при длительном нагревании или неправильном хранении.
Технология изготовления образца А включала нормализацию, пастеризацию, рас-
пылительную сушку, восстановление, упаковку и стерилизацию в роторном авто-
клаве, а образца В - нормализацию, У ВТ-обработку, упаковку и стерилизацию в
роторном автоклаве. Целью работы являлось установление корреляционных зави-
симостей между условиями обработки и ухудшением характеристик молока при
хранении (одним из условий было исключение доступа кислорода). Образец В ока-
зался менее подвержен изменениям при обработке и храпении.
6.4.2.	Яйца
В качестве индекса свежести яиц в работе [32 ] было предложено использовать со-
держание в них фурозина. Для изучения естественной вариативности содержания
фурозина в свежих яйцах, а также образования фурозина в течение хранения при 5,
20, 30 и 38 °C использовались свежие яйца от несушек различных пород и метод вы-
сокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Содержание фурозина в
белке свежих яиц, составлявшее около 10 мг/100 г белка, увеличивается в .зависимо-
сти от температуры хранения и после 40 сут хранения при 20 °C достигает уровня
около 100 мг/100 г белка. Изменение содержания фурозина в желтке при хранении в
этих температурных условиях минимально. Таким образом, содержание фурозина в
белке может использоваться в качестве весьма падежного показателя свежести яиц.
6.4.3.	Маточное молочко
Маточное молочко — это вязкое вещество, выделяемое гипофарингальнымп и ман-
дибулярными железами пчелиных маток (Apis inellifera L.), которое является пищей
для личинок. С позиций современной нутрициологии использование маточного мо-
лочка как продукта здорового питания весьма актуально, особенно для потребите-
лей, предпочитающих натуральную и здоровую шпцу. При оценке качества и свеже-
сти маточного молочка авторы работы [43J в качестве маркера использовали фуро-
зпн. Его начальное содержание (50-80 мг/100 г белка) через 10 мес. выросло почтив
10-16 раз (до 500 мг/100 г белка). Это свидетельствует отом, что основную пробле-
му при храпении маточного молочка, характеризующегося высоким содержанием
редуцирующих сахаров и свободных аминокислот при сравнительно низкой актив-
ности воды, представляют продукты реакции Майяра.
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
157
6.4.4.	Потемнение
Одним из основных последствий реакции Майяра является потемнение пищевых
продуктов. Основной вклад в формирование цвета во время обработки пищевого
продукта вносят меланопдины — полимерные вещества, структура которых до сих
пор изучена недостаточно. Потемнение в процессе хранения создает определенную
проблему, особенно для тех пищевых продуктов, для которых необходим «внешний
вид не подвергнутого обработке продукта», а также для фруктовых соков, фрукто-
вых и овощных пресервов, а также для молочных продуктов. Что касается сроков
хранения, важно отметить, что потемнение в процессе хранения пагубно влияет на
качество пищевых продуктов, но вкус их становится неприемлемым гораздо раньше,
чем происходит заметное изменение цвета 129].
Кинетика неферментативпого потемненпия глюкозных сиропов изучалась в те-
чение 13-недельного периода хранении при 23,35,45,55 °C и при pH 4,0,4,5 и 5,0. Из-
менения при хранении при 25 и 35 ”С были весьма незначительными, тогда как более
высокие температуры ухудшали внешний вид глюкозных сиропов 116]. Предложен-
ная кинетическая модель позволила рассчитать предельный допустимый срок хра-
нения при любой температуре.
Потемнение белого шоколада при хранении рассмотрено в работе 1561. 'Гакое по-
темнение считается одной из основных проблем потери качества кондитерских из-
делий, при изготовлении которых используется белый шоколад или его заменители,
поскольку ограничивает сроки храпения. Во всех случаях потемнение наблюдается
главным образом па поверхности продукта. При сравнении показателей липидного
окисления (перекисное число, кислотное число и индекс ненасыщенности жирных
кислот) и показателей реакции Майяра (потемнение, флуоресценция и содержание
ГМФ) оказалось, что основной причиной потемнения как белого шоколада, гаки его
заменителей, является реакция Майяра, интенсивность протекания которой зави-
сит от условий окружающей среды в течение всего периода храпения.
6.5.	Антиокислительная активность продуктов
реакции Майяра
Одной п.з наиболее значимых для качества пищевых продуктов при храпении явля-
ются реакции разложения липидов в результате их самоокисления [14]. При этом
образуются активные промежуточные соединения, в основном ненасыщенные или
насыщенные альдегиды или кетоны, а также глиоксаль, метилглпоксаль (подобно
реакции Майяра) и малоновый диальдегпд. Альдегидами, образующимися из олеи-
новой кислоты, чаще всего являются октаналь и нонаналь, из линолевой кислоты -
158
ГЛАВА 6
гексаналь, (Е)-2-гептаналь, (Z)- п (Е)-2-октеиаль, (E,Z)- и (Е,Е)-2,4-декадиеналь,
Липолевая кислота образует в этом случае сложную смесь альдегидов, содержащую
высокий процент (Е^)-2,4-гептадиеналя [14].
Антиоксиданты ингибируют самоокисление липидов. Общая антиокислитель-
пая активность пищевого продукта складывается из согласованного участия всех
присутствующих в нем антиоксидантов. В сырьевых материалах основной вклад в
антиокпелптельную активность вносят аскорбиновая кислота и полифенолы (токо-
феролы, флавононы и функциональные производные коричной кислоты). В случае
обработанных продуктов необходимо также учитывать продукты реакции Майяра,
несмотря па тот факт, что некоторые полифенолы при тепловой обработке разруша-
ются.
Действительно, некоторые соединения, образующие в результате реакции Май-
яра, обладают антиокислительпыми свойствами. Образование некоторых из них
изучали на модельных системах, например, на моделях «сахар/аминокислоты» [39]
и «мед/лнзпн» [7]. Результаты этих экспериментов по установлению взаимосвязи
между формированием цвета и антиокислителыюй активность приведены в работе
[42]. Известно, что высокая антиокнелительная эффективность обычно связана с
образованием коричневых мелаиоидипов.
Наиболее интересные работы выполнены для продуктов, подвергнутых тепло-
вой обработке при различных температурно-временных условиях. — томатного сока
15], солода [59] и макаронных изделий [6]. Для этих продуктов установлена положи-
тельная корреляция между цветом и антиокислительпыми свойствами. Следует от-
метить, что такая корреляция установлена в отношении пищевых продуктов, для ко-
торых этот феномен является единственным или доминирующим свойством. Это
обычно справедливо для пищевых продуктов при полном отсутствии пли низком со-
держании антиоксидантов естественного происхождения (например, для макарон-
ных изделий) или для продуктов, в которых естественные антиоксидан ты очень ста-
бильны (например, в томатах). В таких случаях изменения антиокпслитсльных
свойств после обработки продукта обусловлено образованием термоиндуцируемых
антиоксидантов.
Во многих пищевых продуктах при технологической обработке происходят бо-
лее сложные химические превращения, особенно это касается продуктов с высоким
содержанием полифенолов или продуктов, подвергаемых длительному обжарива-
нию (например, кофейные зерна). В течение первых минут обжаривания аптиокис-
лительная активность (измеряемая по степени разрушения полифенолов) возраста-
ет вплоть до достижения цвета, характеризующего среднюю степень поджаривания,
п снижается при дальнейшем обжаривании [46]. Следовательно, в таких случаях
прямая взаимосвязь между цветом и антиокислителыюй активностью отсутствует.
Этот экспериментальный факт объясняется частичным пиролизом полифенолов и,
возможно, продуктов реакции Майяра.
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
159
Одна из субструктур меланоидпнов хлеба, обладающая антиокислптелыюй ак-
тивностью, описана в работе [40]. Авторы использовали анализ антиоксидантной
активности растворимых фракций, выделенных из хлебной корки, хлебной мякоти
и муки in vitro.Самый высокий антиокислительный потенциал был выявлен у тем-
но-коричневых этаноловых экстрактов из корки, тогда как активность соответст-
вующих фракций из мякоти и муки была незначительной. Проведенный на второй
стадии исследований антиоксидантный отбор модельных смесей продуктов реак-
ции Майяра с последующим установлением их структуры показал, что пирроли-
ноп-редуктоны (рис. 6.6, 6 и 7) являются основными антиокислительиыми агента-
ми, образующимися из производных гексозы ацетилформопна и метилового эфира
А(а)-ацетил-Т-лизина или метилового эфира глицина. Последние были выбраны в
качестве модельных субстанций для имитации реакций нефсрмеитативного потем-
нения с боковой цепью лизина или М-копцом белков соответственно. Количествен-
ный анализ содержания связанного с белком пирролинон-редуктонил-лизина (со-
кращенно пронил-лпзин, 8) выявил его высокое содержание в хлебной корке
(62,2 мг/кг), низкое — в мякоти (8,0 мг/кг) и отсутствие — в необработанной! муке.
Такие показатели содержания пронил-лизина хорошо коррелируют с общей анти-
окислительной активностью различных частей хлеба. Следует отметить, что с точки
зрения антиокислптелыюй эффективности могут оказаться важными и другие суб-
структуры меланоидпнов.
Рис. 6.6. Антиокислительные фрагменты меланоидпнов. По [40]
160
ГЛАВА 6
6.6.	Влияние реакции Майяра
на микробиологическую порчу пищевых
продуктов
В литературе встречаются немногочисленные данные о возможной роли реакции
Майяра в ингибировании роста микроорганизмов в пищевых продуктах. Так, авто-
ры работ [18, 19J изучали непосредственную антибиотическую активность продук-
тов реакции Майяра относительно патогенных и вызывающи порчу пищевых про-
дуктов микроорганизмов, включая Lactobacillus, Proteus, Salmonella, Streptococcus
faecalis и др. Продукты реакции Майяра были получены путем дефлегмации раство-
ров, содержащих либо аргинин и ксилозу (АК), либо гистидин и глюкозу (ГГ). Экс-
периментальные растворы разделяли на фракции или частично очищали посредст-
вом диализа через мембрану с отсечкой в 1000 дальтон. Полученные М1С-зиачения
(MIC — минимальная подавляющая концентрация) свидетельствуют о том, что ин-
гибирующее действие продуктов реакции Майяра зависит как от их разновидности,
так и вида бактерий. Лаг-фаза роста удлинялась пропорционально увеличению кон-
центрации продуктова реакции Майяра. При проверке на Bacillus subtilis, Escherichia
cob и Staphylococcus aureus фракции с высокой молекулярной массой (> 1000 даль-
гон) оказывали более активное ингибирующее воздействие по сравнению с низко-
молекулярными фракциями (< 1000 дальтон).
Авторы работы [22] выделяли продукты реакции Майяра путем дефлегмации
растворов, содержавших аспарагин и ксилозу, и затем испытывали их активность на
патогенных и вызывающих порчу бактериях, наиболее часто обнаруживаемых в пи-
щевых продуктах. Отмечен некоторый ингибирующий эффект по отношению к зо-
лотистому стрептококку (S. aureus). Обратная тенденция наблюдалась в отношении
В. subtilis и Escherichia coli, a Candida tropicalis оказались практически не чувствитель-
ными к продуктам реакции Майяра. Авторы работ [4, 26, 47] отмечают, что косвен-
ное влияние на размножение микроорганизмов оказывают меланопдины, обладаю-
щие способностью связывать металлы (медь и цинк).
6.7.	Краткое резюме
При оценке сроков храпения пищевых продуктов следует учитывать, что реакция
Майяра в ходе тепловой обработки продуцирует вещества, обладающие антиок-
сидантной активностью, которые могут быть полезными для стабилизации легко
окисляемых липидов при хранении. Вместе с тем в ходе хранения продукты реакции
Майяра ухудшают вкусовые и цветовые характеристики и постепенно снижают пи-
щевую ценность целого ряда пищевых продуктов.
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
161
Литература
1.	ALAIZ, М., HIDALGO, F. J., ZAMORA, R. Amioxidative activity of non-enzyinatically
browned proteins produced in oxidised lipid/protein reaction //J. Agric. Food Chem., 1997,45,
3250-3254.
2.	ALBALA-H URTADO, S., VEC1ANA-NOGUES, M.T., MARINE-EONT, A.,
VIDAL-CAROU, M. C. Changes in Furfural Compounds during Storage of Infant Milks //f.
Agric. Food Chem., 1998, 46, 2998 3003.
3.	AMADORI, M. Condensation products of glucose withp-toluidinc/Attz. R.Accad. Naz. Lincei
Mem. // Cl. Sci. Fis. Mat. Nat., 1931, 13, 72.
4.	ANDRIEUX, C„ SACQUET, E., GUEGUEN, L. Interactions between Maillard’s reaction
products, the inicrollora of the digestive tract and mineral metabolism // Reprod. Nutr.
Develop., 1980, 20, 1061-1069.
5.	ANESE, M„ MANZOCCO, L„ NICOLI, M. C. LERICI, C. R. Antioxidant properties of
tomato juice as affected by heating //J. Sci. Food Agric., 1999, 79, 750-754.
6.	ANESE, M., NICOLI, M. C., MASS1NI, R., LERICI, C. R. Effects of drying processing on the
Maillard reaction in pasta // Food Res. Int. 1999, 32, 193-199.
7.	ANTONY, S., M., HAN, I.Y., RIECK, J.R., DAWSON, P.L. Antioxidative effect of Mailiard
reaction products formed from honey at different reaction times // I. Agric. Food Chem., 2000,
48, 3985-3989.
8.	ARAL, M. Advanced glycation end products and their receptor: do they play a role in diabetic
cardiomyopathy? //J.Molec. Cell Cardiol., 2002, 34, 1305-1308.
9.	ARNOLDI, A. Thermal processing and foods quality: analysis and control // Thermal
Technologies in Food Processing / Richardson P. (ed.) — Woodhead Publishing: Cambridge
UK, 2001. - P. 138-159.
10.	ARNOLDI, A. Thermal processing and nutritional quality // The Nutrition Handbook for Food
Processors/Richardson P. ed. — Woodhead Publishing: Cambridge UK, 2002. — P. 265-292.
11.	ARNOLDI, A., BOSCHING, D’AGOSTINA, A. Melanoidins in foods // Res. Advanc. Food
Sci., 2002, 3, 1-10.
12.	ASKAR, A. Flavor changes during processing and storage of fruit juices. Part 1. Markers for
processed and stored fruit juices // Fruit Process., 1999, 9, 236-244.
13.	BAYNES, J. W. The role of AGEs in aging: causation or correlation // Exper. Gerontol., 2001,
36, 1527-1537.
11.	BEL1TZ, II. D., GROSCFI, W. Lipids //Food Chemistry. 2ndEr/./Beliyz II D, Grosch W, eds.
- Springer: Berlin, 1999. — P. 152-236.
15.	BEMIS-YOUNG, G. L„ HUANG, J., BERNHARD, R. A. Effect of pH on pyrazine formation
in glucose-glycinc model systems //Food Chem., 1993, 46, 383-387.
16.	BOSTAN, A., BOYACIOGLU, D. Kinetics of non-enzymic color development in glucose
syrups during storage //Food Chem., 1997, 60, 581-585.
17.	CAPPUCC1O, R„ FULL, G„ LONZARICH, V., SAVONITTI, O. Staling of roasted and
ground coffee at different temperatures: combining sensory and GC analysis // Colloq. Sci. Int.
Cafe, 19th, 2001. - 11 p. (on CD).
18.	E1NARSSON, IL, EKLUND, T., NES, I. F. Inhibitory mechanisms of Maillard reaction
products // Microbios., 1988, 53, 27-36.
11 Зак. 557
162
ГЛАВА 6
19.	EINARSSON, Н., GORAN, S„ SNYGG, В. G., ERIKSSON, C. Inhibition of bacterial growth
by Maillard reaction products //J. Agric. Food Chem., 1983, 31, 1043-1047.
20.	ERBERSDOBLER, H.F., HUPE, A. Determination of lysine damage and calculation of lysine
bio-availability in several processed foods / / Z. Ernalhrungswiss., 1991, 30, 46-49.
21.	EVANS, D.J., SCHMEDDING, D.J. M„ BRUIJNJE. A., HEIDEMAN, T„ KING, B.M.,
GROESBEEK, N. M. Flavour impact of aged beers //J.Jnst. Brew., 1999, 105, 301-307.
22.	FADEL, H.M., HEBASH, K.A. H„ SOLIMAN, M. m' A. Effect of varying molar ratio of
heated asparagine-xylose products on the growth of some microorganisms // Indian J. Technol.,
1991,29,511-512.
23.	FAIST, V., ERBERSDOBLER, H.F. Health impact of food-derived Maillard reaction
products // Kieler Milchwirtschaft Forsch., 2002, 54, 137-147.
24.	FORS, S. Sensory properties of volatile Maillard reaction products and related compounds: A
literature review // The Maillard Reaction in Food and Nutrition /Waller, G. R., Feather, M. S.
(eds);. ACS Symp., Sen. 215. — American Chemical Society: Washington DC, 1983. —
P. 185-286.
25.	FRANK, O., HOFMANN, T. Reinvestigation of the chemical structure of bitter-tasting
quinizolate and homoquinizolate and studies on their Maillard-type formation pathways using
suitable (l”C-labeling experiments //J. Agric. Food Chem. 2002, 50, 6027-6036.
26.	FURNISS, D. E., HURRELL, R. F., FINOT, P. A. Modification of urinary zinc excretion in
the rat associated with the feeding of Maillard reaction products // Acta Pharmacol. Toxicol.,
1986,59,188-190.
27.	GLAESER, II. Criteria for the establishment of a «best-before» date in ultra-high-temperature
milk // Deuts. Motkerei-Zeit., 1989, 110, 580-585.
28.	GUERRA-HERNANDEZ, E„ GOMEZ, C„ GARCIA-VILLANOVA, B„ SANCHEZ, N. C.
GOMEZ, J. M. R. Effect of storage on non-enzymatic browning of liquid infant milk formulae
//J. Sci. Food Agric., 2002, 82, 587-592.
29.	HANDWERK, R. L., COLEMAN, R. I. Approaches to the citrus browning problem: A review
//J. Agric. Food Chem., 1988, 36, 231-236.
30.	HEIDLAND, A., SEBEKOVA, K., SCHINZEL, R. Advanced glycation end products and the
progressive course of renal disease // Am. J. Kidney Dts. 2001, 38 (Suppl. 1), S.100-106.
31.	HEYNS, K., NOACK, II. Die Uinzetzung von d-fructose mit L-Lysme and L-Arginin und
deren Beiziehung zu nichtenenzymatischen Braunungsreaktionen // Chem. Ber., 1962,
720-727.
32.	HIDALGO, A., ROSSI, M., POMPEI, C. Furosine as a Freshness Parameter of Shell Eggs///.
Agric. Food. Chem. 1962,43, 1673-1677.
33.	HODGE, J. E. Chemistry of browning reactions in model systems //J. Agric. Food Chem., 1953,
1,928-943.
34.	HOFMANN, T., SCHIEBERLE, P. Chemical interactions between odor-active thiols and
melanoidins involved in the aroma staling of coffee beverages //J. Agric. Food Chem., 2002,50,
319-326.
35.	HOFMANN, T., CZERNY, M., CALUGARIS, S„ SCHIEBERLE, P. Model studies on the
influence of coffee melanoidins on flavor volatiles of coffee beverages // J. Agric. Food Chem.,
2001,49,2382-2386.
36.	JAGERSTAD, M„ SKOG, K„ ARVIDSSON, P„ SOLYAKOV, A. Chemistry, formation, and
occurrence of genotoxic heterocyclic amines identified in model systems and cooked foods //
Z. lebensm. Unters. Forsch., 1998, A207, 419-427.
РЕАКЦИЯ МАЙЯРА. МЕХАНИЗМЫ И ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ
163
37.	KIRKLAND, J. L. The biology of senescence: potential for prevention of disease // Clin.
Geriatr. Med., 2002, 18, 383-405.
38.	LEDL, F„ SCHLEICHER, E. New aspects of the Maillard reaction in foods and in the human
body // Angezo. Chem. Int. Ed., 1990, 29, 565-706.
39.	LIGNERT, IL, ERIKSSON, С. E. Antioxidative effect of Mailiard reaction products //Prog.
FoodNutr. Sci. 1981, 5, 453-466.
40.	LINDENMEIER, M., FAIST, V., FIOFMANN, T. Structural and functional characterization
of pronyl-lysine, a novel protein modification in bread crust melanoidins showing in zhtro
antioxidative and phase I/II enzyme modulating activity //J. Agric. Food Chem., 2002, 50,
6997-7006.
41.	MAILLARD, A. C. Action des acidcs amines sur les sucres. Formation des melanoidines par
voie methodologique // C. R. Acad. Sci. 1912, 1, 54, 66-68.
42.	MANZOCCO, L. CALLIGARIS, S„ MASTROCOLA, D., NICOLI, M. C., LERIC1, C. R.
Review of non-enzyinatic browning and antioxidant capacity in processed foods // Trends
Food Sci. Technol., 2001, 11, 340-346.
43.	MARCONI, E„ CABONI, M. F„ MESSI, M. C„ PANHU, G. J. Furosine. A suitable marker for
assessing the freshness of royal jelly //J. Agric. Food Chem., 2002, 50, 2825-2829.
44.	MEYNIER, A., MOTTRAM, D. S. The effect of pH on the formation of volatile compounds in
meat related model systems //Food Chem., 1995, 52, 361-366.
45.	MORR, С. V., HA, E. Y. W. Off-flavors of whey protein concentrates: a literature review //
Int. Dairy J., 1991, 1, 1-11.
46.	NICOLI, M, C„ MARZOCCO, L„ LERIC1, C. R„ ANESE, M. Antioxidant properties of
coffee-brews in relation to roasting // Lebensm. HTsv u. Technol., 1997, 30, 292-297.
47.	O’BRIEN, J., MORRISSEY, P. A. Nutritional and toxicological aspects of the Maillard
browning reaction in foods // Crit. Rev. FoodNutr., 1989, 28, 211-248.
48.	OTTIGER, IL, BARETH, A., HOFMANN, T. Characterization of natural «cooling»
compounds formed from glucose and L-proline in dark malt by application of taste dilution
analysis //,/. Agric. Food Chem., 2001, 49, 1336-1344.
49.	RANGEL-ALDAO, R„ BRAVO, A., GALINDO-CASTRO, L, SANCHEZ, B„ REVEROL,
L„ SCHERER, E„ MADRID, J., RAMIREZ, J. L., HERRERA, J., PENTTILA, M„
VEHKOMAKI, M.-L., VIDGREN, V., VIRTANEN, H., HOME, S. Beer flavor stabilization
through the control of Maillard reaction intermediates: Monograph // European Brewery
Convention, 31 (Flavour and Flavour Stability), 2002, 113-124.
50.	RENNER. E. Storage stability and some nutritional aspects of milk powders and ultra-high
temperature products at high ambient temperatures //J. Davy Res. 1988, 55, 125-142.
51.	SCHAR, W., BOSSET.J. O. Chemical and physico-chemical changes in processed cheese and
ready-made fondue during storage // Lebens.- Wiss. u. Technol., 2002, 35, 15-20.
52.	SHIBAMOTO, T., BERNHARD, R. A. Investigation of pyrazine formation pathways in
sugar-ammonia model systems //J. Agric. Food Chem., 1977, 25, 609-614.
53.	SHU, C.-К., HOC, T. Effect of pH on the volatile formation from the reaction between
cysteine and 2,5-dimethyl-4-hydroxy-3(2H)-furanone //./. Agric. Food Chem., 1988, 36,
801-803.
54.	STAPELFELDT, IL, NIELSEN, B. R„ SKIBSTED, L. H. Effect of heat treatment, water
activity and storage temperature on the oxidative stability of whole milk powder // Int. Dairy
J., 1997,7,331-339.
164
ГЛАВА 6
55.	VALERO, Е„ VILLAMIEL, М„ MIRALLES, В., SANZ, J„ MARTINEZ-CASTRO, I.
Changes in flavor and volatile components during storage of whole and skimmed UHT milk //
Food Chem., 2000, 72, 51-58.
56.	VERCET, A. Browning of white chocolate during storage //Food Chem, 2003, 81, 371-377.
57.	WARNER, K. J. H„ DIMICKP, S., ZIEGLER, G. R„ MUMMA, R. O„ HOLLENDER, R.
Flavor-fade and off-flavors in ground roasted peanuts as related to selected pyrazines and
aldehydes //,/. Food Sci., 1996, 61,469-472.
58.	WHITFIELD, F. B. Volatiles from the interactions of the Maillard reaction and lipids // Crit.
Rev. Food Sci. Nutr., 1992, 31, 1-58.
59.	WOFFENDEN, H. M„ AMES, J. M„ CHANDRA, S„ ANESE, M„ NICOLI, M. C. Effect of
kilning on the antioxidant and pro-oxidant activities of pale malts //./. Agric. Food Chem.,
2002, 50, 4925-4933.
60.	YAYLAYAN, V. A., HUYGGUES-DESPOINTES, A. Chemistry of Amadori rearrangement
products // Crit. Rev. FoodSci. Nutr., 1994, 34, 321-369.
ГЛАВА 7
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
М. Г. Гордон, Университет Рединг, Великобритания
7.1.	Самоокисление
Окисление липидов является одним из основных процессов, ограничивающих сро-
ки хранения многих пищевых продуктов. Липиды присутствуют почти во всех видах
пищевого сырья, чаще всего в виде триглицеридов (известных также как триацил-
глпцерпны), накапливающихся в жировых клетках животных и растений, и фосфо-
липидов, которые входят в состав биологических мембран. При производстве разно-
образных пищевых продуктов жиры могут добавляться в качестве рецептурных ин-
гредиентов. Жиры являются одним из основных компонентов многих продуктов,
в том числе майонеза, маргарина и различных масел для жарки. Эти жиры почти
полностью состоят из триглицеридов, и именно эти компоненты становятся основ-
ными потенциальными источниками возникновения «окислительных» посторон-
них привкусов в таких продуктах. Причиной окислительной порчи могут быть и
фосфолипиды, присутствующие во всех биологических мембранах животных и рас-
тительных тканей, используемых в качестве пищи. В этой главе мы рассмотрим
влияние факторов внешней среды и состава продукта на чувствительность липидов
к окислению, а также существующие методы оценки степени липидного окисления
и прогнозирования сроков хранения тех пищевых продуктов, которые ему подвер-
жены.
7.1.1.	Механизм самоокисления
Процесс окисления липидов и связанное с этим ухудшение качества пищевых про-
дуктов обычно имеет некоторый индукционный период, характеризующийся посто-
янной низкой скоростью окисления (рис. 7.1), за которым следует стадия быстрого
окисления. Продолжительность этого индукционного периода существенно сокра-
щается низкими концентрациями металлов переменной валентности (прооксидаи-
тамп). Этот период значительно увеличивается при использовании малых концен-
трации антиоксидантов, например, ос-токоферола. Скорость процесса окисления,
приводящего к общему ухудшению качества, заметно возрастает с увеличением тем-
пературы. Это и многие другие факты свидетельствуют о том, что этот процесс
включает последовательность свободно-радикальных цепных реакций.
166
ГЛАВА?
Рис. 7.1. Процесс окисления жира с четко выраженным периодом индукции (ПИ)
Самоокисление, протекающее по свободно-радикальному механизму, имеет два
основных периода (рис. 7.2).
Первый период (инициация) заключается в образовании липидных радикалов.
Отрыв атома водорода активными частицами (например, гидроксильными радика-
лами) может привести к инициации (запуску процесса) окисления липидов. В мас-
лах всегда присутствуют следовые количества гидропероксидов, которые образуют-
ся под воздействием липоксигеназ в растениях во время извлечения масла из шрота.
Вторичная инициация, вызываемая гомолитическим расщеплением гидроперокси-
дов — достаточно низкоэнергетическая реакция, являющаяся одной из основных ре-
акций инициации окисления в пищевых маслах. Как правило, эта реакция катализи-
руется ионами металлов. После инициации, во втором периоде, происходят реакции
продолжения окисления, в ходе которых одни липидные радикалы преобразуется в
другие. Эти реакции обычно включают отрыв атома водорода от молекулы липида
Продолжение и разветвление цепи	X’+RH	R’+XH
Инициация	r*+o2	—*	ROO*
	ROO+RH’ -+	ROOH+R*
	ROO’+ROO’ -+	roor+o2
	ROO’+R* -+	ROOR
	R*+R*	-»	RR
Вторичная инициация	ROOH	->	RO’+’OH
	2 ROOH ->	RO*+ROO*+H2O
Рис. 7.2. Механизм процесса самоокисления
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
167
R'CHR'
0—OH
R"CHR' +ОН’
I RO’ „ ,
O' --------► R CR+ROH
R "CHR'+R”
R"CR+RH
R"CHR'+R-
Рис 7.3. Образование вторичных продуктов окисления при разложении гидропероксидов
или присоединение атома кислорода к алкильному радикалу. Энтальпия этих реак-
ций сравнительно ниже энтальпии реакций инициации, поэтому продолжение цени
окисления протекает быстрее реакций инициации. При нормальном давлении ско-
рость реакции алкильных радикалов с кислородом велика, и поэтому пероксильные
радикалы присутствуют в концентрациях значительно более высоких, чем алкиль-
ные.
Алкоксильные радикалы, образующиеся при разложении гидропероксидов, мо-
гут распадаться с образованием летучих соединений (спиртов или альдегидов), ко-
торые уже не связаны с глицериновым каркасом и присутствуют в виде глицеридов
жирных кислот. Образование низкомолекулярных спиртов и кетонов показано на
рис. 7.3. Низкомолекулярные альдегиды обусловливают формирование запаха
окисленных масел, а гексаналь характеризует образование вторичных продуктов
процесса окисления липидов. Как правило, гексаналь в результате разложения
13-гидропероксида линолевой кислоты (рис. 7.4) образуется в относительно боль-
ших количествах, но он характеризуется достаточно высоким порогом вкусового
восприятия, и поэтому в отличие от других летучих карбоксильных не оказывает
СН3СН2СН2СН2СНСН = СНСН = СН(СН2)7СООН	13-гидропероксид линолевой кислоты
О-ОН
-ОН
СН3СН2СН2СН2СН2-СН!-СН=СНСН=СН(СН2)7СООН
Алкоксильный радикал
СН3СН2СН2СН2СН2СНО+ ,СН=СНСН=СН(СН2)7СООН Гексаналь
Рис 7.4. Разложение 13-гидропероксида с образованием гексаналя
168
ГЛАВА?
заметного влияния на формирование посторонних привкусов, ощущаемых при ор-
ганолептической оценке окисленных масел. Пороги вкусового восприятия для не-
которых альдегидов, образующихся при самоокислении линолевой кислоты, при-
ведены в табл. 7.1.
Таблица 7.1. Пороговые значения вкусового восприятия возможных продуктов окисления
линолевой кислоты в парафиновом масле. По [4]
Соединение
Порог восприятия, мг/кг
Г ексаналь
Г ептаналь
Октаналь
7ранс-2-ноненаль
Цис-2-деценаль
Транс, транс -5-2,4-нонадиеналь
Транс, цис -2,4-декадиеналь
0,08-0,6
0,04-0,055
0,04-0,6
0,04-0,4
0,1
0,46
0,02
7.2.	Факторы окисления липидов
7.2.1.	Температура
Повышение температуры вызывает значительное сокращение периода индукции,
В принципе, скорость окисления с ростом температуры возрастает экспоненциально.
Температурную зависимость усложняют снижение растворимости кислорода в жид-
кости с повышением температуры и изменения фазового распределения антиокси-
дантов в случае присутствия нескольких фаз. Как правило, с увеличением темпера-
туры изменяется скорость реакции, которая лимитирует общую скорость процесса
окисления. Так, в одном из экспериментов с эмульсией подсолнечного масла в воде,
из которой были удалены токоферолы, время достижения перекисного числа
50 ммоль активного кпслорода/кг уменьшилось с 8 сут при 30 °C до 3 сут при 50 °C.
7.2.2.	Жирнокислотный состав
О трыв атома водорода на стадии продолжения цепи реакций происходит преимуще-
ственно от тех атомов углерода, в которых энергия диссоциации связи очень низка.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
169
Насыщенные жирные кислоты довольно стабильны, и скорость их окисления высо-
кой не бывает. Так как энергию диссоциации связи С—II снижают присутствие по
соседству фрагментов ненасыщенности, наиболее легко отрыв водорода происходит
на метиленовой группе между двумя алкеновыми группами в полинеиасытценных
жирных кислотах (ППЖК). Следовательно, скорость окисления будет значительно
выше, если в пищевом продукте присутствуют полинеиасыщснные жирные кисло-
ты. По разным данным соотношение скоростей окисления олеиновой (18 : 1) и лино-
левой кислот (18 : 2) в разных субстратах составляет от 1 : 12 до 1 : 40. Иначе говоря,
увеличение скорости окисления при наличии кратных связей в жирной кислого
обычно пропорционально количеству метиленовых групп между каждой парой
двойных связей. Таким образом, скорости окисления 18:2, 18 : 3 и 20 :4 примерно со-
относятся как 1:2: 3.
Присутствие в пищевом продукте полннепасыщенных жирных кислот проявля-
ется нс только в повышении скорости окисления липидов, но и в образовании лету-
чих веществ различного рода. Как правило, жирные кислоты с п-3-структурой (на-
пример, линоленовая) образуют летучие продукты окисления, которые восприни-
маются в качестве посторонних при,вкусов при значительно более низких пороговых
уровнях, чем летучие продукты окнсчсния //-6-жирной кислоты (например, линоле-
вой).
7.2.3.	Антиоксиданты
Механизмы действия антиоксидантов различны. Утилизация свободных липидных
радикалов, приводящая к образованию неактивных веществ и, соответственно, за-
держке стадии продолжения цени самоокисления — основа антиокислительиого ме-
ханизма действия фенольных антиоксидантов, в частности, ос-токоферола. /Другим
эффективным механизмом антиокислительиого воздействия является образование
хелатных комплексов антиоксидантов с металлами. К таким антиоксидантам отно-
сятся лимонная, молочная и некоторые другие органические кислотыю. Свой вклад
в общий антпокиелптельный потенциал пищевого продукта вносят также восстано-
вители (например, аскорбиновая кислота).
7.2.4.	Металлы
Металлы переменной валентности (такие, как железо или медь) являются очень эф-
фективными прооксидантами (катализаторами окисления), даже если они присут-
ствуют в следовых количествах (< 1 ppm).
170
ГЛАВА?
Как катализаторы эти металлы особенно эффективны, если разложение гидро-
пероксидов протекает по одноэлектронному механизму, например,
Fe2+ + ROOH > Fe3+ + RO* + ОН"
Fe3+ + ROOH > Fe2+ + ROO* + H+.
7.2.5.	Ферментативные реакции
Липоксигеназа присутствует в растительных тканях ( в том числе, в соевых бобах,
горохе и томатах), а также в мышечной и жировой ткани рыб и млекопитающих.
Этот фермент катализирует реакцию между полиненасыщенными жирными ки-
слотами и кислородом с образованием гидропероксидов. Другие ферменты, при-
сутствующие в тканях растений и животных, в ходе хранения могут принимать уча-
стие в образовании из гидропероксидов летучих спиртов и карбонильных соедине-
ний. Липоксигеназа денатурирует при нагревании, так что термическая обработка
позволяет увеличить сроки храпения пищевых продуктов.
7.2.6.	Вода
Пороговая концентрация летучего компонента, при которой можно обнаружить его
участие в формировании вкуса, зависит от характера среды. Обычно неполярные ве-
щества характеризуются более высокими пороговыми значениями восприятия вкуса
в неполярной среде (например, в пищевом масле), чем, например, в воде. Присутст-
вующие в пищевом продукте жировая и водная фазы обусловливают интенсивность
процесса окисления путем воздействия па активность нативных антиоксидантов, а
также посредством межфазного распределения про- и антиоксидантов. К явлению, в
соответствии с которым полярные антиоксиданты наиболее эффективны в маслах, а
неполярные — в эмульсиях, применяют понятие «парадокс полярности». Как прави-
ло, антиокислительный механизм хелирования металлов в пищевых продуктах с вы-
соким содержанием влаги является менее эффективным, чем в маслах.
7.3.	Методы оценки
интенсивности окисления липидов
пищевых продуктов
Для оценки степени окисленности образцов пищевых продуктов или масел можно
использовать несколько методов. Ниже мы рассмотрим основные принципы, лежа-
щие в их основе.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
171
7.3.1.	Органолептическая оценка
Для пищевой промышленности обнаружение окисленных посторонних привкусов и
запаха — определяющий способ принятия решения о том, что продукт не пригоден
для употребления. Индивидуальные способности отдельных людей описывать при-
роду аромата очень полезны, и чувствительность экспертов, прошедших специаль-
ную подготовку, к посторонним привкусам позволяют выявлять окислительную
порчу намного раньше, чем с помощью химических методов (например, измерения
перекисных чисел). Основная проблема органолептических методов оценки качест-
ва продуктов состоит в индивидуальных различиях экспертов по чувствительности
к посторонним привкусам. Эффективность труда специалистов-экспертов во мно-
гом зависит от состояния их здоровья и других причин. Подготовленные дегустато-
ры значительно надежнее, чем необученные, но по условиям воспроизводимости ре-
зультатов органолептический анализ обычно уступает химическим пли инструмен-
тальными методам.
7.3.2.	Анализ газовой среды над продуктом
(ароматография)
Несмотря на то что летучие продукты распада липидов составляют лишь малую до-
лю продуктов окисления, именно они воспринимаются потребителем как посторон-
ние привкусы. Поэтому вполне естественно стремление контролирующих органов
отслеживать образование летучих продуктов окисления, чтобы иметь в распоряже-
нии инструментальный метод анализа, результаты которого коррелируют с потре-
бительским восприятием степени окисленности липидсодержащих продуктов. При-
менимость метода к данному объекту исследования обычно определяется корреля-
цией между органолептической оценкой степени окисленности продукта и
содержанием конкретного ароматического вещества или общим содержанием лету-
чих соединений. Здесь следует помнить о том, что аромат образца формируют мно-
жество различных веществ, которые отличаются по своему вкладу в общий аромат
продукта. Это объясняется различными пороговыми значениями вкусового воспри-
ятия и зависимостью аромата от концентрации того или иного вещества (см.
табл. 7.1). Тем не менее анализ летучих веществ широко используется как метод мо-
ниторинга окислительной порчи образцов масел. Были разработаны несколько кон-
кретных прикладных методик, с которыми мы познакомимся ниже.
Статический ароматографический анализ
Масса каждого отдельного компонента газовой среды в герметично закрытой емко-
сти с образцом зависит от давления пара чистого компонента, температуры образца
172
ГЛАВА 7
ii концентрации этого компонента в образце. Отбор пробы производят с помощью
специального газового шприца и вводят ее в колонку газового хроматографа. В этом
случае, однако, возникают проблемы, связанные с адсорбцией мпкрокомпонентов,
конденсацией летучих соединений в шприце и их утечкой во время «закалывания»
в колонку. Поэтому для отбора проб газовой среды обычно используют специальные
автоматические инжекторы. В типичном промышленном анализаторе газовой среды
над продуктом образец помещают в стеклянные бюксы, которые снабжены мембра-
ной для отбора проб и винтовой алюминиевой крышкой. Эти бюксы помещают в ав-
томатический термостатируемый пробоотборник. Во время анализа игла пробоот-
борника прокалывает мембрану бюкса. Перед инжекцией в бюксах создается на не-
которое время избыточное давление для выравнивания давления в пробе и в головке
колонки. Газ-носитель подается в колонку, затем электромагнитный клапан отклю-
чает его подачу, давление в головке колонки падает, и проба исследуемого образца из
иглы пробоотборника поступает на колонку. После некоторого периода инжекции,
который обычно длится 5 с, восстанавливается подача газа-носителя, инжекция
проб прекращается, а игла инжектора извлекается из бюкса.
При анализе этим методом летучих веществ пищевого масла применяют темпе-
ратуры в диапазоне 40—180 °C. При температурах выше 150 °C происходит разложе-
ние гидропсроксидов, и состав исследуемых летучих веществ газовой среды опреде-
ляют летучие вещества, изначально присутствовавшие до анализа, и те, которые об-
разовались в результате разложения гидропероксидов. Даже при достаточно низкой
температуре (до 90 °C) в течение периода установления равновесия происходит час-
тичное разложение гидропсроксидов. Для этого обычно требуется 10-20 мин. Ста-
тический анализ газовой среды над продуктом — относительно быстрый и простой
метод, который! не требует использования растворителей. Он менее чувствителен,
чем динамический анализ газовых сред, и позволяет выявлять главным образом са-
мые летучие вещества, тогда как динамический анализ позволяет идентифициро-
вать вещества в широком диапазоне их летучести. Для проведения мониторинга
окислительной порчи пищевого масла, содержащего линолевую кислоту или другие
нолиненасыщенные жирные кислоты с и-6-структурой, измеряют концентрацию
гексапаля и пептаналя или общее содержание летучих соединений. Пропаналь,
2-гексеналь, 3-гексеналь и 2,4-гептадиеиаль образуются из а-линоленовой кислоты
или других полинснасыщенных жирных кислот с /2-3-структурой.
Еще одним способом статического анализа газовой среды над продуктом явля-
ется микроэкстракция твердой фазы (SolidPhase Micro Extraction, SPME). В этом ме-
тоде используется специальный шприц с кварцевым стекловолокном с покрытием
из полимерной газохроматографической неподвижной фазы (например, полидиме-
тплсилоксана). Волокно с покрытием защищено подвижным игольным стержнем,
который прокалывает мембрану бюкса во время отбора проб. Затем игольный стер-
жень извлекают, освобождая волокно с полимерным покрытием и обеспечивая ему
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
173
контакт с пробой. После достижения равновесного состояния пли после истечения
заданного времени волокно снова экранируют игольным стержнем. Затем шприц
извлекают и переносят в инжекторный порт газового хроматографа. После прока-
лывания мембраны колонки волокно освобождается, анализируемые вещества тер-
мически десорбируются и вводятся в колонку газового хроматографа.
Преимуществом метода SPMEявляется легкость и быстрота исполнения - для
улавливания летучих веществ необходимо около 30 мин. При этом не требуется ка-
питальных затрат, поскольку не используется никаких специальных инжекторов.
Вместе с тем этот метод менее чувствителен, чем другие методы анализа газовой сре-
ды над продуктом. Кроме того, кварцевое стекловолокно — материал достаточно
хрупкий и нуждается в периодической замене.
Динамический ароматографический анализ
Альтернативный метод анализа летучих соединений — динамический ароматогра-
фический анализ — включает в себя продувку образца азотом или гелием в течение
периода постоянного улавливания летучих веществ. Летучие вещества задержива-
ются пористым полимерным уловителем (например, Тепах™) при комнатной темпе-
ратуре. Наиболее распространенным способом введения летучих веществ в колонку
газового хроматографа является совмещение уловителя с входным отверстием газо-
вого хроматографа и его последующее нагревание для десорбции летучих веществ.
Экстракция растворителем летучих веществ из уловителя и инжекция экстракта ис-
пользуется в качестве альтернативной процедуры пробоотбора, но такой способ зна-
чительно менее чувствителен, чем термическая десорбция. Динамический аромато-
графический анализ позволяет обнаруживать компоненты в более широком диапа-
зоне летучести по сравнению со статическим методом. Его недостатком являются
потери слабоадсорбированпых компонентов через уловитель еще до окончания пе-
риода улавливания.
Прямая инжекция
Метод прямой инжекции основан на размещении образца у входного отверстия ко-
лонки газового хроматографа с последующим его обдувом газом-носителем (для пе-
реноса летучих веществ на колонку, предварительно охлажденную для обеспечения
большей эффективности процесса улавливания). Этот метод позволяет улавливать
летучие вещества в широком диапазоне их летучести, однако используемый при
этом образец продукта значительно меньше по размеру и массе по сравнению с воз-
можными размером и массой образцов при динамической ароматографпи. Метод
прямой инжекции применяется непосредственно для масел, тогда как статический и
динамический методы ароматографпи — для многокомпонентных систем.
174
ГЛАВА 7
7.3.3.	Перекисное число
Измерение перекисного числа (ПЧ) остается самым распространенным химиче-
ским методом оценки окислительной порчи масел. Хотя продуктами разложения
гидропероксидов являются смеси летучих и нелетучих веществ, которые в дальней-
шем вступают в реакции с эндопероксидами и другими продуктами окисления, из-
мерение ПЧ является полезным методом контроля окислительной порчи. Как пра-
вило, этот метод должен сочетаться с другими методами мониторинга образования
вторичных продуктов окисления, так как в этом случае можно получить более пол-
ную картину процесса окисления. Высокие значения ПЧ свидетельствуют либо о
высокой скорости образования гидропероксидов, либо о низкой скорости их разло-
жения. Следовательно, если для повышения стабильности масла используют анти-
оксиданты, то по оценке ПЧ эффект их действия не всегда можно зафиксировать.
Традиционный метод определения ПЧ включает титрование проб масла, содер-
жащего йодид калия, в смеси хлороформ-уксусная кислота. Гидропероксиды окис-
ляют йодид до молекулярного йода, который оттитровывают тиосульфатом натрия.
Чтобы отказаться от использования хлороформа, был разработан альтернативный
метод, в котором в качестве растворителя применяют изооктан, однако этот метод
используется в том случае, если ПЧ не превышает 70 ммоль/кг [ 1].
Значение ПЧ, при котором в исследуемом образце обнаруживается посторон-
ний привкус, колеблется в широких пределах в зависимости от природы масла. Про-
горклость оливкового масла не ощутима, пока ПЧ не достигнет 20 ммоль/кг, тогда
как в рыбьем жире посторонний привкус может развиться уже при ПЧ < 1 ммоль/кг.
7.3.4.	Диеновые конъюгаты
Образование гидропероксидов из полиненасыщенных жирных кислот приводит к
конъюгации пентадиеновой структуры. Продукты конъюгации поглощают ультра-
фиолетовое излучение при длине волны 233-234 нм, что дает возможность просто и
быстро осуществлять контроль окислительной порчи масла. Хотя светопоглощение
является, в основном, показателем содержания гидропероксидов, некоторые про-
дукты, образующиеся после их разложения (например, 9-гидроксиоктаде-
ка-10,12-дпеновая и 13-гидроксиоктадека-9,11-диеновая кислоты), сохраняют со-
пряженную структуру и будут оказывать влияние на интенсивность светопоглоще-
ния. Следовательно, данный метод является менее селективным, чем измерение пе-
рекисного числа.
7.3.5.	Пара-анизидиновое число
Пара-анизидин реагирует с альдегидами, образуя при этом продукты, которые по-
глощают УФ-илучение с длиной волны 350 нм (рис. 7.5). р-Анизидшювое число
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
175
NH2
ОМе
альдегиды (2-алкенали)
ОМе
Р-анизидин
Продукт характеризуется
поглощением УФ-излучения
при длине волны 350 нм
Рис. 7.5. Реакция между р-анизидином и альдегидами с образованием окрашенных продуктов
определяется как значение оптической плотности раствора, образующегося в ре-
зультате реакции 1 г масла в изооктане (100 мл) с р-анизидином (0,25% в ледяной
уксусной кислоте). Продукты, образующиеся в результате реакции с ненасыщен-
ными альдегидами (2-алкеналями), сильнее поглощают УФ-излучение с этой дли-
ной волны, и поэтому данный тест особенно чувствителен по отношению к этим
продуктам окисления. Тест не позволяет различать летучие и нелетучие продукты
окисления, однако рецепторы человека обычно более чувствительны к ненасыщен-
ным летучим альдегидам. Таким образом, данный тест считается вполне приемле-
мым для оценки вторичных продуктов окисления. Определение /з-анизидинового
числа, как правило, сопровождается параллельным анализом перекисного числа
для описания общей степени окисленности жира (Tbtar-число). Последнее вычис-
ляют по сумме /з-анизидпнового и удвоенного значения перекисного числа. Вместе
с тем, Tbtar-число — все лишь безразмерный эмпирический параметр, полученный
в результате суммирования двух других, каждый из которых имеет различные еди-
ницы измерения.
7.3.6.	Тиобарбитуровое число
Малоновый диальдегид (МДА) образуется из полиненасыщенных жирных кислот,
имеющих в молекулах не менее трех двойных связей. Содержание этого продукта
можно оценить по его реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой (2-ТБК), в результа-
те которой образуются конденсированные продукты, окрашенные в красный цвет и
характеризующиеся светопоглощением при длине волны 532-535 нм с молярным
коэффициентом поглощения 27,5 ед. опт. плотпости/мкмоль. Эта реакция неспеци-
фична, и поэтому на интенсивность светопоглощения могут оказывать влияние ре-
акции 2-ТБК со многими другими веществами. В частности, 2,4-алкадиенали (на-
пример, 2.4-декадиенали) также вступают в реакцию с 2-ТБК и характеризуются
сильным светопоглощением при длине волны 532 нм. Насыщенные альдегиды
176
ГЛАВА?
вступают в реакцию с 2-ТБК и обычно поглощают свет при более низких длинах
волн. Кроме того, на определение концентрации МДА влияет ряд пищевых компо-
нентов, включая белки, продукты реакции Майяра и продукты расщепления саха-
ров. Чтобы подчеркнуть недостаточную специфичность этого теста, результаты, по-
лученные в результате его применения, обычно обозначают как TBARS (ТВА
Reactive Substances, химически активные в реакции с 2-ТБК). Подробнее о
2-ТБК-тесте см. [5].
7.3.7.	Октаноатное число
Октаноатное число является показателем присутствующего в масле связанного ок-
таноата. Октаноат образуется при разложении 9-гндропероксида линолевой кисло-
ты [8]. Данный метод включает дфш/с-метнлпрование с помощью основания (на-
пример, метилата натрия) и последующий газохроматографический анализ обра-
зующегося мстил октаноата.
7.3.8.	Сопряженные продукты окисления
Анализ сопряженных (конъюгатных) продуктов окисления основывается на том
факте, что гидропероксиды, образующиеся из полинепасыщенных жирных кислот,
и некоторые продукты их разложения восстанавливаются с помощью борогидрида
натрия и дегидрируются с образованием триенов и тетраенов [7]. Содержание трие-
нов и тетраенов определяется спектрофотометрическим методом при длинах волн
268 и 301 нм соответственно.
7.3.9.	Инфракрасная спектроскопия
Инфракрасная спектроскопия с использованием преобразования Фурье (ИСПФ,
FTIR, Fourier Transform Infrared Spectroscopy} — весьма перспективный метод для
анализа гидропсроксидов в маслах. Определенный прогресс в анализе содержания
гидропсроксидов и других продуктов окисления был достигнут при непосредствен-
ном их определении в маслах авторами работы [9]. Этот метод включает калибров-
ку по известным эталонам и является актуальным в силу своей экспресспости и от-
сутствия необходимости использовать для проведения анализа реактивы. Следует
отметить, однако, что добавление в масло, содержащее гидроиероксиды, трифенил-
фосфина (ТФФ) позволяет повысить избирательность и точность метода [6]. Это
приводит к образованию трифенилфосфиноксида (ТФФО) с интенсивной поло-
сой поглощения при 542 см-1. В работе с описанием этого метода перекисное число
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
177
определялось в диапазоне 0-15 ммоль /кг, при этом в качестве эталона для калиб-
ровки использовался ТФФО. Калибровочный график во всем исследовавшемся
диапазоне представлял собой прямую линию. Методика анализа включала добав-
ление 33% масс, исходного раствора ТФФ в гексаноле (0,2 г) к образцу расплавлен-
ного жира или масла (30 г). Смесь встряхивают и переносят в 100-микрометровую
инфракрасную измерительную кювету, в которой поддерживается температура
80 °C. Реакция и ИСПФ-анализ одного образца занимает в целом около 2 мин. Для
проверки метода проводили сравнение результатов, полученных с помощью авто-
матизированной ИСПФ-процедуры и титримстрическим методом определения пе-
рекисных чисел по стандартной американской методике (AOCS). Проверку прово-
дили на образцах окисленных масел и образцах масел, обогащенных трет-бути.п-
гидронерокспдом. По воспроизводимости результатов ИСПФ-метод превосходит
стандартные химические методы.
7.4.	Контроль процессов окисления и
применение прогностических методов
Для оценки степени окисленности масел могут применяться все вышеупомянутые
методы. Приведенные ниже методы могут использоваться только для контроля (мо-
ниторинга) изменений, происходящих в маслах.
7.4.1.	Изменение содержания полиненасыщенных
жирных кислот
Анализ изменений состава жирных кислот не может быть избирательным способом
оценки окислительной порчи. Отслеживание образования конечных продуктов
окисления (например, путем определения перекисного числа) — значительно более
чувствительный метод обнаружения окислительных изменений в пищевых про-
дуктах. Это согласуется с общим научным принципом: значительно труднее изме-
рить малые изменения в крупном объекте, чем те же изменения — в малом.
7.4.2.	Увеличение массы
Масса пищевых масел возрастает на ранних стадиях окисления липидов, так как
при образовании гидропероксидов жирные кислоты присоединяют кислород.
Увеличение массы образцов при нагревании можно использовать для определе-
ния периода индукции окисления масла, поскольку окончание периода индукции
12 Зак. 557
178
ГЛАВА 7
характеризуется резким увеличением массы. Можно также определять время до-
стижения заданного прироста массы. Вместе с тем, разложение гидропероксидов
вызывает уменьшение массы образцов масла, поэтому этим методом трудно четко
определить окончание периода индукции.
7.4.3.	Прогностические методы
Прогностические методы основаны на постоянном наблюдении за поведением об-
разцов в условиях ускоренного окисления. Они могут быть полезны для мониторин-
га влияния окислительных изменений на качество сырья и на срок хранения пище-
вого продукта. Вместе с тем продолжительность основных стадий в общем механиз-
ме окисления обычно зависит от температуры. При высоких температурах
происходят потери некоторых летучих соединений, и поэтому прогнозные оценки
срока хранения пищевых продуктов на основе ускоренных экспериментальных ме-
тодов исследования следует рассматривать только как ориентировочные данные.
Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)
ДСК — это инструментальный метод, позволяющий отслеживать в образцах экзо-
термические и эндотермические изменения, происходящие вследствие фазовых пе-
реходов или химических реакций. Окончание периода индукции отмечается повы-
шением энтальпии реакции вследствие увеличения скорости реакции ненасыщен-
ных липидов с кислородом [3]. В данном методе используются очень малые массы
образцов (поэтому он подходит больше для масел, чем для многокомпонентных пи-
щевых продуктов) и очень высокие температуры для сокращения периода индук-
ции -- все это снижает информативность этого метода.
Индекс стабильности масла (ИСМ)
Метод определения ИСМ является автоматизированным вариантом метода опреде-
ления активного кислорода (АК). В последнем определяется время, за которое мас-
ло окисляется (при 97,8 °C и подаче воздуха с расходом 2,33 мл/с) до перекисного
числа 100 мэкв/кг. Для определения ИСМ используют прибор Randmat™, выпус-
каемый фирмой Metrohm (г. Вазель, Швейцария) или прибор Oxidative Stability
Instrument™ фирмы Omnion, (г. Рокланд, США). Принцип действия этих приборов
основан на измерении электропроводности фильтрата водного раствора окисленно-
го масла. Карбоновые кислоты, образующиеся в окисленном масле, повышают его
электропроводность. При оценке методом ИСМ образцы выдерживают при 100,110,
120,130 или 140 °C. Температура может регулироваться таким образом, чтобы время
окисления составляло 4-15 ч. Масса образца составляет 2,5 или 5 г в зависимости от
используемого прибора. Эти приборы безусловно полезны для осуществления
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
179
контроля качества масла, однако по ряду причин использовать их для оценки эф-
фективности антиоксидантов не рекомендуется. Высокие температуры не позволя-
ют с достаточной степень надежности прогнозировать эффективность антиоксидан-
тов при пониженных температурах. При таких условиях тестирования летучие ан-
тиоксиданты могут выдуваться из масла потоком воздуха, и, кроме того, к моменту
окончания тестирования масло сильно портится.
Устройство Оксипрес
Устройство Oxipres™ фирмы Mikrolab Aarhus применяется для оценки окислитель-
ной стабильности гетерогенных продуктов (например, картофельных чипсов, марга-
рина или майонеза). Окисление ускоряют с помощью продувания кислорода под
давлением при нагревании. Сначала давление в стеклянном сосуде, содержащим об-
разец (объемом до 100 мл), снижают, затем сосуд заполняют кислородом под давле-
нием до 10 бар (1 МПа). Прибор состоит из блока управления, нагревателя, который]
позволяет нагревать сразу два образца до 150 °C, и автоклава, в который помещают
стеклянный бюкс с образцом. Давление в автоклаве измеряется автоматически и за-
писывается многоканальным самописцем или передается на компьютер.
Устройство Оксидограф
В устройстве Oxidograph® производства фирмы Mikrolab Aarhus, разработанном на
основе прибора FIRA-Astell, используется принцип теста Сильвестра (Sylvester). Об-
разец масла или жира подвергают воздействию кислорода или воздуха при повы-
шенных температурах. Для ускорения окисления пробу перемешивают. По мере по-
глощения кислорода манометром автоматически измеряется падение давления.
Алюминиевый блок подогрева вмещает до шести пробирок с образцами. Аналого-
вый сигнал от каждого образца записывает шестиканальный самописец.
Возможности применения прогностических методов
к конкретным пищевым продуктам
Большинство вышеупомянутых методов вполне могут быть применены к самым
разным пищевым продуктам. В некоторых случаях требуются дополнительные опе-
рации (например, выделение жировой фазы). Стандартный метод определения пе-
рекисного числа и некоторые другие методы не применяют непосредственно для
анализа продуктов со значительным влагосодержанием. Одним из возможных ре-
шений является отделение жировой фазы и проведение стандартного теста. В случае
масла этого можно достичь путем плавления образца. Модельные эмульсии замора-
живают на ночь при -70 °C, что позволяет отделить масло при оттаивании, так как
его плотность ниже, чем плотность воды. Тем не менее, для промышленных эмуль-
сий (например, для маргарина или майонеза) для экстрагирования масла необходи-
мо использовать растворитель (как правило, гексан); после отгонки растворителя
180
ГЛАВА 7
можно проводить стандартное тестирование. Кондитерские изделия для экстраги-
рования липидов перед проведением анализа также необходимо обрабатывать рас-
творителем.
Хороший метод контроля (мониторинга) порчи мясных и рыбных продуктов -
органолептическая оценка. Система обоняния человека — очень чувствительный де-
тектор посторонних привкусов, особенно рыбьего жира. Посторонние привкусы
обычно выявляются при очень низких перекисных числах. Анализ состава газовой
среды над продуктом представляется полезным инструментальным методом, а ме-
тод 2-ТБК обычно применяют как объективный метод обнаружения порчи пищевых
продуктов.
7.5.	Некоторые тенденции
Инструментальные методы оценки степени окисленности масел, по всей вероятно-
сти, в будущем станут еще более актуальными. При использовании методов без при-
менения химических реагентов и растворителей не возникает проблемы удаления
их отходов. Анализ состава газовой среды над продуктом и метод ИСПФ, на наш
взгляд, получат еще более широкое распространение. Тенденция к миниатюризации
хроматографического оборудования приведет, возможно, к разработке портатив-
ных, легко транспортируемых газохроматографических приборов, которые позво-
лят проводить анализ газовой среды при снижении требований к необходимому
объему рабочей зоны. Использование автоматических пробоотборников позволит
анализировать газовую среду над различными образцами пищевых продуктов с ми-
нимальными трудозатратами. Развитие робототехники позволит также автоматизи-
ровать выполнение некоторых химических анализов.
Рекомендуемая литература
Существует много промышленных источников пищевых антиоксидантов. Подроб-
ные сведения о химических свойствах пищевых антиоксидантов и поставщиках при-
ведены в книге The Index of Antioxidants and Antiozonants [2]. Следующие книги реко-
мендуются как источники дополнительной информации:
1.	Rancidity in Foods/ ALLEN, J. C„ HAMILTON, R. J. (eds). -3rd ed. - London: Chapman&
Hall, 1994.
2.	Lipid Oxidation/ ERANKEL, E. N. — Dundee: The Oily Press, 1998.
3.	Antioxidants in FoodPractical Applications/POKORNY,J., YANISHLIEVA, N., GORDON,
M. H. (eds). — Woodhead Publishing Limited: Cambridge, 2001.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
181
4.	Atmospheric Oxidation and Antioxidants /SCOTT, G. (ed.). — Elsevier Science Publishers:
Amsterdam, 1993.
Литература
1.	AOCS Official Methods and Recommended Practices ofthe AO CS: Method Cd 8Д-90. — 5 th ed.
— AOCS: Champaign, IL, 1998.
2.	ASH, M., ASH, 1. The Index of Antioxidants and Antiozonants. — Gower: Aidershot, 1997.
3.	CROSS, С. K. Oil stability. A DSC alternative for the Active Oxygen Method //J. Amer. Oil
Chem. Soc., 1970, 64, 993-996.
4.	FORSS, D. A., Odor and flavor compounds from lipids // Prog. Chem. Fats and Other Lipids,
1973, 13, 177-258.
5.	GUILLEN-SANS, R., GUZMAN-CHOZAS, M. The thiobarbituric acid (TBA) reaction in
foods: a review // Crit. Rev. Food Sci. Nutrition, 1998, 38, 315-330.
6.	MA, K„ VAN DEVOORT, F. R., SEDMAN, J., ISMAIL, A. A. Stoichiometric determination
of hydroperoxides in fats and oils by Fourier transform infrared spectroscopy // J. Amer. Oil
Chem. Soc., 1997, 74, 897-906.
7.	PARR, L. J., SWOBODA, P. A. T. The assay of conjugable oxidation products applied to lipid
deterioration in stored foods //J. Food Technol., 1976, 11, 1-12.
8.	PEERS, К. E., SWOBODA, P. A. T. Octanoate: an assay for oxidative deterioration in oilsand
fats //J. Sci. Food Agric., 1979, 30, 876-880.
9.	VAN DE VOORT, F. R„ ISMAIL, A. A., SEDMAN, J., EMO, G. Monitoring the oxidation of
edible oils by Fourier transform infrared spectroscopy // J. Amer. Oil Chem. Soc., 1994, 71,
243-253.
ГЛАВА 8
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
С. Дэвис,
Отдел исследований и разработок компании Unilever,
г. Шарнбрук, Великобритания
8.1.	Введение
Окисление липидов зачастую является определяющим фактором срока годности
пищевых продуктов, вызывающим негативные изменения их органолептических
свойств (вкус и аромат, цвет, текстура) и пищевой ценности, а также возможное об-
разование токсичных продуктов окисления [64, 114], На все эти показатели оказы-
вает влияние степень липолиза, поскольку этот процесс является первой стадией
деградации качества продукта, а ферменты (например, липоксигеназы) катализиру-
ют окисление липидов, взаимодействуя в основном или исключительно со свобод-
ными жирными кислотами.
Стабильность пищевого материала по отношению к липолитическому распа-
ду — это показатель биохимической активности вовлеченных ферментов, кофакто-
ров и липидных субстратов. Нерастворимые в воде липиды имеют тенденцию к агре-
гации, образуя граничный межфазный слой с водным окружением. Липазы и фос-
фолипазы имеют характерную особенность, связанную с их необычным поведением
в этом водно-липидном слое. По этой причине чувствительность к липолизу и по-
следующему окислению липидов также определяется физико-химическими свойст-
вами этой! уникальной двухмерной среды. В случае натуральных продуктов расти-
тельного или животного происхождения физиологическое состояние, степень упи-
танности скота перед забоем или зрелости (зерна, овощей и фруктов) перед сбором
урожая влияет на последующее качество продукта и срок их хранения.
В настоящей главе мы рассмотрим влияние липолиза на порчу пищевых продук-
тов, участие в этом процессе ферментов в контексте их межфазной природы и значе-
ние молекулярной структуры, организации и кинетики липидного окружения. Мы
также обсудим роль липолиза в формировании срока годности различного пищево-
го сырья — молока и молочных продуктов, мяса и рыбы, растительных пищевых про-
дуктов (листовых овощей, различных видов зерна и бобовых), а также методы смяг-
чения эффектов липолитической деградации и увеличения срока хранения пищево-
го сырья. Мы не будем касаться вопросов влияния на порчу пищевых продуктов
липолитических микроорганизмов. Пищевые продукты глубокой переработки не
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
183
молочного происхождения обычно не содержат липаз и фосфолипаз, как масла и
жиры, используемые как конечные пищевые продукты или пищевые ингредиенты.
По этой причине рассматривать влияние липолиза на процессы порчи таких продук-
тов не имеет практического смысла.
8.2.	Липолитические ферменты, липиды
и порча пищевых продуктов
Мы не приводим здесь подробных данных, поскольку их можно найти в многочис-
ленных обзорных работах [25, 60, 81, 91].
Липазы (ацилглицсрин-ацилгидролазы, ЕС 3.1.1.3) в три-, ди- и мопоацилгли-
церинах гидролизуют эфирные связи, высвобождая свободные жирные кислоты.
Некоторые из них обладают более широкой специфичностью и гидролизуют также
и другие эфирные связи. Липазы играют важную роль в мобилизации резервных
триацил глицеридов, например, в семенах масличных культур и в жировой ткани.
Липопротеинлипаза присутствует в молоке и для своей активации нуждается в апо-
протеине.
Фосфолипазы можно условно разделить на две группы: ацилгидролазы (фосфо-
липазы А и Л) и фосфодиэстеразы (фосфолипазы С и D):
•	фосфолипаза /11 (Р£/11, ЕС 3.1.1.32) гидролизует ацильную группу, присоеди-
ненную к SH-1 атому углерода фосфолипида;
•	фосфолипаза Л2 (PLA2, ЕС 3.1.1.4) селективно расщепляет эфирную связь sn-2
атома углерода фосфоглицеридов;
•	фосфолипаза В (PLB, ЕС 3.1.1.5) действует па лизофосфолипиды (моноацил-
фосфолипиды);
•	PLA1 и PLA2 присутствуют в мясе и рыбе; некоторые из них являются Са2+-зави-
симыми;
•	фосфолипаза С (PLC, ЕС 3.1.4.3) гидролизует глицерофосфорпую связь, образуя
диацил глицерид;
•	фосфолипаза D (PLD, ЕС 3.1.4.4) воздействует на эфирную фосфорно-азотную
группировку, образуя фосфатидную кислоту и терминальную половину фосфо-
липида — например, холин, этаноламин и т. д.
PLD играет важную роль в метаболизме растений и развитии семян, a PL С встре-
чается в растительном пищевом сырье. Другие интересующие нас ацилгидролазы
достаточно широко распространены в природе — например, те, которые действуют
на гликолипиды, сульфолипиды, ди- и моноацилглицериды. Примером таких ацил-
гидролаз могут служить «галактолипазы» растений. Наиболее типичными фосфо-
липидами (ФЛ) являются фосфатидилхолин (ФХ) и фосфатидилэтаноламин
(ФЭ). Галактолипиды преобладают в хлоропластовых мембранах растений.
184
ГЛАВА 8
Липазы отличаются необычным поведением — они проявляют повышенную ак-
тивность, когда липидные субстраты агрегируют и образуют межфазный водно-лп-
пидный слой [115]. Это явление «межфазной активации» обычно сопровождается
аллостерическим изменением фермента, наблюдаемым также у фосфолипаз [25].
Для активации связывания водно-липидпого слоя некоторые липазы и фосфо-
липазы нуждаются во втором компоненте (ко-липазе или активаторе). Например,
липопротеинлипазы молока активны только в том случае, если триацилглицерид-
ный субстрат образует комплекс с липопротеиновым компонентом сыворотки [67].
Последствием такого объединения субстратов является создание двухмерной по-
верхности липидов (более высокой концентрации доступного субстрата по сравне-
нию с его трехмерным объемом) [14]. Это означает, что липиды, накопленные, на-
пример, в масляных тельцах семян или в жировых тканях животных, имеют относи-
тельно малую площадь активной поверхности по сравнению с фосфолипидами,
входящими в состав мембранного бислоя. Это важно для оценки скорости реакций,
поскольку низкая доступность субстрата ограничивает скорость реакции. Это не от-
носится к кинетике липолиза при пониженных температурах — в условиях сниже-
ния скорости протекающих процессов нельзя недооценивать роль гидролиза накоп-
ленных липидов в формировании вкуса и запаха прогорклости. Этот аспект очень
важен для многих пищевых продуктов, хранящихся при температурах охлаждения
или замораживания.
В формировании прогорклости решающее значение имеет степень ненасыщен-
ности жирных кислот, входящих в состав липидов [69]. Как правило, чем больше
фрагментов ненасыщенных молекул, тем выше их чувствительность к окислению.
В природе полиненасыщенные жирные кислоты с двумя и более двойными связями
имеют тенденцию быть связанными с sn-2 атомами углерода — как в триацилглице-
рпдах, так и в фосфолипидах. Предполагают, что такое расположение жирных ки-
слот придает триацилглицеридам повышенную стабильность к самоокислению [89].
Ферменты, действующие на sn-2 эфирную связь, способствуют образованию окис-
лительной прогорклости в большей степени, поскольку обеспечивают образование
свободных жирных кислот, являющихся ненасыщенными. Обычно полиненасы-
щепныс жирные кислоты более чувствительны к окислению, если они находятся в
свободной, а не в этерифицированной форме. Это объясняет ключевую разруши-
тельную роль гидролиза липидов или липолиза.
В молекулах фосфолипидов степень ненасыщенности жирных кислот влияет на
целый ряд свойств, определяющих целостность мембран, а значит, и стабильность
натурального пищевого сырья.
Мембранные фосфолипиды, имеющие высокий процент ненасыщенных ациль-
ных радикалов (например, фосфолипиды рыб), не способны к плотной упаковке
вследствие стерических препятствий, создаваемых двойными связями и наличием
крупных заместителей в ^wc-конфигурации. Это влияет на вязкость и температуру
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
185
плавления липидов, а также на диффузию катализатора или фермента в погранич-
ный слой липидов 11, 6, 112].
Выше температуры плавления липиды текучи и находятся в жидко-кристалли-
ческом состоянии, а ниже — в гелеобразном и твердом состояниях. Резкое пониже-
ние температуры ниже точки фазового перехода может привести к утрате избира-
тельности проницаемости мембран [104]. Это происходит также в поврежденных
тканях и приводит к активации ферментов, в том числе кальций-завиепмой фосфо-
липазы, с последующим автолизом мембран. При нарушении их целостности проис-
ходит «протекание» различных фракций, что приводит к смешиванию ферментов и
их кофакторов с субстратами [97, 51 ].
Фосфолипидные мембраны с высокой степенью ненасыщенности в условиях
низких температур остаются жидкими. Это является важным фактором при хране-
нии пли замораживании пищевого сырья с неповрежденной тканевой структурой
(то есть в случае, когда присутствующие ферменты не были предварительно инакти-
вированы с помощью тепловой обработки).
Протекающее затем окисление оказывает обратное действие на динамику агре-
гатного состояния мембран, то есть оно снижает их текучесть [17]. В работе [3] па
примере липидных монослосв было показано, что свободные жирные кислоты
(СЖК) «расширяют» окисление. При применении давления окисленные липиды в
основном выдавливаются. Хорошо известно, что окисленные жирные кислоты более
растворимы, чем неокисленныс. Эти факты свидетельствуют о том, что данное явле-
ние имеет место благодаря чисто физико-химическим свойствам монослоя. Пред-
ставляет интерес, насколько это объясняет (хотя бы отчасти) окислительное поведе-
ние жирных кислот в животных и растительных системах, когда жирные кислоты,
окисляющиеся в мембранах in situ, удаляются избирательно [8, 36, 99, 112, 118].
Так как реакции, катализируемые липазами и фосфолипазами, включают меж-
фазную адсорбцию и последующий катализ, эти физико-химические явления долж-
ны иметь некоторое отношение к липолизу в пищевых материалах. Следует отме-
тить, что при пониженном давлении, когда монослой находится в расширенном со-
стоянии, окисление усиливается [1,6], но это происходит уже после липолиза, что
помогает понять согласованность липолиза и липидного окисления. [1]. Таким об-
разом, наряду с собственно свойствами вовлеченных ферментов важно учитывать
физико-химические свойства липидного окружения.
В случае натуральных продуктов (рыбы, мяса или овощей) вполне уместным мо-
жет оказаться исследование активности липолитических ферментов в их обычной
физиологической среде, так как некоторые из них находятся либо под гормональ-
ным пли сигнально-опосредованном контролем, либо вовлечены в защитные меха-
низмы, которые заканчиваются быстрой мобилизацией липидов и их последующим
метаболизмом.
186
ГЛАВА 8
8.3.	Липолиз в молочных, мясных и рыбных
продуктах
8.3.1.	Молоко и молочные продукты
Сырое молоко содержит липопротеинлппазу и сложную смесь жирных кислот, эте-
рифицированных преимущественно в триацил глицеридах. Этот «молочный липид»
состоит из 2,6-6% молока и свыше 80% масла [84]. Образующиеся в результате гид-
ролиза масляная (С4  о) и капроновая (Cg • 0) кислоты, этерифицированные с sn-3
атомом углерода, являются летучими и вызывают неприятный привкус (соответст-
венно, вкус прогорклости и ноты «козьего» запаха). Тем не менее, несмотря на при-
сутствие липойротеинлипазы, прогорклость лишь в незначительной степени инду-
цируется липолизом, так как жировые шарики молочного жира защищены мембра-
ной [38]. Эта мембрана состоит из глицеролипидов, фосфолипидов, холестерина и
его эфиров, свободных жирных кислот, сквалена, каротиноидов и некоторых про-
теинов [26]. Чтобы активировать липазу, необходимо связать ее с межфазным по-
граничным слоем. Для этого требуется апопротеин ароС\ 1, который «стыкует» фер-
мент с частицей субстрата в нужной стерпческой конфигурации. Этот апопротеин
присутствует в сыворотке, но отсутствует в молоке. Тем не менее, любой фактор,
действие которого изменяет или разрушает межфазный слой и нарушает структуру
жировых шариков (например, механическое перемешивание в ходе доения, сбива-
ние масла пли сливок и т. д.), может привести к началу липолитической порчи, вы-
званной нативными ферментами, присутствующими в сыром молоке. Эти факторы
необходимо принимать во внимание при внесении изменений в технологию молоч-
ного производства.
Липопротеинлппаза, выделенная в виде белка 62-66 kDa [33], денатурирует при
55-60 °C. Таким образом, она успешно инактивируется термообработкой — напри-
мер, пастеризацией при 72 °C (липолиз может также происходить в результате мик-
робиологической контаминации после тепловой обработки). Сепарирование сли-
вок, приводящее к удалению жировых шариков, делает окислительную прогорк-
лость менее вероятной.
В козьем молоке и молочных продуктах из него система липолитических фер-
ментов играет важную роль в формировании характерного «козьего» привкуса. Не-
смотря па более низкие уровни содержания липопротеинлипазы, скорость липолиза
в них выше. Это обусловлено тем, что в козьем молоке с жировыми шариками связа-
но больше фермента, чем в коровьем [23].
Липолиз может играть определенную роль в формировании вкуса сыра. Если ис-
пользуется пастеризованное молоко, липазу добавляют в процессе созревания сыра.
I [ри использовании сырого молока нативная липаза, присутствующая в молоке или
твороге, теряет свою липолитическую активность в процессе созревания вследствие
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
187
ошпаривания творога, удаления сыворотки и снижения pH, но несмотря на это све-
жие пли мягкие сыры могут портиться [50]. При производстве мягких сыров обез-
жиренное молоко также восстанавливают с помощью ненасыщенных жиров, полу-
ченных, например, из овощей. При решении вопросов, связанных со сроками хране-
ния сыров, необходимо принимать во внимание как липолиз, так и окислительную
стабильность добавленной липидной фракции [27, 47].
При производстве мороженого, масла и других продуктов с измененными свой-
ствами (плавление и т. д.) молочный жир модифицируют. Коровье молоко характе-
ризуется низким содержание Сщ-полиненасыщенных жирных кислот (Сщ  2, Сщ: з
обычно составляют 1-3% в зависимости от сезонных колебаний). Это объясняется
тем, что микроорганизмы в рубце коров такие кислоты перед адсорбцией частично
гидрогенизируют. "Гем нс менее, биологическую гидрогенизацию можно преодолеть
(например, добавляя в корм капсулированные полиненасыщенные жирные кисло-
ты) и поднять содержание Сщ: 2 Д° 35%. При этом, однако, при хранении продуктов
переработки такого молока возникают проблемы, связанные с их окислительной
стабильностью [32].
Предотвратить появление кислого привкуса позволяет добавление в свежее мо-
локо ос-токоферола, диетические добавки которого не только повышают окисли-
тельную стабильность молока, но и помогают также ингибировать окислительное
действие примесей меди [22].
8.3.2.	Мясо и мясные продукты
Окисление липидов — важный фактор ухудшения качества мяса и мясных продук-
тов [64]. По мере старения мяса в нем увеличивается содержание свободных жирных
кислот [111]. Этот показатель, по-видимому, является ключевым и влияет на про-
цесс сухого созревания ветчины, в котором фосфолипазы считаются ответственны-
ми за потерю фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина [56, 109].
Природа и степень липолиза по всей видимости зависит от типа метаболизма
мышечной ткани, обусловленного содержанием субстратов и ферментов. Это связа-
но с различиями в окислительной активности мышечной ткани и в эффективности
посмертной мобилизации липидов из жировых отложений, хотя иногда более важ-
ным фактором формирования окислительной прогорклости является распад фос-
фолипидов.
Результаты изучения мышечной ткани различной морфологии свидетель-
ствуют, что красная (окислительная) мышечная ткань по сравнению с белой
(гликолитической) характеризуется более высоким содержанием фосфолипидов
(и, следовательно, содержанием полиненасыщенных жирных кислот), а также по-
вышенной активностью фосфолипазы и липазы [55]. Содержание полинена-
188
ГЛАВА 8
сыщенных жирных кислот возрастает с увеличением окислительной активности
мышц.
Эксперименты с белой мышечной тканью (свиная мышца Longissimiis dorsi в ва
куумной упаковке при хранении при -18 °C втечениеб мес.) показали, что образова-
ние свободных жирных кислот полностью объясняется фосфолипазной активно-
стью на фосфолипидах, учитывая убыль линолевой кислоты (Сщ: 2) из фосфатидил-
этаноламииа без каких-либо изменений во фракции насыщенных жирных кислот.
С этой тенденцией согласуются данные работы [4], свидетельствующие, что в белой
мышце кролика фосфолипиды — более важный источник свободных жирных ки-
слот, чем триацплглицериды, а в красной мышце триацилглицериды обеспечивают
такое же или более высокое содержание свободных жирных кислот, чем фосфолипи-
ды. Это отражает состав метаболических ферментов в мышцах различной морфлоло-
гии, поскольку красная (окислительная) мышечная ткань, богатая железосодержа-
щими ферментами, лучше приспособлена к извлечению энергии из жировых отло-
жений, а белая (гликолитическая) ткань — из глюкозы. Подобное наблюдается при
хранении мяса индейки [106], в котором окисление в бедренных мышцах заметнее по
сравнению с грудными; авторы объясняют это более высоким содержанием фосфо-
липидов и полиненасыщенных жирных кислот.
Важным фактором окислительной стабильности является также эффективность
присутствующих в красной мышечной ткани железосодержащих протеинов в акти-
визации окисления. Тем не менее, более вероятно, что красное мясо и продукты, вы-
работанные из этой мышечной ткани, сильнее подвержены окислительной прогорк-
лости, чем белое мясо и продуктами его переработки (см. также [100]).
Мясо птицы (цыплята, индейки и т. д.) содержит по сравнению с красным мясом
полуненасыщенныс жирные кислоты в более высоких пропорциях, но при этом под
кожей птиц находится больше жира, чем в мясе [98]; подкожный жир легко удаляет-
ся. В вареных грудках цыпленка жира 1,3%, тогда как в говядине — 13-30% [79]. О
содержании ненасыщенных жирных кислот в жировой ткани жвачных животных
см. [15].
К липолитическим ферментам, присутствующим в жировой ткани, относятся
лппопротеинлипаза, гормоночувствительная липаза (гидролизующая триацилгли-
церпды до диацил глицеридов) и моноацилглицеридлипаза [109]. Поскольку неко-
торые изменения в жировой ткани регулируются гормонами, то физиологическое
состояние и степень упитанности животного перед забоем влияет на качество полу-
чаемого мяса и его стабильность при хранении.
Как и в случае молока, обогащение кормов ненасыщенными жирными кислота-
ми влияет на жирность мяса различных отрубов. Содержание жира в мясе зависит
также от породы животного [10]. Добавление витамина Е препятствует развитию
окислительных реакций хранившегося мяса и повышает его пищевую ценность [49,
63.65,95].
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
189
8.3.3.	Рыба
Липиды рыб отличаются от липидов большинства других животных составом высо-
комолекулярных жирных кислот — степень ненасыщенности их выше. Полиеновые
кислоты образуются в фитопланктоне и водорослях, находящихся в основании пи-
щевой цепи морской фауны. Две основные жирные кислоты — эйкозаиентаеновая
(С20 : 5 z?’3) и докозагексаеновая кислота (С22 : 6 м-З) — считаются полезными для
здоровья, поскольку снижают риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и
атеросклероза 19, 30, 31], однако ненасыщенная природа липидов оказывает при ав-
толизе негативное влияние на окислительную стабильность.
Появление «картонного» привкуса в замороженной треске связано с действием
гепт-цщ'-4-еналя [53], а из эйкозапентаеновой кислоты образуется 2-тр(шс-А-цис-
7-щш-декатриеналь, усиливающий рыбный запах [76].
Имеются данные, что в замороженном лососе свободные жирные кислоты сами
по себе имеют определенный привкус, а вместе с докозагексасновой, пальмитолеи-
новой, линолевой и эйкозапентаеновой кислотами, высвобождаемыми из триацил-
глицеридов, они обусловливают вкус ворвани, горечь и металлический привкус [92].
Существует мнение, что свободные жирные кислоты участвуют в образовании пере-
крестной сшивки протеинов [29, 52], что оказывает негативное влияние на текстуру
мышечной ткани рыбы. Считается, что свободные жирные кислоты в рыбе являются
субстратами окисления, хотя по этому поводу существуют разные точки зрения [69,
102].
В работе [16] изучалось распределение липидов в различных анатомических
частях жирной рыбы (австралийской скумбрии и макрели). В темном мясе (0,5 см
под кожей), составляющем 20% от массы филе, содержится 20% липидов, а в белом
мясе (80% от массы филс) — 4%. Белое мясо в два раза богаче фосфолипидами, чем
темное (19 и 10% соответственно). Примерно такое же соотношение наблюдается в
отношении п-3 жирных кислот — эйкозапентаеновой и докозагексаеновая.
Согласно [ 18], в замороженной балтийской сельди большая часть (55%) свобод-
ных жирных кислот в темном мясе образуется из триацплглицеридов, а белом —
в основном из фракции фосфолипидов (75%). Такая же тенденция наблюдается в
замороженном тунце [110]. Это напоминает ситуацию с мясом млекопитающих (см.
предыдущий раздел), где фосфолипиды являются основным источником свобод-
ных жирных кислот в белой мышечной ткани, а красное мясо не уступает белому по
интенсивности расщепления резервных триацплглицеридов и фосфолипидов.
В случае замороженной балтийской сельди [18] триацилглицерпды темного мяса
более активны в отношении гидролиза, так как начальные уровни содержания ли-
пидов и скорость их гидролиза в темном мясе выше, чем в белом. Содержание сво-
бодных жирных кислот в темном и светлом мясе после 12 недель хранения при -15
°C составляет 1000 мг/100 г и 280 мг/100 г соответственно, но здесь все не так про-
190
ГЛАВА 8
сто, как кажется на первый взгляд. В замороженной молочной рыбе (белянке), дру-
гом представителе семейства сельдевых, гидролиз нейтральных липидов происхо-
дит только после гидролиза фосфолипидов. В замороженном филе трески (постной
рыбы, которая, как считается, не создает особых проблем с прогорклостью) свобод-
ные жирные кислоты образуются только из фосфолипидов. [53]
Прогорклость присуща лишь жирной рыбе — сельди, лососю, сардинам, менха-
дену (американской сельди ) и т. д. с содержанием липидов более 5% от общей массы
мяса. Значительные колебания в содержании липидов, доходящем до 25-30%, отно-
сят на счет триацилглицеридов. Эти колебания вызываются несколькими фактора-
ми — видовой принадлежностью рыбы, особенностями ее рациона, сезонностью ло-
ва, полом и т. д. Несмотря на это большинство исследований было посвящено изуче-
нию фосфолипидов, хотя, по нашему мнению, изучать следовало бы прежде всего
триацилглицерпды и липазы.
В триацилглицеридах рыб полипенасыщенные жирные кислоты связаны с sn-2
атомом углерода, насыщенные или мононенасыщенные жирные кислоты — с sn-1,
а мононенасыщенные жирные кислоты — схл-З атомом [19, 72, 74].
Имеются сведения о выявлении в мясе рыб нескольких триацилглицеридных
липаз, но ими оказались низкомолекулярная липаза из скумбрии [45] и высокомо-
лекулярная липаза из радужной форели [12], которые, как было доказано позднее,
имеют лизосомальное происхождение и высвобождаются при медленном заморажи-
вании и температурных колебаниях при хранении рыбы. Быстрое замораживание и
последующее хранение этих видов рыбы при низких температурах снижают вероят-
ность высвобождения липаз 146]. Эти липазы были также частично экстрагированы
из жировой ткани радужной форели [101].
Имеются некоторые данные о том, что липазы мышечной ткани рыб, вовлечен-
ные в мобилизацию резервных триацилглицеридов, чувствительны к воздействию
гормонов стресса. Поэтому большое значение для сроков хранения могут иметь со-
стояние упитанности и стресс при вылове [6]. Порчу рыбы могут также обусловли-
вать липазы пищеварительной системы, особенно в случае мелких видов рыб (на-
пример, сардин и анчоусов), вследствие их попадания в тканевые структуры при не-
правильном потрошении или разрыве внутренностей во время транспортировки
непотрошеной рыбы. В некоторой степени эту проблему помогает решить низкотем-
пературное хранение непотрошеной рыбы.
Процентное соотношение эйкозапентаеновой и докозагексаеновой кислот, вхо-
дящих в состав фосфолипидов, по сравнению с таковыми в триацилглицеридах,
больше. Речь идет в основном о sn-2 замещенных фосфатидилхолине и фосфатиди-
лэтаноламине. В рыбе обнаружены обе фосфолипазы А 1и А2, в отличие от фосфо-
диэстераз PLC и PLD. PLA2 присутствует в ряде видов рыб, как в постных, так и в
жирных [6]. Некоторые из них Са2+-зависимы, например, сайда [7], а другие неза-
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
191
висимы (например, форель) [ 13]. Известно, что в форели и лососе при воспалитель-
ной реакции PLA1 участвует в образовании эйкозаноидов [11, 86]. Если проводить
параллели с млекопитающими, то повреждение ткани и стресс при вылове повыша-
ет содержание этого фермента, что определяет негативные последствия при хране-
нии [6]. Кальций-незавпсимая PLA1 выявлена в белом мясе тунца и в обыкновен-
ной скумбрии [6, 57]. Фосфолипазная активность в постной рыбе проявляется в
том, что в результате взаимодействия свободных жирных кислот и мышечных бел-
ков мяса такой рыбы ее текстура становится более жесткой [29, 52, 103].
Кроме реакций, катализируемых ферментами, свой вклад в потерю стабильно-
сти при хранении вносит структурная конфигурация жирных полиенацильных ра-
дикалов в случае присутствуя в биологических мембранах их этерифицированных
(форм (например, фосфолипидов). Наличие двойных связей в цмс-конфпгации за-
трудняет плотную упаковку ацильных радикалов и влияет на структуру и целост-
ность мембран 199, 112, 113, 118].
При адаптации к холоду насыщенный жирнокислотный остаток в .$'«-1 положе-
нии замещается на ненасыщенный; это, в свою очередь влияет на температуру фазо-
вого перехода мембран от жидкокристаллического до гелеобразного состояния. Па-
пример. температура фазового перехода у адаптированного к холоду карпа может
снизиться с -8 до -13 °C [37, 54]. В результате фазовых изменений мембраны могут
стать проницаемыми для растворенных веществ, включая Са2+, который играет важ-
ную роль в активации некоторых фосфолипаз. В некоторых системах липидная фаза
влияет на эффективность связывания липолитического фермента с межфазным
слоем, происходящего более активно в гелеобразной фазе, то есть при более низкой
температуре [77].
Сравнительная оценка потерь фосфолипидов и триацилглицеридов в заморо-
женном хеке при различных температурах приведена в [24]. Оказалось, что при по-
нижении температуры скорость гидролиза фосфолипидов по сравнению с ней-
тральными липидами снижается быстрее. Расчеты показали, что при температуре
выше -12 °C фосфолипиды гидролизуются быстрее, чем нейтральные липиды,
а при температуре ниже -12 °C быстрее гидролизуются триацилглицериды. Этот
факт отражает доступность субстрата, который для фосфолипидов обеспечивается
поверхностью бислоя мембраны, тогда как для резервных триацилглицеридов дос-
тупны лишь липиды на поверхности жирового шарика. Это ограничивает скорость
гидролиза триацилглицеридов, что, в свою очередь, объясняеть этот феномен. Ин-
тересно, однако, что рассчитанная точка пересечения на графике зависимости ско-
рости гидролиза фосфолипидов и триацилглицеридов от температуры (-12 °C)
почти совпадает с температурой фазового перехода фосфолипидов рыб (см. выше),
когда начинает проявляться действие ряда других факторов. Все это очень важно
для рыбы, которая зачастую в течение нескольких суток хранится на льду или замо-
раживается в сыром виде на продолжительный период времени. В работе [24] дела-
192
ГЛАВА 8
ется вывод, что при температуре выше -12 °C в постной рыбе формируется более
высокое содержание свободных жирных кислот, чем в жирной, и что при темпера-
туре ниже 12 °C должна наблюдаться обратная картина.
Влияние добавок в рыбный корм ненасыщенных жиров, ос-токоферола и астак-
сантина (встречающегося в природе производного витамина Л) на стабильность
хранения замороженной радужной форели и охлажденного копченого филе изуча-
лось в работах [62, 66]. Повышение дозировок астаксантина предотвращает окисле-
ние липидов в замороженной до -28 °C рыбе. В копченом филе при холодильном
хранении с температурой 3 °C окислению липидов противодействует внесение ос-то-
коферола. При исследовании сроков хранения атлантического палтуса и тюрбо вы-
яснилось, что у палтуса устойчивость к окислению и изменению цвета выше (в нем
содержится больше а-токоферола, чем в тюрбо) 194].
8.4.	Липолиз злаковых культур
и овощей
Липолитические ферменты играют определенную роль в мобилизации запасов мас-
ла в семенах при их проращивании и последующем росте. Это впоследствии оказы-
вает влияние на срок хранения используемых в пищу семян, например, зерновых и
бобовых культур, которые занимают значительное место в рационе питания. Липо-
лиз также играет немаловажную роль в пожелтении листовых овощей и других час-
тей растений, используемых в качестве пищевых продуктов.
В зерне злаковых культу]) содержится 2 10% липидов, в основном в форме триа-
цплглицеридов, из которых 80-90% содержат жирные кислоты Сщ : 2 11 Сщ : | [60].
Если обойная фракция или отруби перемалываются в муку, то в выпеченном из нее
продукте могут присутствовать нежелательные привкусы и мука характеризуется
сниженными хлебопекарными свойствами из-за присутствия метаболизирующих
липиды ферментов в компонентах отрубей и зародыша |42]. Проявление этого де-
фекта зависи т от условий храпения сырья. Липаза триацилглицеридов отрубей ак-
тивна даже в условиях низкой активности воды, поэтому в сухой непросеянной муке
в течение нескольких педель происходит медленное накопление свободных полине-
насыщенных жирных кислот. При добавлении воды они быстро (в течение несколь-
ких минут) окисляются присутствующими в зародыше липоксигеназами.
Липолитическая стадия окисления, по-видимому, лимитирует скорость всего
процесса, так как липоксигеназа зародыша катализирует окисление свободных жир-
ных кислот и является основным фактором вариативности привкуса прогорклости,
а также влияет на хлебопекарные свойства муки и текстуру мякоти изделия [43,
107].
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
193
Липазную активность можно использовать в качестве значимого показателя при
прогнозировании скорости ухудшения характеристик непросеянной (обойной) му-
ки, тогда как по количеству поглощенного кислорода можно получить информацию
об истории хранения и степени ухудшения свойств муки. Влияние липидов на хле-
бопекарное качество муки связано со способностью жирных кислот «связывать» не-
липидные компоненты в ходе замеса теста. Эта способность может быть восстанов-
лена путем внесения добавок жире! (триацилглицеридов) и эмульгаторов.
Липаза зерен пшеницы проявляет стабильность при температурах вплоть до
80° С в течение не менее 7 сут [44]. Для некоторых процессов зернопереработки важ-
на температура инактивации липазы. Это касается, например, производства пище-
вых продуктов из овса, поскольку послеуборочная обработка и хранение зерна,
а также его последующая переработка вызывают повреждение тканей. Для инакти-
вации фермента необходима высокая температура образца и его высокая теплопро-
водящая способность [34]. В случае рисовых отрубей, в которых во время хранения
.может развиться прогорклость [58], эффективным оказался нагрев токами сверхвы-
сокой частоты (СВЧ) [90].
Некоторые зерновые, например, кукуруза, рисовые отруби, пшеничные зароды-
ши, используются в промышленном производстве масла. Зачастую для инактива-
ции фермента и предотвращения гидролиза масла зерна злаковых сначала нагрева-
ют и сушат. Масло хорошего качества характеризуется присутствием токоферолов и
натуральных антиоксиданов (например, эфиров феруловой кислоты, характерных
для рисовых отрубей) [84].
Согласно расчетам, произведенным в 1992 г., промышленные потери, вызванные
деятельностью липаз в пшенице, составили около 5% от всего использованного ко-
личества непросеянной муки. С присутствием липаз в ячмене также связывают фор-
мирование посторонних привкусов при производстве солода и пива [83]. В пивова-
рении лизофосфолипазы, присутствующие в эндосперме ячменя, участвуют в вы-
свобождении лизофосфолипидов из крахмала в процессе солодоращения [60].
Из других липолитических ферментов, способных оказывать влияние на срок
хранения пищевых продуктов растительного происхождения, следует упомянуть
D-фосфолипазу (PLD) и так называемая «галактолипазу». D-фосфолипаза участву-
ет в гидролизе мембранных липидов в нескольких происходящих в растениях фи-
зиологических процессах (старении и стрессовых реакциях на повреждения), а так-
же в мобилизации липидов во время прорастания семян [28]. Она также вовлечена в
процесс расщепления фосфолипидов при повреждении растительных клеток при
замораживании [ 119]. Этот фермент обнаружен в целом ряде растений — горохе, бо-
бах, моркови, листьях шпината, в брюссельской и кочанной капусте и т. д. [2, 70,116].
В работе [78] различные растительные ткани сравнивались по содержанию этого
фермента. Больше всего D-фосфолипазы обнаружено в быстро растущих тканях
(например, в запасающих тканях и семенах). При механизированной уборке харак-
194
ГЛАВА 8
теристики гороха и бобов быстро ухудшаются вследствие тканевых повреждения.
Растительная D-фосфолипаза определенно нуждается в Са2+ [82], и поэтому фазо-
вые изменения в мембранах, приводящие к утечке растворенных веществ и потере
клетками целостности, могут вызвать быструю активацию D-фосфолипазы не толь-
ко в месте повреждения, но и в неповрежденных частях ткани [96].
Фосфатидная кислота, образующая при катализируемом D-фосфолипазой гид-
ролизе, при участии своей фосфотазы далее разлагается до диацилглицсридов. По-
следние, в свою очередь, гидролизуются с помощью ацил гидролазы, после чего ли-
поксигеназы деоксигенируют высвободившиеся свободные жирные кислоты с обра-
зованием гидропероксидов. Это, в конечном счете, приводит к образованию летучих
низкомолекулярных альдегидов и спиртов. В результате кроме желаемых ароматов
возникают и нежелательные побочные привкус и запах, что становится фактором,
лимитирующим качество многих фруктов и овощей [35, 59, 73, 85, 93]. Горох и бобы,
характеризующиеся высоким содержанием липоксигеназной активностью и часто
повреждающиеся при механизированной уборке, перед замораживанием обычно
бланшируют для инактивации ферментов, что стабилизирует их для длительного
хранения.
Соевые бобы, которые хранятся длительное время перед переработкой или про-
изводством соевого масла, характеризуются повышенным содержанием фосфатид-
ной и лизофосфатидпой кислот. С этим связаны проблемы качества, если хранение
осуществляется в неподходящих условиях. Бобы растрескиваются, повреждаются
насекомыми или в результате болезней [105]. Эффективно инактивирует D-фосфо-
липазу нагрев соевых бобов и хлопьев из них токами сверхвысокой частоты и ост-
рым паром [71].
Липоксигеназы зачастую считают основными виновниками окислительной пор-
чи овощей, однако поскольку они преимущественно воздействуют на свободные
жирные кислоты [108], то общая скорость окисления определяется, по-видимому,
липолитической стадией этого процесса. Тем не менее, некоторые данные свиде-
тельствуют о том, что растительная микросомная D-фосфолипаза предпочитает
фосфатидилхолин с окисленной (кислородсодержащей) ацильной группой, хотя та-
кая избирательность меняется в зависимости от вида растений [8] и предположи-
тельно от стадии их развития. Поэтому при некоторых обстоятельствах липоксиге-
назы играют определенную роль на ранних стадиях процесса окисления.
Пожелтение листовых овощей, происходящее после уборки урожая и являю-
щееся ключевым фактором потери их качества, также приписывают действию ли-
политических ферментов. В данном случае это обусловлено в основном деацилиро-
ванием гликолипидов [117, 120]. Действующий фермент часто называют «галакто-
липазой», хотя по свой природе он скорее всего неспецифичен и способен
гидролизовать фосфолипиды или другие ацильные молекулы, но не триацилглице-
риды. В растениях может присутствовать несколько ферментов с отличающийся
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
195
субстратной специфичностью (например, у гороха в случае Phaseolus multifloris и
Р. vulgaris) [20,21,41,80].
В зеленых листьях основными липидными компонентами хлоропласта являют-
ся галакто- и сульфолипиды. При 25 °C галактолипиды, главным образом в форме
моногалактозилдиглицерида и дигалактозилдиглицерида, в значительной степени
теряются, как и фосфатидилглицсрин. Эти хлоропластные липиды характеризуют-
ся высоким содержанием полипенасыщенных жирных кислот [48]. Деградация хло-
ропластных тилакоидов вызывает разложение хлорофилла и пожелтение тканей ли-
стьев, а также других зеленых частей растения (например, бутонов брокколи) [120].
Моногалактозилдиглицерид также подвержен гидролизу в клубнях картофеля,
при хранении которых нарушение целостности мембран является обычным явлени-
ем [40, 68]. В клубнях картофеля липидная ацилгидролаза (латании) составляет
20-40% от общего содержания растворимого белка (2% от сухой массы клубней) [87,
88]. Патанпн также гидролизует фосфолипиды и моноацил глицериды, но для триа-
циглицеридов он неэффективен [5, 40]. В растительном пищевом сырье обнаружена
также £)-фосфолипаза (в частности, в корнях сельдерея и овса [61, 75]), однако она
исследована пока недостаточно.
8.5.	Контроль липолиза в целях увеличения
сроков хранения
В природе существует несколько механизмов защиты от нежелательных липолити-
ческих реакций, в том числе механизм отложения липидов в глобулах, масляных
тельцах и жировых тканях, ограничивающий площадь поверхности, доступную для
липолиза; отделение липолитических ферментов от их кофакторов и активаторов,
предотвращающее межфазную активацию и катализ; механизмы адаптации, коррек-
тирующие поведение липидов и обеспечивающие проницаемость мембран и сохра-
нение (суб)клсточной целостности; эффективное использование а-токоферола (ви-
тамина Е) в мембранных средах, обладающих биохимическими и биофизическими
антиокислительными свойствами. [39]. Все эти мехнизмы могут быть классифици-
рованы как:
•	сохранение или защита липидов и мембран;
•	предотвращение активности липолитических ферментов;
•	использование антиоксидантной активности ос-токоферола (витамина Е).
Стратегии увеличения продолжительности хранения пищевых продуктов бази-
руются в основном на этих трех принципах.
Первые шаги в увеличении сроков хранения могут быть предприняты еще до
уборки урожая или забоя скота. В некоторых животных тканях деятельность липоли-
тических ферментов регулируется гормонами. Большое значение имеет физиологи-
196
ГЛАВА 8
ческий статус и состояние упитанности животных перед убоем. Определенную роль
играют также добавки пищевых доз липидов совместно с антиоксидантами (напри-
мер, витамином Е) и выращивание нежирных животных. У растений на сроки хране-
ния могут влиять засуха, заморозки и другие воздействия, запускающие механизм
старения. Стресс, возникающий при уборке урожая или забое скота, может вызвать
целый ряд негативных реакций, поэтому его необходимо минимизировать. Так как
липолиз — первая и обязательная стадия окисления липидов, во многих случаях огра-
ничивающая скорость всего процесса, то в большинстве случаев для инактивации
пли ограничения активности ферментов необходимо действовать оперативно. В го-
рохе и бобах после нанесения повреждений быстро развивается прогорклость, обу-
словленная, по-видимому, Са2+-опосредованным липолитическим прогорканием и
катализируемая липоксигеназным окислением. Поэтому эти овощи необходимо
бланшировать очень быстро, причем еще до появления признаков окисления липи-
дов. Хорошим примером является сухое хранение зерна, когда липазы довольно ак-
тивны, но окислительная прогорклость не проявляется до тех пор, пока в зерно не по-
падет вода. В этом случае липоксигеназы быстро окисляют резервные свободные
жирные кислоты.
Термическая инактивация ферментов —- метод, широко используемый при пас-
теризации, стерилизации или СВЧ-обработке молока, при бланшировании овощей,
паровой или СВЧ-обработке зерен или бобов (например, соевых). Перед тепловой
обработкой молока важно обеспечить целостность жировых шариков путем мини-
мизации перемешивания при доении и последующих операциях с молоком. Если
для инактивации ферментов применение термообработки невозможно, другой воз-
можной стратегией является охлаждение или замораживание продукта в целях сни-
жения скорости ферментативных реакций. Для предотвращения нарушения целост-
ности мембран и лизосомальных разрушений с последующим высвобождением фер-
ментов и утечкой растворенных веществ вследствие фазового перехода и
повреждений, вызванных образованием кристаллов льда, следует минимизировать
температурные колебания и оптимизивать скорость замораживания.
В пищевые продукты добавляют ос-токоферол, например, в молоко в процессе
его обработки или при производстве различных молочных продуктов. В некоторых
случаях может оказаться успешным хелирование кофакторов и снижение значения
pH (например, в процессе производства сыра). Также следует принимать во внима-
ние локализацию липолитических ферментов в тканевых структурах — например,
в некоторых видах зерен липаза присутствует преимущественно в отрубях, а не в за-
родыше. Другие возможные варианты — это удаление жира из мяса или глубокое
снятие кожи с рыбы.
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
197
8.6.	Некоторые тенденции
Присутствующие в липидах рыб и других морепродуктах и-3 полиненасыщепныс
жирные1 кислоты, эйкозапентаеиовая и докозагсксаеновая кислоты являются важ-
ными и незаменимыми жирными кислотами, поскольку они не синтезируется в ор-
ганизме человека. Наличие этих жирных кислот в рационе питания считается по-
лезным для снижения риска сердечно-сосудистых заболеваний и предупреждения
некоторых воспалительных процессов (например, прогрессирующего псевдоревма-
тизма и астмы). Несмотря на это, массовому потреблению таких липидов, по край-
ней мере в Великобритании, не уделяют достаточно внимания со стороны государ-
ственных органов. По имеющимся данным, важным оценочным критерием являет-
ся баланс между н-6 и п-3 жирными кислотами. Все еще остается проблемой
возросшее после 1970-х гг. потребление пищевых и-6 липидов в составе масел рас-
тительного происхождения как альтернатива животным и молочным жирам. Тен-
денция к введению п-3 полуненасыщеиных жирных кислот в рацион, по всей веро-
ятности, сохранится и в будущем. Одним из примеров является обогащение п-3 по-
луненасыщеиными жирными кислотами яиц, достигнутое за счет изменения
рациона кур-несушек, и предполагаемое включение докозагексаеновой кислоты в
рецептуры детских молочных смесей.
Лльфа-линоленовая кислота (Сщ: з), ещТ один представитель семейства п-3 по-
лииепасыщенных жирных кислот, содержащаяся в орехах (особенно в грецких) и
некоторых семенах масличных и злаковых культур, а также в листовых овощах (на-
пример, шпинате), может преобразовываться в человеческом организме в докозагек-
саеновою кислоту. Эта п-3 жирная кислота также присутствует в мясе травоядных
млекопитающих, например, крупного рогатого скота и баранине. Кормовая страте-
гия должна быть направлена на повышение содержания докозагексаеновой кислоты
в таком мясе, тем более что потребление красного мяса в последние годы снижается.
Так как п-3 жирные кислоты в первую очередь подвержены окислительной про-
горклости, важны любые меры, направленные на снижение их липолиза и последую-
щего окисления. Препятствием к использованию в качестве ингредиентов пищевых
продуктов или оздоровительных «сердечных» добавок п-3 масел из морепродуктов
является рыбий запах, обусловленный окислительной прогорклостью. Возможно, со
временем на основе научных исследований будут разработаны методы дезодорации,
инкапсуляции и другие методы защиты от неприятного запаха, в том числе и с ис-
пользованием натуральных антиоксидантов. Многие натуральные антиоксиданты
встречаются в экстрактах трав и маслах растительного происхождения, возможно-
сти которых используются еще не в полной мере. Вполне возможно, что в них при-
сутствуют липолитические ингибиторы. Необходимость получения источников сы-
рья из возобновляемых рыбных запасов может привести к увеличению исполь-
зования альтернативных видов и разведению жирных пород рыбы. Пример первого
198
ГЛАВА 8
варианта — использование новозеландского макроруса в качестве альтернативы
треске (оба вида рыб относятся к постным).
Другая важная (с точки зрения здоровья) тенденция в Европе и США — это
стремление к снижению уровня ожирения среди взрослых и детей. В случае успеха
это приведет к перераспределению уровней потребления различных групп пищевых
продуктов и заставит производителей разрабатывать пищевые продукты с понижен-
ным содержанием жира или модифицированными полиненасыщепными жирными
кислотами, а также с оптимальным соотношением насыщенных жирных кислот с
липолитической и окислительной стабильностью. Возрастет и потребление продук-
тов с повышенным содержанием обойной муки или муки из отрубей, содержащих
липазу.
Одним из основных секторов пищевой промышленности является растущий
рынок продуктов быстрого приготовления, которые можно употреблять немедлен-
но (легкая закуска) или с минимальными затратами времени на приготовление.
Многие из них хранятся при обычной температуре или в охлажденном виде, поэто-
му сроки пх хранения меньше, чем у замороженных, консервированных или сухих
пищевых продуктов, а значит, они меньше времени находятся в пищевой цепи. Тен-
денция к увеличению сроков хранения таких продуктов приведет к переосмысле-
нию механизмов микробиологической или энзиматической порчи. Особенно это ка-
сается тех продуктов, которые не могут быть подвергнуты тепловой обработке и об-
рабатываются только для денатурации ферментов. Больше внимания следует
уделять предотвращению окислительных, а нс липолитических реакций, поскольку
они более понятны, легче контролируются и не требуют учета всех аспектов, связан-
ных межфазным характером липолиза и плохой растворимостью липидных суб-
стратов в водной фазе пищевых материалов.
8.7.	Источники дополнительной информации
Большая часть литературы, посвященной липолизу и срокам хранения, посвящена
окислению липидов или анализу липидных фрагментов в случае вовлеченности их в
липолиз. Многие из этих литературных источников приведены ниже в списке лите-
ратуры. Хотя в Интернете имеются отличные ресурсы для оперативного поиска про-
шедших экспертную оценку статей, а также специальные поисковые системы типа
веб-сайта Института научной информации (ISI Web of Science), всеобъемлющего
сайта по проблемам липолиза в пищевых продуктах нам обнаружить не удалось.
Единственный и самый важный совет при изучении липолиза пищевых продук-
тов — это всегда учитывать причастность нерастворимого в воде субстрата (и ино-
гда продукта), особенно в случаях измерения липолитической активности. Сущест-
вует множество различных методов анализа липазной активности, и полную ин-
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
199
формацию по методологии анализов и рекомендации по проведению исследований
липолиза можно получить из работы Бейссона (см. ниже).
Рекомендуемая литература
BEISSON, I-'., cf al. Methods for lipase detection and assays: a critical review // Eur.J. Lipid
Sci. Technol., 2000, 2,133-153.
Литература
1.	ABOUSALHAM, A., VERGER, R. Continuous measurement of the lipoxygenase-catalyzed
oxidation of unsaturated lipids using the monomolecular film technique, 2004 [в печати].
2.	ABOUSALHAM, A., et al. Phospholipase D frora soybean (Glycine max L.)
suspension-cultured cells: purification, structural and enzymatic properties // Plant Cell
Physiol., 1995, 36(6), 989-996.
3.	ABOUSALHAM, A., et al. Surface properties of unsaturated non-oxidized and oxidized free
fat tv acids spread as monomolecular films at an argon/water interface // Chem. Phys. Lipids,
2000, 104, 93-99.
4.	ALASN1ER, G., et al. Lipolysis in muscles during refrigerated storage as related to the
metabolic type of the fibres in the rabbit // Meat Sci., 2000, 54(2), 127-134.
5.	ANDREWS, D. L., et al. Characterization of the lipid acyl hydrolase activity of the major
potato (Solarium tuberosum) tuber protein, patatin, by cloning and abundant expression in a
baculovirus vector // Biochem. J., 1988, 252, 199-206.
6.	ASHTON, I. P. Understanding lipid oxidation in fish // Safety and Quality Issues in Fish
Processing/ Bremner, II. (ed.), Woodhead Pubh: Cambridge,, 2002. — P. 254-285.
7.	AUDLEY, A., et al. Isolation and properties of phospholipase A from Pollock //J. Food Sci.,
1978,43,1771-1775.
8.	BANAS, A., et al. Plant microsomal phospholipases exhibit preference for phosphatidylcholine
with oxygenated acyl groups // Plant Science, 1992, 84, 137-144.
9.	BARLOW, S. M. Nutritional Evaluation of Long-chain Fatty Acids in Fish Oil. — Academic
Press: London, 1980.
10.	BASS, J. J., et al. Practical methods of controlling fatness in farm animals // Reducing Fat in
Meat Animals / Wood, J. D., Eisher, A, V. — Elsevier Applied Science: London and New York,
1990. - P. 148-154.
11.	BELL, J. G., et al. Effects of increasing dietary linoleic acid on the phospholipid fatty acid
composition and eicosanoid production in leucocytes and gill cells of Atlantic Salmon //
Prostaglandins, Leukotriens and Essential Fatty Acids, 1992, 45, 197-206.
12.	BILINSKI, E. R., etal. Lysosomal triglyceride lipase from the lateral line of rainbow trout //./.
Fish Res. Bd. Canada, 1971,26, 1857-1866.
13.	BILINSKI, E. R., JONAS REE. Distribution of lecithinase in the subcellular fractions of
rainbow trout lateral line //J. Fish Res. Bd. Canada, 1966, 23, 1811-1813.
200
ГЛАВА 8
14.	BLOW, D. Lipases reach the surface // Nature, 1991,351, 444-445.
15.	BODY, D. R. The lipid composition of adipose tissue // Prog. Lipid Res., 1988, 27, 39-60.
16.	BODY, D. R., VLIEG, P. Distribution of the lipid classes and eicosapentacnoic (20:5) and
docosahexacnoic (22:6) acids in different sites in blue mackerel (Scomber australasicus) fillets
//./. Food Sci., 1989, 54(3), 569-572.
17.	BORST, J. W„ et al. Oxidation of unsaturated phospholipids in membrane bilayer mixtures is
accompanied by membrane fluidity changes, Biochem. Biophys. Ada., 2000, 1487, 61-73.
18.	BOSUND, L, GANROT, B. Lipid hydrolysis in frozen Baltic herring //J. Food Sci., 1969, 34,
13-18.
19.	BROCKERHOFF, IL, et al. Positional distiibution of fatty acids in depot triglycerides of
aquatic animals // Lipids, 1968, 3, 24-29.
20.	BURNS, D. D., et al. Purification of acyl hydrolase enzymes from the leaves of Phaseolus
multiflorus // Phytochem., 1979, 18(11), 1793-1797.
21.	BURNS, D. I)., et al. Propertiesofacyl hydrolase enzymes from Phaseolus mull iflorus leaves //
Phytochem., 1980, 19(11), 2281-2285.
22.	CHAWLA, R., et al. Influence of vitamin E and beta-carotene supplementation on
spontaneous oxidised flavour of milk in dairy cows // Indian J. Anim. Sci., 2003, 73(7),
807-811.
23.	CH i MH A RD, 5'., et al. A review of nutritional and physiological factors affecting goat milk
lipid synthesis and lipolysis //./. Daily Sci., 2003, 86(5), 1751-1770.
24.	DE KONING, A. J., MOL, T., H. Rates of free fatty acid formation from phospholipidsand
neutral lipids in frozen cape hake (Meiiucciusspp) mince at various temperatures //J. Sci.Food
Agric., 1990,50,391-398.
25.	DEREWENDA, Z. S. Structure and function of lipases //Adv. Protein Chemistry, 1994,45,
1-52.
26.	DIMIGK, P. S., et al. / / Physiology of Digestion and Metabolism of the Ruminant / Phillipson,
A. T. (ed.), — Oriel Press: Newcastle upon Tyne, P. 529.
27.	DURING, A., et al. Lipolysis and oxidative stability of soft ripening cheeses containing
vegetable oils //./. Dairy Research, 2000, 61(3), 461-466.
28.	DYER, J. IL, et al. Structural heterogeneity of phospholipase D in 10 dicots // Biochem.
Biophys. Res. Commun., 1996, 221, 31-36.
29.	DYER, W. J., ERASER, D. 1. Proteins in fish muscle. 13. Lipid hydrolysis //f. Fish-Res. Bd.
(Canada), 1959, 23, 1025.
30.	DYERBERG, J. Eicosapentacnoic acid and prevention of thrombosis and atherosclerosis //
Lancet, 1978, 2, 117-119.
31.	DYERBER, G. J., JORGENSEN, K. A. Marine oils and thrombogenesis Prog // Lipid Res.,
1982,21,255-267.
32.	EDMONDSON, L. F. etal. Feeding encapsulated oils to increase polyunsaturation in milk and
meat fat //J. Amer. Oil Chem. Soc., 1974, 51(3), 72-76.
33.	EGELRUD, T., OLIVECRONA, T. The purification of a lipoprotein lipase from bovine skim
milk//./. Biol. Chem., 1972, 19(10), 6212-6217.
34.	EKSTRAND, B., et al. Lipase activity in oats — distribution, pH dependence, and heat
inactivation // Cereal Chem., 1992, 69(4), 379-381.
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
201
35.	FAN, et al. Antisense suppression of phospholipase Da retards abscisic acid- and
ethylene-promoted senescence of postharvest Arabisopsis leaves // Plant Cell, 1997, 9,
2183-2196.
36.	FEUSSNER, 1., et. al. Lipoxygenase-catalyzed oxygenation of storage lipids is implicated in
lipid mobilization during germination // Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 1995, 92, 1 1849 -11853.
37.	FODOR, E., et al. Molecular architecture and biophysical properties of phospholipids during
thermal adaptation in fish — an experimental and model study // Lipids, 1995, 30(12),
1119-1126.
38.	FOX, P. F., MORRISSEY, P. A. Indigenous enzymes in bovine milk // Enzymes and Eood
Processing / / Birch, G. G., Blakebrough, N., Parker, K. J. (eds). —Applied Science Publishers;
London, 1981. (ISBN 0-85334-935-5).
39.	FRYER, M. J. The mechanism of apotopsis, cell-membrane lipid-peroxidation and a novel in
vivo function for antioxidant vitamin E (alpha tocopherol) // Redox Report, 1995, 1(2),
159-161.
40.	(HALLIARD, T. The enzymic breakdown of lipids in potato tuber by phospholipid- and
galactolipid-acyI hydrolase activities and by lipoxygenase // Phytochemistry, 1970, 9,
1725-1734.
41.	GALLAIRD, T. The enzymic deacylation of phospholipids and galactolipids in plants —
purificat ion and properties ol a lipolytic acyl-hydrolase from potato tubers // BiochemJ., 1971,
121,379-390.
42.	GALLIARD, T. Hydrolytic and oxidative degradation of lipids during storage of wholemeal
Hour: effects ol bran and germ components //J. Cereal Sci., 1986, 4, 179-192.
43.	GALLIARD, T. Oxygen consumption of aqueous suspensions of wheat wholemeal, bran and
germ: involvement of lipase and lipoxygenase //./. Cereal Sci., 1986, 4. 33-50.
44.	GALLIARD, T. // Cereals in a European Context / Morton, I. D. (cd.). — Ellis Ilorwood:
Chichester, 1987. - P. 462-479.
45.	GEORGE, J. С. К histophysiological study of the red and white muscle of mackerel // Am.
Midi. Nat., 1962, 68, 487-494.
46.	GEROMEL, E. J., MONTGOMERY, M. W. Lipase release from lysosomes of rainbow trout
(Salmo gairdneri) muscle subjected to low temperatures //J. Eood Sci., 1980, 45, 412-419.
47.	GONZALEZ, S., et al. Oxidation and textural characteristics of butter and ice cream with
modified fatt y acid profiles //J. Dairy Sci., 2003, 86(1), LQ-T1.
48.	GOUNAR1S, K., et al. The thylakoid membranes of higher plant chloroplasts // Biochem.J.,
1986,237,313-326.
49.	GRANIT, R., et al. Effects of vitamin E supplementation on lipid peroxidation and color
retention of salted calf muscle from a diet rich in polyunsaturated fatty acids //J. Agric. Food
Chem., 2001, 49(12), 5951-5956.
50.	GUERTS, T. J. Lipase in milk, curd and cheese // Milchwissenschaft, 2003, 58(1-2), 61-65.
51.	HAARD, N. F. Food as cellular systems: impact on quality and preservation. A review //,/.
Food Biochem., 1995, 19, 191-238.
52.	HANSON, S. \V. F., OLLEY, J. Observations on the relationship between lipids and protein
deterioration // The Technology of Fish Utilization, 1964, Int. symp. Husum, 111.
53.	IIARDY, R., et al. Lipid and autoxidative changes in cold stored cod (Gadus morhua) //J. Sci.
Food Agric., 1979. 30, 999-1006.
202
ГЛАВА 8
54.	HAZEL, J. R., et al. Thermal acclimation of phase behavior in plasma membrane lipids of
rainbow trout hepatocytes // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol., 1998, 275(3),
R861-R8G9.
55.	HERNANDEZ, P., et al. Lipid composition and lipolytic enzyme activities in porcine skeletal
muscles with different oxidative patterns // Meat Sci., 1998, 49(1), 1-10.
5G.	HERNANDEZ, P., et al. Lipolytic and oxidative changes in two Spanish pork loin products:
dry-cured loin and pickled-cured loin //Meat Sci., 1999, 51, 123-128.
57.	1IIRANO, K., et al. Properties of phospholipase Al transacylase in the white muscle of bonito
Euthynnuspelamis (Linnaeus) //J. Biochem., 1997, 122, 11G0-116G.
58.	HIRAYAMA, O., MATSUDA, H. Purification and characterization of lipolytic
acyl-hydrolases from rice bran //J. Agr. Chem. Soc.Jpn., 1975, 49(11), 569-576.
59.	HOLDSWORTH, S. D. Handling vined peas and beans // Process Biochemistry, 1969, 4,
26-34.
60.	HUANG, A. II. C. Lipases // The Biochemistry of Plants / Stumpf, P. К ,(ed.). — Academic
Press: New York, 1987, — Vol. 9 (Lipids: structure and function). — P. 91-119. (ISBN
0-12-675409-8).
61.	HUANG, С. 11. et al. Multiple phosphoinositide-specific phospholipases-C in oat roots -
characterization and partial-purification // Plant J., 1995, 8(2), 257-267.
62.	INGEMANSSON, T., et al. Lipid hydrolysis and oxidation related to astaxanthin content in
light and dark muscle of frozen stored rainbow-trout (Oncorhynchus mykiss) //J. Food Sci.,
1993, 58(3), 513-518.
63.	JENSEN, C., et al. Influence of the oxidative quality of dietary oil on broiler meat storage
stability //Meat Sci., 1997, 47(3-4), 211-222.
64.	JENSEN, G., et al. Dietary vitamin E: Quality and storage stability of pork and poultry //
Trends in Food Sci. and Technol., 1998, 9(2), 62-72.
65.	J ENSEN, C., et al. Oxidative stability of frozen-stored raw pork chops, chill-stored pre-frozen
raw pork chops, and frozen pre-cooked sausage in relation to dietary CuSO^, rapeseed oil and
vitamin E // Z.-Lebensm. linters. Forsch., 1998, 207(5), 363-368.
66.	JENSEN, C., et al. Effect of dietary levels of fat, alpha-tocopherol and astaxanthin on colour
and lipid oxidation during storage of frozen rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) and during
chill storage of smoked trout // Z. Lebensm. Unters. Forsch., A-Foo, 1998, 207(3), 189-196.
67.	KORN, E. D. The lipoprotein lipase of cow’s milk //J. Lipid Res., 1962, 3, 246-250.
68.	KUMAR, G. N. M., KNOWLES, N. R. Changes in lipid peroxidation and lipolytic and
free-radical scavenging enzyme activities during aging and sprouting of potato (Solanum
titberosum) seed-tubers // Plant Physiol., 1993, 102, 115-124.
69.	LABUZA, T. P. Kinetics of lipid oxidation in foods // CRC Critical Reviews in Food
Technology, October 197L, 1971, 355-405.
70.	LEE, M. II. Phospholipase D of rice bran. II. The effects of the enzyme inhibitors and
activators on the germination and growth of root and seedling in rice // Plant Sci., 59,35-43.
71.	LIST, G. R., et al. Effect of moisture, microwave heating, and live steam treatment on
phospholipase D activity in soybeans and soy flakes //J. Am. Oil Chem. Soc., 1990, 67(11),
867-871.
72.	LITCHFIELD, C. Analysis of Triglycerides. - Academic Press: NY, 1972. - P. 104-138.
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
203
73.	LUNING, Р. A., et. al. Characterization and occurrence of lipoxygenase in hell peppers at
different ripening stages in relation to the formation of volatile flavor compounds //J. Agric.
Food Chem., 1995,43, 1493-1500.
74.	MALINS, D., WEKELL, J. C. // Progress in the Chemistry of Fats and Other Lipids / I lolman,
R, T. (ed.). - Pergamon: Oxford, 1970, 10, 337-363.
75.	McMURRAY, W. C., IRVINE, R. F. Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate
phospho-diesterase in higher-plants // Biochem. J. 1988, 249(3), 877-881.
76.	MEIJBOOM, P. W., STROINK, J. B. A. 2-trans, d-cis, 7-m-decatrienal, the fishy off-flavour
occurring in strongly autoxidised oils containing linolenic acid or to 3,6,9 etc. fatty acids //J.
Am. Oil. Chem. Soc., 1972, 49, 555-558.
77.	MENASHE, M., et al. Hydrolysis of dipalmitoylphosphatidylcholine small uni-lamellar
vesicles by porcine pancreatic phospholipase A2 //J. Biol. Chem., 1986, 261(12), 5328-5333.
78.	MOREAU, R. A. Autolysis of phospholipids in homogenates of various plant tissues. 160
Understanding and measuring the shelf-life of food // Phytochem, 1987, 26(7), 1899-1902.
79.	MOUNTNEY, G.J. Chemical and nutritive characteristics // Poultry Products Technology. —
2nd ed. - AVI Publishing: Westport, CT, 1976. - P. 54-55.
80.	MUKERJEE, K. D. Plant Upases and their applications in lipid biotransformations // Prog.
Lipid Res., 1994,33(1/2), 165-174.
81.	NIGAM, S., WILTON, D. C., DENNIS, E. A. (eds) PLA2 // BBA - Molecular and Cell Biology
of Lipids, 2000, 1488(1-2).
82.	NOVOTNA, Z., et al. Purification and characterisation of rape seed phospholipase D // Plant
Physiol. Biochem., 1999, 37(7/8), 531-537.
83.	O’CONNOR, J., et al. A comparison of lipase activity in various cereal grains //f. Cereal Sci.,
1992,16,153-163.
84.	PADLEY, F. B., et al. Occurrence and characteristics of oils and fats // The Lipid Handbook /
Gunstone, F. D., Harwood, J. L., Padley, F. B. (eds). — 2nd ed., — Chapman & Hall: London,
1994,-P. 47-223.
85.	PENDLINGTON, S. Proc. 1st Int. Congress on Food Sci. and Tech. 1961, 4, 107 (published
1965).
86.	PETTIT, T. R., et al. Synthesis of leukotriene-B and other conjugated triene lipoxygenase
products by blood-cells of the rainbow trout (Salmo gairdnerif) // Biochem. Biophys. Ada.,
1989, 1003~ 397—402.
87.	RACUSEN, D. Occurrence of patatin during growth and storage of potato-tubers // Can. J.
Bot.,P233,B{^,3Hd-313.
88.	RACUSEN, D., FOOTE, M. A major soluble glycoprotein of potato-tubers // f. Food
B/ocfttw., 1980, A(l), 43-52.
89.	RAGHUVEER, K. G., HAMMOND, E. G. The influence of glyceride structure on the rate of
autoxidation //,/. Am. Oil Chem. Soc., 1967, 44, 239-243.
90.	RAM EZANZADEI I, F. M., et al. Prevention of oxidative rancidity in rice bran during storage
//f. Agric. Food Chem., 1999, 47(8), 2997-3000.
91.	RANSAC, S., et al. The kinetics, specificities and structural features of lipases // NATO AS1
Series И96 Molecular Dynamics of Biomembranes / Op den Icamp, J. A. F. (ed.). —
Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, 1996. — P. 265-304.
92.	REFSGAARD, H. H. F„ et al. Free polyunsaturated fatty acids cause taste deterioration of
salmon during frozen storage //J. Agric. Food Chem., 2000, 48, 3280-3285.
204
ГЛАВА 8
93.	ROBINSON, D. S., et al. Lipoxygenase and the quality of foods // Food Chem., 1995, 54,
33-43.
94.	RUFF, N., el al. Comparative composition and shelf-life of fillets of wild and cultured turbot
(Scophthalmus maximus) and Atlantic halibut (Uippoglossus hippoglossus) // Aquaculture
International, 2002, 10(3), 241.
95.	RUSSEL, E. A., et al. Quality and shelf life of duck liver pate as influenced by dietary
supplementation with alpha-tocopheryl acetate and various fat sources //J. Food Sci., 2003,
68(3), 799-802.
96.	RYU, S. B., WANG, X. Activation of phospholipase D and the possible mechanism of
activation in wound induced lipid hydrolysis in castor bean leaves // Plant Physiol., 1996,
111(2), Suppl, 153.
97.	SCI!WIMMER, S. Cell disruption and its consequences in food processing //J. Food Sci.,
1981,37,530-534.
98.	SCOTT, M. L. Composition of turkey meat //J. Am. Dietet. Assoc., 1956, 32, 941-944.
99.	SEVAN1AN, A., KIM, E. Phospholipase A2 dependent release of fatty acids from peroxidised
membranes //J. Free. Radicals Biol. Med., 1985, 1, 263-271.
100.	SI IAH1DI, F. Prevention of lipid oxidation in muscle foods by nitrite and nitrite-free Lipolysis
in lipid oxidation 161 composition // Lipid Oxidation in Food / St. Angelo, A. J. (ed.). -
American Chemical Society: Washington, DC. 1992.
101.	SHERIDAN, M. A., ALLEN, M. V. Partial purification of a triacylglycerol lipase isolated from
steelhead trout (Salmogairdneri) adipose tissue //Lipids, 1984, 19, 347-352.
102.	SIIEWFELT, R. L., HULTIN, IL O. Inhibition of enzymic and non-enzymic lipid
peroxidation of flounder muscle sarcoplasmic reticulum by pretreatment with phospholipase
A2 // Biochem. Biophys. Ada., 1983, 751,432-438.
103.	SIKORSKI, Z., et al. Protein changes in frozen fish // Food Sci. and Nutr., 1976, 8, 97-104.
104.	SIMON, E. W. Phospholipids and plant membrane permeability // New Phytol., 1974, 73,
377-420.
105.	SIMPSON, T. D. Phospholipase D activity in hexane //J. Am. Oil Chem. Soc., 1991, 68(3),
176-178.
106.	SKLAN, D., et al. The effect of dietary fat and tocopherol on lipolysis and oxidation in turkey
meat stored at different temperatures // Poultry Sci., 1983, 62, 2017-2021.
107.	TAIT, S. P. C., GALLI ARD, T. Effect on baking quality of changes in lipid composition during
wholemeal storage //J. Cereal Sci., 1988, 8, 125-137.
108.	TODD, J. F., et al. Characteristics of a membrane-associated lipoxygenase in tomato fruits //
Plant Physiol., 1990,94, 1225-1232.
109.	TOLDRA, I7., FLORES, M. The role of muscle proteases and lipases in flavor development
during processing of dry-cured ham // Critical Reviews in Food Sci., 1998, 38(4), 331-352.
110.	TSUKADA, N. Changes in the lipids of skipjack during frozen storage // Bull. Toakai Reg. Fish
Res.Lah.,VM(/S4,3i-M.
111.	VALIN, C., etal. Etude de la qualitede la viande bovine. I Etude biochimique de la maturation
des viandes de taurillons // Annales de Technologic Agricole, 1975, 24, 47-64.
112.	VAN DEN BERG, J. J. M., etal. Conformational changes in oxidised phospholipids and their
preferential hydrolysis by phospholipase A,: a monolayer study // Biochemistry, 1993, 32,
4962-4967.
ФЕРМЕНТАТИВНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
205
113.	VAN KUIJK, Р. J. G. М., et al. A new role for phospholipase A2: protection of membranes from
lipid peroxidation damage // Trends Biochem. Set., 1987, 12, 31-34.
114.	VAN RUTH, S. M., et al. Volatile composition of sunflower oiMn-water emulsions during
initial lipid oxidation: influence of pH //J. Agric. Food Chem., 1999, 47, 4365-4369.
115.	VERGER, R. Interfacial activation of iipases: facts and artifacts // TTBTEC1I, 1997, 15,
33-38.
116.	WANG, X., etal. Purification and immunological analysis of phospholipase D from castor bean
endosperm // Arch. Biochem. Biophys., 1993, 306(2), 486-494.
117.	YAM AUG II I, N., etal. Polar lipids content and their fatty acid composition with reference to
yellowing of stored spinach leaves //J. Japan Soc. Ilort. Sci., 1986, 55(3), 355-362.
118.	YASUDA, M., FUJTTA, T. Effect of lipid peroxidation on phospholipase A2 activity of
rat-liver mitochondria //Jpn.J. Phannacol., 1977, 27(3), 429-435.
119.	YOSHIDA, S. Freezing injury and phospholipid degradation in vivo in woody plant cells. 1.
Subccllular localization of phospholipase D in living bark tissues of the black locust tree
(Robinia pseudocacia L.) // Plant Physiol., 1979, 64, 241-246.
120.	ZHUANG, H., et al. Packaging influenced total chlorophyll, soluble protein, fatty acid
composition and lipoxygenase activity in broccoli florets //J. Food. Sci., 1994, 59(6),
1171-1174.
ЧАСТЬ II
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
ГЛАВА 9
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
Т. К. Сингх и К. Р. Кадволладер,
Университет штата Иллинойс, США
9.1.	Введение
При рассмотрении сроков хранения пищевых продуктов важно понимать, что пище-
вые продукты — это разнообразные, многокомпонентные, активные системы, в кото-
рых одновременно происходят микробиологические, энзиматические и физико-хи-
мические реакции. Эти реакции оказывают существенное влияние на вкус, текстуру
и срок хранения продукта. Сохранность пищевых продуктов косвенно зависит от
понимания механизмов этих реакции и успешного ингибирования тех из них, кото-
рые в значительной степени обусловливают утрату пли ухудшение требуемых ха-
рактеристик. Иногда приходится осуществлять направленное воздействие на неко-
торые реакции в сторону полезных изменений. По существу срок хранения пищево-
го продукта может быть определен как период, в течение которого продукт будет
сохранять приемлемый уровень пищевой пригодности с точки зрения безопасности
и органолепт ических свойств. Обычно выделяют следующие ключевые факторы,
влияющие на срок хранения пищевого продукта:
•	разработку рецептуры;
•	технологию производства;
•	упаковку;
•	условия хранения.
Все эти факторы являют ся одинаково важными, однако пх относительная зна-
чимость зависит от конкретного пищевого продукта. Понимание взаимодействия
между этими факторами — ключ к правильной оценке срока хранения и его испыта-
ниям. Например, изменение всего лишь одного технологического параметра может
привести к нежелательным химическим или физическим изменениям в продукте
или потребует изменений в рецептуре или упаковке. С другой стороны, при техполо-
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
207
гической обработке продукта исходное сырье и рецептурные ингредиенты подверга-
ются воздействиям, которые ингибируют нежелательные реакции или предотвра-
щают их, поддерживая необходимые физико-химические изменения и придавая пи-
щевому продукту требуемые характеристики. После завершения процесса
производства стабильность пищевого продукта и степень сохранения им характер-
ных свойств являются функцией его микроокружения (тип упаковки и условия хра-
нения). Речь идет о газовом составе (кислород, диоксид углерода, инертные газы,
этилен и т. д.), относительной влажности, механических нагрузках пли напряжени-
ях, освещенности и температуре [1].
Возросшая круглогодичная потребность в свежих, удобных, безопасных и высо-
кокачественных пищевых продуктах и продолжающаяся глобализация систем их
сбыта требуют повышенного внимания к увеличению сроков храпения. Эти и другие
факторы оказывают воздействие на пищевые производства, требуя обеспечения ста-
бильности при хранении продуктов в течение длительного времени. Удовлетворе-
ние противоречивых потребительских требований (предпочтение продуктов, под-
вергаемых минимальной обработке, способных при этом к длительному хранению),
требует от пищевой промышленности внедрения улучшенных параметров консер-
вирования, уточнения аналитических методов и процедур испытаний, а также более
глубокого понимания факторов, воздействующих на качество пищевых продуктов и
связанных с их органолептическими свойствами. Необходимо непрерывное обуче-
ние специалистов методам моделирования качества пищевых продуктов и примене-
нию ускоренных методов испытаний сроков хранения. Особо следует отметить одну
важную тенденцию, а именно продолжающее законодательное стимулирование к
тестированию (испытаниям) сроков хранения. Несмотря на то что в США нет феде-
ральной унифицированной системы маркировки сроков годности, многие государ-
ственные органы требуют, чтобы определенные пищевые продукты обязательно ее
имели [2, 3]. В ЕС такие нормативные акты действуют для всех пищевых продуктов.
В настоящей главе мы приведем краткий обзор имеющихся методов определе-
ния и методик испытаний сроков хранения, инструментальных средств и техноло-
гий, применяемых для того, чтобы потребитель получал пищевые продукты высоко-
го качества с увеличенным сроком годности.
9.1.1.	Основные принципы оценки срока хранения
пищевых продуктов
Для получения необходимой информации об ожидаемом сроке хранения пищевого
продукта необходимо:
•	понять последовательность согласованных биохимических и физико-химиче-
ских реакций, протекающих в любом заданном пищевом продукте;
208
ГЛАВА 9
•	выявить механизмы, приводящие к порче или утрате требуемых характеристик
продукта (текстуры, вкуса, аромата, содержание основных нутриентов).
При надлежащей осведомленности специалистов о механизмах биохимических
и физико-химических реакций возможна количественная оценка и моделирование
данных соответствующих изменений в пищевых продуктах, что позволяет получить
информацию о продолжительности периода, в течение которого эти изменения оста-
нутся на приемлемом уровне качества с точки зрения безопасности и органолепти-
ческих свойств продукта.
Выбор подходящего подхода к моделированию процесса утраты пищевым про-
дуктом качества — первый шаг в оценке срока хранения, необходимый для эффек-
тивного планирования испытаний (экспериментальных проверок). Прогнозирова-
ние сроков хранения основывается на фундаментальных принципах моделирования
процесса потерн качества пищевыми продуктами — в первую очередь, на кинетиче-
ском моделировании различных, достаточно хорошо изученных механизмов порчи
в пищевых системах (подробные сведения о которых можно найти в [4-12]). Для
сбора экспериментальных данных и оценки сроков хранения пищевых продуктов
широко используются следующие подходы:
•	оценка срока хранения продукта па основе опубликованных данных;
•	использование данных о сроках сбыта подобных продуктов;
•	рассмотрение претензий потребителей для выявления существующих проблем с
качеством;
•	ускоренное тестирование срока хранения (ASLT, Accelerated Shelf-Life Testing).
Каждый из этих методов имеет свои недостатки, заключающиеся в том, что ос-
новная информация о сроках годности конкретных промышленно выпускаемых пи-
щевых продуктов защищена правами собственности. Аналогичные эталонные про-
дукты или не существуют, или отсутствует информация о фактической продолжи-
тельности срока годности продукта с учетом его хранения потребителем в домашних
условиях. Если достоверная информация о сроке годности конкретного продукта
существует пли он уже представлен на рынке, то используют следующий метод.
Продукт отбирают в различных супермаркетах и хранят в лаборатории с созданием
условий домашнего храпения. Об одном из таких испытаний сообщается в работе
[13]. Это т ме тод использовался также и в других странах, особенно в случае вступле-
ния в силу новых нормативных актов об указании срокгт годности на упаковке про-
дукта. Применение такого метода позволяет оценить срок храпения продукта, осно-
вываясь на условиях сбыта и домашнего храпения.
Для получения надежной информации о сроке годности продукта специалисты,
занимающиеся его разработкой и контролем качества, должны:
•	располагать подробными сведениями о применяемом методе технологической
обработки, об используемых видах сырья и о функциональных ингредиентах;
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
209
•	обладать соответствующим опытом работы по созданию аналогичных рецептур,
упаковки и т. д.;
•	проводить модельные эксперименты с заданным сочетанием конечный про-
дукт-упаковка в очень жестких условиях хранения (методы ASLT), периодиче-
ски тестируя состояние продукта вплоть до окончания срока его хранения;
•	использовать полученные данные для прогнозирования срока годности в реаль-
ных условиях сбыта [ 14].
Вопросы планирования испытаний срока годности и методика тестирования
ASLTрассмотрены в главах 14 и 15 этой книги.
9.2.	Основные факторы
Ухудшение качества пищевых продуктов можно рассматривать на основе ряда ком-
позиционных факторов (таких как концентрация химически активных веществ, ко-
личество КОЕ микроорганизмов, катализаторов, ингибиторов реакций, pH, актив-
ность воды), и факторов окружающей среды, к которым относится температура, от-
носительная влажность, освещенность, механическое напряжение и давление [1].
Наиболее важными факторами, позволяющими контролировать скорости негатив-
ных изменений в пищевых продуктах, являются активность воды, температура и pH
[15]. Их также называют «барьерными» факторами [16].
Факторы окружающей среды оказывают значительное влияние на скорость ре-
акций, ухудшающих качество пищевых продуктов, в связи с чем в ходе кинетиче-
ских экспериментов их необходимо тщательно контролировать. Кинетическая мо-
дель ухудшения качества является специфичной не только для конкретной изучае-
мой пищевой системы, но и для совокупности условий среды во время проведения
эксперимента с учетом проницаемости упаковочного материала. Желательно ис-
пользовать обобщенные модели, включающие в качестве параметров те факторы
внешней среды, которые являются наиболее значимыми в отношении скорости
ухудшения качества и подвергающиеся колебаниям в период хранения пищевого
продукта. Основные факторы, влияющие на сохранение качества консервирован-
ных продуктов, мы рассмотрим ниже.
9.2.1.	Температура
Давно известно, что температура существенно влияет на скорость реакций. Повы-
шение температуры хранения интенсифицирует процессы старения. Именно на
этом факте основаны многие ускоренные методы анализа и испытаний. Широко
применяемые в настоящее время модели построены на уравнении Аррениуса, кото-
14 Зак. 557
210
ГЛАВА 9
рое базируется на принципах термодинамики и классической механики [9]. Па осно-
вании многочисленных экспериментальных данных подтверждено, что уравнение
Аррениуса, полученное теоретически для обратимых молекулярных химических ре-
акций, описывает ряд более сложных химических и физических явлений (например,
изменения вязкости, диффузию и сорбцию). Показано, что кинетические модели
температурной зависимости основных реакций потери качества пищевых продук-
тов подчиняются уравнению Аррениуса.
Альтернативный способ описания температурной зависимости — это расчетный
критерий <210, широко используемый в пищевой промышленности. Критерий Qw
определяется как отношение констант скоростей описываемых реакций для значе-
ний температур, отличающихся на 10 °C. Эту модель используют для описания ин-
тенсивности протекания реакций!, если продукт хранится при некоторых иных тем-
пературах, в том числе при довольно высоких. Если известен температурный коэф-
фициент ускорения реакции, то для прогнозирования ожидаемого срока хранения
продукта может использоваться экстраполяция на реальные температурные усло-
вия сбыта продукта. Именно этот принцип положен в основу метода ASLT. Как уже
отмечалось выше, в ускоренном экспериментальном тестировании (ASL7") ухудше-
ния качества пищевых продуктов и сроков хранения применяют более высокие тем-
пературы. Полученные результаты экстраполируют на обычные условия хранения
посредством уравнения Аррениуса, что позволяет значительно сократить продол-
жительность тестирования. При повышении температуры тестирования иа 20 °C ре-
акция со средним значением энергии активации (Ед) 20 ккал/моль может быть уско-
рена в 9“ 13 раз (в зависимости от температурной зоны) [1 ]. Этот принцип и методо-
логия эффективного проведения ASLT-тестов описаны в [10, 12, 17] и главе 15. Тем
не менее при интерпретации результатов и экстраполяции полученных данных на
реальные условия хранения необходимо соблюдение некоторых правил. Например,
при проведении испытаний системы продукт-упаковка основным фактором,
влияющим на срок храпения, является тип упаковки, и поэтому истинный срок хра-
нения пищевого продукта остается неизвестным. В случае использования новой
упаковки с другими характеристиками проницаемости по отношению к кислороду,
воде пли диоксиду углерода полученные ранее результаты могут оказаться непри-
менимыми. Должны учитываться геометрия пакета и частота механических воздей-
ствий (встряхивания, переворачивания и т. п.), поскольку эти параметры сущест-
венно влияют на перемещение продукта и напряжение сдвига при его контакте с
упаковкой.
Если условия ASLT выбраны надлежащим образом и используется правильный
алгоритм экстраполяции, то срок хранения при заданных условиях сбыта можно
спрогнозировать. При выборе экспериментальных условий ASLT возникает ряд
практических проблем, некоторые из которых описаны ниже.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
211
•	В ходе аналитической или органолептической оценки могут возникать ошибки.
Обычно для минимизации таких ошибок прогноза требуется, чтобы вариатив-
ность любых аналитических измерений не превышала ± 10%.
•	Ускорять определенные реакции могут фазовые изменения, происходящие при
повышении температуры. Таким образом, фактический срок хранения в реаль-
ных температурных условиях может оказаться больше прогнозного. Установле-
но, что если пищевой продукт с заданным содержанием влаги хранится при
повышенных температурах (выше температуры стеклования), то прогноз срока
хранения на основе графика срока хранения при комнатной температуре может
оказаться ошибочным, причем прогнозируемая продолжительность хранения
может отличаться от его фактического периода хранения как в большую, так и в
меньшую сторону. Для таких продуктов необходимо использование ряда новых
лабораторных методов исследования — измерение процесса стеклования с помо-
щью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) или посредством
термических реологических методов, таких как динамический механический
анализ (ДМЛ) пли динамический термомеханический анализ (ДТМА).
•	Концентрирование переохлажденных реагентов, происходящее при заморажи-
вании, используемом для хранения контрольных образцов. При определенных
температурах происходит скачкообразное увеличение скорости потери качества
исследуемого продукта. Если не учитывать этот факт при расчетах Q10, происхо-
дит искажение прогнозных оценок.
•	При хранении замороженных продуктов при более высоких температурах, чем
реальные условия хранения, скорость негативных изменений может увеличи-
ваться нелинейно. Например, порча происходит быстрее при -18 °C по сравне-
нию с обычными температурами низкотемпературного хранения (-25 °C и
ниже). Еще более интенсивные изменения наблюдаются при -10 °C. Некоторые
негативные для качества продукта процессы (в частности, образование кристал-
лов льда и термические ожоги при замораживании, то есть сублимация льда в
виде водяного пара с поверхности замороженного пищевого продукта), интенси-
фицируются в случае температурных колебаний в процессе хранения заморо-
женных пищевых продуктов [18].
•	Отделение жидкой фазы в пищевых продуктах, загущенных крахмалом, интен-
сифицируется при циклических изменениях температуры от 0 °C до комнатной
температуры. Отсутствие разделения фаз в таких продуктах после 30 циклов в
течение 2 мес. обычно свидетельствует о том, что продукты способны стабильно
храниться при температуре окружающей среды в течение 2 лет [18].
•	Денатурация белков при достаточно высокой температуре хранения может
вызывать как повышение, так и снижение реакционной способности амино-
кислотных боковых цепочек и в конечном счете приводит либо к занижению,
либо к завышению прогнозных оценок.
212
ГЛАВА 9
•	Повышение растворимости газов в жире или воде при каждом повышении тем-
пературы на 10 °C (в частности, растворимость кислорода понижается почти на
25%). Если доступность кислорода является лимитирующим фактором, то ско-
рость окислительных реакций (потери витамина Е, А, С, линолевой кислоты)
может снижаться. Соответственно, при более высоких температурах фактиче-
ская скорость реакций будет ниже теоретической, и прогноз окажется занижен-
ным.
Потенциальные проблемы и возможные ошибки, которые могут возникать при
использовании ускоренных методов тестирования, подробно описаны в [19]. Допол-
нительная информация о влиянии температуры на реакции, ухудшающие качество
пищевых продуктов, приведены в главе 3.
9.2.2.	Активность воды
Вода присутствует во всех пищевых продуктах - в ничтожном количестве в сухих
продуктах и в очень больших количествах в напитках. Стабильность и сроки хране-
ния пищевых продуктов существенно зависят от содержания влаги, так как это на-
прямую влияет иа скорость реакций, ухудшающих качество пищевых продуктов
11]. Активность воды характеризует ее термодинамический потенциал — в частно-
сти, вода действует как растворитель и участвует в химических реакциях, происхо-
дящих в пищевых продуктах [1]. Вторым важным фактором окружающей среды яв-
ляется относительная влажность, непосредственно влияющая на содержание влаги
в пищевом продукте и активность воды (яа?). Скорость ухудшения качества продук-
тов и роста микроорганизмов при обычных условиях хранения зачастую зависят от
содержания влаги и aw. При aw < 0,6 микробиологическая порча пищевых продук-
тов маловероятна [20], однако химические реакции и ферментативные изменения
происходят при значительно более низких значениях aw. Несмотря на то что высо-
кие значения aw не всегда способствуют увеличению скорости реакций, можно оп-
ределить некоторый критический уровень aw, в случае превышения которого в дей-
ствие вступают факторы, ухудшающие качество пищевого продукта (например,
рост микроорганизмов или изменения сто текстуры). Принцип регулирования aw
лежит в основе консервирования сухих и умерено влажных пищевых продуктов
[21]. Вне критических пределов, специфичных для каждого вида продуктов, актив-
ность воды оказывает заметное влияние на химические реакции, протекающие в
них. Как правило, с ростом aw способность воды быть растворителем и реакционная
способность окружающей среды и реагентов возрастают до тех пор, пока не начина-
ют действовать факторы, снижающие скорости реакций. В результате скорость
большинства реакций с ростом аю экспоненциально возрастает до значений, превы-
шающих содержание влаги в мономолекулярном слое, при которых большинство
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
213
реакций протекает с минимальной! скоростью. Например, если попытаться провес-
ти обезвоживание влажного пищевого продукта до различных уровней aw, то ско-
рость реакций будет возрастать, а после достижения некоторого максимального
значения — снижаться. Это обстоятельство является весьма важным для пищевых
продуктов умеренной влажности, особенно для «полумягких» брикетированных
пищевых концентратов, в которых активность воды, как правило, находится в диа-
пазоне, определяющем максимальные скорости негативных реакций. Скорость
окисления липидов возрастает, как только aw становится меньше влажности моно-
слоя, гг скорость большинства реакций, протекающих в водной фазе, снижается при
превышении определенного значения aw в диапазоне 0,6-0,8.
Для прогнозирования сроков хранения пищевых продуктов, чувствительных к
влаге, можно использовать математические модели, учитывающие влияние aw в ка-
честве дополнительного фактора. Для прогнозных оценок срока хранения в реаль-
ных условиях применяются методы ASLT. При этом используются эксперименталь-
ные данные, полученные в условиях высоких температур и повышенной влажности
[22]. Дополнительная информация о влиянии активности воды на стабильность пи-
щевых продуктов приведена в главе 2.
9.2.3.	Прочие факторы
В некоторых реакциях значительную негативную роль может играть газовый состав
среды — фактор, до сих пор еще недостаточно изученный. Доступность кислорода
определяет скорость окислительных реакций и кажущийся порядок реакции. Кроме
того, имеет значение и то, присутствует ли кислород в ограниченном или достаточ-
ном количестве [5]. Кислород также влияет па скорость дыхания и старение расти-
тельных материалов. От окислительно-восстановительного потенциала зависит
рост микроорганизмов. Вакуумная упаковка и продувание ее азотом замедляют не-
желательные реакции за счет ограничения доступности О2. На этих принципах ра-
ботает также упаковка с регулируемой газовой средой (РГС). Кроме того, присутст-
вие относительных количеств других газов, особенно СО2, существенно влияет на
биохимические и микробиальные процессы в свежем мясе, фруктах и овощах. Меха-
низм действия СО2 изучен еще не полностью. Частично он связан с поверхностным
окислением (ацилированием) [1]. Для разных продуктов оптимальный состав О2,
СО2 и N2, необходимый для получения максимального срока хранения, различается.
Избыток СО2 зачастую вреден, поскольку водный раствор угольной кислоты явля-
ется сильным окислителем, вызывающим обесцвечивание продуктов и формирова-
ние посторонних привкусов. Для предотвращения обесцвечивания вареных свиных
сосисок применяют обработку их гамма-излучением в сочетании с упаковкой в РГС
[23]. В работе [24] описан новый метод упаковки различных пищевых продуктов с
214
ГЛАВА 9
использованием аргона — инертного газа, который благодаря своим физико-хими-
ческим свойствам более эффективно вытесняет О2, чем азот. Хорошие результаты
получены при использовании высоких концентраций аргона, а в случае использова-
ния криптона, ксенона и иногда неона результаты были еще лучше. Аргон является
безвредным инертным газом и в США получил статус GRAS (Generally Recognized as
Safe, «признан безвредным»)*, как и азот. Показано, что упаковка с использованием
аргона предотвращает окисление и рост микроорганизмов, значительно увеличива-
ет срок хранения пищевых продуктов, а также улучшает параметры их качества
(вкус, аромат, цвет и общий потребительский спрос). Успешное применение техно-
логии РГС с инертным газом продемонстрировано на различных пищевых материа-
лах, включая «дышащие» (салаты и зелень) и «недышащие» продукты (масло, кар-
тофельные чипсы и орехи), а также охлажденные продукты (свежее и охлажденное
мясо, свежие макаронные изделия). Перспективным является применение этилена,
пропиленокспдов (эпоксидов) и озона [19].
В случае правильного выбора упаковочного материала с необходимыми характе-
ристиками проницаемости концентрация газов и уровень относительной влажности
внутри упаковки может поддерживаться в прогнозируемых пределах, определяе-
мых заданными при обработке условиями. Одна из ключевых проблем при анализе
газового состава связана с проницаемостью упаковочных пленок для газов. Некото-
рые газы могут вступать в реакции с пищевым продуктом (например, СО2 может
растворяться в пищевом продукте, а кислород участвует в окислительных реакци-
ях). Поэтому вполне вероятно, что газовый состав в упаковке со временем будет ме-
няться, в связи с чем необходимо контролировать параметры газового состава в тече-
ние всего срока хранения продукта.
9.3.	Тестовые показатели качества
Правильный подход к моделированию ухудшения качества основан на установле-
нии подходящих тестовых показателей, соответствующих качеству пищевых про-
дуктов. Так как срок хранения определяется как время, после которого продукт ста-
новится неприемлемым для потребителей, то такие показатели могут представлять
собой результаты органолептического анализа, а также являться результатами тес-
тирования химических, микробиологических и физических свойств продукта с ис-
пользованием инструментальных или классических методов. Ниже мы рассмотрим
показатели качества, широко используемые в настоящее время при изучении сроков
и условий хранения.
* Указание статуса GRAS на упаковке лекарств и пищевых продуктов в США обязатель- j
на. — Примеч. перев.	1
I
I
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
215
9.3.1.	Физические изменения
Физические изменения происходят в результате неправильного обращения с про-
дуктами во время уборки урожая, переработки и сбыта, приводя к уменьшению сро-
ков их хранения. Самыми типичными из них являются следующие:
•	повреждение плодов и овощей в процессе уборки и в послеуборочный период
(например, при транспортировке), приводящие к развитию гнили, потемнению
и возможному появлению посторонних привкусов (в частности, к образованию
в брокколи метантпола и диметилдисульфида) [25];
•	потеря влаги или увядание плодов и овощей при хранении в условиях низкой
влажности;
•	абсорбция влаги сухими пищевыми продуктами (например, хлебопекарными
изделиями, сухим молоком, детским питанием, сухими кормами для животных
и т. д.);
•	рост кристаллов льда вследствие колебаний температуры при хранении заморо-
женных пищевых продуктов (например, мороженого, замороженных плодов и
овощей);
•	повреждение клеточной структуры плодов и выделение летучих веществ (этано-
ла, этилбутаиоата, этилоктаноата и метилгексаноата) [26];
•	термические ожоги при замораживании;
•	изменения текстуры и вкуса вследствие оттаивания и повторного заморажива-
ния;
•	плавление и отвердевание жира (например, в кондитерских и хлебопекарных из-
делиях);
•	изменения вязкости пищевых эмульсий (например, изменение вязкости майо-
неза в салате);
•	разделение фаз (в частности, отделение сыворотки или синерезис в йогурте).
Многих из упомянутых выше физических изменений можно избежать за счет
правильного обращения с продуктом, использования надлежащей упаковки и стро-
гого контроля температуры хранения.
9.3.2.	Химические изменения
В процессе производства и хранения пищевых продуктов происходит ряд химиче-
ских изменений, зависящих от компонентов продукта и факторов внешней среды.
Эти изменения могут ухудшать качество пищевого продукта и сокращать срок хра-
нения. Основные химические изменения связаны с ферментативными и окисли-
тельными реакциями — в частности, с окислением липидов и неферментативным
потемнением.
216
ГЛАВА 9
Самыми лабильными макрокомпонентами пищевых систем являются липиды.
В зависимости от степени ненасыщенности липиды сильно подвержены окислению,
в результате которого формируется окислительная прогорклость. В этом случае пи-
щевой продукт становится неприемлемым для потребителя. Образование посторон-
него привкуса в прогорклых пищевых продуктах можно почувствовать сразу, одна-
ко образование свободных радикалов в результате автокаталитического окисления
вызывает другие негативные реакции, в том числе потерю витаминов, изменение
цвета и распад белков [9]. Многие из продуктов, подвергшихся окислительному
прогорканию, в настоящее время считаются вредными для здоровья [27].
На скорость окисления липидов влияют несколько факторов. Существенное
влияние оказывают наличие кислорода и температура. Огромную роль играет также
наличие воды. Очень низкие значения активности воды обусловливают высокую
скорость окисления липидов [28]. При определении сроков хранения пищевых про-
дуктов, содержащих липиды, особенно в случае высоких концентраций ненасыщен-
ных жирных кислот, необходим учет механизмов и скорости реакций окисления ос-
новных из них [9]. Для измерения содержания летучих веществ применяют ряд ме-
тодов, в том числе определение перекисного и тиобарбитурового чисел (по реакции
с 2-тпобарбитуровой кислотой) и газовую хроматографию (ГХ) [29]. Динамический
или статический анализ свободного пространства (в том числе с использованием
микроэкстракции твердой фазы) с последующим газохроматографическим разделе-
нием летучих соединений, образующихся в результате окисления липидов, являют-
ся в последнее время наиболее предпочтительным методом благодаря относительно
простым операциям пробоподготовки, хорошей чувствительности и быстроте ана-
лиза. Этот метод позволяет выделить и количественно измерить основные первич-
ные маркерные соединения окисления липидов, например, альдегиды (пентаналь,
гексаналь, гептаналь, октаналь, нонаналь и декадиенали), кетоны (2,3-октандион и
2-гептанон) и углеводороды (пропан, пентан) [29]. При хранении вареного картофе-
ля развивается посторонний привкус, который описывают как «картонный» (его
также называют картофельным привкусом). Это явление представляет серьезную
проблему для предприятий общественного питания, где картофель является основ-
ным гарнирным компонентом. Анализ заранее приготовленного картофеля в ваку-
умной! упаковке показал, что основными соединениями, формирующими картон-
ный привкус, являются (Е, Е)-2,4-нопадиеналь и (Е,Е)-2,4-декадиеналь [30]. Име-
ются данные, что летучие вещества, выделенные в молоке после 12-часового
воздействия на него света (условия промышленного хранения молока имитировали
флуоресцентный свет интенсивностью 200 фут-свечей при температуре 0-5 °C), об-
разуются вследствие фотосенсибилизации и разложения рибофлавина, окисления
липидов и сернистых соединений, включая гексаналь, пентаналь, диметилдисуль-
фид, 2-бутанон и 2-пропанол [31]. При воздействии флуоресцентного света того же
типа, что используется в холодильных витринах, козий сыр характеризовался новы-
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
217
шейным образованием постороннего привкуса, описываемого как «тухлый», «мыль-
ный», «прогорклый» и «творожный». Этот индуцированный светом посторонний
привкус сыра формируется в результате окисления синглетным кислородом олеи-
новой кислоты и образования таких соединений, как 1-гептанол («химический»
привкус), гептаналь («масляный»), нонаналь («мыльный»), и 2-деценаль («саль-
ный»), [32]. Подобным же образом окисление липидов приводит к образованию аль-
дегидов и кетонов в сливочном масле [33] и обезжиренном сухом молоке [34, 35], ко-
торые, как выяснилось, ответственны за формирование посторонних привкусов. Об-
разование сильных ароматобразующих соединений в результате самоокисления ли-
нолевой кислоты изучали авторы работы [36]. Такие соединения, как гексаналь,
(Х)-2-октеналь и (Е)-2-ноненаль характеризуются наибольшим коэффициентом
максимального разбавления (порог восприятия запаха этих веществ) при ГХ-оф-
лактометричсском анализе. В качестве маркерного продукта окисления в различных
исследованиях использовался гексаналь [29, 37-41].
Кроме окисления липидов свет индуцирует и другие химические реакции, в том
числе потерю витаминов и потемнение мяса [9]. Светочувствительность рибофла-
вина в молоке мы уже отмечали выше [31].
Необходимые знания об утрате и образовании конкретных составляющих вкуса
или посторонних привкусов накапливаются медленно. В формировании вкуса боль-
шинства пищевых продуктов участвуют тиолы, однако они иногда бывают неста-
бильны, особенно в водных растворах и в присутствии кислорода. Нестабильность
может быть следствием их окисления [42-44]. Причиной нестабильности 2-ме-
тил-3-фурантиола (МФТ), важного вкусо-ароматического компонента мяса, по
всей видимости, являются электрофильные механизмы [45]. Установлено, что ста-
бильность тиолов повышает цистеин, но он снижает стабильность некоторых других
важных вкусо-ароматических соединений, в частности, 4-гидрокси-2,5-димс-
тил-3-фуранона и сотолона. Тиамин (витамин Вф — один из наиболее распростра-
ненных водорастворимых витаминов, лучшим источником которого является
апельсиновый сок — может разлагаться под воздействием тепла с образованием яр-
ких ароматобразующих сернистых соединений, например, МФТ и /их(2-ме-
тил-3-фурил)дисульфида. Образование в апельсиновом соке МФТ и З-(метилтио)
пропаналя (альдегидов Штрекера из метионина) вносит вклад в формирование по-
стороннего привкуса при хранении сока [46]. Окислительные реакции в белых ви-
нах быстро приводят к потере свойственных им органолептических свойств, и это в
основном приписывается 3-(метилтио)-пропаналю |47], являющемуся предшест-
венником (прекурсором) диметилтрисульфида, который, как известно, придает
«луковый» привкус старому пиву [48]. Также известно, что 2-аминоацетофенон,
продукт расщепления триптофана, вызывает посторонние запахи, которые в молоч-
ных и зерновых продуктах описываются по-разному, а в вине и пиве — как «затх-
218
ГЛАВА 9
лый», «виноградный», «прокисший», «скотпого двора» и даже как запах «мокрой
псины» [34, 35].
Основная причина изменения качества и снижения пищевой ценности многих
пищевых продуктов — эго неферментативное потемнение. Неферментативный тип
потемнения вызван взаимодействием между редуцирующими сахарами и амино-
кислотами. Эти реакции приводят к снижению растворимости белков, потемнению
светлоокрашенных сухих продуктов и развитию горечи. На неферментативное по-
темнение оказывают влияние и факторы внешней среды — температура, активность
воды и pH.
При благоприятных температурах, например, при комнатной, многие фермента-
тивные реакции протекают с высокой скоростью, изменяя качественные характери-
стики пищевых продуктов. Например, нарезанные фрукты при комнатной темпера-
тура имеют тенденцию быстро темнеть вследствие реакции фенол оксидазы с
компартаментами клетки, которые образуются при травмировании растительных
тканей и наличии кислорода. Некоторые ферменты, в частности, липоксигеназа, не
подвергшиеся денатурации в процессе бланширования, влияют на качество пище-
вых продуктов даже при температурах ниже криоскопических [49]. Температура и
другие факторы (например, наличие кислорода, влага и pH) индуцируют целый ряд
катализируемых ферментами негативных изменений в пищевых продуктах.
9.3.3.	Микробиологические изменения
Порча пищевых продуктов и напитков — это результат активной деятельности раз-
нообразных микроорганизмов. Микробиота каждого пищевого продукта зависит от
его характеристик (состав, pH и т. д.), способа технологической обработки и условий
хранений. Одним из последствий роста микроорганизмов в пищевых продуктах яв-
ляется изменение pH, образование токсичных соединений, газообразование, образо-
вание слизи и появление посторонних привкусов и запахов.
Классическая микробиологическая оценка портящихся пищевых продуктов
для прогнозирования сроков их хранения имеет ограниченное значение, поскольку
такие пищевые продукты реализуются или потребляются задолго до того, как уда-
ется получить результаты анализов. Поэтому большое число исследований посвя-
щено изучению методов оценки химических изменений, вызываемых микроорга-
низмами, а не оценке общего количества колониеобразующих единиц (КОЕ).
Популярным методом является измерение полного электрического сопротивления
(импеданса), применяемое для оценки срока хранения молока и молочных
продуктов [50]. Широко используется экспресс-метод определения количества
присутствующих в молоке бактерий по содержанию аденозинтрифосфата (АТФ),
основанный на использовании для продуцирования света люциферазы и кофактора
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
219
[51]	. Результаты такого анализа лучше согласуются с общими подсчетами КОЕ, чем
количество КОЕ — с фактическим сроком хранения продуктов, поскольку этот
метод не всегда позволяет оценивать количество метаболита, являющегося
источником образования постороннего привкуса (например, метаболита с
неприятным запахом). При длительном холодильном хранении существует
вероятность размножения различных психротрофных бактерий, продуцирующих
термостабильныс протеиназы {Pseudomonas, Aeromonas, Semitia и Bacillus') пли
липазы {Pseudomonas, Flavobacteria и Alcaligenes). В случае присутствия этих
термостабильных ферментов молоко способно портиться даже после УВТ-
обработки [52, 53].
Для обнаружения патогенных микроорганизмов в настоящее время разработа-
ны новые высоко чувствительные и специфичные микробиологические методы, ос-
нованные на иммунологических и молекулярных свойствах [54]. Эти методы приме-
няют также для раннего обнаружения определенных микроорганизмов, вызываю-
щих порчу пищевых продуктов, но чтобы их можно было использовать для
обнаружения конкретных видов микроорганизмов, последние необходимо предва-
рительно идентифицировать для каждого отдельного типа продуктов и определить
пищевые вещества, которые являются объектами их негативного влияния [55, 56].
Альтернативный путь — точно указать конкретный метаболит, образующийся в
результате метаболизма или роста данного вида микроорганизмов и вызывающий
порчу пищевого продукта [57]. После выделения такого метаболита его образование
может контролироваться чувствительными инструментальными методами — высо-
коэффективной жидкостной хроматографией с масс-спектрометрией (ВЭЖХ/
МС), газовой хроматографией с офлактометрией (ГХО) и газовой хроматографией
с масс-спектрометрией (ГХ/МС). Перспективным методом, дающим более точный
прогноз срока хранения молока по сравнению с чашечным способом подсчета мик-
роорганизмов, является определение летучих соединений путем проведения дина-
мического ароматографического анализа посредством капиллярной газовой хрома-
тографии (ДАА-ГХ) с последующей многомерной интерпретацией хроматографи
ческих максимумов [58, 59]. Микроэкстракция твердой фазы при ГХ/МС в сочета-
нии с многомерным анализом успешно применяется для систематизации исныты
ваемых проб молока в зависимости от источника посторонних привкусов, то есть
окисления (индуцировавшегося светом или с помощью меди) и микробиологиче-
ской порчи [37, 38]. Метод ДАЛ-ГХ/МС применяется в качестве неразрушающего
метода при анализе летучих соединений, продуцируемых патогенными (0157:Н7) и
непатогенными штаммами Escherichia coli [60]. В модельной системе все штаммы
Е. coli вырабатывали индол и в меньших количествах — другие компоненты, включая
метилкетоны (2-гептанон, 2-нонанон, 2-ундеканон и 2-тридеканон). Подходящим
«хозяином» для штамма 0157:117 оказалась земляника, но ароматографический
анализ свободного пространства в упаковке контаминированных плодов не выявил
220
ГЛАВА 9
обнаруживаемых количеств индола. Было показано [60, 61], что земляника легко аб-
сорбирует летучие соединения, продуцируемые бактериями, и в некоторых случаях
метаболизирует их до новых летучих соединений. Этот метод применяется также
для обнаружения бактерий в пищевых продуктах, особенно в свежих, то есть в тех,
которые абсорбируют и метаболизируют маркерные соединения не так интенсивно,
как земляника (например, гамбургеры, лососина и виноград).
Основная проблема здесь заключается в нахождении взаимосвязи между соста-
вом микроорганизмов и присутствием метаболитов с одной стороны, и возможно-
стью прогнозировать микробиологическую порчу, с другой. Список метаболитов,
которые могут быть использованы в качестве показателей качества, приведен в
табл. 9.1 [62-69]. Такой способ унифицированного описания взаимосвязи развития
микробиоты в продукте и химических изменений в нем дает важную информацию,
которую можно использовать для разработки новых методов оценки срока хранения
пищевых продуктов. Комплексное описание каждого типа пищевых продуктов, не-
сомненно, окажется полезным для разработки новых ингредиентов и технологий,
которые позволят увеличить сроки храпения пищевых продуктов и повысят их безо-
пасность.
Таблица 9.1. Примеры маркерных соединений, образующихся в пищевых продуктах в
результате жизнедеятельности насекомых и микроорганизмов, которые можно
использовать как индексы качества (поданным [49-55, 69])
Пищевой продукт	Соединение	Показатель порчи (оттенки постороннего привкуса/запаха)
Разные соединения		
Креветки, омары	В/з(метилтио)-метан триме- тиларзин	Чесночный
Креветки	Диметилтрисульфид, индол	Гнилого лука
Грибы (консервированные), рыба, вода	2-метил изоборнеол, геозмин	Землистый, илистый
Картофель фри	р-крезол, скатол, индол	Запах «скотного двора»
Бобы какао (фасованные)	Хлорированный анизол	Илистый
Мясо (в вакуумной упаковке)	Индол, H2S	Посторонний привкус
Рыба	Триметиламин	Посторонний привкус, утрата свежести
Мясо, рыба и сыр	Гистамин, тирамин, кадаве- рин и путресцин	Предыдущая микробиологи- ческая активность, посторон- ний привкус и проблемы со здоровьем
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
221
Окончание табл. 9.1		
Пищевой продукт	Соединение	Показатель порчи (оттенка постороннего привкуса/запаха)
Разные соединения		
Зерновые (кукуруза, сорго, соя и пшеница)	1,4-диметоксибензол и его 2-метиловые, этиловые и ме- таоксидные производные	Посторонние запахи
Летучие жирные кислоты		
Консервированные продук- ты, овощи, фрукты, мясо, рыба и молочные продукты Мясные консервы Картонная упаковка	п-масляная кислота п-валериановая кислота, п-масляная кислота 3-метилмасляная, 2-метил- пропионовая и валериановая кислоты	Вспучивание упаковок с ма- локислотными консервиро- ванными продуктами Посторонний привкус Передаются пищевому продукту
Метаболиты сорбата		
Сыр, вино и негазированные напитки Вино	Транс-1,3-пентадиен 2-этоксигекса-3,5-диен	Аналогично углеводородам, краскам и растворителям Гераниевый аромат (дефект)
Метаболиты феруловой кислоты		
Пиво верхового и низового брожения	4-винилгваякол	Фенольный привкус
Присутствие D-аланина		
Фруктовые соки	D-аланин (> 1 ppm)	Индикатор качества
9.3.4.	Изменения органолептических характеристик
Труднее всего бывает определить механизм порчи, связанной с изменениями в
текстуре продукта пли образованием посторонних привкусов, который вызван
физико-химическими, биохимическими или микробиологическими реакциями.
Поэтому оценка такого вида порчи всегда будет прямо или косвенно «привязана» к
органолептическому анализу. Проводимый с помощью подготовленных дегуста-
222
ГЛАВА 9
торов, органолептический анализ обычно дает надежную базу для определения
уровня общего качества пищевого продукта. Один из способов органолептического
тестирования состоит в установлении самого факта изменения свойств продукта
(пробы на различие образцов с определенным уровнем вероятности). Поскольку
этот способ дает «конечную» информацию, он не позволяет оцепить зависимость
потери качества от времени хранения. Гедонистическое тестирование — несколько
иной способ, позволяющий моделировать прогрессирующее снижение характери-
стик качества с помощью градуированной гедонистической шкалы [1]. По
сравнению с вышеупомянутыми испытаниями па различие гедонистическое
тестирование предъявляет более жесткие требования к группе экспертов отно-
сительно однородности ее состава, опыта и численности. Поскольку эти требования
зачастую не выполняются, надежность результатов такого тестирования ока-
зывается неудовлетворительной. Другая проблема этого способа оценки связана с
трудностями установления обоснованной оценочной шкалы для каждого вида
пищевых продуктов — группа экспертов не всегда отражает мнение потребителей, не
говоря уже о мнениях представителей пх различных групп [70].
Обычно при проведении органолептического тестирования начальным уровнем
является 100%-ное качество, окончание срока хранения — 0% качества, а промежу-
точные точки соответствуют пропорциональным уровням качества, рассчитанным
на основании предположения о линейной зависимости результатов органолептиче-
ского анализа от времени хранения, которое не всегда является достоверным. Как
правило, производителей пищевых продуктов не in пересует процедура тестирова-
ния срока хранения. За исключением скоропортящихся пищевых продуктов (охла-
жденных продуктов, подобных молоку, и др.) потребитель не способен обнаружить
суточное различие органолептических свойств продуктов длительного храпения
(например, консервированных супов или круп). Точно также обычный органолеп-
тический анализ (гедонистический пли на различие образцов) не дает полного пред-
ставления о сроке хранения данного продукта [1]. Различные статистические и гра-
фические методы на основе органолептических данных тестирования срока хране-
ния проанализированы в работах [71, 72]. Удачный системный подход к проблеме
органолептического тестирования являет собой графический вариант метода мак-
симального правдоподобия (метод Вейбулла) [13]. Доступность метода Вейбулла
заключается в том, что он отвечает лишь на один вопрос — «Приемлем ли продукт?»
Чтобы точно оценить срок хранения, частоту тестирования целесообразно увеличи-
вать по мере приближения к окончанию периода хранения. Этот метод успешно при-
меняют для определения периода хранения пастеризованного молока, а также жаре-
ного и молотого кофе [73, 74].
Практические проблемы, связанные с использованием органолептических по-
казателей при моделировании срока хранения, связаны с высокими затратами на
привлечение групп экспертов и необходимостью дегустации испорченных или по-
МЕТОДЫ ОПРВДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
223
тенциалыю опасных образцов. В некоторых случаях рост микроорганизмов или
разложение пищевых веществ достигает совершенно неприемлемых уровней, но
при этом пищевой продукт может оцениваться как «органолептически приемле-
мый». В норматпвно-рсгламентирующпх целях, а также в случае судебных исков и
арбитражных споров данные органолептического анализа не являются достаточно
«объективными». Иногда потребителя «приучают» приобретать низкокачествен-
ные продукты, предлагая продукты отнюдь не наилучшего качества. Все это делает
очевидной необходимость поиска альтернативных способов оценки качества [ 1].
9.4.	Заключение
Выше мы попытались показать, что для оценки сроков хранения пищевых продук-
тов в настоящее время применяют широкий спектр методов. До сих нор невозможно
описать некое «волшебное средство», позволяющее решить «загадку» тестирования
срока хранения, но мы полагаем, что лучше всего, как всегда, разработать комплекс-
ный подход к проблеме. Такой подход включает тщательный анализ состава продук-
та, технологических параметров, упаковки, факторов внешней среды, химических и
биохимических реакций, а также видов присутствующих микроорганизмов. Цель
такого анализа — определить различные механизмы ухудшения качества пищевых
продуктов. Обладая этой информацией, специалисты-технологи могут выбрать под-
ходящие значимые химические или микробиологические показатели качества и ис-
пользовать инструментальные методы анализа этих продуктов. Быстрое развитие
молекулярных, аналитических и измерительных методов дает возможность обнару-
жить, идентифицировать вид и количественно выразить уровень порчи, используя
химические и микробиологические показатели, указывающие на проявление ее
симптомов.
Понимание механизмов развития порчи пищевых продуктов облегчает разра-
ботку новых технологий, ингредиентов, методов обработки и упаковки, которые по-
могут обеспечить снабжение населения полезными, высококачественными и безо-
пасными п роду кт ам 11.
9.5.	Источники дополнительной информации
Авторы хотели бы обратить внимание читателей на некоторые недавно опублико-
ванные книги по вопросам сроков хранения пищевых продуктов, а именно:
1.	Freshness and Shelf Life of Foods / Cadwallader, K. R., Weener, И. (eds). — ACS Symposium
Series 836, American Chemical Society: Washington DC, 2003.
224
ГЛАВА 9
2.	Food Shelf Life. Stability: Chemical, Biochemical, and Microbiological Changes/Eskin, N. А. M.,
Robinson, N. D. S. (eds). — CRC Press: Boca Raton, FL, 2001.
3.	The Stability and Shelf Life of Foods / Kilcast, D., Subramaniam, P. (eds) / Woodhead
Publishing: Cambridge, UK, 2000.
4.	Shelf life evaluation of foods /Man С. M. D., Jones A. A. (eds). — Aspen Publishers:
Gaithersburg, MD, 1990.
Дополнительную информацию относительно активности воды и определения
срока хранения также можно найти на web-страницс проф. Т. П. Лабузы
(7'. Р. Labuza) факультета пищевых технологий и питания (Department of Food Science
and Nutrition) университета штата Миннесота (University of Minnesota, St Paul, MN,
USA) — http: //jscn.che.umn.edu/Ted_Labuza/tpl.html.
Литература
1.	LABUZA, T. P. The search for shelf life // Food Testing and Analysis. 2000, May, 26-36.
2.	Open Shelf Life Dating of Food / OFFICE OF TECHNOLOGY ASSESSMENT. - Library
of Congress, Cat. No. 79-600128, 1979.
3.	Open shelf life dating of foods / IFT // Food Technol., 1981,35, 89-96.
4.	CHEN, S. L., GUTMANIS, F. Auto-oxidation of extractable color pigments in chilli pepper
with special reference to ethoxyquin treatment / / J. FoodSci., 1968, 33, 274-280.
5.	LABUZA, T. P. Nutrient losses (hiring and storage of dehydrated foods // Crit. Rev. Food Sci.,
1971,2,355.
6.	HILLS, C. G., GRIEGER-BLOCK, R. A. Kinetic data: generation, interpretation and use//
Food Technol., 1980, 34, 56-66.
7.	LABUZA, T. P. Application of chemical kinetics to deterioration of foods //J. Chem. Educ.,
1984,61,348-358.
8.	LABUZA, T. P., KAMMAN, J. Reaction kinetics and accelerated tests simulation as function
of temperature // Applications of Computers in Food Research/Saguy I. — Marcel Dekker: NY,
1983. - P. 71-115.
9.	SINGH, R. P. Scientific principles of shelf life evaluation // Shelf Life Evaluation of Food /
Man, M. D., Jones, A. A. — Aspen Publications: Gaithersburg, MD, 1999. — P. 3-26.
10.	TAOUKIS, P., LABUZA, T. P. An integrated approach to food chemistry: illustrative cases//
Food Chemistry, 3rd ed. / Fennema О R, NY. — Marcel Dekker: NY, 1995. — P. 1013-1042.
11.	BLACKBURN, C. DE W. Modeling shelf-life // The stability and Shelf Life of Food / Kilcast,
D., Subramaniam P, — CRC Press; Woodhead Publishing: Cambridge, UK. — 2000. —
P. 54-78.
12.	MIZRAHI, S. Accelerated shelf life testing // The Stability and Shelf Life of Food/Kilcast,D.,
Subramaniam P. — CRC Press; Woodhead Publishing: Cambridge, UK. — 2000. —
P. 107-128.
13.	GACULA, M. C. The design of experiments for shelf life study //./. Food Sci., 1975, 40,
399-404.
МЕТОДЫ ОПРВДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
225
14.	SAGUY, I., KAREL, М. Modeling of quality deterioration during food processing and storage
// Food Technol., 1980, 34, 75-85.
15.	TROLLER, J. A., CHRISTIAN,}. 11. B. Water Activity and Food. — Academic Press: NY, 1978.
16.	LE1STNER, L. Further developments in the utilization of hurdle technology for food
preservation //J. Food Eng., 1994, 22, 421-425.
17.	LABUZA, T. P., SCHMIDL, M. K. Accelerated shelf life testing of foods // Food Technol.,
1985,39,57-62,64.
18.	ELLIS, M. J. The methodology ol shelf life determination // Shelf Life Evaluation of Food /
Man, M. D., Jones, A. A. — Aspen Publications: Gaithersburg, 1999. — P. 27-39.
19.	ROBERTSON, G. L. Food Packaging. - Marcel Dekker: NY, 1993.
20.	ROOS, Y. II. Water activity and plasticization // Food Shelf Life Stability / Eskin, N. A. M.,
Robinson, D. S. — CRC Press: London, 2001. — P. 3-36.
21.	TAOUKIS, P. S., BREENE, W. B., LABUZA, T. P. Intermediate moisture-foods // Adv.
CerealSci. Technol., vol. IX/Pomeranz Y. — 1988. — P. 91-128.
22.	MIZRAHI, S., LABUZA, T. P., KAREL, M. Feasibility of accelerated tests for browning in
dehydrated cabbage //f. Food Sci., 1970, 35, 804-807.
23.	AHN, H.-J., CHEORUNJ., LEE.J.-W., KIM, J.-H., KIM, К.-H., BYUN, M.-W. Irradiation
and modified atmosphere packaging effects on residual nitrite, ascorbic acid,
nitrosomyoglobin, and color in sausage // Agric. Food. Chem., 2003, 51, 1249-1253.
24.	SPENCER, К. C., HUMPHREYS, D. J. Argon packaging and processing preserves and
enhances flavor, freshness, and shelf life of foods // Freshness and Shelf Life of Foods /
Cadwallader, K. R., Weenen, H. — ACS Symposium Series 836. — American Chemical Society:
Washington, DC, 2003. - P. 270-291.
25.	TULIO, A. Z., YAMANAKA, H., UEDA, Y., IMAHORI, Y. Formation of methanethiol and
dimethyl disulfide in crushed tissues of broccoli florets and their inhibition by freeze thawing
//J. Agric. Food Chem., 2002, 50, 1502-1507.
26.	OBENLAND, D. M„ AUNG, L. IL, BRIDGES, D. L„ MACKEY, В. E. Volatile emissions of
navel oranges as predictors of freeze damage //J. Agric. Food Chem., 2003, 51, 3367-3373.
27.	ESKIN, N. A. M., PRZYBYLSK1, R. Antioxidants and shelflife of foods // Food Shelf Life
Stability/Eskin, N. A. M., Robinson, D. S. —CRC Press: London, 2001. — P. 175-210.
28.	LABUZA, T. P„ MCNALLY, L, HAWKES, J., HURTADO, F. J. Stability of inter mediate
moisture food. 1. Lipid oxidation //J. FoodSci., 1972, 37, 154-159.
29.	ST. ANGELO, A. J., SPANIER, A. M. Lipid oxidation in meat // Shelf Life Studies of Foods
and Beverages: Chemical, Biological, Physical and Nutritional Aspects / Charalambous G. —
Elsevier Science Publishers: Amsterdam, 1993. — P. 35-62.
30.	JENSEN, K„ PETERSEN, M. A., POLL, L„ BROCKHOFF, P. B. Influence of variety
growing location on the development of off-flavor in precooked vacuum-packed potatoes / / J.
Agric. Food Chem., 1999, 47, 1145-1149.
31.	KIM, Y. D., MORR, С. V. Dynamic headspace analysis of light activated flavor in milk // Int.
Daily, 1996, 6, 185-193.
32.	KIM, G. Y., LEE, J.-H., MIN, D. B. Study of light induced volatile compounds in goat’s milk
chees // J. Agric. Food Chem., 2003, 51, 1405-1409.
33.	GROSCH, W., MILO, C., WIDDER, S. Identification and quantification of odorants causing
off-flavors // Trends in Flavor Research/Maarse, H., Van der Heij, D. G. — Elsevier Science:
London, 1994. - P. 409-415.
1 5 Зак. 557
226
ГЛАВА 9
34.	KARAGUL-YUCEER, Y„ DRAKE, M. A., CADWALLADER, K. R. Volatile flavor
components of stored nonfat dry milk // J. Agric. Food Chem., 2002, 50, 305-312.
35.	KARAGUL-YUCEER, Y„ CADWALLADER, K. R., DRAKE, M. A. Aroma charac-
terization of fresh and stored-nonfat dry milk // Freshness and Shelf Life of Foods /
Cadwallader, K. R., Weenen, IL — ACS Symposium Series 836. — American Chemical Society:
Washington, DC, 2003. — P. 108-123.
36.	ULLRICH, F., GROSCH, W. Identification of most intense volatile flavor compounds formed
during autoxidation of Hnoleic acid // Z. Lebensm. linters. Forsch., 1987, 184, 277-282.
37.	M ARSIL1, R. T. SPME-MS-MVAasan electronic nose for the study of off- flavors in milk //J.
Agric. Food Chem., 1999, 47, 648-654.
38.	MARSILI, R. T. Shelf-life prediction of processed milk by solid-phase microextraction, mass
spectrometry, and multivariate analysis //J. Agric. Food Chem., 2000, 48, 3470-3475.
39.	MARSILI, R. T., MILLER, N. Determination of the cause of off-flavors in milk by dynamic
headspace GC/MS and multivariate data analysis // Food Flavor Formation, Analysis, and
Packaging Influences / Mussinan, C., Contis, E., Ho, C. T„ Parliament, T., Spanier, A., Shahidi,
F. — Elsevier Science Publishers: Amsterdam, 1998. — P. 159-171.
40.	SJOVALL, O„ VIRTALAINE, T., LAPVIELAINEN, A., KALL1O, H. Development of
rancidity in wheat germ analyzed by headspace gas chromatography and sensory analysis //J.
Agric. Food Chem., 2000, 48, 3522-3527.
41.	LEE, S.-Y., GU1NARD, J.-X., KROCHTA, J. M. Relating sensory and instrumental data to
conduct an accelerated shelf life testing of wbey-protein-coated peanuts // Freshness and Shelf
Life of Foods /Cadwallader, K. R., Weenen, H. — ACS Symposium Series 836. — American
Chemical Society: Washington DC, 2003. — P. 175-187.
42.	MOTTRAM, D. S., SZAUMAN-SUMSKI, C., DODSON, A. Interaction of thiol and disulfide
flavor compounds with food components //J. Agric. Food Chem., 1996, 44, 2349-2351.
43.	HOFMAN, T., SCH1EBERLE, P., GROSCH, W. Model studies on the oxidative stability of
odor active thiols occurring in food flavors //J. Agric. Food Chem., 1996, 44, 251-255.
44.	GUTH, H„ HOFMAN, T„ SCHIEBERLE, P., GROSCH, W. Model reactions on the stability
of disulfides in heated foods // J. Agric. Food Chem., 1995, 43, 2199-2203.
45.	VAN SEEVENTER, P. B„ WEENEN, H„ WINKEL, C„ KERLE, J. Stability of thiols in an
aqueous process flavoring //J. Agric. Food Chem., 2001, 49, 4292-4295.
46.	BEZMAN, Y., ROUSEFF, R. L., NAIM, M. 2-Methyi-3-furanthiol and methional are possible
off-flavors in stored orange juice: aroma-similarity, NIF/SN1F GC-0 and GC analyses //J.
Agric. Food Chem., 2001,49, 5425-5432.
47.	FERREIRA, A. C. S., HOGG, T., DE PINHO, P. G. Identification of key odorants related to
the typical aroma of oxidation-spoiled white wines // J. Agric. Food Chem., 2003, 51,
1377-1381.
48.	GIJS, L., PERPETE, P„ TIMMERMANS, A., COLLINS, S. 3-Methylthiopropion- aldehyde
as precursor of dimethyl trisulfide in aged beer //J. Agric. Food Chem., 2000, 48. 6196-6199.
49.	ROBINSON, D. S. The effect of oxidative enzymes in foods // Food Shelf Life Stability/Eskin,
N. A. M., Robinson, D. S. - CRC Press: London, 2001. - P. 297-322.
50.	BISHOP, J. R., WHITE, С. H. Assessment of dairy product quality and potential shelf-life -
a review //J. Food Prot., 1986, 49, 739-753.
51.	BOSSUY, T. R. A 5-minute ATP platform test forjudging the bacteriological quality of raw
milk // Neth. Milk Daily J., 1982, 36, 355-364.
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРОКА ХРАНЕНИЯ
227
52.	GRIFFITHS, М. W., PHILLIPS,]. D., MUIR, D. D. Thetmostability of proteases and Upases
from a number of species of psychrotrophic bacteria of dairy origin //J. Appl. Bacterial., 1981,
50, 289-303.
53.	MUIR, D. D., PHILLIPS, J. D., DALGLEISH, D. G. The lipolytic and proteolytic activity of
bacteria isolated from blended raw milk //J. Sac. Davy Technol., 1979, 31, 137-144.
54.	FUNG, D. Y. C. Rapid methods and automation in food microbiology: a review // Food Rev.
Int., 1994, 10, 357-375.
55.	HUIS-1NTVELD, J. FL J. Microbial and biochemical spoilage of foods: an overview // Int. J
Food. Microbiol., 1996, 33, 1-18.
56.	BALEIRAS-COUTO, M. M„ FIARTOG, B. J., HUIS-INTVELD, J. IL J., HOFSTRA, IL,
VAN DER VOSSEN, J. M. В. M. Identification of spoilage yeast in food production chain by
microsatelhte polymerase chain reaction fingerprinting // Food Microbiol., 1996, 13, 59-67.
57.	DAINTY, R. H. Chemical/biochemical detection of spoilage // Int.J. Food Microbiol., 1996,33,
19-33.
58.	VALLEJO-CARDOBA, B., NAKAI, S. Keeping quality of pasteurized milk by multivariate
analysis of dynamic headspace gas chromatographic data. 1. Shelflife prediction by principal
component regression //J. Agric. Food Chem., 1994, 42, 989-993.
59.	VALLEJO-CARDOBA, B., NAKAI, S. Keeping quality of pasteurized milk by multivariate
analysis of dynamic headspace gas chromatographic data. 2. Flavor classification by linear
discriminant analysis // J. Agric. Food Chem., 1994, 42, 994-999.
60.	YU, K., HAMILTON-KEMP, T. R„ ARCHBOLD, D. D„ COLLINS, R. W., NEWMAN,
M. C. Volatile compounds from Escherichia coli O157:H7 and their absorption by strawberry
fruits //J. Agric. Food Chem., 2000, 48, 413-417.
61.	HAMILTON-KEMP, T. R„ ARCHBOLD, D. D„ LOUGHRIN, J. IL, COLLINS, R. W.,
BYERS, M. E. Metabolism of natural volatile compounds by strawberry fruits //./. Agric. Food
Chem., 1996, 44, 2802-2805.
62.	WHITFIELD, F. B., TINDALE, C. R. The role of microbial metabolites in food flavors //Food
Technol. Aust., 1984, 36, 204-213.
63.	EYLES, M. J., ADAMS, R. F. Detection of microbial metabolites by gas chromatography in
the examination of spoiled canned foods and related products // Int,J. Food Microbiol., 1986,3,
321-330.
64.	ZIEGLEDER, G„ STOJACIC, C„ LUSTENBERGER, M. Causes and detection of off-odors
in unprinted paperboard // Pack. Technol. Sci., 1995, 8, 219-228.
65.	DALEY, J. D„ LLOYD, G. T„ RAMSIIAW, E. IL, STARK, W. Off-flavor related to the use of
sorbic acid as a food preservative // CSIRO Food Q., 1986, 46, 59-63.
66.	MADIGAN, D., MCMURROUGH, I. Rapid determination of 4-vinyl Guaiacol ferulic acid in
beers and worts by high performance liquid chromatography //J. Am. Soc. Brew. Chem., 1994,
52, 151-155.
67.	GANDOLFI, I, PALLA, G„ MARCHELLI, R, DOSSENA, A., PUELLI, S„ SALVADORI,
C. D-alanine in fruit juices: a molecular marker for bacterial activity, heat treatments and shelf
life //J. Food Sci., 1994, 59, 152-154.
68.	KILCAST, D., SUBRAMANIAM, P. Introduction // The Stability and Shelf Life of Food /
Kilcast, D., Subramaniam P. — CRC Press; Woodhead Publishing: Cambridge, UK, 2000. —
P. 1-22.
228
ГЛАВА 9
69.	SEITZ, L. M., RAM, M. S. Volatile metboxybcnzene compounds in grains with off-odors //J.
Agric. Food Chem., 2000, 48, 4279-4289.
70.	CADWALLADER, K. R. Enzymes and seafood quality // Seafood Enzymes: Utilization and
Influence on Postharvest Seafood Quality / Haard, N. F., Simpson, В. K. — Marcel Dekker: NY,
2000. - P. 365-384.
71.	EABUZA, T. P., SCHMIDL, M. K. Use of sensory data in the shelf life testing of foods:
principles and graphical methods for evaluation // Cereal Foods World, 1988. 33, 193-205.
72.	KILCAST, D. Sensory evaluation methods for shelf life assessment // The Stability and Shelf
Life of Food / Kilcast, D., Subramaniam, P. — CRC Press; Woodhead Publishing: Cambridge,
UK, 2000. - P. 79-105.
73.	DUYVESTEYN, W. S., SHIMONI, E., LABUZA, T. P. Determination of the end of shelflife
lor milk using Weibull Elazard analysis // Lebensmittel-Wissenschaft und- Technologic, 2001,
34, 143-148.
74.	CARDELLI, C., LABUZA, T. P. Application of Weibull Hazard analysis to the determination
of the sheil life of roasted coffee // Lebensmittel-Wissenschaft und- Technologic, 2001, 34,
273-278.
ГЛАВА 10
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ
КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
Г. Д. Беттс, С. Дж. Уолкер,
Campden and Chorleywood Food Research Association,
Великобритания
10.1.	Принципы моделирования
В последнее время все более расширяется применение математических моделей для
прогнозирования реакции микроорганизмов на условия внешней среды (соответст-
вующее программное обеспечение становится все более доступным). Вместе с тем
очень важно, чтобы пользователи таких моделей! понимали их возможности и огра-
ничения. Модели — это не «черные ящики», на выходе из которых появляются пол-
ные ответы, их применение и интерпретация требуют определенного уровня знаний.
Результаты моделирования могут использоваться только как указания иа возмож-
ную реакцию микроорганизмов — аналогично данным традиционных исследований
сроков хранения и результатам провоцирующего тестирования.
Разработать прогностическое уравнение, описывающее рост микроорганизмов
не очень сложно, однако разработка моделей, надежных для практического исполь-
зования, сопряжена с определенными трудностями. Многие из них разрабатывают-
ся на основе экспериментальных данных, полученных для культур, выращенных на
бульоне, и поэтому важно доказать, что они надежно работают не только как лабора-
торные модели, но и в случае пх применения для описания реальных пищевых сис-
тем. Оценку надежности прогностической микробиологической модели можно по-
лучить на последующих стадиях валидизацпи и верификации, описанных ниже.
Существующие прогностические модели могут быть отнесены к различным
группам в зависимости от используемых критериев (например, в зависимости от
изучаемого явления, используемого метода моделирования или учитываемых пока-
зателей) [76]. В работе [75] предложена трехуровневая система описания стадий!
процесса математического моделирования:
230
ГЛАВА 10
•	первичные модели или модели первого уровня, описывающие реакцию (рост,
гибель или выживание) микроорганизмов на конкретные условия среды (напри-
мер, в единицах скорости роста);
•	вторичные модели или модели второго уровня, в которых для построения мате-
матических уравнений используют результаты первичных моделей, полученные
в некотором диапазоне условий. Эти уравнения затем применяют для определе-
ния реакции микроорганизмов в условиях, отличных от экспериментальных.
Первая и вторая стадии моделирования могут быть объединены в одностадий-
ную процедуру поверхностного отклика [34], которая позволяет уменьшить ко-
личество данных, необходимых для построения модели*;
•	модели третьего уровня, служащие своего рода интерфейсом между учеными и
конечными пользователями и состоящие из простых экранных форм, с помощью
которых пользователь может ввести набор рецептурных ингредиентов по данно-
му продукту и получить прогноз параметров роста микроорганизмов.
Обзоры различных типов существующих моделей приведены, например, в рабо-
тах |45, 63, 73). Как правило, это модели второго уровня, нуждающиеся в полной ва-
лидпзации и верификации, хотя важно также проверять надежность отдельных кри-
вых в первичных моделях.
Существуют различные типы вторичных моделей, которые описывают разнооб-
разные аспекты реакций микробиоты на условия среды.
•	Кинетические модели роста. Эти модели дают возможность прогнозировать па-
раметры роста микроорганизмов — например, длительность лаг-фазы, скорость
роста и время достижения определенного прироста численности. Они могут ис-
пользоваться в ситуациях, допускающих размножение микроорганизмов, вызы-
вающих порчу пищевых продуктов, но при этом важна скорость их роста,
поскольку она может увеличивать или сокращать срок хранения.
•	Модели начала роста. Эти модели основываются на времени, которое требуется
определенным микроорганизмам для инициации роста в пищевом продукте.
В случае Clostridium botuiinum такие модели зачастую описывают время начала
образования токсинов [29]. Эти модели полезны в случае исследования патоген-
ных микроорганизмов, поскольку окончание лаг-фазы и начало роста неприем-
лемо для любых продуктов.
* Авторы скорее всего имеют ввиду модели дисперсионного (или регрессионного) ана-
лиза с планированием эксперимента. В таких моделях отклик — это независимая переменная
(например, скорость роста или длительность лаг-фазы), а факторы — независимые перемен-
ные с ограниченным количеством значений (уровней пли градаций). Типичным примером
являются многофакторные дисперсионные модели типа 2Р (р двухуровневых факторов). Та-
кт* модели действительно позволяют существенно снизить объем выборки, но также провес-
ти корректный статистический анализ, поскольку исключаются чисто статистические (слу-
чайные) взаимодействия факторов. Подобная модель упоминается при описании табл. 10.3. -
Примем, персе.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
231
•	Вероятностные модели или модели типа рост-отсутствие роста. Они анало-
гичны моделям начала роста, но создаются для определения граничных условий
среды, допускающих рост микроорганизмов, или для определения вероятности
их роста при любом наборе условий в заданный период времени.
•	Модели инактивации-гибели. В основе этих моделей лежит кинетика гибели или
инактивации микроорганизмов при тепловом или другом физическом воздейст-
вии, в том числе излучения, импульсного электрического поля или высокого
давления. Они позволяют прогнозировать вероятное снижение численности
микроорганизмов при различных условиях технологического пронесся и приме-
няются для разных видов продуктов, подвергаемых тепловой обработке.
•	Модели выживания. Эти прогностические модели дают возможность оценить
способность микроорганизмов к выживанию при неблагоприятных условиях
внешней среды (например, низких значений pH или активности воды) и особен-
но полезны в случае организмов с низкой инфицирующей дозой, прежде всего
Salmonella или Escherichia coli 0157. Их способность к выживанию в процессе
хранения пищевого продукта представляет гораздо больший интерес, чем веро-
ятность их роста, поскольку причиной заболевания может стать присутствие
всего нескольких клеток.
Важно, чтобы модели первого и второго уровней подвергались полной валидиза-
ции, а последние — и верификации. В данной главе основное внимание мы уделим
моделям роста и их оценке относительно прогнозирования сроков хранения. Опи-
санные ниже процедуры применимы ко всем тинам моделей, которые позволяют по-
лучить данные о времени, скорости и изменении численности микроорганизмов.
10.2.	Валидизация и верификация:
основные понятия и принципы использования
Валидизация — термин, широко применяемый для оценки адекватности или степе-
ни согласованности некоторой модели с экспериментальными данными. Валидиза-
цпю описывают как процесс сравнения времени реакции, предсказанной моделью,
со временем реакции, наблюдаемым в пищевых продуктах, и такую интерпретацию
используют многие другие ученые (см., например, [21,49, 53, 70-72]). Для описания
работы с Escherichia coli используют также термин «оценка эффективности» [48].
В этой главе мы используем термины валидизация {validation) и верификация
{verification), которые слегка отличаются по смыслу друг от друга:
validate — обосновывать, устанавливать правильность чего-либо (термин «вали-
дизация» используется для любой оценки, использующей внутренние данные, то
есть данные исследований на основе «бульонов», проводящихся в той же лаборато-
232
ГЛАВА 10
рпи и на том же множестве микроорганизмов, которые использовались при созда-
нии модели, см. раздел 10.2.1);
verify --- подтверждать, верифицировать, то есть определять и проверять истин-
ность чего-либо путем сравнения, исследования или ссылки (термин «верифика-
ция» описывает оценку данных, полученных для различных целевых микроорганиз-
мов, для различных питательных сред или пищевых продуктов в разных лаборато-
риях, см. раздел 10.2.2).
Данные, полученные одной лабораторией при исследовании пищевых продук-
тов, инокулированных микроорганизмами, использовавшимися при создании моде-
ли, легче контролировать, в связи с чем их верификации будут лучше, чем при исполь-
зовании данных, полученных на основе исследований пищевых продуктов, контами-
нированных естественным образом, поскольку в этом случае трудно воспроизвести
точный состав микроорганизмов или использовавшиеся при создании модели усло-
вия.
В настоящей главе при рассмотрении проблем валидизации и верификации
микробиологических моделей мы стремимся показать, что они могут успешно при-
меняться для прогнозирования сроков хранения пищевых продуктов [43, 54, 75J.
10.2.1.	Валидизация
Оценку модели по использовавшимся для ее разработки данным следует произво-
дить обязательно. Это позволяет на ранней стадии выявить основные проблемы, так
как прогнозируемые и наблюдаемые данные должны хорошо согласовываться. При
двухстадийном моделировании проводят также проверку согласованности данных
между моделями первого и второго уровня.
С помощью перекрестной валидизации проводят также оценку модели по дан-
ным, полученным на «бульоне» и не использовавшимся при ее создании. В этом
случае при создании модели используют только часть (около 90%) данных, а ос-
тальные — для валидизации. При альтернативном подходе для валидизации ис-
пользуют экспериментальные данные, полученные для тех же самых микроорга-
низмов, питательной среды и условий в различное время. В последнем случае сте-
пень согласованности между прогнозируемыми и наблюдаемыми данными может
быть хуже из-за возможных различий в подготовке микроорганизмов, питательной
среды или использованных условиях роста.
10.2.2.	Верификация
Отнюдь не все из доступных в настоящее время моделей прошли верификацию на
пищевых продуктах, причем во многих случаях об этом объявляется ясно и не-
двусмысленно. Если такую верификацию необходимо провести, то выбирают
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
233
какой-либо или несколько известных вариантов проверки. Выбор того или иного
варианта зависит от наличия экспериментальных данных и предназначения
конкретной модели. Использование нескольких вариантов проверки повышает
степень адекватности применяемой модели и помогает выявить причины, почему в
некоторых пищевых ситуациях данная модель «не работает».
•	Вариант 1 — сравнение модели с результатами исследований пищевых продук-
тов, полученными в одной и той же лаборатории при инокуляции одним и тем же
видом микроорганизмов. Важность верификации модели на пищевых продуктах
обусловлена тем, что рецептурные ингредиенты могут отсутствовать в экспери-
ментальной питательной среде [45]. Этот вариант полезен тем, что он вносит до-
полнительные ошибки, связанные с пищевым матриксом, но при этом
используются те же самые микроорганизмы, что и при создании модели. В неко-
торых случаях для исключения конкуренции со стороны естественной микро-
флоры продукта используют стерильный пищевой продукт, а в других случаях
естественная микрофлора продукта остается неизменной. В последнем случае
верификация оказывается более надежной, поскольку допускает взаимодейст-
вие микроорганизмов, но при этом необходимо быть уверенным в возможности
селективного подсчета содержания инокулированных микроорганизмов в при-
сутствии естественной микрофлоры. Степень согласованности между прогноз-
ными и наблюдаемыми данными в этом случае, скорее всего, окажется меньше,
чем при валиднзации.
•	Вариант 2 — сравнение с естественно контаминированными пищевыми продук-
тами. Если модель предполагается использовать для непосредственного прогно-
зирования срока хранения, то самой важной мерой адекватности модели
является то, насколько хорошо она предсказывает микробиологические реакции
в других пищевых смесях. Использование естественно контаминированных пи-
щевых продуктов свидетельствует о том, насколько хорошо данная модель позво-
ляет прогнозировать реакцию различных штаммов целевых микроорганизмов в
соответствующих пищевых продуктах. Вместе с тем в данном случае предполага-
ется естественное присутствие в большинстве образцов целевых микроорганиз-
мов, что для многих патогенных микроорганизмов не всегда реально. Если такая
модель не работает, то выявить, чем вызывается несоответствие — данной пище-
вой матрицей или используемыми микроорганизмами — можно путем примене-
ния первого варианта.
•	Вариант 3 — оценка с использованием независимых данных, полученных на
инокулированных бульонах или пищевых продуктах, на неинокулировапных
пищевых продуктах или на основе данных других моделей, полученных незави-
симо от исходных [44]. В этом случае выборка независимых экспериментальных
данных позволяет проверить работоспособность модели в широком диапазоне
условий. Использование опубликованных данных зачастую обходится дешевле,
234
ГЛАВА 10
чем получение экспериментальных. Недостатки этого варианте! состоят в том,
что в разных исследованиях экспериментальные условия неодинаковы, досто-
верность данных о микробиологических реакциях может оказаться низкой, а са-
ми данные могут неадекватно отражать область предполагаемого использования
модели. Кроме того, в некоторых исследованиях может отсутствовать важная
информация, в частности, о pH, подкислителях или aw пищевого продукта, в свя-
зи с чем приходится исходить из предположений на основе продуктов аналогич-
ного тина. Но возможности следует использовать опубликованные данные с
известными экспериментальными характеристиками.
Многие исследователи сравнивают результаты прогностической оценки, полу-
ченные на основе собственных моделей, с оценками, например, Pathogen Modelling
Program (http://www.arserrc.gov/mfs/PATHOGEN.HTM). Тем не менее модели необ-
ходимо верифицировать на возможность их использования для анализа пищевых
продуктов. Кроме того, если существующая модель была расширена или данные бы-
ли смоделированы с использованием другого подхода, то полезно сравнить резуль-
таты прогнозов, полученные на основе обеих моделей.
10.2.3.	Условия валидности модели
При оценке1 валидности модели важно проверить весь диапазон условий или, по
крайней мере, четко определить область, для которой она была испытана.
Каждая модель характеризуется некоторой областью интерполяции, определяе-
мой границами экспериментальной матрицы, для которой были получены данные.
Эту область зачастую называют «минимальным выпуклым многогранником»
(Minimum Convex Polyhedron, МСР) [9], который приведен на рис. 10.1 для экспери-
ментальной матрицы, включающей комбинацию факторов: температура, содержа-
ние соли и pH. Обычно МСР меньше, чем абсолютные диапазоны факторов в моде-
ли. Вне области интерполяции находится область экстраполяции, которую опреде-
ляют как область вне границы без точек данных. В этой области строить прогнозы не
следует, поскольку они окажутся ненадежными. Более того, чем больше используе-
мых для прогноза факторов включено в модели, тем больше риски экстраполяции.
11еобходимо обеспечить, чтобы комбинации факторов находились внутри МСР[41].
Важно, чтобы для всей рабочей области модели имелись некоторые сравнитель-
ные данные. Большая часть опубликованных данных окажется, скорее всего, в об-
ласти хорошего роста микроорганизмов и, следовательно, они важны для исследова-
ния инокулированных пищевых продуктов, характеристики которых близки моде-
лируемым. Следует также проявлять осторожность при валидизации моделей,
которые включают данные для экстремальных условий среды. Это связано с измен-
чивостью микробиологических реакций, наблюдаемой в таких условиях.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
235
Рис. 10.1. Область интерполяции (МСР) для комбинаций трех факторов (температура, pH, содер-
жание NaCI). По Marcelo et al., Food Microbiology, 2000, Vol. 17, с разрешения издательства Elsevier
10.3.	Методы оценки и преобразования
экспериментальных данных
Важным аспектом оценки модели является корректность преобразования данных.
Многие графическое методы, регрессионный анализ и другие способы определения
эффективности модели построены на предположениях, что данные характеризуют-
ся нормальным распределением и дисперсия не зависит от среднего значения [56].
Различные варианты преобразования данных, обеспечивающие стабилизацию дис-
персий, представлены в ряде публикаций [2,46, 61,79]. Многие численные значения
при количественной оценке микробиологических реакций нс подчиняются гауссов-
скому распределению и обычно требуют преобразования к распределению, близко-
му к нормальному. Для хронологических данных, например, для времени задержки
роста (длительность лаг-фазы) или времени достижения заданной численности
микроорганизмов, обычно применяют логарифмическое преобразование (Iogщ или
In) [17]. Для скорости роста или скорости гибели микроорганизмов зачастую приме-
няют обратную величину («1/время») [60] или корень квадратный от времени [28].
Если перед оценкой модели не рассматривалась необходимость преобразования
данных, то результаты и рассчитанные погрешности могут оказаться ошибочными.
236
ГЛАВА 10
Важно помнить о том, что если при создании модели или ее валидизации использо-
вались преобразованные данные, то прогнозируемые значения необходимо подверг-
нуть обратному преобразованию. Например, если прогнозируемое значение logjo от
длительности лаг-фазы составляет 1,8 ч, то в целях практического использования
прогнозных оценок его следует преобразовать обратно к длительности лаг-фазы, ко-
торое составит 63 ч. Доверительные интервалы, полученные для преобразованных
данных, после обратного преобразования будут несимметричными.
10.3.1.	Графический анализ экспериментальных данных
Графики экспериментальных и прогнозируемых значений
Простейшим способом оценки адекватности модели является визуальное сравнение
экспериментальных и прогностических данных [10, 15] (примеры их графиков пред-
ставлены на рис. 10.2, <7-с). Прогнозируемые и наблюдаемые значения наносят на
график относительно соответствующих осей, и чем ближе располагаются точки
вдоль прямо!! линии, тем лучше согласованность экспериментальных и прогнози-
руемых значений. Такой графический метод можно применять на любой стадии
оценки модели. Достоинство этого метода заключается в том, что с его помощью
можно осуществить грубую оценку сдвига или смещения данных. Набор данных с
пронорциональнЫхМ смещением показан на рис. 10.2, Ь, а с постоянным смещением —
на рис. 10.2, с. Эти графики свидетельствуют о наличии каких-то ошибок (или при
получении экспериментальных данных, или в модели), и соответственно — на необ-
ходимость проведения дополнительного анализа.
Подобным способом можно сравнивать любые прогнозируемые показатели —
например, скорость роста, время генерации, длительность лаг-фазы, время достиже-
ния определенного увеличения пли снижения численности и D-зиачение 14, 31, 48,
771. Кроме того, подобные графики позволяют оценить, является ли модель «надеж-
ной» пли «рискованной» (рис. 10.2, а). «Надежные» модели характеризуются тен-
денцией зашатать прогнозируемую скорость роста микроорганизмов по сравнению
с наблюдаемой в пищевых продуктах, и таким образом ошибка прогноза работает в
пользу пищевой безопасности. «Рискованные» модели, наоборот, прогнозируют бо-
лее медленный рост по сравнению с наблюдаемым, что может приводить к возникно-
вению проблем, связанных с порчей или безопасностью пищевых продуктов
(табл. 10.1).
Преимущество графического анализа — простота этого метода, не требующего
знания статистических методов анализа [15]. Кроме того, возможность разнообраз-
ного оформления экспериментальных значений (например, различные температур-
ные данные можно отображать разными символами или цветом) позволяет нагляд-
но представить области неадекватности модели.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
237
Рис. 10.2. Типичный график экспериментальных данных роста микроорганизмов относительно
прогнозируемых значений (о), свидетельствующий о хорошей согласованности между наборами
данных вдоль линии эквивалентности (—) (а); пропорциональное смещение прогнозируемых зна-
чений (Ь); постоянное смещение прогнозируемых значений (с)
238
ГЛАВА 10
Таблица 10.1. Примеры надежных и рискованных прогнозов для моделей роста,
выживания и инактивации микроорганизмов
Ошибка прогноза	Кинетическая модель роста	Модель гибели/инакти- вации	Модель выживания	Модель рост/нет роста
Безопасная:	Прогнозируемая	Прогнозируемая	Прогнозируемое	Рост прогнози-
имеется встро-	скорость роста	скорость гибели	время выжива-	руется, но не
енный запас	больше, чем на-	меньше, чем на-	ния больше,	происходит
надежности	блюдаемая в пи-	блюдаемая; на-	чем наблюдав-	
	щевом продукте;	пример, прогно-	мое; например,	
	например, про-	зируемое О-зна-	прогнозируемое	
	гнозируемый	чение — 4 мин,	выживание	
	срок хранения	наблюдаемое —	Salmonella со-	
	5 сут, наблюдав-	3 мин	ставляет 6 нед.,	
	мый — 7 сут		наблюдаемое — 4 нед.	
Небезопасная:	Прогнозируемая	Прогнозируемая	Прогнозируемое	Рост не прогно-
возникают	скорость роста	скорость гибели	время выжива-	зируется, но
проблемы с	ниже, чем на-	выше, чем на-	ния меньше, чем	происходит
безопасностью	блюдаемая; на-	блюдаемая; на-	наблюдаемое;	
или порчей	пример, прогно-	пример, прогно-	например, про-	
пищевых продук-	зируемый срок	зируемое О-зна-	гнозируемое вы-	
тов	хранения 5 сут,	чение — 4 мин,	живание	
	наблюдаемый —	наблюдаемое —	Salmonella со-	
	3 сут	5 мин	ставляет 6 нед., наблюдаемое — 8 нед.	
Графики остатков
При построении других полезных графиков (например, «графиков остатков», то
есть разниц между наблюдаемыми и прогнозируемыми значениями) используют ре-
зультаты статистического анализа. Они позволяют наглядно оценить величину от-
клонении прогнозируемых значений от экспериментальных в любой конкретной об-
ласти модели и случайность разброса этих отклонений.
10.3.2.	Биологический смысл моделирования
Многие из рассматриваемых ниже методов основываются на статистических
показателях эффективности моделей, однако не следует упускать из вида один
важный аспект, а именно, имеет ли вообще данная модель биологический смысл.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
239
Плохо разработанные модели или модели с избыточным числом параметрон могут
хорошо согласовываться с исходными данными, но при этом прогнозируемая ре-
акция может оказаться ошибочной [43]. Модели и компьютеры могут генерировать
«бессмыслицу», и очень важно, чтобы результатам давалась и биологическая, и
математическая интерпретация [78]. Оценить, является ли биологическая ин-
терпретация результатов моделирования реалистичной, помогают графические
методы.
На рис. 10.3 показан главный эффект влияния температуры, содержания NaCI и
нитрита, а также pH на прогнозируемую скорость роста микроорганизмов, вызы-
вающих порчу мяса [ 11 ]*. Эти графики выполнены с помощью программы Minitab
(version 13.1) и показывают средние значения реакции (в данном случае скорости
роста и длительности л аг-фазы) для каждого уровня средового фактора. На
рис. 10.3, а показана прогнозируемая скорость роста. Можно видеть, что данная ре-
акция на условия среды имеет биологический смысл — скорость роста возрастает с
увеличением температуры и уменьшается в более стрессовых условиях по содержа-
нию NaCI или pH. Что касается прогнозируемой продолжительности лаг-фазы
(рис. 10.3, 6), то если реакция на NaCI и pH имеет биологический смысл, то реакция
на температуру — не имеет. Это свидетельствует о необходимости более тщательно-
го анализа наблюдаемых данных.
10.3.3.	Выбор параметров сравнения
Выбор параметров, которые будут использоваться при валидизации и верификации
модели, в некоторой степени зависит от предполагаемого применения модели. Во
многих случаях вторичные модели роста основываются или на максимальной ско-
рости роста, или длительности лаг-фазы, что ограничивает свободу выбора.
По отношению к сроку хранения портящихся охлажденных пищевых продуктов
самым важным фактором может быть время заданного увеличения численности
микроорганизмов (например, 7’юоо ~ время, в течение которого происходит
1000-кратное увеличение их численности), так как микробиологическое качество
зависит от времени достижения определенной численности вызывающих порчу
продукта микроорганизмов. В случае патогенных микроорганизмов или продуктов
длительного хранения наиболее важным критерием может быть окончание
лаг-фазы, поскольку оно указывает на точку, в которой происходит инициация
* «Главный эффект» — понятие из дисперсионного анализа — это разница между сред-
ним значением независимой переменной Y (в данном случае, скорости роста) для данного
уровня фактора (например, для температуры 2 °C) и общим средним У для всей выборки. На
графиках показаны не главные эффекты, а средние значения по уровням факторов с показан-
ной линией общего среднего. — Примеч. перев.
240
ГЛАВА 10
Содержание NaCI,	Содержание нитрита
а)	Температура, °C % масс./об.	pH	(мг/кг)
Температура, °C % масс./об.	pH	(мг/кг)
Рис. 10.3. Г рафики главных эффектов, показывающие среднюю прогнозируемую скорость роста
микроорганизмов (log КОЕ/мл/ч) при различных уровнях четырех средовых параметров (а); гра-
фик главных эффектов, показывающий среднее прогнозируемое время задержки роста микроор-
ганизмов (ч) при различных уровнях четырех средовых параметров (Ь)
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
241
роста, потенциально связанного с возникновением проблем безопасности и порчи
пищевого продукта. На эффективность моделей влияет выбор параметра, исполь-
зуемого для сравнения.
Известно, что в целом валидизация моделей длительности лаг-фазы оказывает-
ся менее успешной, чем моделей скорости роста. Вариативность лаг-фазы обычно
больше, чем скорость роста микроорганизмов [72], особенно когда параметры близ-
ки к условиям, необходимым для предотвращения роста бактерий [14]. Точность
моделей для прогнозирования времени задержки роста Listeria monocytogenes в два
раза ниже, чем у моделей скорости роста [4]. При анализе точности нескольких по-
линомиальных и корнеквадратичных моделей было установлено, что погрешность
прогноза длительности лаг-фазы составляет 36-40%, а для скорости роста —
11-36% [22].
Если модель охватывает экстремальные условия роста, то общая точность про-
гноза падает даже при прогнозировании скорости роста. Большие погрешности бы-
ли обнаружены в прогнозе для Е. coli в условиях, близких к границе роста, там, где
прогнозируемые значения скорости роста оказались в 14 раз больше наблюдаемых
значений [60].
10.3.4.	Методы статистического анализа*
Множественная корреляция
В качестве меры точности прогноза часто используют коэффициент множественной
корреляции (R~) (см., например, [25]). Чем ближе его величина к единице, тем точнее
прогнозируемые значения [72]. 7?2 представляет собой долю общей дисперсии исход-
ных данных, объясняемой моделью, построенной на этих данных (например, на-
сколько хорошо изменения микробной реакции объясняются изменениями pH, aw,
температуры и других средовых факторов). R2 принимает значения от 0 до 1, которые
иногда выражают в процентах (например, при 7?2 = 0,95 можно считать, что 95% дис-
персии объясняется данной моделью). Необъясненная доля дисперсии (100 - 7?2)
приходится на неизвестные или неучтенные факторы, а также на случайную состав-
ляющую дисперсии данных роста микроорганизмов. Систематическая ошибка мо-
жет не сказываться на значении R1, так как при полной корреляции (Т?2 = 1) между
экспериментальными и прогнозируемыми значениями эти значения могут быть сме-
щены относительно друг друга на некоторую постоянную величину.
Коэффициент множественной корреляции не всегда является хорошим показа-
телем эффективности модели, так как чем больше параметров содержит модель, тем
лучше она может быть «подогнана» к исходным данным. Следовательно, статистика
* Определение терминов см. в табл. 10.2.
16 Зак. 557
242
ГЛАВА 10
А’2 в чистом виде не может использоваться для сравнения моделей, например, на ее
основе трудно сказать, является ли новая модель лучше предыдущей [5].
Аналогичной мерой согласованности модели с экспериментальными данными
является процент объясненной дисперсии (V, %) с поправкой на объем выборки, при
вычислении которого используется статистика 7?2 [20, 21]:
f I-/?2 Vzz-1)
v% = i-A-----L-----.	(Ю.1)
n-N-1
Следовательно, если модель имеет 33 параметра (N = 33) (это означает, что для
характеризации модели потребуется 33 экспериментальных показателя), количест-
во экспериментальных точек данных п = 173 и статистика 7?2 = 0,949, то V, % вычис-
ляется следующим образом:
(1-0,949)(172)	8 772	z	х у % = 1-1	А	7 =	= 1-0,0631 = 0,937(93,7%).	(10.2) 139	139	'	7	
Таблица 10.2.	Определения статистических терминов
R2	Множественный коэффициент корреляции
V, %	Процент дисперсии
D, %	Процент различия
п	Количество измерений в выборке
N	Количество параметров в модели
S	Количество подбираемых параметров (то же что N)
Y	Значения оцениваемого показателя, например, длительности лаг-фазы, скорости роста, времени генерации микроорганизмов
1 observed	1 о	Значение, экспериментально измеряемое в бульонной питательной сре- де или пищевых продуктах
Ypredicted ИЛИ %,	Значение, прогнозируемое моделью
%()()()	Время достижения 1000-кратного увеличения количества микроорганиз- мов
RSS	Остаточная сумма квадратов экспериментально измеренных (Уо) и про- гнозируемых моделью (Ур) показателей
	Стандартное отклонение отстатков
L	Сумма всех текущих значений
п X i=l	Сумма значений данных (п), начиная с первого значения (/ = 1)
И	Абсолютное значение Y
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
243
При заданном значении R2 величина V, % уменьшается при увеличении числа
используемых в модели параметров. Иногда V, % называют исправленным коэффи-
циентом множественной корреляции (R2a(jj), который во многих статистических
программах вычисляется автоматически. Если для построения модели используют
относительное небольшое количество экспериментальных данных, то V, % или R2adj
дает более адекватную оценку модели, поскольку учитывает количество экспери-
ментальных точек данных и число параметров модели [ 19].
Среднеквадратическая ошибка
Для вычисления средней квадратичной ошибки (Mean Square Error, MSE) использу-
ют следующее уравнение [67]:
z	х 2
MSE = — = У '	Y/>2 .	(10.3)
п	п
MSE характеризует остаточную изменчивость при использовании данной моде-
ли, то есть дисперсию, которая не объясняется учтенными в модели факторами, та-
кими как температура, pH и т. д. Чем меньше MSE, тем лучше модель согласуется с
экспериментальными данными.
Стандартное отклонение остатков
Стандартное отклонение остатков (Syx) или стандартную ошибку измеряемого по-
казателя [53] иногда вычисляют по уравнению [10.4]. Syx характеризует возможное
отклонение любого прогнозируемого значения от предсказанного моделью. Чем
меньше Syx, тем лучше
I	2
s^=^(Jo-yp) Md	<10-4>
В табл. 10.3 приведены статистические характеристики одностадийной модели
поверхностного отклика с линейными членами и смешанными произведениями
Таблица 10.3. Статистические характеристики модели для Enterobacteriaceae
Источник	DF	SS	MS
Регрессия	33	1,4115+03	42,8
Ошибка	139	75,5	0,543
Сумма	172	1,4875+03	
Sl/X = 0,737	R2 = 94,9%	R^adj) = 93,7%	
DF— степени свободы; SS — сумма квадратов отклонений; MS — среднеквадратичная
ошибка; Syx — стандартное отклонение остатков.
244
ГЛАВА 10
(взаимодействиями) для группы видов Enterobacteriaceae при 16 комбинациях pH,
температуры, содержания нитрита и аю. Согласно этой таблице модель характеризу-
ется высоким значением R~a(/j (93,7%), свидетельствующим о хорошей ее согласо-
ванности с исходными данными, a Sl/X = 0,737 означает, что средняя ошибка каждого
прогноза логарифма численности составляет 0,737 log-единиц.
Коэффициенты смещения и точности
В работе [57] для определения эффективности модели предложены два различных
показателя. Коэффициент смещения Вр- мера общей согласованности между изме-
ряемыми и прогнозируемыми значениями, указывающая на расположение прогно-
зируемых значений относительно линии эквивалентности: выше или ниже этой ли-
нии они располагаются и насколько (в среднем). Этот коэффициент вычисляется по
уравнению (10.5), при этом завышенные и заниженные (по сравнению с измеряемы-
ми) прогнозируемые значения имеют равный вес:

(10.5)
При полном согласовании измеренных и прогнозируемых значений Bj- = 1. Если
Bj >1, то прогнозы в среднем были выше измеренных значений, и модель следует
считать небезопасной; например, /1у~ 1,2 означает, что прогнозные значения были на
20% выше измеренных. Если Bj- < 1, то модель можно считать безопасной, поскольку
прогнозы в среднем оказались ниже измеренных значений. В настоящее время пока-
затель В[ широко используют в качестве меры эффективности модели — он предос-
тавляет общий критерий сравнения различных моделей. При вычислении Bj- завы-
шенные ( + ) и заниженные (-) прогнозы могут взаимно компенсировать друг друга.
Следовательно, Bj-не учитывает абсолютные ошибки модели. Этого можно избежать
при использовании коэффициента точности Ду, который основан на уравнении
(10.6), аналогичном уравнению (10.5), с тем отличием, что при его вычислении не
принимается во внимание знак разницы между измеренным и прогнозируемым зна-
чением:
Ду =101 1 v 71	(10.6)
Так как в этом случае все слагаемые в уравнении 10.6 положительны, Ду будет
всегда равно (в случае полной согласованности) или больше 1. Точность 1,5 означа-
ет, что в среднем прогнозируемое значение на 50% отличается (в меньшую или боль-
шую сторону ) от измеряемого значения. Коэффициенты точности и смещения бы-
ли изначально предложены для сравнения прогнозных и измеренных значений, не
использовавшихся при создании модели, в частности, экспериментальных данных,
полученных на пищевых продуктах. Впоследствии эти статистические показатели
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
245
были несколько видоизменены для их использования при сравнении моделей, при
этом коэффициент Aj был заменен на процент различия {D, %) [10]:
D% = {Af- 1)х 100.	(10.7)
Относительная ошибка
Валидизацию моделей в работах [50, 51] производили на экспериментальных дан-
ных, не использовавшихся при их разработке, с использованием уравнения 10.8 для
каждого индивидуального прогноза. Нулевое значение относительной ошибки {RE)
указывает на полную согласованность между измеряемыми и прогнозируемыми
значениями для каждой кривой.
RE =
хЮО.
(10.8)
Медианная относительная ошибка
Для оценки смещения прогноза модели используют медианную или срединную от-
носительную ошибку {Median Relative Error, MRE) [52]. Если MRE всего набора дан-
ных равна нулю, то данная модель в среднем не была смещена {MRE — это медиана
значений RE).
Средняя абсолютная ошибка
Среднюю абсолютную ошибку {Mean Absolute Relative Error, MARE) [50, 51] опреде-
ляют как
1 n
MARE = -S\RE\i.	(10.9)
n
Z = 1
Этот показатель подобен ранее описанному коэффициенту Луи рассматривается
какошибка прогноза в процентах. Сообщается [22], что значения МАREу различных
моделей длительности лаг-фазы микроорганизмов находятся в диапазоне 36-40%.
10.	3.5. Выбор критериев эффективности моделей
Для оценки эффективности моделей на стадиях валидизации или верификации
применяют различные критерии. Многие из них основаны на схожих принципах и
дают похожие результаты. Так обстоит дело с оценкой смещения и точности модели.
Ниже приведен пример вычисления By, Лу, MRE и MARE для экспериментальных
данных из работы [30] о росте Salmonella в триптоносоевом бульоне. В табл. 10.4, а
ю
СП
Таблица 10.4, а. Прогнозируемые (Рг) и измеренные (ОЬ) значения Т1000для Salmonella (данные работы [30]):
пример вычисления различных показателей эффективности модели
ОЬТ1000> ч*	РгЛооо> 4	Значения, используемые для вычисления Af и Bf		Значения, используемые для вычисления RE и MARE	
		Log10(Рг7"1000/ОЬ7"1000)	Абсолютное значение log 10 (РгТ1 qqq/ОЬТ1 qq0)	RE	Абсолютное значение RE
176	180	0,00976	0,00976	2,2727	2,2727
237	171	-0,14175	0,14175	-27,8480	27,8480
240	188	-0,12204	0,12204	-24,4980	24,4980
288	236	-0,08648	0,08648	-18,0560	18,0560
394	372	-0,02495	0,02495	-5,5840	5,5840
37	47	0,10389	0,10389	27,0270	27,0270
41	45	0,04043	0,04043	9,7561	9,7561
47	52	0,04391	0,04391	10,6383	10,6383
85	70	-0,08432	0,08432	-17,6470	17,6470
98	99	0,00441	0,00441	1,0204	1,0204
14	17	0,08432	0,08432	21,4286	21,4286
19	17	-0,04830	0,04830	-10,5260	10,5260
20	19	-0,02228	0,02228	-5,0000	5,0000
36	38	0,02348	0,02348	5,5556	5,5556
8,5	9,4	0,04371	0,04371	10,5882	10,5882
10,7	9,2	-0,06560	0,06560	-14,0190	14,0190
16	17	0,02633	0,02633	6,2500	6,2500
20	21	0,02119	0,02119	5,0000	5,0000
9,6	7,2	-0,12494	0,12494	-25,0000	25,0000
14,2	17	0,07816	0,07816	19,7183	19,7183
* ObTi000, измеренное время 1000-кратного увеличения численности.
**РгТ1000, прогнозируемое время 1000-кратного увеличения численности.
ГЛАВА 10
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
247
приведены измеренные и прогнозируемые значения для 20 различных значе-
ний pH, температуры и содержания NaCl.
Из табл. 10.4, b следует, что для этого набора данных Лу и MARE дают близкие
значения точности модели, 'лВр \ MRE — схожие оценки ее смещения. Возникает во-
прос, каким критерием легче воспользоваться? Эта проблема относительно легко
решается при использовании компьютерных программ, работающих с электронны-
ми таблицами и позволяющих вычислять различные меры эффективности модели,
но, как мы видим, сходные методы дают близкие результаты. В настоящее время в
качестве критериев эффективности моделей роста микроорганизмов наиболее ши-
роко используются показатели Лу и Ву [57]. По существу они являются оптимальны-
ми индексами при проведении валидизации или верификации моделей, так как
полученные результаты можно легко сравнивать с другими данными. При оценке
эффективности модели рекомендуется использовать комбинацию графических и
статистических методов, поскольку при использовании лишь одного метода сущест-
вует риск не выявить некоторые виды систематических ошибок [67].
Таблица 10.4, Ь. Значения критериев* эффективности модели [30]
Af	MARE	Bf	MRE
1,15	(ошибка 15%)	0,133 (ошибка 13%)	0,97 (ошибка 3%) 0,0164 (ошибка 1,64%)
* Af— фактор точности; MARE — абсолютная относительная ошибка; Bf—фактор отклоне-
ния; MRE — относительная ошибка.
10.3.6. Ожидаемая эффективность
Микробиологические данные по своей природе очень вариативны. Микробиологи
предпочитают выражать численность микроорганизмов в значениях десятичного
логарифма (log-единицах). Различия между микробиологическими данными, пре-
вышающими 0,5 log-единиц, обычно считается практически значимыми. Менее зна-
чимые различия находятся в пределах погрешности микробиологических измере-
ний вследствие вариативности методов и гетерогенного распределения микроорга-
низмов в пищевых продуктах. Так, последние исследования свидетельствуют, что
для рубленого и парного мяса погрешность измерений составляет 0,3-0,4 log-еди-
ниц для общего содержания КОЕ и 0,4-0,5 log-единиц — для Enterobacteriaceae [3].
Подобные данные приводятся и в работе [32], где показывается, что при любом мето-
де подсчета количества жизнеспособных микроорганизмов ошибка составляет при-
мерно ±0,3 log-единиц. Следовательно, всегда существует уровень погрешности,
внутренне присущий любым микробиологическим данных, включая, естественно,
248
ГЛАВА 10
и моделируемые. Разработчики и пользователи моделей всегда должны иметь это в
виду и не ожидать «идеального» соответствия модели и экспериментальных данных.
Может возникнуть вопрос, какая из описанных стадий оценки является самой
важной? Очевидно, что если результаты валидизации модели неудовлетворитель-
ные, то практически нет смысла проводить ее верификацию. Если модель характери-
зуется хорошим значением Ajпри проверке на лабораторном бульоне и плохим — на
экспериментальных данных, полученных на реальных пищевых продуктах, то в про-
изводственных ситуациях эту модель применять нельзя. Проблема здесь заключает-
ся нс в том, насколько хорошо данная модель согласуется с какими-то данными, а на-
сколько хорошо она позволяет прогнозировать поведение микроорганизмов в пище-
вых продуктах. Погрешность в модельных прогнозах возрастает по мере
прохождения стадий валидизации и верификации. Какой бы хорошей ни была согла-
сованность модели с использовавшимися при ее разработке данными, по мере ис-
пользования новых экспериментальных условий, результатов исследований пище-
вых продуктов и других опубликованных данных эта степень согласованности сни-
жается. Это подтверждает рис. 10.4 [54], из которого следует, что ошибка,
составляющая 11,2% на лабораторном бульоне, возрастает до 26,6% для искусствен-
но инокулированных пищевых продуктов, а для естественно портящихся пищевых
продуктов она составляет уже 53,5%.
Общая
ошибка
Первичная
ошибка
Ошибка,
связанная
с выбором
субстрата
Ошибка
вследствие
разнообразия
микро-
организмов
Рис. 10.4. Рост ошибок на стадиях валидизации и верификации. По [54], с разрешения издатель-
ства Blackwell Publishing
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
249
Регрессия
95% доверительный
интервал
о мясо
□ пиво
о капустный сок
д сыр
 смешанный салат
• салями
♦ лососина
д сосиски
Рис. 10.5. а) Валидизация модели для молочнокислых бактерий. Приведены прогнозируемые
значения Т1000 для экспериментальных данных, использовавшихся при создании модели; Ь) Вери-
фикация модели для молочнокислых бактерий. Приведены прогнозируемые значения Гюоо отно-
сительно значений, измеренных в пищевых продуктах
На рис. 10,5, а проиллюстрирована валидизация модели поверхностного откли-
ка для молочнокислых бактерий с помощью графика прогнозируемых значений
250
ГЛАВА 10
7'looo для экспериментальных данных, полученных при различных значениях pH
(2,9 5,8), содержания NaCl (0,5-10% масс./об.) и температуры (2-30 °C) [12]. Как и
следовало ожидать, степень согласованности между экспериментальными и про-
гнозными значениями оказалась очень хорошей. Это свидетельствует о том, что в
модели не было существенных ошибок или смещения данных.
На рис. 10.5, b приведена верификация модели по опубликованным данным. Для
этой модели Bf = 0,93 (то есть ее можно считать относительно безопасной) и Aj =
==1,2 (ошибка 20%). Степень согласованности прогнозных оценок с независимыми
данными остается хорошей, хотя и несколько хуже, чем при валидизации по экспе-
риментальным данным, полученным на бульоне. Наглядность графического пред-
ставления данных, а также легко вычисляемых значений By и Лу, очевидна из рас-
смотрения рис. 10.5, Ь. Самая неудовлетворительная степень согласованности оказа-
лась для данных по сыру, где прогнозы были самыми безопасными. Это означает, что
в сыре присутствовал какой-то ингибитор, повлиявший на точность прогноза, или
экспериментальные данных из опубликованных источников оказались неточными.
В некоторых работах приведены количественные характеристики ожидаемого
при оценке модели уровня ошибки. Так, сообщается, что для моделей скорости роста
Listeria monocytogenes ошибки находятся в интервале 7-10% по сравнению с данны-
ми, пспользовшимися при создании моделей [6], а ошибка прогноза скорости роста
для каждой независимой переменной оценивается примерно в 10% [59]. Рекоменду-
ется руководствоваться следующим эмпирическим правилом: каждая дополнитель-
ная независимая переменная снижает приемлемую точность модели на 10% [48].
Следовательно, модель с тремя независимыми переменными (например, значение
pl I, температуры и лГ(,) может характеризоваться ошибкой в 30-40%, то есть Дув диа-
пазоне 1,3-1,4.
Что же касается By, то при использовании моделей для патогенных микроорга-
низмов с Bf > 1 следует проявлять осторожность, так как это значение данного пока-
зателя свидетельствует о небезопасности модели. В зависимости от значения By мо-
дели можно разделить на четыре нижеуказанные категории, где данные по «хоро-
шей», «приемлемой» и «неприемлемой» моделям приведены по [58], а категория
«применять с осторожностью» является новый:
хорошая модель
11 j и I см л ем ая м одел ь
применять с осторожностью
нeiIрнемлемая модель
В} =0,9-1,05
Bf = 0,7-0,9
Bf = 1,06-1,15
Bt <0,7 и Bf >1,15.
В категорию «приемлемых» входят относительно безопасные модели, а относи-
тельно небезопасные входят в категорию «применять с осторожностью». Некоторые
данные о критериях Ду и By для патогенных микроорганизмов и микроорганизмов,
вызывающих порчу пищевых продуктов, приведены в табл. 10.5.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
251
Безопасные и небезопасные модели
Существует общее правило — модели для патогенных микроорганизмов должны
быть безопасными. Если анализ графиков экспериментальных значений относи-
тельно прогнозируемых или вычисленные значения By показывают, что модель не-
безопасна, то в этом случае се не следует использовать для прогнозирования сроков
хранения пищевых продуктов по соображениям пищевой безопасности. Необходи-
мо исследовать моделируемые параметры или данные, используемые для валидиза-
ции. В областях недостаточной согласованности следует организовать сбор больше-
го количества данных или сузить область применения модели.
В случае микроорганизмов, вызывающих порчу, модели не обязательно должны
быть безопасными. Напротив, если они «слишком» безопасные, то становятся менее
полезными. Если модель считают небезопасной (Bj >1), но ее точность достаточно
высока, она может оказаться весьма полезной. Для этого следует принять конкрет-
ное решение — допустима ли вообще какая-либо возможность порчи продукта. Для
верификации модели для этой конкретной рецептуры можно провести провоцирую-
щее тестирование продукта.
Верификация динамических моделей роста
Многие микробиологические модели создаются на основе данных, полученных для
статических условий роста (например, при постоянных температуре, активности во-
ды или значении pH), однако во многих производственных ситуациях внешняя среда
не всегда является постоянной или изменяется циклически (например, температура
может возрастать и падать, а значение pH в ходе производства и хранения продукта
может снижаться). Известны модели прогнозирования роста микроорганизмов в ус-
ловиях динамики температур для Brochrothrix thermosphacta [8] и необработанных
рыбных продуктов [35], а также для динамических условий по aw [38]. Очень важно,
чтобы данные, используемые для верификации модели, были получены в изменяю-
щихся условиях среды. В работе [49] верификация модели, разработанной для видов
Pseudomonas при постоянной температуре, проводилась с использованием экспери-
ментальных и производственных данных, полученных при изменяющихся условиях.
У такой модели для лабораторных данных о пищевых продуктах при постоянной
температуре показатель Л/был равен 1,1, для опубликованных данных о пищевых
продуктах при постоянной температуре — 1,3, а для производственных данных о пи-
щевых продуктах при переменных температурах 1,21. Таким образом, эта модель,
разработанная для постоянных температур, давала вполне удовлетворительные про-
гнозы роста при переменных температурах. Наименьшая степень согласованности
характерна для опубликованных данных — в этом случае ошибка между измеренны-
ми и прогнозными данными составила 30%. В результате был сделан вывод, что при
использовании опубликованных данных оценка эффективности модели может зани-
Таблица 10.5. Опубликованные данные о коэффициентах точности (Af) и смещения (Bf) при оценке эффективности
моделей для пищевых продуктов
Микроорганизм	Модель*	Среда	Параметр роста**	sf		Источник
Е. coli	Собственная модель3	Мясо (49)	GT	1,05	1,11	[48]
	FMM			0,93	1,15	
	PMP			0,72	1,38	
Молочнокислые	Собственная модельь	Рыба (34)	GR	1,14	1,22	[37]
бактерии	Собственная модель0			1,09	1,19	
Lactobacillus sake	Собственная модель3	Вареное мясо	Lag	1,26	1,26	[24]
		(Ю)	GR	0,96	1,26	
Listeria	FMM, РМР	Мясо (92)	GR	0,75	1,73	[67]
L. monocytogenes	Собственная модель6	Вяленое мясо (4)	GR	1,24	1,97	[62]
L. monocytogenes	Собственная модель3	Приготовленное	Lag	1,33	1,51	[26]
		отварное мясо	GR	0,97	1,21	
L. monocytogenes	Собственная модель0	Приготовленное	Lag	1,03	1,17	[26]
		отварное мясо	GR	0,98	1,16	
Pseudomonas	Собственная модель6	Рыба (33)	GR	0,93	1,22	[37]
	Собственная модель0			1,11	1,17	
Психротрофные	Собственная модель3	Рубленое	GR	0,92	1,29	[49]
псевдомонады		Куриное мясо (8)				
Salmonella	Собственные модели3,0,1	Вареная курица (21)	Lag	0,75-L29	1,1-1,36	[53]
S. aureus	FMM,	Пищевые про-	GR	0,37	2,67	[71]
	РМР	дукты с овоща-	Lag	2,0	2,0	
		ми и куриным мясом (22)	k	2,2	2,32	
ГЛАВА 10
Окончание табл. 10.5
Микроорганизм	Модель*	Среда	Параметр роста**			Источник
S. aureus	Собственные модели36	Ветчина	GR	1,56-6,85	1,64-7,12	[18]
		Индейка	GR	0,55-2,85	1,91-3,07	
		Курица	GR	1,09-5,68	1,84-5,89	
S. aureus	FMM,	Ветчина	GR	2,85-11,6	3,01-11,64	[18]
	РМР	Индейка Курица				
1	FMM — Food MicroModel; РМР — Pathogen Modelling Program
2	GT — время генерации; GR — скорость роста; Lag — лаг-фаза; L3 — увеличение количества клеток на 3 log-единицы
Собственные модели: (а) квадратного корня (модель Ратковского); (ь) полиномиальная модель; (с) модель Аррениуса;
(d) модель линейной регрессии; (е) модель поверхностного отклика; (f) гиперболическая модель.
В круглых скобках указано количество различных типов оцениваемых сред.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
254
ГЛАВА 10
жаться, в связи с чем предпочтительнее использовать данные, полученные в контро-
лируемых условиях. Если модель предполагается использовать для описания широ-
кого спектра пищевых продуктов в промышленных условиях, то полезно сравнить ее
эффективность с достаточно большой выборкой независимых данных (при условии,
что ошибки находятся в пределах общепринятых критериев эффективности моде-
лей).
Верификация моделей роста или отсутствия роста микроорганизмов
Вследствие недостатка или отсутствия количественных данных в некоторых случа-
ях трудно выполнить стадии валидизации и верификации так, как это было описано
выше. Например, модели роста (или отсутствия роста) микроорганизмов служат
для нахождения границы между условиями, допускающими и не допускающими их
рос т в заданный период времени. В большинстве экспериментов рост микроорганиз-
мов не будет наблюдаться вовсе, в других же случаях будут иметь место длительные
периоды лаг-фазы с последующим очень медленным ростом, значительно отличаю-
щимся от типичных кривых роста, используемых в традиционных подходах к моде-
лированию.
В подобных случаях требуются иные способы валидизации модели. На рис. 10.6
показана подобранная при помощи модели выживания микроорганизмов кривая
Рис. 10.6. Граница между ростом и отсутствием роста дрожжей при различных температуре и
уровнях содержания спирта, полученная с помощью модели выживания
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
255
для времени начала роста дрожжей при различных уровнях содержания спирта, са-
харозы, сорбата, значениях pH и температуры [27], построенная относительно экс-
периментальных данных на бульонах. Графики для границы рост - отсутствие роста
относительно Е. coli приведены в работе [47]. В моделях такого типа важно не точное
время начала роста микроорганизмов, а способность к росту в определенный период
времени.
Полезным приемом при валидизации или верификации является группировка
данных о росте микроорганизмов в широких временных диапазонах (например, 1 —
рост в течение 2 нед., 2 — рост в течение 2 мес.) с последующим вычислением точно-
сти прогнозов в процентах. Модель выживания дрожжей показана в табл. 10.6 (по
[27]).
Таблица 10.6. Валидизация модели для прогноза времени начала роста путем сравнения
прогноза с наблюдаемыми экспериментальными данными (на бульоне),
использовавшимися при создании модели
Фактический класс роста1	Прогнозируемый класс роста1			Всего
	1	2	3	
1	194	43	0	237
2	3	30	7	40
3	4	45	574	623
Всего	201	118	581	900
1 Класс 1 — рост в течение 30 сут; класс 2 — рост между 30 и 149 сут; класс 3 — нет роста в
течение 150 сут.
Прогнозируемое время до начала роста, классифицированное по трем широким
категориям, сравнивается сданными, полученными экспериментально на бульонах.
В 798 случаях из 900 испытаний отмечается хорошая степень согласованности меж-
ду результатами измерений и прогнозируемым классом, то есть доля успешных ис-
пытаний составляет 88,6%.
Зачастую модели времени начала роста базируются на замутненности питатель-
ной среды, а не на данных чашечного подсчета. Это вызывает проблемы при валиди-
зации модели на пищевых продуктах, так как замутнение не всегда можно наблю-
дать в высоковязких пли окрашенных пищевых продуктах. В таких случаях могут
потребоваться другие способы определения роста микроорганизмов — например, по
видимому газообразованию или запаху [33], однако эти показатели связаны с чис-
ленностью микроорганизмов не обязательно однозначно, в связи с чем можно ожи-
дать некоторого смещения данных.
256
ГЛАВА 10
10.4.	Ограничения моделей
Прогностические модели обычно создаются на основе хорошо воспроизводимых ла-
бораторных исследований, базирующихся на определенных видах микроорганиз-
мов в жидкой среде, которая обеспечивает хороший рост целевой микробиоты. Впо-
следствии эти данные используют для прогнозирования роста штаммов (или даже
видов или родов микроорганизмов в случае общих моделей порчи) в широком диа-
пазоне пищевых продуктов при различных условиях. Поэтому неудивительно, что
при практическом использовании все модели имеет те или иные недостатки. Для
корректного применения и интерпретации моделей необходимо понимать причины
расхождения между ^моделью и измеряемыми показателями, а также иметь возмож-
ность определить наиболее вероятных из них для исправления ошибки. Это позво-
лит наилучшим образом использовать уже собранные данные, организовать допол-
нительный их сбор и усовершенствовать методы моделирования.
Хотя ограничения моделей широко обсуждаются в специальной литературе,
многие аспекты их ограничения относятся к другим методам, используемым микро-
биологами-пищевиками, в частности, к методам тестирования сроков хранения и
провоцирующих тестов. Такие методы важны и обычно позволяют определить пове-
дение микроорганизмов непосредственно в пищевом продукте и учесть все факторы,
влияющие на их рост. Результаты, однако, зачастую базируются на относительно не-
больших объемах экспериментальных данных и могут применяться только для кон-
кретных условии проведения испытаний. На практике многие микробиологи-пище-
вики используют прогностические модели лишь для определения возможной реак-
ции того или иного микроорганизма па условия окружающей среды с последующим
подтверждением результатов провоцирующим тестированием.
Существует несколько причин «отказа» модели, и связаны они с процессами ва-
лидизацип или верификации.
10.4.1.	Проблемы валидизации
Если получены неудовлетворительные результаты валидизации (то есть модели не
соответствуют данным, которые использовались при их разработке), то такие моде-
ли нс следует подвергать верификации. Причинами неудовлетворительной валиди-
зации могут быть исходные данные и примененные методы моделирования.
Исходные данные
Данные должны представлять весь диапазон моделируемых условий. Если исследо-
валось недостаточное количество условий среды, особенно в областях, оказываю-
щих существенное влияние на поведение микроорганизмов (то есть вблизи границ
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
257
роста), то такая модель может и не отражать наблюдаемую реакцию. Для большин-
ства кинетических моделей роста микроорганизмов необходим хороший контроль
содержания инокулята или следует использовать технику моделирования, позво-
ляющую учитывать вариативность данных. Как правило, содержание инокулята со-
ставляет 102 104 КОЕ/мл (или КОЕ/г). Такое его содержание позволяет получить
хорошую оценку численности микроорганизмов в начальных фазах с помощью тра-
диционных методов и обеспечивает длительный период экспоненциального роста.
Если содержание инокулята слишком высоко, то микроорганизмы до перехода в
стационарную фазу могут не полностью войти в экспоненциальную фазу роста, так
что его оценка окажется неправильной. В случае слишком низкого содержания ино-
кулята оценка лаг-фазы может оказаться заниженной, поскольку для охвата всего
диапазона вариативности, ожидаемого в этот период, будет присутствовать слиш-
ком мало клеток [60]. Некоторые модели основаны на времени начала помутнения
или достижения определенной оптической плотности. В этих случаях время дости-
жения порогового значения зависит не только от условий среды, но и от содержания
инокулята, то есть при идентичных условиях время обнаружения может меняться в
зависимости от содержания инокулята (рис. 10.7). Такие модели обычно не позволя-
Рис. 10.7. Время обнаружения роста микроорганизмов в зависимости от содержания инокулята
17 Зак. 557
258
ГЛАВА 10
ют корректировать начальную концентрацию инокулята, в связи с чем применять их
следует с большой осторожностью. Некоторые рекомендации по сбору данных для
кинетического моделирования роста микроорганизмов приведены в работе [68].
Методы моделирования
Выбор модели может существенно влиять на процесс валидизации. Для точного оп-
ределения параметров кривой роста микроорганизмов во многих первичных моде-
лях большое значение имеет количество и выбор данных для каждого исследуемого
условия среды. Считается, что кривая роста должна иметь по крайней мере 8 точек
данных, а их расположение должно обеспечить определение основных точек переги-
ба кривой (то есть окончание лаг-фазы, середину и конец экспоненциальной фазы
роста). Для одностадийных моделей это не так важно (при условии, что весь набор
данных содержит достаточное количество точек). Выбор первичных (например,
Gompertz и Logistic) и вторичных (полиномиальной, корпеквадратичной) моделей
влияет на их способность описывать экспериментальные данные, так как все модели
основаны на определенных предположениях. И наконец, методы, используемые для
определения параметров моделей, могут зависеть от начальных значений, приме-
няемых в программах оптимизации, которые, в свою очередь, могут находить не са-
мое лучшее решение.
11еудача на стадии валидизации модели зачастую обусловлена плохой сходимо-
стью метода при поиске оптимального решения или низкой степенью согласованно-
сти с экспериментальными данными. Даже если статистическая согласованность
модели оказывается достаточной, для визуального сравнения прогнозируемых зна-
чений с исходными данными и проверки наличия биологического смысла рекомен-
дуется использовать графическое представление (двух- или трехмерное).
10.4.2.	Проблемы верификации
Даже если модель хорошо отражает данные, использовавшиеся при ее создании, из
этого еще нс следует, что она применима в других ситуациях. Существует несколь-
ко причин неудовлетворительной верификации модели в других условиях — они
могут быть связаны с исходными данными модели, с данными, используемыми для
верификации, а также с наличием дополнительных факторов, не представленных в
модели.
Исходные данные
Исходные данные получают при изучении единственного штамма микро-
организмов или смеси микроорганизмов разных штаммов, видов и даже родов.
Выбор микроорганизма(ов) очень важен. Если они выделены из среды, сильно
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
259
отличающейся от типовой среды пищевого продукта, то их поведение в продукте
может значительно отличаться. И наоборот, если штамм(ы) выбраны по критерию
их стойкости к условиям среды, то их реакция может допускать значительно более
быстрый рост по сравнению с ожидаемым. Модели для патогенных микроорга-
низмов зачастую основаны на «безопасном» подходе, который не всегда полезен
для моделей! порчи пищевых продуктов, так как может приводить к чрезмерному
занижению срока хранения пищевого продукта по микробиологическим показа-
телям. Хотя модели порчи могут быть построены на разных штаммах (видах, родах)
микроорганизмов, их выбор должен отражать конкретную микрофлору, явля-
ющуюся основной причиной порчи. Если, например, в случае порчи рыбы в модели
отсутствует основной вызывающий порчу микроорганизм (в частности, Shewenella
putrefacie ns}, то прогноз, скорее всего, будет неудачным.
Обычно принято считать, что скорость роста микроорганизмов зависит от усло-
вий среды. Тем не менее период лаг-фазы или /?□ (работа, которая должна быть вы-
полнена перед началом размножения микроорганизмов, [55]), зависит не только от
существующих условий среды, по и от фазы роста на момент инокуляции [74], сте-
пени повреждения клеток [64) и предыдущих условий роста [69, 74]. Установлено,
что /?о с увеличением разницы температур между исходными и текущими условиями
роста возрастает линейно [23]. В результате верификация длительности лаг-фазы
обычно бывает неудовлетворительной и зачастую не публикуется. Поэтому при ве-
рификации модели вместо длительности лаг-фазы иногда используют время дости-
жения определенного увеличения численности микроорганизмов (например, Ещоо)-
Некоторые системы моделирования третьего уровня позволяют получать прогнозы
без длительности лаг-фазы (которые могут быть вполне адекватными, если целевой
микроорганизм хорошо адаптируется к конкретной среде) или изменять ее длитель-
ность исходя из практического опыта.
В экстремальных условиях размножение микроорганизмов более вариативно
[14, 43]. Хотя результаты валидизации модели, разработанной на данных, получен-
ных в экстремальных средовых условиях, могут быть вполне удовлетворительными,
однако верификация на других подробных данных может оказаться уже неудовле-
творительной (вследствие вариативности микробиологический реакций) даже при
повторении опытов в той же самой лаборатории в идентичных условиях. Значи-
мость проблемы можно определить путем использования при разработке модели по-
вторных данных, особенно вблизи границ роста. Если выяснится, что воспроизводи-
мость результатов неудовлетворительна (по результатам анализа графиков изме-
ренных значений относительно прогнозируемых или относительной ошибки 7?Едля
каждого условия), то одним из решений может стать удаление данных вблизи гра-
ниц и повторное построение модели на оставшихся данных. В этом случае область
интерполяции сужается, но зато полученная модель окажется более надежной.
260
ГЛАВА 10
Данные, используемые для верификации
Явно отрицательные результаты верификации иногда отражают качество исполь-
зуемых данных. Например, если использованы опубликованные данные, то при их
получении могли быть замерены нс все условия среды, и некоторые из них прихо-
дится оценивать заново, а анализируемые микроорганизмы могли выбираться по
иным причинам. В случае моделей порчи микробиота конкретных пищевых продук-
тов в различных странах бывает разной в зависимости от сырья и местных условий.
В многокомпонентных пищевых продуктах поведение микроорганизмов может от-
ражать их рост лишь в некоторой части пищевого продукта, а анализ условий среды
(например, значений pH или на,) мог быть сделан для всего продукта. Некоторые мо-
дели формально учитывают aw, но в действительности они разработаны при исполь-
зовании одного конкретного гигроскопического вещества (увлажнителя), зачастую
NaCl, и это трансформировалось в значение aw. Если верифицировать такие модели
на данных, полученных при использовании другого увлажнителя, то степень согла-
сован носги модели с этими данными оказывается совершенно неудовлетворитель-
ной, особенно в области низких значений aw.
Влияние дополнительных факторов
Из-за наличия факторов, не представленных в модели, последнюю иногда вообще не
подвергают верификации на некоторых типах пищевых продуктов. Реальные пище-
вые продукты намного сложнее экспериментальных бульонов — в них работают и
другие факторы, влияющие на рост микроорганизмов — в частности структура про-
дукта, наличие дополнительных противомикробных системы (естественно присут-
ствующих или внесенных консервантов, кислот, различный состав газовой среды
при храпении) и присутствие микроорганизмов-конкурентов. Все эти факторы
обычно делают прогностические модели более безопасными. Кроме того, во многих
моделях определен диапазон условий, использовавшихся при их создании. Несмот-
ря на то что зачастую предполагается пригодность всех комбинаций условий для ве-
рификации, в действительности область интерполяции (МСР) модели может ока-
заться значительно меньше, и, соответственно, результаты верификации модели
оказываются неудовлетворительными. Здесь очень важен выбор подкислителя. При
разработке многих моделей используют соляную (хлороводородную) кислоту, тогда
как в рецептуру пищевых продуктов входят органические кислоты, вносящие свой
вклад в значение pH, не учтенный в модели.
Процесс верификации зачастую имеет целью определить границы области при-
менения модели. Области, в которых верификация дает не очень хорошие результа-
ты, очень важны для определения будущих направлений экспериментов.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
261
10.5.	Некоторые тенденции
10.5.1.	Расширение условий моделирования
Получение и накопление данных роста микроорганизмов для построения микро-
биологических моделей обходится очень недешево. Для наилучшего использования
имеющихся данных желательно расширять их путем учета новых факторов. Извест-
ны примеры расширения прогностических моделей, основанных па влиянии темпе-
ратуры, значений pH и ахс, за счет учета влияния нитрита [16] и диоксида углерода
[65]. Во избежание экстраполяции на области, нс покрываемые всей матрицей, пла-
нирование эксперимента при этом должно предусматривать достаточное количест-
во условий, находящихся внутри областей интерполяции старых и новых наборов
данных. Подробнее о возможных рисках, связанных с добавлением новых данных,
см. в [42]. При расширении условий необходимо повторно провести стадии валидп-
зацпи и верификации модели.
Разработка более полезных моделей, прогнозирующих поведение микроорга-
низмов в динамически меняющихся условиях среды (то есть в условиях переменных
температур, pH, aw), потребует применения новых подходов.
10.5.2.	Микробиологические прогнозы и другие факторы,
влияющие на срок хранения
Причиной порчи нищевых продуктов могут быть как микробиологические и биохи-
мические, так и органолептические изменения, например, ухудшение текстуры или
цвета продукта. Тем нс менее во многих случаях для определения срока хранения ис-
пользуют уровни микробиологических показателей; в частности, началом органо-
лептической порчи считаются уровни 106-108 КОЕ/г для общего подсчета [40],
106~1()8 КОЕ/г для Pseudomonas [36,37] и 107 КОЕ/г для Shewanella putrefaciens\QQ],
В других же случаях взаимосвязь между содержанием микроорганизмов и ухудше-
нием органолептических свойств не столь четкая. Отмечается слабая корреляция
между окончательной численностью микроорганизмов и сроком хранения ветчины
в упаковке с РГС и в вакуумной упаковке при 5 °C [1]; в другой работе сообщается,
что единое правило для прогнозирования сроков хранения, основываясь лишь на
микробиологических показателях, довольно трудно [39]. В последней работе отме-
чается длительное хранение копченой рыбы с высоким микробным числом без за-
метного ухудшения органолептических характеристик и наличие органолептически
неприемлемых образцов с низким микробным числом. В связи с этим делается вы-
вод, что химические показатели срока хранения оказываются более надежными, чем
262
ГЛАВА 10
общее содержание микроорганизмов. Поэтому в будущем необходимо разработать
больше моделей, учитывающих как органолептические и химические показатели,
так и микробиологические. Эффективность модели может заметно снижаться с уве-
личением количества учитываемых факторов, в связи с чем потребуется разработка
новых критериев приемлемости.
10.5.3.	Применение прогностических моделей в пищевой
промышленности
В настоящее время нам известно очень небольшое число предприятий пищевой про-
мышленности, регулярно использующих прогностические модели, но в ближайшие
пять лет их станет намного больше [13]. Этому способствует то обстоятельство, что
прогностические модели и необходимые микробиологические данные становятся
значительно доступнее.
Специалистам, использующим в своей работе микробиологические модели, мы
можем рекомендовать больше усилий направлять на получение собственных, внут-
рифирменных данных для их верификации. Прогностические данные о длительно-
сти лаг-фазы, скорости роста микроорганизмов или значениях Гщоо желательно
сравнивать с соответствующими данными но реальным пищевым продуктам в ходе
обычных испытаний сроков хранения.
Источники дополнительной информации
Большое значение для прогностической микробиологии имеют проекты Combasew
Growth Predictor. Combase — это объединенная база данных по микробиологическим
реакциям в пищевых средах [7], a Growth Predictor содержит общедоступные модели
для патогенных микроорганизмов, разработанные в рамках программы Food
MicroModel (http://www.ifr.bbsrc.ac.uk/safety). Наиболее полный обзор работ по про-
гностической микробиологии приведен в книге Predictive Microbiology. Theory и
Application [46], вышедшей в свет 10 лет назад.
Литература
1.	AHVENAINEN, R„ S КУТТА, Е„ K1V1KATAJA, R. L. Factors affecting the shelf-life of
gas-and-vacuum-packed cooked meat products. Part 1: Sliced ham // Lebens-
mittel-Wissenschaftund-Technologic, 1989, 22, 391-398.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
263
2.	ALBER, S. A., SCHAFFNER, D. W. Evaluation of data transformations used with the square
root and school field models for predicting bacterial growth rate //Applied and Environmental
Microbiology, 1992, 58(10), 3337-3342.
3.	Progress made in the preparation of draft Commission Regulation on microbiological criteria for
foodstuffs (SANCO/4198/2001, rev 5): Working document 2.6.2003/PM SANCO
420594/2003. — European Commission, 2003.
4.	AUGUSTIN, J., CARLIER, V. Mathematical modelling of the growth rate and lag time for
Listeria monocytogenes’, InternationalJournal of Food Microbiology, 2000, 56, 29-51.
5.	BARANYI, J., ROBERTS, T. A. Mathematics of predictive food microbiology // Int.J. of Food
Microbiology, 1995, 26, 199-218.
6.	BARANYI, J., ROBERTS, T. A. Principles and application of predictive microbiology of the
effects of preservative factors on microorganisms // The Microbiological Safety and Quality of
Foods /Lund, B., Baird-Parker, T., Gould G., — Aspen Publishers: Gaithersburg, MD, 2000. —
P. 342-358.
7.	BARANYI, J., TAMPLIN, T. A new international effort for the advance of Predictive
Microbiology ComBase: combined database of microbial responses to food environment //
Predictive Modelling in Foods, 4th International Conference /Van Tmpc, J. F. M., Geeraerd,
A. IL, Leguerinel, L, Mafart, P. - 2003. - P. 50-51. — (ISBN 90-5682-400-7).
8.	BARANYI, J., ROBINSON, T. P„ KALOTI, A., MACKEY, В. M. Predicting growth of
Brochothrix thermosphacta at changing temperatures // Int.J. of Food Microbiology, 1995, 27,
61-75.
9.	BARANYI, J., ROSS, B., MCMEEKIN, T. A., ROBERTS, T. A. Effects of parameterization on
the performance of empirical models used in predictive microbiology // Food Microbiology,
1996.13,83-91.
10.	BARANYI, J., PIN, C., ROSS, T. Validating and comparing predictive models // Int.J. of Food
Microbiology, 1999,48, 159-166.
11.	BETTS, G., EVERIS, I... Modelling systems and their impact in food microbiology // Emerging
Technologies for the Food Industry. — CSIS: Madrid, 2002.
12.	BETTS, G. D., LINTON, P. Microbial Spoilage: Modelling growth of lactic acid bacteria in
relation to chilled products: CCFRA R&D Report No 61. — CCFRA, UK, 1998.
13.	BETTS, G. D., EVERIS, L. K., WHITE, P. Microbial Spoilage: Modelling growth of meat
spoilage bacteria: CCFRA R&D Report No 138. - CCFRA, UK, 2001.
14.	BLACKBURN, C. DE W. Modelling shelf-life // The Stability and Shelf-life of Food /
Kilcast, D., Subramanian, P. — Woodhead Publishing: Cambridge, UK, 2000. — P. 55-78.
15.	BRATCHELL, N„ MCCLURE, P. J., KELLY, T. M„ ROBERTS, T. A. Predicting microbial
growth: graphical methods for comparing models // Int.J. of Food Microbiology, 1990, 11,
279-288.
16.	BUCHANAN, R. L., BAGI, L. K. Expansion of response surface models for the growth of
Escherichia coli O157:H7 to include sodium nitrite as a variable // Int.J. of Food Microbiology,
1994,23,317-332.
17.	BUCHANAN, R. L„ BAGI, L. K„ GOINS, R. V., PHILIPS, J. G. Response surface models for
the growth kinetics of Escherichia coli O157:H7 // Food Microbiology, 1993, 10, 303-315.
18.	CAST1LLEIO-RODRIGUEZ, A. M„ GARCIA-GIMENO, R. M„ ZURER COSANO, G„
BARCO ALCALA. E., RODRIGUEZ PEREA, M. R. Assessment of mathematical models for
264
ГЛАВА 10
predicting Staphylococcus aureus growth in cooked meat, products //,/. of Food Protection,
2002, 65(4), 659-665.
19.	DAVEY, K. R. A predictive model for combined temperature and water activity on microbial
growth during the growth phase //./. of Applied Bacteriology, 1989, 67, 483-488.
20.	DAVEY, K. R. Review paper. Modelling the combined effect ol temperature and pH on the
rate coefficient lor bacterial growth // Int. J. of Food Microbiology, 1994, 23, 295-303.
21.	DAVEY, K. R., DAUGHTRY, B. J. Validation of a model for predicting the combined effect of
three environmental factors on both exponential and lag phases of bacterial growth:
temperature, salt concent ration and pH // Food Research International, 1995,28 (3), 233-237.
22.	DEEIGNETTE-MULEER, M. E. Relation between the generation time and the lag time of
bacterial growth kinetics // Int. J. of Food Microbiology, 1995, 43, 97-104.
23.	DEEIGNETTE-MUEEER, M* L., BATY, F„ CORNU, M„ BERGIS, H. The effect of
temperature shift on the lag phase of Listeria monocytogenes // Predictive Modelling in Foods:
4th International Conference / Van Impe, J. F. M., Gacraerd, A. IE, Lcguerinel, I., Mafart, P,
(eds). - 2003. -P. 209-211. - (ISBN 90-5682-400-7).
24.	DEVEIEGHERE, F., VANBELLE, B„ DEBEVERE, J. Shelf-life of modified atmosphere
packed cooked meat products: a predictive mode! // Int. J. of Food Microbiology, 1999, 46,
57-70.
25.	DEVEIEGHERE, F„ GEERARD, A. I E, VERSYK, K.J., BERNAERT, U„ VAN IMPE,J. F.
DEBEVERE, J. Shelf-life of modified atmosphere packed cooked meat products: addition ol
Na-lactate as a fourth shelf-life determinat ive factor in a model and product validation // Int.J.
of Food Microbiology. 2000, 58, 93-106.
26.	DEVEIEGHERE, F„ GEERARD, A. H. VERSYK, K. J„ VANDEWATAERE, B., VAN
1M PE, J. F., DEBEVERE, J. Growth of Listeria monocytogenes in modified atmosphere packed
cooked meat products: a predictive model // Food Microbiology, 2001, 18, 53- 66.
27.	EVANS, D. G. EVERIS, E. K„ BETTS, G. D. Use of survival analysis and classification and
regression trees (CART) to model the growth/no growth boundary of spoilage yeasts as
affected by alcohol, pH, sucrose, sorbate and temperature // Int.J. of Food Microbiology, 2004,
92(1), 55-67.
28.	GARCIA-GIMENO, R. M., CASTILLEJO, A. M., RINCON, F., ZURERA, G.
PEREZ-RODRIGUEZ, F. Response surface vs Davey model for the estimation of St. aureus
growth and different conditions of temperature, pH, salt, nitrite and aerobic/anaerobic
atmosphere // Predictive Modelling in Foods: 4th International Conference / Van Impe,
J. F. M„ Geeraerd, A. IE, Leguerincl, 1., Mafart, P. (eds) - 2003. - P. 132-134.
29.	GENIGEORGIS, C. A., MENG, J., BAKER, D. A. Behaviour of non-proteolytic Clostridium
botulinum Type В and E spores in cooked turkey and modelling lag phase and probability of
t oxigenesis //J. of Food Science, 1991,56 (2), 373-379.
30.	GIBSON, A. M., BRATCHELL, N., ROBERTS, T. A. Predicting microbial growth: growth
responses of Salmonellae in a laboratory medium as affected by pH, sodium chloride and
storage temperature // Int. J. of Food Microbiology, 1988, 6, 155-178.
31.	J AGANNATH, A., NAKAMURA, I., TSUCHIDO, T. Modelling the combined effects of pH,
temperature and sodium chloride stresses on the thermal inactivation of Bacillus subtilis spores
in a buffer system //./. of Applied Microbiology, 2003, 95, 135-141.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
265
32.	JARVIS, В. Sampling for microbiological analysis // The Microbiological Safety and Quality of
'Food, Vol. II / Lund, В. M., Baird-Parker, T. C., Gould, G. W. - 2000. - P. 1601-1733. -
(LSBNO 8342 1323 0)
33.	JENKINS, P„ POULOS. P. G„ COLE, M. B., VANDEVEN, M. IL, LEGAN, J. D. The
boundary for growth of Zygosaccharomyces bailii in acidified products described by models for
time to growth and probability of growth // J. of Food Protection, 2000, 63 (2), 222-230.
34.	J ONES, I. E. A real-time database/models base/experr system in predictive microbiology //,/
of Industrial Microbiology, 1993, 12,268-272.
35.	KOUTSOUMANLS, K. Modelling of the shelf-life offish under nonisothermal conditions //
Applied and Environmental Microbiology, 2001, 67(4), 1821-1829.
36.	KOUTSOUMANLS, K., NYCI1AS, G. E. Application of a systematic procedure to develop a
microbial model for rapid fish shelf-life predictions // Int. J. of Food Microbiology, 2000. 60,
171-184.
37.	KOUTSOUMANIS, K„ GIANNAKOUROU, M. C„ TAOUKIS, P. S„ NYCHAS, G. E.
Application of a shelf-life decision system (SLDS) to marine cultured quality // Int.J. ()J Food
Microbiology, 2002, 73, 375-382.
38.	LEBERT. L, BAUCOUR, P„ DAUDIN, J. D„ LEBERT, A. Prediction of bacterial growth in
dynamic water activity condition // Predictive Modelling in Foods: 4th International
Conference / Van Impe, J. E. M., Geeraerd, A. IL, Leguerincl, I., Mafart, P. — 2003. —
P. 247-249. -(ISBN 90-5682-400-7)
39.	LEROI, E„ JOl'FRAUD, J. J , CHEVALIER, F„ CARDINAL, M. Research ofquality indices
for cokl-smoked salmon using a step-wise multiple regression of microbiological counts and
physico-chemical parameters //J. of Applied Microbiology, 2001,90, 578-587.
40.	LYHS, V., LAHT1NEN, J.. EREDIKSSON-AHOMAA, M„ 11YYTIA-TREES, E„ ELEING,
K., KORKEALA, II. Microbiological quality and shelf-life of vacuum-packaged gravid
rainbow trout stored at 3 and 8 °C // Int. J. of Food Microbiology, 2001.70, 221-230.
41.	MAS AN A, M. O., BARANYIJ. Adding new factors to predictive models: the effect on the risk
of extrapolation // Food Microbiology, 2000, 17, 367-374.
42.	MASANA, M. O., BARANYI, J. Growth/no growth interface of Brochothrix thermosphacta as
a function of pH and water activity// Food Microbiology, 2000, 17, 485-493.
43.	McCLURE, P. J., BLACKBURN, C. DE W„ COLE, M. B„ CURTIS, P. S. JONES, J. E.,
LEGAN, J. D„ OGDEN, I. D„ PECK, M. W„ ROBERTS, T. A., SUTHERLAND,). P.
WALKER, S. J. Modelling the growth, survival and death of microorganisms in foods: the UK
EoodMicromodcl approach: Review paper// Int.J. of Food Microbiology, 1994, 23, 265-275.
44.	McCLURE, P. J„ BEAUMONT, A. L„ SUTHERLAND, J. P„ ROBERTS, T. A. Predictive
modelling of growth of Listeria monocytogenes. The effects on growth of NaCI, pH, storage
temperature and NaNO, // Int.J. of Food Microbiology, 1997, 34, 221 -232.
45.	McDONALD, К., SUN, D.-W. Predictive food microbiology for the meat industry: a review//
Int. J. of Food Microbiology, 1999, 52, 1-27.
46.	McMEEKIN, T. A., OLLEY, J. N„ ROSS, T., RATKOWSKY, D. A. Predictive Microbiology.
Theory and Application — Research Studies Press Ltd.: Taunton, 1993.
47.	McMEEKIN, T. A., PRESSER, K., RATKOWSKY, D., ROSS, T., SALTER, M.,
T1ENUNGOON, S. Quantifying the hurdle concept by modelling the bacterial growth/no
growth interface //Int.J. of Food Microbiology, 2000, 55, 93-98.
266
ГЛАВА 10
•18. MELLEFONT, L. A., McMEEKIN, T. A., ROSS, T. Performance evaluation of a model
describing t he effects of temperature, water activity, pl I and lactic acid concentration on the
growth ot Escherichia coli / / Int.J. of Food Microbiology, 2003, 82, 45-58.
19. NEUMEYER. K„ ROSS, T„ THOMSON, G. McMEEKIN, T. A. Validation of a model
describing the effects of temperature and water activity on the growth of psychro trophic
pseudomonads // Int.J. of Food Microbiology, 1997, 38, 55-63.
50.	OSCAR, T. P. Response surface models for effects of temperature, pH, and previous growth pH
on growth kinetics of Salmonella typhimurium in brain heart infusion broth //J. of Food
Protection, 1999, 62(2), 106- 111.
51.	OSCA R, T. P. Response surface models for effects of temperature and previous temperature on
lag time and specific growth rate of Salmonella typhimurium on cooked ground chicken breast
//./ of Food Protection, 1999, 62(10), 1111-1114.
52.	OSCAR, T. P. Variation of lag time and specific growth rate among 11 strains of Salmonella
inoculated onto sterile ground chicken breast burgers and incubated at 25 °C // J. of Food
Safety, 2000, 20, 225-236.
53.	OSCAR, T. P. Development and validation of a tertiary simulation model for predicting the
potential growth of Salmonella typhimurium on cooked chicken // Int. J. of Food Microbiology,
2002,76,177-190.
51.	PIN, C„ SUTHERLAND, J. P., BARANYI, J- Validating predictive models of food spoilage
organisms // J. of Applied Microbiology, 1999, 87, 491-499.
55.	PIN, C. GARCIA DE FERNANDO, G. D„ ORDONEX, J. A., BARANYI, S. Analysing the
lag-growth rate relationship of Yersinia entcrocolitica // Int.J. of Food Microbiology, 2002, 73,
197-201.
56.	RATKOWSKY, D. A., ROSS, T„ MACARIO, N., DAMMETT, T. W., KAMPERMAN, L.
Choosing probability distributions for modelling generation time variability // I. of Applied
Bacteriology, 1996, 80, 131-137.
57.	ROSS, T. Indices for performance evaluation of predictive models in food microbiology //J. of
Applied Bacteriology, 1996, 81,501-508.
58.	ROSS, T. Predictive Food Microbiology in the Meat Industry: MSRC 003. — Meat and Livestock
Australia, 1999
59.	ROSS, T., BARANYI, J., McMEEKIN, T. A. Predictive microbiology and food safety //
Encyclopaedia of Food Microbiology / Robinson, R. K., Batt, C. A., Patel, P. D. — Academic
Press: London, 2000. - P. 1679-1710.
60.	ROSS, T„ RATKOWSKY, D. A„ MELLEFONT, L. A., MCMEEKIN, T. A. Modelling the
effects of temperature, water activity, pH and lactic acid concentration on the growth of
Escherichia coli // Int. J. of Food Microbiology, 2003, 82, 33-43.
61.	SCHAFFNER, D. W. Predictive modelling Gedanken experiment. Why do microbial growth
data require a transformation? // Food Microbiology, 1998, 15, 185-189.
62.	SEMAN, D. L„ BORGER, A. C., MEYER,J. D., HALL, P. A., MTLKOWSKI, A. L. Modelling
the growth of Listeria monocytogenes in cured ready-to-eat processed meat products by
manipulation of sodium chloride, sodium diacetate, potassium lactate and product moisture
content //J. of Food Protection, 2002, 65 (4), 651-658.
63.	SKINNER, G. E„ LARKIN, J. W„ RHODEHAMEL, E. J. Mathematical modelling of
microbial growth: a review // J. of Food Safety, 1994, 24, 175-217.
ПРИНЦИПЫ ВЕРИФИКАЦИИ И ВАЛИДИЗАЦИИ КИНЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ПОРЧИ
267
64.	SMELT, J. Р. Р. М., OTTEN, G. D., BOSS, Л. Р. Modelling the effect of sublethal injury on the
distribution of lag times of individual cells of Lactobacillus plantarum // Int. J. oj Food
Microbiology, 2002, 73, 207-212.
65.	SUTHERLAND, J, P„ BAYLISS, A. T, BRAXTON, D. S„ BEAUMONT, A. L. Predictive
modelling ol Escherichia coli 0157: H7. Inclusion of carbon dioxide as a fourth factor in a
pre-existing model // Int. J. of Food Microbiology, 1997, 37, 113-120.
66.	TAOUKIS, P. S., KOUTSOUMANIS, K„ NYCHAS, G. J. E. Use of time-temperature
integrators and predictive modelling for shelf-life control of chilled fish under dynamic storage
conditions // Int. J. of Food Microbiology, 1999, 53, 21-31.
67.	ТЕ GIFEEL, M. C„ ZWIETERING, M. H. Validation of predictive models describing the
growth of Listeria monocytogenes / / Int. J. of Food Microbiology, 1999, 46. 135-149.
68.	WALKER, S. J., JONES, J. E. Protocols for data generation for predictive modeling //J. of
Industrial Microbiology, 1993, 12,273-276.
69.	WALKER, S. J., ARCHER, P., BANKS, J. G. Growth of Listeria monocytogenes at
refrigeration temperatures///, of Applied Bacteriology, 1990, 68, 157-161.
70.	WALLS, L, SCOTT, V. N. Validation of predictive mathematical models describing the
growth of Escherichia coli O157:H7 in raw ground beef // /. of Food Protection, 1996, 59(12),
1331-1335.
71.	WALLS, L, SCOTT, V. N., BERNARD, D. T. Validation of predictive mathematical models
describing growth of Staphylococcus aureus //J. of Food Protection, 1996, 59(1), 11 -15.
72.	WEI, Q. K., FANG, T. J., CHEN, W. C. Development and validation of growth model for
Yersinia enlerocolitica in cooked chicken meats packaged under various atmosphere packaging
and stored at different temperatures //J. of Food Protection, 2001, 64(7), 987-993.
73.	WHITING, R. C. Microbial modelling in foods // Critical Reviews in Food Science and
Nutrition, 1995, 35(6), 467-494.
74.	WHITING, R. C., BAGI, L. K. Modelling the lag phase olListeria monocytogenes // Int. J. of
Food Microbiology, 2002, 73, 291-295.
75.	WHITING, R. C., BUCHANAN, R. L. A classification of models for predictive microbiology
// Food Microbiology, 1993, 10, 175.
76.	WHITING, R. C., BUCHANAN, R. L. Microbial modelling. Scientific status report // Food
Technology, 1994,48(6), 113-120.
77.	ZAIKA, L. L., PHILLIPS, J. G., BUCHANAN, R. L. Model for aerobic growth of Shigella
flexneri under various conditions of temperature, pH, sodium chloride and sodium nitrite
concentrations ///. of Food Protection, 1992, 35(7), 509-513.
78.	ZWIETERING, M. IL, ROMBOUTS, F. M„ VAN’T RIET, K. Some aspects of modelling
microbial quality of food // Food Control, 1993, 4(2), 89-95.
79.	ZWIETERING, M. IL, CUPPERS, H. G. A. M„ DEWIT, J. C„ VAN’T RIET, K. Evaluation
of data transformations and validation of a model for the effect on bacterial growth // Applied
and Environmental Microbiology, 1994, 60(1), 195-203.
ГЛАВА 11
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ
ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
И. А. Фархат,
Университет Ноттингем, Великобритания
11.1.	Введение
Если некоторая система подвергается фазовому переходу от стеклообразного к ре-
зпноподобному состоянию, то стабильность пищевых продуктов, фармацевтиче-
ских препаратов и их основных ингредиентов обычно существенно снижается (за
исключением липидов), что подтверждается примерами различных процессов фи-
зической и химической порчи из других глав.
Признание первостепенной важности понятия стеклования для понимания
функционирования пищевых систем сточки зрения технологии производства, ста-
бильности, органолептического восприятия и т. д. привело к развитию «науки о пи-
щевых полимерах» или «науки о пищевых материалах», являющейся важнейшим
направлением современной науки о пищевых продуктах. Некоторые аспекты, пос-
вященные интерпретации поведения компонентов пищевых продуктов относитель-
но их молекулярной мобильности или времени релаксации, до некоторой степени
заимствованы из органической и неорганической химии (например, химии синтети-
ческих полимеров, керамики, металлов и т. д.). Молекулярная мобильность и другие
непосредственно или косвенно связанные физические свойства — удельный объем и
11.ютность, вязкость, модуль упругости и другие реологические свойства — обычно
описываются в зависимости от «нормированной» (Т^/Т) или «смещенной» (Т - Т^)
температуры (/’ — текущая температура, например, температура обработки или тем-
пература хранения, а — температура, при ко торой происходит обратимый переход
от стеклообразного к резипоподобному состоянию или наоборот [29]). Поэтому экс-
периментальное определение 7g и ее зависимость от состава продукта являются важ-
нейшими отправными точками для понимания процессов его обработки и прогнози-
рования стабильности при хранении 13, 5, 27, 29]. Важно помнить о том, что фазовый
переход стекло-резина происходит в широком диапазоне температур, который! для
некоторых систем (например, крахмала) может составлять несколько десятков гра-
дусов.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
269
Кристаллическое состояние допускает применение разнообразных аналитиче-
ских средств — дифракции рентгеновских лучей, микроскопии, ядерного магнитного
резонанса твердой фазы и т. д., позволяющих получить полное трехмерное описание
данного состояния, однако изучение стекловидного состояния зачастую основано на
наблюдениях за изменением реологических свойств (см. выше), происходящих при
в стеклообразном материале в начале перехода в резпноподобное состояние. На
выбор метода анализа влияют ряд научных и прикладных аспектов. Стеклование —
это кинетическое превращение, и температура, при которой оно происходит, являет-
ся не физической постоянной системы, а зависит от временной шкалы измерений.
Как правило, десятикратное уменьшение временной шкалы измерений (или увели-
чение частоты) [30] ведет к увеличению примерно на 3 °C согласно уравнению
Вильямса-Ландела-Феррп (ВЛФ) [37]. При использовании любого метода измере-
ния очень важно точно указывать эту характеристику или стараться экстраполиро-
вать результаты на обычную временную шкалу.
Выбор аналитического метода зачастую диктует природа образца. Основными
вопросами, которые требует рассмотрения, являются отбор проб (их количество и
форма), чувствительность, контроль поступления и потери влаги во время измере-
ния, подготовка образцов, компетентность персонала, затраты времени, стоимость
и т. д. Многие из них мы рассмотрим ниже для каждого метода, причем затронем
лишь наиболее распространенные методы измерения температуры стеклования пи-
щевых продуктов и их ингредиентов.
11.2.	Измерение температуры стеклования
11.2.1.	Дилатометрия
Увеличение удельного объема V(объема на единицу массы, м3- кг'1)стеклообразной
системы с повышением температуры проявляется (при приближении к ее интервалу
температуры стеклования) по изменению тангенса угла наклона прямой!, отражаю-
щей! разницу в коэффициенте объемного теплового расширения а (м3- кг 1 • К-1) для
стеклообразного и резиноподобного состояний (рис. 11.1). Для определения 7’„поли-
меров это явление использовалось одним из первых [30].
Одним из методов определения является дилатометрия, основанная на изме-
рении расширения стеклообразной системы, погруженной в нспластифицирую-
щуюся жидкость (например, ртуть или кремниевое масло), в некотором диапазоне
температур [30]. Этот несложное определение может выполняться с использовани-
ем относительно недорогого стеклянного дилатометра, погруженного в тсрмостати-
руемую прозрачную жидкость, выбор которой зависит от исследуемого диапазона
ч
Рис. 11.1. Изменение удельного объема V и коэффициента объемного теплого расширения а
вблизи температуры Тд (по [30])
температур, однако одним из недостатков этого метода является искажение резуль-
татов вследствие захвата воздуха. Другим недостатком является ограниченный кон-
троль за точностью скоростей нагревания/охлаждения и ограниченный диапазон
доступных скоростей! (обычно низкие скорости нагревания, меньше 1 К/мин).
Типичный пример использования простого боросиликатного стеклянного дила-
тометра (фирмы Merck UK Ltd) для измерения температуры стеклования модельной
пищевой системы на основе крахмала приведен на рис. 11.2.
Рис. 11.2. Измерение перехода стекло-резина образца модельной пищевой системы с помощью
дилатометрии. Образец — прессованная смесь из пшеничного крахмала и сахара (80 : 20), содер-
жащая 15% влаги (по сырой массе) — погружен в жидкий силикон
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
271
Совершенствование дилатометрии связано главным образом с увеличением
числа способов распознавания изменения размеров образца при повышении темпе-
ратуры — например, путем фиксации изменения объема, когда образец помешается
между двумя электродами (емкостная сканирующая дилатометрия, Capacitance
Scanning Dilatometry, CSD [1]) или использования для термомеханического анализа
электронных преобразователен {Thermo Mechanical Analysis, ТМА~). Последний при-
меняется для определения коэффициента линейного теплового расширения посред-
ством измерения изменений размеров образца как функций температуры пли вре-
мени при заданной температуре (обычно с помощью зонда, закрепленного на по-
верхности образца, см. рис. 11.3). Основной недостаток этого метода — потеря влаги
во время нагревания.
Рис. 11.3. Результаты ТМА-анализа стеклования шелушенных зерен риса (содержание влаги
14,4%). По [32]
11.2.2.	Калориметрия
В ходе нагревания вещества, находящегося в стеклообразном состоянии, при темпе-
ратуре Tg происходит изменение энтальпии (теплосодержания) Н (Дж • кг \), по-
добно упоминавшемуся выше изменению удельного объема, что приводит к ступен-
чатому изменению удельной теплоемкости С (Дж • кг“1 • К1), обозначаемой также
как С}) (в большинстве исследований пищевых продуктов преобладают условия по-
стоянного давления, или оно меняется незначительно, см. рис. 11.4). Изменения Ср
272
ГЛАВА 11
Рис. 11.4. Изменение энтальпии (/-/) и удельной изобарной теплоемкости (Ср) вблизи Тд. По [30]
зачастую используются для наблюдения за фазовым переходом стекло-резина с
помощью калориметрических методов, в частности, методом дифференциальной
сканирующей калориметрии {Differential Scanning Calorimetry, DSC}, являющимся
одним из наиболее широко применяемых методов определения температуры стек-
лования [ 15]. Образец, обычно массой в несколько мг, помещается в специальный
герметичный сосуд («пэп») из алюминия или нержавеющей стали.
Выделяют два основных типа дифференциальных сканирующих калориметров.
При использовании теплопоточного калориметра образец и эталон (обычно пустой
Л5С-пэн) помещают в общую печь и измеряют разницу температур между образцом
и эталоном в стационарном процессе, которая пропорциональна удельному тепло-
вому потоку (коэффициент пропорциональности определяется путем калибровки).
[5 компенсирующем калориметре фиксируется разность электрической энергии, не-
обходимой для нагревания образна с той же скоростью, что и эталона. Образец и эта-
лон помещают в две отдельные печи, в которых создается одинаковый температур-
но-временной режим [19].
£)5С-гермограмма зачастую имеет вид графика удельного теплового потока
((Iq/dt П7) относительно температуры. Использование соответствующих калибро-
вочных данных об удельном тепловом потоке в стационарной области для материа-
лов с известной удельной теплоемкостью (таких, как сапфир [2, 10]), позволяет по-
строить график абсолютной удельной изобарной теплоемкости относительно тем-
пературы. Типичная термограмма удельной изобарной теплоемкости относительно
температуры для промышленного образца сухого зернового завтрака (содержание
сахара — около 17%, влаги — около 5% по сырой массе) приведена на рис. 11.5.
Как мы уже отмечали выше, величина 7g зависит от выбранного времени прове-
дения измерений, которой в случае DSC может меняться в зависимости от скорости
нагревания. В большинстве случаев определение температуры стеклования с помо-
щью DSC обычно проводят при скорости нагревания 10-20 СС в минуту, и 7g возрас-
тает линейно [ 13, 201.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
273
Температура, °C
Рис. 11.5. Вид DSC-термограммы при повторном нагревании образца сухого зернового завтрака.
Ступенчатое изменение Ср четко указывает на фазовый переход стекло-резина. Пунктирные ли-
нии дают наглядное представление об удельной теплоемкости в стеклообразном, резиноподоб-
ном и жидком состояниях
Зачастую первое выявление нагревания стеклообразных систем, зависящее от
их Tgii температурной истории, происходит в эндотерме, возникающим между тем-
пературой, при которой образец хранился, и температурой, при которой завершает-
ся фазовый переход стекло-резина. Этот эндотерм — снижение энтальпии, связан-
ное с физическим старением стеклообразных систем [17]. Поскольку снижение эн-
тальпии в пределах экспериментальной шкалы времени DSC обычно является
необратимым, переход стекло-резина лучше характеризует второй цикл нагрева-
ния. Использование методов DSC с одновременным модулированием температуры
позволяет в значительной степени преодолеть проблему перекрытия между так на-
зываемыми «обратимыми» (например, стеклование) и «необратимыми» (например,
снижение энтальпии) термическими явлениями (см. работы М. Reading et al. за по-
следние два десятилетия, в частности, [11,26]).
11.2.3.	Реология
Механические свойства стекловидных систем существенно изменяются при превы-
шении текущей температурой значения температуры фазового перехода стекло-ре-
зина. Если температура превышает Т& вязкость и модуль упругости уменьшаются на
несколько порядков.
Динамический механический анализ {Dynamic Mechanical Analysis, DMA) — один
из наиболее часто используемых реологических методов определения 7^ полимеров
по изменению их вязкоупругих свойств (ос-релаксации) [25, 36]. Измерение модуля
упругости и потерь упругости (£' и Е" или G' и G") в диапазоне частот обычно от 0,01
Ы Зак. 55 7
274
ГЛАВА 11
до 100 Гц может производиться в режимах изгиба, растяжения, сдвига пли сжатия
(при этом наиболее часто используется первый). За температуру стеклования обыч-
но принимается температура начала уменьшения модуля упругости или температу-
ра, при которой тангенс потерь упругости достигает максимума (tg5 = £"/£'). В рабо-
те [ 12] отмечена хорошая корреляция между результатами, полученными методами
DMA и DSC, при этом значение Т& определяемое путем DSC (средняя точка), занима-
ет промежуточное положение между значениями, определяемыми по снижению Е' и
по максимуму tg8 (метод DMA). Для некоторых систем tgмoжeт варьировать в широ-
ком диапазоне. В этом случае определение 7), приводит к возникновению значитель-
ной погрешности.
Одним из основных недостатков этого метода является требование к форме об-
разца — обычно это пластина ЗОх 10x2 мм. Поэтому для большинства пищевых про-
дуктов образец нуждается в прессовании и/или обрезке, что может повлиять на ин-
формацию о его температурной истории. Последние усовершенствования систем от-
бора проб позволили определять смену состояния для порошков (см. сайт фирмы
Triton Technology). Кроме того, в работе [18] предложено устройство-держатель об-
разца, позволяющее вести изучение жидкостей с помощью DMA. Типичный пример
такого анализа крахмала приведен на рис. 11.6.
Рис. 11.6. Определение температуры стеклования крахмала с использованием DMA. Слева пока-
зан держатель образца в виде двойного кронштейна, позволяющий проводить анализ в режиме
сгибания [36]. В качестве образца использовали предварительно клейстеризованный и запрессо-
ванный (20 т, 90-100 °C, 5-10 мин) крахмальный порошок из кукурузы восковой спелости, гидрати-
рованный до 20-25% масс. Перед проведением анализа его снова привели в равновесное состоя-
ние при комнатной температуре и относительной влажности 43% [12]. На графике приведены мо-
дуль упругости Е' и тангенс потерь tg 8
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
275
Частотная (/, Гц) зависимость измеряемой температуры стеклования может ис-
пользоваться для определения энергии активации перехода (Еа, кДж • моль-1) по на-
клону графика Аррениуса для In f относительно 1 /Т& [13].
Оборудование на основе капиллярного реометра с закрытой камерой {Phase
Transition Analyser™, РТА фирмы Wemgem Manufacturing Inc.f измеряющее сжимае-
мость порошкообразных материалов как функцию температуры при постоянном
усилии сжатия [31], позволяет определять так называемую «контролируемую тем-
пературу Tg». Устройство отслеживает перемещение прилагающего давление плун-
жера как функцию температуры. Начало фазового перехода стекло- резина характе-
ризуется выраженным смещением плунжера, так как стеклообразные частицы при
Tg становятся более сжимаемыми.
11.2.4	Прочие методы
Хотя вышеописанные методы применяются наиболее часто, для изучения фазового
перехода стекло-резишт используют и другие методы, учитывающие, в частности,
влияние фазового перехода на молекулярную релаксацию и мобильность. Наиболее
известные из них мы вкратце опишем ниже.
Диэлектрические методы
Для изучения процессов молекулярной релаксации, происходящих в материале при
фазовом переходе стекло-резина используются диэлектрические датчики, отсле-
живающие способности ионов, диполярпых молекул и диполярпых групп в молеку-
лах к переориентации. В данном методе измеряют диэлектрические свойства образ-
ца (обычно в виде тонкой пленки) — диэлектрическую проницаемость s', диэлек-
трические потери е" и тангенс угла потерь tg5 — как функции температуры.
Графическое представление результатов здесь подобно DMA, однако диэлектриче-
ская спектроскопия позволяет работать в более широком диапазоне частот (обычно
от 10’3 до 106 Гц).
Диэлектрический термический анализ (Dielectric Thermal Analysis, DETA) приме-
няется для изучения процессов релаксации многих полимеров, особенно топких
пленок [25]. Большинство работ с пищевыми системами ограничивалось анализом
моделей с низким содержанием влаги [22, 23], поскольку при работе с реальными
пищевыми продуктами возникают определенные трудности. Они связаны с преоб-
ладающим влиянием ионов и влаги на измеряемые диэлектрические характеристи-
ки продукта по сравнению с вкладом молекул матрикса, который представляет ос-
новной интерес при изучении фазового переходг! стекло-резина.
Ядерный магнитный резонанс
Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) твердого состояния применяют для монито-
ринга молекулярной мобильности компонентов пищевого продукта в диапазоне
276
ГЛАВА 11
температур, включающем Т^. Для изучения стеклования пищевых систем активно
используется протонная релаксометрия [12, 14, 34]. Наиболее общий подход заклю-
чается в мониторинге влияния температуры (или содержания влаги) на молекуляр-
ные колебания твердого пищевого матрикса с помощью дипольного момента М'2, с“2
ослабления ее спин-сппновой релаксации. Значение М2 характеризует диполярные
взаимодействия в твердой фазе и снижается с повышением молекулярных колеба-
ний, поскольку в колебательных системах диполярные взаимодействия усредняют-
ся. Результат исследований изменения молекулярных колебаний модельной стек-
лообразной карамельной массы при ее нагревании в диапазоне температуры стекло-
вания приведен на рис. 11.7.
1.0Е+09
7.5Е+09
С\1
‘о
С\1
5
5.0Е+09
2.5Е+09
-40	-20	0	20	40	60	80
Температура,°C
Рис. 11.7. Повышение частот молекулярных колебаний твердого компонента глюкозного сиропа,
содержащего 0,9% каппа-каррагинана, 0,14% KCI и 8,4% влаги, при фазовом переход стекло-ре-
зина. Ромбами обозначены начало, середина и окончание диапазона стеклования (слева напра-
во), измеренные методом DSC на одном и том же образце. По [14]
Для изучения молекулярных колебаний в стеклообразном и резииоподобном
состояниях применяют и другие виды ЯМР, включая спектроскопию и релаксомет-
ршо на основе радиоуглеродного анализа изотопа 13С в твердой фазы (Magic Angle
Spinning spectroscopy and relaxometry). Эти методы дают информацию о химическом
сдвиге, которая позволяет, например, отслеживать изменение частот колебаний ме-
ченых атомов углерода в моно- или дисахаридах.
Электронный спиновый резонанс
Зависимость формы спектра электронного спинового (парамагнитного) резонанса
(Electron Spin Resonance, ESR) для свободных радикалов от частоты их вращательной
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
277
мобильности часто применяют для наблюдения за мобильностью спиновых зондов.
Последние представляют собой стабильные свободные радикалы, диспергирован-
ные в разных матриксах, — синтетических полимерах и пищевых системах (напри-
мер, в смеси типа углевод-вода) [9, 28, 34, 35]. Как правило, время корреляции при
вращении (тс, с) спинового зонда — обычно это нитроксидный свободный радикал,
например TEMPOL (4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметил-пиперпдино-оксил) — опреде-
ляется по форме спектра ESR. Типичный пример существенного различия во време-
ни корреляции при вращении спинового зонда в случае стеклообразного состояния,
концентрированного замораживанием (тс >10-5 с), и резиноподобного состояния
(тс уменьшилось до - 10 10 с) приведен на рис. 11.8.
1.Е-03
1.Е-04
1.Е-05
1.Е-06
1.Е-07
1.Е-08
J------1------1-----1-----1-----1-----1-----1------1-----L—i---1-----1------1-----1-----1------1-----1
-70	-60	-50	-40	-30	-20	-10	0	10
Температура, °C
Рис. 11.8. Время корреляции при вращении TEMPOL как функция температуры в 20%-ном водном
растворе мальтотриозы. По [28].
11.3.	Моделирование температуры стеклования
Большинство пищевых продуктов и пищевых ингредиентов состоят более чем из од-
ного компонента, и важным этапом в понимании технологических процессов и ста-
бильности пищевых продуктов является прогнозирование температуры стеклова-
ния смесей на основе знания Г,, для их компонентов,
с"»
278
ГЛАВА 11
11.3.1. Влияние молекулярной массы полимера на Тд
Согласно [7] зависимость 7g полимера от его молекулярной массы описывается сле-
дующим уравнением:
К
т =т -—
X м
(11.1)
где7^л — предельное значение 7g, а К- константа, зависящая от типа полимера. В ра-
боте [27] высказано предположение, что это уравнение применимо к целому ряду
синтетических и натуральных полимеров, а также к полидисперсным системам. При
этом М обозначает среднюю молекулярную массу. На рис. 11.9 приведена зависи-
мость между Tgii молекулярной массой (М) для ряда углеводов.
600 г
1/АЛ (г/моль)
Рис. 11.9. Зависимость между Тд\лМ для некоторых углеводов (значения Тд приведены по разным
опубликованным данным, включая [24])
11.3.2 Тд многокомпонентных систем и пластификация
Значение гомогенной многокомпонентной системы определяется по ее средней
молекулярной массе. Это самый прямой и удобный способ учета пластификации
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
279
биополимеров с помощью добавок со сравнительно низким молекулярным весом
(например, воды, глицерина, сахара и т. д.). При использовании такого подхода ли-
пиды не пластифицируют большинство пищевых полимеров, которые обычно про-
являют высокую гидрофильность.
Для определения и прогнозирования значений Tg смесей, для которых невоз-
можны измерения 7g, применяют несколько моделей. Чаще всего используют сле-
дующие уравнения.
Уравнение Гордона-Тейлора [8], которое может быть распространено на много-
компонентные системы следующим образом:
wM» +'LkjWjTLf
U ОШ	'	* О/
& Ww+lLkiWi
(11.2)
где ww и Tg — масса водной фракции и ее температура стеклования (134 К); w, и
7g — массы фракций и значения Tg каждого из остальных компонентов. Константы
kt зависят от природы каждого компонента.
Уравнение, основанное на известном уравнении Каучмана-Караша [4], также
может быть распространено на многокомпонентные системы [33]:
i AC pTg,
Т- —---------
(11.3)
где АСр — разница в удельной изобарной теплоемкости Ср между резиноподоб-
ным/'жидким и стеклообразным состояниями при Tg (см. рис. 11.4 и 11.5).
Следует отметить, что уравнения 11.2 и 11.3 могут быть записаны для каждого
компонента в отдельности:
^СР,
АС„
(И-4)
Значения 71, и АСр для воды, глицеринам ряда углеводов приведены в табл. 11.1.
Зачастую для определения 7 g и kj (или АС р ) очень трудно выделить «чистые»
компоненты веществ, для которых эти характеристики неизвестны (имеется в виду
получение полностью безводных стеклообразных состояний). Эти значения обычно
получают путем подгонки уравнения 11.2 или 11.3 к экспериментальным значениям
Tgобразцов с различным составом [21], используя, например, соответствующие воз-
можности программы MS EXCEL™.
280
ГЛАВА 11
Таблица 11.1. Значения Тд \л&Ср для воды, глицерина и ряда углеводов по разным
опубликованным данным, включая [12, 24, 27]
Компонент	АСр , Дж • г"1 • К-1	Тд, к
Вода	1,94	134
Глицерин	Нет данных	184
Ксилоза	0,94	286
Фруктоза	0,83	280
Глюкоза	0,88	311
Мальтоза	0,79	368
Сахароза	0,73	343
Мальтотриоза	0,53	408
Мальтогексаоза	0,49	448
Амилопектин	0,41	502
Этот подход является общепринятым для многих реальных пищевых систем и
их моделей, точный состав которых не всегда известен. В таких случаях, предполагая
неизвестные компоненты гомогенно смешанными с остальными компонентами сис-
темы, один набор ТЭи k (или ДС/; ) может быть задан и подобран по измеренным экс-
периментальным значениям Т„ для различных уровней влагосодержания.
Одно из основных ограничений данного подхода состоит в том, что он предпо-
лагает полную гомогенизацию и абсолютную растворимость компонентов системы.
Это условие далеко не всегда выполняется, поскольку пищевые продукты по своей
природе гстерогенны и зачастую их требуемые органолептические свойства явля-
ются нс только следствием пх химического состава, ио зависят и от их физической
структуры (например, от разделения фаз и размеров межфазных областей!, от
эмульгирования, размеров капель, многослойное™ и т. д.). Тем по менее во многих
случаях знание состава и структуры пищевого продукта можно использовать для
получения зон распределения значений Т^и прогнозирования ее значений, исходя
из известных данных по отдельным областям. Например, в работах [6, 21] показано,
что такой подход к прогнозированию гетерогенной биополимерной смеси может
быть вполне успешным при учете неравномерного распределения влаги между ком-
понентами смеси.
11.4.	Заключение и некоторые рекомендации
В настоящее время значимость температуры стеклования для понимания и прогно-
зирования стабильности и эффективности технологий производств^! пищевых про-
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
281
дуктов и их ингредиентов широко признана. Имеется целый ряд эксперименталь-
ных средств для измерения Т&. Выбор конкретного метода зависит от ряда фунда-
ментальных и прикладных требований. При сравнительной оценке значений,
полученных с помощью различных методов или модифицированных методик одно-
го н того же метода, всегда следует учитывать кинетический характер стеклования.
Необходимо исследовать достаточно широкий диапазон температур фазового пере-
хода стекло-резина. Кроме того, никогда не следует забывать, что самым эффектив-
ным пластификатором для пищевых продуктов является вода. Поэтому не следует
недооценивать возможность искажения результатов вследствие изменения содер-
жания влаги в ходе измерений 7Й.
Вычисление пищевых продуктов с применением доработанных уравнений,
полученных для синтетических полимеров, может быть полезным инструментари-
ем, по крайней мере, для прогнозирования общих тенденций кинетики процессов
стеклования при переработке и хранении пищевых продуктов, однако при этом не-
обходимо учитывать гетерогенную природу последних.
Дополнительная литература
1.	The Glassy State in Foods / Blanshard, J. M. V., Lillford, P.J. (eds). — Nottingham University
Press, 1993.
2.	Principles of Thermal Analysis and Calorimetry / Haines, P. J. (ed.). — Royal Society of
Chemistry, 2002.
3.	Introduction to Physical Polymer Science / Sperling, L. H. J. — Wiley: NY, 1986.
Литература
1.	BAUER, C., RICHERT, R., BOHMER, R„ CHRISTENSEN, T. Dynamic thermal
expansivity near the glass transition //Journal oj Non-Crystalline Solids, 2000,262,276-281.
2.	CAMMENGA, II. K„ EYSEL, W„ GMELIN, E., HEMM1NGER, W„ HOHNE, G. W. IE,
SARGE, S. M. The temperature calibration of scanning calorimeters 2: calibration substances
// Thermochimica Acta, 1993, 219, 333-342.
3.	COUCHMAN, P. R., KARASZ, E. E. A classical thermodynamic discussion of the effect of
composition on glass-transition temperatures // Macromolecules, 1978, 11, 117-119.
4.	PANJ. T., MITCHELL, J. R., BLANSHARD, J. M. V. A computer-simulation of the dynamics
of bubble-growth and shrinkage during extrudates expansion // Journal of Food Engineering,
1994, 23, 337-356.
5.	EARI IAT, I. A., BLANSHARD, I. M. V., MITCHELL, J. R. The retrogradation of waxy maize
starch extrudates: effects of storage temperature and water content // Biopolymer, 2000, 53,
411-422.
282
ГЛАВА 11
6.	FARHAT, 1. A., MOUSIA, Z., MITCHELL, J. R. Water redistribution during the
rccrystallisation of amylopectin in extruded amylopectin-gelatin blends // Polymer, 2001,42,
4763-4766.
7.	FOX, T. (}., FLORY, P. J. Second-order transition temperatures and related properties of
polystyrene. I. Influence of molecular weight //Journal of Applied Physics, 1950,21,581-591.
8.	GORDON, M., TAY LOR, J. S. Ideal copolymers and the second order transitions of synthetic
rubbers. I. Non-crystalline copolymers //Journal of Applied Chemistry, 1952, 2, 593-600.
9.	HEMMINGA, M. A., ROOZEN, M. J. G. W., WALSTRA, P. Molecular motions and the
glassy state // The Glassy State in Poods / Blanshard, J. M. V., Lillford, P. J. (eds). —
Nottingham University Press, 1993. — P. 157-171.
10.	1IOIINE, G. W. II. Remarks on the calibration of differential scanning calorimeters //Journal
of Thermal Analysis, 1991,37, 1987-2000.
11.	JONES, K. J., KINSHOTT, I., READING, M., LACEY, A. A., NIKOLOPOULOS, C.,
POLLOCK, H. M. The origin and interpretation of the signals of MTDSC // Thermochimica
Acta, 1997,305, 187-199.
12.	KALICHEVSKY, M. T. JAROSZKIEWICZ, E. M„ ABLETT, S„ BLANSHARD, J. M. V.,
LI LLFORD, P. J. The glass transition of amylopectin measured by DSC, DMTA and NMR //
Carbohydrate Polymers, 1992, 18,77-88.
13.	KALICHEVSKY, M. T„ BLANSHARD, J. M. V., MARSH, R. D. L. Applications of
mechanical spectroscopy to the study of glassy biopolymers and related systems // The Glassy
State in Foods / Blanshard, J. M. V., Lillford, P. J. (eds). — Nottingham University Press, 1993.
- P. 133-156.
14.	KUMAGAI, IL, MACNAUGHTAN, W., FARHAT, I. A., MITCHELL, J. R. The Influence of
carrageenan on the molecular mobility in low moisture amorphous sugars // Carbohydrate
Polymers, 2002, 48, 341-349.
15.	LAYE, P. G. Differential Thermal Analysis and Differential Scanning Calorimetry //
Principles of Thermal Analysis and Calorimetry / Haines, PJ. — Royal Society of Chemistry,
2002. - P. 55-93.
16.	LEVINE, IL, SLADE, L. Principles of «cryostabilization» from structurc/property
relationships of carbohydrate/water systems — a review // Cryoletters, 1988, 9, 21-63.
17.	LOURD1N, D„ COLONNA, P„ BROWNSEY, G. J., NOEL, T. R„ RING, S. G. Structural
relaxation and physical ageing of starchy materials // Carbohydrate Research, 2002, 337,
827-833.
18.	M ACINNES, W. M. Dynamic mechanical thermal analysis of sucrose solutions // The Glassy
State in Foods / Blanshard, J. M. V., Lillford, P. J. (eds). — Nottingham University Press, 1993.
- P. 223-248.
19.	M ATI I ОТ, V. В. F. Calorimetry and Thermal Analysis of Polymers. — Hauser Publishers, 1994.
- P. 18-45.
20.	M1ZUNO, A., M1TSUIKI, M., MOTOKI, M. Effect of crystallinity on the glass transition
temperature of starch / / Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1998, 46, 98-103.
21.	MOUSIA, Z., FARHAT, I. A.,'BLACHOT, J. F„ MITCHELL, J. R. Effect of water
partitioning on the glass-transition behaviour of phase separated amylopectin-gelatin
mixtures // Polymer, 2000, 41, 1841-1848.
МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕКЛОВАНИЯ
283
22.	NOEL, Т. R., RING, S. G., WH1TTAM, М. A. Dielectric relaxations of small carbohydrate
molecules in the liquid and glassy slates //Journal of Physical Chemistry, 1992,96,5562-5567.
23.	NOEL, T. R., PARKER, R., RING, S. G. A comparative study of the dielectric relaxation
behaviour of glucose, maltose, and their mixtures with water in the liquid and glassy states //
Carbohydrate Research, 1996, 282, 193-206.
24.	ORFORD, P. D„ PARKER, R„ RING, S. G., SMITH, A. C. Effect of water as a diluent on the
glass transition behaviour of malto-oligosaccharides, amylose and amylopectin //
International Journal of Biological Macromolecules, 1989, 11,91-96.
25.	PRICE, D. M. Thermomechanical, Dynamic Mechanical and Dielectric Methods //Principles
of Thermal Analysis and Calorimetry / Haines, P. J. — Royal Society of Chemistry, 2002. —
P. 94-128.
26.	READING, M. The use of modulated temperature programs in thermal methods //Journal oj
Thermal Analysis and Calorimetry, 2001,64, 7-14.
27.	ROOS, Y. Phase transitions in foods. — Academic Press, Inc.: San Diego, 1995
28.	ROOZEN, M. J. G. W„ HEMMINGA, M. A., WALSTRA, P. Molecular motion in glassy
water-maltooligosaccharide (maltodextrin) mixtures studied by conventional and
saturation-transfer spin-probe ESR spectroscopy // Carbohydrate Research, 1991, 215,
229-237.
29.	SLADE, L., LEVINE, H. CRC Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1991,30, 115.
30.	SPERLING, L. H. Introduction to Physical Polymer Science. — Wiley: NY, 1986.
31.	STRAHM, B„ PLATTNER, B„ HUBER, G„ ROKEY, G. Application of Food Polymer
Science and Capillary Rheometry in Evaluating Complex Extruded Products // Cereal Foods
World, 2000, 45, 300-302.
32.	SUN, Z. IL, YANG, W. D„ SIEBENMORGEN, T., STELWAGEN, A., CNOSSEN, A.
Thermomechanical transitions of rice kernels // Cereal Chemistry. 2002, 79, 349-353.
33.	TEN-BRINKE, G„ KARASZ, F. E., ELLIS, T. S. Depression of the glass transition
temperatures of polymer networks by diluents // Macromolecules, 1983, 16, 244-249.
34.	VAN DEN DRIES, I. J„ VAN DUSSCHOTEN, D„ HEMMINGA, M. A. Mobility in
maltose-water glasses studies with 'H NMR // Journal of Physical Chemistry B, 1998, 102,
10483-10489.
35.	VAN DEN DRIES, I. I., DE IAGER, P. A., HEMMINGA, M. A. Sensitivity of saturation
transfer electron spin resonance extended to extremely slow mobility in glassy materials //
Journal of Magnetic Resonance, 1998, 131,241-247.
36.	WETTON, R. E. Dynamic mechanical thermal analysis of polymers and related systems //
Developments in Polymer Characterisation / Dawkins, J. V. — Elsevier Applied Science
Publishers: London, 1986. - P. 179-221.
37.	WILLIAMS, M. L., LANDEL, R. F., FERRY, J. D. The temperature dependence of relaxation
mechanisms in amorphous polymers and other glass-forming liquids //J. of the American
Chemical Society, 1955, 11,3701-3707.
ГЛАВА 12
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
В. Лоурейро и М. Малфейто-Феррейра,
Высший агрономический институт,
А. Каррейра, STAB Vida, Португалия
12.1.	Дрожжи, вызывающие порчу
пищевых продуктов
Обнаружение и установление численности дрожжей, вызывающих порчу пищевых
продуктов и напитков, необходимо для обеспечения гарантии их качества. Под поня-
тием «дрожжи, вызывающие порчу пищевых продуктов» (ДВПП) мы понимаем
дрожжи, способные вызывать видимые или обнаруживаемые по запаху или вкусу из-
м енен ия физических и органолептических свойств продуктов в результате метабол и-
ческой активности. Видов таких дрожжей, способных контаминировать пищевые
продукты, относительно мало. Группа ДВПП еще меньше, если ограничиться только
теми их видами, которые способны вызывать ухудшение качества продуктов, произ-
веденных и упакованных согласно стандартам «правильной производственной прак-
тики» (ППП, GMP) [166, 167] — именно такие виды считаются ДВПП sensu stricto
(в буквальном смысле). Если не придерживаться ППП, то в продукте могут разви-
ваться многие другие дрожжевые контаминанты, и наиболее опасными из пих явля-
ются Zyjgosaccharomyces bailii, Saccharomyces cerevisiae, Pichia memhranifaciens n
Dekkera hnixellensis. Основными проявлениями порчи в зависимости от типа продук-
та я [тляются образование матового налета, помутнение, повторное брожение, измене-
ние цвета продукта и формирование постороннего привкуса [128].
ДВПП характеризуются высокой устойчивостью к неблагоприятным услови-
ям - низким значениям pH и активности воды на), а также к высокому содержанию
консервантов, что повышает их конкурентоспособность относительно других бак-
териальных контамппантов, особенно в консервированных, специально обработан-
ных и охлажденных пищевых продуктах [53, 83]. В работе [208] выделяется также
«второразрядная» группа ДВПП (например, Candida lypolytica, С. parapsilosis,
Ilansenula anomala, Kluyveromyces marxianus). Эти виды связывают с ухудшением
качества пищевых продуктов, производимых и хранящихся в условиях, допускаю-
щих рост бактерий (главным образом грамотрипатсльных), нетребовательных к пи-
танию, по обладающих выраженной пищевой универсальностью. Среди видового
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
285
многообразия дрожжей, инфицирующих пищевые продукты, те из них, которые об-
ладают потенциальной способностью испортить продукт, составляют меньшинст-
во. Напротив, при создании в продуктах экстремальных абиотических стрессовых
условий можно способствовать росту ДВПП [208]. Строго аэробная природа плесе-
ней в целом благоприятствует активности дрожжей в среде с низким содержанием
кислорода пли в жидких пищевых продуктах [166].
Хотя ДВПП в строгом смысле довольно мало, их технологическая значимость не
связана с их таксономической номенклатурой. Штаммы дрожжей одного и того же
вида обладают различной способностью к порче. Волее того, их вредная активность
зависит и от вида пищевого продукта, а также от технологического этапа, на котором
происходит контаминация. Например, дрожжи 5. cerevisiae необходимы для броже-
ния вина, но тот же самый штамм или другие штаммы, не использовавшиеся для бро-
жения, могут оказаться опасными контаминантамп, если они попали в розлптый по
бутылкам продукт [ 136]. Другой вид дрожжей, D. bruxellensis, считается одним п.з са-
мых опасных ДВПП на всех этанах производства вина [129], но в некоторых типах
пива (например «Ламбик» и «Гез») он входит в состав необходимой бродильной
микрофлоры [217]. Во многих случаях микробиологическую порчу бывает трудно
определить, особенно в тех ферментированных пищевых продуктах п напитках, в
которых образующиеся метаболиты участвуют в формировании вкуса и аромата го-
товых продуктов. Например, в производстве сыра и при переработке мяса полезную
активность микроорганизмов от вредной, вызывающей порчу продукта, отделяет
очень тонкая грань [77 ]. Все это способствует тому, что технологи и систематики для
описания ДВГШ используют различные подходы. В отличие от ученых, знапмаю-
щихся таксономией дрожжей, технологов больше интересует способность конкрет-
ного штамма к порче пищевого продукта, чем его правильная идентификация.
Частые изменения в таксономии дрожжей затрудняют обмен информацией ме-
жду технологами и учеными, особенно если старая классификация включает значи-
тельное число технологических характеристик. Это можно проиллюстрировать на
примере изменения таксономических названий видов Saccharomyces. S. cerevisiae, ра-
нее называвшиеся S. diastaticus, представляет собой один из наиболее опасных кон-
таминантов бутылочного нива (вследствие его способности к гидролизации декст-
ринов), и поэтому технологам-пивоварам безусловно необходимо отличать его от
других видов [149]. Современный вид 5. bayanus некоторое время включали в
S. cerevisiae [171]. Это различие имеет существенное значение для технологов-вино-
делов, поскольку 5. bayanus часто применяют в качестве заквасочной культуры при
брожении игристых вин в бутылках, но одновремнно с этим данный вид дрожжей
является опасным контаминантом вина [134].
Вызываемое дрожжами ухудшение качества пищевых продуктов становится все
более важным для технологов-пищевиков [204]. Этой теме были полностью или в
286
ГЛАВА 12
большой степени посвящены несколько справочников [23, 53]. Причинами возрос-
шего интереса к этой проблеме являются:
•	использование в пищевой промышленности современных технологий;
•	огромное разнообразие новых рецептур пищевых продуктов и напитков;
•	тенденция к сокращению применения консервантов, особо эффективных в отно-
шении дрожжей (например, диоксида серы и бензойной кислоты);
•	более щадящую тепловую обработку [78, 130].
Хотя присутствующие в пищевых продуктах дрожжи и не считаются патогенны-
ми, некоторые продукты животного происхождения (например, сыры и колбасы) за-
частую бывают контаминированы видами дрожжей, которые для определенных
групп потребителей (групп риска, например, ВИЧ-инфицированных, больных ра-
ком, пациентов с трансплантированными органами, беременных женщин и пожи-
лых людей) считаются условно-патогенными [99, 152]. Несмотря на это, методы, ис-
пользуемые в пищевой промышленности для контроля и мониторинга таких дрож-
жей, десятилетиями остаются практически неизменными и не соответствуют совре-
менным научным достижениям в этой области.
12.2.	Определение количества
жизнеспособных дрожжевых клеток
и прямые методы их подсчета
Для обнаружения и определения численности дрожжей в пищевых продуктах при-
меняется ряд методов, которые по способу подсчета численности можно разделить
на несколько групп: с использованием культивирования, наблюдение с помощью
микроскопа, использование инструментальных методов.
12.2.1.	Методы предварительной инокуляции
К классическим методам определения численности дрожжевых клеток, используе-
мым в пищевой! промышленности, относятся чашечный подсчет колоний, выращен-
ных на культуральной среде, подсчеты после рассеивания (что для дрожжей более
предпочтительно), внедрение мембранной фильтрации и определение наиболее ве-
роятного количества микроорганизмов (Most Probable Number, MPN) [98]. Перед
инокуляцией в среду культивирования может быть выполнено несколько предвари-
тельных этапов, в том числе отбор образцов, их подготовка и обработка, разбавление
и, иногда, обогащение.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
287
12.2.1.1.	Отбор образцов
Планы выборочного контроля строятся на статистике, необходимой для оценки
микробной нагрузки на пищевые продукты. Эти планы учитывают природу пищево-
го продукта (жидкий! оп или твердый), объем партии, размер образца и частоту про-
боотбора. Их выполнение обусловлено стоимостью и затратами времени, а также не-
обходимостью установить, будет ли их промышленное применение стоить затрачен-
ного времени и труда. Планы выборочного контроля особенно актуальны для
пищевых продуктов, чувствительных к патогенной микрофлоре, а в тех отраслях
промышленности, где производятся продукты, не способные создавать потенциаль-
ную угрозу для здоровья, выборочный! контроль зачастую не имеет прочной стати-
стической основы и основывается, главным образом, на практическом опыте. Обсу-
ждение выборочных критериев выходит за рамки данной главы — подробнее об этом
см., например, [7, 107].
12.2.1.2.	Подготовка и обработка образцов
Эти операции очень важны для твердых или жидких пищевых продуктов, представ-
ляющие собой суспензии, по сравнению с чистыми жидкостями (вино, пиво), по-
скольку дрожжевые клетки с различной степенью интенсивности могут задержи-
ваться на твердых поверхностях взвешенных частиц. Более сложная ситуация воз-
никает при задержке клеток в ячеистых структурах некоторых пищевых продуктов,
так как при этом клетки обычно лишаются подвижности и локализуются с высокой
плотностью [78]. Применяемые для выделения дрожжей и плесеней процедуры раз-
мягчения и смешивания могут выполняться вручную путем встряхивания предва-
рительного размолотого (при необходимости) образца в определенном объеме раз-
бавителя, смешивания с разбавителем в лопастном миксере или сбивания в прибо-
рах Stomacher™ (фирмы Colworth") или Pulsifier™ (фирмы Kalyx) [25]. В качестве
разбавителей могут использоваться различные вещества, например, дистиллиро-
ванная вода, солевой или фосфатный буфер и 0,1%-пый пептонный бульон (это наи-
более распространенный разбавитель) [48]. Время контакта может варьировать от
нескольких десятков секунд до нескольких минут (обычно 5-10).
Более интенсивные методы — энергичное перемешивание, водоструйное распы-
ление и ультразвуковая обработка образцов — обычно используются для извлече-
ния дрожжей из естественной среды обитания [138] или с поверхности заморожен-
ных пищевых продуктов [58]. Такая предварительная обработка перед выделением
позволяет определить намного больше видов и КОЕ по сравнению с традиционны-
ми способами обогащения. Энергичное перемешивание в миксере Vortex считается
более эффективным, чем водоструйное распыление или обработка ультразвуком
[48].
288
ГЛАВА 12
12.2.1.3.	Разбавление образцов
Для многих специалистов-микробиологов разбавление образцов — это рутинная
операция, стандартная и безвредная для дрожжевых клеток. Существует мнение,
что дрожжи более устойчивы к осмотическому шоку, чем бактерии, и поэтому состав
разбавителя не имеет существенного значения. Тем не менее имеются сведения о
том, что выдержка длительностью один [22] или два часа ] 141] вызывает значитель-
ное уменьшение популяции дрожжей независимо от типа разбавителя. Снижение
численности дрожжевых клеток наблюдалось также при использовании 0,1%-ного
пептонного бульона, который давал максимальное восстановление [141 ]. Такие пе-
риоды могут казаться слишком длительными для микробиолога-экспериментатора,
но они вполне реальны в промышленных условиях, особенно когда берутся смывы с
поверхности оборудования и установок с последующей инокуляцией питательных
сред в лаборатории. Кроме того, периоды прививки более 1 мин могут значительно
снизить число клеток в популяции [48]. В качестве разбавителя при подготовке об-
разцов к посеву в чашки со средой общего назначения [191], к которой для лучшего
диспергирования клеток в разбавителе может добавляться Tween 80, рекомендуется
использовать 0,1%-ный стерильный пептонный бульон [18]. Не существует, однако,
«идеального» разбавителя, особенно с учетом многообразия характеристик пище-
вых продуктов и биологического многообразия дрожжей. Например, ксерофильные
дрожжи характеризуются более высоким процентом восстановления при разбавле-
нии в 30%-иом растворе глицерина, чем в 0,1 %-ном пептоном бульоне [ 5], а для обес-
печения большего выхода Z. rouxii разбавление концентрированных фруктовых со-
ков следует проводить с помощью 30%-ного раствора глюкозы [216]. Международ-
ная комиссия но пищевой микологии {International Commission on Food Mycology}
признает, что в настоящее время отстутствуют специфические методики для раз-
личных типов пищевых продуктов, которые учитывали бы природу продукта или
время контакта образна. Это существенно затрудняет сравнительную оценку ре-
зультатов, полученных в различных лабораториях. Некоторые данные, основанные
на международных совместных исследованиях, проведенных под эгидой вышеупо-
мянутой комиссии, позволяют сделать вывод, что кроме состава разбавителя и вре-
мени между разбавлением и посевом в чашки на выживание клеток могут оказывать
влияние и другие факторы — в частности, стадия жизненного цикла клеток, стресс,
испытанный дрожжевыми клетками перед разбавлением, степень скопления и агре-
гации клеток, усилия сдвига во время встряхивания, присутствие ионов металлов,
pl I н температура [78]. Кроме того, не следует забывать, что главной целью является
последующее восстановление ДВПП, так что условия разбавления должны способ-
ствовать их выделению. Вопреки общепринятому в пищевой промышленности мне-
нию, разбавление отнюдь не является безобидной операцией, если учитывать необ-
ходимость последующего восстановления дрожжей.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
289
12.2.1.4.	Обогащение образцов
Операции обогащения обычно используются в пищевой бактериологии для обнару-
жения в пищевых продуктах патогенных видов микроорганизмов и небольшого чис-
ла других их видов. Для дрожжей такие операции применяют редко, поскольку до
сих пор не ясно, приносят ли они пользу вообще. Как уже отмечалось выше, интен-
сивная и неразрушающая обработка образцов естественных субстратов дает лучшие
результаты, чем обогащенные культуры [138]. Тем не менее те же ученые предлага-
ют использовать обогащенные культуры для выявления сбраживающих видов
дрожжей. Учитывая, что большинство ДВПП являются сбраживающими и присут-
ствуют в пищевых продуктах и естественных субстратах в очень малых количествах,
вполне возможно, что такая техническая операция может помочь их обнаружению.
Кроме того, восстановление клеток, сублетально поврежденных тепловым, холодо-
вым, осмотическим пли кислотны.м шоком, может потребовать применения специ-
альных восстановительных операций [53, 77], которые одновременно могут иметь
целью отбор микрофлоры, вызывающей порчу пищевого продукта [205].
12.2.2.	Культуральные среды
12.2.2.1.	Среды общего назначения
Среды общего назначения для выделения и определения численности дрожжей в
пищевых продуктах являются в основном комплексом питательных веществ, содер-
жащих в качестве источника энергии сахара (например, глюкозу, фруктозу, сахаро-
зу), в качестве источника азота — усваиваемые белки (например, пептон, триптон,
казитон) и комплексные витаминные добавки (дрожжевой или солодовый экс-
тракт). Кроме того, они могут содержать (а могут и не содержать) один или несколь-
ко антибиотиков (в частности, окситетрациклин, хлорамфеникол), а также препа-
рат, подавляющий развитие быстрорастущих плесеней (бенгал-роз, дифенил, ди-
хлоран, пропионат натрия, олигомицин), иногда индикатор pH (например, бромкре-
зол зелёный пли голубой) и агар (в зависимости от цели использования в качестве
твердой или бульонной питательной среды) [130]. Результаты многочисленных ис-
следований позволяют сделать вывод о том, что такие среды дают лучшие результа-
ты для восстановления дрожжей, чем прежние, подкисленные органическими или
неорганическими кислотами для получения значения pH около 3,5 [18]. К сожале-
нию, все эти среды специально предназначены для восстановления наибольшего ко-
личества дрожжевых клеток, присутствующих в нищевых продуктах, при одновре-
менной задержке роста бактерий и снижении роста мицелиальных грибов [48], и не
являются специфическими для ДВПП. На самом деле это ограничение еще сильнее,
чем может показаться, поскольку наиболее доброкачественные дрожжи отличаются
Зак. 557
290
ГЛАВА 12
быстрым ростом и тем самым ингибируют рост медленно растущих дрожжей, из ко-
торых некоторые являются самыми опасными ДВПП (например, Zygosaccharomyces
spp., Dekkera spp.). Обычные среды, предназначенные для подсчетов общей числен-
ности жизнеспособных дрожжевых клеток, могут даже не поддерживать рост
В. anomalus [21,54]. Более того, на рост дрожжей, в частности на ДВПП, например,
Z. rouxii, может влиять дихлоран-бенгал-роз-хлорамфеникольный агар (DRBC), ши-
роко используемый для обнаружения дрожжей в присутствии плесеней. [5]. Следу-
ет отметить, что с точки зрения контроля качества обычные культуральные среды,
используемые в пищевой микологии, могут оказаться непригодными для получения
«реальной картины» экосистемы пищевого продукта. Идеальная среда для установ-
ления численности дрожжевых клеток в пищевых продуктах должна предотвращать
рост всех доброкачественных дрожжей и способствовать росту любых ДВПП, по по-
скольку это невозможно осуществить на практике, следует использовать другие
стратегии, которые мы рассмотрим ниже.
12.2.2.2.	Селективные и дифференциальные среды
Для самых разнообразных пищевых продуктов используется классический подход к
разработке селективных сред, оспованный на выборе рецептуры и условий инокуля-
ции, благоприятных для конкретных групп дрожжей, таких как «кислотоустойчи-
вые дрожжи», «ксеротолерантные/осмофильные дрожжи» или «психротрофные
дрожжи», и при этом учитывается не таксономическая их значимость, а технологи-
ческое значение [45, 53, 77, 130]. Введение стрессовых факторов направлено на от-
бор одного или нескольких видов дрожжей, но при этом штаммы дрожжей с низкой
устойчивостью к таким стрессовым условиям остаются неопознанными или, наобо-
рот, обнаруживаются высокоустойчивые штаммы дрожжей, которые были отнесены
к чувствительным. Такая ситуация не обязательно будет иметь решающее значение
для конкретного пищевого продукта, однако она может послужить сильным ограни-
чением для широкого использования данной среды в пищевой промышленности.
Например, что касается сред, разработанных для «кислотоустойчивых дрожжей», то
среда ZBA оказвается весьма эффективной для обнаружения Z. bailii при использо-
вании подкисляющих ингредиентов, в основном в присутствии уксусной и сорбино-
вой кислот [68]. Однако при испытании других штаммов, в других пищевых продук-
тах для восстановления Z. bailii она оказалась менее эффективной, чем среда общего
назначения 7Y7171 (Tryptone Glucose Yeast Extract Agar, триптон-глюкозный агаре
дрожжевым экстрактом), подкисленная уксусной кислотой [103], особенно для кле-
ток, подвергнутых тепловому стрессу в пищевых продуктах с высокой кислотно-
стью и пониженным значением aw [131], а также в кислых напитках [132]. Для
Z. bailii в этих подкисленных средах восстанавливается такое же количество клеток,
как и в средах с добавлением антибиотиков. Разница при этом состоит в том, что
обычно использование антибактериальных препаратов увеличивает время инкуба-
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
291
цип. Такое свойство может являться полезным в том случае, если длительные инку-
бационные периоды являются дополнительной дифференциальной характеристи-
кой штаммов(см. ниже). Для подсчета дрожжей в пищевых продуктах с низкими
значениями aw (ай, <0,85) иногда необходимо использовать селективные среды, по-
зволяющие учитывать ксерофильные виды дрожжей. В случае продуктов с умерен-
ным влагосодержанием желательно использовать селективные среды в целях ис-
ключения конкуренции со стороны осмофильных дрожжей [5].
Было предложено несколько сред с высокими концентрациями сахаров [5, 32,
33], глицерина [104] или соли [5]. Среды с добавками глицерина (18%) предназначе-
ны для умеренно ксеротолерантых дрожжей, тогда как глюкоза (до 60% масс.) может
использоваться для обнаружения и подсчета ксерофилов (от умеренных до экстре-
мальных) [18]. Установлено, что наилучшим для восстановления ксерофпльпых
дрожжей в присутствии ксерофильных плесеней является глицериновый агар с 18%
дихлорана (DG18) [27], однако он не пригоден для использования в качестве среды
для общего подсчета их численности [48]. По сравнению со средами общего назначе-
ния среды с пониженными значениями aw лучше восстанавливают клетки, субле-
тально поврежденные осмотическим шоком [5, 32], несмотря на достаточно продол-
жительный инкубационный период (10 или 28 сут) [18, 206]. Большинство ДВПП
являются мезофильными, поэтому при инкубации используют температуры в диа-
пазоне от 20-22 до 30 °C [48]. Для обнаружения и подсчета психротрофных дрож-
жей уменьшение температуры на 5-7 °C обусловливает приемлемость инкубацион-
ных периодов более 14 сут [18]. Кроме того, инкубацию следует производить, разме-
щая чашки в вертикальном положении [191].
Другой подход заключается в использовании специфических ферментных
свойств, общих для разных видов (например, для «липолитических» или «протео-
литических» дрожжей [45, 53]) или присущих отдельному виду, в сочетании со
стрессовыми факторами. Предшественником сред этого типа может считаться сре-
да, предложенная в работе [34], которая позволяет четко идентифицировать пато-
генные дрожжи Cryptococcus neofonnans за счет внесения 3,4-диоксифенилаланина
(DOPA), преобразуемого этим видом в черный пигмент. Следуя этой стратегии и
используя другие физиологические свойства для конкретных видов ДВПП, были
предложены несколько специфических сред (см. табл. 12.1). Степень эффективно-
сти этих сред различна. Например, среда для Yarrowia lypolytica ( Yarrowia lypolytica
Medium, YLM) является полностью дифференциальной для Y. lypolytica благодаря
уникальной способности этого вида дрожжей продуцировать коричневые пигмен-
ты из тирозина в течение 24 ч [30]. Дифференцирующая способность среды для
Zygosaccharomyces (ZDM) основана на способности Z. bailii и Z. bisporus усваивать
глюкозу и муравьиную кислоту при одновременном подщелачивании среды (инди-
кация производится с помощью добавляемого в среду бромкрезола зеленого). Ис-
пользование этой среды дает отличные результаты при исследовании вин [194],
292
ГЛАВА 12
однако ее дифференцирующая способность снижается при тестировании большего
числа видов из других пищевых источников (D. hansenii, С. tropicalis, C.parapsilosis,
Р. guilliermondii).
Дифференциальная среда для Dekkera/Brettanomyces {DBDM) позволяет опре-
делять D. bruxellensis и другие виды благодаря устойчивости к циклогексимиду и ис-
пользованию в качестве единственного источника углерода и энергии этанола
(6% об.). Дифференцирующая способность среды обеспечивается при использова-
нии индикатора кислотности и р-кумаровой кислоты, предшественника 4-этилфе-
нола, легко обнаруживаемого по фенольному запаху. Эта среда является эффектив-
ной для обнаружения D. bruxellensis в пробах вина [183], однако ее применение для
других аналогичных пищевых объетов (виноград, виноградный сок) выявило при-
сутствие Р. guilliennondii, вида, который в первое время считался основным проду-
центом 4-этилфенола [57]. Для различия этих двух видов микроорганизмов необхо-
димо учитывать другую особенность: колонии D. bruxellensis становятся видимыми
не ранее, чем через 6-7 сут, тогда как колонии Р. guilliermondii проявляются уже че-
рез 2-3 сут. Эта особенность свидетельствует об ошибочном ограничении приме-
няемых в настоящее время методик, согласно которому инкубация в течение 48-72ч
обычно считается достаточной для обнаружения дрожжей, присутствующих в пи-
щевых продуктах. Это не всегда верно, особенно для медленно растущих видов
ДВПП (таких, как Z bailii или D. bruxellensis). Для них продолжительность инкуба-
ционного периода может колебаться от 10 до 14 сут (клетки, подвергшиеся воздейст-
вию консерванта) [216].
В пивоваренной и винодельческой промышленности на основе различных фер-
ментных свойств и/или устойчивости дрожжей к стрессу были разработаны разные
культуральные среды. В пивоварении важно отличать S. cerevisiae (дрожжи, исполь-
зуемые в производстве пива верхового или низового брожения), от «диких дрож-
жей», которыми могут являться отдельные нежелательные штаммы S. cerevisiae,
другие виды Saccharomyces или дрожжи иных родов [29]. В этих целях были разра-
ботаны дифференцирующие культуральные среды, например, лизиновый агар
{Lysine agar), среда Лина (Lin‘s medium), дифференцирующая среда Шварца
{Schwarz Differential Medium), среда кристаллическая фиолетовая {Crystal Violet
Medium), среда с сернокислой медью {Copper Sulphate Medium), крахмальная среда
{Starch Medium) [29, 48]. Для отличения диких дрожжей (включая дикие штаммы
S. cerevisiae) от бродильных дрожжей в пиве низового брожения лучше всего про-
явила себя среда с сернокислой медью [113]. Росту диких и пивных дрожжей
S. cerevisiae в пиве верхового брожения (в частности, в эле) [119] или диких штаммов
S. cerevisiae [ИЗ] способствует повышение температуры инкубации от обычной
(25 °C) до 37 °C. В качестве селективного реагента среды, разработанной для обнару-
жения дрожжей-вредителей вина, успешно использовался этанол (11,4% об.) [205].
Для выявления видов дрожжей, отличных от Saccharomyces, использовался лизино-
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
293
Таблица! 2.1. Культуральные среды, предназначенные для подсчета целевых видов
дрожжей, присутствующих в пищевых продуктах
Среда	Целевые виды	Дифференциальные характеристики	Целевой продукт	Источник
YLM	Yarrowia lypolytica	Коричневая окраска агаровой среды, содержащей тирозин	Сыр	[30]
KDM	Kluyveromyces marxianus, К. lactis	Голубые колонии, указывающие на присутст- вие галактозидазы при отсутствии лактозы в среде, содержащей Х-да1	Молочные продукты	[210]
ZDM	Zygosaccharomyc es bailii, Z. bisporus	Голубые колонии, расту- щие на глюкозе и муравьи- ной кислоте;агар меняет цвет с зеленого на голубой	Вино	[194]
—	Debaryomyces hansenii, K. marxianus	Оранжево-розовые и тем- но-синие колонии в среде, содержащей соответствен- но Salmon-Glue и Х-да1	Пищевые про- дукты умеренной влажности	[198]
вый агар, а для подсчета S. cerevisiae более предпочтительна универсальная среда па
солодовом агаре {Malt Extract Agar), чем этанолсульфитный агар {Ethanol Sulphite
Agar) с 12% об. этанола и общим содержанием сульфита 150 мл/л [100]. Эта среда
была разработана для обнаружения винных дрожжей в присутствии чрезмерно
большого количества апикулятных дрожжей [111]. Кадаверии-лизин-этиламин-
нптратный агар {Cadaverin Lysine Ethylamine Nitrate, CLEN-агар), селективный в пи-
воварении для видов, отличных от Saccharomyces [ 137], оказался непригодным в ви-
ноделии, поскольку стимулировал рост винных штаммов S. cerevisiae [74]. Сущест-
вует среда, специально разработанная для обнаружения Dekkera spp. и Z. bailii в ви-
нах и основанная на их исключительной устойчивости к стрессу [81]. Вышеупомя-
нутые среды ZDM \\ DBDM изначально были разработаны для винодельческой про-
мышленности (табл. 12.1).
Во многих вышеупомянутых средах, как и в средах общего назначения, колонии
дрожжей нужного вида дифференцируют по их морфологии, и поэтому результаты
считаются предположительными. Дифференцирующие свойства среды усиливают
путем добавления определенных красителей, в частности, хромогенных или флуо-
рогенных субстратов (о способах действия красителей см. [83]). Вступая в реакции с
определенными ферментами или их метаболитами, присутствующими в клеточной
биомассе, эти субстраты вызывают образование ярко окрашенных или флуоресци-
рующих продуктов. Дополнительный дифференцирующий эффект за счет измене-
294
ГЛАВА 12
нпя цвета колонии и/или среды обеспечивается путем внесения в среду наряду с
красителями индикаторов кислотности. Именно так обстоит дело в случае молиб-
датного агара {Molybdate agar) с 0,125% пропионата, признанного дифференцирую-
щей средой для нескольких видов дрожжей, выделенных из тропических плодов
[179], пли агара WLNb пивоварении [119] и виноделии [157]. Известна также схема
выделения, основанная на выращивании штаммов дрожжей в трех дифференци
рующих средах с последующим выявлением активности специфических фермен-
тов. Она предназначена для обнаружения дрожжей в продуктах с высоким содержа-
нием сахаров (марципан, фруктовые концентраты и сиропы) [197]. К основной пи-
тательной среде (дрожжевой солодовый агар) добавляют 1) эозин и метиленовую
синь, 2) уксусную кислоту и 3) уксусную кислоту и теллурит калия. Активность
трех видов ферментов определяют с помощью набора APIZym. Соблюдение после-
довательности всех трех процессов позволяет идентифицировать S. cerevisiae,
D. hansenii, I. orientalis, Z. rouxii и Z. bailii. Хромогенный субстрат трифенилтетразо-
лий, применяющийся для определения видов Candidaspp. в медицине, пе позволяет
четко дифференцировать нужные виды дрожжей из-за их внутривидовой изменчи-
вости. Несмотря на то что красители используются главным образом в клинической
диагностике, реакция дрожжей на многие из них до сих недостаточно ясна [48,83],
хотя для определения штаммов дрожжей родов Candida, Hansenula, Kluyveromyces,
Pichia, Rhodotorula и Saccharomyces предложено несколько флуорофоров [86].
Вышеупомянутые среды предназначены для культивирования дрожжей в чаш-
ках Петри с предварительной мембранной фильтрацией или без нее, но они могут
использоваться и в виде бульонов. В бактериологической практике широко исполь-
зуется классический метод «наиболее вероятного количества» (Most Probable
Number, MPN) [981. Ему незаслуженно не уделяют должного внимания при оценке
численности дрожжей — возможно потому, что его считают менее эффективным,
чем чашечный метод [48]. Тем не менее метод MPNвполне приемлем в тех случаях,
когда образцы невозможно подвергнуть мембранной фильтрации, как, например, в
случае суспензий типа крепленых вин [221 ]. Кроме того, этот метод оказывается не-
обходимым при выявлении D. bmxetlensis, присутствующих в количестве менее 0,1%
общей микрофлоры, и/или в присутствии плесеней, делающих невозможным выяв-
ление этого вида дрожжей на стандартных счетных пластинках [183]. Мы полагаем,
что при использовании селективных сред метод MPN высоко эффективен для выяв-
ления и оценки небольшого числа бродильных видов дрожжей и ДВПП. В качестве
обогатительных или восстановительных сред, а также для предотвращения роста
плесеней могут использоваться и бульоны. Они позволяют отказаться от примене-
ния антибиотиков, которые способны влиять на рост дрожжей. Относительно ред-
кое использование метода MPNв индустрии напитков по сравнению с посевом после
мембранной фильтрации объясняется, возможно, более высокими трудозатратами и
отсутствием серийно выпускаемых комплектов. Тем не менее промышленная систе-
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
295
ма MicroCount™ фирмы Millipore успешно использует метод Л/РМдля автоматиче-
ского подсчета клеток после выращивания дрожжей на микропластинках в 24 лун-
ках.
12.2.2.3.	Промышленные среды
Селективные и дифференцирующие среды чаще всего не вызывают интереса у спе-
циалистов, занимающихся производством диагностических сред для пищевой про-
мышленности (табл. 12.2). Большинство промышленных сред являются средами об-
щего назначения, способными задерживать или замедлять рост бактерий или плесе-
ней, и предназначенных для проведения клинических анализов. Нам известны
только две «специальные» среды используемые в производственных нуждах, при-
чем обе предназначены для выявления Dekkera sp.: специальный бульон для
Brettanomyces (Brettanomyces Specific Broth, BSM) фирмы Millipore и диф-
ференцирующая среда для Dekkera Brettanomyces {Dekkera Brettanomyces Differential
Medium, DBDM) фирмы STAB Vida. Селективная среда BSM содержит циклогекси-
мид и глюкозу (20 г/л). Нами установлено, что культуральная среда с 20 г/л глюко-
зы не пригодна для обнаружения клеток Brettanomyces, поскольку сахар благоприят-
ствует быстрорастущим видам дрожжей (например, К. apiculata, С. tropicalis,
Р. guilliermondii) [183]. Таким образом, эта среда не является специфичной для
Brettanomyces — это просто среда для выявления видов, устойчивых к цикло-
гексимиду (в основном, быстрорастущих). Наши данные подтверждены практиче-
скими результатами, свидетельствующими, что восстанавливающиеся на среде BSM
колонии видов дрожжей с мелкими сфероидными клетками и не относящиеся к ро-
ду Dekkera, неопытными лаборантами могут приниматься за дрожжи Dekkera [201].
Среда DBDM не содержит глюкозу, являясь частично селективной (благодаря
циклогексимиду) и полностью дифференцирующей средой для Dekkera sp. В этой
среде рост дрожжей рода Dekkera дифференцируется по четырем характерным при-
знакам: медленный рост (более 5 сут), темнеющий со временем желтый цвет коло-
ний, изменение окраски среды (с голубого на желтый) и образование фенольного за-
паха. Среда DBDM обеспечивает четкую идентификацию Dekkera sp. даже в образ-
цах, контаминированных видами дрожжей, устойчивыми к циклогексимиду [57,
183]. В настоящее время среда DBDM защищена патентом.
Применяемые в клинической микробиологии среды для селективного и диффе-
ренцирующего восстановления патогенных дрожжей (см. табл. 12.2) основаны на
различных ферментативных свойствах [80], но из-за своей целевой направленности
(главным образом, на Candida spp.) они не представляют особой ценности для выяв-
ления наиболее опасных ДВПП. Тем не менее оценка их полезности проведена
только по первым результатам исследований среды CHROMagar Candida, и чтобы
убедиться в том, что различные структуры колоний некоторых видов ДВПП [48]
Таблица 12.2. Культуральные дрожжевые среды, используемые в пищевой промышленности
Наименование	Фирма-производитель1	Назначение и принцип действия	Модификации и усовершенствования
Среды общего назначения			
1	2	3	4
Czapek Dox Agar2 (среда Чапека для дрожжей)	Biomedics, Difco, EMSL, Fluka, HiMedia, Lab.Conda, Merck, Oxoid	Химически селективная среда для культивирования и сохранения плесеней и дрожжей. В качестве един- ственных источников угле- рода и азота содержит со- ответственно сахарозу и нитрат. В этих условиях спо- собны расти только непри- хотливые бактерии	Эти среды могут быть се- лективными для дрожжей и плесеней при добавлении антибиотика для подавле- ния роста бактерий (напри- мер, хлорамфеникола стрептомицина, гентамицина и т. д.), или при подкислении среды (например, до pH 3,5).
Malt Extract Agar2 (солодовый агар)	BBL, Difco, EMSL, Fluka, HiMedia, Lab.Conda, Merck, Oxoid	Среда общего назначения для обнаружения, установ- ления численности и куль- тивирования дрожжей и плесеней. Ее состав осо- бенно благоприятен для роста этих организмов	
Mycological Agar (микологический агар)	Difco		
Potato Dextrose/Glucose Agar (декстрозе-глюкоз- ный картофельный агар)	Biomedics, BBL, Difco, EMSL, Fluka, HiMedia, Lab.Conda, Merck, Oxoid		
Yeast Extract Agar (агар с дрожжевым экстрактом)	HiMedia, Lab.Conda, Mast, Merck, Oxoid		
Yeast и Mould Agar (плеснево-дрожжевой агар)	bioMerieux, Difco, Oxoid		
ГЛАВА 12
Продолжение табл. 12.2
1	2	3	4
Cooke Rose Bengal Agar (бенгальский розовый агар Кука) WLN, Wallerstein Laboratories Nutrient Agar (питательный агар лабораторий Уолер- штейна)	Difco, HiMedia BBL, Difco, Fluka, HiMedia, Merck, Oxoid	Среда общего назначения для обнаружения, установ- ления численности и куль- тивирования дрожжей и плесеней; бенгал-роз огра- ничивает размер и рост распространяющихся пле- сеней. Эффективная среда общего назначения, поддерживаю- щая рост дрожжей и бакте- рий. Содержит индикатор- ный краситель (бромкрезол зеленый), по-разному ус- ваивающийся различными штаммами дрожжей. Поэто- му смешанные культуры иногда проявляют себя в неоднородной структуре ко- лоний (различные оттенки зеленого и белого). Опти- мальным для определения численности пивных дрож- жей является pH 5,5		При исследовании пекарских или винных дрожжей необходимо довести pH до 6,5 (для повышения выхода) •	При культивировании микроорганизмов из спиртосодержащего сусла в среду следует добавить томатный сок •	Для подавления роста бактерий добавляют антибиотики
Селективные среды для дрожжей			
Chloramphenicol (Glucose/Dextrose) Agar (хлорамфеникольный (глю- козо-декстрозный агар)	Biokar, Lab.Conda	Селективный агар для обна- ружения и определения чис- ленности дрожжей и плесе- ней. Содержит хлорамфе- никол для подавления бактериального роста	Для материалов с сильной бактериальной нагрузкой рекомендуется добавлять другие антибиотики(напри- мер, гентамицин, окситет- рациклин и т. д.)
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
Продолжение табл. 12.2
3
Dichloran Rose Bengal
Chloramphenicol Agar,
DRBCA (дихлорановый бен-
гал-розовый хлорамфени-
кольный агар)
Difco, Fluka, HiMedia,
Lab.Conda, Merck, Oxoid
Селективный агар для обна-
ружения и определения чис-
ленности дрожжей и плесе-
ней. Содержит хлорамфе-
никол для подавления роста
бактерий и бенгал-роз —
для ограничения размера и
роста распространяющихся
плесеней. Бенгал-роз окра-
шивает колонии и тем са-
мым облегчает их подсчет, а
дихлоран тормозит быстрое
распространение мукоро-
вых грибов, а также ограни-
чивает размер колоний дру-
гих родов дрожжей, облег-
чая подсчет колоний
Эта среда чаще всего ис-
пользуется для установле-
ния численности и выделе-
ния дрожжей из пищевых
продуктов, содержащих
большое количество бакте-
рий и плесеней. Для допол-
нительного ингибирования
роста бактерий может по-
требоваться добавление
другого антибиотика
Oxytetracycline Glucose
Yeast (extract) Agar, OGYA5
(окситетраци кл и н - гл юкоз -
ный агар с дрожжевым экс-
трактом)
Difco, Пика, HiMedia, Merck,
Oxoid
Селективный агар для обна-
ружения и определения чис
ленности дрожжей и плесе-
ней. Для подавления роста
бактерий содержит окситет-
рациклин
Рекомендуется для образ-
цов любых типов (пищевых
продуктов, клинических
анализов и т. д.). Для белко-
вых пищевых продуктов или
иных продуктов с большой
бактериальной нагрузкой
рекомендуется добавлять
гентамицин
ГЛАВА 12
Продолжение табл. 12.2
1	2	3	4
Rose Bengal Chloramphenicol Agar, RBCA6 (бенгал-розовый хлорамфеникол ьный агар)	Biokar, Difco, EMSL, HiMedia, Lab.Conda, Merck, Oxo id	Селективный агар для обнару- жения и определения числен- ности дрожжей и плесеней. Со- держит хлорамфеникол для по- давления бактериального роста и бенгал-роз для ограничения размера и роста распростра- няющихся плесеней. Бен- гал-роз окрашивает колонии и тем самым облегчает их под- счет	Особенно рекомендуется для свежих белковых пищевых про- дуктов, в которых бактериаль- ная флора в основном грамот- рицательная. В случае образ- цов с очень большой бактериальной нагрузкой реко- мендуется добавлять другие антибиотики (например, гента- мицин, окситетрациклин и т. д.)
Sabouraud Dextrose Agar7 (дек- строзный агар Сабуро, с анти- биотиками или без них	BBL, Biokar, Biomedics, bioMerieux, Difco, EMSL, HiMedia, int. Microbio, Lab.Conda, Mast, Merck, Oxoid	Преимущественно использует- ся в фармакологии для опре- деления численности дрожжей и плесеней в нестерильных ма- териалах. Характеризуется вы- соким содержанием глюкозы для оптимизации роста гриб- ков. Селективность среды по- вышается при низком значе- нии pH и включении других ан- тибиотиков	Другие ингибиторы (хлорамфе- никол, циклогексимид, гентами- цин) добавляют в зависимости от сопутствующей микрофлоры: • Смесь циклогексимида, пени- циллина и стрептомицина (при анализе дерматофитов для по- давления контаминантов); •	Хлорамфеникол и циклогекси- мид (в тех же целях); •	Циклогексимид, колистин и новобиоцин — для выделения С. Albicans', •	ТТС (трифенилтетразолий хло- рид) используют для различе- ния С. Albicans: этот вид не ок- рашивается или дает блед- но-розовый цвет, тогда как прочие виды Candida и другие грибы образуют темно-розо- вые или красные колонии
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
Продолжение табл. 12.2
1	2	3	4
Yeast Glucose Chloramphenicol Agar, YGCA8, (дрожжевой глюко- зо-хлорамфеникольный агар)	BioMerieux, Difco, Fluka, Merck	Селективный агар для выде- ления и подсчета дрожжей и плесеней в молоке и молоч- ных продуктах. Для подав- ления роста бактерий со- держит хлорамфеникол	При подсчете дрожжей в об- разцах с большой плесне- вой нагрузкой (например, у сыров, в которых плесени используются для созрева- ния) для подавления роста плесеней рекомендуется добавлять олигомецин
Селективные среды для групп дрожжей			
Dichloran 18% Glycerol Agar, DG18 (глицериновый агар с 18% дихлорана)	EMSL, Merck, Oxoid	Селективный агар с низкой активностью воды (aw) слу- жит для установления чис- ленности и выделения ксе- ротолерантных (осмофиль- ных) дрожжей и плесеней в сухих и полусухих пищевых продуктах — в сухофруктах, мясных и рыбных продуктах, специях, кондитерских из- делиях, крупах, орехах, в зерне и муке, а также в про- дуктах с высоким содержа- нием сахара (фруктовые концентраты, сиропы и ос- новы напитков). Включение дихлорана тормозит бы- строе распространение му- коровых грибов, а также ог- раничивает размер колоний других родов, облегчая их подсчет. Добавление хло- рамфеникола и пониженные значения aw предотвраща- ют рост бактерий	Может также использовать- ся в качестве среды общего назначения для подсчета дрожжей и плесеней в раз- нообразных пищевых про- дуктах; добавление в агар DG18 препарата Triton-X усиливает подавление ин- тенсивно распространяю- щихся грибов
ГЛАВА 12
2
Lin‘s Wild Yeast Medium,	Siebel I. T.
LWYM3 (среда Лина для ди-
ких дрожжей)
Lysine Medium9 (лизиновая Difco, HiMedia, Oxoid
среда)
Продолжение табл. 12.2
Для обнаружения и количе-
ственной оценки популяций
диких дрожжей в культурных
пивных дрожжах. Подавляет
рост культурных дрожжей, в
то время как дикие дрожжи
образуют крупные отчетли-
вые колонии. Эта среда спе-
циально разработана для
стимуляции роста диких
дрожжей рода Saccha-
romyces и содержит индика-
тор «кристаллический фио-
летовый», ингибирующий
рост пивных дрожжей.
В этой среде может также
расти ряд дрожжей, не от-
носящихся к роду
Saccharomyces
Если популяции диких
дрожжей в основном не
принадлежат к роду
Saccharomyces, в качестве
альтернативы используется
среда LCSM {Lin‘s Cupric
Sulfate Medium, фирма
SiebelLT.), специально раз-
работанная для стимуляции
роста диких дрожжей, не от-
носящихся к роду
Saccharomyces
>1 ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
Комплексная среда для вы-
деления и подсчета диких
дрожжей в засевных дрож-
жах (в пивоварении). Осно-
вана на использовании ли-
зина: в отличие от многих
других дрожжей, S. Cere-
visiae и S. Carlsbergensis,
включая и дикие, его не ус-
ваивают
2
Schwarz Differential Agar Siebel I. T.
(дифференцирующий arap
Шварца)
WLD, Wallerstein Laboratories
Differential Agar (дифферен-
цирующий агар лабораторий
Уолерштейна)
Difco, HiMedia
Wort Agar (сусло-агар)
BBL, Biokar, Difco, Fluka,
Merck, Oxoid
Продолжение табл.12.2
3	4
Питательная среда, позво-
ляющая обнаруживать многие
микроорганизмы, часто
встречающиеся в пивоварен-
ном производстве. Микроор-
ганизмы, продуцирующие ки-
слоты, определяют по обра-
зованию вокруг колоний
чистых зон. Дальнейшую
идентификацию облегчают
характерные реакции пигмен-
тации
Рецептура WLDаналогична
WLN, но для подавления рос-
та дрожжей, чувствительных к
циклогексимиду (актидиону,
СНХ), в том числе
Saccharomyces spp, добавлен
СНХ. Если наблюдается рост
Saccharomyces, то культура
считается контаминирован-
ной
Микологическая среда обще-
го назначения; особенно под-
ходит для культивирования,
выделения и определения
численности осмофильных
дрожжей, в частности, в сли-
вочном масле, сиропах, без-
алкогольных и других подсла-
щенных напитках. Среда дуб-
лирует состав натурального
сусла и по своей кислотности
оптимальна для многих дрож-
жей, но при этом подавляет
рост большинства бактерий
Для подавления роста куль-
турных дрожжей в среду мож-
но добавить циклогексимид
•	Для повышения избиратель-
ности по отношению к бак-
териям pH снижают до 3,5
или 4,0 против 4,8;
•	При исследовании осмо-
фильных дрожжей в сахаро-
содержащих продуктах про-
бы продукта следует раство-
рить в сиропе, содержащем
35 частей сахарозы (по мас-
се) и 10 частей глюкозы (по
массе) (осмофильный агар)
ГЛАВА 12
Продолжение табл.12,2
1
2
Селективные и дифференциальные среды для определенных видов дрожжей
Albicans ID
bioMerieux
Bismuth Glycine Glucose Yeast
Agar, BiGGY Agar (висмут-гли-
цин-глюкозный дрожжевой
агар)
BBL, Bjokar, Biomedics, Difco,
HiMedia, Lab.Conda, Merck,
Oxoid
Brettanomyces Selective Broth Millipore
(селективный бульон для
Brettanomyces)
Среда для выделения дрожжей и прямой идентификации
С. albicans (голубые колонии), приготовленная на хромо-
генном субстрате, позволяющем обнаруживать (3-галак-
тозаминдазную активность
Рекомендуется для обнаружения, выделения и предвари-
тельной идентификации видов Candida. Сульфит висму-
та, подавляющий рост бактерий, метаболизируется
Candida в сульфид, окрашивающий колонии в коричне-
вый цвет. Типичные колонии:
•	С. albicans: колонии от коричневой до черной окраски
без диффузии пигмента, без блеска;
•	С. krusei: яркие, «морщинистые» колонии от коричне-
вой до черной окраски с черным центром; диффузия
черного пигмента и блеск;
•	С. pseudotropicalis: плоские, блестящие колонии от
красной до коричневой окраски без диффузии пигмен-
та;
•	С. parakrusei: плоские, блестящие, «морщинистые» ко-
лонии темной красно-коричневой окраски со светлой
красно-коричневой периферией и желтой каймой;
•	С. stellatoidea: плоские, темно-коричневые колонии со
светлой каймой.Для более эффективного подавления
роста сопутствующей бактериальной микрофлоры ре-
комендуется добавить другие антибиотики (например,
неомицин)
Для обнаружения и определения численности
Brettanomyces; селективная среда, содержащая ингиби-
торы роста других видов дрожжей (циклогексимид) или
бактерий (антибиотик)
ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
Продолжение табл. 12.2
1	2	3	4
Candichrom®ll	Int. Microbio	Комплексная субстратная идентификационная среда для выделения и установления численности дрожжей и пря- мой идентификации С. albicans
Candida BCGAgar	Difco	При добавлении неомицина используется для первично- го выделения Candida sp.
Candida ID Agar	bioMerieux	Содержит хромогенный индолил-глюкозаминидный суб- страт, который гидролизируется С. Albicans с образова- нием нерастворимого бирюзового или голубого продук- та. С. Tropicalis, С. Lusitaniae и С. Guilliermondii выглядят розовыми, а другие виды Candida — белыми
Candida IdentAgar	Fluka	Для селективного выделения С. Albicans из клинического материала. Содержит хлорамфеникол и хромогенную смесь.
Candida Isolation Agar	Difco	Для первичного выделения и дифференциации С. albicans
CandiSelect	Sanofi Diagnostics Pasteur	Хромогенная среда, основанная на хромогенном суб- страте, для обнаружения (3-галактозаминдазы; колонии С. albicans определяют по их голубому цвету
CHROMagarTM Candida	Becton Dickson	Обеспечивает не только рост и обнаружение дрожжей подобно традиционным средам, но и содержит смесь хромогенных субстратов, позволяющих по цвету колоний быстро дифференцировать различные виды Candida: С. albicans (зеленая окраска) С. tropicalis (голубая окра- ска) и С. /cruse/(розовая окраска, размытая кайма)
CHROMOGEN ALBICANS	Biomedics	Служит для предварительной идентификации С. albicans
ГЛАВА 12
Окончание табл. 12.2
20 Зак. 557
1	2	3	4
Dekkera Brettanomyces	STAB Vida Differential Medium, DBDM (дифференциальная среда для Dekkera Brettanomyces) MAST IDTM-CHROMagar® Mast		Для обнаружения и установления численности Brettanomyces. Содержит ингибиторы других видов дрожжей (циклогексимид) и бактерий (хлорамфеникол). Это также и дифференциальная среда, в которой рост дрожжей сопровождается изменением ее цвета (с голу- бого на желтый) и образованием фенольного запаха. Ко- лонии имеют желтоватый цвет, который темнеет на про- тяжении инкубации Идентификационная среда, позволяющая одновременно обнаруживать и идентифицировать С. albicans, С. tropicalis и другие виды Candida за счет включения ви- доспецифичных хромогенных субстратов, обеспечиваю- щих определение отдельных колоний по окраске, приоб- ретаемой в течение их роста, а также по морфологии ко- лоний
>l ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
1 Данные приведены по коммерческой информации следующих фирм: BBL/Becton Dicson (штат Нью-Джерси, США); Biokar
Diagnostics (г. Бовэ, Франция); Biomedics (г. Мадрид, Испания); bioMerieux (г. Марси л’Этуаль, Франция); Laboratorios Conda,
S. А. (г. Мадрид, Испания); Difco Laboratories, США (г. Детройт, штат Мичиган); EMSL Analytics Inc. (штат Нью-Джерси, США);
Fluca (г. Бухс, Швейцария); InernationalMicrobio (г. Синь, Франция), MAST Group Ltd. (г. Мерисайд, Великобритания); Millipore
(г. Бедфорд, США); MERCK {г. Дармштадт, ФРГ); Oxoid (г. Бейзингсток, Великобритания), Sanofi Diagnostics Pasteur Inc.
(Sanofi-Synthelabo, Франция); SIEBEL Institute of Technology (г. Чикаго, США); STAB Vida (г. Оейраш, Португалия).
2 SMWW; 1 2 3 AOAC; 4 BAM, COMPF; 5AFNOR. COMPF, DIN, ISO, SMD;6 COMPF, SMD; 7 COMPF, DAM, EP; 8AFNOR, BS, DIN, IDF,
ISSO;9 ASBS (AFNOR — Association Francaise de Normalisation; AOAC — Association of Official Analytical Chemists; ASBC —
American Society of Brewing Chemists; BAM — Bacteriological Anakutical Manual; BS — British Standards; COMPF — Compendium
of Methods for the Microbiological Examination of Foods; DIN — Deutsche Institut fuer Normung; EP — European Pharmacopeia;
IDF — International Dairy Federation; ISO — International Standards Organization; SMD — Standard Methods for the Examination of
Dairy; SMWW — Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater).
306
ГЛАВА 12
наблюдаются также в промышленных условиях и характерны для многих их штам-
мов, необходимы дополнительные исследования.
12.2.3.	Методы чашечного подсчета и их варианты
Для определения численности микроорганизмов применяются способы, отличные
от стандартных чашечных подсчетов (с использованием или без использования
мембранной фильтрации) и разрабатываемые в основном для упрощения аналити-
ческих методов. Спиральная установка добавляет образец на пластинку (чашку), не
требуя последовательного разведения [25]. Культуральные среды могут также вно-
ситься в готовые к использованию модули, облегчающие инокулирование, систем
Petrifilm™, Redigel^' и SimPlate™, которые позволяют получать результаты подсче-
тов, сравнимые с традиционным посевом в чашки [ 19, 20]. Система Compactdry™ со-
стоит из инокулированного образца в центре способной к самораспространению
среды, улучшенной растворимым на холоде загустителем и помещенной в одноразо-
вую пластмассовую чашку [147]. Метод фильтрации с использованием гидрофоб-
ной сетчатой мембраны позволяет увеличить количество разведений и получать об-
разцы с высокой степенью контаминации [25]. Наблюдения через микроскоп за
микроколониями, подкрашенными оптически активными или флуоресцентными
красителями, и растущими на мембранах фильтра, обработанных оптическими ос-
ветлителями, обеспечивают быстрое обнаружение коптаминаптов [3, 29,153, 158].
Это особенно удобно в случае непредвиденного сильного заражения образцов — на-
пример, вследствие внезапного разрыва стерильных фильтров, используемых при
розливе вина в бутылки. Для облегчения подсчета колоний могут использоваться
также методы анализа изображений [25, 158].
Анализ поверхности обычно выполняется путем взятия смывов на определен-
ном участке и разведения в разбавителе с последующей инокуляцией в культураль-
ную среду. В других методах используют повторные посевы, расплавленный агар,
стерильные тампоны и т. д. (см. обзор [ 120]). Существует также автоматический ме-
тод с использованием клейкой ленты для взятия образцов микроорганизмов с по-
верхностей мяса [84]. Эта лента используется для получения образца и переноса его
на поверхность агара. Инокуляция происходит через 15 с контакта, после чего про-
изводится подсчет числа колоний.
12.2.4.	Методы прямого подсчета
Вышеуказанные методы требуют довольно большого времени, поскольку зависят от
культивирования. Другие методы обеспечивают подсчет клеток, минуя этот этап, -
например, способ непосредственного микроскопирования со счетной камерой (или
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
307
без нес) п эппфлуоросцентная микроскопия. В оптической микроскопии для оценки
жизнеспособности клеток могут использоваться разные красители (например, мети-
леновый синий и родамин 5) [115]. В работе [60] отмечается, что толуидиновый си-
ний является адекватным красителем для обнаружения микроорганизмов в пище-
вых продуктах in situ. Флуорохромное окрашивание обеспечивает большую чувсти-
телыюсть обнаружения, чечм обычные красители, и может быть адаптировано к
методам in situ (см. обзор [61 ]). Классическими примерами являются флуоресцинди-
ацетат [159], анилиновый голубой [112] и акридиновый оранжевый, применяемые в
методе прямой эппфлуоресцентной фильтрации {Direct Epifluorescent Filter
Technique, DEFT) [ 47]. При использовании методов DEFT анализ сырого молока по-
сле лизиса соматических клеток [165] и суспензий твердых пищевых продуктов
[164] занимает менее 30 мин с различной степенью корреляции со стандартными ча-
шечными подсчетами. Его применяют также при подсчете осмофильных дрожжей
после 24-часового периода предварительной инкубации [162]. Проблемы взаимоза-
висимости жизнеспособности клеток и снижения интенсивности флуоресценции
можно обойти, используя замедлитель затухания Citifluor A Fl [153] или окрашива-
нием сначала берберин сульфатом, азатем акридиновым оранжевым [ 160]. В настоя-
щее время используют и другие флуоресцентные красители, например, SYTO 9, оксо-
пол, пропидий подид, FUN 1, SYBR Green II и карбокспфлуоресциндиацетат [44, 173,
228], которые применяются также при проточном цитометрическом анализе (о нем
см. ниже). Кроме того, микроорганизмы можно подсчитывать непосредственно на
поверхности клейких пленок с помощью флуоресцентной микроскопии [228].
Результаты, полученные с помощью метода DEFT, не всегда надежны [140, 184],
но он обеспечивает экспресс-оценку результатов при подсчете мпкроколоипй в слу-
чае концентрирования клеток [140]. Поэтому эти прямые методы могут оказаться
очень полезны при контроле возможного заражения в реальном времени, в частно-
сти, при проверке степени пастеризации пива [160]. Кроме того, методы микроско-
пии не пригодны для проведения серийных анализов вследствие утомления опера-
торов. Преодолеть этот недостаток помогают автоматические системы анализа изо-
бражений [82].
12.3.	Инструментальные методы обнаружения
и подсчета дрожжевых клеток
Инструментальные методы разрабатывают в основном для снижения времени тес-
тирования и трудоемкости анализа пищевых продуктов, и их можно отнести к уско-
ренным методам анализа. Тем не менее скорость анализа зависит от используемых
принципов определения микроорганизмов. В случае различных скоростей роста ис-
308
ГЛАВА 12
следуемой культуры продолжительность анализа больше, чем при непосредствен-
ном обнаружении клеток или молекул. В качестве примера здесь можно упомянуть
турбидиметрические методы оценки мутности, электрометрические методы и мето-
ды анализа спектральных характеристик среды. К методам, которые могут приме-
няться без стадии культивации, относятся хемилюминесценция, проточная цито-
метрия, иммунологические и молекулярные методы (см. [25, 82, 222]). Инструмен-
тальные методы используют преимущественно для идентификации и типирования
дрожжей (см. об этом раздел 12.4). Иммунологические методы также относятся к ин-
струментальным, хотя их и не всегда можно считать таковыми, поскольку не всегда
можно разграничить методы, зависимые и независимые от исследуемой культуры,
так как этан культивирования микроорганизмов может являться подготовительной
операцией для последующего выполнения хемилюминесцентного анализа, проточ-
ной цитометрии, иммунологического исследования пли применения молекулярного
метода.
12.3.1.	Электрометрия
Оценка численности микроорганизмов по электрометрическим методам основыва-
ется на изменениях электрических характеристик — импеданса (полного сопротив-
ления), емкости или проводимости культуральной среды, и ее результаты достаточ-
но хорошо коррелируют с чашечным подсчетом. Использование импеданса для
оценки численности микроорганизмов с начала 1970-х гг. было ориентировано на
клинические исследования [209]. Было установлено, что для подсчета дрожжевых
клеток емкостный способ обладает большей экспрессностью по сравнению с мето-
дами оценки импеданса [79] или проводимости [79, 193]. Так как этот метод зависит
от вида используемой культуры, то скорость анализа определяется степенью на-
чальной контаминации образца и скоростью роста микроорганизмов [29]. На силь-
но контаминированных образцах и в случае оценки численности бактерий, средние
скорости роста ко торых выше, чем у дрожжей, анализ занимает менее 24 ч [225]. Со-
гласно [ 101 ], для дрожжей, вызывающих порчу вина, время обнаружения составля-
ет от 43 ч (при 10 жизнеспособных клетках/мл) до 16 ч (при 10э жизнеспособных
клеток/мл). Интенсивность импульса электрического сигнала обусловлена куль-
туральной средой [79, 193] и типом растущих микроорганизмов [101]. В пиве дрож-
жи вызывают увеличение импеданса, тогда как молочнокислые бактерии — его
уменьшение [71]. Это затрудняет интерпретацию результатов при наличии сме-
шанных популяций. Относительно недавно были предложены методики косвенно-
го определения проводимости. Они основаны на измерении выделения СО2, и осо-
бенно подходят для анализа напитков [51]. Их можно использовать при разработке
сис тем прогнозирования срока годности пищевых продуктов, поскольку они обес-
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
309
ючивают быстрое (по сравнению с прямым кондуктометрическим методом) обна-
ружение микроорганизмов благодаря пониженным порогам обнаружения (около
104— 10° дрожжевых клеток/мл) [49, 51, 52].
12.3.2.	Оптические методы
В некоторых методах для обнаружения и определения численности микроорганиз-
мов используются оптические приборы, с помощью которых измеряют изменения
цвета питательной среды в результате образования диоксида углерода, изменения
pH или окислительно-восстановительного потенциала вследствие протекания в
микроорганизмах метаболических процессов [82]. Устройство, разработанное для
подсчета бактерий (время получения результата — от 2 до 11 ч), можно использовать
и для подсчета дрожжевых клеток в йогурте и мягком сыре после инкубации в тече-
ние 40 ч [76]. Скорость тестирования (менее 12 ч) и возможность анализировать са-
нитарные смывы позволяет использовать его в системах НАССР (анализа рисков и
критических контрольных точек) [188]. Другие колориметры (например, BacT/Alert
Microbial Detection System, Omnispec Bioactivity Monitor System) применяют преиму-
щественно для обнаружения патогенных микроорганизмов в клинических исследо-
ваниях [82].
Более сложный оптический метод основан на захвате микроорганизмов в микро-
каплях геля (диаметром 10-100 мкм), окруженных гидрофобной жидкостью, с по-
следующим их подсчетом с помощью колориметрических или флуоресцентных ин-
дикаторов pH [227]. Он применяется в клинических бактериологических анализах и
обеспечивает более высокую скорость получения результатов, чем методы чашечно-
го подсчета. Если в таких микрокаплях способны расти некультивируемые микро-
организмы, то подсчет клеток можно вести и с помощью метода проточной цитомет-
рии [109, 230].
12.3.3.	Биолюминесценция
Биолюмипесцептные анализы основаны на количественной оценке АТФ (адено-
зинтрифосфата) клеток с использованием фермента люциферазы и кофактора лю-
циферина. Излучение, образующееся в результате гидролиза АТФ, измеряется лю-
минометром, при этом интесивность излучения пропорциональна количеству АТФ
в образце. Источниками обнаруживаемой АТФ могут быть не только микроорга-
низмы, но и, например, технологические остатки при производстве пищевых про-
дуктов. При работе с фильтрующимися образцами обнаруживают очень низкие
уровни микробиологической контаминации (например, менее 10 дрожжевых кле-
310
ГЛАВА 12
ток/250 мл), однако успехи в применении данного метода в разных отраслях про-
мышленности [89, 123,124, 143,199, 205] не привели до сих пор к его широкому вне-
дрению [48]. В настоящее время биолюминесцентный метод больше приспособлен
к санитарно-гигиеническому контролю [170] (так как в этом случае отсутствует не-
обходимость проводить различия источников излучения), а также к анализу сте-
рильных продуктов без каких-либо органических остатков. Высокая скорость ана-
лиза (несколько минут) делает его перспективным для использования в системах
НЛССР, поскольку позволяет осуществлять санитарный контроль практически в
любой момент времени [40]. В случае если уровень АТФ оказывается выше допус-
тимого, всегда существует возможность повторить мойку или дезинфекцию, однако
остатки моющих или дезинфицирующих средств в образце даже в следовых коли-
чествах могут повлиять на интенсивность излучения ЛТФ [90]. Серийно выпус-
кающиеся системы биолюминесцентного контроля отличаются по точности и вос-
производимости результатов измерений [40].
12.3.4.	Проточная цитометрия
В проточной цитометрии оценивается количество клеток микроорганизмов, прохо-
дящим под лучом лазера. Основным преимуществом этого метода является его чув-
ствительность и скорость, но многие пищевые матриксы, рассеивая свет, создают
помехи для его распространения, влияя тем самым на результат. Первые работы в
этой области были посвящены возможностям применения данного метода для под-
счета дрожжевых клеток в безалкогольных напитках [163] и пиве [108]. В настоя-
щее время проточная цитометрия адаптирована к обнаружению клеток, окрашен-
ных флуорохромами, и стала довольно чувствительной. С ее помощью можно полу-
чать информацию в любой момент, и поэтому этот метод является весьма
перспективным [222]. Применение флуороцитометрии в виноделии позволяет по-
лучить результаты анализа виноградного сока при пороговой численности 5 х104
дрожжевых клеток/мл [26], а вина — при 103 дрожжевых клсток/мл [133]. Во фрук-
товых йогуртах этот метод обеспечивает обнаружение ДВПП после 24-часового
культивирования при уровне контаминации в 1 дрожжевую клетку на упаковку го-
тового продукта [92]. Была разработана методика ускоренной оценки срока годно-
сти йогуртов, занимающая 48 ч, что значительно меньше обычного ускоренного тес-
тирования срока годности, требующего 7 сут. В работе [187] сообщается об уровне
чувствительности обнаружения, а именно 100 жизнеспособных дрожжевых клеток
в 1 г готового салата в течение 45 мин или 1 жизнеспособная дрожжевая клетка в
20 г переработанных фруктовых продуктах (после инкубации в течение 48 ч). Учи-
тывая малое время отклика, метод проточной цитометрии можно использовать в
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
311
активных системах обеспечения качества продукции [26, 92]. Рассматривается так-
же возможность ее использования вместе с флуоресцентными зондами [169].
Относительно новым методом подсчета одиночных клеток является твердофаз-
ная цитометрия. После фильтрации образца микроорганизмы метят на мембране
флуоресцентным красителем и подсчитывают с помощью лазерного сканирующего
устройства [55]. Такая эпифлуорссцентная микроскопия может использоваться для
наблюдения случайных флуоресцентных пятен с помощью подвижной платформы,
управляемой компьютером [56]. При использовании этого метода для клинических
анализов дрожжей Cryptococcus neoformans, меченых нммунофлуоресцентными кра-
сителями, пределы обнаружения в течение 30 мин составили 3-6 кл./мл [ 161.
12.3.5.	Иммунологические методы
Для обнаружения ДВПП применяют также иммунологические методы. Иммуно-
флуоресцентный метод был адаптирован для нужд пивоваренной промышленности
[29] и успешно применяется в промышленных условиях для обнаружения дрожже-
вых коптаминантов, что занимает 2,5 ч [ 121 ]. Количественная оценка интенсивности
флуоресценции диких пивных дрожжей, обнаруженных иммунофлуоресцентным
методом, может быть получена методом проточной цитометрии [105]. Фермент-
но-опосредованный иммуносорбентный анализ {Enzyme-Linked Immunosorbent
Assay, ELISA} для обнаружения Brettanomyces spp. непосредственно в винах при ви-
зуальной и спектрометрической оценке результатов описан в работе [114]. Чувстви-
тельность такого анализа составляет 91,5 х 1012 г белка, что в пересчете эквивалент-
но обнаружению 34 кл./мл вина. Несмотря на эти многообещающие показатели, им-
мунологические методы до сих пор не нашли широкого применения при обнаруже-
нии дрожжей (возможно, из-за отсутствия серийно выпускаемых антигенов) [48].
Последние достижения и перспективные разработки в иммунодетекцип и иденти-
фикации присутствующих в пищевых продуктах патогенных микроорганизмов
весьма далеки от целей обнаружения ДВПП [82].
12.3.6.	Применение инструментальных методов
в пищевой промышленности
Некоторые методы, некогда предложенные для определения численности или для
идентификации и типирования микроорганизмов [63, 97], почти не использовались
в производственных условиях, и существующие в настоящее время инструменталь-
ные средства — это результат усовершенствований, нацеленных на их адаптацию к
промышленным нуждам. Например, турбидиметрические измерения, использую-
312
ГЛАВА 12
пще планшет-ридеры (сканирующие спектрофотометры для чтения пластин), о ко-
торых сообщалось как о пригодных для промышленного использования [2051, при-
меняются практически лишь в исследовательских лабораториях, где они зарекомен-
довали себя полезным инструментом, позволяющим получать одновременно боль-
шое количество параметров роста микроорганизмов. Серийно выпускались
приборы, основанные на радиометрии, ИК-спектрометртш и микрокалориметрии
[63, 87] - так, радиометры довольно часто использовали в США в промышленных
условиях переработки цитрусовых [225]. Для микробиологического контроля пи-
щевых продуктов па присутствие дрожжей, по нашим сведениям, они оказались не
очень пригодными и в настоящее время не упоминаются в перечнях необходимого
оборудования [82]. На принятие решения о внедрении тех или иных методов инст-
рументального контроля также оказывает влияние исчезновение серийно выпускав-
шихся приборов (например, выпуск колориметра Omnispec Bioactivity Monitor System
[82] для обнаружения патогенных микроорганизмов был прекращен без всякой за-
мены) и степень надежности технической поддержки.
В США около 70% из всего числа микробиологических тестов осуществляется с
использованием ручных или традиционных методов, и лишь в 30% случаев приме-
няют «ускоренные методы» [82]. В 2005 г. эти цифры выравниваются и в настоящее
время применение традиционных и ускоренных методов составляют 50% для каж-
дой из этих групп методов, причем при анализе на патогенные микроорганизмы ус-
коренные методы будут составлять 60-70% всех тестов. Аналогичных данных об
анализах на присутствие дорожжей нет, но доля ускоренных методов здесь, конечно,
ниже — по крайней мере, по рыночным соображениям применение инструменталь-
ных методов в промышленности для контроля численности дрожжей будет зависеть
от разработки оборудования для медицины. Именно так обстоит дело с ускоренным
определением общей численности жизнеспособных микроорганизмов в мясе мето-
дом FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy, инфракрасная спектроскопия на
основе преобразования Фурье) с последующим компьютерным интегрированием
спектров. Отмечается, что уровень 107 бактерий в 1 г (пороговый биохимический по-
казатель начала порчи) — соответствует началу протеолиза [66]. Высокая скорость
этого бесконтактного метода (имеются данные о времени отклика 60 с) обусловли-
вает его ценность для систем IIАССР.
Результаты наших запросов, направленных производителям приборов и обору-
дования, сведены в табл. 12.3. Высокая стоимость этого дорогого оборудования и по-
требность в квалифицированных кадрах в настоящее время ограничивают его при-
менение высокодоходными непищевыми отраслями промышленности (производ-
ство косметики и лекарств), а в пищевой промышленности — предприятиями,
выпускающими пищевые продукты, особо подверженные действию патогенных
микроорганизмов, и крупными заводами молочной и пиваренной промышленно-
сти. Увеличение потребления готовых к употреблению пищевых продуктов со сро-
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
313
ком годности менее одного месяца должно стимулировать применение ускоренных
методов анализа. Недавние вспышки заболеваний, вызванных потреблением фрук-
тов и овощей, потребуют в ближайшее время применения ускоренных методов инст-
рументального контроля и в производстве плодоовощной продукции [82]. Универ-
сальность приборов, позволяющих обнаруживать как патогенные микроорганизмы,
так и ДВПП, — основной фактор, определяющий применимость инструментальных
методов контроля количества дрожжей. Применимость многих инструментальных
методов анализа зависит от предварительного культивирования и имеет ограниче-
ния, связанные с нехваткой культуральных сред, специфичных для ДВПП. Тем не
менее можно ожидать, что приборы для биолюминесцснтного анализа благодаря их
простоте и снижающейся стоимости портативной аппаратуры вскоре станут при-
вычным оборудованном санитарно-гигиенической лаборатории. Это положительно
скажется на эффективности производства благодаря стимулированию персонала к
качественному проведению мойки и дезинфекции оборудования и психологическо-
му эффекту 1156].
12.4.	Методы идентификации дрожжей,
присутствующих в пищевых продуктах
Наряду с обнаружением и под,счетом дрожжевых клеток микробиологический кон-
троль может быть также направлен на их идентификацию, выявление характери-
стик пли типпрование. Классическая идентификация дрожжей основана па их фи-
зиологических, биохимических пли половых характеристиках, однако последние
достижения в таксономии дрожжей достигнуты благодаря молекулярным методам
[117]. Выявление характеристик или типпрование дрожжей связаны с применением
методов анализа химического и молекулярного состава дрожжевых клеток и иногда
позволяет получить информацию на уровне подвидов.
12.4.1.	Классические методы и их упрощенное
применение в пищевой промышленности
Классические методы идентификации не могут широко применяться в пищевой
промышленности из-за их длительности и трудоемкости, и поэтому были разработа-
ны упрощенные версии этих методов. Они основываются на тех же принципах, и
по-прежнему занимают довольно много времени даже в условиях автоматизациии
компьютеризации отдельных процедур. Кроме того, зачастую они дают ошибочные
пли сомнительные результаты идентификации [53, 77, 83J. В настоящее время
Таблица 12.3. Серийно производимые приборы и оборудование для обнаружения и определения численности
дрожжей в пищевых продуктах (по данным производителей оборудования)
Производи- тель	Оборудо- вание	Торговая марка	Отрасль, товар или продукт (в скобках — ко- личество или процент)	Примерная стоимость, евро	Примерная стоимость одного анализа, евро	Количество одновре- менно тес- тируемых образцов	Продолжи- Примечания тельность анализа
Chemunex	Проточ- ный цито- метр	D-Count®	Косметика (11), молочные про- дукты (22), фрук- товые соки (9), фруктовые пре- сервы (3), гото- вые блюда (супы, салаты) (4), ин- гредиенты (1)	137 000 (включая за- грузчик об- разцов)	4-5 (космети- ка); 2-4 (пищевые продукты)	50 образцов в партии	48 образ-	Для продук- цов/ч	тов с фильт- рованием и без фильтро- вания; чувствитель- ность: 50-1000 кл./ мл или г продукта
	Твердо- фазный цитометр	ChemScan®	Фармацевтика (58), водоснаб- жение (18), био- технология (10), полупроводники (6), пищевые продукты (7), прочие(10)	154 000	7 (общий подсчет жиз- неспособных микроорга- низмов и гри- бов), 20 (колифор- мы)	Один образец	Общий под- Для продук- счетжизне- товсфильт- способных рованием, (90 мин),	чувствитель- грибов(4ч), ность: колиформ 1 кл. на (3,5 ч)	фильтруемый объем
BD	Проточ-	FACSCalibur™	В Европе: косме-	От 60000	2,85	40 образцов	Подготовка Подсчет жи-
Biosciences	ный цито- метр	FACSCan™ (выпуск пре- кращен)	тика (4), молоч- ные продукты (8), пивоварение (3), другие пище- вые продукты (15)	(без загруз- чика образ- цов)		в партии	образца	вых и мерт- (5 мин),	вых клеток, анализ	подкрашен- (1-3 мин)	ныхтиазоле- вым оранже- вым и пропи- дий иодидом
FOSS Electric	Оптиче- ский де- тектор	MF32® MF128®	Молочные про- дукты (61%), мя- со (17%), другие пищевые про- дукты (12%), прочие (10%)	Нет данных	Нет данных	32 или 128 образцов в партии	Дрожжи	Для образцов (48 ч),	пищевых про- общий под- дуктов или счетжизне- смывов с способных оборудова- (12—14ч), ния колиформ (14-17ч)
ГЛАВА 12
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
315
по-прежнему используются физиологические и биохимические методы, однако они
требуют квалифицированной интерпретации данных соответствующими специали-
стами [182]. Практическая идентификация дрожжей намного облегчается при ис-
пользовании дихотомических ключей. Упрощенный ключ для идентификации наи-
более опасных для пищевых продуктов видов дрожжей представлен в работе [167].
Обновленный «упрощенный метод идентификации» (Simplified Identijication
Method, SIM) [53] содержит дихотомический ключ, который в настоящее время при-
меняется к изолятам промышленных фруктовых соков [192]. Известна также фено-
типическая система идентификации присутствующих в пищевых продуктах дрож-
жей [223], а в работе [142] представлен дихотомический ключ для идентификации
дрожжей, восстанавливаемых из кислых сброженных пищевых продуктов и кормов
для скота. Миниатюризованные системы идентификации, подобные Vitek, АРТ32С,
API 20С AUX, MicroScan, Yeast Star, Auxacolor и RapID Yeast Plus [53, 83, 118, 182, 189]
предназначены в основном для анализа клинических образцов и практически не
применяются в пищевой промышленности. Например, системы RapID Yeast Plus и
API 2QC AUX при тестировании апельсинов дают правильные результаты лишь для
35 и 13% случаев соответственно [10]. Дальнейшее совершенствование промышлен-
ных систем идентификации видов дрожжей, присутствующих в пищевых продук-
тах, зависит от потребностей производственных лабораторий, а в настоящее время
для получения более высокого процента правильных анализов можно комбиниро-
вать выходные данные этих минисистем с компьютерной обработкой, применяемой
в классических методиках [77], или с базой данных SIM [50]. Традиционные методы
идентификации дрожжей могут также включать хемотаксономичсские определе-
ния, в частности, наличия убихинона (кофермента Q) и моносахаридного состава
клеточных стенок [116], которые иногда позволяют классифицировать штаммы, ге-
нотипические и фенотипические данные которых дают противоречивые результаты
[172].
12.4.2.	Химические методы
Для преодоления недостатков классических методик разработаны альтернативные
экспресс-методы типирования, основанные в том числе на анализе общего содержа-
ния белка [218, 219], изоферментов [62] и высокомолекулярных жирных кислот [11,
57, 135, 149, 190, 192]. Эти методы не предназначены для полной замены классиче-
ских методов идентификации дрожжей, а позволяют получить дополнительные ха-
рактеристические признаки. Химические методы долгое время считались спорными
вследствие их зависимости от физиологического состояния дрожжевых клеток [177,
213], но этот фактор важен лишь для экстремальных условий среды, а такие условия
не используются для выделения ДВПП [127]. Одна из таких систем (MIDI,
316
ГЛАВА 12
г. 11ыоарк, США), основанная на анализе жирнокислотного состава, выпускается се-
рийно и широко применяется для идентификации бактерий [28], а также клиниче-
ских дрожжей, выращиваемых на агаровых средах, и диких дрожжей, выделяемых
из окружающей! среды (см. сайт). На составе дрожжевых высокомолекулярных жир-
ных кислот также основывается принцип действия зимологических индикаторов,
которые в отличие от молекулярных биологических методов имеют большое значе-
ние для промышленности (см. далее раздел 12.5.1).
Разработаны и другие перспективные методы, использующие сложный инстру-
ментарий, — например, «фингерпрпнтинг» (метод анализа «отпечатков пальцев»
микроорганизмов) — но их применение ограничивается пока исследовательскими
центрами с хорошо обученными лаборантами. К перспективным можно отнести и
такие методы, как Circular Intensity Differential Scattering, CIDS, а также пиролитиче-
скую масс-спектрометрию (подробнее о них см. [97]). Первый используется в про-
точной цитометрии, а второй позволил создать значительно более простой и быст-
рый спектрометрический метод MALDI-TOF-MS {Matrix Assisted Laser Desorption
Time Of Flight Mass Spectrometry), применяющийся для непосредственного профили-
рования белков из клеток млекопитающих [35], для ускоренной дифференциации
неповрежденных клеток бактерий [36, 73] и для непосредственного поверхностного
анализа видов грибов [212]. Случаи его применения для анализа ДВПП нам неиз-
вестны.
12.4.3.	Типпрование на основе нуклеиновых кислот
Методы молекулярной идентификации основываются главным образом на секвени-
ровании 600 650 нуклеотидов области D1/D2 крупной субъединицы (26S) рибо-
сомной ДПК (рДНК) вследствие ее таксономической значимости, однако секвени-
рование не годится для промышленного применения даже несмотря на наличие баз
данных генных последовательностей (см. [117]). В последнее десятилетие методы
молекулярной биологии все еще считали перспективными для идентификации ви-
дов ДВПП при небольшом числе известных приложений [77]. Исследования по-
следних лет оказали влияние на развитие мощных методов типироваиия, основные
из которых представоеиы в табл. 12.4. Описания методов и обзор баз данных приме-
нительно к дрожжам, присутствующим в пищевых продуктах см., например, в рабо-
тах [130, 177, 213]. Многие методы, представленные в табл. 12.4, применялись для
ч ипирования лишь немногих видов и родов дрожжей, и несмотря на их эффектив-
ность, серийных исследований на большем количестве видов проведено не было.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
317
Таблица 12.4. Достижения молекулярной биологии в области разработки методов типирования дрожжей, присутствующих в пищевых продуктах			
Метод	Целевые виды	Источники	Примечания
1	2	3	4
Рестрикционный анализ	Saccharomyces spp.	41,43,67,70,	Биомасса из бульонных
RFLP-mtDNAc помощью нескольких рестриктаз	и некоторые другие	75, 94, 96, 106, 175, 176, 185, 224, 207	культур или чашечных колоний
Рестрикционный анализ RFLP-mtDNA с помощью Hinf\e Dde\	S. Cerevisiae и неко- торые другие, при- сутствующие в винах	125	Усовершенствование методов [175, 176]; вре- мя анализа — 25,5 ч
Анализ PCR-RFLP облас-	Несколько видов	43, 57, 59, 64,	Биомасса из бульонных
тей 5.8S, 18S или 28S ITS гена rRNA с последую- щей рестрикцией с по- мощью нескольких фер- ментов	дрожжей	69, 74, 88, 95, 96, 155, 180, 181	культур или чашечных колоний
PCR-амплификация 5-последовательностей DNA	Saccharomyces spp.	75, 154	Биомасса из чашечных колоний
DNA- и PCR-фингер- принтинг с помощью не- скольких праймеров	Разные	122	Биомасса из бульонных культур, время теста DNA: 5 сут, время теста PCR 14 ч
PCR-фингерпринтинг с помощью праймеров (GAC)5 и (GTG)5 и ам- плификация области NTS и рестрикция с по- мощью Haelll и Mspl	То же	12, 13, 31	Биомасса из бульонных культур
Анализ PCR-RAPD об- щей DNA с помощью не- скольких праймеров	к	6, 12, 146, 172,178 185, 214, 215	Биомасса из бульонных культур или чашечных колоний
Электрофоретическое кариотипирование хро- мосомной DNA с помо- щью PFGE	S. cerevisiae	224,229	Биомасса из бульонных культур
Электрофоретическое кариотипирование хро- мосомной DNA с помо- щью CHEF	Разные	65,75, 106, 146, 195, 214, 215	Биомасса из чашечных колоний
318
ГЛАВА 12
			Окончание табл. 12.4
1	2	3	4
Анализ PCR-RFLP рибо- сомной DNA с помощью нескольких рестриктаз	Dekkera/Brettanomyc es spp.	148	Биомасса из бульонных культур
PCR-анализ ITS-области rDNA	Saccharomyces spp, несколько видов	193, 211	Биомасса из бульонных культур и чашечных ко- лоний, время анализа4ч
Иерархический PCR-анализ DNA	Dekkera/Brettanomyc es spp.	1, 106	Чашечные колонии или бульонные культуры, время анализа — менее 10 ч. Непосредственный анализ вина, порог обна- ружения — более 104 кл./мл
AFLP-селективная PCR-амплификация ре- стрикционных фрагмен- тов общей DNA Ступенчатый электрофо- рез низкомолекулярных RNA-профилей	Разные To же	15 223	Биомасса из бульонных культур
PCR-амплификация DNA SSRs	S. cerevisiae	203	Биомасса из бульонных культур, время анализа 14 ч
PNA FISH таргетинг об- ласти D1-D2 субъедини- цы 26S rDNA	D. bruxellensis	57,201	Биомасса из чашечных колоний, время анализа Зч
PNA CISH таргетинг об- ласти D1-D2 субъедини- цы 26S rDNA	D. bruxellensis	42	Биомасса из чашечных микроколоний
PCR интронов в мито- хондриальном гене СОХ 1	S. cerevisiae	126	Непосредственный ана- лиз виноградного сока, время анализа 8 ч
DGGE-анализ PCR-ам- плифицированых генов 26S rDNA	Несколько видов	37, 38, 145 39	Непосредственный ана- лиз виноградного сока, порог обнаружения — более 103 кл./мл, обра- зец — 100 мл, время анализа 1 сут Непосредственный ана- лиз виноградного сока, время анализа 8 ч
Некоторые сокращения: DNA — ДНК; RNA — РНК; rDNA — рДНК, mtDNA — мтДНК.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
319
Основой большинства ускоренных методов тонирования в настоящее время яв-
ляется полимеразная ценная реакция (ПЦР, Polymerase Chain Reaction, PCR) 12131 и,
в частности, аналп ? RFLP-PCR (Resiin tion Fragment Length Polymorphism by PCR, по-
лиморфизм	фр.,,, \!ентов рестрикции с помощью ПЦР) области 5.85-/75
рДНК {Internal Transcribed Spacer, внутренний транскрибированный снейсер) явля-
ется первым молекулярным методом, пригодным для идентификации видов дрож-
жей в промышленных условиях 1177] (рис. 12.1). База профильных данных 5.8S-ITS
включает 300 видов дрожжей и доступна на сай ге http://motor.editifo.es/iaia 11771.
Этот метод считают нанлучшнм для быстрой и точной идентификации дрожжей,
выделяемых из фрукт ов и продуктов их переработки 1101. Кроме того, при необхо-
димости подтвержу нпя результатов рекомендуется использовать таксономически
значимую последовательность гена 26S рДНК и классические методики, /(о тех нор
пока указанная база профильных данных рестрикционного анализа полностью не
Реакционная смесь
Подготовка
мазка
95 °C ~ 5 мин
94 °C - 1 мин
55,5 JC - 2 мин
72 °C — 2 мин
72 °C - 10 мин
Фиксация: 60 ‘'С-40 мин
V Гибридизация: 50 “С-30 мин
Промывание: 50 С-30 мин
Визуализация
Рис. 12.1. Схема профилирования 5.8S-/TSи методов PNA-FISH согласно [69 и 201 ] соответственно
Флуоресцентное
микроскопирование
320
ГЛАВА 12
укомплектована, можно использовать анализ последовательностей (секвенирова-
ние) области ITS [ 102].
Что касается тонирования штаммов на внутривидовом уровне, широко исполь-
зуется рестрикционный анализ митохондриальной ДПК (мтДНК) с применением
различных рестрикционных ферментов (рестриктаз) для выявления свойств пре-
имущественно штаммов 5. cerevisiae (табл. 12.4). Количество и разнообразие рест-
рпктаз зависят от исследуемых штаммов и зачастую становятся ясным только после
неудачной идентификации этих штаммов с помощью ферментов, испытываемых в
первую очередь. Это также касается и рестрикционных ферментов, используемых в
профилировании 5.8S-ITS, и выбора праймеров в методах, основанных на RAPD
(Random Amplified Polymorphic Determination), что затрудняет их применение в обыч-
ных производственных лабораториях. ПЦР-фингерприитинг, использующий про-
стые многоразовые праймеры (GTG)$, предоставляет информацию на подвидовом
уровне, что позволяет его применять вместе с анализом RFLP-PCR областей 18S
рДПК и ITS для отслеживания путей контаминации на технологических линиях.
В целях промышленного тестирования создана база данных образцов 1ЩР-«отпе-
чатков пальцев» по 650 видам дрожжей [213]. Еще одним основанным на 1ЩР мето-
дом, применяемым к дрожжам, присутствующим в пищевых продуктах, является
AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Его преимуществом над RAPD и
ПЦР-фппгерпринтингом является хорошая воспроизводимость результатов [213].
Во многих электрофоретических методах интерпретация большого разнообразия
гель-дорожек требует применения специального программного обеспечения [213]с
дополнительными финансовыми затратами и потребностью в квалифицированном
персонале.
Ускоренную возможность тонирования на различных таксономических уровнях
дают олигонуклеотидные зонды на основе уникальных последовательностей, а раз-
витие технологий молекулярных массивов позволяет оперировать с большим коли-
чеством зондов [117]. Применение молекулярных зондов на основе пептидонуклеи-
новых кислот (ПНК, PNA) для ускоренной идентификации видов дрожжей благода-
ря своей простоте является весьма перспективным (см. [202]), особенно для
промышленного тестирования. От момента выделения штамма до получения резуль-
татов проходит около 2 ч, причем гибридизация осуществляется в микроскопических
препаратах. Затем с помощью микроскопии проверяют положительные результаты
(рис. 12.1), которые легче интерпретировать, чем профильные характеристики
гель-спектров в вышеупомянутых методах RFLP, RAPD или AFLP. Наш опыт флуо-
ресцентного анализа с использованием ПНК-зонда, специфичного к D. bruxellentis,
свидетельствует о возможности его широкого применения [57], чего нельзя сказатьо
другом ПНК-зонде (для Z. bailii) [161], окзавшемся не полностью специфичными
требующим дальнейшего совершенствования. Основной недостаток этих методовза-
ключастся в необходимости использования дорогого флуоресцентного микроскопа.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
321
Несмотря на огромные потенциальные возможности, ПНК-пробы для ДВПП пока
еще недоступны для массового применения. Указанные в табл. 12.4 иные новые мето-
ды для применения in situ — например, DGGE (Direct Gel Gradient Electrophoresis, пря-
мой градиентный гель-электрофорез), СОХ]-интроны, моментальная ПЦР — также
являются многообещающими, поскольку у них нет необходимости в стадии культи-
вирования. Эти методы .значительно более быстрые, чем методы, зависящие от вре-
мени культивации, поскольку не требуют выращивания дрожжей и очистки штам-
мов, но они не дают информации о жизнеспособности клеток и, в случае низкой чув-
ствительности, позволяют идентифицировать только доминирующие штаммы. При
использовании методов низкой чувствительности in situ могут быть пропущены не-
многочисленные популяции, как зачастую случается с опасными ДВПП. Кроме того,
оборудование, необходимое для выполнения таких анализов, для промышленного
использования весьма недешево (например, аппаратура для метода моментальной
ПЦР стоит около 40 000 евро) л ее применение требует специальных знаний.
Молекулярные методы до сих пор не дошли до лабораторных столов микробио-
логов-пищевиков. Вполне вероятно, что препятствием для их повсеместного вне-
дрения является непрерывное их совершенствование, поскольку отстутствует база
для критической оценки соответствующих методик. Те методы, которые способны
противостоять непрерывным изменениям и оставаться неизменно надежными, без-
условно, зарекомендуют себя в промышленных лабораториях. Разрыв между нау-
кой и производством будет сокращаться, если новые методы докажут свою эффек-
тивность и рентабельность на практическом уровне. Только тогда они будут успеш-
но внедряться на производстве и станут эффективными рабочими инструментами
для идентификации /(ВПП. В настоящее время молекулярные методы больше под-
ходят для исследовательских лабораторий, организаций, занимающихся сертифи-
цированием и других вспомогательных лабораторий, обеспечивающих проведение
эпидемиологических исследований, которые иногда консультируют промышлен-
ные предприятии по их запросам.
12.5.	Использование микробиологических
индикаторов для контроля качества
пищевых продуктов
В современной пищевой промышленности с хорошо налаженной! системой НАССР
оценка микробиологического качества пищевых продуктов не ограничивается ана-
лизом готового продукта. Она включает оценку микробиологического качества сы-
рья, ингредиентов, санитарно-гигиенических процедур, технологических операций
и срока хранения продукта. Вместе с тем развитие международной торговли требует
21 Зак. 557
322
ГЛАВА 12
оценки микробиологического качества пищевых продуктов в соответствии с обще-
принятыми стандартизованными методами и аналитическими параметрами — мик-
робиологическими или химическими. В этом смысле микробиологические индика-
торы являются необходимым инструментом контроля производства, оценки качест-
ва и регулирования торговли пищевыми продуктами.
12.5.1.	Зимологические индикаторы
В тех пищевых продуктах, основной доминирующей микрофлорой в которых яв-
ляются дрожжи, а патогенные микроорганизмы не развиваются или не выживают,
главную микробиологическую проблему составляет присутствие ДВПП. Исключе-
нием являются дрожжи, представляющие опасность для определенных групп боль-
ных людей [99, 152], а также случаи взрыва бутылок вследствие образования СО2 в
результате повторного брожения [204, 216]. Оценка зимологического (от греч. «зи-
мо» — дрожжи) качества продукта направлена на предотвращение риска ухудшения
качества готового продукта и выполняется, как правило, посредством чашечного
подсчета дрожжевых клеток с использованием обычных культуральных сред. Этот
показатель «всех» жизнеспособных дрожжей (более известный как «подсчет дрож-
жей и плесеней») подобно показателю «общего количества жизнеспособных микро-
организмов», используемому в пищевой бактериологии, позволяет получить до-
вольно ограниченную информацию, явно недостаточную для оценки стабильности
пищевого продукта. Более того, этот подсчет сводит воедино определение численно-
сти двух групп микроорганизмов, имеющих различную значимость. В большинстве
отраслей пищевой промышленности вместо выбора целевых микроорганизмов (или
методов их идентификации) по их технологической значимости до сих пор работают
по принципу «делай, как принято» [150]. Это ограничение возникает по причине не-
возможности практического определения численности ДВПП, поскольку среды об-
щего назначения благоприятствуют быстрорастущим дрожжам, а это приводит либо
к недооценке наиболее опасных видов дрожжей (медленно растущих), либо к полно-
му подавлению их роста. Такая ситуация не возникает, если ДВПП являются един-
ственными присутствующими в продукте микроорганизмами. Тем не менее этот по-
казатель численности дрожжей очень полезен в ретроспективном отношении для
опенки эффективности санитарно-гигиенических операций, поскольку позволяет
выявить источники контаминации в технологической цепи. Существуют и другие
индикаторы присутствия или активности дрожжей, но, в отличие от бактериальных
индикаторов, лишь немногие из них нашли промышленное применение, что свиде-
тельствует о низкой значимости зимологических индикаторов для микробиологов и
технологов пищевых производств. Подобные индикаторы можно условно разделить
натри категории, которые мы рассмотрим ниже.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
323
12.5.1.1.	Индикаторы, основанные на культивировании клеток
В качестве зимологических индикаторов можно использовать подсчет дрожжей на
селективной и/или дифференцирующей среде. Например, определение численно-
сти «кислотоустойчивых дрожжей» на среде ZBA [68] или TGYA [ 131, 132] оказыва-
ется особенно полезным для оценки зимологического качества подкисленных пище-
вых продуктов и напитков. Подсчет «ксеротолерантных/осмофильных дрожжей»
на средах общего назначения при добавлении высоких концентраций сахаров [32,
33], глицерина [104] и хлорида натрия [5] может использоваться для анализа фрук-
товых концентратов, кондитерских изделий и рассолов. Среда ZDM [ 194] применя-
ется в случае пищевых продуктов, чувствительных к Z. bailii и Z. bisporus. Лизиновый
агар применяют для обнаружения видов дрожжей-несахаромицетов [ 100], которые в
некоторых условиях могут использоваться в качестве гигиенического индикатора.
Еще одним важным зимологическим индикатором для оценки качества красных
вин, выдерживаемых в дубовых бочках, является численность дрожжей, продуци-
рующих 4-этилфеиол, определяемая на среде DBDM [183]. Среда ESA [111] оказа-
лась непригодной для обнаружения S. cerevisiae [100]. В качестве альтернативы для
оценки популяции Saccharomyces spp. могут быть использованы сравнительные под-
счеты в среде общего назначения, в лизиновой среде [ 100] или среде общего назначе-
ния с 4 ррщ (частей на миллион) циклогексимнда. Аналогичный подход применяет-
ся в бактериологии, где для выявления контаминаптов различных пищевых продук-
тов используют широкий набор бактериальных индикаторов. При идентификации
целевых видов результаты, полученные при использовании этих сред, следует рас-
сматривать как предварительные, так как во многих случаях для подтверждения ре-
зультатов требуется дополнительное тестирование с применением методов иденти-
фикации или тииирования.
12.5.1.2.	Химические и органолептические индикаторы
Альтернативой зимологическим индикаторам, основанным на микробиологических
культурах и требующих больших затрат времени, является анализ образцов пище-
вых продуктов в целях получения химических (или органолептических) данных о
ретроспективной активности микроорганизмов. Использование метаболитов в каче-
стве индикаторов порчи (например, показателем активности уксуснокислых бакте-
рий в винах может являться содержание летучих кислот) зачастую удобнее и быст-
рее, чем выполнение микробиологических подсчетов. Некоторые из ранее упоминав-
шихся инструментальных методов измеряют, по сути, изменение химических или
физических характеристик. Предполагается, однако, что характеристики, получен-
ные с помощью инструментальных методов, хорошо коррелируют с подсчетами мик-
роорганизмов, что не всегда справедливо при оценке химических маркеров. В качест-
ве средств оценки степени дрожжевой порчи пищевых продуктов получили призна-
324
ГЛАВА 12
нне лишь несколько химических соединений. Так, содержание этанола и ацетоина
являются соответственно надежными индикаторами качества поступающих на пере-
работку фруктов и санитарно-гигиенического состояния технологического участка
[151 ]. Анализ содержания диоксида углерода в закрытом бюксе с культурой с ис-
пользованием селективной среды и газохроматографического анализа предложен
для ускоренного определения численности бродильных дрожжей [93] и прогнозиро-
вания срока хранения [85]. Имеются данные об использовании в качестве индикато-
ра активности осмофильных ДВПП в марципане 1,3-пентадиена [32], а 4-этилфенол
может использоваться как органолептический или химический маркер для выявле-
ния вин, контаминированных дрожжами родов Dekkera или Brettanomyces [ 183]. Та-
кие химические маркеры могут считаться «предсказателями порчи», поскольку в ма-
лых концентрациях их можно обнаружить еще до начала процесса порчи пищевого
продукта. В качестве химического маркера для оценки активности опасных ДВПП
(например, Р. anomala) при предфермептационной мацерации и отстое светлого ви-
ноградного сока нельзя использовать этилацстат, так как его образование происхо-
дит настолько быстро [168], что сок окажется испорченным раньше, чем будут полу-
чены результаты анализа.
12.5.1.3.	Индикаторы на основе биомаркеров
Зимологические индикаторы могут также основываться на содержании в ДВПП вы-
сокомолекулярных жирных кислот [И, 135, 136, 192]. Обоснование этого подхода
дается, например, в работах [127, 130]. Жирнокислотная характеризация видов
дрожжей представлена в табл. 12.5. Эти данные имеют важное значение, поскольку
показывают, что условия культивирования не оказывают существенного влияния на
жирнокислотный состав биомассы, как это было принято считать ранее [53, 177,
213]. Основываясь на наличии пли отсутствии полиненасыщениых (Сщ) жирных
кислот, можно разделить присутствующие в пищевых продуктах дрожжи на три
большие группы с различной технологической значимостью.
Дрожжи, представляющие наибольшую опасность для некоторых отраслей пи-
щевой промышленности, относятся к группе II — это Dekkera spp. и Zygosaccha-
romyces spp. — для винодельческой промышленности; Zygosaccharomyces spp. и
Т. delhrueckii — для отраслей, производящих фруктовые концентраты и соки;
Y. lipolytica — для сыроделия; Zygosaccharomyces spp. — для производства майонеза,
заправок для салатов и некоторых кондитерских изделий, в частности, марципана.
Безвредные виды из этой группы, такие как S. dairensis, встречаются очень редкой
имеют четко определенные экологические ниши. При этих условиях группа, обозна-
ченная как [С18 2 (+)> С18;з (_)], может рассматриваться как прекрасный зимологиче-
ский индикатор для всех отраслей пищевой промышленности, в которых опасность
представляют дрожжи родов Zygosaccharomyces, Dekkera, Torulaspora и Yarrowia.
Дрожжи группы I в определенных ситуациях могут представлять опасность для ин-
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
325
Таблица 12.5. Классификация присутствующих в пищевых продуктах видов дрожжей по
содержанию полиненасыщенных (С18) жирных кислот. По [127]
Виды дрожжей	Виды дрожжей
Группа I [С18:2(-)! С18:3(_)] Hanseniaspora uvarum Hanseniaspora valbyensis Hanseniaspora vineoe Saccharomyces aceti Saccharomyces bayanus Saccharomyces capensis Saccharomyces carlbergensis Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces chevalieri Saccharomyces diastaticus Saccharomyces exiguus Saccharomyces fructuum Saccharomyces globusus Saccharomyces oxidans Saccharomyces paradoxus Saccharomyces pastorianus Saccharomyces steineri Saccharomyces unisporus Saccharomyces willianus Saccharomycodes ludwigii Schizosaccharomyces malidevorans Schizosaccharomyces octoporus Schizosaccharomyces pombe Wickerhamiella domercqiae	Группа III [C18:2(+); C18:3(+j] Candida cantenulata Candida diddiense Candida famata Candida guillermondii Candida haemidon’d Candida humilis Candida krusei Candida norvegica Candida parapsilosis Candida sake Candida solanii Candida stellata Candida tropicalis Candida utilis Candida valid a Citeromyces malritensis Cryptococcus albidus Cryptococcus flavus Cryptococcus humicolus Cryptococcus laurentii Cryptococcus terreus Debaryomyces hansenii Debaryomyces polymorphus Issatchenkia orientalis Issatchenkia terricola
Группа II [C18 2(+); C18:3(_)] Dekkera anomala	Kluyveromyces lactis Kluyveromyc.es marxianus
Dekkera bruxellensis	Kluyveromyces thermotolerans
Dekkera intermedia	Lodderomyces elongisporus
326
ГЛАВА 12
	Продолжение табл. 12.5
Виды дрожжей	Виды дрожжей
Dekkera naardenensis	Metschnikowia pulcherrima
Endomyces fibuliger Pichia eichellsii	Pichia anomala Pichia fermentans
Saccharomyces dairensis Torulaspora delbrueckii Torulaspora globosa Torulaspora preloriensis Yarrowia lipolytica Zygosaccharomyces bailii Zygosaccharomyces microellipsoides Zygosaccharomyces rouxii	Pichia guillermondii Pichia jardinl Pichia membranaefaciens Pichia norvergensis Rhodotorula sp. Rhodotorula glutinis Rhodotorula mucilaginosa Saccharomyces kluyveri
дустрии соков и фруктовых концентратов, виноделия и производства безалкоголь-
ных напитков. К этой группе дрожжей, характеризующейся отсутствием жирных
кислот С18 2 11 С 18:3’ относятся виды Saccharomyces spp., род Hanseniaspora spp., не яв-
ляющийся опасным с точки зрения порчи, и роды Saccharomycodes и Schizo-
saccharomyces. Два последних могут быть довольно опасными для винодельческой
промышленности, но они встречаются крайне редко и их клеточная морфология
легко распознается.
В группе III объединено большое количество видов, обладающих некоторыми
общими характеристиками (например, одинаковым окислительным метаболизмом).
Иногда их объединяют по способности образовывать пленку на поверхности
жидкости. В целом с точки зрения порчи пищевых продуктов эти виды не пред-
ставляют большой опасности. Зачастую их присутствие в пищевых продуктах
вызывается несоблюдением на некоторых предприятиях санитарно-гигиенических
требований или контактом продуктов с кислородом. В таких случаях (например,в
винодельческой и пивоваренной промышленности) группа дрожжей, содержащих
Ci8:2 и Ci8:3’ может рассматриваться как зимологический индикатор нарушения
технологии производства. Тем не менее вид I. orientalis может создавать проблемы
при производстве майонеза и заправок к салатам, a D. hansenii — при производстве
марципана. Так, например, при производстве вяленой свинины и консервированных
оливок наибольший интерес из группы III представляют, соответственно,
Oyptococcusspp. и D. hansenii, а также Р. membranijaciensu D. hansenii, но с точки зрения
порчи эти виды не считают особо опасными.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
327
Вышеупомянутые «грубое» разделение видов дрожжей на три группы может
быть продолжено «более подробной» классификацией с использованием многофак-
торного статистического анализа, распределяющего штаммы по различным класте-
рам ДВПП [57, 136, 192]. Молекулярные методы до сих пор не имеют технологиче-
ской значимости и могут использоваться для подтверждения идентичности видов
или получения дополнительной внутривидовой информации после первичного
скрининга посредством анализа жирнокислотного состава. «Отрицательные» тесты
с использованием молекулярных зондов или праймеров не дают информации о воз-
можной идентичности видов дрожжей, в связи с чем для снижения количества под-
лежащих тестированию зондов или праймеров их следует применять только после
жирнокислотного анализа. В заключение следует отмстить, что наиболее важным
достоинством жирнокислотного анализа является не его специфичность (молеку-
лярные методы имеют большую таксономическую значимость), а возможность объе-
динения видов дрожжей в группы, характеризующиеся различной технологической
значимостью. Такой подход применялся для обнаружения Z. bailii при розливе вин
[136] и в концентратах фруктовых соков [192], a D. bruxellensis — в винах [57]. Широ-
кому его внедрению препятствует отсутствие легко доступных баз данных и слож-
ность интерпретации жирнокислотного состава в производственных условиях — не-
достаток, характерный и для оценки гель-электрофоретичсскпх спектров (в молеку-
лярных методах). Если среда позволяет ограничить разнообразие микрофлоры
одним или несколькими видами дрожжей, то можно избежать жирнокислотного
профилирования. При обнаружении предполагаемых колоний для подтверждения
пх идентичности можно использовать один или несколько молекулярных зондов
или праймеров [57].
12.5.1.4.	Ускоренное инкубационное тестирование
Ускоренные инкубационные тесты распространены, в частности, в пивоваренной и
консервной промышленности. Существуют три варианта их применения: первый
проводится непосредственно на пищевом продукте с созданием для присутствую-
щей микрофлоры благоприятных условий роста (например, инкубация при
25-30 °C), второй проводится непосредственно на пищевом продукте с созданием
благоприятных условий для роста определенного штамма ДВПП, инокулированно-
го в образец, а третий представляет собой ипокулирование образцов продукта в
подходящую культуральную среду с более благоприятными условиями для роста
микроорганизмов, чем собственно в пищевом продукте. Первый вариант по сути
идентичен производственному карантинному режиму, которому подвергаются упа-
кованные продукты с высокими уровнями контаминации — продукты поступают на
реализацию, если они после длительного периода инкубации оказываются микро-
биологически стабильными [4, 129, 216]. В пивоварении этот «форсированный
тест», восходящий к началу XX в., включает выдерживание пива при повышенной
328
ГЛАВА 12
температуре до 6 недель [72]. Во втором варианте тестирования (длительностью
48 ч 1921) оно применялось для прогнозирования срока хранения фруктовых йогур-
тов, а последний вариант [205] — для вин, где для выявления скорости роста ДВПП
использовались относительно короткие периоды инкубации (72 ч) с последующей
биолюминесценцией.
12.5.2.	Приемлемые уровни содержания дрожжей
и прогнозирование срока годности
пищевых продуктов
Определение приемлемых уровней содержания микроорганизмов в готовых пище-
вых продуктах — обычная задача для многих пищевых отраслей. Цель технолога со-
стоит в соблюдении приемлемых уровней содержания микроорганизмов и обеспече-
нии стабильности продукта в течение всего срока хранения. Литературы по вопро-
сам определения уровней приемлемости и прогнозирования дрожжевой порчи
пищевых продуктов очень мало, что свидетельствует о той низкой роли, которую от-
водят этому аспекту микробиологи и технологи, работающие в пищевой промыш-
ленности.
Вызвать порчу отдельной упаковки готового продукта может одна жизнеспособ-
ная клетка вирулентного штамма дрожжей, в связи с чем требования к приемлемым
уровням содержания микроорганизмов следует устанавливать достаточно строги-
ми, как, например, это рекомендуется для Z. bailii в виноделии [46, 204] и производ-
стве газированных безалкогольных напитков [167], а также для 5. cerevisiae. var.
diastaticus и Dekkera/Brcttanomyces spp. в пивоварении [4]. При оценке риска разви-
тия дрожжевой порчи можно руководствоваться следующим правилом: в газирован-
ных напитках может присутствовать не более 100 дрожжевых клеток на литр, а в Юг
фруктового концентрата не должны быть обнаружены Z. bailii/Z. bisporus [216].
Что касается прогнозирования микробиологической порчи, то замечательным
исключением из немногих работ в этой области является работа Делле (Delle), вы-
полненная в Одессе в начале XX в. (цит. по [2]), хотя она и касалась только десерт-
ных вин. Из нес следует, что биологическая стабильность вина достигается в том
случае, когда сумма содержания сахаров (% масс.) (в ед. Делле) и шестикратного со-
держания этанола (% масс.) составляет не менее 78. Другие значения сумм единиц
Делле, обеспечивающие стабильность, использовали в Калифорнии применительно
к виноградному суслу, подвергаемому различным типам брожения [2], и к десерт-
ным и сухим столовым винам [226]. Несколько прогностических моделей (в основ-
ном по патогенным бактериям) для вин, а также для ингредиентов с высокой кислот-
ностью и низкими значениями aw содержатся в недавно выпущенном пакете про-
грамм — Food MicroModel, version 2 [8]. К сожалению, такие прогностические модели
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
329
еще редко применяются в промышленности, где, как правило, ио-прежнему предпо-
читают классически способ «общего подсчета жизнеспособных клеток». До сих пор
не ясно, является ли это отношение следствием недостатка новых моделей или про-
сто сопротивления к изменениям устоявшейся практики.
12.5.2.1.	Приемлемые уровни содержания дрожжей в пищевых продуктах
в ходе производства и реализации
Результаты проверки ряда предприятий по производству пива, вин и фруктовых со-
ков выявили относительно низкий уровень содержания дрожжей [4]. Производи-
тель стремится обеспечить безопасность своей продукции, поэтому уровень конта-
минации выпускаемых продуктов оказался очень низким. Зачастую максимальный
приемлемый уровень составлял менее одной дрожжевой клетки па 100 мл, хотя та-
кие низкие значения нс являются статистически достоверными. Как правило, коли-
чественные характеристики контаминирующей микрофлоры были получены после
культивирования микроорганизмов на среде общего назначения, поэтому эти ре-
зультаты отражают общее количество микрофлоры, а не количество ДВПП. Если
уровни содержания дрожжей оказываются выше приемлемых, на большинстве пи-
щевых предприятий продукт достаточное время выдерживают, и если содержание
дрожжей нс соответствует техническим требованиям, его отправляют па переработ-
ку. Такой подход требует времени, однако дает полную картину контаминирующей
продукт микрофлоры. В случае увеличения численности микроорганизмов продукт,
вероятнее всего, оказывается контаминирован ДВПП. Большинство пищевых пред-
приятий, осуществляющих контроль контаминации готового продукта дрожжами,
контролируют также эффективность санитарно-гигиенических мероприятий. Более
того, некоторые их заказчики из оптовой или розничной торговли сами контролиру-
ют соблюдение GMP («правильной производственной практики»), следовательно, у
них существуют микробиологические критерии уровней приемлемости пищевых
продуктов. Имеются также микробиологические критерии приемлемых уровней
для технологических и санитарно-гигиенических операций — обязательные для со-
блюдения требований HACCPw ISO 9000. Таким образом, анализ конечного продук-
та следует рассматривать как окончательную проверку всего технологического цик-
ла.
Прежде чем устанавливать микробиологические критерии, необходимо стан-
дартизировать аналитические процедуры — отбор образцов, размер выборки, выбор
разбавителей, культуральных сред и условий инкубации. Применяемые в настоя-
щее время методики значительно отличаются, что затрудняет сравнительную оцен-
ку результатов. Контракты, заключаемые производителями пищевых продуктов с
заказчиками из оптовой торговли, также предусматривают микробиологические
критерии, принятые на производстве. Производители пищевых продуктов могут
330
ГЛАВА 12
являться разработчиками технических условий, которые действуют также в роз-
ничной торговле. Технические условия для розничной торговой сети не должны
быть более жесткими, чем те, которые действуют в пищевых отраслях.
12.6.	Некоторые тенденции
Развитие пищевой зимологии обычно идет по пути прогресса, достигнутого в меди-
цинской микробиологии и пищевой бактериологии, более тесно связанных со здо-
ровьем н безопасностью человека. Вполне возможно, что рост доступности ускорен-
ных полевых методов, разрабатываемых в связи с угрозой биотерроризма [9], приве-
дет к последующей их адаптации для нужд пищевой микробиологии, как это уже
случилось ранее с космической программой NASA, давшей толчок к разработке ин-
струментальных методов обнаружения микроорганизмов [47]. Многие из намечаю-
щихся тенденций в области ускоренных и автоматизированных методов обнаруже-
ния, перечисленных в [82], хотя и не применимы к промышленному зимологическо-
му контролю, но служат ориентирами для проводящихся исследований. Если
сравнить современные серийно выпускаемые системы, предназначенные для кон-
троля присутствующих в пищевых продуктах дрожжей, сданными Фунга по разви-
тию ускоренных и автоматизированных микробиологических методов (1965—
1975 — миниатюризация и диагностические комплекты; 1975-1985 — комплекты
для иммунологических тестов; 1985-1995 — генетические зонды, молекулярные
тестовые системы, применение ГЩР-анализов; с 1995 г. до настоящего времени -
биодатчики, применение компьютерных микросхем, микроматричные системы,
внедрение метода «протсомиксов»* и т. д.), то можно легко прийти к выводу, что для
сокращения имеющегося разрыва предстоит еще многое сделать. Зимологические
исследования пока еще не могут предоставить нам знания, необходимые для реше-
ния насущных технологических вопросов относительно ДВПП. Будущие усилия
должны бы ть прежде всего направлены на;
•	промышленное внедрение аналитических процедур (после создания комплекса
культуральных сред) для полного описания дрожжевой микробиоты пищевых
продуктов в соответствии ее технологической значимостью для каждого их типа;
•	совершенствование диагностических комплектов для целевой идентификации и
типирования /ДВПП (например, на основе полимеразной цепной реакции,
ДНК-чипов или биодатчиков вирулентных штаммов (устойчивых к консерван-
там или другим стрессовым условиям);
•	приспособление инструментальных экспресс-мстодов обнаружения и типирова-
ния дрожжей к потребностям малых и средних предприятий (главным образом,
* Метод, позволяющий анализировать сотни различных белков. — Примеч. ред.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
331
за счет снижения стоимости оборудования и требований к квалификации обслу-
живающего персонала), которые все в большей степени должны учитывать тре-
бования НЛССР',
*	повышение совместимости аналитических процедур и методов определения
численности микроорганизмов для выработки стандартизованных зимологиче-
ских индикаторов;
•	количественное выражение чувствительности пищевых продуктов к контамина-
ции их ДВПП в целях оценки технологических рисков порчи и влияния /{ВПП
на срок хранения готовой продукции.
Решение проблемы внедрения передовых технологий в промышленности зави-
сит также и от технологов, которые в первую очередь должны быть осведомлены о
новейших разработках в области специальных средств контроля ДВПП.
Источники дополнительной информации
Многие разделы, посвященные важным аспектам дрожжевой контаминации пище-
вых продуктов, можно найти в работах [23, 53, 167, 186, 200]. Микробиологические
методы описаны в монографиях | 110, 191], отражающих усилия многих исследова-
тельских групп но разработке методов обнаружения и определения численности
дрожжей. Полный обзор экспресс- и автоматизированных методов приведен в рабо-
те [82 ] (см. также сайт http//www .ift.org Института пищевых технологов {Institute of
Food Technologists'). Научные основы используемых в настоящее время методов сис-
тематики и идентификации дрожжей изложены в монографиях [14, 116]. Кроме то-
го, характеристики 768 видов дрожжей можно получить на лазерном диске [24].
Большинство исследователей принимает участие в ежегодном Международном спе-
циализированном симпозиуме по дрожжам {International Specialised Symposium on
Yeasts) — 23-й симпозиум состоялся в 2003 г. В информационном бюллетене, изда-
ваемом под эгидой Комиссии по дрожжам Международного союза микробиологиче-
ских обществ {International Union of Microbiological Societies, IUMS), приводятся об-
зоры исследований, проводимых в этой области. Существуют крупные профессио-
нальные организации определенных отраслей промышленности — например,
пивоваренной {European Brewery Convention (Европейская конвенция по пивоваре-
нию), American Society of Brewing Chemists (Американское общество химиков-пиво-
варов), молочной {International Daily Federation, Международная молочная федера-
ция), винодельческой (Office International de la Vigne et du Vin) и др., большое внима-
ние уделяющие стандартизации аналитических методов (см. сноску к табл. 12.2).
332
ГЛАВА 12
Выражение признательности
Мы очень благодарны всем фирмам, ответившим на наши запросы, а также А. Барату
за подготовку рис. 12.1.
Литература
1.	ALGUACIL, М., FIDALGO, М., JIMENEZ, J., LOZANO, J. 1., NEVA, M. A.,
PERDIGONES, F. Deteccion de Brettanomyces/Dekkera en instalacionc.s de vendimia
mediante PCR // Alimentation, Equiposy Tecnologia, 1998, 10, 81-85.
2.	AMERINE, M.A., KUNKEE, R.E. Yeast stability tests on dessert wines // Vitis, 1965, 5,
187-194.
3.	ANDREWS, D. A note on a microcolony method for the rapid detection of yeasts using
Euchrysine 2GNX //J. Appl. Bacterio!, 1982, 52, 117-118.
4.	ANDREWS, S. Specifications for yeasts in Australian beer, wine and fruit juice products //
Modem Methods in Food Mycology/Samson, R. A., Hocking, A. D., Pitt, J. T., King, A.D. (eds).
— Elsevier: Amsterdam, 1992. — P. 111 -118.
5.	ANDREWS, S., DE GRAAF, 11., STAMATIN, II. Optimisation of methodology for
enumeration of xerophilic yeasts // Int.J. Food Microbiol. 1997, 35, 109-116.
6.	ANDRIGHETTO, C„ PSOMAS, E„ TZANETAKIS, N„ SUZZI, G„ LOMBARDI, A.
Randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) PCR for the identification of yeasts isolated
from dairy products // Lett. Appl. Microbiol, 2000, 30, 5-9.
7.	Microorganisms in Foods 2, Sampling for Microbiological Analysis: Principles and Applications.
— International Commission on Microbiological Specification of Foods (1CMSF) of the
International Association of Microbiological Societies. — University of Toronto Press:
Toronto, 1982.
8.	Food MicroModel Software (version 2). — Food MicroModel Ltd.: Leatherhead, UK, 1996.
9.	Biodetection Technologies, Advances and Applications in Detecting Biological Agents //
Abstracts ol the Knowledge Foundation’s 3rd International Symposium, 1-3 June. —
Arlington, VA, USA, 2003.
10.	ARIAS, C. R. BURNS,J. K., FRIEDRICH, L. M„ GOODRICH, R. M„ PARISH, M. E. Yeast
species associated with orange Juice: Evaluation of different identification methods //Appl.
Environm. Microbiol. 2002, 68, 1955-1961.
11.	AUGUSTYN, O„ KOCK, J., FERREIRA, D. Differentiation between yeast species, and
strains within a species, by cellular fatty acid analysis 5. A feasible technique? // System. Appl.
Microbiol., 1992, 15, 105-115.
12.	BALEIRAS-COUTO, M. M., VOGELS,J.T. W. E„ HOFSTRA, IL, HUIS INT VELD,J. H.J.,
VAN DER VOSSENJ. M. В. M. Random amplified polymorphic DNA and restriction enzyme
analysis of PCR amplified rDNA in taxonomy: two identification techniques for food-borne
yeasts //J. Appl. Bacterial. 1995, 79, 525-535.
13.	BALEIRAS-COUTO, M. M„ HARTOG, B. J„ HUIS INT VELD, J. IL J., HOFSTRA, H„
VAN DER VOSSEN, J. M. В. M. Identification of spoilage yeasts in a food-production chain
by microsatellite polymerase chain reaction fingerprinting / / Food Microbiol. 1996,13,59-67.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
333
14.	BARNETT, J„ PAYNE, R., YARROW, D. Yeasts: Characteristics and Identification, 3rd cd. —
Cambridge University Press: Cambridge, 2000.
15.	BARROS-LOPES, M., RAINIERI, S„ IIENSCHKE, P. A., LANDRIDGE, P. AFLP
fingerprinting for analysis of yeast genetic variation // Int.J. System. Bacterio!., 1999, 49,
915-924.
16.	BAUTERS, T„ SW1NNE, D., STOVE, V., NELLS, H. Detection of single cells of Cryptococcus
neoformans in clinic samples by solid-phase cytometry //J. Clin. Microbiol. 2003, 41,
1736-1737.
17.	BETTS. R., BANKS, I’. An evaluation of the Autotrak — a rapid method for the enumeration of
microorganisms: Technical Memorandum No. 491. The Campden Food and Drink Research
Association: Chipping Campden, England, 1988.
18.	BEUCUAT, L. R. Selective media for detecting and enumerating foodborne yeasts // Int. J.
Food Microbiol., 1993, 19, 1-14.
19.	BEUCUAT, L. R„ NAIL, В. V., BRACKETT, R. E„ FOX, 4'. L. Evaluation of a Culture Film
(Petrifilm TM YM) Method for enumerating yeasts and molds in selected dairy and high-acid
foods //J. Food Protect., 1990, 53, 864, 869-874.
20.	BEUCHAT, L. R„ COPELAND, F„ CURIALE, M. S„ DANISAVTCH, T. GANGAR, V.,
KING, B. W„ LAWLIS, T. L„ LIKIN, R. O„ OKWUSOA, J., SMITH, C. F„ TOWNSEND,
D. E. Comparison of the SimPlate total plate count method with Petrifilm, Redigel, and
conventional pour-plate methods for enumerating aerobic microorganisms in foods //J. Food
Dot., 1998, 61, 14-18.
21.	BEUCUAT, L, FRANDBERG, E„ DEAK, T„ ALZAMORA, S., CHEN, J., GUERRERO, S.,
LOPEZ-MALO, A., OHLSSON, J., OLSEN, M„ PEINADO, J., SCHNURHR, J., SILO-
NIZ, M., TORNAI-LElIOCZKI A. Performance of mycological media in enumerating
dessicated food spoilage yeasts: an interlaboratory study. Int.J. Food Microbiol., 2001,70,89-96.
22.	BEUCUAT, L. R..SCOUTEN, A. J., JABLONSKA, J. Influence of composition of diluent on
populations of yeasts and moulds recovered from raw fruits //Lett. Appl. Microbiol., 2002, 35,
399-402.
23.	BOEKHOUT, T., ROBERT, V. (eds) Yeasts in Food, Beneficial and Detriment al Aspects. —
Behr’s Vcrlag: Hamburg. 2003.
24.	BOEKHOUT, T„ ROBERT, V., SMITH, M„ STALPERS, J., YARROW. D„ BOER, P.
GIJSWLR, G„ KURTZMAN, C„ FELL, J., GUEHO, E„ GUILLOT, J., ROBERTS, I. Yeasts
of the World — Morphology, physiology, sequences and identification. CD-ROM from ETI
Information Services Ltd, Wokingham, UK. 2002.
25.	BOER, E., BEUMER, R. Methodology for detection and typing of foodborne microorganisms
// Int.J. Food Microbiol. 1999, 50, 119-130.
26.	BOUIX, M„ GRABOWSKI, A., CHARPENTIER, M„ LEVEAU, J. Y„ DUTEURTRE, B.
Evaluation rapide de la contamination des moots par cytroinctrie en flux //J. Int. Sci. Vigne
Vin, 1999, 33, 25-32.
27.	BRAENDL1N, N. Enumeration of xerophilic yeasts in the presence of xerophilic moulds: a
collaborative study //Int.J. Food Microbiol., 1996, 29, 185-192.
28.	BUYER, I. Improved fast gas chromatography for FAME analysis of bacteria // J. Microbiol.
Meth., 2003, 54, 117-120.
29.	CAMPBELL, I. Wild yeasts in brewing and distilling // Brewing Microbiology / Priest, F.,
Campbell. 1. (eds). —Elsevier Applied Science: London, 1987. — P. 187-206.
334
ГЛАВА 12
30.	CARREIRA, A., LOUREIRO, V. A differential medium to detect Yarrozoia lipolytica in 24
hours / / J. FoodMycoL, 1998,1, 3-12.
31.	CARUSO, M., CAPECE, A., SALZANO, G., ROMANO, P. Typing of Saccharomyces
cerevisiae and Kloeckera apiculata strains from Aglianico wine // Lett. Appl. Microbiol., 2002,
34, 323-328.
32.	CASAS, E., VALDERRAMA. M., PEINADO, J. Sorbate detoxification by spoilage yeasts
isolated from marzipan products. Food Technol. Biotechnol., 1999, 27, 87-91.
33.	CAVA, R., HERNANDEZ, P. Comparison of media for enumerating osmotolerant yeasts in
orange juice concentrates // Int. J. Food Microbiol., 1994, 22, 291-295.
34.	CH ASKES, S., TYNDALL, R. L. Pigment production by Cryptococcus neofonnans from para-
and ozt/zo-diphenols: effect of the nitrogen source //J. Clin. Microbiol., 1975, 1,509-514.
35.	CHAU RAND, P., CAPRIOLI, R. Direct profiling and imaging of peptides and proteins from
mammalian cells and tissue sections by mass spectrometry // Electrophoresis, 2002, 23,
3125-3135.
36.	CLAYDON, M„ DAVEY, S„ EDWARDS-JONES, V., GORDON, D. (1996), The rapid
identification of intact microorganisms using mass spectrometry // Nat Biotechnol., 2002, 14,
1584-1586.
37.	COCOLIN, L., BISSON, L.F. and MILLS, D.A. Direct profiling of the yeast dynamics in wine
fermentations // FEMS Microbiol. Lett., 2000, 189, 81-87.
38.	COCOLIN, L„ HEISTR, A., MILLS. D. A. Direct identification of the indigenous yeasts in
commercial wine fermentations //Am.J. Enol. Vitic., 2001, 52, 49-53.
39.	COCOLIN, L„ MANZANO, M„ REBECCA. S„ COMI, G. Monitoring of yeast population
changes during a continuous wine fermentation by molecular methods // Am. J. Enol. Vitic.,
2002, 53, 24-27.
40.	COLQUHOUN, K., TIMMS, S., ERICKER, C. A simple method for the comparison of
commercially available ATP hygiene-monitoring systems //J. Food Prat., 1998,61,499-501.
41.	COMI, G„ MAIFRENI, M. MANZANO, M„ LAGAZIO, C„ COCOLIN, L. Mitochondrial
DNA restriction enzyme analysis and evaluation of the enological characteristics of
Saccharomyces cerez’isiae strains isolated from grapes of the wine-producing area of Collio
(Italy) // Int. J. Food Microbiol. 2000, 58,117-121.
42.	CONNELL, L„ STENDER, IL, EDWARDS, C.G. Rapid detection and identification of
Brettanomyces from winery air samples based on peptide nucleic acid analysis // Am.J. Enol.
Vitic., 2002, 53, 322-324.
43.	CONSTANT!, M„ REGUANT, C„ POBLET, M„ ZAMORA, F„ MAS. A. (1998), Molecular
population dynamics: effect of sulphur dioxide and inoculum on must fermentation // Int. J.
Food Microbiol., 2002, 41, 169-175.
44.	COUTO, J., GRA, A., SOARES-FRANCO, J„ HOGG, T. A novel fluorochromic system for
the rapid detection and estimation of wine lactic acid bacteria by DEFT application to quality
control in a bottling line // Proceedings oj the 6,h International Oenology Symposium in
Bordeaux. Paris, Tec and Doc Editions, 1999, 407-410.
45.	DAVENPORT, R.R., An outline guide to media and methods for studying yeasts and
yeast-like organisms // Biology and Activities of Yeasts / Skinner, F., Passmore, S. and
Davenport, R. R. (eds). — Academic Press: London, 1980. —P. 261-278.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
335
46.	DAVENPORT, R. R. Unacceptable levels for yeasts // Methods for the Mycological
Examination of Foor//King, A., Pitt, J. Beuchat, L., Corry, J. (eds). — Plenum Press: New York,
1986. - P. 214-215.
47.	DAY, A. Rapid detection of microbial spoilage // Brewing Microbiology / Priest, F.,
Campbell, I. (eds). — Elsevier Applied Science: London, 1987. — P. 207-232.
48.	DEAK, T. Detection, enumeration and isolation of yeasts // Yeasts in Food, Beneficial and
Detrimental Aspects / Boekhout, T., Robert, V. (eds). — Behr’s Verlag: Hamburg, 2003. -
P. 39-68.
49.	DEAK, T., BEUCHAT, L. R. Evaluation of the indirect conductance method for the detection
of yeasts in laboratory media and apple juice // Food Microbiol., 1993, 10, 255-262.
50.	DEAK, T„ BEUCHAT, L. R. Comparison of the SIM, API 20C, and ID 32C systems for
identification of yeasts isolated from fruit juice concentrates and beverages //J. Food Prot.,
1993,56,585-592.
51.	DEAK,T., BEUCHAT, L. R. Use of indirect conductimetry to predict the growth ofspoilage
yeasts, with special consideration of Zygosaccharomyces bailii / / Int.J. Food Microbiol., 1994,
23,405-417.
52.	DEAK, T., BEUCHAT, L. R. Modified indirect conductimetric technique for detecting low
populations of yeasts in beverage concentrates and carbonated beverages // Food Microbiol.,
1995,12,165-172.
53.	DEAK, T„ BEUCHAT, L. R. Handbook of Food Spoilage Yeasts. - CRC Press: Boca Raton,
FL, USA, 1996.
54.	DEAK, T„ CHEN, J„ GOLDEN, D„ TAPIA, M„ TORNAI-LEHOCZKI, J., VILJOEN, B„
WYDER, M., BEUCHAT, L. Comparison of dichloran 18% (DG18) agar with general
purpose mycological media for enumerating food spoilage yeasts // Int.J. Food Microbiol.,
2001,67,49-53.
55.	D’HAESE, E., NELIS, II. Rapid detection of single cell bacteria as a novel approach in
microbiology // AO AC Int. 2002, 85, 979-983.
56.	D’HAESE, E„ NELLS, IL, REYBROECK, W. Determination of somat ic cells in milk by solid
phase cylomctry //J. Daily Res., 2001, 68, 9-14.
57.	DIAS, L., DIAS, S., SANCHO, T., STENDER, IL, QUEROL, A.. MALFEI-
TO-FERREIRA, M., LOUREIRO, V. Identification of yeasts originated from wine related
environments and capable of producing 4-ethylphenol // Food Microbiol., 2003, [in press],
58.	DIRIYE, F., SCORZETTI, G., MARTINI, A. Methods for the separation of yeast cells from
the surfaces of processed, frozen foods // Int.J. Food Microbiol., 1993, 19, 27-37.
59.	DLAUCHY, D„ TORNAI-LEHOCZLI, J., PETER, G. Restriction enzyme analysis of PCR
amplified rDNA as a taxonomic tool in yeast identification // System. Appl. Microbiol., 1999,
22, 445-453.
60.	DODD, C., WAITES, W. The use of toluidine blue for in situ — detection of microorganisms in
foods // Lett. Appl. Microbiol., 1991, 13, 220-223.
61.	DODD, C., WAITES, W. Development of microscopic techniques for examining microbial
growth in situ in food ecosystems // ApplBacterial. (Symp. Suppl.), 1992, 73, 148S-154S.
62.	DUARTE, F., PAIS, C„ SPENCER-MARTINS, L, LEAO, C. Distinctive electrophoretic
isoenzyme profiles in Saccharomyces ensu stricio // Int. J. System. Bacterial., 1999, 49,
1907-1913.
336
ГЛАВА 12
63.	DZIEZAK, J. D. Rapid methods for microbiological analysis of food // Food Technol., 1999,7,
56-73.
6-4	. EGL1, С. M., HENICK-KLING, T. Identification of Brettanomyces/Dekkera species based on
polymorphism in the rRNA internal transcribed spacer region //Am. J. Enol Vitic., 2001, 52,
241-247.
65.	EGLI, C.M., EDINGER, W., MITRAKUL, C„ IIENICK-KLING, T. Dynamics of indigenous
and inoculated yeast populations and their effect on the sensory character of Riesling and
Chardonnay wines //J. Appl. Microbiol., 1998, 85, 779-789.
66.	ELLIS, D„ BROADHURST, D„ KELL, D„ ROWLAND, J., GOODACRE, R. Rapid and
quantitative detection of the microbial spoilage of meat by Fourier transform infrared
spectroscopy and machine learning // Appl Environ. Microbiol., 2002, 68, 2822-2828.
67.	EPIFANIO, S. GUTIERREZ, A. R„ SANTAMARIA, M. P„ LOPEZ, R. The influence of
enological practices on the selection of wild yeast strains in spontaneous fermentation // Am.J.
AW WRc., 1999,50,219-224.
68.	ERICKSON, J. Hydrophobic membrane filtration method for the selective recovery and
differentiation of Z bailii in acidified ingredients //J. Food Prot., 1993, 563, 234-238.
69.	ESTEVE-ZARZOSO, B., BELLOCK, C„ URUBURU, F„ QUEROL, A. Identification of
yeasts by RFLP analysis of the 5.8S rRNA gene and the two ribosomal internal transcribed
spacers // Int.J. Syst. Bacterial., 1999, 49, 329-337.
70.	ESTEVE-ZARZOSO, B„ GOSTINCAR, A., BOBET, R„ URUBURU, F„ QUEROL, A.
Selection and molecular characterization of wine yeasts isolated from the «Е1 Penedes» area
(Spain) // Food Microbiol., 2000, 17, 553-562.
71.	EVANS, H. A. V. A note on two uses for impedimetry in brewing microbiology // /. Appl.
Bacterial., 1982, 53, 423-426.
72.	EVANS, H. A. V. New approaches to the detection and evaluation of beer spoilage
micro-organisms // Proceedings of the 20th Congress of the European Brewery Convention. -
Helsinki, 1985,451-458.
73.	EVANSON. D., CLAYDON, M., GORDON, D. Exploring the limits of bacterial
identification by intact cell-mass spectrometry //J. Am. Soc. Mass Spectrom., 2001,12,49-54.
74.	FERNANDEZ, M., UBEDA, J. F., BRIONES, A. I. Typing of non-Saccharomyces yeasts with
enzymatic activities of interest in wine-making // Int.J. Food Microbiol., 2000, 59, 29-36.
75.	FERNANDEZ-ESPINAR, M. T. LOPEZ, V., RAMON, D„ BARTRA, E„ QUEROL, A.
Study of the authenticity of commercial wine yeast strains by molecular techniques // Int.J.
Food Microbiol., 2001, 70, 1-10.
76.	FIRSTENBERG-EDEN, R„ FOTI, D„ MCDOUGAL, S„ BAKER, J. Optical instrument for
the rapid detection of microorganisms in dairy products // Int. Dairy J., 2002, 12, 225-232.
T1. FLEET, G. IL Spoilage Yeasts // Crit. Rev. Biotechnol., 1992, 12, 1-44.
78.	FLEET, G. 11. Microorganisms in food ecosystems // Int.J. Food Microbiol., 1999,50,101-117.
79.	FLEISCHER, M., SHAPTON, N., COOPER, P. Estimation of yeast numbers in fruit mix for
yogurt //J. Soc. Dairy Technol., 1984, 37, 63-65.
80.	FREYD1ERE, A.-M., GUINET, R., BOIRON, P. Yeast identification in the clinical
microbiology laboratory: phenotypical methods //Medic. Mycol., 2001. 39, 9-33.
81.	FUGELSANG, K. Wine Microbiology. — Chapman and Hall: NY, 1997.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
337
82.	FUNG, D. Rapid methods and automation in Microbiology // Comp. Revs. Food Sci. Food
Safely, 2002,1,3-22.
83.	FUNG, D., LIANG, C. Critical review of isolation, detection and identification of yeasts from
meat products // Crit, Revs. Food Sci. Nutr., 1990, 29, 341-379.
84.	FUNG, D„ THOMSON, L„ CROZIER-DODSON, B„ KASTNER, C. Hands-free «Pop-up»
adhesive type method for microbial sampling of meat surfaces // /. Rapid Method Automat.
Microbiol., 2000, 8, 209-217.
85.	GARD1NI, F., GUERZONI, M., LER1CI, C. CO, determination with the GC method for
assessing shelf-life of fruit system in relation to a,r and storage temperature // Lehensm. - Wiss.
und Technol., 1988,21, 137-143.
86.	GEYER, W., BRUEGGEMANN, L., FLEMMING, L, NAGEL, B. Characterization of yeast
strains of the genera Candida, llansenula, Kluyveromyces, Pichia, Rhodotorula, and
Saccharomyces by mixed-dye fluorometry // Int. J. System. Bacterial., 1991,41, 249-254.
87.	GOLDSCHMIDT, M. C., FUNG, D. New methods for microbiological analysis of food //
J. FoodProt., 1978, 41, 201-219.
88.	GRANCHI, L„ BOSCO, M„ MESSINI, A., VINCENZINI, M. Rapid detection and
quantificat ion of yeast species during spontaneous wine fermentation by PCR-RFLP analysis
of the rDNA ITS region //J. Appi Microbiol., 1999, 87, 949-956.
89.	GRAUMLICH, T.R. Estimation of microbial populations in orange juice by Bioluminescence
//J. Food Sci., 1985, 50, 115-124.
90.	GREEN, T., RUSSELL, S., FLETCHER, D. Effect of chemical cleaning agents and
commercial sanitizers on ATP bioluminescence measurements // J. Food Prot., 1999, 62,
86-90.
91.	GRIFFITHS, M., PHILLIPS, J., MUIR, D. Rapid detection of post-pasteurization
contamination //Bulletin No. 10. — Hannah Research Institute, Ayr, Scotland, 1984.
92.	GROOTE, J., VROEGROP, L., BRAILSFORD, M. A proactive tool for the control of yeast
spoilage in fermented milk products // Microbiol. Eur., 1995, 3, 24-27.
93.	GUERZONI, M„ PIVA, M„ GARDINI, F. Proposal of a rapid HS-GLC method for
microbiological control of food // Lehensm.-Wiss. und Technol., 1985, 18, 128-132.
94.	GUILLAMON, J. M„ BARRIO, E„ HUERTA, T„ QUEROL, A. Rapid characterization of
four species of the Saccharomyces sensu stricto complex according to mitochondrial DNA
Patterns // Int. J. System. Bacterial., 1994, 44, 708-714.
95.	GUILLAMON, J. M., SABATE, J., BARRIO, E., CANO. J., QUEROL, A. Rapid
identification of wine yeasts species based on RFLP analysis of the ribosomal internal
transcribed spacer (ITS) region // Arch Microbiol., 1998, 169, 387-392.
96.	GUTIERREZ, A., EPIFANIO, S„ GARIJO, P„ LOPEZ, R„ SANTAMARIA, P. Killer yeasts:
incidence in the ecology of spontaneous fermentation //Am.J. Enol. Vitic., 2001,52,352-356.
97.	GUTTERIDGE, C. Methods for the rapid identification of micro-organisms // Brewing
Microbiology / Priest, F. and Campbell, I. (eds). — Elsevier Applied Science: London, 1987. —
P. 233-268.
98.	HARRIGAN, W. Laboratory methods in food microbiology. — Academic Press: San Diego,
CA, 1998.
99.	HAZEN, K.C. New and emerging yeast pathogens // Clin. Microbiol. Rev., 1995, 8, 462-478.
100.	HEARD, G. M., FLEET, G. H. Evaluation of selective media for enumeration of yeasts during
wine fermentation //J. Appt. Bacterial., 1986, 60, 477-481.
22 Зак. 557
338
ГЛАВА 12
101.	HENSCHKE, Р. A., THOMAS, D. S. Detection of wine-spoiling yeasts by electronic methods
//J. Appl Bacterial., 1988,64, 123133.
102.	HERAS-VAZQUEZ, F„ MINGORANCE-CAZORLA, L„ CLEMENTE-I1MENEZ, J. M„
RODRIGUEZ-VICO, F. Identification of yeast species from orange fruit and juice by RFLP
and sequence analysis of the 5.SS rRNA gene and the two internal transcribed spacers // FEMS
Yeast Res., 2003, 3, 3-9.
103.	HOCKING, A.D. Media for preservative resistant yeasts: a collaborative study // Int.J. Food
Microbiol., 1996, 29, 167-175.
104.	HOCKING, A., PITT, J. Dichloran-glycerol medium forenumeration ofxerophilicfungi from
low moisture foods // Appl. Environm. Microbiol., 1980, 39, 488-492.
105.	HUTTER, K. J., PUNESSEN, U., EIPEL, H. E. Rapid determination of the purity of yeast
cultures by immunofluorescence and flow cytometry //J. Inst. Brew., 1979, 85, 21-22.
106.	IBEAS, J. I., LOZANO, L., PERDIGONES, F., JIMENEZ, J. Detection of
Dekkera-Brettanomyces strains in sherry by a nested PCR method // Appl. Environm.
Microbiol., 1996, 62, 998-1003.
107.	JARVIS, B. Sampling for microbiological analysis // The Microbiological Safety and Quality of
Food, Vol. II / Lund, B. Baird-Parker, T., Gould, G. (eds). — Aspen Publishers: Gaithersburg,
MD, USA, 2000. - P. 1691-1733.
108.	JESPERSEN, L., LARSEN, S., JAKOBSEN, M. Flow cytometric detection of wild yeast in
lager breweries // Int.J. Food Microbiol., 1993, 17, 321-328.
109.	KATSURAGI, T„ TANAKA, S„ NAGAHIRO, S„ TANI, Y. Gel microdroplet technique
leaving microorganisms alive for sorting by flow cytometry //J. Microbiol. Methods, 2000, 42,
81-86.
110.	KING, A. D., PITT, J. L, BEUCHAT, L. R., CORRY, J. E. (eds) Methods for the Mycological
Examination of Food. — Plenum Press: NY, 1986.
111.	KISH, S., SHARE, R., MARGALITH, P. A note on a selective medium for wine yeasts ///.
Appl. Bacterial., 1983, 55, 177-179.
112.	KOCH, H.A., BANDLER, R., GIBSON, R. Fluorescence microscopy procedure for
quantitation of yeasts in beverages // Appl. Environm. Microbiol., 1986, 52, 599-601.
113.	KUHLE, A., JESPERSEN, L. Detection and identification of wild yeasts in lager breweries //
Int. J. Food Microbiol., 1998, 43, 205-213.
114.	KUNIYUKI, A. IL, ROUS, C., SANSERSON, J. L. Enzyme-linked immunosorbent assay
(ELISA) Detection of Brettanomyc.es contaminants in wine production // Am. J. Enol. Vitic.,
1984,35,143-145.
115.	KUNKEE, R., NERADT, F. A rapid method for detection of viable yeast in bottled wines //
Wines & Vines, 1974, 12, 36-39.
116.	KURTZMAN, С. P., FELL, J. W. (eds) The Yeasts, A Taxonomic Study. 4th ed. — Elsevier:
Amsterdam, 1998.
117.	KURTZMAN, C. P„ BOEKHOUT, T., ROBERT, V., FELL, J., DEAK, T. Methods to
identify yeasts // Yeasts in Food, Beneficial and Detrimental Aspects / Boekhout, T. and
Robert , V. (eds). - Behr’s Verlag: Hamburg, 2003. - P. 69-121.
118.	LAND, G.A., SALKIN, I.F., EL-ZAATARI, M„ MCGINNIS, M.R., HASHEM, G. Evaluation
of the Baxter-MicroScan 4-hour enzyme based yeast identification system //J. Clinic.
Microbiol., 1991, 29,718-722.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
339
119.	LAWRENCE, D. R. Yeast differentiation and identification // Proceedings of the 19'h Congress
of the European Brewery Convention. London, 1983. — P. 449-456.
120.	LEE, J., FUNG, D. Surface sampling technique for bacteriology //J. Environm. Health, 1986,
48, 200-205.
121.	LEGRAND, M., RAM ETTE, P. La technique de I’inimunofluorescc'nce appliquee a la
detection rapide des contaminants dans les levains de brasserie // Cerevisia, 1986,4,173-183.
122.	LIECKFELDT, E„ MEYER, W„ BOERNER, T. Rapid identification and differentiation of
yeasts by DNA and PCR fingerprinting //J. Basic Microbiol., 1993, 33, 413-426.
123.	LITTEL, K. J., LAROCCO, K. A. Bioluminescent standard curves for quantitive
determination of yeast contaminants in carbonated beverages //J. Food Prot., 1985, 48,
1022-1024.
124.	LITTEL, K. J., LAROCCO, K. A. ATP screening method for presumptive detection ol
microbiologically contaminated carbonated beverages //J. Food Sci., 1986, 51, 474-476.
125.	LOPEZ, V., QUEROL, A., RAMON, D„ FERNANDEZ-ESPINAR, M. T. A Simplified
procedure to analyse mitochondrial DNA from industrial yeasts / / Int. J. Food Microbiol., 2001,
68,75-81.
126.	LOPEZ, V., FERNANDEZ-ESPINAR, M. T„ BARRIO, E„ RAMON, D„ QUEROL, A. A
new PCR-based method for monitoring inoculated wine fermentations // Int. J. Food
Microbiol.,2002,81,63-71.
127.	LOUREIRO, V. Spoilage yeasts in food and beverages: characterisation and ecology for
improved diagnosis and control //Food Res. Int., 2000, 33, 247-256.
128.	LOUREIRO, V., MALFEITO-FERREIRA, M. Yeasts in spoilage // Encyclopedia of Food
Sciences and Nutrition (2"<l cd.) / Caballero, B. Trugo, L., Finglas. P. (eds). — Academic Press:
London, 2003. - P. 5530-5537.
129.	LOUREIRO, A7., MALFEITO-FERREIRA, M. Spoilage yeasts in the wine industry // Int.J.
Food Microbiol., 2003. [in press],
130.	LOUREIRO, V7., QUEROL, A. The prevalence and control of spoilage yeasts in foods and
beverages // Trends Food Sci. Technol., 1999, 10-11,356-365.
131.	MAKDES1, A. K., BEUCIIAT, L. R. Evaluation of media enumerating heat-stressed,
benzoate-resistant Zygosaccharomyces bailii// Int. J. Food Microbiol., 1996, 33, 169-181.
132.	MAKDESI, A .K., BEUCHAT, L. R. Performance of selective media for enumerating
Zygosaccharomyces bailii in acidic foods and beverages //J. Food Prot., 1996, 59, 652-656.
133.	MALACRINO, P„ ZAPPAROL1, G„ TORR1ANI, S„ DELLAGLIO. F. Rapid detection Of
viable yeasts and bacteria in wine by flow cytometry //J. Microbiol. Meth., 2001,45,127-134.
134.	MALFEITO-FERREIRA, M., LOPES, J., LOUREIRO, V. Infecting yeasts in Portuguese
bottled white wines // Proceedings of the XHIth International Symposium on Yeasts. Leuven,
Belgium, 1989.
135.	MALFEITO-FERREIRA, M„ ST AUBYN, A., LOUREIRO, V. The long-chain fatty acid
composition as a tool for differentiating spoilage wine yeasts // Mycotaxon, 1989, 36, 35-42.
136.	MALFEITO-FERREIRA, M„ TARECO, M„ LOUREIRO, V. Fatty-acid profiling: a feasible
typing system to trace yeast contamination in bottling plants // Int. J. Food Microbiol., 1997,
38,143-155.
137.	MARTIN, C., SIEBERT, K. Evaluation of multi-nitrogen source media for wild yeast
detection in brewing culture yeast //J. Amer. Soc. Brew. Chem., 1992, 50, 134-138.
340
ГЛАВА 12
138.	MARTINI, A., FEDERICT, F„ ROSINI. G. A new approach to the study of yeast ecology of
natural substrates // Can.J. Microbiol., 1980, 26, 856-859.
139.	MARTINI, A., CIANI, M., SCORZETTI, G. Direct enumeration and isolation of wine yeasts
from grape surfaces // Am. J. Enol. Vitic., 1996, 47, 435-440.
140.	MEIDELL, J. Unsuitability of fluorescence microscopy for the rapid detection of small
numbers of yeast ceils on a membrane filter // Am. J. Enol. Vitic., 1987, 38, 159-160.
141.	MIAN, M. A., FLEET, G. IL, HOCKING, D. Effect of diluent type on viability of yeasts
enumerated from foods or pure culture // Int.J. EoodMicrobiol., 1997, 35, 103-107.
142.	MIDDELHOVEN, W. J. Identification of yeasts present in sour fermented foods and fodders
// Molec. Biotechnol., 2002, 21, 279-292.
143.	MILLER, R., GALSTON, G. Rapid methods for the detection of yeast and lactobacillus by
ATP bioluminescence //J. Inst. Brew., 1989, 95, 317-319.
144.	MILLET, V., LONVAUD-FUNEL, A. The viable but non-culturable state of wine
micro-organisms during storage // Lett. Appl. Microbiol.. 2000, 30, 136-141.
145.	MILLS, D. A., ERIC, A. J., COCOLIN, L. Yeast diversity and persistence in Botrytis-affected
wine fermentations // Appl. Environm. Microbiol., 2002, 68, 4884-4893.
146.	MITRAKUL, С. M„ IIENICK-KLING, T„ EGLL С. M. Discrimination of Bretlano-
myces/Dekkera yeast isolates from wine by using various DNA fingerprinting methods // Food
Microbiol., 1999,16, 3-14.
147.	MIZUOCHI, S., KODAKA, II. Evaluation of dry sheet medium culture plate (Compactdry)
method for determining numbers of bacteria in food .samples //J. Food Prot., 2000, 63,
665-667.
148.	MOLINA, ILL, SI I EN, P., J ONG, S. Validation ol the species concept in the genus Dekkera by
restriction analysis of genes coding for rRNA // Int.J. Syst. Bacterial., 1993 43, 32-35.
149.	MOREIRA-DA-SILVA, M„ MALFEITO-FERREIRA, M„ ST. AUBYN, A., LOUREIRO,
V. Long-chain fatty acid composition as a criterion for yeast distinction in the brewing
industry //J. Inst. Brew., 1994, 100, 17-22.
150.	MOSSEL, D. A., STRUIJK, С. B. The contribution of microbial ecology to management and
monitoring of the safety, quality and acceptability (SQA) of foods //J. Appl Bacterial. (Synip.
Suppl.), 1992, 73, 1S-22S.
151.	MOSSEL, D. A., CORRY, J. E., STRUIJK. С. B., BAIRD, R.M. Essentials of the Microbiology
of Foods. — John Wiley & Sons: Chichester, 1995.
152.	MURPHY, A., KAVANAGH, K. Emergence ol Saccharomyces cerevisiae as a human
pathogen, implications for biotechnology // Enz. Microbiol. Technol., 1999, 25, 551-557.
153.	NAVARRO, A., MORENO, P. CARBONELL, J. V., PINAGA, F. Pract ical approaches to the
use ol e pi fluorescence microscopy as a rapid method for microbiological quality control in
brewing // Proceedings of the 21st Congress of the European Brewery Convention. — Madrid,
1987. - P. 465-472.
154.	NESS, F„ LAVALEE, P„ DUBOURDIEU, D„ AICLE, M„ DULAU, L. Identification of
yeast strains using the polymerase chain reaction //J. Sci. Food Agric., 1993, 62, 89-94.
155.	NGUYEN, IL, PULVIRENTI, A., GAILLARD1N, C. Rapid differentiation of the closely
related Kluyveromyces lactis and Kluyveromyces marxianus strains isolated from dairy products
using selective media and PCR/RFLP of the rDNA nontranscribed spacer2 // Can. J. Micro-
biol., 2000, 46,1115-1122.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
341
156.	OGDEN, К. Using ATP-biokiminescence to control brewery plant hygiene // Proceedings of
the 24th Congress of the European Brewery Convention. — Nutfield, 1994. — P. 134-147.
157.	PALLMAN, C.L., BROWN,J.A., OLINEKA, T. L, COCOLIN, L„ MILLS, D. A., B1SSON, L.
Use of WL medium to profile native flora fermentations // Am. J. Enol Vitic., 2001, 52,
198-203.
158.	PARKER, M. J. The application of automated detection and enumeration of microcolonies
using optical brighteners and image analysis to brewery microbiological control // Proceedings
of the 22nd Congress of the European Brewery Convention. — Zurich, 1989. — P. 545-552.
159.	PATON, A. M., JONES, S. M. The observation and enumeration of micro-organisms in fluids
using membrane filtration and incident fluorescence microscopy //J. Appl. Bacterial., 1975,38,
199-200.
160.	PELADAN, F„ LEITZ, R. New method for the differential staining of dead and living cells of
veasts and bacteria // Proceedings of the 23rd Congress of the European Brewery Convention. —
Lisbon, 1991.- P. 481-487.
161.	PERRY-O’KEEFE, H. STENDER, H„ BROOMER, A., OLIVEIRA, K., COULL, J.,
IIYLDIG-NIELSEN, J. J. Filter-based PNA in situ hybridization for rapid detection,
identification and enumeration of specific micro-organisms // J. Appl. Microbiol., 2000, 90,
180-189.
162.	PETTIPHER, G. L. Detection of low numbers of osmophilic yeasts in creme fondant within
25h using a pre-incubated DEFT count // Lett. Appl. Microbiol., 1987, 4, 95-98.
163.	PETTIPHER, G. L. Preliminary evaluation of flow cytometry for the detection of yeasts in
soft drinks // Lett. Appl. Microbiol., 1991, 12, 109-112.
164.	PETTIPHER, G. L., RODRIGUES, U. M. Rapid enumeration of microorganisms in foods by
the direct cpifluorescent filter technique //Appl. Environm. Microbiol., 1982, 44, 809-813.
165.	PETTIPHER, G. L., MANSELL, R„ MCKINNON, C., COUSINS, C. Rapid membrane
filtration-epifluorescent microscopy technique for direct enumeration of bacteria in raw milk
//Appl. Environm. Microbiol., 1980, 39, 423-429.
166.	PITT, J. L, HOCKING, A. D. Fungi and Food Spoilage. — Academic Press: Sydney, 1985.
167.	PITT,'j. L, HOCKING, A. D. Fungi and Food Spoilage, 2nd ed. - Aspen Publishers:
Gaithersburg, MD, USA, 1999.
168.	PLATA, C., MILLAN, C., MAURICIO, J. C., ORTEGA, J. M. Formation of ethyl acetate and
isoamyl acetate by various species of wine yeasts // Food Microbiol., 2003, 20, 217-224.
169.	PORTER, J., PICKUP, R. Nucleic acid-based fluorescent probes in microbial ecology:
application of flow cytometry //J. Microbiol. Meth., 2000, 42, 75-79.
170.	POULISJ. A., DE PIJPER, M„ MOSSEL, D. A., DEKKERS, P. Assessment of cleaning and
disinfection in the food industry with the rapid ATP-bioluminescence technique combined
with the tissue fluid contamination test and a conventional microbiological method // Int. J.
Food Microbiol., 1993, 20, 109-116.
171.	PRETORIUS, L, VAN DER WESTHUFZEN, T., AUGUSTYN, O. Yeast biodiversity in
vineyards and wineries and its importance to the South African wine industry: a review //
5. Afr.J. Enol. Vitic., 1999, 20, 61-74.
172.	PRILLINGER, H„ MONAR, 0., ELISKASES-LECHNER, F„ LOPANDIC, K. Phenotypic
and genotypic identification of yeasts from cheese // Antonie van Leeuwenhoek IS, 1999,
267-283.
342
ГЛАВА 12
173.	PRUDENCIO, С., SANSONETTY, F„ CORTE-REAL, M. Flow cytometric assessment of
cell structural and functional changes induced by acetic acid in the yeasts Zygosaccharomyces
hailii and Saccharomyces cerevisiae // Cytomet., 1998, 31, 307-313.
174.	QUEROL, A., RAMON, P. The application of molecular techniques in wine microbiology //
Trends Food Sci. Technol., 1996, 7, 73-78.
175.	QUEROL, A., BARRIO, E., HUERTA, T., RAMON, D. Molecular monitoring of wine
fermentations conduced by active dry yeast strains // Appl. Environm. Microbiol., 1992, 58,
2948-2953.
176.	QUEROL, A., BARRIO, E., RAMON, E. A comparative study of different methods of yeast
strains of Saccharomyces cerevisiae characterization // Syst. Appl. Microbiol., 1992, 58,
2948-2953.
177.	QUEROL, A., FERNANDEZ-ESPINAR, M. T„ BARRIO, E. Genetic variability of Yeast in
Wine Fermentation // Handbook of Fungal Biotechnology, 2nd ed. / Aroa D.K. (ed.), Bridge,
P.D. and Bhatnagar, D. (assoc, eds), — Ch. 38. — 2003. [In press],
178.	QUESADA, M. P., CENIS, J. L. Use of random amplified polymorphic DNA (RAPD-PCR) in
the characterization of wine yeasts //Am.J. Enol. Vitic., 1995, 46, 204-208.
179.	RALE, V. B., VAKIL, J. R. A note on an improved molybdate agar for the selective isolation of
yeasts from tropical fruits //J. Appl. Bacterial., 1984, 56, 409-413.
180.	RAMOS, J. P„ VALENTE, P„ HAGLER, A. N., LEONCINI, O. Restriction analysis of the
ITS region for characterization of the Debaryomyces species //J. Gen. Appl. Microbiol., 1998,
AA, 399-404.
181.	REDZEPOVIC, S„ ORLIC, S„ SIKORA, S„ MAJDAK, A., PRETOR1US, I. S. Identification
and characterization of Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces paradoxus strains
isolated from Creation vineyards // Lett. Appl. Microbiol., 2002, 35, 1-6.
182.	ROBERT, V. Data processing // Yeasts in Food, Beneficial and Detrimental Aspects /
Boekhout, 3'., Robert, V. (eds). — Behr’s Verlag: Hamburg, 2003. — P, 139-169.
183.	RODRIGUES, N„ GONCALVES, G„ MALFEITO-FERREIRA, M„ LOUREIRO, V.
Development and use of a differential medium to detect yeasts of the genera Dekkera/
Brettanomyces // Int. J. Food Microbiol., 2001, 90, 588-599.
184.	RODRIGUES, U. M., KROLL, R. G. Use of the direct epifluorescent filter technique for the
enumeration of yeasts //J. Appl. Bacterial., 1986, 61, 139-144.
185.	ROMANO, A., CASAREGOLA, S., TORRE, P„ GAILLARDIN, C. Use of RAPD and
mitochondria] DNA RFLP for typing of Candida zeylanoides and Debaromyces hansenii yeast
strains isolated from cheese // System. Appl. Microbiol., 1996, 19, 255-264.
186.	ROSE, A. H., HARRISON, J. S. (eds) The Yeasts, vol. 5. — 2nd ed. — Academic Press: London,
1993.
187.	ROY, D., MULARD, Y. Rapid microbiology using a laser flow cytometer // Food Tech. Europe,
1996,3/4,36-40.
188.	RUSSEL, S„ BAILEY, J. Plug’n play HACCP // \VATTPoultry USA, 2000, 6, 30-34.
189.	ST-GERMAIN, G., BEAUCHESNE, D. Evaluation of the MicroScan rapid yeast
identification panel //J. Clin. Microbiol., 1991, 29, 2296-2299.
190.	SALDANIIA-DA-GAMA, A., MALFEITO-FERREIRA, M„ LOUREIRO, V. Characte-
rization of yeasts associated with Portuguese pork-based products // Int. J. Food Microbiol.,
1997,37,201-207.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
343
191.	SAMSON, R. A., HOCKING, A. D., PITT, J. I., KING, A. D. (eds) Modem Methods in Food
Mycology. — Academic Press: London, 1992.
192.	SANCHO, T„ GIMENEZ-JURADO, G„ MALFEITO-FERREIRA. M„ LOUREIRO, V.
Zymological indicators: a new concept applied to the detection of potential spoilage yeast
species associated with fruit pulps and concentrates // Food Microbiol., 2000, 17, 613-624.
193.	SCHAERTEL, B. J., TSANG, N„ FIRSTENBERG-EDEN, R. Impedimetric detection of
yeast and mold // Food Microbiol., 1987, 4, 155-163.
194.	SCHULLER, D., CORTE-REAL, M., LEAO, C. A differential medium for the enumeration of
the spoilage yeast Zygosaccharomyces bailii in Wine // J. Food Protec., 2000, 63, 1570-1575.
195.	SCHUTZ, M., GAFNER, J. Analysis of yeast diversity during spontaneous and induced
alcoholic fermentations //J. Appl. Bacterial., 1993, 75, 551-558.
196.	SHARPE, A. N. An alternative approach to food microbiology for the future // Food Technol.,
1979,33,71-74.
197.	SILONIZ, M. L, VALDERRAMA, M. J., PAYO, E., PEINADO, J. M. Advances in the
development of a methodology to identify common yeast contaminants of high sugar food
products // Food TechnolBiotechnol., 1999, 37, 277-280.
198.	SILONIZ, M. 1, VALDERRAMA, M. J., PEINADO, J. M. A chromogenic medium for the
detection of yeasts with [3-galactosidase and p-glucosidase activities from intermediate
moisture foods //J. Food Prot., 2000, 63, 651-654.
199.	SIMPSON, W. J., HAMMOND,J. R. M., THRUSTON, P. A., KYRIAKIDES, A. L. Brewery
process control and the role of «instant» microbiological techniques // Proceedings of the 22nd
Congress of the European Brewery Convention. — Zurich, 1989. — P. 663-674.
200.	SKINNER, F., PASSMORE, S.,' DAVENPORT, R. (eds) Biology and Activities of Yeasts. -
Academic Press: London, 1980.
201.	STENDER, IE, KURTZMAN, C„ HYLDIG-NIELSENJ., SORENSEN, D„ BROOMER, A.,
OLIVEIRA, K„ PERRY-O’KEEFE. IL, SAGE, A, YOUNG, B„ COULL, J. Identification of
Dekkera bruxellensis (Brettanomyces) from wine by fluorescence in situ hybridization using
peptide nucleic acid probes //Appl. Environ. Microbiol., 2001, 67, 938-941.
202.	STENDER, H„ FIANDACA, M„ HYLDIG-NIELSEN, J. J., COULL, J. PNA for rapid
microbiology //./. Microbiol. Meth., 2002, 48, 1-17.
203.	TECHERA, A.G..JUBANY, S„ CARRAU, F. M, GAGGERO, C. Differentiation of industrial
wine yeast strains using microsatellite markers // Lett. Appl. Microbiol., 2001, 33, 71-75.
204.	TIIOMAS, D. S. Yeasts as Spoilage Organisms in Beverages // The Yeasts, vol. 5. — 2nd ed. —
Academic Press: London, 1993. — P. 517-561.
205.	THOMAS, D. S., ACKERMAN, J. C. A selective medium for detecting yeasts capable of
spoiling wine //J. Appl. Bacterial., 1988, 65, 299-308.
206.	TILBURY, R. Xerotolcrant (osmophilic) yeasts // Biology and Activities of Yeasts/Skinner,
F., Passmore, S. and Davenport, R.R. (eds). — Academic Press: London, 1980. — P. 153-179.
207.	TORIJA, M. J., ROZES, R„ POBLET, M„ GUILLAMON, J. M„ MAS, A. Effects of
fermentation on the strain population of Saccharomyces cerevisiae //Int.J. Food Microbiol.,
2002, 80, 47-53.
208.	TUDOR, E.A., BOARD, R. G. Food spoilage yeasts // The Yeasts, vol. 5 / Rose, Л.Н. and
Harrison, J.S. (eds). — 2nd cd. — Academic Press: London, 1993. — P. 435-516.
209.	UR, A., BROWN, D. Impedance monitoring of bacterial activity //J. Med. Microbiol., 1975, 8,
19-28.
344
ГЛАВА 12
210.	VALDERRAMA, М. J., SILONIZ, M. I., GONZALO, P„ PEINADO, J. M. A differential
medium for the isolation of Kluyveromyces marxianus and Kluyveromyces laclis from dairy
products //_/. Food Prot., 1999, 62, 189-193.
211.	VALENTE,' P„ GOUVEIA, F. C., LEMOS, G. A., PIMENTEL, D„ VAN ELSAS, J. D„
MENDONCA-HAGLER, L. C., HAGLER A. N. PCR amplification of the rDNA internal
transcribed spacer region for differentiation of Saccharomyces cultures // FEMS Microbiol.
Lett., 1996, 137, 253-256.
212.	VALENTINE, N„ WAHL, J., KINGSLEY. M„ WAHL, K. Direct surface analysis of fungal
species by matrix-assisted laser desortion/ionization mass spectrometry // Rapid Commun.
Mass Spectrom., 2002, 16, 1352-1357.
213.	VAN DER VOSSEN, J. M„ RAHAOUI, H„ DE NIJS, M„ IIARTOG, B. PCR methods for
tracing and detection of yeasts in the food chain // Yeasts in Food, Beneficial and Detrimental
Aspects/Boekhout, T., Robert, V. (eds). — Behr’s Verlag: Hamburg, 2003. — P. 3-138.
214.	VAN DER WESTHUIZEN, T„ AUGUSTYN, 0., KHAN, W., PRETORIUS, 1. S.
Geographical distribution of indigenous Saccharomyces cerevisiae strains isolated from
vineyard in the coastal region of the Western Cape in South Africa // 5. Afr. J. Enol. Vitic.,
2000,21,3-9.
215.	VAN DER WESTHUIZEN, T„ AUGUSTYN, 0., KHAN, W„ PRETORIUS, I. S. Seasonal
variation of indigenous Saccharomyces cerevisiae strains isolated from vineyard of the Western
Cape in South Africa // S.Afr.J. Enol. Vitic., 2000, 21, 10-15.
216.	VAN ESCH, F. Yeast in soft drinks and concentrated fruit juices // Brygmesteren, 1992, 4,
9-20.
217.	VAN OEVELEN, D., SPAEPEN, M., TIMMERMANS, P., VERACHTERT, H.
Microbiological aspects of spontaneous wort fermentation in the production of Lambic and
Gucuze //J. Inst.. Brew., 1977, 83, 356-360.
218.	VAN VUUREN, H. J. J., VAN DER MEER, L. J. Fingerprinting of yeasts by protein
electrophoresis // Am.J. Enol. Vitic., 1987, 38, 49-53.
219.	VAN VUUREN, H.J.J., VAN DER MEER, L.J. Characterization of brewing yeast strains by
numerical analysis of total soluble cell protein patterns //J. Inst. Brew., 1988, 94, 245-248.
220.	VAN ZANDYCKE, S„ SIMAL, O., GUALDONI, S„ SMART, K. A. Determination of yeast
viability using fluorophores //J. Am. Soc. Brew., Chem., 2003, 61, 15-22.
221.	VAZ-OLIVEIRA. M., BARROS, P., LOUREIRO, V. Analyse microbiologique du vin.
Techniques des tubes multiples pour 1’enumeration de microorganisms dans les vin // Feuilles
Verts O.I. V. 1995, 987, Paris.
222.	VEAL, D.A., DEERE, D„ FERRARI, B. PIPER. J., ATTFIELD, P. V. Fluorescence staining
and flow cytometry for monitoring microbial cells //J. Immunol. Meth., 2000, 243, 191-210.
223.	VELASQUEZ, E„ CRUZ-SANCHEZ, J. M„ RIVAS-PALA. T„ ZURDO-PINE1RO, J. L,
MATEOS, P. F., MONTE, E., MARTINEZ-MOLINA, E., CHORDL, A.
Yeastldent-Food/ProleFood, a new system for the identification of food yeasts based on
physiological and biochemical tests // Food Microbiol., 2001, 18, 637-646.
224.	VEZINHET, F., IIALLET.J., VALADE, M., POULARD, A. Ecological survey of wine yeasts
strains by molecular methods of identification //Am.J. Enol. Vitic., 1992, 43, 83-86.
225.	WEIHE, J. L., SEIBT, S.L., HATCHER JR, W. S. Estimation of microbial populations in
frozen concentrated orange juice using automated impedance measurements //J. Food Sci.,
1984,49,243-245.
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДРОЖЖЕЙ
345
226.	WHITELEY, L. The Microbiological Spoilage of White Wines // Second report to the
Consortium of Wine Companies. Long Ashton. — Bristol, UK, 1979.
227.	WILLIAMS, G. B„ WEAVER, J. C„ DEMAIN, A. L. Rapid microbial detection and
enumeration using gel tmcrodroplets and colorimetric or fluorescence indicator systems //J.
Clin. Microbiol., 1990,28, 1002 -1008.
228.	YAMAGUCHI, N„ ISHIDOSHIRO, A., YOSHIDA, Y., SAIKA, T„ SENDA, S. NASU, M.
Development of an adhesive sheet for direct counting of bacteria on solid surfaces //J.
Microbiol Methods, 2003, 53, 405-410.
229.	YAMAMOTO, N„ AMEM1YA, H„ YOKOMORI, Y., SHIMIZU, K„ TOTSUKA, A.
Electrophoretic karyotypes of wine yeasts // Am. J. Enol Vitic., 1991, 42, 358-363.
230.	ZENGLER, K„ TOLEDO, G„ RAPPE, M., ELKINS, J., MATH UR, J., SHORT, J.,
KELLER, M. Cultivating the uncultured // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2002, 99,
15861 -15686.
ГЛАВА 13
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
Дж. В. Ирвин, Н. Хеджес,
Отдел исследований и разработок компании «Унилевер»
(Unilever R & D), г. Шарнбрук, Великобритания
13.1	Окисление липидов
Окисление липидов — одна из основных проблем потерн качества пищевыми про-
дуктами, процесс, в ходе которого кислород вступает в реакции с ненасыщенными
липидами. Хотя процесс окисления липидов является термодинамически выгод-
ным, прямая реакция между кислородом и даже сильно ненасыщенными липидами
кинетически затруднена [ 1]. Поэтому необходима активизация запуска цепных ре-
акции с участием свободных радикалов. Предполагают, что окисление липидов ини-
циируется и поддерживается рядом химических реакций, включая образование
синглетного кислорода, ферментативное и неферментативное образование частич-
но восстановленных или свободных радикалов кислорода (то есть перекиси водоро-
да, гидроксильных радикалов), активных железо-кислородных комплексов, а также
термическое или катализируемое железом гомолитическое расщепление гидропе-
роксидов. Детализированные механизмы этих реакций мы здесь не приводим, по-
скольку они достаточно подробно описаны в других главах данной книги и работах
[2, 3]. Тем не менее сложный механизм процесса окисления означает возможность
одновременного образования целого ряда продуктов, тип и концентрация которых
зависит от нескольких основополагающих факторов. К ним можно отнести концен-
трацию кислорода в окружающей продукт среде, площадь поверхности, подвергаю-
щейся воздействию кислорода, состав жирных кислот липидов, уровни содержания
эндогенных антиоксидантов или катализаторов окисления и, наконец, температуру
хранения продукта.
Конечным результатом действия кислорода на липиды является образование их
гидропсроксидов, последующие реакции которых приводят к образованию летучих
компонентов с низкой молекулярной массой (в частности, альдегидов и кетонов).
Вкус и запах низкомолекулярных продуктов окисления делает пищевой продукт не-
приятным, а его качество — неприемлемым для потребителя. Такое органолептиче-
ское восприятие называют прогорклостью, которая, конечно, является субъектив-
ным показателем качества пищевых продуктов, поскольку один потребитель может
считать продукт невкусным или с неприятным привкусом, тогда как для другого его
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
347
вкус вполне приемлем. Такне различия в восприятии прогорклости отражают осо-
бенности культуры питания, индивидуальные генетические различия, возраст и т. д.
[4], поэтому применение аналитических методов для измерения степени прогоркло-
сти дает очевидные преимущества — в частности, возможность более объективной
оценки. Считается, что объективно оценить прогорклый посторонний привкус мо-
жет и прошедшая обучение группа дегустаторов, а если они недостаточно подготов-
лены, то для их подбора можно использовать специальные тесты на остроту воспри-
ятия. Тем не менее, аналитические измерения могут дать дополнительную информа-
цию о механизмах происхождения прогорклости. Кроме того, в этом случае порог
восприятия будет настолько низким, что человек уже не ощущает посторонних
привкусов, даже если они обусловлены присутствием продуктов окисления липи-
дов. Следовательно, аналитические измерения позволяют обнаружить прогорк-
лость или вещества, предшествующие ее возникновению, на более ранних стадиях.
Например, тесты на эффективность антиоксидантов позволяют уменьшить продол-
жительность испытаний благодаря более раннему обнаружению основных продук-
тов окисления. Наконец, органолептическая оценка требует значительного количе-
ства образцов и достаточно большой группы подготовленных дегустаторов. Исполь-
зование органолептического анализа для массового исследования разнообразных
способов технологической обработки пли видов продуктов требует больших затрат
времени и средств (особенно если не ясно, являются ли образцы улучшенными ва-
риантами).
Высказано предположение, что продукты окисления липидов влияют на цвет и
пищевую ценность продуктов [5]. Важные с точки зрения пищевой ценности нена-
сыщенные жиры, например п-3 жирные кислоты, в очищенном рыбьем жире разла-
гаются [6], однако степень, до которой их молекулы расщепляются в пищевых про-
дуктах типа рыбного филс, все еще полностью не ясна [7]. В настоящей главе мы не
будем рассматривать влияние процесса окисления липидов и его продуктов на цвет
и качество пищевых продуктов, по при этом необходимо помнить, что они являются
важными факторами, влияющими на потребительское восприятие качества липид-
содержащих пищевых продуктов.
Цель данной главы — представить основные аналитические методы измерения
степени окисленности липидов. При рассмотрении того или иного метода измере-
ния мы рассмотрим возможные проблсмыи сравним относительные достоинства и
недостатки каждого метода. Кроме того, мы постараемся оценить степень корреля-
ции аналитических измерений с органолептической оценкой, в том числе взаимо-
связь между присутствием основных продуктов окисления и органолептическим
восприятием прогорклости. Установление такой зависимости играет ключевую
роль в установлении степени приемлемости любых инструментальных методов ана-
лиза для оценки качества пищевого продукта.
343
ГЛАВА 13
13.2.	Химические методы анализа
13.2.1.	Свободные жирные кислоты
Свободные' жирные кислоты (СЖК) образуются в пищевых продуктах в основном в
результате гидролитической, а не окислительной порчи. Тем не менее измерение их
количества зачастую выполняется параллельно с определением продуктов окисле-
ния липидов, что особенно важно для фрптюрных жиров. Кроме того, СЖК исполь-
зуют в качестве индикатора окислительной стабильности при хранении жареных
пищевых продуктов (например, картофельных чипсов) [8]. СЖК участвуют в фор-
мировании посторонних привкусов (особенно в молочных продуктах) и так или
иначе связаны с ними — например, именно они обусловливают резкий запах пальмо-
вого масла [9]. СЖК образуются в процессе липолиза (см. главу 8) в исходных ин-
гредиентах пищевых продуктов, и затем выступают в роли субстратов для фермен-
тов (например, липоксигеназ), катализирующих окислительную порчу.
Несмотря на многочисленность методов, применяющихся для определения со-
держания СЖК, самым распространенным методом остается титриметрическийме-
тод определения кислотного числа с помощью гидроксида калия или натрия. Навес-
ку экстрагированного масла или жира массой 1 г помещают в растворитель (обычно
это спирто-эфирная смесь или этанол) и затем проводят титрование 0,1М раствором
щелочи, используя в качестве индикатора фенолфталеин или Alkali Blue 6В. Для
сильно окрашенных масел, в которых затруднена визуализация точки эквивалент-
ности, используют потенциометрическое титрование пли титрование проводят до
конечного значения pH, равного 10,8. Результаты выражают в процентах содержа-
ния СЖК в образце или в виде «кислотного числа». Последнее представляет собой
массу гидроксида калия (мг), необходимую для нейтрализации кислот, содержа-
щихся в 1 г масла или жира.
13.2.2.	Перекисное число
Поскольку гидроперокепды образуются на ранних стадиях окисления липидов, оп-
ределение перекисного числа (ПЧ) применяют для раннего обнаружения прогорк-
лости, например, свиного жира (лярда) [10]. ПЧ легко определить путем титрования
выделенного йода, образующегося в результате реакции гидроперекисей с йодидом
калия. Для этого навеску жира или масла сначала растворяют в смеси уксусной ки-
слоты с хлороформом или изооктаном в пропорции 60 :40. Йодид калия вносят в ви-
де насыщенного раствора. Затем после выдержки образцов в темноте без доступа ки-
слорода добавляют воду для прекращения реакции. На протяжении всего анализа
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
349
проводится перемешивание путем вспенивания реакционной смеси азотом или ди-
оксидом углерода, что способствует удалению растворенного кислорода. Выделив-
шийся иод затем титруют с помощью 0,002М тиосульфата натрия с использованием
в качестве индикатора крахмала или потенциометрически с применением автотит-
ратора. ПЧ выражают в милли-эквивалентах (иногда в миллимолях) активного ки-
слорода на 1 кг жира.
Так как гидроперекиси весьма нестойки и легко разлагаются при повышенных
температурах, экстрагирование масла или жира следует производить только на хо-
лоде. Значительного внимания требует также стадия отгонки растворителя. Чтобы
исключить испарение, экстрагирование жира из сухих пищевых продуктов произво-
дят хлороформом или пзооктаном, а в случае влажных продуктов  смесью хлоро-
форма с метанолом. После этого отдельные аликвотные пробы полученного экс-
тракта используют для измерения ПЧ, а в других определяют массу жира.
Поскольку определение ПЧ является относительно несложным тестом, его час-
то применяют при исследовании срока хранения или при изучении антпокпелитель-
ных свойств различных добавок. Например, метод определения ПЧ используют со-
вместно с определением СЖК и органолептическим анализом при исследовании
жарочных масел и типов упаковки, применяемых в производстве картофельных
чипсов; установлено, что использование подсолнечного масла и упаковки из алюми-
ниевой фольги обеспечивает трехмесячный срок хранения [11]. При исследовании
вареного измельченного мяса сельди было показано, что снижению 114, тиобарбиту-
рового числа и низкомолекулярных альдегидов способствуют хитозаны [12]. Так
как гидроперекиси весьма нестойки и способны разлагаться в течение всего периода
хранения продукта, для получения полного представления о глубине окисления по-
сле прекращения цепных реакций нельзя полагаться только на ПЧ. При хранении
смесей пищевых масел наблюдается увеличение значений перекисных чисел до не-
которого максимума и затем постепенное их снижение [13].
13.2.3.	Анизидиновое число
Лнизпдиновос число (ЛЧ) свидетельствует о содержании в масле пли жире альдеги-
дов, в частности ненасыщенных (главным образом 2-алкеналей). Для определения
ЛЧ используют реакцию растворенного в изооктане масла пли жира с/?-анизпдпном
в ледяной уксусной кислоте, в результате чего образуются продукты, имеющие сла-
бо-желтую окраску. Затем АЧ определяют по показателю оптической плотности, из-
меряемому при длине волны 350 нм до и после реакции с р-анизидином. По приня-
тому соглашению АЧ определяется как 100-кратное увеличение оптической плотно-
сти (Л = 350 нм, 1= 1 см) раствора, полученного в результате реакции анизпдинового
реактива с 1 г масла или жира в 100 мл растворителя. Этот метод нс пригоден для
сильно окрашенных масел с высоким светопоглощением при этой длине волны.
350
ГЛАВА 13
В качестве показателя содержания вторичных продуктов окисления АЧ исполь-
зуют вместо (или совместно с) ПЧ при оценке степени окисленности масел, подверг-
шихся тепловому воздействию. Например, АЧ применяют в исследованиях макси-
мизации срока хранения жарочных масел [14]. АЧ определяют также параллельное
органолептическим анализом, например, при исследовании хранения чипсов, обжа-
ренных в различных маслах [15]. При изучении ускоренных тестов хранения про-
мышленных образцов жира было установлено, что АЧ является удобным тестовым
показателем для определения стабильности продукта при хранении [ 16].
13.2.4.	Tbtox-показатель
/[ля определения /о/од-показателя (ТП) иногда одновременно с аннзидпновым чис-
лом измеряют ПЧ (ТП = 2ПЧ + АЧ). Этот показатель учитывает как «окислитель-
ную предысторию» масла, так и его устойчивость к дальнейшей порче. Как правило,
если ТП меньше 10, то можно ожидать, что качество масла будет приемлемым.
В течение начальной фазы окисления липидов содержание гидроперекисей мо-
жет возрастать до некоторого максимума, а затем снижаться. Одновременно с распа-
дом гидроперекисей начинают образовываться карбонильные соединения. В ходе
ускоренного тестирования сроков хранения масла из виноградных семечек было ус-
тановлено, что в течение хранения ТП возрастает линейно [17]. При оценке качества
замороженной говядины ТП был признан наилучшим индикатором окисления
липидов — другие тесты оказались менее надежными [18].
13.2.5.	2-ТБКтест
Раньше считалось, что тест с использованием 2-тиобарбитуровой кислоты (2-ТБК)
оценивает преимущественно содержание малонового диальдегида (МДА). В настоя-
щее время известно, что 2-ТБК вступает в реакции с целым рядом соединений, по-
тому современное название этого показателя — «вещества, реагирующие с 2-ТБК»
(TBARS, Thiobarbituric Acid Reactive Substances). Красный пигмент, который
поглощает при длине волны 532 нм, образуется в результате реакции 2-тпобарбиту-
ровой кислоты с 2-алкеналями и 2,4-алкадиеналями, а также с МДА. Измерение све-
топоглощения желтого пигмента при 450 нм (TBARS450) использовалось рядом ис-
следователей при изучении сроков хранения сублимированного мяса [19].
2-ТБК тест обычно используется в качестве индикатора окисления липидов,
особенно мясных и рыбных продуктов. Для выполнения 2-ТБК теста чаще всего
применяют прямое экстрагирование или отгонку. Вариант прямой экстракции, при-
меняемый в случае сырого мяса и рыбы, включает вымачивание образцов в 7,5%-ном
растворе трихлоруксусной кислоты. После фильтрования экстракта аликвотная
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
351
проба реагирует с 2-ТБК при нагревании в кипящей водяной бане в течение 35 мин.
После охлаждения растворы фотометрируют относительно контрольного образца и
сравнивают с образцами, приготовленными на основе 1,1,3,3-тетраэтоксипропана.
Для количественной оценки 2-ТБК теста используют градуировочный график опти-
ческой плотности относительно содержания МДА (в мкг). Содержание МДА выра-
жают в мг МДА/кг продукта.
Отварное мясо или образцы с высоким содержанием жира, неоднородность ко-
торых может создавать проблемы при спектрофотометрировании, обычно анализи-
руют после предварительной дистилляции в роторном испарителе. После экстраги-
рования в трихлоруксусной кислоте и последующего центрифугирования аликвот-
ную пробу подвергают отгонке с контролируемой скоростью до тех пор, пока не бу-
дет собран требуемы!] объем дистиллята. После этого для реакции с 2-ТБК отбира-
ют пробу дистиллята. Этот способ не обеспечивает полного извлечения МДА, поэто-
му необходимо подвергать дистилляции и стандартные образцы. Этот прием ис-
пользуют для образцов масел и жиров, а также для экстрактов липидов из образцов
мяса и рыбы. Обзор методик 2-ТБК тестирования приведен в работе [20]. К другим
вариантам данного метода относят использование микроплат для одновременного
анализа большого числа образцов и применение непрерывного проточного анализа
для исследования пивоваренного сырья [21, 22].
2-ТБК тест является хорошим индикатором прогорклости (особенно для мяс-
ных и рыбных продуктов), однако следует помнить, что вступать в реакции с 2-ТБК
могут и другие вещества, присутствующие в пищевых продуктах, - - сахара, кислоты,
сложные эфиры, аминокислоты и окисленные формы белков 123 ]. 'Гак как па факти-
ческое содержание 2-ТБК в образцах пищевых продуктов влияет их жирнокислот-
ный состав, при сравнении результатов, полученных для различных типов продук-
тов, следует проявлять осторожность.
13.2.6.	ТестКрейса
Одним из старейших тестов, разработанных для контроля окисленностп липидов и
пригодных для промышленного применения, является тест Крепса {Kreis'), который
использовали в качестве раннего индикатора прогорклости. Этот тест включает ко-
лориметрический анализ интенсивности красного цвета, формирующегося в ре-
зультате реакции флороглюцина с эпигидриновым альдегидом и другими продукта-
ми окисления липидов. Красный цвет измеряют по атласу цветов с помощью коло-
риметра Lovibond модели F или PEY995 (фирмы The Tintometer Ltd, г. Солсбери,
Великобритания) и выражают в единицах красного по шкале Lovibond. Результаты
всестороннего изучения теста Крейса, включая его кинетику, оптимальные экспери-
ментальные условия и корреляцию результатов с органолептическими данными
приведены в работах [9, 24, 25].
352
I ЛАВА 13
13.3.	Физические методы анализа
13.3.1.	Диеновые конъюгаты
Гидроперекиси линолевой и линоленовой кислоты содержат сопряженные (конъю-
гированные) диены, которые поглощает ультрафиолетовый свет в области длин
волн около 234 нм. Некоторые вторичные продукты окисления, в частности дикето-
ны (например, 2,3-бутадион и сопряженные триены), характеризуются основной по-
лосой светопоглощения при длине волны около 268 нм, в связи с чем его измерение
на одной или на обеих из этих длин волн дает представление о степени окисленности
л инпдов. I !осле разбавления раствора масла химически чистым растворителем (на-
пример, циклогексаном или изооктаном) измеряют оптическую плотность относи-
тельно контрольного образца (например, раствора метилстсарата в изооктане).
При использовании этого метода следует помнить о том, что иеокисленныежир-
ные кислоты могут содержать нативные сопряженные диены. Несмотря на то что
при измерении количества конкретных соединений значения оптической плотности
умножают на соо тветствующие коэффициенты, попутно экстрагированный матери-
ал может создавать маскирующий! фон. Поэтому всегда следует учитывать тип об-
разна исследуемого продукта и проявлять осторожность при интерпретации полу-
ченных результатов.
13.3.2.	Диэлектрическая постоянная
Диэлектрическая постоянная (ДП) может использоваться для измерения степени
термических пли окислительных изменений, происходящих при длительном нагре-
вании масла пли жира, как это бывает во время обжарки. Измерение ДП используют
для контроля условий жарки, а нс для оценки степени изменения пищевого продук-
та. Тем не менее, поскольку некоторое количество масла при жарке поглощается
собственно пищевым продуктом, его состояние оказывает непосредственное влия-
ние на качество готового продукта. Показатель ДП для исследований сроков хране-
ния применяют довольно редко — известно, например, что его использовали для
оценки масла, экстрагированного из лапши быстрого приготовления после двухме-
сячного се хранения при 37 °C [27].
Для измерения показателя ДП жарочного масла широко использовалось уст-
ройство Food ОН Sensor (FOS) фирмы Northern Instruments Co., штат Миннесота,
США, которое зарекомендовало себя как быстрый и надежный датчик контроля со-
стояния масла [28, 29]. К сожалению, его серийное производство прекращено. Уста-
новлено, что показатель ДП хорошо коррелирует с общим содержанием полярных
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
353
соедпиениг! в жарочном масле, для которых во многих странах установлены норма-
тивные пределы. В целом метод измерения ДП является достаточно быстрым и не-
сложным методом, указывающим на необходимый «момент отбраковки» жарочных
масел.
13.3.3.	Определение индукционного периода
Определение индукционного периода (ИП) является одним из способов ускоренно-
го тестирования. Его выполняют при относительно высоких температурах для изме-
рения устойчивости масла или жира к окислительной порче. ИП-тесты являются
средством прогнозирования, позволяющим избежать проведения длительных испы-
таний сроков храпения. Для выполнения ИП-тестов можно использовать следую-
щие инструментальные средства: приборы Rancimat производства фирмы Metrohm,
г. Базель, Швейцария; Oxidograph, фирмы Mikrolab Aarhus А/S, г. Хойберг, Дания;
Oxidative Stability Instrument {OSI) фирмы Omnion, Inc., г. Рокланд, штат Миннесота,
США.
Аппарат Rancimat широко используется на предприятиях, производящих пище-
вые масла. Он позволяет автоматизировать тест Swift или метод анализа «активного
кислорода» но значению ПЧ. Прибор Rancimat поддерживает заданную температу-
ру образца масла и обеспечивает поток воздуха (источника кислорода). Летучие
карбоновые кислоты, образующиеся по мере прогоркания масла, выдуваются возду-
хом и накапливаются в ловушке с дистиллированной водой для последующего изме-
рения электропроводности раствора. Последняя модификация этого аппарата
{Rancimat 743) позволяет анализировать до 8 образцов одновременно и выполняет
«температурную экстраполяцию», преобразуя результаты к реальной температуре
хранения. Аппарат Omnion OS1 является аналогом Rancimat 743, но с его помощью
можно анализировать до 24 образцов одновременно. В этих приборах используются
одноразовые сосуды для реактивов, что снижает время очистки и повышает точ-
ность и надежность результатов.
Аппарат Oxidograph измеряет падение давления в закрытом сосуде с образцом
масла по мере расходования в нем кислорода. В первоначальном тесте Сильвестра
{Sylvester), положенного в основу функционирования данного аппарата, масло на-
гревалось в закрытом сосуде до 100 °C и непрерывно встряхивалось перед определе-
нием ИП. Аппарат Oxidograph, позволяющий анализировать до 6 образцов одновре-
менно, работает по аналогичному принципу, с той разницей, что образец масла в нем
не встряхивается, а размешивается. Прибор FIRA-Astell, разработанный фирмой
Leatherhead Food RA и работавший на подобном принципе, больше серийно не вы-
пускается.
ИП-тесты широко распространены в пищевой промышленности и включены в
различные международные стандарты, в частности, в ISO 6886, но не следует
23 Зак s57
354
ГЛАВА 13
забывать, что они дают только прогнозный, а не фактический срок хранения. Так,
следует соблюдать осторожность при использовании аппаратов Rancirnat или
Omnion OSI для исследования эффективности отдельных антиоксидантов (напри-
мер, ВИД или ВИТ). Поскольку последние являются относительно летучими веще-
ствами, существует риск их потерь в масле под действием воздушного потока, что
может привести к заниженным показателям ИП и, соответственно, прогноза срока
хранения. В случае применения аппарата Oxidograph или FIRA-Astell этой пробле-
мы не возникает, поскольку тестирование производится в герметичном сосуде.
13.4.	Хроматографические методы анализа
13.4.1.	Анализ содержания полярных соединений
с помощью жидкостной хроматографии
Во время жарки во фритюре качество жарочных масел вследствие комбинированно-
го воздействия гидролиза, окисления липидов и полимеризации ухудшается. Эти
процессы ведут к образованию продуктов распада липидов — СЖК, моно- и дигли-
церидов, а также окисленных или полимеризированных триглицеридов, измеряе-
мых как общее содержание полярных соединений (ОСПС). Жарочные масла счита-
ются непригодными для потребления, если ОСПС превышает 25-30%, и во многих
странах приняты нормативы по ОСПС. Хотя индикатором ОСПС является измере-
ние ДП, официальным методом по ISO 8420 является определение ОСПС методом
жидкостной хроматографии на силикагеле.
Для осуществления хроматографического разделения стеклянную колонку за-
полняют силикагелем с размером ячейки сита от 70 до 230 при 5%-ном содержании
воды. После внесения 1 г образца масла в верхнюю часть колонки производят элюи-
рование неполярной фракции, состоящей в основном из неокисленных триглицери-
дов, смесью петролейного и диэтилового эфиров (в соотношении 87 : 13). После вы-
паривания растворителя неполярное содержимое определяется гравиметрический
затем по разнице вычисляется ОСПС. Для элюирования ОСПС может использо-
ваться 100%-ный диэтиловый эфир, но в этом случае извлечение для точной количе-
ственной оценки будет недостаточно полным. Для оценки эффективности колонки
применяют тонкослойную хроматографию, позволяющую проводить анализ непо-
лярной и полярной фракций.
Поскольку хроматографический анализ занимает слишком много времени, для
определения ОСПС применяют и другие методы, в том числе дифференциальную
сканирующую калориметрию и различные «экспресс-тесты», основанные на спек-
трофотометрии, измерении ДП или вязкости [30]. В последнем случае используют
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
355
устройство Fri-check фирмы MirOil (г. Аллентаун, штат Пенсильвания, США), а на
спектроскопии основан экспресс-тест VERT-FRY PRO фирмы Libra Technologies, Inc.
(г. Метючен, штат Нью-Джерси, США). Об эффективности этих тестов см. [31,32].
13.4.2.	Определение классов липидов методом ВЭЖХ
СЖК, моно- и диглицериды как продукты гидролитического распада триглицеридов
можно анализировать с помощью выокоэффективной жидкостной хроматографии
(ВЭЖХ) с использованием обычной фазовой хроматографии и простого тройного
градиента (тройной смеси растворителей с различной элюотропной способностью).
Авторы настоящей главы использовали колонку Lichrosorb Si60 (10 х 4,6 мм, 5 мкм) и
смесь толуола, этилацетата и муравьиной кислоты (табл. 13.1). Для идентификации
липидных классов использовался испарительный светорассепвающий детектор
PL-EMD 950 фирмы Poly тег Laboratories (г. Черч Среттон, графство Шропшир, Вели-
кобритания), при этом количественное определение проводилось относительно
внешних стандартов с применением метода многоуровневой калибровки.
Таблица 13.1 Градиент концентраций смеси растворителей для осуществления
разделения «нейтральных» липидных классов методом ВЭЖХ
Шаг	Время (мин)	Растворитель		Кривизна
		А, %	В, %	
0	0,4	100	0	-
1	1,5	100	0	-
2	10,5	50	50	1
3	2	50	50	-
4	16	100	0	0
Растворитель А: толуол — этилацетат — муравьиная кислота, 400 : 5 : 4; растворитель В:
этилацетат — муравьиная кислота, 99,5 : 0,5. Скорость потока: 1,5 мл/мин.
Если пищевой продукт представляет собой сырое мясо, рыбу или овощи, то при
его хранении возникают проблемы, связанные с активностью ферментов (в частно-
сти, липазы и липоксигеназы). Действие липаз или фосфолипаз приводит к образо-
ванию СЖК, являющихся благоприятным субстратом для липоксигеназ. Поэтому
при исследовании окисления липидов важно отслеживать липолиз как триглицери-
дов, так и фосфолипидов и галактолипидов (мембранных липидов) (см. главу 8).
Поскольку хроматографическое разделение нейтральных и полярных липидных
классов достигается с большим трудом, то для его осуществления оказывается необ-
ходимым использовать четвертичного градиента растворителей. При проведении
356
ГЛАВА 13
ВЭЖХ-анализа для «прогона» многошагового нелинейного градиента (табл. 13.2)
мы использовали насос Perkin Elmer серии 410, колонку Lichrosorb Si60 (100 х 4,6 мм,
5 мкм) и детектор PL-EMD 950. Этот метод, являющийся модификацией опублико-
ванного в [33] метода, позволил получить хорошо воспроизводимое разделение ней-
тральных липидов, фосфолипидов и галактолипидов (рис. 13.1).
Таблица 13.2 Градиент концентраций смеси растворителей для осуществления
разделения нейтральных и полярных липидных классов методом ВЭЖХ
Шаг	Время, мин	Растворитель				Кривизна
		А, %	В, %	С, %	D, %	
0	0,4	100	0	0	0	0
1	1,5	100	0	0	0	0
2	10,5	50	0	0	50	1,0
3	24	0	95		0	1,5
4	12	0	100	0	0	0
5	22	100	0	0	0	0
Растворитель А: толуол — этилацетат — муравьиная кислота, 400 : 6 : 4; растворитель В: мета-
нол — хлороформ — муравьиная кислота, 600 : 100 : 35; растворитель С: вода — муравьиная
кислота, 99,5 : 0,5; растворитель D: этилацетат — муравьиная кислота, 99,5 : 0,5. Скорость по-
тока: 1 мл/мин.
Рис. 13.1. ВЭЖХ-разделение нейтральных и полярных липидных классов: стандартная смесь.
Обозначения:ТС — Триглицерид, FFA — СЖК, DG — Диглицерид, MG — Моноглицерид,
MGDG — Моногалактозилдиглицерид, DGDG— Дигалактозилдиглицерид, РЕ — Фосфатидилэ-
таноламин, PI — Фосфатидилинозит, PC — Фосфатидилхолин
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
357
13.4.3.	Анализ гидроперекисей с помощью ВЭЖХ
Высокоэффективная жидкостная хроматография некоторых гидроперекисей при-
меняется как при исследовании развития окислительной порчи, так и при изучении
активности липоксигеназ в сыром мясе, рыбе и овощах. ВЭЖХ с ультрафиолетовой
детекцией при /кише волны 234 нм используют для анализа продуктов окисления
линолевой кислоты, образование которых катализировали липоксигеназы семян го-
роха, а сочетание жидкой хроматографии с масс-спектрометрией — для их иденти-
фикации [34]. При этом показана возможность осуществления анализа гидропере-
кисей, гидроокисей п кетоновых жирных кислот за один хроматографический цикл.
Для проведения ВЭЖХ-анализа гидроперекиси восстанавливают до более стабиль-
ных гидроксипроизводиых, используя реакцию с боргидридом натрия. Кроме того,
возможно также анализировать их и без этого преобразования, если для выявления
свойств гидроперекисей, образующихся при окислении линолевой и линоленовой
кислот, использовать масс-спектрометрию [35].
Имеются данные о разработке двух методик на базе люминесцентных методов
детектирования с использованием цитохрома С и люминола [36]. Эти методики
применялись при изучении образования гидроперекисей в сливочном масле и мо-
лочных спредах в процессе хранения; была отмечена их эксцресспость и чувстви-
тельность, а также высокая корреляция результатов с анализами но показателю ПЧ.
13.4.4.	Оценка содержания летучих веществ с помощью
газовой хроматографии
На последних с тадиях окисления липидов образуются разнообразные классы лету-
чих соединений — спирты, альдегиды, кетоны, алканы и органические кислоты.
Многие из них ответственны за формирование посторонних привкусов, и их содер-
жание можно легко оцепить с помощью метода газовой хроматографии. В сочетании
с масс-спектрометрией (метод ГХ-МС) он позволяет идентифицировать летучие ве-
щества. Самой сложной проблемой, которая встает перед исследователем, является
выбор и оптимизация соответствующего метода подготовки проб. Это может быть
одновременная дистилляция и экстракция, статический и динамический аромато-
графический анализ, твердофазная мпкроэкстракция и сорбционная экстракция.
13.4.4.1.	Одновременная дистилляция и экстракция
Одновременная дистилляция и экстракция (ОДЭ) — относительно простой по ис-
полнению метод подготовки проб, но занимающий довольно много времени. Чаще
всего применяют аппарат Likens-Nickerson, позволяющий производить паровую
дистилляцию при одновременном экстрагировании летучих веществ с помощью
358
ГЛАВА 13
растворителей. Образец массой 20 г кипятят в течение 90 мин с обратным потоком,
а ИИЗКОКИПЯ1ЦИЙ растворитель (например, пентан или диэтиловый эфир) кипятят в
другой колбе. Затем в конденсирующем устройстве, куда поступают оба паровых
потока, летучие вещества смешиваются с парами растворителя, конденсируются и
накапливаются в приемной колбе. После этого используется низкотемпературная
отгонка растворителя в потоке азота для концентрирования экстракта до объема,
приемлемого для прямого впрыска в газовый хроматограф. Поскольку анализируе-
мые образцы имеют достаточную молекулярную массу, данный метод обладает хо-
рошей чувствительностью и подходит для экстрагирования летучих соединений с
высокой молекулярной массой.
Потенциальные проблемы, связанные с ОДЭ, можно минимизировать за счет
введения определенных профилактических мер, например, тщательной мойки стек-
лянной посуды в целях избежания загрязнения ее моющими средствами. Источни-
ками загрязнения могут стать даже духи пли лосьон после бритья, которыми пользу-
ется лаборант-химик. Холостую экстракцию следует производить даже при исполь-
зовании высокочистых растворителей, поскольку любые присутствующие в них
примеси могут давать маскирующий эффект. Использование слишком высоких тем-
ператур при выполнении ОДЭ может приводить к искажению результатов. Иссле-
дование летучих ароматических веществ трески показало, что ошибки возникают
вследствие окисления липидов, и пх можно избежать, используя антиоксиданты
или удаляя из продукта кислород [37]. Несмотря на эти недостатки, ОДЭ применя-
ют при исследованиях сроков хранения пищевых продуктов, например, ароматизи-
рованного риса [38]. Было показано, что после 3 мсс. хранения при 30 °C и относи-
тельной влажности 84% в нем возрастает общее содержание летучих веществ, что
объясняется, в основном, образованием альдегидов и кетонов.
13.4.4.2.	Статический ароматографический анализ
Статический ароматографический анализ — очень простой метод отбора проб. Об-
разец нагревают в закрытом бюксе в течение времени, необходимого для выделения
лет учих соединений в свободное газовое пространство над образцом и для достиже-
ния равновесного состояния. Затем производят отбор газообразных проб, обычно
1-5 мл, и впрыскивают в газовый хроматограф для анализа. Этот простой и быст-
рый метод позволяет получить пробу летучих веществ, репрезентативно представ-
ляющую пищевой продукт с точки зрения органолептического восприятия, однако
он характеризуется низкой чувствительностью и позволяет обнаруживать только
соединения в высокой концентрации. Еще одним его недостатком является ограни-
ченная емкость бкжеа, что .затрудняет отбор представительной пробы пищевых
продуктов.
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
359
13.4.4.3.	Динамический ароматографический анализ
Ограничения статического ароматографического анализа можно преодолеть, ис-
пользуя динамический отбор проб, известный также как «продувка и улавливание».
Летучие вещества выдуваются из образца потоком инертного газа, направленного на
его поверхность образца или пропускаемого через жидкий образец. После этого по-
ток газа, обычно азота или гелия, проходит сквозь уловитель с абсорбентом, напри-
мер, теиаксом (Тепах) или хромосорбом (Chromosorb). Для переноса летучих ве-
ществ из уловителя в газовый хроматограф обычно используется термодесорбция,
хотя можно проводить и элюирование растворителем с последующим прямым
впрыском в газовый хроматограф [39].
В настоящее время серийно производятся устройства, автоматизирующие весь
процесс, — например, Tekmar LSC 2000 (недавно замененный новым аппаратом
Velocity ХРТ производства фирмы Teledyne Tekmar, г. Лос-Анджелес, США). Обра-
зец помещают на дно U-образной трубы, присоединенной к устройству и оснащен-
ной нагревательной рубашкой, регулируемой с помощью термореле. Поток гелия
обдувает образец и переносит летучие вещества в уловитель с теиаксом. Такая «су-
хая продувка», при которой гелий проходит только через уловитель, помогает уда-
лять избыточную влагу. Затем для переноса летучих веществ верхнюю часть колон-
ки газового хроматографа производят термодесорбцию. После этого летучие веще-
ства криофокусируются жидким азотом, верхнюю часть колонки быстро нагревают,
и начинается хроматографический цикл. Основной недостаток систем этого типа за-
ключается в том, что перед работой со следующим образцом весь предшествующий
процесс, включая хроматографический цикл, должен полностью завершиться. Это
существенно ограничивает количество образцов, которое можно проанализировать
за один день.
Альтернативой является проведение продувки и улавливания отдельно от тер-
модесорбции и газохроматографического анализа. Это позволяет осуществить сис-
тема автоматизированной термодесорбции, например, ATD 400 фирмы PerkinElmer
(г. Биконсфилд, Великобритания). Уловитель летучих веществ в этой системе
включает десорбционную трубку из нержавеющей стали, заполненную соответст-
вующим адсорбентом. Для продува образца эта трубка может подсоединяться на-
прямую пли с помощью короткого тюбинга с продувочным резервуаром (по выбору
пользователя). Это облегчает выбор формы и размера продувочного резервуара и,
следовательно, типа пищевого продукта и количества образцов. В устройстве
ATD 400 десорбционные трубки размещены в виде карусели, и поэтому содержимое
каждой из них анализируется ио очереди. Летучие вещества термически десорбиру-
ются из трубы в потоке гелия и переносятся через входную щель в холодный улови-
тель, после чего последний нагревается для переноса летучих веществ через выход-
ную щель на колонку газового хроматографа. Наличие входной и выходной щелей
360
ГЛАВА 13
позволяет оптимизировать расход гелия для каждой стадии процесса, обеспечивая
эффективный перенос летучих веществ и удаление избыточной влаги.
Такая система обеспечивает большую степень вариативности процесса продув-
ки и улавливания и характеризуется повышенной пропускной способностью образ-
цов. К ее недос таткам можно отнести, во-первых, возможный «проскок» некоторых
летучих соединений в случае чрезмерной продолжительности, высокой температу-
ры и.'ш скорости процесса продувки и улавливания. Тем не менее несмотря на воз-
можные потерн каких-то летучих соединений вследствие такого «проскока», улав-
ливаемое количество обычно пропорционально фактическому содержанию этих со-
единений в образце. Во вторых, высокий процент летучих веществ, которые были со-
средоточены в десорбционной трубке, теряется из-за использования щелей. Таким
образом, какой бы тип системы не использовался, метод продувки с улавливанием
обеспечивает значительное повышение чувствительности по сравнению со статиче-
ским ароматографпческим анализом и тем самым позволяет обнаруживать гораздо
больший спектр соединений.
13.4.4.4.	Твердофазная микроэкстракция
Еще один метод, который относительно легко выполняется и может использоваться
для всех газовых хроматографов, — это твердофазная микроэкстракцпя (So/д/ Phase
Microextruction, SPME). В аппарате используется короткое волокно из кварцевого
стекла с абсорбирующим покрытием, которое помещено в защитную полую иглу,
смонтированную иа шприцеподобном устройстве. Волокно покрыто тонким слоем
абсорбента или адсорбента (например, дивинилбензолом или полидиметплсилокса-
ном, PDMS). Для отбора проб летучих веществ волокно выдвигается из иглы и под-
вергается воздействию летучих веществ, присутствующих над образцом в закрытом
бюксе. Как и при обычном статическом хроматографическом анализе газовой среды
над продуктом, прежде чем волокно втягивается обратно в иглу, образец определен-
ное время выдерживают для достижения равновесного состояния. Для проведения
ГХ-аналпза волокно извлекают из иглы в инжекторном отверстии. После термоде-
сорбции летучие вещества попадают на колонку газового хроматографа. Этот про-
цесс легко можно автоматизировать для работы с газожидкостным хроматографом.
/Для более эффективной экстракции летучих веществ па покрытие волокна необ-
ходимо учитывать ряд параметров — температуру, длительность анализа, объем
(или концентрацию) пробы, объем свободного газового пространства над продуктом
и тип используемого сорбента. При любых заданных условиях количество конкрет-
ного абсорбированного соединения определяется коэффициентом распределения
между образцом и свободным газовым пространством, с одной стороны, и между
свободным газовым пространством и покрытием волокна, с другой. Для достижения
максимальной чувствительности следует подобрать подходящий тип и толщину по-
крытия волокна исходя из полярности и степени летучести соединения.
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
361
Один из основных недостатков данного метода заключается в том, что для полу-
чения удовлетворительных результатов необходимы предварительные испытания
для оптимизации условий его применения. В частности, это относится к определе-
нию ряда летучих соединений, для которых волоконное покрытие волокна характе-
ризуется разной селективностью. Основными преимуществами метода SPMEявля-
ются его простота, относительная экспрессность и экономичность, а также более вы-
сокая чувствительность по сравнению с обычным статическим ароматографическим
анализом. В качестве примеров применения этого метода можно привести определе-
ние содержания гсксаналя и пентаналя в отварной индейке, оценку порогов воспри-
ятия запаха ацетальдегида в молоке и воде, а также анализ свободных жирных ки-
слот в сыворотке и продуктов из нес [40-42]. При исследовании продуктов окисле-
ния липидов в молоке было установлено, что в отношении пентаналя и гексаналя
метод SPME обладает такой же чувствительностью, как метод «продувки и улавли-
вания» [43].
13.4.4,5.	Сорбционная экстракция с перемешивающим стержнем
Сорбционная экстракция с перемешивающим стержнем (Stir Bar Sorptive Extraction,
SBSE) — разработаны!! совсем недавно метод, который может рассматриваться как
вариант твердофазной микроэкстракции. Как следует из его названия, основа его
принципа действия заключается в использовании перемешивающего стержня, по-
крытого сорбентом PDMS. Отбор летучих веществ производится путем помещения
стержня пли непосредственно в жидкий образец, или в свободное газовое простран-
ство над твердым образцом. После перемешивания образца в течение 30-60 мин
стержень помещают в стеклянную трубку и устанавливают в камеру термодесорб-
ции, соединенную с газовым хроматографом.
Теоретические основы и принципы этого метода изложены в работе [44 ], где ут-
верждаем ся, ч го по сравнению с SPMEон обеспечивает 500-кратное увеличение чув-
ствительности. К сожалению, в настоящее время публикации относительно приме-
нения этого метода для изучении окисления липидов и сроков хранения пищевых
продуктов, практически отсутствуют — в литературе описан лишь один пример его
использования для определения содержания карбонильных соединений в пиве с
затхлым запахом [45].
13.4.5.	Идентификация летучих веществ
Для идентификации летучих соединений применяют детекторы нескольких типов.
Самым «универсальным» считается пламенный ионизационный детектор (Elame
Ionisation Detector, EID), обладающий хорошей чувствительностью практически ко
всем органическим соединениям в очень широком диапазоне. Он относительно
362
ГЛАВА 13
дешев, имеет простую конструкцию и удобен в обслуживании. Другие детекторы
используют для обнаружения отдельных соединений — например, пламенный фо-
тометрический детектор {Flame Photometric Detector, FPD), настраиваемый на обна-
ружение соединений, содержащих либо серу, либо фосфор. Азото-фосфорный де-
тектор {Nitrogen Phosphorus Detector, NPD) позволяет идентифицировать как азот-
содержащие, так и фосфорсодержащие соединения.
Масс-спектрометр (МС) в паре с газовым хроматографом (ГХ) (ГХ-МС) пли
жидкостным хроматографом (ВЭЖХ) может рассматриваться как своего рода «уни-
версальный» детектор. В настоящее время масс-спектрометры широко используют-
ся как относительно недорогие настольные приборы. Применение МС имеет ряд
преимуществ по сравнению с пламенными ионизационными детекторами — повы-
шенную чувствительность, возможность идентификации соединений и способность
«отсеивания» попутно извлеченных соединений. Использование библиотеки спек-
тров — бесценного инструмента для аналитика —- дает возможность быстрой иденти-
фикации, хотя изомерные соединения различаются с трудом. Для этого необходимо
собрать данные в режиме полного сканирования так, чтобы получить массы всех мо-
лекул фрагментов и, соответственно, их спектр. Однако, при наличии некоторого ко-
личества образцов-стандартов для известных соединений, данные собирают посред-
ством контроля выбранных ионов {Selected Ion Monitoring, S1M), что обеспечивает
повышенную по сравнению с полным сканированием чувствительность. При попут-
ном извлечении двух и более соединений для «распутывания» спектров двух соеди-
нений используют программное обеспечение МС с последующей количественной
оценкой их с помощью соответствующих характеристических ионных хроматограм.
Сочетание «продува и улавливания» с МС-ГХ позволило, например, идентифици-
ровать и количественно определить содержание 40 летучих соединений в образцах
молока, хранившихся 4 мое. при 25 °C [46].
Еще один тип детектора, который не был упомянут до сих пор, — это человече-
ский нос, без которого, конечно, не может работать комбинированный метод газовой
хроматографии-ольфактометрии. Этот метод может использоваться для получения
описания запахов и определения их интенсивности, а также для уточнения, какие
летучие вещества отвечают за формирование определенного запаха или посторонне-
го привкуса. Для проведения ГХ-ольфактометрии выходной поток из колонки газо-
вого хроматографа разделяется между детектором, например, FID, и нюхательным
конусом, в который дополнительно подается увлажненный воздух в целях создания
более благоприятных условий для дегустатора. Если запах обнаружен, то дегустатор
записывает описание запаха либо напротив пика анализируемого вещества на диа-
граммном самописце либо «вслепую», так, чтобы избежать влияния пика. Если не-
обходимо определить интенсивность запахов, дегустатор должен дать оценку его си-
лы. Иногда проводят экстракцию аромата и анализ разбавлений {AEDA), для чего
проводят серию разбавлений экстракта из образца до тех пор, пока запах не переста-
нет об и а ру ж и ват ься.
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
363
С появлением таких устройств, как ODO 11 (производства фирмы SGE, Inc.,
г. Остин, штат Техас, США) стало возможным относительно легко разделять
выходной поток из ГХ между нюхательным конусом и МС. Это позволяет иден-
тифицировать, количественно определять и органолептически описывать разно-
образные ароматические соединения, присутствующие в пищевом продукте.
Основной недостаток ГХ-ольфактометрии — необходимость довольно продол-
жительного обучения дегустаторов, а также длительность проведения анализа.
13.4.6.	Возможности хроматографических методов
В контексте окисления липидов основное назначение газовой хроматографии — ана-
лиз летучих соединений. Тем не менее этот метод применяется также для определе-
ния жирнокислотного состава продуктов. Например, при изучении потерь полипе-
насыщенных жирных кислот (Г1НЖК) вследствие фотоокисленпя рыбных липидов
наблюдалась линейная зависимость между потерями Ш1ЖК и ПЧ, хотя значитель-
ные потери происходили только при очень высоких значениях 114 [47]. Газовая хро-
матография использовалась и для определения профиля СЖК (например, при ис-
следовании сыра «Манчего» в процессе его созревания) [48].
Как уже отмечалось ранее, метод ВЭЖХ используется как для анализа состава
липидных классов, так и для выделения некоторых гидроперекисей. Его применяют
также как альтернативу спектральному анализу при определении в пищевых про-
дуктах МДА. Например, было показано, что метод противоточной ВЭЖХ с флуо-
ресцентным обнаружением является довольно чувствительным и воспроизводи-
мым способом определения концентрации МДА в различных пищевых продуктах —
сливочном масле, маргарине, растительном масле, мясе и рыбе [491. При исследова-
нии охлажденного свиного фарша результаты, полученные методом ВЭЖХ с приме-
нением в качестве агента для образования пар ионов цетримида (цетавлона), хорошо
коррелируют с данными химического анализа [50]. Относительно недавно
МС-ВЭЖХ использовались для анализа нелетучих продуктов окисления липидов в
растительных маслах с применением МС-ЖХ для разделения и идентификации
различных продуктов окисления триглицеридов —- эпокси-ТАГ, оксо-ТАГ, гидропс-
рокси-ТАГ и гидрокси-ТАГ [51 ].
13.5.	Особенности аналитических измерений
степени окисленности липидов
Основными вопросами, которые требуют рассмотрения, являются подготовка об-
разца пищевого продукта перед проведением анализа, экстрагирование липида из
пищевого продукта и, конечно, выбор соответствующего метода (методов). В иде-
364
ГЛАВА 13
ильном случае анализ образца должен проводиться сразу же после окончания пе-
риода хранения. Если же тестирование проводится в нескольких разных периодах
хранения, удобнее анализировать все образцы после окончания экспериментально-
го хранения. Чтобы минимизировать дальнейшие окислительные изменения, об-
разцы необходимо хранить при максимально возможной низкой температуре. Про-
ще всего обстоит дело с замороженными образцами, однако при эксперименталь-
ном хранении замороженных образцов могут возникать ряд осложнений.
Например, если при экспериментальном хранении уже начали протекать реакции
окисления, то они способны протекать и при более низких температурах хранения.
Чтобы устранить возможность дополнительных окислительных превращений с
участием свободных радикалов в промежуточный! период между эксперименталь-
ным хранением для данного конкретного образца и полным завершением всего экс-
периментального хранения, когда будет проводиться анализ всех образцов, экспери-
ментальное хранение следует производить по «обратной» схеме. Предположим, что
изучается хранение при -9 °C с периодичностью 3, 6, 9 и 12 недель и для предотвра-
щения любых окислительных изменений в морозильной камере устанавливается
температура -80 °C. Прежде всего, все образцы должны пройти выравнивающее хра-
нение при этой температуре. Затем 12-недельные образцы переносят для экспери-
ментального хранения в камеру с температурой -9 °C. Через 3 недели в эту камеру
переносят 9-недельные, через следующие 3 недели — 6-недельные образцы и т. д. Та-
ким образом, к концу 12-й недели все образцы пройдут положенное нм эксперимен-
тальное хранение при -9 °C. При этом устраняется необходимость хранить 3-не-
дельиые образцы в течение 9 недель при -80 °C.
После выемки образцов из камеры экстрагирование липидов следует произво-
дить как можно быстрее. В случае «биологических» материалов (сырых овощей, мя-
са или рыбы, 15 которых присутствуют ППЖК и/или активные ферменты) экстраги-
рование липидов должно выполняться из все еще замороженных или, по крайней
мере, нолузамороженных образцов. В противном случае повреждение клеток вслед-
ствие образования кристаллов льда даст толчок для быстрых гидролитических и
окислительных изменений. Кроме того, для предотвращения дальнейшего окисле-
ния липидов следует по возможности избегать нагревания в процессе экстрагирова-
ния (например, с помощью устройства Soxhlet пли других способов экстракции с
орошением). Другими факторами, влияющими на результаты анализа, являются
воздействие воздуха и света. Во избежание облучения продукта ультрафиолетом
следует использовать не флуоресцентное освещение, а лампы накаливания. О раз-
личных методах экстракции липидов и их сравнительных характеристиках см. рабо-
ты [52-54 ].
Относительные достоинства каждого из методов мы уже рассматривали ранее.
Выбор метода зависит от типа исследуемого пищевого продукта и предполагаемой
степени окисления липидов, а также от того, требуется ли полная расшифровка
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
365
процесса порчи или лишь оценка степени изменений. Необходимо учитывать так-
же такие факторы, как простота метода, доступность инструментария и количество
испытываемых образцов. Если требуется прогноз срока хранения, то может ока-
заться уместным использование теста ИП или измерение содержания гидропере-
кисей. С другой! стороны, результаты измерений общего количества летучих соеди-
нений пли содержания конкретных веществ должны хороню коррелировать с орга-
нолептической оценкой и потребительским восприятием прогорклости.
13.6.	Корреляция результатов аналитических
измерений с органолептической оценкой
Для определения пригодности любого аналитического метода как способа оценки
вкусового качества пищевого продукта важную роль играет степень корреляции ре-
зультатов измерений с органолептическим качеством пищевого продукта. Анализ
можно использовать для прогнозирования непосредственно вкусового качества пли
как способ определения остаточного срока хранения. В этом разделе мы приводим
обзор некоторых работ с данными о корреляциях результатов аналитических изме-
рений с органолептической оцеп кой степени окпсленностп липидов. Учитывая ши-
роту темы, основное внимание мы уделим мясным и рыбным продуктам, хотя ино-
гда мы не обойдем вниманием и другие пищевые продукты.
13.6.1.	Свободные жирные кислоты
Хотя СЖК не являются продуктами окисления, они могут влиять на восприятие
«прогорклости» непосредственно пли вследствие последующего окисления. СЖК
образуются в результате действия липаз или фосфолипаз на липиды пли фосфоли-
пиды соответственно. Например, известно, что свободные линолевая и линолено-
вая кислоты оказывают значительное влияние на развитие посторонних привкусов,
в частности горечи эмульсий при использовании соевых лецитинов [53]. Аналогич-
но, прогорклый и «козий» привкусы молочных продуктов приписывают присутст-
вию СЖК типа C/j и Сс„ а мыльный и горький привкусы коррелируют со СЖК типа
С к) и С12 [56]. И наоборот, эти вкусообразующие вещества могут играть позитив-
ную роль и совместно с липазами их используют для интенсификации созревания и
улучшения вкуса (в частности, сыров типа «Манчего»), Рекомендуется тщательно
контролировать процесс созревания так, чтобы эти СЖК можно было отслеживать
[57]. Существуют данные об образовании СЖК в сливочном масле в результате
деятельности липолитических бактерий, что дает возможность ускорить формиро-
вание вкуса масла. [58]. Таким образом, совершенно ясно, что присутствие СЖК
366
ГЛАВА 13
может оказывать прямое воздействие на восприятие вкуса продукта, которое может
положительным или отрицательным в зависимости от состава выделяющихся мо-
лекул СЖК, их молекулярной массы и тина самого продукта.
13.6.2.	Перекисное число
Перекисное число (ПЧ) определяют йодометрически путем титрования липидного
экстракта в присутствии насыщенного раствора йодида калия. Проблемы возника-
ют из-за недостаточной чувствительности, интерференции с растворимыми в липи-
дах окрашенными компонентами или вследствие дополнительного окисления, про-
исходящего во время экстрагирования липидов. Несмотря на эти ограничения зна-
чение ПЧ коррелирует с развитием прогорклости в маслах [59, 60], однако хорошая
корреляция между ПЧ и органолептической оценкой качества масел обнаруживает-
ся не всегда [61]. Корреляция между органолептической оценкой прогорклости и
ПЧ для твердых пищевых продуктов (например, для жареных снеков и скумбрии)
достаточно низка [62, 63], так что она бывает разной и зависит от типа исследуемого
пищевого продукта.
13.6.3.	2-ТБКтест
Сл епень корреляции между результатами 2-ТБК теста и органолептической оцен-
кой весьма различна. В некоторых случаях отмечается слабая корреляция или ее от-
сутствие [64, 65], а в других исследованиях обнаружена довольно хорошая корреля-
ция [66-68]. В какой-то степени вариативность результатов тестов может быть вы-
звана присутствием маскирующих соединений, не связанных с продуктами реакций
окисления липидов.
В одном из исследований обнаружена высокая положительная корреляция меж-
ду результатами 2-ТБК тестов для готового фарша из говядины и органолептиче-
ской оценкой его прогорклости, тогда как при анализе мяса индейки дегустаторы
выставили значительно более низкий балл для прогорклого запаха, несмотря на то
что тиобарбитуровое число оказалось довольно высоким [69]. Это было объяснено
недостаточной чувствительностью дегустаторов к запаху прогорклости в мясе ин-
дейки. В связи с таким результатом возникает ряд вопросов. Во-первых, действи-
тельно ли 2-ТБК тест отражает содержание важнейших летучих веществ, связанных
с неприятным запахом? Во-вторых, какие летучие компоненты важны здесь прежде
всего? В-третьих, не характеризуется ли мясо индейки какими-либо маскирующими
запахами, снижающими восприятие прогорклости?
Пример влияния летучих компонентов, не связанных с окислением липидов, на
восприятие качества пищевых продуктов приведен в исследовании хранения хека на
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
367
льду 170J. Тиобарбитуровое число, общее содержание аминоаммиачного азота и три-
метиламина коррелируют с результатами визуального осмотра и органолептиче-
ской оценкой порчи в течение всего периода хранения рыбы. Оказывается, что в дан-
ном случае наиболее значимыми показателями являются содержания аминоамми-
ачного азота и триметиламипа. Тиобарбитуровое число изменяется незначительно и
не коррелирует с другими показателями порчи, соответствуя при этом органолепти-
ческой оценке низкой степени прогорклости. Отсюда можно сделать вывод: в ком-
плексных пищевых системах протекают самые разные реакции, в результате кото-
рых продуцируются вкус- и ароматобразующие соединения. Важное значение име-
ют как экзогенные факторы (например, контаминация продукта микроорганизма-
ми), так и эндогенные (например, естественно протекающие ферментативные реак-
ции). Поэтому для получения более ясной картины изменений, происходящих в об-
разце, во многих случаях необходим более полный анализ содержания всевозмож-
ных ароматобразующих веществ.
13.6.4.	Газовая хроматография, масс-спектрометрия
и ГХ-ольфактометрия
Для измерения окислительной прогорклости в маслах и жиросодержащих пище-
вых продуктах в последнее время все чаще используется газовая хроматография
(ГХ). Летучие продукты окисления определяют как непосредственно в газовой сре-
де над продуктом методами ГХ, так и путем измерения более стабильных производ-
ных. Непосредственное измерение летучих соединений обеспечивает получение их
точного профиля, и именно в этом заключается его ценность, поскольку некоторые
из этих летучих молекул могут участвовать в формирования прогорклого запаха
или привкуса. Этот метод не требует большого количества исследуемых образцов.
Основными маркерными молекулами окислительного расщепления липидов счи-
тают альдегиды [71-73], и, в частности, гексаналь [73, 74]. Отмечена хорошая кор-
реляция между повышенной концентрацией гексаналя и органолептическим вос-
приятием прогорклого запаха и вкуса [68, 75-77]. Например, образование гексана-
ля в жарочных жирах отрицательно коррелирует с ароматическим качеством и по-
ложительно — с травянистым, прогорклым, и химическим запахами, в частности, с
запахом свежей краски [78]. Образование в мясных и рыбных продуктах других ле-
тучих молекул (1-пснтен-З-ола, 2,3-пентандиона и нонана, З-гидрокси-2-бутанона)
коррелирует с органолептической оценкой [79-81]. Тем не менее содержание мно-
гих этих летучих веществ также коррелируют с образованием гексаналя. Возможно,
именно поэтому гексаналь является наиболее часто применяемым маркером для
идентификации прогорклого постороннего привкуса, но следует помнить, что
368
ГЛАВА 13
встречаются случаи слабой корреляции содержания гексаналя с органолептиче-
ским восприятием прогорклости [82].
Иногда гексаналь используют как индикатор вторичных продуктов окисления
липидов. Авторы работы [83] для измерений образования свободных радикалов ис-
пользовали электрон-спиновый резонанс (Election Spin Resonance, ESR) и отметили
хорошую корреляцию между £57?-сигналом, образованием гексаналя и органолеп-
тической оценкой прогорклости. Подобным же образом гексаналь использовали в
качестве маркерного вещества при анализе технической осуществимости адсорбции
на силикагеле летучих продуктов окисления с последующей спектрофотомсрией от-
ражения в ближней инфракрасной области спектра [84].
Применение ГХ-ольфактометрии в комбинации с ГХ-МС позволяет идентифи-
цировать вещество и получать описание его запаха. При этом появляется возмож-
ность связать органолептические дескрипторы вкуса и запаха с конкретным вещест-
вом. При исследовании регидратировапных овощей было установлено, что 2-метил-
пропанол ассоциируется с шоколадным ароматом, тогда как 2,3-бутадион — с
ароматом жженки и жира 185]. Показано, что летучие компоненты вносятзначитель-
ный вклад в формирование вкуса и аромата рсгпдратированных овощей. Таким обра-
зом с тановится возможным связать содержание молекул летучих веществ с основны-
ми органолептическими дескрипторами вкусо-ароматических свойств продукта.
13.6.5.	Электронный нос
Близким к газохроматографическим способам определения летучих веществ явля-
ется метод, построенный на использовании «электронного носа». В его основе лежит
использование матрицы газовых датчиков для анализа летучих продуктов окисле-
ния липидов, которые могут выделяться в ходе хранения пищевого продукта. Этот
метод был использован для обнаружения прогорклости в неочищенном оливковом
масле, а также для изучения окисления липидов сельди [86-88]. Результаты иссле-
дований на сельди показали, что его можно применять как быстрый и неразрушаю-
щий способ выявления начала прогоркания. Будучи надежным переносным устрой-
ством, несложным в эксплуатации, электронный нос может дать явные выгоды л
создаст реальные возможности упростить процедуру измерения прогорклости.
13.6.6.	Флуоресцентные методы
Наличие самопроизвольной флуоресценции коррелирует с образованием альдеги-
дов и органолептической оценкой прогорклости. Показано, что для мяса увеличение
интенсивности флуоресценции в процессе хранения является следствием реакций
между альдегидами, образующимися при окислении липидов, и белковой матрицей.
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
369
Для определения корреляции между данными о флуоресценции, прогорклостью
(которая оценивалась органолептически), содержанием летучих соединений
(ГХ-МС) и результатами 2-ТБК теста применялись методы многомерной регрессии
[89]. Результаты подтвердили, что повышение интенсивности флуоресценции в
процессе хранения обусловлено присутствием альдегидов, реагирующих с белковой
матрицей мяса. Полученные данные указывают на то, что флуоресценция мясного
сырья является полезным свойством для проведения неразрушающих методов ана-
лиза процессов окисления мясопродуктов.
13.7.	Аналитические методы и увеличение срока
хранения
Экономическую эффективность оценки развития прогорклости можно оценить по
нескольким аспектам. Во-первых, отслеживая образование продуктов окисления
липидов можно лучше понять механизм формирования посторонних привкусов
(например, является ли образование свободных жирных кислот в результате гидро-
лиза липидов непосредственной причиной изменения вкуса, или это происходит
вследствие их окисления? Может быть, действует другой механизм?) Поняв этот
механизм, можно разработать более адекватные стратегии предотвращения измене-
ния вкуса пищевых продуктов.
Другим важным преимуществом оценки развития окислительной прогорклости
является идентификация маркеров окислительной порчи. Если удастся идентифи-
цировать и проанализировать маркерную молекулу вещества, коррелирующего с
органолептическим восприятием постороннего прогорклого привкуса и особенно с
неприятием продукта потребителем, то это принесет дополнительные выгоды. На-
пример, может появиться возможность разработать улучшенные индикаторы окис-
лительной порчи, пригодные для прогнозирования сроков хранения. Пусть это не
улучшит стабильностьпродукта, по поможет определить потенциально слабые места
в сбытовой цепи, что в конечном счете приведет к повышению качества продукта.
Кроме того, наличие хороших маркеров окислительной порчи значительно облегчит
изучение действия антиоксидантов и, конечно, разработку новых стратегий повыше-
ния стабильности продукта. Если мы получим возможность надежного обнаружения
прогорклости на ранней стадии экспериментального хранения, то процесс тестирова-
ния срока годности можно значительно сократить. Это особенно важно для заморо-
женных пищевых продуктов, в которых формирование достаточно высоких концен-
траций летучих молекул, позволяющих достаточно надежно обнаруживать прогорк-
лость с помощью подготовленных дегустаторов, может занять несколько месяцев. И,
наконец, маркеры окислительной порчи могут не только подкреплять, но и облегчать
интерпретацию результатов органолептического анализа.
24 Зак. 557
370
ГЛАВА 13
В этой главе основное внимание мы уделили анализу продуктов окисления ли-
пидов, но полезным маркером при прогнозировании остаточных сроков хранения
продуктов может оказаться и количественная оценка нативных или дополнительно
вносимых антиоксидантов. Если известны кинетические закономерности расходо-
вания антиоксидантов, их можно использовать при разработке, например, темпера-
турно-временных индикаторов.
13.8.	Некоторые выводы и тенденции
13.8.1.	Краткое резюме
Мы надеемся, что данная глава позволила читателям получить представление об ог-
ромном числе методов, применяющихся для оценки степени окисленности липидов
пищевых продуктов, пх применимости, преимуществах и недостатках. Во многих
случаях приходится искать компромисс между простотой применения метода и воз-
можностями, которые этот метод предоставляет исследователю. Естественно, неко-
торые методы подходят для одних продуктов, а другие — для иных.
Наличие надежного маркера окислительной порчи всегда является полезным,
даже если у него пет прямой корреляции с органолептической оценкой прогоркло-
сти. Его обнаружение и количественный анализ используются для установления
факта окисления липидов и, самое главное, для выявления причины появления по-
стороннего привкуса. Факт наличия посторонних привкусов и запахов используют
для оценки полноты технологической обработки продукта и степени устранения
окисления липидов. Если определяется лишь ограниченная степень окисления, то
могут возникнуть сложности с установлением ее существенности с органолептиче-
ской точки зрения.
Методы анализа состава летучих соединений, как правило, дают более полную
картину механизма окисления липидов. Опубликованные данные свидетельствуют
о том, что между содержанием основных летучих соединений и органолептическим
восприятием прогорклости действительно наблюдается хорошая корреляция. В ча-
стности, сочетание методов ГХ-МС и ГХ-ольфактометрии с органолептическим
описанием основных оттенков вкуса и запаха прогорклости дает возможность вы-
явить возможные источники этих пороков.
Тем не менее хорошая корреляция между аналитическими данными и органо-
лептической оценкой подготовленных дегустаторов — это только часть дела. Необхо-
димо также знать, почему эта корреляция существует. Это очень важно для ясного
понимания причинно-следственных связей, без которых может оказаться
ненадежной экстраполяция полученных данных на условия, отличные от экспе-
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
371
риментальных. Наконец, самое трудное — это определить, в какой степени метод
анализа окислительных изменений продукта дает возможность предсказать реакцию
потребителя и признание им продукта непригодным. Если удается найти этот
последний элемент цепи вопросов и ответов, то становится возможной разработка,
например, улучшенных маркеров качества, а также модифицированных темпера-
турно-временные индикаторов, повышающих точность прогноза срока хранения.
13.8.2.	Некоторые тенденции
Предпочтение потребителями натуральных, «настоящих» пищевых продуктов, по-ви-
димому, и в дальнейшем будет оказывать влияние на выбор маркерных соединений,
используемых учеными для обеспечения требуемых вкусовых качеств продукта. Ос-
новные трудности здесь связаны с выбором наиболее «естественных» вариантов под-
готовки продуктов (то есть вариантов, которые потребитель признает соответствую-
щими его собственному кулинарному опыту), соответствующие ожиданиям все более
осведомленных потребителей. Развитие прогорклости в пищевых продуктах — давняя
и комплексная проблема, которая пока нс имеет общего решения, и поэтому каждый
тип пищевой системы следует рассматривать по отдельности.
Важным аспектом исследований сроков хранения является органолептическая
оценка продукта группой дегустаторов — она и в дальнейшем будет своего рода «зо-
лотым стандартом». Вместе с тем массовое исследование влияния новых антиокси-
дантов на самые разные пищевые системы только группами подготовленных дегу-
статоров потребует слишком много времени и средств, в связи с чем важную роль в
будущем будут играть инструментальные методы контроля.
Кроме традиционных методов, рассмотренных в этой главе, появились и отно-
сительно новые, которые в будущем получат широкое распространение. Одним из
таких методов является Е57?-спектроскония, уже использованная для определения
окислительной стабильности и при оценке активности антиоксидантов. Подробнее
об этом методе, в том числе о взаимосвязи между концентрацией свободных ради-
калов и Е5/?-сигналом, см. [90]. Метод ЯМР применялся при изучении окислитель-
ной устойчивости темного и светлого мяса скумбрии [91], и полученные результаты
хорошо согласуются с данными, полученными традиционными методами. Для из-
мерения антпокислительной активности и стойкости к окислению (по крайней ме-
ре, некоторых пищевых продуктов) может использоваться поглощающая способ-
ность кислородных радикалов (О RAC-метол). В исследовании 33-х образцов необ-
работанного оливкового масла ее значения хорошо коррелировали с общим
содержанием фенолов и (в меньшей степени) со значениями ИП, определенными с
помощью прибора Rancimat [92].
Для измерения степени окисленности липидов, например, для количественной
оценки гсксаналь-белковых аддукторов в модельных образцах мяса использовался
372
ГЛАВА 13
метод ELISA [93]. Его результаты на основе анализа моноклональных и поликло-
нальных антител хорошо коррелируют с содержанием летучих веществ и данными
2-ТБК теста.
«Электронный нос» с матрицей датчиков, «электронный язык» на основе липид-
ных мембран и химические масс-спектрометрические сенсоры — все эти устройства
могут успешно применяться для обнаружения посторонних привкусов [94]. Для по-
лучения и интерпретации результатов зачастую применяют многомерный анализ
данных или хемометрия. Последняя может также использоваться для обработки и
сравнения больших объемов данных, полученных, например, в результате анализа
летучих соединений и органолептической оценки образцов при тестировании срока
хранения.
Дополнительная литература
1.	АКОП, С. С., MIN, D. В. Food Lipids: Chemistry, Nutrition und Biotechnology. — Marcel
Dekker: NY, 2002.
2.	ALLEN, J. C., HAMILTON, R. J. Rancidity in Foods — Aspen Publishers: Gaithersburg, MD,
1999.
3.	BAIGRIE, B. Taintsand Off-flavours in Food. — Woodhead Publishing: Cambridge, 2003.
4.	BREMNER, IL A. Safely and Quality Issues in Fish Processing. — Woodhead Publishing:
Cambridge, 2002.
5.	ERICKSON, M. С., II UNG, Y. C. Quality in Frozen Food. — Chapman and Hall: London, 1997.
6.	FRANKEL, E. N. Lipid Oxidation. — The Oily Press: Dundee, 1998.
7.	O’BRIEN, R. D„ FARR, W. E„ WAN, P. J. Introduction to Fats and Oils Technology. - AOCS
Press: Champaign, IL, 2000.
8.	PEARSON, A. M., DUTSON, T. R. Quality Attributes and Their Measurement in Meat, Poultry
and Fish Products. — Blackie: Glasgow, 1994.
9.	ROUSEFF, R. L., CADWALLADER, K. R. Headspace Analysis of Foods and Flavours: Theory
and Practice. — Kluwer Academic/Plenum Publishers: NY, 2001.
10.	SIKORSKI, Z. E., KOLAKOWSKA, A. Chemical and Functional Properties of Food Lipids. -
CRC Press: Boca Raton, FL, 2002.
Литература
1.	LABUZA, T. P. Kinetics of lipid oxidation in foods // CRC Critical Reviews in Food
Technology, 1971, 2(3) 355-405.
2.	ALLEN, J. C., HAMILTON, R. J. Rancidity in Foods. — Aspen Publishers: Gaithersburg, MD,
1999.
3.	ERICKSON, M. C., HUNG, Y. C. Quality in Frozen Foods. — International Thomson
Publishing: NY, 1997.
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
373
4.	BRYHNL Е. A., BYRNE, D. V., RODBOTTEN, М„ CLAUDI-MAGNUSSEN, С.,
AGERHEM, IL,JOHANSSON, М., LEA, Р., MARTEN, М. Consumer perceptions of pork in
Denmark, Norway and Sweden // Food Qiial Pref., 2002, 12(5) 257-266.
5.	TIMMERMAN, F., MEGREMIS, C. More to it than meets the eye // Food Ingred. Anal. Int.,
1996,18(3) 41-43.
6.	MENDEZ, E., SANHUEZA, J., SPEISKY, IL, VALENZUELA, A. Validation of the
Rancimat test for the assessment of the relative stability of fish oils // J. Am. Od Chem. Soc.,
1996, 73(8), 1033-1037.
7.	POLVI, S. M„ ACKMAN, R. G., LALL, S. P„ SAUNDERS, R. L. Stability of lipids and
omega-3 fatty acids during frozen storage of Atlantic salmon //J. Food Proc. Pres., 1991,15(3),
167-181.
8.	PETUKHOV, L, MALCOLMSON, L. J., PRZYBYLSKI, R„ ARMSTRONG, L. Storage
stability of potato chips fried in genetically modified canola oils // J. Am. Od. Chem. Soc., 1999,
76(8), 889-896.
9.	NARASIMHAN, S„ RAJALAKSHMI, D., CHAND, N„ MAHADEVIAH, B„ INDIRAMMA,
A. R. Palm oil quality in different packaging materials — sensory and physiochemical
parameters //J. Am. Od Chem. Soc., 2001, 78(3), 257-264.
10.	KOCH, S., KLEIN, D. Investigations on the pull date of lard // Fleischwirtschaft, 2000, 80(6),
99-102.
11.	SANDHU, K. S., BAL, A., AHLUWALIA, P. Studies on suitability of cultivar, frying medium
and packaging for potato chips //J. Food Sci. Agric., 2002, 39(4), 394-402.
12.	KAMIL, J. Y. V. A., YOU-JIN-JEON, SHAHIDI, F. Antioxidative activity of chitosans of
different viscosity in cooked comminuted flesh of herring (Clupea harengus) //Food Chem.,
2002, 79(1), 69-77.
13.	MURTHI, T. N„ SHARMA, M„ DEVDHARA, V. D„ CHATTERJEE, S„ CHAKRA-
BORTY, В. K. Storage stability of edible oils and their blends // J. Food Sci. and Technol. -
India, 1987,24(2), 84-87.
14.	Maximising the life of frying oil //Asia Pacific Food Industry, 2001, 13(6), 28-30.
15.	HAWRYSH, Z.J., ERIN, M. K., KIM, S. S., HARDIN, R. T. Sensory and chemical stability of
tortilla chips fried in canola oil, com oil and partially hydrogenated soybean oil //J. Am. Oil
Chem. Soc., 1995, 72(10) 1123-1130.
16.	GROMOPHONE, M. A. Anisidine value as a measure of latent deterioration of fats //
Grasas-y-Aceites, 1991, 42(1), 8-13.
17.	CASTRO, M. E., MASSON, S. L., VALENZUELA, G. F. Kinetics of accelerated deterioration
of grapeseed oil // Alimentos, 1986, 11(4), 5-8.
18.	CATTANEO, P., CANTONI, C. Chemical indices for evaluation of the quality of frozen beef
// Ingegneria Alimentare le Conserve Animali, 1995, 11(4), 16-20.
19.	HAVENS, A. L„ FAUSTMAN, C„ SENEGAL, A., RIESEN, J. W. Use of thiobarbituric acid
reactive substances at 450 nm to measure oxidation in freeze-dried meats // IFT Annual
Meeting: Book of Abstracts, 1996.
20.	FERNANDEZ, J., PEREZ-ALVAREZ, I. A., FERNANDEZ-LOPEZ, J. A. Thiobarbituric
acid test for monitoring lipid oxidation in meat // Food Chem., 1997, 59(3), 345-353.
21.	GABBLER, D. M., JONES, S. J., MANDIGO, R. W. Adaptation of microplate reader for
measuring oxidative rancidity in meat products //Meat. Sci., 1997, 62(2), 193-198.
374
ГЛАВА 13
22.	BAIER, В., HARMS, J., KRUEGER, E. Application of continuous flow analysis technology
for quality control in the brewery industry. V. Determination of the thiobarbituric acid count
in malt, brewing wort and beer //MonatsschriftfuerBrauwissenschaft, 1994,47(9), 278-283.
23.	GUILLEN-SANS, R., GUZMAN-CHOZAS, M. The thiobarbituric acid (TBA) reaction in
foods: a review // Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 1998, 38(4), 315-330.
24.	NARASIMHAN, S„ SARVA-MANGALA, G. K., VASANTH-KUMAR, A. K„ CHAND, N„
RAJALAKSHMI, D. Kinetics of the Kreis test through response surface methodology //
J. Am. Oil Chem. Soc., 1994,71(11), 1267-1271.
25.	NARASIMHAN, S„ VASANTH-KUMAR, A. K., RAVVI, R„ CHAND, N. Optimisation of
Kreis test for edible oils // J. Food Lipids, 1999, 6(2), 107-115.
26.	WHEATLEY, R. A. Some recent trends in the analytical chemistry of lipid peroxidation //
Trends in Analytical Chemistry, 2000, 19(10), 617-628.
27.	YEN, G. C., LAI, S. H. Oxidative stability of instant noodles fried with sesame oil-vegetable
oil blends //J. of the Chinese Agricultural Chemical Society, 1989, 27(2), 196-201.
28.	WU, P.-F., NAWAR, W. W. A technique for monitoring the quality of used frying oils //J. Am.
Oil Chem. Soc., 1986, 63(10), 1363-1367.
29.	DU PLESSIS, L. M., MEREDTTEI, A. I. Palm olein quality parameter changes during
industrial production of potato chips //J. Am. Oil Chem. Soc., 1999, 76(6) 731-738.
30.	TAN, С. P., CHE-MAN, Y. B. Quantitative differential scanning calorimetric analysis for
determining total polar compounds in heated oils //J. Am. Oil Chem. Soc., 1999, 76(9),
1047-1057^
31.	CH U, Y. H. A comparative study of analytical methods for evaluation of soybean oil quality //
J. Am. Oil Chem. Soc., 1991, 68(6), 379-384.
32.	GERTZ, C. Routine analysis of deep-frying fats and oils // Lipid Technology, 2001, 13(2),
44-47.
33.	HAMMOND, E. W. Chromatography for the Analysis of Lipids. — CRC Press: London, 1993.
34.	WU, Z„ ROBINSON, D. S„ DOMONEY, C„ CASEY, R. High-performance liquid
chromatographic analysis of the products of linoleic acid oxidation catalysed by pea (Pisum
sativum) seed lipoxygenases //J. Agric. Food Chem., 1995, 43(2). 337-342.
35.	NUNEZ, A., FOGLIA, T. A., PIAZZA, G. J. Characterisation of lipoxygenase oxidation
products by high-performance liquid chromatography with electron impact-mass
spectrometric detection //Lipids, 2001, 36(8), 851-856.
36.	CHRISTENSEN, T. C., HOLMER, G. Lipid oxidation determination in butter and dairy
spreads by HPLC //J. Food Sci., 1996, 61(3), 486-489.
37.	MCGILL, A. S., HARDY, R. Artefact production in the LikensNickerson apparatus when used
to extract the volatile flavorous components of cod //J. Sci. Food Agric., 197 7, 28(1), 89-92.
38.	WIDJAJA, R., CRASKE, J. D., WOOTTON, M. Changes in volatile components of paddy,
brown and white fragrant rice during storage //J. Sci. Food Agric., 1996, 71(2), 218-224.
39.	KARAHAD1AN, C., JOHNSON, K. A. Analysis of headspace volatiles and sensory
characteristics of fresh corn tortillas made from fresh masa dough and spray-dried masa flour
//J. Agric. Food. Chem., 1993, 41(5), 791-799.
40.	BRUNTON, N. P. CRONIN, D. A., MONAHAN, F. J., DURCAN, R. A comparison of
solid-phase microextraction (SPME) fibres for measurement of hexanal and pentanal in
cooked turkey //Food Chem., 2000, 68(3), 339-345.
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
375
41.	VAN AARDT, М„ DUNCAN, S. Е., BOURNE, D„ MARCY,J. Е„ LONG, Т. Е„ HACKNEY,
С. R., HEISEY, С. Flavour threshold for acetaldehyde in milk, chocolate milk, and spring
water using solid phase microextraction gas chromatography for quantification //_/. Agric.
Food Chem., 2001, 49(3), 1377-1381.
42.	TOMAINO, R. M„ PARKER, J. D„ LARICK, D. K. Analysis of free fatty acids in whey
products by solid-phase microextraction //J. Agric. Food Chem., 2001, 49(8), 3993-3998.
43.	MARS1LI, R. T. Comparison of solid-phase microextraction and dynamic headspace methods
for the gas chromatographic-mass spectrometric analysis of light-induced lipid oxidation
products in milk //J. Chromatogr. Sci., 1999, 37(1), 17-23.
44.	BALTUSSEN, E., SANDRA, P., DAVID, F., CRAMERS, C. Stir bar sorptive extraction
(SBSE), a novel extraction technique for aqueous samples: theory and principles // J.
Microcolumn Sep., 1999, 11(10), 737-747.
45.	OCHIAI, N., SASAMOTO, K., DAISHIMA, S., HEIDEN, A. C., HOFFMAN, A.
Determination of stale-flavour carbonyl compounds in beer by stir bar sorptive extraction
with in-situ derivatization and thermal-desorption-gas chromatography-mass spectrometry
//J. Chromatogr. A., 2003, 986(1), 101-110.
46.	VALERO, E„ VILLAM1EL, M„ MIRALLES, B., SANZ, J., MART INEZ-CASTRO, I.
Changes in flavour and volatile components during storage of whole and skimmed UFIT milk
// Food Chem., 2001, 72(1), 51-58.
47.	KOLAKOWSKA, A., SZCYG1ELSKI, M., GLOWACKA, D. Losses in n-3 PUFAs during
oxidation of fish lipids / / Polishjoumal of Food and Nutrition Sciences, 1998,7/48(1), 41-49.
48.	POVEDA, J. M„ PEREZ-COELLO, M. S„ CABEZAS, L. Evolution of the free fatty acid
fraction in Manchego cheese during ripening // Milchwissenschaft, 1999, 54(12), 685-687.
49.	BERGAMO, P„ FEDELE, E., BALESTRIERI, M„ ABRESC1A, P„ FERRARA, L.
Measurement of malondialdehyde levels in food by high-performance liquid chromatography
with fluorometric detection //J. Agric. Food Chem., 1998, 46(6), 2171-2176.
50.	KEY-WHANG. High performance liquid chromatography (HPLC) detection of
malonaldehyde-thiobarbituric acid (MA-TBA) complex in ground pork // Food Sci, Nutr„
1999,4(3), 171-174.
51.	STEENHORST-SLIKKERVEER, L„ LOUTER, A., JANSSEN, H. G„ BAUER-PLANK, C.
Analysis of nonvolatile lipid oxidation products in vegetable oils by normal-phase
high-performance liquid chromatography with mass spectrometric detection // J. Am. Oil.
Chem. Soc., 2000, 77(8), 837-845.
52.	UNDELAND, I., HARROD, M., LINGNERT, H. Comparison between methods using
low-toxicity solvents for the extraction of lipids from herring (Clupea harengus) // Food
Chem., 1998, 61(3), 355-365.
53.	CROWE, T. D„ CROWE, T. W., JOHNSON, L. A., WHITE, P. J. Impact of extraction
method on yield of lipid oxidation products from oxidised and unoxidised walnuts //J. Am. Oil
Chem. Soc., 2002, 79(5), 453-456.
54.	BOSELLI, E„ BONOLI, M„ CABONI, M. F., LERCKER, G. Determination of cholesterol
oxidation products in the supercritical carbon dioxide extract of egg yolk powder: comparison
with conventional liquid solvent extraction methods // European Food Res. Technol., 2002,
215(1), 72-75.
376
ГЛАВА 13
55.	STEPHAN, A., STEINHART, Н. Bitter taste of unsaturated free fatty acids in emulsions:
contribution to the off-flavour of soyabean lecithins // European Food Res. Tech., 2000, 212(1),
17-25.
56.	WOO, A. H. Y. Characterisation of the relationship between free fatty acids and dairy flavours
// Diss. Ahs. int.-B, 1983, 44(3), 742.
57.	EERNANDEZ-GARCIA. E., LOPEZ-FANDINO, R„ ALONSO, L„ RAMOS, M. The use of
lipolytic and proteolytic enzymes in the manufacture of Manchego type cheese from ovine and
bovine milk //,/. Dairy Set., 1994, 77(8), 2139-2149.
58.	FAID, M„ CHABARD, J. L., BERGER, J. A., LARPENT, J. P. Experimental processing of
Moroccan smen: application of lipolytic microorganisms // Revue Franqaise Corps Gras., 1989,
36(5), 221-225.
59.	CHUN, H. N., KIM, Z. U. Evaluation of soyabean oil rancidity by pcntanal and hexanal
determination //J. Korean Agric. Chem. Soc., 1991, 34(2), 149-153.
60.	MALCOLMSON, L. IE, VAISEY-GENSER, M„ PRZYBYLSKI, R„ RYLAND, D„ ESKIN,
N. A. M., ARMSTRONG, L. Characterisation of stored regular and low-linolenic canola oils at
different levels of consumer acceptance //J. Am. Oil Chem. Soc., 1997, 73(9), 1153-1160.
61.	MOR-AINI-IDR1S, ABDULLAH, A., HALIM, A. H. Evaluation of palm oil quality:
correlating sensory with chemical analysis //J. Am. Oil Chem. Soc., 1992, 69(3), 272-275.
62.	PADDMAJA, R. J., RAMESH, V. B., SUDERSHAN, R. V..NADAMUNI, N. A. Suitability of
chemical parameters in setting quality standards for deep-fried snacks // Food Dual. Pref.,
2001, 12(4), 223-228.
63.	HARDY, R., SMITH, J. G. M. The storage of mackerel (Scomber scornbrus). Development of
histamine and rancidity //J. Sci. Food Agric., 1976, 27(7), 595-599.
64.	KOLKOWSKA, A., DEUTRY, J. Some comment on the usefulness of 2-thiobarbituric acid
test (ТВA) for the evaluation of rancidity in frozen fish // Nahrung, 1983, 27(5), 513-518.
65.	STOICK, S. M„ GRAY, J. L, BOOREN, A. M., BUCKLEY, D. J. Oxidative stability of
restructured beef steaks processed with oleoresin rosemary, tertiary butylhydro-quinone, and
sodium tripolyphosphate //J. FoodSci., 1991, 56(3), 597-600.
66.	MARCUSE, R., POKORNY. J. Higher correlation with sensory evaluation of oxidative
rancidity by modified TBA test // Fett Witssenschafl Technologic - Fat Sci. Tech., 1994,96(5),
185-187.
67.	BOU, R„ GUARDIOLA, F., GRAU, A., GRIMPA, S„ MANICH, A., BARROETA, A,
CODONY, R. Influence of dietary fat source, alpha tocopherol and ascorbic acid
supplementation on sensory quality of dark chicken meat // Poultry Sci., 2001,80(6), 800-807.
68.	MIELNIK, M. B, AABY, K., ROLFSEN, K„ ELLEKJAER, M. R., NILSOSON, A. Quality of
comminuted sausages formulated from mechanically deboned poultry meal // Meat Sci., 2002,
61(1), 73-84.
69.	YOUNATHAN, M. T„ MARJAN, Z. M„ ARSHAD, F. B. Oxidative rancidity in stored ground
turkey and beef //J. Food Sci., 1980, 45(2), 274-278.
70.	RUIZ-CAPILLAS, C., MORAL, A. Correlation between biochemical and sensory quality
indices in hake stored in ice // Food Res. Int., 2001, 34(5), 441-447.
71.	DEWINNE, A., DIRINCK, P. Studies on vitamin E and meat quality. 2. Effect of feeding high
vitamin E levels on chicken meat quality //J. Agric. Food Chem., 1996, 44(7), 1691-1696.
АНАЛИЗ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕННОСТИ ЛИПИДОВ
377
72.	FREEMAN, D. W., SHANNON, С. W. Rancidity in frozen catfish fillets as influenced by
antioxidant injection and storage //J. Aquatic Food Prod. Tech., 1994, 3(1), 65-76.
73.	TIMON, A. LB., CAVA, R„ GARCIA, R.J., CARMONA, J. M„ SOARES, M„ BOTE, C.J. L.
Dietary alpha tocopherol acetate supplementation modifies volatile aldehyde and sensory
properties of dry cured ham // Irish J. Agric. Food Res., 1999, 38(1), 137-142.
74.	CRAIG, J. A., BOWERS, J. A., WANG, X. Y„ SEIB, P. A. Inhibition of lipid oxidation in meats
by inorganic phosphate and ascorbate salts //J. Food Sci., 1996, 61(5), 1062-1067.
75.	FRITSCH, C. W., GALE, J. A. Hexanal as a measure of rancidity in low fat foods //J. Am. Oil
Chem. Soc., 1977, 54(6), 225-228.
76.	CABRAL, A. C. D. Determination of hexanal in fat-rich foods by GLC // Coletanea do
Institute de Tecnologia de Aliment os, 1979, 10, 73-97.
77.	ST. ANGELO, A. J., VERCELLOTTI, J. R„ LEGRTENDRE, M. G„ VINNETT, C. IL,
KUAN, J. W., JAMES, C., DUPUY, II. P. Chemical and instrumental analysis of warmed-over
flavour in beef//./. FoodSci., 1989, 52(5), 1163-1168.
78.	BREWER, M. S., VEGA, J. D., PERKINS, E. G. Volatile compounds and sensory
characteristics of frying fats //J. Food Lipids, 1999, 6(1), 47-61.
79.	JIUMAN, J., KHAYAT, A. Quality evaluation of raw tuna by gas chromatography and sensory
methods //J. FoodSci., 1981,46(3), 868-873.
80.	BUSCAILHON, S„ BERDAGUE, J. L„ BOUSSET, J„ CORNET, M„ GANDEMER, G,
TOURAILLE, C., MONIN, G. Relations between compositional traitsand sensory qualities of
French dry-cured ham //Meat Sci., 1994, 37(2), 229-243.
81.	BREWER, M. S., IKINS, W. G., HARBERS, C. A. Z. TBA values, sensory characteristics and
volatiles in ground pork during long term frozen storage — effects of packaging //./. Food Sci.,
1992, 57(3), 558-563,580.
82.	CRACKEL, R. L„ GRAY, J. L, BOOREN, A. M„ PEARSON, A. M„ BICKLEY, D. J. Effect of
antioxidants on lipid stability in restructured beefsteaks //J. FoodSci., 1988,53(2), 656-657.
83.	NISSEN, L. R., MANSSON, L„ BERTELSEN, G„ HUYNH-BA, T„ SKIBSTED, L. H.
Protection of dehydrated chicken meat by natural antioxidants as evaluated by electron spin
resonance spectrometry //J. Agric. Food Chem., 2000, 48(11), 5548-5556.
84.	ZFIANG, IL Z., LEE, T. C. A novel gel adsorption/near infrared spectroscopic method for the
determination of hexanal as an example of a volatile compound //J. Agric. Food Chem., 1997,
45(8), 3083-3087.
85.	RUTH, S. M„ ROOZEN, J. P„ COZIJSEN, J. L„ POSTHUMUS, M. A. Volatile compounds
of rehydrated French beans, bell peppers and leeks. II Gas chromatography/sniffing port
analysis and sensory evaluation // Food Chem., 1995, 54(1), 1-7.
86.	APARICIO, R„ ROCHA, S. M„ DELGADILLO, L, MORALES, M. T. Detection of rancid
defect in virgin olive oil by the electronic nose //./. Agric. Food Chem., 2000, 48(3), 853-860.
87.	GARCIA-GONZALEZ, D. L„ APARICIO, R. Detection of defective olive oils by metal oxide
sensors // European Food Res. Tech., 2002, 215(2), 118-123.
88.	HAUGEN, J. E., UNDERLAND, I. Lipid oxidation in herring fillets (Clupea harengus) during
ice storage measured by a commercial hybrid gas-sensor array system //./. Agric. Food Chem.,
2003, 51(3), 52-59.
378
ГЛАВА 13
89.	WOLD, I. P„ MIELNIK, M. K., PETTERSEN, K. A., RAARDSETH, P. Rapid assessment of
rancidity m complex meat products by front face fluorescence spectroscopy //,/. Food Sci.,
2002, 76(6), 2397-2404.
90.	ANDERSON, M. L., SKIBSTED, L. H. Detection of early events in lipid oxidation by electron
spin resonance spectroscopy // European J. Lipid Sci. Technol., 2002, 104(1), 65-68.
91.	SIIAHIDI, F., S PURVEY, S. A. Oxidative stability of fresh and heat-processed dark and light
muscles of mackerel //J. Food Lipids, 1996, 3(1), 13-26.
92.	NINFALI, P„ BACCFIIOCCA, M., BIAC1OTTI, E„ SERVILI, M„ MONTEDORO, G.
Validation of the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) parameter as a new index of
quality and stability of virgin olive oil //J. Am. Oil Chem. Soc., 2002, 79(10), 977- 982.
93.	ZIELINSKI, T. L„ SMITH, S. A., PESTKA, J. J., GRAY, J. L, SMITH, D. M. ELISA to
quantify hexanal-protcin adducts in a meat model system //J. Agric. Food Chem., 2001,49(6),
3017-3023.
94.	KRESS-ROGERS, E., BR1MELOW, C. J. B. Instrumentation and Sensors for the Food
Industry. — Woodhead Publishing: Cambridge, 2001.
ГЛАВА 14
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
С. Мизрахи,
Израильский технологический институт «Технион»
14.1.	Введение
В настоящее время пищевая промышленность остро нуждается в получении необхо-
димой информации для определения срока хранения своих продуктов относительно
быстро. Это имеет большое значение для маркировки срока годности, организации
хранения и сбыта пищевых продуктов [1]. Кроме того, такая информация использу-
ется при исследовании возможностей пролонгирования срока хранения за счет вне-
сения изменений в рецептуру и технологию продукта. По практическим соображе-
ниям, особенно в случае длительного хранения, промышленность прибегает к мето-
дам ускоренного тестирования, значительно сокращающим процесс получения не-
обходимых экспериментальных данных. В контексте данной главы понятие уско-
ренного тестирования срока хранения (ASLT, Accelerated Shelf-Life Testing) мы бу-
дем относить к любому методу, позволяющему производить оценку стабильности
продукта на основе данных, полученных за значительно более короткий по сравне-
нию с фактическим сроком хранения продукта период времени.
В этой главе основное внимание мы уделим научным основам ASLT, а также рас-
смотрим существующие в настоящее время методы проведения испытаний (тестов)
и проблемы, возникающие в ходе их применения. В конце главы мы попытаемся на-
метить направления развития методов ускоренного тестирования срока хранения и
возможные подходы к разработке новых надежных методик, применимых в про-
мышленных условиях.
14.2.	Основные принципы ASLT
Понятие ASLT применимо к любому процессу потери качества или пищевой порчи,
для которого известна адекватная кинетическая модель. Процесс пищевой порчи
может иметь химическую, физическую, биохимическую или микробиологическую
природу, но для каждого из этих случаев принципы ASLТодинаковы. Большая часть
исследований ASLT посвящено изучению химических реакций, вызывающие порчу
380
ГЛАВА 14
пищевых продуктов, в связи с чем большинство примеров в данной главе относятся
именно к этому виду потери качества.
Существует несколько принципов ASLT, новее они сводятся к трем положениям:
1) получение надежных данных о процессе порчи за короткий период времени; 2) вы-
бор используемой модели и 3) способ прогнозирования фактического срока годно-
сти продукта.
14.3.	Метод начальной скорости
Простейшим в концептуальном отношении методом ускоренного тестирования сро-
ка хранения является «метод начальной скорости» [2]. Его применяют во всех слу-
чаях, когда существует возможность отслеживать процесс порчи с помощью очень
точного и чувствительного аналитического метода. Этот метод должен обеспечивать
измерение минимальных изменений в степени развития порчи за достаточно корот-
кий период времени в реальных условиях хранения. В таком случае имеется возмож-
ность получения кинетических данных о начальной скорости процесса порчи на его
самой ранней стадии. Для прогнозирования фактического срока хранения необхо-
димо оценить зависимость процесса порчи от времени. Для химических реакций об
этой зависимости можно судить на основании порядка реакции (/?). Если контроли-
ровать изменение концентрации С некоторого компонента, то кинетическое уравне-
ние может быть записано в следующем виде:
— = kCn,	(14.1)
с/т
где k — кинетическая константа, ат — время.
Обозначим показатель порчи (D) как:
(14.2)
При таком показателе порчи его зависимость от времени всегда будет линейной:
D-c/0=Z?c/t,	(14.3)
где (1q — начальный уровень показателя порчи.
При использовании метода начальной скорости к проведению ASLT уравнение
(14.3) — единственная необходимая кинетическая модель. Очевидно, что процесс
экстраполяции (после оценки значения К по начальной скорости) выполняется
весьма просто. Срок хранения продукта С определяют по уравнению:
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
381
Д-Д()
k
(14.4)
О порядке реакций для основных процессов пищевой порчи имеются опублико-
ванные данные. Большинство химических реакций, вызывающих порчу пищевых
продуктов, подчиняются кинетике нулевого или первого порядка. Значение интен-
сивности (скорости) порчи в этих случаях составляет:
нулевой порядок (п = 0)	d£)=dC;	(14.5)
первый порядок (п = 1)	d£) = dC/C.	(14.6)
Соответственно, зависимость интенсивности (скорости) порчи от времени будет
линейной пли полулогарифмической (рис. 14.1).
Рис. 14.1. Интенсивность порчи как функция времени для кинетики нулевого и первого порядка
Если порядок реакции неизвестен, то для его эмпирической оценки может ис-
пользоваться простая процедура ускоренного тестирования. В этом случае может
применяться простейший вариант кинетического моделирования, использующий
для ускорения процесса порчи любой подходящий кинетически действующий фак-
тор (см. следующий раздел).
Метод начальной скорости может обеспечить идеальное ускоренное тестирова-
ние срока хранения. Его преимуществом является получение кинетических данных
за относительно короткое время в реальных условиях храпения. Для этого необхо-
дима лишь простейшая кинетическая модель, требующая только знания порядка ре-
акции.
382
ГЛАВА 14
Пример использования достаточно чувствительного аналитического метода для
определения скорости потребления кислорода при окислении обезвоженных пище-
вых продуктов приведен в работе [3]. Широко используемые манометрические ме-
тоды являются мало чувствительными для небольших изменений содержания ки-
слорода на фоне его избытка над поверхностью продукта [4]. Поэтому скорость по-
требления кислорода лучше определять посредством опенки изменений массы ки-
слорода, адсорбированного пли поглощенного продуктом [5]. Так как эта масса
значительно меньше измеряемой манометрическим методом, данные о скорости по-
требления продуктом кислорода были получены в течение нескольких суток.
Это убедительно свидетельствует о необходимости использования и других ме-
тодов ускоренного тестирования срока хранения. При отсутствии достаточно чувст-
вительного и точного метода измерений для обеспечения обнаружения изменений
статистически значимым методом процесс порчи должен продолжаться достаточно
долго. Минимальное время, необходимое для получения необходимых данных, за-
висит от точности и чувствительности аналитического метода; в худшем случае оно
будет весьма продолжительным. В определенной степени ускоренное тестирование
срока хранения необходимо для преодоления недостатков применяемых в промыш-
ленности методов, и поэтому для сокращения сроков проведения Л57/Л большое зна-
чение имеет выбор надежных аналитических методов контроля (мониторинга) про-
цесса порчи.
14.4.	Кинетическое моделирование
Наиболее распространен принцип ASLT — использования кинетической модели в
ходе следующих этапов:
•	выбор соответствующих кинетических факторов для ускорения процесса порчи;
•	проведение кинетических исследований процесса порчи в выбранных условиях,
обеспечивающих достаточно большую интенсивность этого процесса;
•	оценка параметров кинетической модели и экстраполяция данных на обычные
условия хранения (рис. 14.2);
•	использование данных экстраполяции или кинетической модели для прогнози-
рования срока годности в реальных условиях хранения.
Обязательным требованием для использования этого принципа является нали-
чие адекватной кинетической модели процесса порчи. Общая и наиболее полная ки-
нетическая модель для химических реакций, протекающих в пищевых продуктах,
включает все факторы, которые могут влиять на их скорость. Эти факторы можно раз-
делить на две основные группы — композиционные (СТ,) и внешние (EFj) [6]. В общем
виде такая модель может быть выражена следующим уравнением:
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
383
»— Экспериментальные данные
--- Экстраполяция
экспериментальных данных /
Реальные условия хранения
Кинетический фактор
Рис. 14.2. Схематическое представление экстраполяции экспериментальных данных при ASLT
-—-^k^CF^FF	(14.7)
rtT
Это уравнение означает, что кинетическая константа k является функцией этих
факторов, однако на практике такая всеобъемлющая кинетическая модель не требу-
ется. Для практического прогнозирования срока хранения в реальных условиях мо-
дель должна включать только тс факторы, которые изменяются в ходе хранения
(SF,). Поэтому практическая модель может иметь следующий вид:
~ = /г(Щ).	(М.8)
СП
Перечень SFj должен включать такие факторы, как температура, содержание
влаги, освещенность, состав продукта и т. д., и только в том случае, если они меня-
ются в ходе хранения. Очевидно, что для прогнозирования срока хранения продук-
та при постоянной температуре нет смысла использовать кинетическую модель с
фактором температуры. Тем не менее температура используется как эффективный
384
ГЛАВА 14
фактор ускорения процесса порчи. Поэтому требования, предъявляемые к кинети-
ческой модели ASLTи к модели, используемой для прогнозирования реального сро-
ка хранения, могут отличаться. Модель ASLTдолжна содержать две группы факто-
ров. Первая группа включает факторы, изменяющиеся в процессе храпения (S/y), то
есть те, что и в уравнении (14.8), а вторая — факторы, использующиеся для ускоре-
ния скорости реакции (Л/у). Таким образом, кинетическая модель ASLT имеет сле-
дующий вид:
~ = k(SF,APi\	(149)
ах
Итак, кинетическая модель ASLT может отличаться от модели, обычно приме-
няемой для прогнозирования стабильности продукта в реальных условиях храпе-
ния. Очевидно, что для увеличения скорости реакции может быть использован лю-
бой фактор, изменяющийся в ходе хранения.
Уравнение (14.9) отражает концепцию, имеющую для ASLTбольшое практиче-
ское значение. Оно означает, что для ускорения процесса порчи может быть исполь-
зован любой подходящий фактор вне зависимости от того, действует ли он в обыч-
ных условиях хранения. Для ускорения процесса порчи можно использовать даже
композиционные факторы [7]. Это предполагает, что в целях повышения скорости
порчи продукта можно изменять его состав, однако полученная информация будет
пригодна только в том случае, если для этих композиционных факторов имеется
адекватная кинетическая модель. Данная концепция открывает широкие возможно-
сти для творческого подхода к проведению ASLТ
14.4.1	. Единичный фактор ускорения
При работе с кинетической моделью для начала необходимо решить, сколько факто-
ров следует использовать для ускорения процесса порчи (один пли несколько), а так-
же какие из них выбрать. Самый простой и широко используемый метод ASLTосно-
ван на применении единичного фактора ускорения. Этот метод отличается до-
ступной методикой проведения эксперимента и простотой экстраполяции данных.
Как уже отмечалось выше, такое тестирование требует наличия адекватной кинети-
ческой модели. Следует подчеркнуть, что в случае проведения ASLТрешающее зна-
чение для получения точного прогноза срока хранения имеет валидность (обосно-
ванность) используемой кинетической модели. К сожалению, валидность модели не-
возможно полностью подтвердить в рамках ASLT, поскольку используемые
значения ускоряющего фактора не соответствуют реальным условиям хранения. Это
совершенно иная ситуация, чем когда кинетическая модель разрабатывается и про-
веряется в условиях реального хранения пищевого продукта, и поэтому при выборе
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
385
модели ASLT следует использовать предварительную информацию об ее валидно-
сти, которую можно получить на основе имеющихся эмпирических данных или убе-
дительных, многократно проверенных физико-химических теоретических положе-
ний. Отличный пример подобной обоснованной модели представляет собой модель
Аррениуса, связывающая скорость химической реакции с изменениями температу-
ры. Эта модель задана уравнением
k = kClexr>---— ,
[ RT)
(14.10)
где А’о — константа;
Еа — энергия активации;
R — газовая постоянная;
7' — абсолютная температура.
Поскольку модель Аррениуса использовалась многократно, то существует
обширная база данных, в том числе по значениям энергии активации различных ре-
акций химической порчи пищевых продуктов. Эту информацию можно с успехом
использовать для получения обоснованной оценки влияния температуры на ско-
рость реакции. Процесс можно еще более упростить и избежать необходимости
оценки А’о, используя отношение между скоростями реакции при изменении темпе-
ратуры на некоторую произвольную величину(обычно температурный шаг меняют
на 10 °C, а отношение скоростей реакции известно как <2ю)- Для вычисления значе-
ния показателя Qm можно воспользоваться уравнением 14.8. Для этого нужно опре-
делить скорость реакции для (Т+ 10) и для 7’, а затем разделить первое выражение на
второе, а именно:
(14.11)
Простота использования показателя Q^q делает этот метод оценки срока хране-
ния очень популярным. Если использовать предварительную информацию о значе-
нии энергии активации, ускоренное тестирование следует проводить только одно-
кратно при одном заранее выбранном значении повышенной температуры. В этом
случае выбор такой максимально возможной температуры, для которой работает
модель Аррениуса, позволяет быстро получить необходимые данные при мини-
мальных практических усилиях. Для повышения точности этого варианта тестиро-
вания можно также определить энергию активации. В этом случае скорость реак-
ции должна быть получена в условиях ускоренного тестирования при нескольких
25 Зак, 557
386
ГЛАВА 14
температурах ниже максимальной таким образом, чтобы остаться в диапазоне при-
менимости кинетической модели. Очевидно, что такая методика тестирования тре-
бует значительно больше времени. Основное правило ускоренного тестирования
стабильности продукта состоит в том, что для получения более точных данных тре-
буется более длительный эксперимент.
Популярность модели Аррениуса сделало ее почти синонимом ASLT, поскольку
именно она лежит в основе практически всех методик ускоренного тестирования
[8-13]. Благодаря своей популярности модель Аррениуса получила широкое при-
знание. Особенно следует отметить два аспекта ее применения. Самым важным яв-
ляется вопрос валидности этой модели, особенно в тех случаях, когда вследствие фа-
зового перехода, протекающих конкурентных процессов и т. д. может изменяться
механизм реакции [14]. Второй аспект связан с оценкой статистических методов,
применяемых для аппроксимации модели к экспериментальным данным [15, 16].
Самым распространенным способом повышения скорости реакции является
воздействие на продукт стабильных повышенных температур. Применяются также
неизотермпческие методы, использующие программное изменение условий хране-
ния [1, 17-19]. Эти методы являются примером динамического тестирования, когда
ускоряющий фактор изменяется со временем (см. далее). Если для проведения ана-
лиза образцы извлекают из эксперимента, то такой подход по сравнению с изотерми-
ческим методом преимуществ не дает. Кроме того, если образцы предварительно не
выдерживать достаточно длительное время при пониженных температурах, он мо-
жет вносить серьезную ошибку. Данные в интервале пониженных температур будут
менее точными по сравнению с данными, полученными изотермическим методом,
при котором образец выдерживают ровно столько времени, сколько необходимо.
Единственное практическое преимущество неизотермического метода — это малое
количество образцов.
Применение модели Аррениуса весьма проблематично в случае изменений в ме-
ханизме протекания реакции, но даже при ее адекватности использование модели
Аррениуса, а также любого подхода, основанного на единичном факторе ускорения,
может оказаться под вопросом из-за недостаточной точности экстраполяции дан-
ных. Чтобы проиллюстрировать эту проблему, рассмотрим простой случай, когда
кинетическая константа реакции находится в линейной зависимости от ускоряюще-
го фактора (рис. 14.3). На этом рисунке сплошная линия представляет истинную
взаимозависимость между кинетической константой (г/) и ускоряющим фактором
(х). Точка А в правом конце этой линии соответствует истинной кинетической кон-
станте (УД при значении фактора (АД, которая может быть оценена по эксперимен-
тальным данным. Чтобы экстраполировать данные, наклон (а) линии следует оце-
нить по кривой, подобранной для кинетических данных, полученных в ходе уско-
ренного тестирования. Это значение наклона используется при экстраполяции
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
387
линии на реальные условия хранения (Xs.) и истинную скорость реакции (УД в этих
условиях. Однако вследствие ошибки при определении наклона (Аа) вычисленная
по экстраполируемой прямой прогнозируемая кинетическая константа — Y (макси-
мальная) или Y (минимальная) — может отличаться от истинного значения (УД на
величину АУ (рис. 14.3). Поскольку прямые с наклоном (я-Аа) и наклоном (а+А«)
симметричны, справедливо следующее выражение:
Ye -Yр(макс.) Ye -(Ys + АУ)
= а - Ан.
(14.12)
Рис. 14.3. Анализ ошибки экстраполяции с помощью линейного графика
Для истинной прямой получаем уравнение:
(14.13)
Вычитая уравнение (14.13) из уравнения (14.12), получаем:
АУ
xe-xs
= Ай.
(14.14)
388
ГЛАВА 14
Чтобы выяснить, как ошибка при оценке наклона («) влияет на точность экстра-
полируемого значения, уравнение (14.14) необходимо разделить на уравнение 14.13.
Получается следующее выражение:
Аг/
а
АГ
Уе~У>
(14.15)
А-1
Следовательно, ошибка при экстраполяции составляет:
АУ _ Ла(
^5 ' « И. >
(14.16)
Определим коэффициент ускорения (AR) как отношение скорости ускоренной
реакции к скорости реакции в реальных условиях хранения. При линейной зависи-
мости между кинетической константой и фактором ускорения значение коэффици-
ента ускорения определяется выражением:
AR^~-	(14-17)
Следовательно, относительная ошибка прогнозируемого значения кинетиче-
ской константы составляет:
~ = —(АЯ-1).
(14.18)
При экстраполяции экспериментальных данных ошибка в оценке наклона пря-
мой умножается на коэффициент ускорения минус единица. Ошибка прогнозируе-
мой кинетической константы может оказаться очень большой, особенно если ис-
пользуется высокий коэффициент ускорения и не предприняты специальные меры
но уменьшению экспериментальной ошибки (рис. 14.4). Величина ошибки изменя-
ется, если зависимость между кинетической константой и ускоряющим фактором не
является линейной. В таких случаях (например, при экспоненциальной, как в моде-
ли Аррениуса, или степенной зависимости) ошибка экстраполяции может отличать-
ся от указанной, а ее оценку получают с помощью вышеприведенных уравнений по-
сле преобразования моделей к линейному виду. Для этого достаточно назначить
//-оси значение In К. В этом случае уравнение (14.18) преобразуется к виду:
AlnZ- _ 1п/гр-ln/?s. _	£s. _ Aaf ln£e t	ig)
ln£s. ln#s. ln#x a ljn#s.)
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
389
Следовательно:
In = — (in k(in k Л = — f In— "1 = — hi A R.
k.. a v	7 a k.. a
(14.20)
В результате получаем:
— = (AR)&“la
(14.21)
Ошибка экстраполяции экспериментальных данных:
/, ks(ARAa/a}
А---= Л-----------7 = AR^/a _ р
k s.
(14.22)
Таким образом, при использовании модели Аррениуса ошибка экстраполяции
экспериментальных данных (рис. 14.5) меньше, чем в случае простой линейной мо-
дели (рис. 14.4).
Ошибка экстраполяции экспериментальных данных, %
Рис. 14.4. Ошибка при линейной экстраполяции
390
ГЛАВА 14
Рис. 14.5. Ошибка экспоненциальной или степенной экстраполяции
14.4.2	. Модели стеклования
Один из наиболее интересных подходов к кинетическим исследованиям и их ис-
пользованию для ASLTоснован на моделях стеклования, заимствованных из химии
полимеров. Очевидно, что такой подход применим только к физическим изменени-
ям продуктов, для которых такие модели являются адекватными. Эти модели, вла-
стности, модель Вильямса-Ландела-Ферри, известная как WZF-модель, описыва-
ют изменения связанных с молекулярной мобильностью свойств полимера в зави-
симости от температуры в диапазоне перехода продукта от стекловидного к
резиноподобному состоянию [20]. Основанный на предположении, что скорость
накопления вызывающих порчу продукта реакций должна быть связана с молеку-
лярной мобильностью полимерных молекул, этот подход позволяет получить цен-
ную информацию о процессах рекристаллизации и об утрате (в результате этих
структурных изменений) вкусовых и текстурных свойств пищевого продукта [21].
В случае их применимости модели стеклования дают целый ряд возможностей для
проведения кинетических исследований и ASLT. Во-первых, эти модели сводят во-
едино влияние температуры и содержания влаги в одном относительно простом
уравнении [22]. Во-вторых, скорость процесса порчи зависит только от физическо-
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
391
го состояния системы, которое независимо определяется в течение короткого вре-
мени с помощью доступных физических методов. Это значительно облегчает про-
ведение экспериментов, поскольку в этом случае требуются лишь кинетические
данные при одной повышенной температуре, при одном значении содержания вла-
ги и одной характеристике физического состояния системы. К сожалению, этот
принцип проведения ASLT до сих пор применяют очень редко. Было установлено,
что модель стеклования тесно связана с пределом устойчивости системы [23]. Не-
достатком модели стеклования является то, что она неадекватно учитывает кинети-
ку различных процессов порчи [21, 24-28] и, в частности, не учитывает диффузию
некоторых малых молекул, например, воды. Тем не менее считается, что эта модель
может применяться для прогнозирования изменений скорости нежелательных хи-
мических реакций в пищевом продукте в случае ограниченной диффузии.
14.4.3	. Применение нескольких факторов ускорения
Использование нескольких факторов ускорения — эффективный способ получения
высокого коэффициента ускорения процесса порчи при минимальной цене ошибки
прогноза. Для иллюстрации этого факта рассмотрим простой теоретический случай
кинетической модели, имеющей следующий вид:
K = (C1F1)(C2F2) = C1C2F1F2’	(14.23)
где ед и с'2 —оцениваемые параметры ускоряющих факторов F\ и F? соответственно.
Для оценки ошибки кинетической константы, вызванной ошибкой в оценивае-
мых параметрах, продифференцируем уравнение 14.23 по этим параметрам:
dK = c2FF2 dcx + cFiF2dc2.	(14.24)
После деления уравнения (14.24) на уравнение (14.23) и объединения с уравне-
нием (14.18) оцениваемую ошибку находят из следующего выражения:
— =	+ ^£1 =	+ (Л7?2 _ ^RE2,	(14.25)
А’	с ]	с'2
где RE\ и RE2 — экспериментальные относительные ошибки для факторов F^ и F2 со-
ответственно.
Таким образом, один фактор, дающий 100-кратное ускорение процесса порчи,
можно заменить двумя факторами, каждый из которых характеризуется коэффици-
ентом ускорения, равным 10. Снижение коэффициента ускорения на порядок су-
щественно снижает ошибку экстраполяции. Если, например, ошибка при оценке
параметра модели для каждого из этих факторов составляет только 1%, то экстра-
392
ГЛАВА 14
полируемые данные в случае единственного фактора могут отличаться от фактиче-
ских значений на 99% (уравнение 14.18), тогда как для двух факторов ускорения
возможное отклонение составит лишь 18% (уравнение 14.25). При использовании
двух и более факторов их коэффициенты ускорения перемножаются, а ошибки
только суммируются. Более того, необходимый относительно небольшой коэффи-
циент ускорения достигается за счет значительно меньшего изменения уровня ки-
нетических факторов, и поэтому система оказывается более приближенной к реаль-
ным условиям хранения. Кроме того, благодаря использованию более узкого диапа-
зона значений ускоряющего фактора не только легче обеспечить валидность
кинетической модели, но и сама кинетическая модель упрощается. Вместе с тем
преимущества использования нескольких факторов ускорения достигаются за счет
усложнения методики эксперимента (из-за необходимости оценки не только влия-
ния каждого фактора на кинетику реакции, но и возможного взаимодействия между
ними). Этой методике не хватает простоты, способной сделать ее еще более привле-
кательной для пищевой промышленности.
Многофакторное ускорение процесса порчи производилось посредством комби-
нированного воздействия температуры и содержания влаги (л!) [8]. Это позволило
получить прогноз срока хранения более чем на 1 год на основе экспериментальных
исследований в течение всего 10 сут. Основное кинетическое уравнение имеет сле-
дующий общий вид:
где Тг — базовая (эталонная) температура.
Так как зависимость содержания влаги в пищевом продукте от а№ описывается
изотермой сорбции, кинетическую функцию при постоянной базовой температуре
можно также выразить через активность воды.
Эта функция для неферментативного потемнения капусты имеет следующий
вид [8]:
k = Uany.	(14.27)
Кинетическая модель, представленная уравнением 14.26, свидетельствует о
том, что оценка кинетического воздействия содержания влаги выполняется для по-
стоянной базовой температуры (%.). Поэтому теоретически оценка кинетической
модели может быть достаточно простой, поскольку сначала эксперимент проводит-
ся при повышенной постоянной температуре и изменяется только содержание вла-
ги, а затем оно удерживается на выбранном постоянном уровне при переменной
температуре. Эта методика адекватна во многих случаях — в частности, при относи-
тельно узких диапазонах изменения температуры и содержания влаги. Если же эти
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
393
диапазоны достаточно велики, то возможное взаимодействие между двумя данны-
ми факторами играет важную роль в определении точности прогноза срока хране-
ния. Именно таким случаем является исследование неферментативного потемне-
ния капусты, когда энергия активации является функцией содержания влаги [8].
Для описания влияния содержания влаги на энергию активации используют сле-
дующее эмпирическое выражение:
Еа - Cjexp(-c2sy),	(14.28)
где ед и с-2 — константы.
Межфакторное взаимодействие существенно усложняет методику проведения
эксперимента, так как влияние содержания влаги на энергию активации должно
проверяться при одновременном изменении обоих факторов. Для этого требуется
значительно больше времени и экспериментов, что делает этот метод малопривлека-
тельным для практического использования. Тем не менее, как мы уже отмечали вы-
ше, такая сложная и громоздкая методика в случае достаточно узкого диапазона зна-
чений ускоряющих факторов не требуется.
14.4.4	. Применение ускоренных методов для разработки
кинетической модели
Отсутствие хороню отработанных и проверенных общих кинетических моделей
обусловливает необходимость разработки и проверки моделей ASLT. Обычно раз-
работка надежных кинетических моделей занимает больше времени, чем фактиче-
ский срок хранения продукта, в связи с чем был предложен ускоренный метод со-
здания таких моделей, основанный на динамическом тестировании [29-31]. Про-
дукт подвергается воздействию условий, при которых изменения кинетического
фактора во времени программируется. Так создается ситуация, при которой ско-
рость порчи и значение кинетического фактора изменяются во времени (рис. 14.6).
В любой заданный момент времени (точнее говоря, при заданном уровне кинетиче-
ского фактора) скорость реакции можно определить путем численного или графи-
ческого дифференцирования кривой порчи. Таким способом можно определить за-
висимость между значением кинетического фактора и скоростью реакции. В основ-
ном, порча происходит при таких уровнях кинетического фактора, для которых
скорости реакций очень высоки, и поэтому данный метод занимает относительно
короткое время. В связи с этим возникает вопрос соответствия данных, полученных
в целях создания и обоснования модели, так как последняя, в конечном счете, долж-
на применяться к тем уровням кинетического фактора, при которых скорость реак-
ции довольно низка. Кроме того, поскольку кинетический фактор программируют
394
ГЛАВА 14
на непрерывное изменение, система, как правило, находится в условиях, при кото-
рых скорость реакции очень низка, а времени, чтобы произошло существенное из-
менение степени порчи, недостаточно. Поэтому использование динамического тес-
тирования для сокращения времени разработки кинетической модели не обеспечи-
вает точности, свойственной традиционному процессу, но который требует значи-
тельно больше времени.
Рис. 14.6. Динамическое тестирование процесса порчи
14.4.5	. «Немодельный принцип»
Понятие «немодельный принцип» используют для обозначения метода ускоренно-
го тестирования срока хранения, при котором предполагается наличие адекватной
кинетической модели, но экспериментов для ее оценки не требуется. Этот принцип
используют только тогда, если кинетически действующий фактор (F) в течение хра-
нения изменяется монотонно и непрерывно. Метод ASLT основан на наблюдении
интенсивности развития порчи в том же продукте, в котором этот фактор запро-
граммирован на изменения таким образом, что продукт проходит цикл «хранения»
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
395
за более короткий период времени. Полученные данные преобразуют для реальных
условий хранения путем расчетов на основе экспериментальных данных об измене-
нии кинетически действующего фактора (F) в зависимости от времени (т), то есть с
помощью следующей функции (g):
F = g(T).	(14.29)
В результате обратного преобразования этого уравнения получаем функцию (/),
связывающую время с изменением фактора:
T=/(f).	(14.30)
Следует отметить, что это уравнение может быть выражено как формулой, так и
в табличной или графической форме. При условии существования адекватной кине-
тической модели скорости порчи последняя будет иметь следующий вид:
dD = k(F)dx.	(14.31)
В этом уравнении значение dx можно заменить дифференциалом уравнения
(14.30), а именно:
А =	(14.32)
Таким образом, из уравнения (14.31) получаем:
dD^k^f'^df.	(14.33)
Если имеется два образца одного и того же продукта (один для реальных усло-
вий хранения, а другой — для условий ускоренного тестирования, обозначенные со-
ответственно подстрочными индексами s и а), то отношение между скоростями их
порчи будет иметь следующий вид:
П4 34)
(<®)u [k(F)f\F)dF]a
Таким образом, скорость порчи в реальных условиях хранения можно выразить
через ускоренную скорость порчи:

(JD)

(14.35)
Рассмотрим сначала ситуацию, когда кинетический фактор (F) изменяется ли-
нейно в зависимости от времени как в случае реального хранения, так в условиях ус-
коренного тестирования. Для такой'ситуации мы имеем соответственно два выраже-
ния:
396
ГЛАВА 14
F=F0+6j;
F = F() +b„x,
(14.36)
(14.37)
где h —константа.
Используя обратную форму этих уравнений, получаем следующее выражение
для отношения соответствующих производных:
Л'О к
/«(f) bs'
(14.38)
Отсюда следует, что в этом случае отношение между степенью порчи образцов
будет
(°-Do)s
(D-Do) = ^(0-D°).
(14.39)
Оба интеграла в этом уравнении являются функциями только фактора F, поэто-
му они имеют одинаковое значение и взаимно сокращаются. Следовательно, степень
порчи в обычных условиях хранения может быть получена путем ускорения измене-
ния кинетически действующего фактора и умножения полученных данных на отно-
шение скоростей изменения.
До сих пор этот метод применяли только в случаях линейной зависимости изме-
нения кинетического фактора от времени. Этот подход можно распространить на об-
щую ситуацию, описываемую уравнением 14.35. В этом случае можно разделить всю
область значений этого уравнения на п участков, каждый из которых можно аппрок-
симировать прямой линией с наклоном, вычисляемым путем дифференцирования
этого уравнения. Базовое уравнение в этом случае имеет следующий вид:
(14.40)
Следовательно, степень порчи продукта равна
п	п fs(Fj')
(P_Do)s=E(ADj)s=I^_C(^)o.
j=l
(14.41)
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
397
Описываемый «немодельный принцип» успешно прошел проверку на сухом
продукте, чувствительном к влаге [32]. Для его упаковки использовали пленку, про-
ницаемую для водяного пара. Так как активность воды в реальных условиях хране-
ния такого продукта выше, чем в упакованных пищевых продуктах, ои будет непре-
рывно поглощать влагу через пленку. Ускоренное тестирование срока хранения про-
водилось путем упаковки такого же образца продукта в пленку, значительно более
проницаемую для водяного пара по сравнению с исходной. И в условиях реального
хранения, и в условиях ускоренного тестирования зависимость изменения содержа-
ния влаги от времени была нелинейной. В действительности производная зависимо-
сти содержания влаги от времени для образцов, выдерживавшихся при постоянной
влажности окружающей среды (яе), задается выражением:
/'(да) = [/гР(яе-А)(да)] ,	(14.42)
где h — функция от содержания влаги (да);
k — константа;
Р — проницаемость упаковочной пленки для водяного пара.
Если для реального хранения и ускоренного тестирования использовались раз-
личные пленки (с проницаемостью соответственно Ps и Рй), то
(14.43)
(14.44)
/«О)
В этом случае степень порчи описывается уравнением:
(O-D0) = £l(D-D0)o,
и мы получаем то же решение, как и в случае линейной зависимости, поскольку
влажность внешней среды была одинакова при реальном хранении и ускоренном
тестировании. Такой метод прост в применении, поскольку не требует оценки адек-
ватности кинетической модели. Тем не менее необходимо учитывать одну важную
особенность: чем выше запрограммированная скорость изменения кинетического
фактора (в данном случае содержания влаги), тем меньше интенсивность порчи
(просто вследствие того, что на ее развитие отводится меньше времени). Такой под-
ход более эффективен, поскольку для контроля за процессом порчи применяют бо-
лее точный и чувствительный аналитический метод. Коэффициент ускорения при
этом существенно зависит от того, насколько мал процент общей порчи продукта,
которую можно определить достаточно достоверно.
398
ГЛАВА 14
14.4.6	. Комбинированный подход
Сочетание методов ускоренного тестирования срока хранения дает те же преимуще-
ства, что и использование нескольких ускоряющих факторов. Такой подход может
обеспечить высокий коэффициент ускорения процесса порчи при минимальной
ошибке прогноза за счет более близкого приближения к реальным условиям хране-
ния. Кроме того, он дает широкие возможности для проведения ASLT. Например,
можно использовать несколько ускоряющих факторов в сочетании с «немодельным
принципом» и методом «начальной скорости». Для ускоренного тестирования ста-
бильности чувствительных к влаге продуктов применялся «немодельный принцип»
наряду с повышением температуры [33]. Этот случай интересен тем, что была сдела-
на попытка объединить два метода, один из которых требует оценки кинетической
модели, а другой в этом не нуждается. При этом предполагалось, что если содержание
влаги остается постоянным, то адекватной кинетической моделью скорости порчи
при различных температурах является уравнение Аррениуса. Методика проведения
эксперимента включала упаковку продукта в пленки с различной проницаемостью
для водяного пара и помещение образцов в среду с той же или иной активностью во-
ды при повышенных температурах. Температура влияет не только на скорость реак-
ции, но и на поглощение влаги, поэтому для оценки параметров уравнения Аррениу-
са необходимо разделить эти два процесса. Здесь выделяют следующие этапы [33]:
• произвольный выбор эталонной кривой поглощения влаги, которой может слу-
жить поглощение влаги продуктом в реальных условиях хранения (в некоторых
случаях удобнее использовать прямую линию);
•	преобразование степени порчи для каждого значения температуры к эталонной
кривой поглощения влаги с помощью процедуры, описанной в разделе, посвя-
щенному «немоделыюму принципу», то есть уравнений 14.35 или 14.44 (когда
отношение влагоноглощенпя остается постоянным);
•	оценка параметров уравнения Аррениуса по данным, нормализованным относи-
тельно одной и той же эталонной кривой влагоноглощенпя;
•	экстраполяция данных к реальным условиям хранения с использованием эта-
лонной кривой и уравнения Аррениуса.
14.5.	Проблемы ускоренного тестирования срока
хранения
Проблемы, связанные с ASLT, можно условно разделить на три основные группы.
Первая группа — когда считают, что для любого из ускоряющих кинетических
факторов нет подходящей кинетической модели. В таких случаях применяют мето-
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
399
дику обычного (неускоренного) тестирования. Проблемы второй группы возника-
ют при наличии сложной модели и необходимости оценки большого числа парамет-
ров. Методика проведения эксперимента в таком случае может быть настолько
сложной, что методы ASLT становятся практически неприемлемыми. Третья же
группа проблем связана с адекватным применением методов ASLT, и их мы рас-
смотрим ниже.
14.5.1.	Отсутствие показателя порчи
О качестве пищевых продуктов можно судить на основании органолептической
оценки, на которую комплексно влияют множество различных химических реакций.
Во многих случаях отсутствует доступный для измерения показатель порчи, кото-
рый хорошо коррелирует с органолептической оценкой. В таких случаях оценить
продукт можно только на основе его органолептической приемлемости, что исклю-
чает возможность применения для ASLT«немодельного принципа» или метода «на-
чальной скорости». Тем не менее в этих случаях может быть использован подход, ос-
нованный на кинетическом моделировании, и вводится кинетическая константа
(К), равная
Х=1Д,	(14.45)
где tc — критический момент времени, означающий окончание срока хранения про-
дукта.
При таком подходе непригодность продукта соответствует единице. Как и в лю-
бом кинетическом исследовании, для оценки этой кинетической константы прово-
дится серия экспериментальных исследований, выполняющихся при различных по-
стоянных условиях хранения. Полученные значения кинетической константы как
функции этих условий служат основой оценки кинетической модели и се парамет-
ров. Такую модель используют для прогнозирования срока хранения путем интег-
рирования кинетического уравнения и нахождения того момента времени, когда
степень порчи продукта достигает значения 1. Этот подход полностью совпадает с
методом температурно-временной устойчивости, который широко применяют для
прогнозирования срока хранения замороженных продуктов [34, 35].
14.5.2.	Факторы, зависящие от времени
Во всех существующих методах ASLT используют возможность прогнозирования
развития процесса порчи по порядку реакции, оцениваемому в ходе проведения
ASLT. Если же основную роль в процессе порчи играют другие зависящие от време-
400
ГЛАВА 14
ни факторы (например, на скорость порчи может влиять предыстория продукта), то
ситуация значительно усложняется [4, 36, 37]. Влияние конкретной предыстории
хранения можно оценить путем проведения кинетических исследований только в
реальных условиях хранения. Способа имитации заданной предыстории хранения с
помощью ускоренного тестирования пока не существует.
14.5.3.	Статистические проблемы
Как в случае обычных кинетических исследований, так и при ASLT, важную роль в
планировании эксперимента и анализе данных играет статистика. Очень важно, что-
бы при проведении Л5£7’применялись подходящие статистические методы. В связи
с этим необходимо обратить внимание на один специфический аспект, связанный с
валидизацией кинетических моделей. Валидность модели подтверждается легче, ес-
ли кинетические данные имеются как для реальных условий хранения, так и для ус-
ловий ASLT. Очевидно, что методы ASLTне дают возможностей для проверки валид-
ности модели (особенно эмпирической). Более того, в случае применения модели
для оценки ее параметров используют только данные, полученные для очень высо-
ких скоростей реакций, а это может привести к существенным отклонениям при экс-
траполяции результатов на реальные условия хранения. Поэтому следует приме-
нять такие статистические методы, которые позволят проверять чувствительность
модели методами перекрестной! валидизации. Такие методы для проверки валидно-
сти модели используют часть имеющихся данных, но для этого требуется расширен-
ный диапазон условий ускоренного экспериментального хранения, и чем ближе они
к реальным условиям хранения, тем лучше. Подобный подход требует больше вре-
мени п значительных экспериментальных усилий.
14.6.	Некоторые тенденции
Кинетические модели процессов порчи до сих пор дают основу для прогнозирова-
ния сроков хранения пищевых продуктов с использованием методов ASLT. В осно-
ве общепринятого подхода лежат предположения, что развитие процесса порчи
проходит по определенной модели, что другие параллельно протекающие реакции
не оказывают существенного влияния на основной процесс порчи, а «точка непри-
годности» продукта четко определяется и не зависит от предыстории хранения,
транспортировки и сбыта. Па самом же деле протекающие в пищевых продуктах
процессы порчи значительно сложнее и вряд ли могут сводиться к единственной,
четко определенной химической реакции. Поэтому в таких случаях для оценки
общего качества продукта удобнее использовать группу подготовленных дегустато-
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
401
5(f) =ехр - —
ров (экспертов) пли обычных потребителей. Анализ полученных данных обычно
ведут статистическими методами, учитывающими распределение оценок дегуста-
торов, представленных в виде «пригодности» или «непригодности» продукта [38].
Широко используется принцип распределения Вейбулла, часто применяющийся
для определения времени отказа различных технических устройств. Поэтому не-
удивительно, что аналогичный подход и использование в качестве модели распре-
деления Вейбулла приспособлены для анализа сроков хранения пищевых продук-
тов на основе пх восприятия потребителями [39].
Согласно этой модели «степень пригодности» продукта 5(f) тш момент времени t
выражается как доля от «общей пригодности»:
(14.46)
где а и Р — константы.
Константа ос обычно считается параметром формы (распределения), а Р — мас-
штабным параметром; Z = 1 /Р может интерпретироваться как «параметр скорости»
[40]. Если а = 1, то приведенная выше «модель пригодности» становится привыч-
ным кинетическим уравнением первого порядка, где а = 1 заменено константой k
скорости экспоненциального распада. Основным преимуществом модели Вейбулла
является ее гибкость, позволяющая представлять широкое разнообразие явлений,
связанных с «отказом изделия». Результаты недавних исследований свидетельству-
ют, что распределение Вейбулла оказывается полезным средством анализа кинети-
ки реакций, вызывающих порчу пищевых продуктов [40]. Поэтому основанный на
нем подход может предложить новые способы планирования и интерпретации уско-
ренного тестирования срока хранения. Хотя эта концепция до сих пор не проверена,
возможность ее реализации заслуживает обсуждения. Чтобы применить этот подход
для анализа данных ASLT и результатов тестирования срока хранения пищевого
продукта, необходимо допустить, что применяемая модель «отказа» подчиняется
распределению Вейбулла. Учитывая математическую универсальность модели,
вполне возможно, что этому требованию удовлетворяют многие пищевые продукты
в условиях их хранения. Возможным исключением могут быть случаи, когда порча
продукта подчиняется кинетике нулевого порядка, которая не соответствует модели
Вейбулла, пли когда модель порчи или «отказа» соответствует распределению дру-
гого вида (тогда необходимо переформулировать саму модель).
Следует также понимать, каким образом два параметра модели Вейбулла зави-
сят от предполагаемых ускоряющих факторов (например, температуры, давления
кислорода, pH, содержания влаги и т. д.). Имеющиеся данные свидетельствуют о
том, что параметр формы в распределении Вейбулла почти не зависит от изменений
26 Зак. 557
402
ГЛАВАМ
температуры и с практической точки зрения может считаться постоянным [40, 41].
Если истинность данного утверждения будет доказана в целом, то значение этого па-
раметра можно будет определить за относительно короткое время в ходе тестирова-
ния при повышенных температурах. В ряде случаев зависимость параметра скоро-
сти от температуры имеет следующий вид [42]:
Z(7-) = ln{l+exp[c(r-7’t.)]},	(14.47)
где с и Тс — констан гы.
Их можно легко определить при наличии экспериментальных данных о Z(T) в
зависимости от температуры, используя нелинейный регрессионный анализ. Это
напоминает определение параметров уравнения Аррениуса, традиционно прпменя-
вегося для описания зависимости константы скорости реакции от температуры. Вы-
шеуказанная модель неприменима в тех случаях, если два или более параметра изме-
няются одновременно или параметр скорости при Т, намного превышающей Гс, в за-
висимости от температуры меняется нелинейно. В последнем случае модель может
быть видоизменена [42]:
Z(T)= 1п{1+схр[с(Г-7;.)]}"',	(14.48)
где w — показатель степени, близкий пли больше 1.
При использовании данной модели необходимо определить три настраиваемых
параметра, что делает модель менее привлекательной. Методика оценки срока хра-
нения, основанная на такой модели, может оказаться нецелесообразной с практиче-
ской точки зрения, особенно если обычные методы на основе традиционных моде-
лей дают удовлетворительные результаты. Следует отметить, что хотя модель Вей-
булла является эмпирической, при своем применении она не требует никаких пред-
положений относительно природы химических реакций, управляющих кинетикой
процесса порчи. Поэтому нс вызывет удивления, если в ходе будущих исследований
будут выявлены пищевые продукты, для которых подход, основанный на распреде-
лении Вейбулла, будет иметь преимущества по сравнению с традиционными мето-
дами оценки срока годности на основе данных, полученных при высокой температу-
ре хранения.
Эта концепция может быть распространена (по крайней мере, в принципе) и на
другие ([/акторы, ускоряющие процессы порчи пищевых продуктов — в частности, на
содержание влаги или концентрацию кислорода. В этом случае Z(T) будет зависеть
от соответствующих параметров, то есть, от Z(w), Z(O2) и т. д. На данный момент
данные о взаимозавпсимостях между параметрами распределения Вейбулла и эти-
ми ([/акторами отсутствуют. Известно лишь, что параметры формы и масштаба зави-
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
403
сят от содержания влаги, по точная форма их зависимости пока не установлена [42].
Для оценки потенциальной полезности концепции замещения или дополнения ус-
коряющего воздействия температуры другими факторами потребуется значительно
больше экспериментальных данных.
Распределение Вейбулла может служить основой моделирования неизотерми-
ческого распада питательных веществ, пигментов и ферментов [40]. Такая модель
позволяет нс только вычислять степень порчи продукта, имеющего некоторую тер-
мическую предысторию, но и определять ее параметры непосредственно но неизо-
термическим данным. Неизотермическое тестирование — динамический метод, спо-
собный значительно сократить процедуру тестирования.
Применение модели распределения Вейбулла для анализа срока хранения явля-
ется примером того, как можно справиться со сложностью вызывающих порчу реак-
ций при помощи статистики. Наличие гибкой математической модели и простота ее
применения делает этот подход очень многообещающим и, следовательно, заслужи-
вающим изучения. Можно ожидать, что в будущем его чаще будут использовать в
прогнозировании сроков хранения пищевых продуктов, что приведет в конечном
счете к появлению новых методов ускоренного их тестирования.
Литература
1.	LABUZA, Т. Р. Shelf-life Dating oj Foods. — Food & Nutrition Press: Westport, CT, 1982.
2.	MIZRAHI, S. Novel approaches to accelerated storage tests // Engineering and Food, Vol. 2.
Preservation Processes and Related Techniques/ Sp:iess W. E. L., Schubert, IL, eds. — Elsevier
Applied Science: NY, 1990. — P. 794-803.
3.	TEIXEIRA NETO, R. O„ KAREL, M., SAGUY, L, MIZRAHI, S. Oxygen uptake and
P-carotene decoloration in a dehydrated food model // J. of Food Science, 1981,46, 665-676.
4.	QUAST, D. G., KAREL, M. Effects of environmental factors on the oxidation of potato chips
//./. of Food Science, 1972, 37, 584.
5.	SAGUY, I., GOLDMAN, M., HOREV, B., KAREL, M. An improved method for the
determination of adsorbed/entrapped gases in dehydrated foodstuffs // Z. Lebensm. Unless.
Forsch., 1983, 177, 359-363.
6.	SAGUY, L, KAREL, M. Modeling of quality deterioration during food processing and storage
// Food Technology, 1980, 34(2), 78-85.
7.	WEISSMAN, L, RAMON, O„ KOPELMAN, LL, MIZRAHI, S. A kinetic model for
accelerated tests of Maillard browning in a liquid model system //J. of Food Processing and
Preservation, 1993, 17, 455-470.
8.	MIZRAHI, S. LABUZA, T. P., KAREL, M. Feasibility of accelerated tests for browning in
dehydrated cabbage //J. of Food Science, 1970, 35, 804-807.
9.	MIZRAHI, S., KAREL, M. Accelerated stability tests of moisture sensitive products in
permeable packages at high rates of moisture gain and elevated temperatures // J. of Food
Science, 1977, 42, 1575-1579.
404
ГЛАВА 14
10.	LABUZA. Т. Р., RIBOII, D. Theory and application of Arrhenius kinetics to the prediction of
nutrient losses in food //Food Technology, 1982, 36, 66-74.
11.	LABUZA, T. P., KAMMAN,J. Reaction kinetics and accelerated tests simulation as a function
of temperature // Application of Computers in Food Research / Saguy, L (ed.). — Marcel
Dekker: NY, 1983.
12.	LABUZA, T. P., SCHMIDL, M. K. Accelerated shelf-life testing of foods // Food Technology,
1988, 39(9), 57-62, 64.
13.	TSOUMBELI, M. N., LABUZA, T. P. Accelerated kinetic study of aspartame degradation in
the neutral pH range //J. of Food Science, 1991, 56, 1671-1675.
14.	NELSON, K., LABUZA, T. P. Water activity and food polymer science: implications of state
on Arrhenius and WLF models in predicting shelf-life // J. of Food Engineering, 1994, 22,
271-290.
15.	COHEN, E., SAGUY, I. Statistical evaluation of Arrhenius model and its applicability in
prediction of food quality losses // J. of Food Processing and Preservation, 1985, 9, 273-290.
16.	IIARALAMPU, S. G., SAGUY, L, KAREL, M. Estimating of Arrhenius model parameters
using three least square method //_/. of Food Processing and Preservation, 1985, 9, 129-143.
17.	LABUZA, T. P. A theoretical comparison of losses in foods under fluctuating temperature
sequences // J. of Food Science, 1979, 44, 1162.
18.	LABUZA, T. P., BOHNSACK, K., KIM, M. N. Kinetic of protein quality loss stored under
constant and square wave temperature distributions // Cereal Chemistry, 1982, 59, 142.
19.	RIBOIL D. K., LABUZA, T. P. Kinetics of thiamine loss in pasta stored in a sine wave
temperature condition //J. of Food Processing and Preservation, 1982, 6(4), 253.
20.	WILLIAMS, M. L., LANDEL, R. F., FERRY, J. D. The temperature dependence of relaxation
mechanisms in amorphous polymers and other glass-forming liquids //./. of Chemical
Engineering, 1955, 77, 3701-3707.
21.	KAREL, M., ANGLEA, S., BUERA, P., KARMAS, R., LEVI, G. Stability related transitions
of amorphous foods // Thermochimica ACTA, 1994, 246(2), 249-269.
22.	BUERA, P., KAREL, M. Application of the WLF equation to describe the combined effect of
moisture, temperature and physical changes on non-enzymatic browning rates in food systems
//./ °f Food Processing and Preservation, 1993, 17, 31-47.
23.	KAREL, M. Food research tasks at the beginning of the new millennium -- a personal vision //
Water Management in the Design and Distribution of Quality Foods/ Roos, Y. IL, Leslie, R. B.,
Lillford, P. J (eds). — Tcchnomic: Lancaster PA, 1999. —P. 535-559.
24.	CHIRIFE, J., BUERA, P. Water activity, glass transition and microbial stability in
concentrated semimoist food systems ///. of Food Science, 1994, 59, 921-927.
25.	BUERA, M. D. P., CHIRIFE, L, KAREL, M. A study of acid-catalyzed sucrose hydrolysis in
an amorphous polymeric matrix at reduced moisture contents // Food Research International,
1995, 28(4), 359-365.
26.	KARMAS, R., KAREL, M. Modeling Maillard browning in dehydrated food systems as a
function of temperature, moisture content and glass transition temperature //ACS Symp. Ser.,
1995,610,64-73.
27.	CARDONA, S„ SCHEBOR, C„ BUERA, M. P., KAREL, M„ CHIRIFE, J. Thermal stability
of invertase in reduced-moisture amorphous matrices in relation to glassy state and trehalose
crystallization //J. of Food Science, 1997. 62(1), 105-112.
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
405
28.	SCHEBOR, С., BUERA, М. Р., KAREL, М., CHIRIFE, J. Color formation due to
non-enzymatic browning in amorphous glassy anhydrous model systems // Food Chemistry,
1999, 65(4), 427-432.
29.	SAGUY, I., MIZRAHI, S., VILLOTA, R., KAREL, M. Accelerated method for determining
the kinetic model of ascorbic acid loss during dehydration // J. of Food Science, 1978, 43,
1861-1864.
30.	HARALAMPU, S. G., SAGUY, L, KAREL, M. Identification of moisture sensitivity models of
packaged materials under simulated storage conditions // Mathematical Modelling, 1986, 7,
1-13.
31.	HARALAMPU, S. G., SAGUY, L, KAREL, M. The performance ofa dynamic stability test for
moisture sensitivity // Mathematical Modelling, 1986, 7, 15-25.
32.	MIZRAHI, S., KAREL, M. Accelerated stability tests of moisture-sensitive products in
permeable packages by programming rate of moisture content increase //_/. of Food Science,
1977,42,958-963.
33.	MIZRAHI, S., KAREL, M. Accelerated stability tests of moisture sensitive products in
permeable packages at high rates of moisture gain and elevated temperatures // J, of Food
Science, 1977,42, 1575-1579.
34.	VAN ARSDEL, W. B., COPLEY, M. J., OLSON, R. L. Quality and Stability of Frozen Foods
Time-Temperature Tolerance. — Wiley-Interscience: NY, 1969.
35.	JUL, M., The Quality of Frozen Foods. — Academic Press: London, 1984.
36.	QUAST, D. G., KAREL M. Computer simulation of storage life of foods undergoing spoilage
by two interactive mechanisms // J. of Food Science, 1972, 37, 679.
37.	LABUZA, T. P., RAGNARSSON, J. O. Kinetic history effect on lipid oxidation of methyl
linoleate in model system // J. of Food Science, 1985, 50(1), 145.
38.	GACULA, M. C. JR., SING, H. J. Statistical Methods in Food and Consumer Research. —
Academic Press: NY, 1984.
39.	CARDELLI, C., LABUZA, T. P. Application of Weibull hazard analysis to the determination
of the shelf life of roasted and ground coffee // Lebensmittel-Wissenschaft und Technologic,
2001,34,273-278.
40.	CORRADINI, M. G., PELEG, M. A model of non-isothermal degradation of nutrients,
pigments and enzymes // J. of the Science of Food and Agriculture [в печати].
41.	VAN BOEKEL, M. A. J. S. On the use of the Weibull model todescribe thermal inactivation of
microbial vegetative cells // Int.J. of Food Microbiology, 2002, 7, 139-159.
42.	PELEG, M. ENGEL, R„ GONZALEZ-MARTINEZ, C., CORRADINI, M. G. Non-Arrhenius
and non-WLF kinetics in food systems //J. of the Science of Food and Agriculture, 2002, 82,
1346-1355.
ГЛАВА 15
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
С. М. Д. Ман,
Лондонский университет South Bank, Великобритания
15.1.	Введение
«Срок хранения» в настоящее время является важнейшим понятием и свойством со-
временных пищевых продуктов. Действительно, если он отражает соответствующий
показатель минимального срока годности, что закреплено нормативными актами
ЕС, то он дает крайне важную техническую информацию о пищевом продукте. Эта
информация способствует обеспечению пищевой безопасности данного продуктам
его потребительских свойств. Хотя понятия «минимальный срок годности» и «срок
хранения» — не синонимы, продолжительность последнего обычно отражает срок
его годности, а первое дает научную основу для определения второго. Так как их
универсального или общепринятого определения нет, мы будем пользоваться опре-
делением, принятым Британским институтом исследований в области пищевых тех-
нологий (UK Institute oj Food Science and Technology, IFST), согласно которому «срок
хранения — это период времени, в течение которого пищевой продукт а) остается
безопасным; б) надежно сохраняет свои характерные органолептические, химиче-
ские, физические, микробиологические и функциональные характеристики ив) соот-
ветствует приведенным на этикетке сведениям о пищевой ценности продукта при
его хранении в рекомендованных условиях» [17].
Таким образом, срок хранения — это понятие, включающее ряд аспектов, каж-
дый из которых крайне важен как для производителей, так потребителей пищевых
продуктов. Два основополагающих аспекта срока хранения — это «безопасность» и
«качество пищевого продукта». Безопасность и качество пищевого продукта — взаи-
мосвязанные понятия. Например, не может идти речи о сроке хранения пищевого
продукта, в безопасности которого возникают сомнения, поскольку это предполага-
ет немедленный отзыв продукта. Более того, показатели контроля микробиологиче-
ской безопасности и качества пищевых продуктов зачастую идентичны, и поэтому
отдельное рассмотрение безопасности и качества при оценке срока хранения неце-
лесообразно.
Индивидуальные характеристики качества зависят от конкретного пищевого
продукта и его производителя. Аналогичные пищевые продукты-конкуренты необя-
зательно обладают одинаковыми характеристиками качества и имеют идентичней
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
407
срок хранения. Производителям пищевых продуктов для получения одобрения по-
требителей необходимо определять характеристики качества выпускаемых продук-
тов и сообщать их потребителям.
Главная цель исследования срока хранения продукта заключается в изучении
динамики изменения его основных характеристик и показателей качества в ходе
хранения и выявлении тех изменений, которые в конечном счете делают продукт не-
приемлемым для потребителей при соблюдении режимов хранения. Па практике
производитель по каким-либо маркетинговым или коммерческим соображениям
может объявить срок хранения продукта более коротким по сравнению с определен-
ным в результате исследования (испытания).
Поскольку безопасность пищевого продукта закреплешг нормативными актами
и представляет собой довольно ясное требование, любое исследование срока хране-
ния обязательно включает оценку продукта с точки зрения его безопасности. После
ее установления основная задача состоит в установлении порога окончания срока
хранения. Для этого используется накопленная информация о показателях качест-
ва, определяющих приемлемость продукта для потребителя. Так как эти показатели
являются химическими, функциональными, микробиологическими или физиче-
скими и специфичны для конкретного продукта, производитель должен провести
ряд экспериментов, предназначенных для изучения поведения продукта в ходе всего
срока храпения и определения окончания его срока. Назначать срок хранения вы-
пускаемых продуктов без проведения экспериментов, надлежащим образом сплани-
рованных, основанных на научных принципах и учитывающих имеющуюся инфор-
мацию о продуктах, очень рискованно, поскольку убытки от возможных исков могут
быть весьма значительными.
Несмотря на огромное разнообразие видов пищевых продуктов, в настоящее
время накоплена обширная информационная база о процессах ухудшения качества
и порчи продуктов. Основные процессы, приводящие к ухудшению качества и порче
многих пищевых продуктов, включают:
•	миграцию влаги или водяного пара, приводящую к их накоплению или потере;
•	перераспределение других составляющих продукта, например, кислорода и
вкусо-ароматических соединений;
•	изменения, индуцированные дневным или искусственным освещением;
•	химические и биохимические изменения;
•	микробиологические изменения;
•	некоторые другие изменения или механизмы, приводящие к ухудшению каче-
ства нишевого продукта вследствие проявления одного пли нескольких выше-
перечисленных процессов, например, повреждение упаковки насекомыми или
грызунами [17].
Перечисленные изменения являются основными факторами риска для качества
продуктов. В случае отсутствия надлежащего контроля наличие хотя бы одного, из
408
ГЛАВА 15
этих факторов неизбежно сокращает срок хранения большинства пищевых продук-
тов. Подробнее о действии этих процессов и механизмов см. соответствующие главы
данной книги.
15.2.	Обеспечение безопасности пищевых
продуктов: система НАССР
Какого-либо одного испытания для обеспечения всеобъемлющей безопасности пи-
щевых продуктов не существует. В настоящее время многими регламентирующими
органами и промышленностью принято, что тестирование только конечного продук-
та — дорогостоящий и неэффективный способ обеспечения пищевой безопасности.
I Капример, микробиологический анализ пищевых продуктов иа определенные пато-
генные микроорганизмы в лучшем случае подтверждает, что в конкретном образце
продукта эти микроорганизмы не обнаружены, но это не гарантирует их полного от-
сутствия в партии, из которой взят этот образец. Когда патогенный микроорганизм
действительно бывает обнаружен, данный продукт мог быть уже реализован и в слу-
чае краткого срока хранения даже употреблен по назначению. Подобные аргументы
вполне применимы и к химическим коитаминантам. Совершенно очевидно, что если
не проверять каждую упаковку продукта (что практически невыполнимо), то тести-
рование готового продукта не способно обеспечить должный уровень пищевой безо-
пасности.
В настоящее время наиболее эффективным способом обеспечения пищевой
безопасности является применение признанной во всем мире системы НАССР
(Hazard Analysis and Critical Control Point, Анализ рисков и критические контрольные
точки), принятой в 1997 г. комиссией Кодекса Алиментариус (Codex Alimentanus
Commission) и дополненной в 1999 гг. НАССР — это научно обоснованная система,
которая при правильном се использовании обеспечивает превентивный контроль
основных факторов риска в области пищевой безопасности и снижает необходи-
мость испытаний готового продукта. Система НАССР основана на семи главных
принципах [7]:
•	принцип 1: проведение анализа рисков;
•	принцип 2: определение критических контрольных точек (ККТ);
•	принцип 3: задание предельных значений параметров;
•	принцип 4: внедрение системы мониторинга ККТ;
•	принцип 5: определение корректирующих воздействий, выполняемых в случае
выхода (по данным мониторинга) какой-либо из ККТ из-под контроля;
•	принцип 6: определение процедур верификации для подтверждения эффектив-
ности работы системы НАССР’,
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
409
•	принцип 7: документирование всех процедур и регистрация соответствующих
данных.
Рекомендации по применению этих принципов даны в документе, принятом ко-
миссией Codex, а также во многих других публикациях, посвященных НАССР, в ча-
стности, в работах [29, 30]. Эффективность системы НАССРзависит от ряда широко
известных факторов, в том числе от убежденности персонала в се действенности,
уровня его подготовки, вовлеченности менеджмента, а также от использования меж-
дисциплинарного подхода.
При правильном внедрении и функционировании система НЛССР может ис-
пользоваться всеми предприятиями пищевой промышленности и успешно приме-
няться на всей этапах пищевой цепи. Хотя ЯЛ ССР-анализ всегда должен выпол-
няться комплексной командой, члены которой представляют различные подразде-
ления и обладают необходимыми знаниями, в последнее время появились вспомога-
тельные компьютеризованные средства НАССР [32]. В Великобритании одним из
наиболее известных коммерческих программных продуктов является Safefood
НАССРDocumentation Software, разработанный в CCFRA (Campden and Chorleywood
Pood Research Association). Это программное обеспечение работает в среде Windows'™
и используется как средство регистрации данных и документирования. Эта про-
грамма предназначена для облегчения ведения записей о работе системы НАССР [5]
и в ней применен структурированный и систематизированный подход к документи-
рованию НАССР в соответствии с требованиями аудита, способствующий подтвер-
ждению «должной ответственности». Несмотря на то что в ней предусмотрены сред-
ства для построения блок-схем, которые можно использовать для отображения по-
следовательности технологических операций, эта программа не предоставляет
подробной информации и советов по конкретным рискам и мерам их контроля.
С,реди других недавних разработок, которые дополняют НАССР и способствую-
щих его дальнейшему развитию, следует отметить прогностическую пищевую мик-
робиологию и количественную оценку микробиологических рисков (QMRA). Про-
гностические модели для пищевой микробиологии, которые в настоящее время по-
вседневно используются в некоторых секторах промышленности, позволяют
выявить наличие риска на конкретном технологическом участке (принцип 1) [34].
Эти модели используются также для определения в некоторой критической кон-
трольной точке оптимального целевого значения параметра и его допустимых пре-
дельных значений (принцип 3). Развитие QMRA должно привести к более точному
определению целей пищевой безопасности, фиксирующих максимальную допусти-
мую частоту и концентрацию основных микробиологических факторов риска в мо-
мент потребления пищевого продукта, а это позволит обеспечить приемлемый уро-
вень защиты потребителя. [33].
410
ГЛАВА 15
15.3.	Определение срока хранения
пищевого продукта
15.3.1.	Непосредственное определение срока хранения
Несмотря на всю важность определения степени безопасности пищевого продукта,
его /МССР-анализ, то есть анализ рисков, обычно проводят параллельно с определе-
нием срока хранения. Как уже отмечалось ранее, при исследовании срока хранения
необходимо знать показатели качества продукта и иметь достаточное представление
о механизмах их ухудшения в ходе хранения. Поэтому определение срока храпения
включает проведение экспериментального тестирования процесса порчи пищевого
продукта, завершающегося нахождением момента времени, соответствующего
окончанию срока его хранения. В ЕС и, соответственно, в Великобритании согласно
Директиве ЕС по пищевой гигиене (93/43/.ЕЕС) анализ рисков является обязатель-
ным. НА ССР-анализ, то есть анализ рисков, проводимый параллельно с исследова-
нием срока хранения, гарантирует, что любые изменения в рецептуре, технологиче-
ских условиях, упаковке и т. д., особенно во время модификации продукта, не ухуд-
шают безопасность продукта.
Самый распространенный и непосредственный способ определения срока хра-
нения — тестирование хранения продукта при контролируемых режимах, которые
ими тируют реальные условия складского хранения продукта, его транспортировки
и сбыта, однако полное и всестороннее тестирование срока хранения возможно
очень редко, поскольку очень трудно воспроизвести условия транспортировки и
хранения в розничной торговле. Зачастую непредсказуемо и обращение с продуктом
потребителей, так что производитель практически не имеет возможности его кон-
тролировать. Например, было установлено, что в Великобритании обращение по-
требителей с охлажденными пищевыми продуктами, многие из которых являются
скоропортящимися, представляет собой! самую изменчивую часть холодильной це-
ни, что делает очень трудным или практически невозможным его имитацию при тес-
тировании их сроков хранения [9]. По этой причине большинство производителей
пищевых продуктов могут проводить тестирование срока хранения лишь при фик-
сированных условиях, которые имитируют условия сбыта весьма неточно. Весьма
спорным является утверждение о необходимости проведения исследований в экс-
тремальных условиях, моделирующих неправильное обращение потребителей с
продуктом, — по своей природе оно непредсказуемо и теоретически может давать
бесконечное число вариантов.
Из всего вышесказанного ясно, что тестирование срока хранения — это не более
чем контролируемый эксперимент, который невозможно спланировать на все
случаи жизни. Кроме того, если обращение потребителя с продуктом значительно
отличается от рекомендованного (случайно или преднамеренно), любой пищевой
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
411
продукт независимо от того, является ли он скоро- или малопортящимся, вряд ли
может остаться годным к употреблению на протяжении всего периода хранения.
Температурные условия, которые обычно применяются при тестировании срока
хранения, включают:
•	замораживание: -18 °C или ниже (относительная влажность обычно близка к
100%);
•	охлаждение: от 0 до +5 °C, максимум +8 °C (относительная влажность обычно
очень высокая);
•	нормальные условия: 25 °C, относительная влажность 75%;
•	тропические условия: 38 °C, относительная влажность 90% [26].
•	Для заданных условий хранения в идеале должны быть доступны следующие ва-
рианты тестирования, которые, безусловно, потребуют привлечения дополни-
тельных ресурсов:
•	оптимальные условия', хранение нацелено на получение оптимистичных данных
о сроке хранения, которые используются для поддержания самого длительного
реального срока хранения;
•	типовые (усредненные) условия', это наиболее вероятные условия, в которых мо-
жет оказаться продукт, и хранение нацелено на получение данных, применимых
в реальном производстве для установления такого срока хранения, который
приемлем как для производителя, так и для потребителя;
•	неблагоприятные условия', это экстремальные условия, в которых может оказать-
ся данный продукт, и хранение в таких условиях нацелено на получение таких
данных о сроке хранения, которые обеспечивают необходимую безопасность
продукта «с запасом» (за счет установления безопасного, но, возможно, меньше-
го, чем реальный, срока хранения).
Какими бы ни были условия хранения, самое главное здесь — цель тестирования,
которая должна быть определена точно и ясно. Например, охлажденные и готовые к
употреблению макаронные изделия с ветчинным салатом могут реализовываться
или в одноразовой потребительской упаковке, или вразвес с охлаждаемых витрин,
где они бывают выставлены в больших открытых лотках на протяжении нескольких
дней. Учитывая, что один и тот же продукт может реализовываться по-разному, что
у него могут быть различные целевые потребители, требуются совершенно разно-
плановые эксперименты в зависимости от требований, предъявляемых к сроку хра-
нения.
15.3.2.	Схема непосредственного определения
срока хранения
Для экспериментального определения срока хранения не существует универсаль-
ных схем. Известно несколько экспериментальных алгоритмов [19], в том числе
412
ГЛАВА 15
основанных на статистическом подходе [11]. У каждого из них есть свои достоинст-
ва и недостатки, у них разное обеспечение ресурсами. Для основных видов продук-
тов периодичность тестирования составляет:
•	продукты с коротким сроком хранения-, для охлажденных пищевых продуктов со
сроком хранения до 1 недели (например, для готовых блюд) образцы для оценки
могут отбираться ежедневно;
•	продукты со средним сроком хранения', для продуктов сроком хранения до 3 не-
дель (например, для некоторых мучных кондитерских изделий, хранящихся при
температуре окружающей среды) образцы для оценки могут отбираться на 0, 7,
14, 19, 21 и 25-й день.
•	продукты с длительным сроком хранения', для продуктов со сроком хранения до
1 года (например, для некоторых сухих завтраков и стабильно хранящихся пи-
щевых продуктов, подвергавшихся тепловой обработке) образцы для оценки мо-
гут отбираться ежемесячно или в 0, 1, 2, 3, 6, 12 и (возможно) 18-й месяц.
Конкретная частота отбора проб зависит от вида продукта и от наличия инфор-
мации относительно его поведении при хранении [26].
Очень важна проблема контрольных образцов. Для многих пищевых продуктов
глубокое замораживание и последующее размораживание не оказывают существен-
ного влияния на их органолептические свойства. В таких случаях для хранения кон-
трольных образцов, используемых при тестировании срока хранения, может приме-
няться низкотемпературное хранение. Если такой способ неприменим, необходимо
обеспечить возможность приготовления свежих контрольных образцов, идентич-
ных во всех отношениях хранимым образцам, в любое время проведения исследова-
ний. Наличие достаточного количества контрольных образцов, репрезентативно
представляющих продукцию, предназначенную для реализации, трудно переоце-
нить, так как опытные образцы оценивают именно относительно их.
15.3.3.	Тестирование срока хранения
Приемлемый срок хранения предполагает, что продукт в течение этого времени со-
храняет своп характерные органолептические, химические, функциональные, мик-
робиологические и физические характеристики. Поэтому при определении срока
хранения применяют, как правило, тесты, специфичные для конкретного продуктаи
отражающие его показатели качества. Общая схема непосредственного определения
срока храпения приведена на рис. 15.1. На практике следует иметь в виду, что может
действовать не один, а несколько процессов порчи, причем как параллельно, так и
последовательно. Всегда возникает проблема выявления всех процессов, в том числе
ограничивающего срок хранения. Для внедрения системы контроля, предназначен-
ной для предотвращения прогорклости в мучных и сахарных кондитерских издели-
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
413
Рис. 15.1. Схематическое представление срока хранения пищевого продукта
ях, применяют системный и структурированный подход, основанный на принципах
НАССР [10]. Такой подход следует основным принципам НАССР, и под фактором
риска понимают биологический, химический или физический показатели (условия)
пищевого продукта, способные ухудшить его качество и привести к порче, а также
ограничивающие срок хранения продукта. Системное применение этих принципов
позволяет определить ККТ, в которых необходимо обеспечить контроль. Эти ККТ
необходимы для устранения или ослабления фактора риска и предотвращения
преждевременного окончания срока хранения. Итак, для определения срока храпе-
ния в зависимости от вида продукта и механизмов его порчи применяют следующие
виды тестов (по отдельности пли комбинированно):
•	микробиологические анализы, включая провоцирующее тестирование;
•	химический анализ;
•	тестирование физических показателей (измерение реологических характери-
стик, исследование микроструктуры и т. д.);
•	органолептическая оценка.
414
ГЛАВА 15
В табл. 15.1 приведены некоторые примеры специфических показателей для оп-
ределения сроков хранения, учитывающие конкретные механизмы порчи. Это не
значит, что все тесты без исключения следует использовать регулярно и постоянно,
однако органолептический анализ, включающий оценку вкуса, применяется во всех
исследованиях при любом стандартном определении срока хранения. Рекоменда-
ции по проведению органолептического анализа приведены в различных британ-
ских и международных стандартах, в справочниках по органолептике, а также в дру-
гих главах данной книги. Список соответствующих стандартов по органолептиче-
скому анализу, которые могут представлять интерес для читателя, приведен в
табл. 15.2.
15.3.4.	Особенности использование экспериментальных
данных для назначения срока хранения
Назначение сроков хранения пищевых продуктов значительно упрощается при на-
личии соответствующих стандартов. Например, в Великобритании микробиологи-
ческие критерии для продуктов на молочной основе, которые используют для уста-
новления сроков хранения, точно определяются Положением о молочных продук-
тах (гигиенические аспекты) от 1995 г. [16]. Аналогично, Положение о кофе и
кофесодержащих продуктах от 1978 г. [14] требует, чтобы в «растворимом кофе» со-
держалось не менее 95% сухих веществ кофе, то есть не более 5% влаги. В зависимо-
сти от степени измельчения кофе и используемой упаковки приемлемый срок хра-
пения должен обеспечивать это предписанное нормативным актом предельное зна-
чение по месту реализации. Серьезным фактором риска, ограничивающим срок
хранения, может оказаться содержание олова (особенно в случае использования
жестяных банок). Согласно Положению о содержании олова в пищевых продуктах
от 1992 г. [15] запрещена продажа любых пищевых продуктов с содержанием олова
более 200 мг/кг. В Великобритании в течение 1998—2002 гг. в различных средствах
массовой информации появилось не менее 10 сообщений об отзыве продуктов из
торговли, включая консервированные нарезанные помидоры, спагетти в томатном
соусе и томатные супы. Из-за превышения установленного содержания олова из
торговли были изъяты тысячи банок.
Помимо-стандартов очень полезны при установлении окончательных сроков
храпения рекомендации общего характера. Так, Британское агентство по охране здо-
ровья подготовило рекомендации по поддержанию микробиологического качества
некоторых пищевых продуктов, готовых к употреблению [ 12], a IFST — полезное ру-
ководство по разработке и применению микробиологических критериев качества
[18]. Одним из основных критериев при назначении срока хранения сухих завтраков
с витаминными добавками стало указываемое на упаковке содержание витаминов.
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
415
Таблица 15.1. Тестовые показатели для идентификации различных видов порчи
пищевых продуктов
Продукт	Условия хранения	Применяемые тесты	Примерный срок хранения	Источник
Сардины, консервирован- ные в подсолнеч- ном масле в стеклянных банках	4 °C	•	Общее содержание азотистых летучих со- единений •	содержание тримети- ламина •	pH •	Органолептическая оценка (по дескриптивной 9-балльной шкале)	1 20 сут при 4 °C	[13]
Отварные кревет- ки в рассоле с кон- сервантом (в упа- ковке с РГС)	0, 5, 8, 15 и 25 °C	•	Провокационные тес- ты с испопьзованием Listeria monocytogenes и спор Clostridium botulinum •	Органолептическая оценка (запах, вкус, текстура и внешний вид по 3-балльной шкале) •	pH •	Общее содержание азотистых летучих со- единений •	Потеря влаги, %	7 мес при 0 °C, 4-5 сут при 25 °C	[8]
Китайские сосис- ки в вакуумной упаковке с различ- ными консерван- тами: сорбитом, лактатом натрия, низином	20 °C	• Микробиологические тесты (АРС, LAB ит. д.) •	Общее содержание азотистых летучих со- единений •	pH •	Анализ на продуциро- вание декстрана •	Органолептическая оценка с использова- нием 7-балльной шка- лы	25 сут при 20 "С (для сосисок с лактатом натрия)	[35}
416
ГЛАВА 15
	Окончание табл. 15.1
„	Условия Продукт	_	Примерный .. Применяемые тесты	Источник
’	хранения	г	срок хранения
Соусы и дрессин- Нормальные ги	условия (25 ”С, относительная влажность 75%)	•	Микробиологические До одного года	[31] тесты, включая прово- в нерегулируе- кационные	мых условиях (в •	Органолептическая	зависимости от оценка	вида продукта) (цвет, запах,вкус, тек- стура, внешний вид эмульсии и т. д.) •	pH
Таблица 15.2. Перечень нормативных документов по органолептической оценке пищевых
продуктов
Британские стандарты (BS)	Стандарты ISO	Наименование
5098:1992	5492	Глоссарий терминов, относя- щихся к органолептической оценке
5929-1:1986	6658	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Общая методология
5929-2:1982	5495	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Тест парного сравнения
5929-3:1984	4120	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Тест по методу треугольника
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
417
Окончание табл. 15.2		
Британские стандарты (BS)	Стандарты ISO	Наименование
5929-4:1986	6564	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Методы оценки вкуса
5929-5:1988	8588	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Тест «А» - «не А»
5929-6:1989	8587	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Ранжирование
5929-7:1992	3972	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Исследование вкусовосприя- тия
5929-8:1992	10399	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Тест «дуо-трио»
5929-9:1992	5496	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Обучение дегустаторов обна- ружению и распознаванию запахов
5929-10:1999	11037	Методы органолептической оценки пищевых продуктов. Общие принципы и методы оценки цвета пищевых про- дуктов
7183:1989	8589	Проектирование помещений для проведения органолеп- тической оценки пищевых продуктов
7667-1:1993	8586-1	Дегустаторы для проведения органолептической оценки. Отбор,обучение и контроль отобранных дегустаторов
27 Зак. 557
418
ГЛАВА 15
При отсутствии соответствующих стандартов или рекомендаций производите-
лям необходимо самим определять предельные сроки хранения на основе микробио-
логических, химических или органолептических критериев. Чтобы гарантировать
точные и воспроизводимые сроки хранения, необходимо всякий раз проводить экс-
периментальное тестирование срока хранения, а при интерпретации полученных
данных учитывать следующие факторы:
•	степень свежести и качество сырья, использованного в экспериментах;
•	объемы производства, оказывающие влияние на срок хранения после перехода
на полномасштабное производство данного продукта;
•	возможные отклонения в качестве различных партий продукта при серийном
его производстве;
•	санитарно-гигиенические условия на производстве;
•	необходимость использования повторно переработанного сырья.
15.4.	Прогнозирование срока хранения пищевого
продукта
По мерс пролонгирования срока хранения последний становится все менее реали-
стичным для фирм, полагающихся исключительно на непосредственное его опреде-
ление путем экспериментального хранения. Естественное желание получить ответ
на вопрос о сроке хранения как можно быстрее, а также конкуренция и давление со
стороны торговли обусловливают необходимость разработки экспресс-методов кос-
венного определения срока хранения. Для получения экспресс-прогноза срока хра-
нения разработаны процедуры, основанные па экспресс-методах или компьютерных
моделях. Несмотря на удобство применения, в их использовании необходимо со-
блюдать осторожность. Экспресс-методы могут применяться только в том случае,
если между поведением продукта при хранении в реальных и экспериментальных
условиях существует взаимосвязь. Таким образом, прогностические модели могут
использоваться для определения сроков хранения лишь в том случае, если провере-
на их адекватность применительно к пищевым продуктам. Описание некоторых кос-
венных методов приводится ниже, а более подробно они рассматривались в других
главах этой книги.
15.4.1.	Ускоренное тестирование срока хранения
Теоретически экспресс-тестирование срока хранения может применяться для лю-
бого продукта, процесс порчи которого описывается адекватной кинетической
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
419
моделью. Хотя процесс порчи может иметь биохимическую, химическую, микро-
биологическую или физическую природу, практически ускоренное тестирование
применяется в основном для анализа процессов порчи, имеющих химическую при-
роду. Основная идея здесь заключается в том, что скорость химических реакций,
лимитирующих срок хранения, при повышенной температуре хранения возрастает,
в связи с чем окончание срока хранения достигается значительно быстрее, а полу-
ченные данные можно экстраполировать на реальные условия хранения с помощью
уравнения Аррениуса. Подробнее об ускоренном тестировании см. [22, 28]. Несмот-
ря на все ограничения, а также на то, что механизмы процессов ухудшения качества
пищевых продуктов обычно очень сложны и вряд ли описываются простыми эмпи-
рическими зависимостями, известны несколько работ по экспресс-тестированию
срока хранения на основе модели Аррениуса. Они посвящены, в частности, сроку
хранения и безопасности охлажденных пищевых продуктов в упаковке с РГС при
хранении в ограниченном диапазоне температур [23], стабильности аспартама в
стерилизованных ароматизированных молочных напитках [1] и ускоренному тес-
тированию срока хранения арахиса, глазированному КБС (концентратом белков
молочной сыворотки) [24].
15.4.2.	Прочие прогностические модели
В связи с острой необходимостью обеспечения микробиологической безопасности
пищевых продуктов интерес к прогностической пищевой микробиологии концен-
трируется прежде всего на разработке прогностических моделей развития в пище-
вых продуктах патогенных микроорганизмов. Финансировавшийся правительст-
вом Великобритании в течение 1989-1994 гг. проект привел к разработке пакета
программ Food MicroModel, предназначенного для прогнозирования роста, выжива-
ния и термической гибели в разнообразных продуктах основных патогенных и ряда
вызывающих порчу микроорганизмов. Аналогичные исследования в США привели
к разработке программы прогностического моделирования патогенных микроорга-
низмов (РМР), которая бесплатно доступна в Интернете (http://www.arserrc.
gov/mfs/pathogen.htm). В 2003 г. появилась общедоступная микробиологическая ба-
за данных о пищевых продуктах ComBase (http://www.ifr.ac.uk/combase/), разрабо-
танная и поддерживаемая консорциумом в составе Агентства по пищевым стандар-
там и Института пищевых исследований в г. Норидж (от Великобритании) и Мини-
стерства сельского хозяйства, Службы исследований по сельскому хозяйству и
Восточного регионального исследовательского центра в г. Виндмур (от США). Базу
данных ComBase рекомендуется использовать при проведении научно-исследова-
тельских работ, а также в целях обучения и профессиональной подготовки. В буду-
щем этот консорциум намерен разработать пакет унифицированных прогностиче-
ских моделей под названием ComBase Combined Database and Predictive Microbiology
420
ГЛАВА 15
Program (Объединенная база данных ComBase с программой прогностической мик-
робиологии).
В последние годы появились также компьютерные модели для прогнозирования
микробиологической порчи, в частности:
•	Forecast — набор прогностических моделей, разработанных CCFRA, рекомендо-
ванных к использованию для оценки скорости микробиологической порчи или
для оценки стабильности пищевых продуктов (предлагается в виде платной ус-
луги CCFRA)-,
•	Pseudomonas Predictor — интегрированное температурно-функциональное про-
граммное обеспечение, разработанное Сельскохозяйственным факультетом
университета Тасмании (Австралия) и известное в Австралии как Food Spoilage
Predictor («Предсказатель порчи пищевых продуктов») [2];
•	Seafood Spoilage Predictor, SSP — программное обеспечение с моделями двух ти-
пов, а именно моделью относительных скоростей порчи и моделью микробиоло-
гической порчи, разработанное Датским научно-исследовательским институтом
рыбной промышленности (DIFRES) в г. Люнгбю, и бесплатно загружаемого с ин-
ститутского сайта (http://www.dfu.min.dk/micro/ssp/)-,
•	ERH CALC™ — часть компьютерной экспертной системы для хлебопекарной
промышленности, разработанной Британской исследовательской ассоциацией
мукомольного и хлебопекарного производства, ныне являющейся частью
CCFRA. Она позволяет пользователям имитировать рецептуры мучных конди-
терских изделий и быстро рассчитывать для них теоретические значения равно-
весной относительной влажности и на их основе оценивать «сроки хранения без
появления плесени». Полная версия этой системы поставляется CCFRA на плат-
ной основе. В настоящее время с помощью этой программы оцениваются «сроки
хранения без появления плесени» 80% производимых в Великобритании пи-
рожных и кексов в обычной упаковке.
15.5.	Краткое резюме
В целом успех определения срока хранения зависит:
•	от уверенности производителя в обеспечении безопасности пищевого продукта;
•	от возможности выявления важнейших характеристик качества, определяющих
приемлемость продукта для потребителя;
•	от наличия знаний о действующих механизмах ухудшения качества продукта и
его порчи;
•	от возможности применения в целях непосредственного определения срока хра-
нения или его прогнозирования и оценки (или того и другого) научно-техниче-
ских знаний («ноу-хау») и соответствующих технических средств.
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
421
Выпуск безопасного продукта с качеством, соответствующим ожиданиям потре-
бителей, начинается с правильной его разработки, которая включает тщательное
планирование производства и проведение экспериментального тестирования срока
хранения.
Дополнительная информация
Огромное количество опубликованных данных о сроках хранения пищевых продук-
тов свидетельствуют о непрекращающемся интересе к этой области знаний. Ниже
мы приводим в хронологическом порядке ряд широко известных источников, не
претендуя на сто полноту.
Определение сроков хранения пищевых продуктов [21]
Это, возможно, первая крупная работа, посвященная срокам хранения и опублико-
ванная в 1982 г. В ней 22 главы, включая «Основные методы консервирования и ме-
ханизмы порчи пищевых продуктов», «Научные подходы к исследованию срока хра-
пения», «Сроки хранения сухих завтраков», «Сроки хранения хлебопекарных изде-
лий», «Сроки хранения обезвоженных продуктов», «Сроки хранения замороженных
полуфабрикатов» и т. д.
Оценка срока хранения охлажденных пищевых продуктов [4]
Это техническое руководство № 28, опубликованное CCFRA (Великобритания) в
1990 г. и частично переработанное в 1997 г. Оно предназначено для оценки срока
хранения охлажденных пищевых продуктов, включая ингредиенты и продукты, реа-
лизуемые в розницу. Активно используется оценка и контроль технологического
процесса на основе НАССР.
Сроки хранения пищевых продуктов - рекомендации по их определению и
прогнозированию [ 17]
Цель этой публикации IFST — предоставить менеджерам пищевых предприятий ре-
комендации относительно принципов определения и прогнозирования срока хране-
ния в каждой точке пищевой цепи. Объясняются факторы, влияющие на сроки хра-
нения пищевых продуктов, а также различные механизмы порчи пищевых продук-
тов. у/
Исследование сроков хранения пищевых продуктов и напитков — химиче-
ские, биологические, физические и диетологические аспекты [6]
В подготовке этого солидного справочника объемом в 1204 с. и содержащего 40 глав,
принимали участие 89 специалистов. Рассмотрены сроки хранения различных пи-
щевых продуктов, включая «натуральные» (мясо, рыба, фрукты и овощи), перерабо-
танные (кондитерские и хлебопекарные изделия, экструдированные продукты) и
напитки (чай, кофе, вина). Это второе и обновленное издание опубликованной семи
годами ранее книги тех же авторов.
422
ГЛАВА 15
Оценка сроков хранения пищевых продуктов [27]
Второе издание справочника, подготовленное коллективом авторов. Основное вни-
мание уделено срокам хранения пищевых продуктов. Первые 6 глав посвящены ос-
новным принципам оценки срока хранения, а в остальных 10 главах рассматривают-
ся практические вопросы оценки сроков хранения па примере нескольких групп
продуктов: охлажденные йогурты и другие молочные десерты, свежие морепродук-
ты и их пресервы, пирожные и кексы в обычной упаковке, картофельные чипсы и
снэки, шоколадные кондитерские изделия, готовые к употреблению сухие завтраки,
переработанные пищевые продукты в упаковке, стабильные в обычных условиях
хранения соусы и маринованные продукты, замороженные продукты и готовые к
употреблению, стабильные в обычных условиях продукты мясной кулинарии.
Стабильность и срок хранения пищевого продукта [20]
Справочник, подготовленный авторским коллективом под редакцией двух ученых
из Британской исследовательской ассоциации пищевых продуктов в г. Лезсрхед, со-
стоит из двух частей. Первая часть включает пять глав, посвященных методам иссле-
дования и прогнозирования срока хранения. Вторая часть содержит семь глав -
«Прогнозирование характеристик упаковки для увеличения срока хранения»,
«Консервированные продукты», «Молоко и молочные продукты», «Кондитерские
изделия», «Фрукты и овощи», «Жиры и масла» и «Соусы, заправки и дрессинги».
Срок хранения (в пищевой серии издательства Blackwell) [26]
Эта небольшая книжка представляет собой краткий обзор этой темы па начальном
уровне. Как и все книги данной серии, это лаконичное и удобное в работе справочное
пособие для специалистов пищевой промышленности, особенно работающих на ма-
лых и средних предприятиях. Она полезна также молодым специалистам и студен-
там старших курсов, изучающих научные основы и технологию производства пище-
вых продуктов. В книге три раздела — «Сроки хранения пищевых продуктов — наи-
более часто задаваемые вопросы», «Механизмы ухудшения качества и порчи пище-
вых продуктов» и «Практическое определение срока хранения».
Понятия свежести и сроков хранения пищевых продуктов [3]
Публикация Американскогохимического общества (ACS), с материалами симпо-
зиума по теме «Свежесть и сроки хранения пищевых продуктов», состоявшегося в
Чикаго в 2001 г. В книге четыре раздела: «Введение и общие вопросы», «Вкусовые
аспекты», «Текстура» и «Методы повышения свежести и увеличения сроков хране-
ния». В 21 главе приведены оригинальные обзоры пли научные работы по данной
теме.
ТЕСТИРОВАНИЕ СРОКА ХРАНЕНИЯ
423
Литература
1.	BELL, L. N., LABUZA, Т. Р. Aspartame stability in commercially sterilised flavoured dairy
beverages //J. of Dairy Science, 77, 34-38.
2.	BLACKBURN, C. DE W. Modelling shelf-life // The Stability and Shelf-life of Food / Ki least,
D., Subramaniam, P. (eds). — Woodhead Publishing: Cambridge, 2000. — P. 55-78.
3.	CADWALLADER, K., WEENEN, IL (eds) Freshness and Shelf Life of Foods. — American
Chemical Society: Washington DC, 2003.
4.	Evaluation of Shelf Life for Chilled Foods. Technical Manual No. 28 / CCFRA. — Campden and
Chorleyzoood Food Research Association: Chipping Campden, UK, 1990.
5.	НАССР Documentation Software Version 4.0 / CCFRA. — Campden and Chorleyzoood Food
Research Association Group: Chipping Campden, UK, 2003.
6.	CHARALAMBOUS, G. (ed) Shelf Life Studies of Foods and Beverages Chemical, Biological,
Physical and Nutritional Aspects. — Elsevier Science: Amsterdam, 1993.
7.	НАССР System and Guidelines far its Application, Annexe to CAC/RCP 1-1969, Rez: 3 /
CODEX COMMITTEE ON FOOD HYGIENE // Codex Alimentarius Commission Recommended
International Code of Practice — General Principles of Food Hygiene. — Food and Agriculture
Organisation of the United Nations; World Health Organisation: Rome, 1997.
8.	DALGAARD, P., JORGENSEN, L, V. Cooked and brined shrimps packed in a modified
atmosphere have a shelf life of > 7 months at 0 °C, but spoil in 4-6 days at 25 °C // Int,J. of Food
Science and Technology, 2000, 35, 431-442.
9.	EVANS, J .A. Consumer perceptions and practice in the handling of chilled foods // Sous Vide
and Cook-chill Processing for the Foozl Industry / Ghazala, S. (ed.). — Aspen Publishers:
Gaithersburg, MD, 1998.
10.	FRAMPTON, A. Prevention of rancidity in confectionery and biscuits a Hazard Analysis
Critical Control Point (НАССР) approach // Rancidity in Foods, 3"1 ed. / Allen, J. C.,
Hamilton, R. J. (eds). — Blackic Academic & Professional, London, 1994. — P. 161-178.
11.	GACULA, M. C. The design of experiments for shelf-life study // J. of Food Science, 1975, 40,
399-403.
12.	GILBERT, R. J., DE LOUVOIS, J. DONOVAN, T., LITTLE, C. NYE, K., RIBEIRO, C. D„
RICH ARDS, J., ROBERTS, D., BOLTON, F. J. Guidelines for the microbiological quality of
some ready-to-eat foods sampled at the point of sale // Communicable Disease and Public
Health, 2000, 3(3), 163-167.
13.	GOKOGLU, N„ CENG1Z, E., YERLIKAYA, P. Determination of the shelf life of marinated
sardine (Sardinapilchardus) stored at 4°C //Food Control, 2004, 15, 1-4.
14.	The Coffee and Coffee Products Regulations 1978 (S11978/3118) /HMSO. — Her Majesty’s
Stationery Office: London, 1978.
15.	The. Tin in Food Regulations 1992 (S11992/496) / HMSO. — Her Majesty’s Stationery Office:
London, 1992.
16.	The Daby Products (Hygiene) Regulations 1995 (SI 1995/1086) /HMSO. — Her Majesty’s
Stationery Office: London, 1995.
17.	Shelf Life of Foods Guidelines for its Determination and Prediction / IFST. — Institute of Food
Science, and Technology (UK): London, 1993.
424
ГЛАВА 15
18.	Development and Use of Microbiological Criteria for Foods / IFST. — Institute of Food Science
and Technology (UK): London, 1999.
19.	KILCAST, D., SUBRAMANIAM, P. Introduction // The Stability and Shelf-life of Food/
Kilcast, D., Subramaniam, P. (eds). — Woodhead Publishing: Cambridge, 2000..P. 1-19.
20.	KILCAST, D., SUBRAMANIAM, P. (eds). The Stability and Shelf life of Food. — Woodhead
Publishing: Cambridge, 2000.
21.	LABUZA, T. P. Shelf-life Dating of Foods. — Food and Nutrition Press: Westport, CT, 1982.
22.	LABUZA, T. P., SCHMIDL, M. K. Accelerated shelf-life testing of foods // Food Technology,
1985,9,57-62, 64, 134.
23.	LABUZA, T. P., FU, B., TAOUKIS, P. S. Prediction for shelf life and safety of minimally
processed CAP/MAP chilled foods // Journal of Food Protection, 1992, 55, 741-750.
24.	LEE, S-Y., GUINARD, J-X., KROCHTA, J. M. Relating sensory and instrumental data to
conduct an accelerated shelf-life testing of whey-protein-coated peanuts // Freshness and
Shelf Life of Foods / Cadwallader, K., Weenen, II. (eds). — American Chemical Society:
Washington DC, 2003. - P. 175-187.
25.	MAN, D. Potato chips and savory snacks // Shelf-life Evaluation of Foods, 2'"' ed. / Man, D.,
Jones, A, (eds), — Aspen Publishers: Gaithersburg, MD, 2000. — P. 157-167.
26.	MAN, D. Shelf Life. — Blackwell Science: Oxford, 2002. — (Food Industry Briefing Series).
27.	MAN, D., JONES, A. (eds). Shelf-life Evaluation of Foods. 2nd ed. — Aspen Publishers:
Gailbmsburg, MD, 2000.
28.	MIZRAHI, S. Accelerated shelf-life tests // The Stability and Shelf-life of Food /Kilcast, D.,
Subramaniam, P. (eds). — Woodhead Publishing: Cambridge, 2000. — P. 107-128.
29.	MORT1MORE, S. E„ WALLACE, С. A. НАССР: A Practical Approach, 2nd ed. - Aspen
Publishers: Gaithersburg, MD, 1998.
30.	MORTIMORE, S. E„ WALLACE, С. A. НАССР. - Blackwell Science: Oxford, 2001. -
(Food Industry Briefing Series).
31.	POURKOMAILIAN, B. Saucesand dressings // The Stability and Shelf-life of Food /Kilcast,
D., Subramaniam, P. (eds), — Woodhead Publishing: Cambridge, 2000. — P. 311-331.
32.	SMEDLEY, P. Development of Computer Based Aids to Hazard Analysis Critical Control Point
(НАССР): PhD Thesis. — South Bank University: London, 1997.
33.	STRINGER, M. Microbiological risk assessment / / Food Science and Technology, 2003,17(4),
3134.
34.	WALKER, S. J. The principles and practice of shelf-life prediction for microorganisms //
Shelf-life Evaluation of Foods, 2nd ed. / Man, D., Jones, A. (eds). — Aspen Publishers:
Gaithersburg, MD, 2000. - P. 34-41.
35.	WANG, F-S. Effects of three preservative agents on the shelf life of vacuum packaged
Chinese-style sausage stored at 20 °C // Meat Science, 2000, 56, 67-71.
ГЛАВА 16
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ
МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
П. А. Моррисей и Дж. П. Керри,
Колледж Университета Корк, Ирландия
16.1.	Введение
Мясо с его характерным приятным вкусом и текстурой и высокой пищевой ценно-
стью традиционно занимает особое место в питании людей. Оно играет очень важ-
ную роль в рационе, обеспечивая организму поступление качественного белка, необ-
ходимых минеральных веществ и микроэлементов (в частности, железа, цинка и ме-
ди), ряда витаминов группы В, а также витамины А и D. Тем не менее, потребление
мяса стало в последние годы предметом тщательного анализа. Повышение внима-
ния к роли жиров, особенно насыщенных, в развитии заболеваний, характерных для
современного образа жизни в промышленно развитых странах, несколько изменило
отношение к мясу как основному компоненту здорового питания, которое в нашей
культуре традиционно ассоциировалось с силой и мужественностью. Озабочен-
ность людей пищевой безопасностью, изменившееся отношение к животным и охра-
не окружающей среды оказали влияние на выращивание скота, кормовую базу, тех-
нологию производства и сбыт мясопродуктов, а также на структуру их потребления.
В настоящее время значительно возрос интерес потребителей к тем пищевых про-
дуктам, которые воспринимаются как натуральные, свежие, полезные для здоровья
и более питательные [131 j. Кроме того, па приобретение тех или иных пищевых про-
дуктов, приготовление и потребление пищи влияют образ жизни, демографическая
ситуация, удобства, уровень доходов, цены, возраст и этническая принадлежность
[165]. В Европе требование номер один к пищевым продуктам — естественность их
вкуса, аромата и других получаемых потребителем ощущений [92].
Одним из основных факторов, ограничивающим качество и приемлемость мяса
и мясопродуктов для потребителей, является окисление липидов. В сыром мясе
окисление липидов приводит к образованию коричневых пигментов (особенно в го-
вядине), повышенным потерям внутриклеточной жидкости («мясного сока») и фор-
мированию неприятного запаха, а в приготовленном и хранящемся мясе окисление
липидов обусловливает развитие посторонних привкусов, например, «вкуса разо-
гретого мяса» (WOF, Warmed-Over Flavour) [62, 127] или «протухлости» (MFD, Meat
426
ГЛАВА 16
Flavour Deterioration) [171]. Кроме негативного воздействия на потребительскую
приемлемость мяса и мясопродуктов окисление липидов влияет также на пищевую
безопасность. Озабоченность специалистов вызывают также возможные атероген-
ные эффекты продуктов окисления липидов (например, оксидов малонового диаль-
дегида и холестерина). Для поддержания качества, пищевой ценности и безопасно-
сти мяса необходимо предотвращать окисление липидов в ходе складского хранения
и розничной торговли. Вместе с тем окислительная стабильность мяса довольно
низка и прогнозировать се в розничной торговле довольно трудно (особенно для мя-
са птицы или рыбы, богатого полиненасыщенными жирными кислотами). Происхо-
дящие в мясе (особенно в говядине) процессы зачастую вызывают необходимость
введения системы скидок пли изъятия мяса с прилавков магазинов еще до оконча-
ния нормального бактериологического срока хранения мяса. Низкая окислительная
стабильность мяса и мясопродуктов является проблемой на протяжении всей техно-
логической цепи, включая производство, переработку, сбыт и розничную торговлю.
Ниже основное внимание мы уделим трем критическим фазам окисления липи-
дов, влияющим на срок хранения и качество мясных продуктов. Мы рассмотрим
происходящее в первой фазе образование химически активных соединений кисло-
рода, механизмы перекисного окисления липидов и аптиокислительные защитные
механизмы мышечной ткани. Вторая фаза окислительных изменений наступает в
период непосредственно после забоя животного, а третья — в ходе последующей
транспортировки, переработки, хранения и приготовления мяса. Вполне вероятно,
что здесь действуют те же самые механизмы, что и в мышечной ткани, подвергнутой
стрессу in vivo. Мы затронем также некоторые алиментарные факторы, оказываю-
щие влияние на окисление липидов в мясных продуктах.
16.2.	Окисление липидов in vivo
16.2.1.	Окислительный стресс
Определяющий фактор здоровья животных, и, следовательно, качества, пищевой
цснностии приемлемости мясных продуктов для потребителя — образование свобод-
ных радикалов in vivo. [133]. Важнейшими потенциальными стрессовыми факторами
в аэробных организмах являются химически активные соединения кислорода
(ХАСК). Образование свободных радикалов в живых клетках может быть как слу-
чайным, так и закономерным. Большинство продуцируемых в клетках оксидантов
обязаны своим появлением четырем эндогенным источникам ХАСК [94]. Неболь-
шие количества ХАСК, включая гидроксильный радикал (НО*), супероксидный (пе-
роксидный) анион (О2* ) и перекись водорода (Н2О2), продуцируются в процессе
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
427
обычного аэробного митохондриального метаболизма. Центральную роль в образо-
вании ХАСК играет, по-видимому, супероксидный анион (О2*”), тогда как другие
промежуточные ХАСК образуются в результате цепных реакций, зарождающихся с
помощью 02* . Пероксисомы, к которым относятся ацетил СоА-окспдаза, дофа-
мин-[3-гидроксилаза, уратоксидаза и другие ферменты, продуцируют в качестве по-
бочного продукта П2О2, которая затем расщепляется каталазой. Вместе с тем, часть
Н2О2 не расщепляется и проникает в другие компартаменты, усиливая негативные
окислительные изменения. Одной из первичных систем защиты от естественных ток-
сических веществ, присутствующих в кормах растительного происхождения, являет-
ся цитохром Р-450 (полифункциональная оксидазная система у животных). Эндо-
генное введение этих ферментов увеличивает образование свободных радикалов и
предотвращает острое токсическое действие инородных химических веществ. С дру-
гой стороны, некоторые ХАСК продуцируются целенаправленно. Например, фаго-
цитарные клетки защищаются от посторонних микроорганизмов, целенаправленно
синтезируя в больших количествах О2* . Н2О2, гипохлорит (~ОС1) и радикал окиси
азота (NO*). Хроническое инфицирование вирусами, бактериями, паразитическими
червями и печеночной двуусткой приводит к хронической фагоцитарной активности
и, как следствие, к хроническим воспалениям и плохому приросту живой массы ско-
та.
Количество эндогенных свободных радикалов может увеличиваться также под
действием ряда экзогенных систем. Большое содержание железа и меди в рационе
животных или повреждения тканей способствуют образованию окислительных ра-
дикалов из пероксидов [68]. Оксиданты могут образоваться в ходе окислитель-
но-восстановительных циклов при потреблении обычной расти тельной нищи с
большим количеством натуральных фенольных соединений. Кроме того, свой вклад
в содержание свободных радикалов могут вносить корма, содержащие пищевые от-
ходы, в частности, использованные жарочные масла [131].
К важнейшим ХАСК относятся 0*2, НО* и другие кислородсодержащие ради-
калы органических соединений (пероксил- и алкоксил-ROO*, R0*), а также хими-
чески активные нерадикальные соединения — Н2О2, синглетный кислород (^2),
хлорноватистая кислота (Н0С1), гидропероксиды и эпоксидные метаболиты эндо-
генных липидов. Нерадикальные группы содержат химически активные кислород-
содержащие группы [93]. Кроме того, продуцируются химически активные азоти-
стые соединения (ХААС) — окись азота (NO*), диоксид азота (NO2*) и пероксинит-
рпт (ONOO-) [ 181].
ХАСК способны окислять липиды, белки, нуклеиновые кислоты и другие мак-
ромолекулы, что ведет к гибели клеток и повреждению ткани [161]. Окисление ли-
пидов — наиболее широко используемый показатель окислительных процессов в
ткани животных при стрессе, хотя оно зачастую сопровождает, а не вызывает повре-
ждение или гибель клеток [70].
428
ГЛАВА 16
16.2.2.	Окисление липидов
Фундаментальные принципы окисления липидов изложены в многочисленных ра-
ботах [11,42,50,82, 214], причем многочисленные факты свидетельствуют, что окис-
ление липидов происходит in vivo [52, 54, 55, 72, 134]. Механизм окисления липидов
in vivo, а также в мясных пищевых системах, определяется участием свободных ради-
калов, причем окисление начинается с фракции высоко ненасыщенных фосфолипи-
дов в субклеточных мембранах. Процесс начинается с отделения из полиненасы-
щенной жирной кислоты (LH) ^й-аллилыюго водорода при участии очень активно-
го радикала (НО*) или определенных комплексов Fe-O, таких как феррил- или
перферрил-радикалы [70]. Обзор термодинамики реакций с участием свободных ра-
дикалов приведен в [16], где при помощи стандартных одноэлектронных восстано-
вительных потенциалов (Е° ) рассчитал иерархию или «порядок клевания» процес-
сов, протекающих при участии свободных радикалов*.
Любое окисленное соединение (высокое значение Е° ) способно отделить элек-
трон (или атом водорода) от любого восстановленного соединения (низкое значе-
ние Е" ), находящегося ниже в иерархическом списке, если реакция кинетически
осуществима [16]. Таким образом, НО*, который находится на вершине порядка
клевания (Е° = +2310 мВ) считается самым сильным оксидантом биологических
систем и может окислять все более восстановленные соединения, расположенные
ниже него в списке (табл. 16.1); он исключительно эффективен в качестве инициа-
тор перекисного окисления липидов [16, 128]. Движущей силой этой реакции явля-
ется разность потенциалов (Д£° ) окисления двух окислительно-восстановитель-
ных полурсакций. Например, пара НО*, Н+/Н2О имеет Е(> = + 2310 мВ, a R*,
H+/RH ~Е°' = + 600 мВ; Д£°'= +1700;
AscH~ + (xTO’	Asc,-+a-TOH	(16.1)
Возникающий при этом жирный ацильный радикал (R*) быстро реагирует с О2,
образуя пероксильный радикал (ROO*):
1Г+О2--------> ROO*	(16.2)
Константа скорости (/гД этой реакции составляет Зх 108 мольбе-1 [16]. По-
скольку ROO* сильнее окислен (выше по порядку клевания), чем R* или RH, имен-
но он будет являться окислителем ненасыщенных жирных кислот и продолжать
цепную реакцию;
* «Порядок клевания» (pecking order) — термин, используемый при описании иерархиче-
ских структур но аналогии с порядком клевания курицами зерна из кормушки в соответствии
с их местом в куриной иерархии. — Примем, перев.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
429
ROO‘ + RH АГ’-+1700мВ> ROOH + R-	(16,3)
Константа скорости (/?2) для этой стадии относительно низка (101-! О2 моль 1 с1)
[16]. Гидропероксиды липидов (ROOH), образующиеся в ходе реакции распростра-
нения, являются как продуктами процесса перокисления, так и субстратами для даль-
нейших реакций с Fe2+ и Сп+, в результате которых образуются ROO* и алкоксиль-
ный радикал (RO*) [131 ]. Fe2+ при восстановлении расщепляет ROOH:
Fe24 + ROOH---------> Fe3r + RO’+ ОН-	(16.4)
ROO* и RO* оба могут инициировать дальнейшие реакции (например, (16.3) и
последующие):
ROO’+RH АА^+Аоомв^ roh+R-	(16.5)
Таблица 16.1. Одноэлектронный окислительно-восстановительный потенциал свободных
радикалов и антиоксидантов (по [16])
Свободные радикалы и антиоксиданты	Окислительно-восстановительный потенциал (Е° , мВ)
НО’ ,Н+/Н2О	2310
Н3СН2С’, Н+/СН3СН3	1900
RO’, H+/ROH (алкоксильный радикал)	1600
ROO’, Н+ (ROOH) (пероксильный радикал)	1000
О2”, 2Н+/Н2О2	940
ПНЖК, Н+/ПНЖК-Н (R’, H+/RH)	600
Урат’, Н+/ Урат-Н	590
Катехол-O’, НТ/Катехол-ОН	530
а-токофероксил’, Н+/а-токоферол	500
Аскорбат’-, Н+/аскорбат	282
Паракват/Паракват’-*	-448
* Скорее всего, имеется в виду пируват, поскольку паракват — это токсичный гербицид. — Примеч.
науч. ред.
В зависимости от присутствия конкретного гидроперокспда RO* также может
подвергаться (3-расщеплению с образованием алкильных радикалов (R1CH2*) и ря-
да альдегидов [128]. Альдегиды, включая гексаналь, малоновый диальдегид и 4-гид-
роксиноненаль, могут вступать в реакции с Е-аминогруипамп протеинов и образо-
вывать комплексы, характерные для реакций Майяра. Алкильный радикал имеет
430
ГЛАВА 16
более высокий порядок клевания, чем RH или ROOH и может инициировать реак-
ции разветвления цепи, в результате которых образуются этап пли пентан -- конеч-
ные продукты перекисного окисления ПНЖК.
Повышение степени ненасыщенности липидных биомембран или липопротеи-
нов с помощью кормовых добавок увеличивает концентрации лабильных bis-ал-
лильных атомов водорода, повышая вероятность того, что один из этих атомов водо-
рода будет захвачен ROO* или другими радикалами [28, 51, 79, 162]. Скорость окис-
ления ПНЖК пропорциональна количеству непредельных аллильных атомов
водорода, присутствующих в данной молекуле ПНЖК [28, 162]. Так, линолеат
(18 : 2) с двумя аллильными атомами водорода подвергается окислению в два раза
медленнее линолената (18 : 3) с четырьмя аллильными атомами водорода. Кинети-
ческое выражение скорости окисления олефина представляют в виде коэффициента
окисляемости (А) [162], значение которого равно	где — константа ско-
рости реакции роста цепи (ROO* + RH > ROOH + R*), a kt — константа скорости ре-
акции гашения (ROO* + ROO* > нерадикальные продукты). Значения окисляемо-
сти ПНЖК представлены в табл. 16.2. Таким образом, окисляемость 22 : 6 (10 непре-
дельных аллильных атомов водорода) в пять раз выше по сравнению с 18 : 2 (два
непредельных аллильных атома водорода).
Таблица 16.2. Значения окисляемости ПНЖК с различным числом непредельных
аллильных атомов водорода. По [28, 162]
ПНЖК	Обозначение	Н*	А*	* = У(2С)°-5
Линолеат	18:2	2		20 ±0,2
Линоленат	18:3	4		41 ±2
Арахидонат	18:4	6		55 ±2
Докозагексаенат	18:6	10		102 ±2
* Количество непредельных аллильных атомов водорода.
"Д — коэффициент окисляемости.
16.3.	Антиокислительные защитные системы
В ходе эволюции клеточные системы выработали очень сложные механизмы под-
держания окислительно-восстановительного гомеостаза и ликвидации избыточно-
го количества ХАСК, продуцируемого при окислительном стрессе [216]. Живые ор-
ганизмы обладают множеством ферментов, минимизирующих образование НО*.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
431
Удаление О2* обеспечивают ферменты супероксиддисмутазы (SOD), ускоряющие
образование Н2О9. В митохондриях клеток млекопитающих присутствует фермент
SOD, коферментом которого является марганец (Mn50D). SOD с активным мед-
но-цинковым центром (CuZnSOD) в значительных количествах присутствуют в ци-
тозоли [126]. Ферменты SOD работают совместно с ферментами, блокирующими
II2O2” (каталазой и глутатионнероксидазой, причем в последней имеется активный
селеновый центр).
Важная дополнительная первичная антиокислительная защита — это присутст-
вие транспортных и накапливающих ноны металлов протеинов — трансферрина,
лактоферрина, гаптоглобина, церулоплазмина и металлотиопенна, которые связы-
вают переходные металлы в формах, ингибирующих катализ О2*~ и Н2О2 до НО’
[197, 73]. Кроме того, важный вклад в антиокислительную защиту вносит ретинол,
поддерживающий целостность клеток и тем самым ограничивающий декомпар-
тментализацию каталитически активного железа [126].
Значительное число работ но механизмам антиокислителыюй защиты ограни-
чено изучением антиоксидантов, прерывающих цепные реакции, — витаминов С и Е,
а также каротиноидов (особенно [3-каротина). Прерывать свободно-радикальные
цепные реакции способны также лютеин и другие каротиноиды, убихинол-30, тиолы
и уриновая кислота [72, 189]. В плазматических липидах важнейшим из этих соеди-
нений является витамин Е (в виде а-токоферола) (ос-ТОН), поскольку он присутст-
вует в концентрациях, по крайней мере в 15 раз более высоких, чем концентрации
других соединений. Химия витамина Е довольно сложна, так как существует 8
структурно связанных его форм — 4 токоферола (ос-, [3-, у-, 5-) и 4 токотриенола (ос-,
[3-, у-, 5-), которые синтезируются в клеточных оболочках растений из гомогентизп-
новой кислоты и пзопентенилдифосфата. Структурные формулы ос-, [3-, у-, 5-токофе-
ролов приведены на рис. 16.1. Витамин Е является обязательным компонентом био-
логических мембран и обладает мембрано-стабилизирующими свойствами. Его мо-
лекула крепится к высоко гидрофобной углеводородной части мембранного слоя с
помощью изопреноидной цепи (рис. 16.2) [132]. Хромоновое ядро находится на по-
верхности липопротеина или в мембрано-водном граничном слое, и именно эта фе-
нольная гидроксильная группа блокирует свободные радикалы (рис. 16.2). В этом
положении хромоновое кольцо обладает значительной подвижностью; оно способно
блокировать пероксильные радикалы в этом сегменте водно-мембранного гранич-
ного слоя и регенерироваться за счет использования антиокислителыюй способно-
сти других растворимых в липидах антиоксидантов (например, убихшюлов) и таких
водорастворимых восстановителей, как аскорбат, глутатион [89], дигпдролипоат и
тиоредоксин [154]. Об общих механизмах перекисного окисления липидов и анти-
окиелптелыюй защиты см. обзоры [16, 125, 154].
432
ГЛАВА 16
Соединение	R1	R2	R3
а-Токоферол	СН3	СН3	СН3
P-Токоферол	СН3	Н	СН3
у-Токоферол	Н	СН3	СН3
8-Токоферол	Н	Н	СН3
Рис. 16.1. Четыре основные формы витамина Е (а-, р-, у- и 3-токоферол) различаются количест-
вом и позицией метильных групп в хромоновом кольце. В а-токофероле, самой биологически ак-
тивной форме, хромоновое кольцо полностью метилировано. В р- и у-токофероле это кольцо со-
держит две метильные группы, тогда как в 8-токофероле оно метилировано в одной позиции
Рис. 16.2. Схематическое представление липидного бислоя клеточной мембраны с возможным
расположением молекул токоферола и холестерина. НО’ —гидроксильный радикал; X* — свобод-
ный радикал. По [132]
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
433
16.3.1.	Антиокислительная способность витамина Е
Антиокислительная способность антиоксидантов, прерывающих цепные реакции,
определяется скоростью, с которой они связывают свободные радикалы, легкостью
переноса водорода антиоксиданта к свободному радикалу и разницей в стандартных
одноэлектронных восстановительных потенциалах [16]. Соединение с более низ-
ким восстановительным потенциалом по сравнению со свободным радикалом (или
окисленной формой соединения) может передать атом водорода этому свободному
радикалу, если реакция кинетически осуществима (табл. 16.1). Так как нероксиль-
ные радикалы (Ен = +1000 мВ) характеризуются более высоким восстановитель-
ным потенциалом, чем а-ТОН (£° = +500 мВ), урат-ион (Е(> = +590 мВ^) и
аскорбат-ион( Еи = +282 мВ), это означает, что перенос водорода между любым из
этих антиоксидантов и ROO’ энергетически осуществим [16, 128]. Если хромоно-
вая фенольная группа а-ТОН блокирует ROO’, то образуется гидроперокспд, и в
ходе этого процесса возникает а-токофероксильный радикал (а-ТО*):
а-ТОН + ROO‘ Э^^оомв^rqoH + а-ТО'	(16.6)
Константа скорости реакции ингибирования составляет 8 х 104 моль 'с 1 [16]
или 2,35 х 106 моль '1 с 1 [9], и она значительно выше, чем для других токоферолов и
родственных им фенолов. Поскольку константа скорости реакции 16.3 продолже-
ния цепи намного меньше k->t и составляет около 102х моль 'с1, а-токоферол связы-
вает ROO примерно в 104 раз быстрее, чем RH реагирует с ROO. Концентрация
а-ТОН в биологических мембранах составляет примерно 1 моль на 1000-2000 моль
фосфолипидов (то есть ~1: 103) [20]. Это означает, что а-ТОН поглощает почти 90%
ROO’, прежде чем они смогут атаковать другие RH [16, 128, 144]. Таким образом,
кинетические характеристики антиоксидантов, особенно а-ТОН, позволяют им
быть эффективными блокаторами радикалов, присутствуя в биологических систе-
мах в относительно малых количествах [16,128]. Общая антиокислительная способ-
ность а-ТОН зависит также от утилизации а-ТО’, образующегося при реакции
а-ТОН с липидным ROO’. Благодаря резонансной делокализации радикал а-ТО’
довольно стабилен [143], а его низкий окислительный потенциал (Е° = +500 мВ)
снижает вероятность окисления других биомолекул. В биологических системах ас-
корбат может восстанавливать а-ТО’ до а-ТОН с достаточно высокой скоростью
(1,5 х 106 моль~1с~1).
Самый распространенный изомер в пищевых продуктах растительного происхо-
ждения — кукурузе, сое, пальмовом масле и орехах, особенно в грецких и арахисе, —
у-токоферол. В отличие от него а-токоферол является преобладающей формой ви-
тамина Е в мышечных тканях человека и животных [26, 86]. Известно, что добавка
у-токоферола предохраняет а-токоферол от разрушения, и это объясняет, почему
28 Зак. 557
434
ГЛАВА 16
добавка у-токоферола приводит к сохранению содержания а-токоферола в тканях
[26]. Сообщается, что у-токоферол проявлял большую антиокислительную способ-
ность, чем а-токоферол, в присутствии пероксинитритных (ONOO) радикалов
[210]. у-Токоферол может действовать как ловушка для мембрано-растворимых
электрофильных агентов (например, ХААС), образующих стабильные производные
с атомом углерода в центре посредством нуклеофильного С5. Пероксинитрит оказы-
вается заблокированным в у-токофероле [25] (рис. 16.3). В тканях млекопитающих
избыточное образование ХААС (ONOO, NO’, NO2*) связывается с хроническими
воспалительными процессами. у-Токоферол оказывает значительное влияние на
здоровье животного и качество мясопродуктов, контролирует образование перокси-
нитрита во время технологической обработки мяса и помогает улучшить параметры
качества пищевого продукта — его вкус, цвет и функциональные свойства [13]. Вме-
сте с тем для объяснения механизма его действия в пищевых продуктах и возможно-
стей предотвращения окисления липидов и повышения стабильности цвета мяса не-
обходимо проведение дальнейших исследований.
Рис. 16.3. Образование 5-нитро-у-токоферола при реакции у-токоферола с пероксинитритом
(ONOO").
16.3.2.	Антиокислительная способность
аскорбиновой кислоты
Аскорбат-иои — обратимый биологическим восстановитель, обеспечивающий реду-
цирующие эквиваленты для разнообразных биохимических реакций. Его считают
наиболее важным антиоксидантом во внеклеточных водных дисперсиях [ 183]. В тер-
модинамическом отношении аскорбат-ион находится внизу списка одноэлектрон-
пых восстановительных потенциалов свободных радикалов (Е° = +282 мВ, см.
табл. 16.1), и поэтому аскорбат представляет собой первую линию защиты против
ХАСК и ХААС в плазме крови [14]. Он эффективно утилизирует все окислители с
большим одноэлектронным потенциалом (с более высокими значениями Е° ), вклю-
чая О2* (A3 = 2,7 х 105моль“1с"1), НО’ (A3 = ~109мольбе-1), 'Оз (A3 = 107 мольбе’1),
водорастворимые ROO* (k^ = 2 х 108 мольбе”"1), “ОС1 и активные соединения серы
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
435
[ 14].	В целом аскорбат достаточно химически активен, чтобы эффективно препятст-
вовать действию оксидантов в водной среде, прежде чем они могут атаковать и нано-
сить явный окислительный вред ДНК и липидам.
Лскорбат-ион способен также восстанавливать ос-ТОН, снова редуцируя ТО’ до
его нативного состояния. Аскорбат характеризуется более низким окислитель-
но-восстановительным потенциалом (Е° = +282 мВ), чем ос-ТОН (Е° = +500 мВ);
кроме того, ос-ТО* локализуется в мембрано-водном граничном слое, что обеспечи-
вает водорастворимому аскорбату (процесс 16.7) доступ к связанному с мембраной
ос-ТО’. Тем самым реализуется возможность повторного использования «-токофе-
рола [16, 53, 117]:
AscH” + осТО’ Д£°=+220мВ > Asc’"+ ос-ТОН	(16.7)
Константа скорости /<5 этой реакции — 1,5 х 10б моль'1^1.
Образующийся полудегидроаскорбиновый радикал (Asc*“) дисмутирует до де-
гидроаскорбата [16], а затем регенерируется до аскорбата с помощью глутатиона, ди-
гидролипоата, тиоредоксина и других ферментных систем. Этот процесс позволяет
«перекачать» радикальную нагрузку из липофильного компартмента в водный, где
действует более эффективная ферментативная защита [32].
Являясь эффективным восстановителем, аскорбат способен восстанавливать
Fe3+ до Fe2+ и Си2+ до Сп+, увеличивая прооксидантную активность этих металлов и
способствуя образованию НО’, О2* и Н2О2. Тем самым он инициирует перекисное
окисление липидов в биологических системах [17]. Проявление аскорбат-ионами
прооксидантных свойств in vivo маловероятно, поскольку общее количество «сво-
бодных» переходных металлов в здоровых млекопитающих весьма незначительно,
так как они эффективно связываются белками, транспортирующими и накапливаю-
щими ионы металлов.
16.3.3.	Прочие антиоксиданты
Антиокислительные свойства каротиноидов обусловлены их уникальной структу-
рой и разветвленной системой двойных связей [188]. Антиоксидантная активность
каротиноидов детально рассмотрены в работах [155, 182]. Каротиноиды — наиболее
эффективные из встречающихся природе «гасителей» синглетного кислорода. Кон-
станты скорости его утилизации каротиноидами (&з порядка 1О10 мольб е '1) даже
выше, чем у а-ТОН (10б моль-1с-1) [151]. Считается, что [3-каротин связывает ROO’
, образуя при этом между [3-каротином и ROO’ комплекс с резонансно-стабилизиро-
ванной структурой или каротиноидный радикал, что способствует эффективному
ингибированию процесса перекисного окисления липидов [19]. Появляется все
больше данных, свидетельствующих о том, что [3-каротин оказывает влияние на ан-
тиокислительные или прооксидантные механизмы, действующие в биологических
системах. Баланс между прооксидантным и антиоксидантным поведением очень
436
ГЛАВА 16
хрупок, и антиокислительная способность каротиноидов более явно выражена при
низком парциальном давлении кислорода [18, 88]. С другой стороны, при давлении
кислорода выше атмосферного и относительно высокой концентрации (> 500 мкМ)
[3-каротин теряет свою антиокислительную способность и проявляет прооксидаит-
ную активность [217, 218]. Анти- и прооксидантные свойства [3-каротина рассмотре-
ны в обзорных работах [102, 156], где делается вывод, что антиокислительная способ-
ность [3-каротина и других каротиноидов может переходить в прооксидантный ре-
жим в зависимости от окислительно-восстановительного потенциала каротиноидов
и биологического окружения, в котором они действуют. В ряде исследований проде-
монстрирован синергический эффект между каротиноидами и токоферолами [ 135].
Вместе с тем имеются данные, что каротиноиды негативно влияют на абсорбцию и
концентрацию а-токоферола в плазме и печени [159].
Флавоноиды представляют собой многофункциональные антиоксиданты и спо-
собны предотвращать перекисное окисление липидов путем утилизации ХАСК, ли-
пидных пероксильных и алкоксильных радикалов, образования хелатных комплек-
сов с ионами переходных металлов или регенерации а-ТОН через восстановление
а-ТО’ [168]. Тем не менее, антиокислительная роль флавоноидов в мясопродуктах
нуждается в дальнейшем изучении.
Образование ХАСК и защитные механизмы животных от окисления мышечных
тканей достаточно сбалансированы in vivo, но про- и антиоксидантный баланс мож-
но легко склонить в пользу ХАСК, создав ситуацию окислительного стресса, кото-
рый может стать причиной повреждения тканей. В качестве примеров неправильно-
го рациона кормления скота можно привести высокое потребление СНЖК, сильно
окисленных жиров п недостаточное обеспечение животных питательными вещест-
вами, необходимыми для поддержания системы клеточной антиоксидантной защи-
ты [128, 131]. Известно, что потребности живого организма в витамине Е в зависи-
мости от состава жирных кислот в тканях и особенностей рациона могут меняться в
пятикратном размере [152]. Пищевые факторы, оказывающие влияние на антпокис-
лительные механизмы и оптимальный про- и антиокислителытый баланс, приведе-
ны в табл. 16.3 [ 131 ].
Таблица 16.3. Пищевые факторы, усиливающие антиокислительную защиту in vivo
Витамин А	Железо	Каротиноиды
Витамин С	Медь	Флавоноиды и родственные соединения
Витамин Е	Цинк	Фитиновая кислота
Рибофлавин Ниацин Фолиевая кислота и фолаты	Селен Марганец Магний
Витамин Bp
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
437
16.4.	Окисление липидов в мясе и мясопродуктах
Вторая стадия окислительной дестабилизации мяса начинается, скорее всего, вслед-
ствие стресса непосредственно перед убоем скота и в течение начального периода по-
сле убоя [128,131]. Биохимические изменения в ходе метаболизма после убоя и авто-
литические изменения в мясе создают начальные условия, при которых процесс пере-
кисного окисления липидов во фракции высоконенасыщенных фосфолипидов в
субклеточных мембранах уже не контролируется и баланс прооксидантно- антиокси-
дантных факторов благоприятствует процессу окисления [128]. Превращение мышц
животного в мясо — прямое следствие прекращения кровотока и переключения пли
остановки многих метаболических процессов. Упорядоченная метаболическая ак-
тивность продолжается в течение некоторого начального периода после убоя, но
из-за прекращения поступления кислорода в ткани с кровотоком гликоген окисляет-
ся до молочной кислоты. Последняя аккумулируется в тканях, постепенно понижая
значение pH с почти нейтрального до умеренно кислотного значения (pl I ~ 5,5). В по-
слеубойный период защитные антиокислительные механизмы клеток, действующие
в живой клетке, прекращают функционировать из-за изменений значения pH, физи-
ческих свойств и присутствия целого ряда метаболитов. Во многих случаях эти за-
щитные механизмы бывают ослаблены из недостатка питательных веществ.
Скорость перекисного окисления в мышечной ткани также зависит от скорости сни-
жения pH, скорости охлаждения туши и методов тендеризации мяса — электро-
стимуляции, обработки под высоким давлением, ультразвуком или взрывными им-
пульсами, а также инъекций органических кислот. Вместе с тем окисление липидов
на этой стадии, по-видимому, ограничено анаэробными условиями мышечной ткани.
Третья (и в большинстве случаев очень важная) стадия окисления липидов в
послеубойиый период имеет место в ходе транспортировки, обработки, хранения,
приготовления и последующего холодильного хранения мясопродуктов. Разруше-
ние целостности клеточных мембран в процессе механической обвалки, рубки, рест-
руктуризации или приготовления мяса изменяет клеточную компартментализа-
цию. При этих процессах из субстратов с высокой молекулярной массой (например,
гемоглобина, миоглобина, ферритина, гемосидерина) высвобождается железо, ко-
торое становится стерически доступным для реакций с соединениями с низкой мо-
лекулярной массой (аминокислотами, нуклеотидами и фосфатидами), с которыми
оно образует хелатные комплексы [31]. О значении этих хелатов или «свободного
железа» для катализа перекисного окисления липидов в биологических тканях и в
пищевых продуктах см. [71, 91]. В зависимости от степени воздействия вышеука-
занных технологических операций может существенно меняться про- и антиокис-
лптсльный баланс, который в значительной степени зависит от концентраций
438
ГЛАВА 16
ПНЖК и содержания в мясе антиоксидантов с низкой молекулярной массой. В ре-
зультате облегчается взаимодействие прооксидантов и ПНЖК, что приводит к об-
разованию свободных радикалов и росту окислительной цепи. Механизмы окисле-
ния продуктов переработки мяса, по-видимому, сходны с происходящими в мышеч-
ной ткани, подвергнутой стрессу, in vivo [133].
16.5.	Факторы стабильности липидов
16.5.1.	Состав жирных кислот
Общепризнано, что окисление липидов начинается в субклеточных мембранах во
фракции высоконенасыщенных фосфолипидов. Подверженность мяса окислению
зависит от вида животного, метаболического типа мышцы и методов обработки мяса
[60]. Способность к окислению ненасыщенных жирных кислот, особенно с двумя и
более двойными связями, приводит в ходе хранения к развитию прогорклости и
ухудшению цвета мяса. С другой стороны, склонность мяса к окислению важна в
процессе приготовления с точки зрения формирования вкуса. В целом по видам мя-
са чувствительность к перекисному окислению упорядочить следующим образом:
рыба > индейка > куриное мясо > свинина > говядина > молодая баранина [4, 198];
этот порядок отражает степень ненасыщенности липидов в субклеточных мембра-
нах [212]. Кроме того, окисляемость мышц зависит от их морфологических особен-
ностей: окислительные «красные» мышцы характеризуются более высоким про-
центным содержанием фосфолипидов (и соответственно, ПНЖК) по сравнению с
гликолитическими «белыми» мышцвми [39].
Бедренные мышцы птицы более чувствительны к перекисному окислению, чем
грудная (гликолитическая) [60, 167]. Широко известно, что это вызвано более вы-
соким содержанием фосфолипидов, большей насыщенностью кислородом и более
высоким содержанием гема [56]. В работе [192] показано, что чувствительность к
окислению липидов сырого рубленого мяса в течение 6 сут выдержки в охлаждае-
мой витрине можно упорядочить следующим образом: скумбрия > говядина > ути-
ное мясо > страусиное мясо > свинина > куриные грудки мерланг. С другой сто-
роны, чувствительность к окислению приготовленных (то есть подвергнутых теп-
ловой обработке) образцов в течение последующего хранения при 4 °C была иной:
скумбрия > утиное мясо > страусиное мясо > говядина > свинина > куриные груд-
ки > мерланг. Данный факт тесно связан с содержанием липидов, концентрацией
ПНЖК и присутствием железа в различных соединениях [193]. Эти данные свиде-
тельствуют о том, что определяющим фактором различий в окислении липидов у
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
439
разных видов мяса (если нарушена целостность клеточных мембран мышечной
ткани или высвобождения железа в результате тепловой обработки и т.д.) является
количество субстрата (ПНЖК).
В последние годы значительное внимание уделялось попыткам создать новые
мясопродукты с повышенным содержанием п-З-ПНЖК и более благоприятным
(низким) соотношением и-б.тг-3 путем изменения жирнокислотного состава в тка-
нях животных. Свинина с повышенным содержанием ПНЖК 18 : 2 быстро окисля-
ется при нагревании [107]. Мышцы свиней, в рационе которых присутствовало 5%
соевого масла, характеризуются существенно более высоким соотношением СНЖК
18 : 2 к СНЖК 18 : 1 в нейтральных и полярных липидных фракциях скелетной
мышцы и более подвержены окислению, чем мышцы свиней с жировым рационом
кормления [122]. Отношение п-6 : п-3 в свинине без заметного негативного влияния
на качество мяса может быть снижено за счет кормления свиней толченым льняным
семенем [40, 177]. Тем не менее, содержание n-3-СНЖК в мясе свиней, в рацион ко-
торых включали 6% толченого льняного семени, при выкладке свинины в охлаждае-
мой витрине в течение 7 сут дало более высокое содержание 2-ТБК. Из этого был
сделан вывод, что ухудшение вкуса и качества мяса при хранении (из-за окисления
липидов и миоглобина) наблюдается только в тех случаях, когда концентрация ли-
ноленовой кислоты (18:3) составляет около 3% от количества нейтральных липидов
или фосфолипидов, а условия обработки способствуют окислению [101].
При включении в рацион бройлеров кокосового, оливкового, льняного масла
или частично гидрогенизированного соевого масла и животных жиров в красных и
белых мышцах, а также во фракциях мышечных мембран [ 108] существенно меняет-
ся состав жирных кислот [ 147], нейтральных липидов и (в меньшей степени) фосфо-
липидов [110]. Жирнокислотный состав, в свою очередь, влияет на окислительную
стабильность сырого [110] и приготовленного [147] мяса в процессе хранения.
В отличие от свинины и мяса птицы воздействовать на состав жирных кислот в
говядине и баранине посредством изменения рациона кормления животных значи-
тельно труднее из-за наличия у коров и овец рубца [211,212]. Тем не менее, добавки
в рацион крупного рогатого скота липидов влияют на жирпокислотпый состав мяса
[176, 200], на содержание соединений, реагирующих с 2-ТБК [200], и интенсивность
разложения первичных продуктов окисления липидов (насыщенных и ненасыщен-
ных альдегидов, кетонов и спирта) [36].
Исследования говядины и баранины показали, что концентрации ПНЖК 18: 3 и
20: 5 в фосфолипидах мяса выше, если животные питались травой, чем при зерновом
рационе кормления [39,46,204]. Это связано с преобладанием в липидах трав ПНЖК
18:3 и преобладанием в большинстве других растений и семян ПНЖК 18:2. Хотя мя-
со животных, питавшихся травой, характеризуется повышенными концентрациями
более окисляемых н-З-ПНЖК, оно менее подвержено окислению в процессе хране-
440
ГЛАВА 16
ния [204]. Высокое содержание витамина Ев травах повышает содержание а-токофе-
рола в тканях животных [215], устойчивость тканевых липидов к окислению и со-
хранность оксимиоглобина.
16.5.2.	Добавки витамина Е
Проведенные исследования свидетельствуют, что добавка в корм ви тамина Е (в фор-
ме а-токоферолацетата) повышает уровень содержания а-токоферола в мясе и улуч-
шает окислительную устойчивость свинины [85, 122], мяса крупного рогатого скота
[111], ягнятины [65, 66, 213], мяса индейки [205, 206] и куриного мяса [56, 83, 178].
Добавка в корм витамина Е (200 мг/1 кг корма) значительно повышает содержа-
ние а-токоферола в свинине (в 2,8 раза) по сравнению с мясом свиней, получавших
а-токоферолацетат в обычных количествах (10-50 мг/1 кг корма), и улучшает окис-
лительную устойчивость приготовленного свиного фарша при холодильном хране-
нии в течение 4 сут [122]. Добавка витамина Е повышает также окислительную ус-
тойчивость приготовленных свиных отбивных в упаковке с РГС [85] и приготовлен-
ных отбивных и жаркого в вакуумной упаковке [22, 96]. Имеются данные, что
повышенные добавки витамина Е существенно увеличивают концентрацию а-токо-
ферола и заметно снижают окисление липидов свинины [80, 84, 148, 160]. Действие
витамина Е отмечается также на уровне субклеточных мембран (в предполагаемом
месте локализации окисления липидов) [207]. Добавка в рацион свиней 1000 мг
а-токоферолацетата на 1 кг корма повышает концентрацию а-токоферола в мыш-
цах, митохондриях и микросомах соответственно в 3,2, 6,1 и 5,6 раза по сравнению с
контрольными животными. Повышение содержания а-токоферола связывают с
пропорциональным снижением чувствительности мышц и субклеточных мембран к
окислению липидов под действием аскорбата и ионов железа.
Влияние добавки витамина Е на ингибирование окисления липидов наблюдает-
ся и в мясе птицы. Отмечается, что при повышенном содержании в рационе птицы
а-токоферола (65 или 180 мг а-токоферолацетата/1 кг корма) концентрации соеди-
нений, реагирующих с 2-ТБК, в приготовленном мясе цыплят при хранении в охла-
жденном или замороженном виде значительно ниже, чем в мясе контрольных цып-
лят, получавших а-токоферол в меньшем количестве (5 или 25 мг) (рис. 16.4) [178].
Добавка в рацион бройлеров 200 мг а-токоферолацетата/1 кг корма в течение 5 нед.
перед убоем значительно уменьшает чувствительность мышечных гомогенатов к
окислению липидов, индуцируемому ионами железа и аскорбатом [130], а также эф-
фективно снижает негативное воздействие добавки соли в рубленом мясе птицы при
хранении в охлажденном и замороженном состоянии [12].
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
441
б) 8
5	25	65	180
а-токоферол, мг/кг
Рис. 16.4. Влияние рациона кормления (5, 25, 65 и 180 мга-токоферола на 1 кг кормов) на окисле-
ние липидов (2-ТБК — соединения, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой) в сыром (а) и при-
готовленном (б) курином мясе через 0 () и 2 (□) мес. хранения в замороженном виде. По [178]
В мисс из бедренной части птицы депонированный эндогенный витамин Е со-
держится в большем количестве, чем в мясе из грудной части, если при основном ра-
ционе кормления (30 мг/1 кг корма) повысить добавку а-токоферолацетата
(200 мг/1 кг корма) в течение 6 нед. перед убоем [56, 130]. При этом бедрышки но
сравнению с грудками более чувствительны к окислению, индуцируемому ионами
железа и аскорбатом [130], и к окислению при хранении в течение 2 нед. при 4 °C или
в течение 3 мес при -20 °C [ 12].
Эффективность добавки витамина Е в корм как механизма защиты от окисления
была показана на мясе индейки [179, 184]. Содержание нативного токоферола в мы-
шечной ткани индейки значительно ниже, чем в курином мясе [184], и чтобы его
концентрация в мясе достигли состояния насыщения, требуется больше времени
(из-за низкой способности индеек усваивать витамин Е [ 10] и больших потерь токо-
ферол-глюкуронидных конъюгатов с фекальными выделениями [184]).
Концентрации а-токоферола в сырых гамбургерах из мяса индеек, получавших
300 и 600 мг а-токоферолацетата на кг корма, соответственно в 6,1 и 9,8 раз выше,
чем в гамбургерах из мяса контрольных индеек, причем в процессе холодильного
хранения сырого и приготовленного фарша окисление липидов замедлялось [205].
Добавки витамина Е (300 и 600 мг на 1 кг корма) оказывают явно выраженный за-
щитный эффект против железо-аскорбатиого индуцирования окисления липидов
[206]. Данные регрессионного анализа свидетельствуют, что повышение содержа-
ния а-токоферола в грудках до 2,0-5,0 мг/кг и в бедрышках до 4,0-8,0 мг/кг снижа-
ет чувствительность мяса к железо-аскорбатному окислению липидов. Добавка в
рацион птенцов индейки 600 мг а-токоферолацетата/1 кг корма в течение 21 нед. до
убоя замедляет окисление липидов в сыром фарше из грудной и бедерной частей
442
ГЛАВА 16
при хранении в вакуумной и газопроницаемой упаковке [75]. Высокая концентра-
ция «-токоферола оказывает больший эффект при использовании газопроницае-
мой упаковки, что, несомненно, обусловлено более выраженным окислительным
стрессом мышечной ткани [75]. Добавка 300 или 600 мг а-токоферолацетата/1 кг
корма также снижает окисление липидов в предварительно замороженных грудках
индейки, которые затем подвергают кулинарной обработке, нарезают ломтиками и
охлаждают в газопроницаемой упаковке [76].
Кормовые добавки витамина Е эффективно снижают окисление липидов и ми-
оглобина в свежей, рубленой и замороженной говядине [97, 111, 112, 174]. Кроме то-
го, в настоящее время общепризнано, что повышение стабильности липидов говяди-
ны приводит к явному улучшению стабильности цвета (миоглобина).
Стратегия обогащения рациона животных, откармливаемых на мясо, повышен-
ными лозами витамина Е заключается в достижении такой концентрации «-токофе-
рола, которая достаточна для обеспечения практически максимальной антиокисли-
тельной эффективности системы в целом. Цель состоит в достижении минимальных
концентраций ос-токоферола, оказывающих почти максимальное подавление окис-
ления триацилглицерина и холестерина, развития «аромата перегрева», потерь
внутриклеточной жидкости и образования миоглобина (в свежей говядине). Выго-
ды от применения более высоких добавок сводятся на нет большими издержками.
Имеющиеся данные свидетельствуют, что для предотвращения окисления липидов
оптимально вносить витамин Е в корм птицы в размере 200 мг а-токоферолацета-
та/1 кг корма в течение 35 сут [ 130]. С другой стороны, для ограничения окисления
холестерина в приготовленном [57] и приготовленном с использованием облучения
[58] мясе птицы необходима добавка 400 мг а-токоферолацетата/1 кг корма. Раци-
он индеек должен содержать более высокие концентрации (400 мг а-токоферолаце-
тата/1 кг корма в течение 90 сут) из-за более медленного усвоения «-токоферола
мышечной тканью индеек [205, 206]. Считается, что рацион индеек с увеличенными
добавками витамина Е на всем протяжении цикла выращивания птицы является не-
рентабельным [179], в связи с чем предлагается добавлять в корма 200-300 мг«-то-
коферолацетата/1 кг в течение 27 сут непосредственно перед убоем. В Великобрита-
нии Комитет по мясу и скоту {Meat and Livestock Commission} поощряет производи-
телей свинины включать в рацион витамин Е (минимальный уровень — 100 мг
«-токоферолацетата/1 кг корма) [203]. По нашим данным, чтобы обеспечить опти-
мальную защиту свинины от окисления, свиньи должны получать 200 мг а-токофе-
ролацетата/1 кг корма примерно в течение 90 сут. [129].
16.5.3.	Добавки аскорбиновой кислоты и каротиноидов
Одна из функций аскорбиновой кислоты в тканях животных — регенерировать «-то-
коферол из а-токофероксильных радикалов [153]. Это дает основание предполагать,
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
443
что обогащение рациона животных аскорбиновой кислотой может улучшить защиту
мяса после убоя от окисления липидов, которая обеспечивается а-токоферолом.
Вместе с тем, не было выявлено никакого дополнительного улучшения окислитель-
ной стабильности мяса бройлеров после внесения в корма аскорбиновой кислоты
сверх добавления а-токоферолацетата [100, 131]. Введение аскорбата (1,7 моль) в
яремную вену за 10 мин до убоя крупного рогатого скота задерживает окисление ок-
сим иоглобина и способствует сохранению цвета мышц psoas, gluteusxi longissimus(wo-
ясничной, ягодичной и длиннейшей), но добавление аскорбата в рацион не очень эф-
фективно из-за высокой скорости метаболизации аскорбата в плазме [ 174]. Данные о
способности аскорбата регенерировать а-токоферол in vivo довольно противоречи-
вы — так, в работе [209] утверждается, что восстанавливающее действие аскорбата
относительно а-токоферола в тканях живых животных, не подвергавшихся окисли-
тельному стрессу, пренебрежимо мало. Аскорбат способен активизировать окисле-
ние липидов in vitro, снижая концентрацию ионов переходных металлов [31 ], поэто-
му возможная выгода от добавления аскорбата в корм или от внесения его в процессе
производства мясопродуктов представляется довольно спорной.
При добавлении [3-каротина в рацион питания куриц повышается содержание
соединений, реагирующих с 2-ТБК, то есть он действует как прооксидант [ 100]. По-
казано, что в мясе птицы [3-каротин в низких концентрациях действует как антиок-
сидант, а в высоких — как прооксидант [170]. В целом, результаты исследований
свидетельствуют о прооксидантиом действии а-каротина, но вполне возможно, что
для поддержания баланса между про- и антиокислителыюй активностью важно
взаимодействие его с токоферолами [135]. Кроме того, добавление [3-каротина в кор-
ма неблагоприятно сказывается на содержании а-токоферола в тканях.
16.5.4	Прочие антиоксиданты
В листьях зеленого чая (Camellia sinensis L.) преобладает такая группа полифенолов,
как катехины. Катехины чая обладают значительной способностью утилизировать
свободные радикалы [87,142, 195, 199], проявляя более высокую активность, чем ви-
тамин Е и аскорбиновая кислота [195], а также могут образовывать хелатные ком-
плексы с металлами [163,195]. Катехины чая эффективно всасываются в плазму кро-
ви человека [ 140], а после включения зеленого чая в корм цыплят полифенольиыс со-
единения абсорбируются и попадают в систему кровообращения большого круга,
аккумулируясь в тканях [ 191 ]. Кроме того, катехины чая (в частности, эпигаллокате-
хин-галлат и эпикатехин-галлат) способны проникать сквозь липидный бислой кле-
точных мембран [74]. Добавка в рацион бройлеров 200 и 300 мг катехинов чая/1 кг
корма в течение 6 нед. перед убоем существенно задерживает окисление липидов в
сыром рубленом мясе из грудной и бедренной частей кур, хранившемся при 4 °C до
444
ГЛАВА 16
10 сут. [194]. В процессе низкотемпературного храпения (-20 °C в течение 3 мес.) ан-
тиокислптсльная активность катехинов чая, добавлявшихся в корм (200 мг/1 кг),
была такой же, как у а-токоферолацетата (при добавлении последнего в корм в том
же количестве). Аитиокислительный потенциал катехинов чая при внесении их
(300 мг/кг) в сырой мясной (свиной, куриный, утиный, страусиный) и рыбный (мер-
ланг и скумбрия) фарши оказался в 2-4 раза выше, чем у а-токоферола, добавлявше-
гося в той же концентрации [192].
Мощным антиоксидантом в некоторых пищевых продуктах, особенно в продук-
тах, содержащих животные жиры и растительные масла, является экстракт розма-
рина. Его антиоксидантные свойства обусловлены фенольными соединениями, ути-
лизирующими гидрокси- и пероксильные радикалы липидов [29, 119], а также спо-
собностью образовывать хелатные комплексы с ионами металлов, например, с Fe2+
[41]. Экстракты розмарина ингибируют окисление липидов в реструктурированном
курином мясе [103], в свином жире [24], в свежем и подвергнутом кулинарной обра-
ботке свином фарше при храпении в охлажденном и замороженном виде [ 118], а так-
же в замороженном мясе индейки механической обвалки [119]. Оптимальная кон-
центрация розмарина, необходимая для эффективного подавления окисления, со-
ставляет около 0,1% [118]. Сочетание а-токоферола, добавляемого в корма, и
экстракта розмарина, добавляемого в процессе переработки говядины, оказывает
более сильное защитное действие, чем любой отдельно взятый антиоксидант [48].
Предполагается, что экстракт розмарина при восстановлении а-токоферола оказы-
вает синергический эффект, снабжая атомами водорода токофероксильные радика-
лы [201].
16.6.	Окисление холестерина
В последнее десятилетие широко изучалось окисление холестерина, поскольку его
продукты (оксистерпны или ПОХ, продукты окисления холестерина) могут обу-
словливать целый ряд вредных для людей и животных биологических эффектов,
включая атсро-, мута-, канцерогенез и цитотоксикоз (см. [1,2, 63, 64, 175, 185, 187]
(об образовании ПОХ в мясе см. [99]).
В присутствии молекулярного кислорода, ионов переходных металлов и при
достаточной освещенности холестерин с его двойной связью между С5 и Сь В-цик-
ла (кольца) (рис. 16.5) вызывает самоокисление и после реакций с участием сво-
бодных радикалов образуется до 66 ПОХ. В клеточной мембране гидрофобная мо-
лекула холестерина ориентирована параллельно молекулам жирных кислот сосед-
них фосфолипидов — основное место окислительной атаки на ПНЖК (см.
рис. 16.2). Зарождение окислительной цепи включает отделение атома химически
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
445
Рис. 16.5. Молекула холестерина с маркировкой циклов и нумерацией атомов углерода
активного аллильного водорода Су пероксильными или алкильными радикалами
ПНЖК [186]. Возникающий при этом радикал с атомом углерода в центре —
Зр-гидроксихолест-5-еие-7-11сроксил — реагирует с С>2, образуя Зр-гидроксихо-
лест-5-сн-7-пероксильные радикалы, которые, в свою очередь, стабилизируются
путем отделения водорода от ненасыщенной жирной кислоты с образованием
Зр-гидрокспхолест-5-сне-7-гидропероксида (7-гидропероксидов) (рис. 16.6) [186].
7-гпдропероксиды способны подвергаться термическому разложению с образова-
нием самых разных продуктов реакции. Основными накапливаемыми из них явля-
ются 5-холест-еп-Зр-ол-7-ои (7-кетохолестерпп, 7-кето), 5-холсстеп-Зр, 7р-диол
(7р-гидроксихолестерип (7Р-ОН)), 5-холестен-Зр, 7ос-дпол (7а-гидроксихолесте-
рин) и холестап-5р, 6р-эпокси-3р-ол (холестерин-5р, 6р-эпоксид или р-эпокепд)
(см. рис. 16.6). Наиболее распространенный продукт окисления — 7-кето. Окисле-
ние боковой цепи холестерина приводит к образованию 20-, 24-, 25- и 26-гидропе-
роксидов и продуктов пх распада. Окисление боковой цепи обычно имеет место в
твердом холестерине, а нс в его водных дисперсиях.
На образование ПОХ в мясопродуктах влияют условия и методы их технологи-
ческой обработки — нагревание, сублимационная сушка и облучение, а также усло-
вия хранения. О содержании ПОХ в различных мясопродуктах и их типах см. [99].
Ниже мы основное внимание уделим методам контроля и предотвращения образо-
вания ПОХ.
Добавление в корм свиней а-токоферола (200 мг а-токоферолацетата/1 кг кор-
ма) значительно снижает содержание (З-эпокспда, 7[3-ОН и 7-кето, а также общее со-
держание ПОХ в охлажденном (в течение 2 и 4 сут) приготовленном свином фарше
ио сравнению с фаршем из мяса свиней, получавшим 10 мга-токоферолацетата/1 кг
корма) [123]. Суточная добавка 500 мг а-токоферола каждому животному снижает
446
ГЛАВА 16
Основные продукты термического разложения
гидропероксидов холестерина
5-холестен-Зр-ол-7-он (7-кетохолестерин)
5-холестен-Зр, 7ос-диол (7а-гидроксихолестерин)
5-холестен-Зр, 7р-диол (7р-гидроксихолестерин)
Холестан-5р, 6р-эпокси-3р-ол(холестерин-5р,бр-эпоксид)
Рис. 16.6. Самоокисление холестерина инициируется пероксильными (ROO*) или алкоксильными
(RO*) радикалами, возникающими в результате перокисления ПНЖК (RH).
1 — холестерин; 2 — Зр-гидрокси-холест-5-ен-7-ил; 3 — Зр-гидрокси-холест-5-ен-7-пероксильный ра-
дикал; 4 — Зр-гидрокси-холест-5-ене-7-гидропероксид.
общее содержание ПОХ в приготовленной телятине при холодильном хранении в те-
чение 4 сут па 65% [37]. Отмечается, что добавка к рациону куриц 200 и 800 мга-токо-
феролацетата/1 кг корма существенно снижает содержание соединений, реагирую-
щих с 2-ТБК, и образование ПОХ в ходе хранения при 4 °C [57]. При использовании
этих добавок общее содержание ПОХ после 12 сут хранения по сравнению с кон-
трольными образцами уменьшается соответственно на 42 и 75% — в грудках, и на 50 и
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
447
72% — в бедрышках. Аналогично, добавление 200 мг а-токоферола/1 кг корма сни-
жает общее содержание ГЮХ в приготовленном рубленом курином мясе, хранив-
шемся охлажденным в течение 4 сут, примерно на 60% [114]. Добавление витамина Е
(200-225 мг/1 кг корма) замедляет образование ПОХ независимо от источника кор-
мовых жиров (насыщенные или ненасыщенные) в приготовленной и охлажденной
свинине [166], в сыром и приготовленном «красном» курином мясе в вакуумной упа-
ковке с последующим хранением при -20 °C в течение 7 мес. [61]. В приготовленной
свинине общее содержание ПОХ коррелирует со значениями, полученными при
2-ТВК-тестировании [123]. Подобная корреляция отмечена также для куриного мя-
са [57,116] (рис. 16.7). Суточная добавка а-токоферолацетата (3000 мг а-токоферол-
ацетат/1 голову скота) в течение 135 сут перед убоем снижает образование 7-кето в
приготовленных стейках из М. psoas major при холодильном и низкотемпературном
хранении в вакуумной упаковке [59]. Хранение образцов приготовленного куриного
мяса в газопроницаемой упаковке (при 4 °C в течение 6 сут) дает почти 7-кратное уве-
личение содержания П ОХ, тогда как вакуумная упаковка существенно замедляет об-
разование ПОХ в период хранения [27].
Облучение в допустимых для пищевых продуктов дозах повышает содержание
ПОХ в говядине, свинине, телятине, курином мясе и в мясе индеек [3,35, 58,81,141].
Облучение приводит к значительному повышению образования ПОХ при исполь-
зовании газопроницаемой упаковки для хранения сырого и приготовленного мясе,
Содержание соединений, реагирующих с 2-ТБК, мг малонового альдегида/кг мяса
Рис. 16.7. Зависимость между содержанием соединений, реагирующих с 2-ТБК, и общим содер-
жанием ПОХ в приготовленном рубленном мясе из куриных грудок после хранения при 4 °C в тече-
ние 12 сут. По [57]
448
ГЛАВА 16
тогда как вакуумная упаковка эффективно предотвращает окисление холестерина
[35, 141 ]. Концентрации ПОХ и продуктов окисления липидов тесно связаны с со-
держанием в мясе ПНЖК [3, 58[. Недавние исследования показали, что для образо-
вания в приготовленном мясе ПОХ и соединений, реагирующих в с 2-ТБК, более
важна упаковка, чем облучение [3, 141]. Это свидетельствует о том, что сенсибили-
зирующее действие облучения на окисление триацилглицерина и холестерина мо-
жет быть ингибировано при хранении в условиях вакуума. Добавление к рациону
птицы а-токоферолацетата (до 400 мг/1 кг корма) значительно снижает содержание
ПОХ в измельченном сыром, приготовленном и облученном мясе из грудной и бед-
ренной частей [58].
16.7.	Влияние процесса окисления липидов
на вкус и цвет мяса
16.7.1.	Вкус мяса
Характерный вкус и аромат мяса обусловлен образованием при тепловой обработке
летучих ароматобразующих продуктов окисления липидов, а также дальнейшим
участием этих веществ (главным образом альдегидов, кетонов и спиртов) совместно
с продуктами реакции Майяра в образовании экстрактивных веществ мяса [212].
Важную роль в формировании вкуса мяса играет жировая ткань, в частности, содер-
жащиеся в ней ненасыщенные жирные кислоты фосфолипидов [36, 137-139]. С дру-
гой стороны, неконтролируемое окисление приводит к образованию посторонних
запахов и привкусов — в частности, к появлению запаха «разогретого мяса» (WOF)
или «протухлости» (MFD) [171, 172, 135, 158]. Эти сокращения используются при
оценке вкуса заранее приготовленных, охлажденных и готовых к употреблению мяс-
ных продуктов при описании нарастания нежелательных, посторонних вкусовых
оттенков и утраты желательных в процессе хранения.
Наибольший интерес представляют альдегиды (доминирующий в мясе в количе-
ственном отношении класс летучих веществ), поскольку они характеризуются низ-
ким порогом восприятия запаха [36, 135]. Содержание альдегидов и алифатических
спиртов в приготовленной говядине отражает содержание в ней n-3-ПНЖК [36], од-
нако алканалп, 2-адкснали и алканолы, выделяемые из ароматических экстрактов,
характеризуются алкильными цепями между насыщенными атомами углерода (4-м
и 9-м), которые, вероятнее всего, образовались из Сщд п-9- и Сщ:2 я-6-жирных ки-
слот, а не из п-З-ПНЖК. Полагают, что в мясе с высоким содержанием ПНЖК само-
окисление в присутствии больших количеств Сщд п-3-, С20:5 w-3-11 ^22:6 я-З-ПНЖК
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
449
начинается намного быстрее, чем в случае Сц8: 111 Сщ:2 [36]. Если реакции инициации
и развития цепи начались, то последующие этапы самоокисления в меньшей степени
зависят от природы ненасыщенных жирных кислот, и, следовательно, по закону дей-
ствующих масс в химической реакции участвуют прежде всего те ПНЖК, концен-
трации которых выше, то есть олеиновая и линолевая кислоты.
Для оценки степени окисления мяса различных животных используют альдеги-
ды (гексаналь, пеитаналь и 2,4-декадиеналь) [21, 34, 172, 208]. В частности, при ана-
лизе хранения приготовленных цыплят методом ЖХ-МС наблюдается значитель-
ное увеличение содержания соединений липидного происхождения — гексаналя,
2-гептеналя, 2,4-алкадиеналей, 1-октен-З-ола, 2,3-октандиона и тридекана [21]. Де-
скриптивное органолептическое профилирование свидетельствует, что развитие
WO F/ М FD соответствует увеличению оценок запаха как «прогорклый» и «серни-
стый/резиновый» и уменьшению у цыплят «мясного» вкуса. Данные по по пентана-
лю, 2-пептилфурану, октаналю, нонаналю, 1-октен-З-олу и гексаналю коррелируют с
органолептическими показателями окисления и развитием WOF [ 149].
При пастбищном содержании скота полученные затем говядина и баранина ха-
рактеризуются естественно высоким содержанием Сщз- и высокомолекулярных
n-3-ПИЖК, а интенсивность мясного вкуса у них выше, чем у мяса животных, со-
державшихся на зерновом рационе, поскольку в этом случае животные потребляют
и накапливают относительно много линолевой кислоты (С^г) [204]. Отмечается,
что такие продукты распада липидов, как альдегиды и кетоны, более выражены в
летучих соединениях, экстрагированных из мяса животных пастбищного содержа-
ния, в отличие от мяса животных, содержавшихся на зерновом рационе [105, 106].
Добавление в рацион свиней 100 или 200 мг а-токоферолацетата / 1 кг корма сни-
жает содержание насыщенных альдегидов (пентаналя, гексаналя, гептаналя) в сы-
рой свинине [23], а приготовленная охлажденная свинина характеризуется более
«свежим» вкусом, чем мясо от животных, получавших 60 а-токоферолацетата/1 кг
корма [33]. Отмечается, что ИД)Еменее выражен в мясе свиней, получавших добав-
ку витамина Е (200 мг а-токоферолацетата / 1 кг корма) и более выражен в кули-
нарии обработанном мясе свиней, получавших дополнительное железо (7 г сульфа-
та железа / 1 кг корма) [149]. Витамин Е (200 мг/1 кг корма) ингибирует образова-
ние насыщенных и ненасыщенных альдегидов в сыром мясе куриных грудок и
бедрышек, а также снижает посторонний привкус в приготовленном мясе [30]. Он
также препятствует развитию WOF в приготовленном курином фарше (из бедрен-
ной части) при холодильном хранении в течение 5 сут (табл. 16.4). Кроме того, от-
мечена значимая (Р< 0,001) корреляция (г= 0,94) между содержанием соединений,
реагирующих с 2-ТБК, и балльной оценкой запаха 1УОЕ(рис. 16.8) [147]
Добавление в рацион индеек 600 мг а-токоферолацетата / 1 кг корма снижает об-
разование гексаналя [208] и развитие WOF в рубленом приготовленном мясе [77].
При использовании добавок, превышающих обычные потребности в витамине Е до
29 Зак. 557
450
ГЛАВА 16
Содежание соединений, реагирующих с 2-ТБК
Рис. 16.8. Зависимость между содержанием 2-ТБК-соединений и WOF в приготовленном кури-
ном рубленом мясе (из бедренной части). По [147]; http://www.tandf.co.uk/journals/tf/00071668.html
25 раз, мясо индеек характеризуется более высокими оценками вкуса и послевкусия;
более низкими оценками (вкус и послевкусие окисленного мяса) характеризуется
приготовленный фарш при хранении в охлажденном виде в течение 8 сут [179]. До-
бавки, превышающие стандартную норму в 10 раз, после хранения в охлажденном
виде в течение 7 сут снижают общее содержание альдегидов на ароматограммах газо-
вой среды в упаковке над сырым мясом.
Известно, что облучение мяса вызывает образование в нем посторонних запахов.
Добавление в корма витамина Е (800 мг ос-токоферолацетата/1 кг корма) снижает
общее содержание летучих веществ в куриных бедрышках при дозах облучения 2,5 и
10,0 кГр соответственно на 39 и 44% [157].
Таблица 16.4. Влияние добавления а-токоферола на содержание соединений,
реагирующих с 2-ТБК, и на развитие WOFb приготовленном курином мясе (из
бедренной части) при хранении (4 °C в течение 5 сут). По [147]
а-Токоферилацетат,	2-ТБК-соединения1, сут при 4 °C		WOF в баллах2,	сут при 4 °C
мг/кг корма	3	5	3	5
30	3,16±0,04	4,26±0,02	6,88±0,16	9,11±0,10
200	0,81±0,03	1,61±0,06	1,84±0,17	4,12±0,16
мг малонового альдегида/1 кг мяса.
2 Образцы оценивались по 10-балльной линейной шкале (0 = WOF отсутствует; 10 = WOF макси-
мален).
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
451
16.7.2.	Потери «мясного сока»
Излишние потери свежим мясом клеточной жидкости («мясного сока») ведут не
только к финансовым убыткам, но и к потере ценных витаминов, минеральных ве-
ществ, вкусо-ароматических соединений и влаги [133]. Потеря влаги влияет на об-
щее пищевое качество мяса, которое называют «жестким», с плохими жевательными
характеристиками. На снижении потерь «мясного сока» благотворно сказывается
витамин Е, поскольку он участвует в стабилизации липидных мембран [219]. Эф-
фективность добавления в корма а-токоферолацетата для предотвращения потерь
клеточной жидкости доказана для свинины [8, 124], мяса крупного рогатого скота
[121] и мяса птицы при моделировании хранения в охлаждаемых витринах [147].
Нативное содержание витамина Е отрицательно коррелирует с потерями «мясного
сока» после холодильного хранения. Полученные результаты дают основания пред-
полагать, что значительное сокращение потерь «мясного сока» происходит при дос-
тижении концентрации витамина Е в М. rhomboideus (ромбоидальной мышце) и
М. semtus ventralis более 6 мг/кг, а в М. semitendinosus (полусухожильной мышце) и
М. senimembranosu — более 5 мг/кг [109].
Несмотря на то что механизм благоприятного воздействия витамина Е на потери
внутриклеточной жидкости точно не известен, некоторые ученые предполагают, что
его действие обусловлено способностью вступать в реакции со свободными радика-
лами и тем самым предотвращать окисление липидов клеточных мембран в процес-
се хранения [8, 121, 124]. Установлено, что перекисное окисление липидов вызывает
серьезные повреждения мембранных белков [72], снижает относительное содержа-
ние ПНЖК в клеточных мембранах и увеличивает молекулярную массу мембран-
ных липидов [145]. Эти изменения приводят к уменьшению проницаемости мем-
бран и увеличению проницаемости мембранного бислоя [169]. Витамин Е благодаря
своей антиокислительной эффективности поддерживает целостность клеточных
мембран и их проницаемость, предотвращая тем самым осмос саркоплазмы через
мышечные клеточные мембраны в процессе хранения мяса. Вместе с тем, механизм,
посредством которого витамин Е модифицирует проницаемость мембран для фос-
фолипидов, очень сложен и зависит от состава каждого из фосфолипидов и моляр-
ного соотношения «токоферол - фосфолипид» [67].
16.7.3.	Цвет мяса
Цвет и сто стабильность — наиболее важные потребительские свойства свежего мя-
са, и поэтому в целях совмещения привлекательного ярко-красного цвета с длитель-
ным сроком хранения и хорошим пищевым качеством для удовлетворения ожида-
ний потребителей применяют различные способы [78]. В говядине яркий вишне-
452
ГЛАВА 16
во-красный цвет воспринимается потребителями как свидетельство свежести, а
говядина, приобретшая бурый цвет, — как «старая» [15]. Окисление оксимиоглоби-
на (вишнево-красного пигмента свежего мяса) до метмиоглобин (бурый пигмент)
ведет к обесцвечиванию красного мяса. В принципе независимые друг от друга про-
цессы окисления оксимиоглобина и липидов в мясопродуктах могут быть взаимо-
связаны, хотя точный характер этой взаимосвязи до сих пор не установлен. Напри-
мер, существует гипотеза, что окисление оксимиоглобина инициирует первый шаг в
последовательности химических реакций, ведущих к образованию порфирин-кати-
онных радикалов, которые, в свою очередь, инициируют окисление липидов [90].
Согласно другой гипотезе, окисление оксимиоглобина могут катализировать мы-
шечные липиды и липосомы [43, 164]. Существуют данные, что продукты окисления
липидов (альдегиды), катализируя окисление оксимиоглобина, изменяют стабиль-
ность миоглобина и снижают способность метмиоглобина к ферментативному вос-
становлению, тем самым усиливая прооксидантную активность метмиоглобина
[115]. Согласно [43], сх-токоферол ингибирует высвобождение проокепдантных
продуктов окисления липидов из клеточных мембран, замедляя тем самым окисле-
ние оксимиоглобина, что способствует сохранению говядиной желаемого красного
цвета.
Всесторонний анализ окислительной стабильности говядины и роли витамина Е
в повышении ее качества приведен в работе [97]. Целый ряд исследований свиде-
тельствует о том, что добавление в корма крупного рогатого скота сх-токоферолаце-
тата повышает стабильность цвета мясных отрубов после разделки при их хранении
в розничной торговле [5, 6, 7, 44, 45, 112, 113, 173, 180]. Аналогичные результаты по-
лучены и по цвету молодой баранины [65, 66, 213]. В работах [6, 45] установлена
взаимосвязь между концентрацией в мясе сх-токоферола и процентным содержани-
ем метмиоглобина. Оказалось, что для оптимальной защиты от обесцвечивания ко-
нечное содержание сх-токоферола в свежем мясе должно составлять в зависимости
от конкретного типа мяса 3-3,5 мг сх-токоферола / 1 кг. Для накопления адекватного
количества сх-токоферола в длиннейшей спинной мышце (М. longissimus dorsi) необ-
ходимо суточное добавление 1300 мг сх-токоферолацетата в корма для крупного ро-
гатого скота в течение не менее 44 сут [7]. Согласно [111], для получения желаемого
результата рекомендуется включать в рацион добавку 500 мг сх-токоферола /сут. на
1 голову скота в течение 126 сут.
16.8.	Влияние упаковки на срок хранения мяса
О роли упаковки в мясной промышленности см. [202]. Важнейшим фактором,
влияющим на эффективность упаковки мяса и общую стабильность срока хранения,
является состав продукта. Двумя основными механизмами порчи, влияющими на
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
453
срок хранения мяса, являются рост микроорганизмов и окисление оксимиоглобина
и липидов [97 ]. Для контроля этих основных процессов порчи мясопродуктов были
разработаны основные технологии упаковки: вакуумная упаковка и упаковка в сре-
де инертного газа. Упаковка свежего «красного» мяса в регулируемой газовой среде
(РГС) не обеспечивает строго контроля основных процессов порчи, поскольку для
целенаправленного окисления миоглобина до оксимиоглобина с получением при-
емлемого для потребителя цвета требуются высокое содержание кислорода
(70-80%), но при таком содержании кислород в равной степени окисляет и липиды.
В случае «белого» мяса высокое содержание кислорода не является необходимым, и
зачастую от него отказываются, так как высокое содержание кислорода не дает ка-
ких-либо значимых преимуществ по цвету мяса, а окислительные и микробиологи-
ческие процессы порчи протекают с большей скоростью, чем в «красном» мясе. По-
этому при упаковке белого мяса часто применяют упаковку в газовой среде из смеси
двуокиси углерода (в бактериостатических целях) и азота (для заполнения упаков-
ки и предотвращения ее слипания).
Одним из способов решения проблемы окисления липидов при использовании
упаковки с РГС (особенно для «красного» мяса с применением для улучшения цвета
повышенного содержания кислорода) является добавление к кормам животных ви-
тамина Е или других антиоксидантов [97]. Многочисленные данные свидетельству-
ют об увеличении срока храпения говядины при использовании упаковки с РГС в со-
четании с добавлением в корма витамина Е [47, 95,104, 146, 196]; в меньшей степени
это относится и к баранине [96]. Об экзогенной обработке «красного» мяса антиокси-
дантами с использованием различных систем упаковки см. [48, 49, 118, 120, 192].
Использование РГС-упаковки с высоким содержанием кислорода не только
способствует большей степени окисления липидов по сравнению с вакуумной сис-
темой упаковки и обертыванием (газопроницаемой упаковкой), но и зачастую при-
водит к более явно выраженным тенденциям в отношении срока хранения. Резуль-
таты тестирования срока хранения стейков из мяса крупного рогатого скота, питав-
шегося только концентратами, концентратами и фуражом или только фуражом
приведены в [150]; при этом отмечается, что если стейки обертывают упаковочным
материалом и хранят в охлаждаемой витрине, никаких значительных отличий по
цвету мяса не наблюдается. Если же для стейков от тех же самых животных исполь-
зуют РГС- упаковку, то у стейков из мяса животных с полностью фуражным рацио-
ном по сравнению со стейками из мяса животных, питавшихся только концентрата-
ми, наблюдаются значительно более высокие отклонения в интенсивности красного
цвета. Следовательно, использование разных систем упаковки может свидетельст-
вовать о разных свойствах мяса, связанных с определенными различиями в его со-
ставе. Па смену применяющимся в настоящее время упрощенным подходам к упа-
ковке мясопродуктов должны прийти научно обоснованные процессы, учитываю-
щие синергизм конкретного мясопродукта и используемой системы упаковки.
454
ГЛАВА 16
16.9.	Некоторые тенденции
Стабильность липидов мяса и мясопродуктов обусловлена множеством факторов, в
том числе видом животного, типом мяса, количеством и типом жиров в рационе ско-
та, упитанностью его перед убоем, наличием заболеваний и, прежде всего, способами
обработки мяса после убоя и его предпродажной подготовкой. В настоящее время
почти нет сомнений, что наилучший способ обеспечения максимальной окислитель-
ной стабильности липидов — изменение концентраций субстрата (ПНЖК) и анти-
оксидантов in vivo. Добавление в корма витамина Е в количестве, значительно пре-
восходящем физиологические потребности, снижает окисление липидов и холесте-
рина, а также окисление миоглобина и потери «мясного сока».
Механизм, посредством которого витамин Е сохраняет миоглобин в мясе и изме-
няет «текучесть» мембран и их проницаемость, требует дальнейших исследований.
Эта ситуация еще более неясна в отношении других компонентов рациона живот-
ных. Витамин С как кормовая добавка вряд ли имеет существенное значение для
обеспечения стабильности мясопродуктов при хранении. Нуждаются в дальнейшем
изучении и практические аспекты влияния повышенных кормовых добавок кароти-
ноидов, включая возможное негативное их воздействие на сх-токоферол. Другие
компоненты рациона животных —сх-липоевая (тиоктовая) кислота и дигидролипоат
(ее восстановленная форма) — в конкретных модельных системах характеризуются,
по всей видимости, разными антиокислительными свойствами (например, образо-
ванием хелатных комплексов с ионами металлов, утилизацией радикалов и способ-
ностью регенерировать сх-токоферол). Некоторые антиоксиданты в определенных
условиях являются эффективными прооксидантами, в связи с чем важно оценить
взаимодействие между антиоксидантами и эффективность в ходе технологической
обработки многокомпонентных, двухфазных антиокислительных систем. Понима-
ние того, как технологические операции влияют на эндогенные антиоксиданты мяса
и высвобождение переходных металлов, может привести к разработке новых техно-
логий мясопереработки, существенно повышающих стабильность мяса к окисле-
нию. Окислительная порча мясных продуктов может быть снижена с помощью до-
бавок антиоксидантов в корма для животных при одновременной оптимизации со-
держания в кормах железа и меди, а также путем разработки совершенно новых
технологий обработки и систем упаковки мясопродуктов, обеспечивающих благо-
приятный анти- и прооксидантный баланс. Исследования в этих областях могут
привести к появлению более безопасных и стабильных продуктов, соответствующих
постоянно растущим требованиям потребителей к их безопасности, свежести и раз-
нообразию.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
455
Литература
1.	ADDIS, Р.В., PARK, S.W. Role of lipid oxidation products in atherosclerosis // Food
Toxicology: A Perspective on the Relative Risks /Taylor, S. L., Scanlan, R. A. — Marcel Dekker:
NY, 1989. - P. 297-330.
2.	ADDIS, P.B., WARNER, GJ. The potential health aspects of lipid oxidation products in foods
// Free Radicals and Food Products / Arouma, О. I., Halliwell, B. — Taylor and Francis:
London, 1991. - P. 77-119.
3.	AHN, D.U., NAM, K.C., DU, M., JO, C. Effect of irradiation and packaging conditions after
cooking on the formation of cholesterol and lipid oxidation products in meats during storage
// Meat Sci., 2001,57, 413-418.
4.	ALLEN, C.E., FOEGEDING, E.A. Some lipid characteristics and interactions in muscle foods:
a review // Food Technol., 1981, 35(5), 253-257.
5.	ARNOLD, R.N., SCHELLER, K.K., ARP, S.C., WILLIAMS, S.N., BUEGE, D.R.,
SCHAEFER, D.M. Effect of long- and short-term feeding of ?-tocopheryl acetate to Holstein
and crossbred beef steers on performance, carcass characteristics and beef color stability //J.
Anim. Sci., 1992, 70, 3055-3065.
6.	ARNOLD, R.N., ARP, S.C., SCHELLER, K.K., WILLIAMS, S.N, SCHAEFER, D.M. Tissue
equilibrium and subcelluiar distribution of vitamin E relative to myoglobin and lipid oxidation
in displayed beef //J. Anim. Sci., 1993, 71, 105-118.
7.	ARNOLD, R.N., SCHELLER, K.K., ARP, S.C., WILLIAMS, S.N., SCHAEFER, D.M.
Dietary a-tocopheryl acetate enhances beef quality in Holstein and beef breed steers // /. Food
Sci., 1993, 58, 28-33.
8.	ASGIIAR, A., GRAY, J.I., BOOREN, A.M., GOMAA, E.A., ABOUZIED, M.M., MILLER,
E.R., BUCKLEY, D.J. Effects of supranutritional dietary vitamin E levels on subcelluiar
deposition of a-tocopherol in muscle and on pork quality //J. Sci. Food Agric., 1991,57,31-11.
9.	AZZI, A., STOCKER, A. Vitamin E: non-antioxidant roles // Prog. Lipid Res., 2000, 39,
231-255.
10.	BARTOV, J. Effect of various dietary factors and age on plasma a-tocopherol concentration of
turkeys // Poultry Sci., 1983, 62, 635-641.
11.	BOLLAND, J.L., GEE, G. Kinetic studies in the chemistry of rubber and related materials //
Trans. Faraday Soc., 1946, 42, 236-252.
12.	BRANDON, S„ MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J., FRIGG, M. Influence of dietary
a-tocopheryl acetate on the oxidative stability of chicken tissues // Proceedings of the 11th
European Symposium on the Quality of Poultry Meat / Corlin, P., Culioli, J., Richard, F. F;
World’s Poultry Science Association. — France, 1993. — P. 397-403.
13.	BRANNAN, R.G., CONNOLLY, BJ., DECKER, E.A. Peroxynitrite; a potential initiator of
lipid oxidation in food // Trends Food Sci. Technol., 2001, 12, 164-173.
14.	BRIV1BA, K.,SIES, II. Nonenzymatic antioxidant defence systems // Natural Antioxidants in
Human Health and Disease / Frei B. — Academic Press: London, 1994. — P. 107-128.
15.	BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A. Vitamin E and meat quality / F. Hoffman-La Roche Ltd
Vitamins and Fine Chemicals Division. — Basel, Switzerland, 1992.
16.	BUETTNER, G.R. The pecking order of free radicals and antioxidants: lipid peroxidation,
a-tocopherol, and ascorbate //Arch. Biochem. Biophys., 1993, 300, 535-543.
456
ГЛАВА 16
17.	BUETTNER, G.R., JURKIEWICZ, В.A. Catalytic metals, ascorbate ami free radicals:
combinations to avoid // Radial Res., 1996, 145, 532-541.
18.	В URTON, G.W. Antioxidant action of carotenoids // J. Nutr., 1989, 119, 109- 111.
19.	BURTON, G.W., INGOLD, K.U. |3-Carotene: an unusual type of lipid antioxidant // Science,
1984,224,569-573.
20.	BURTON, G.W., JOYCE, A., INGOLD, K.U. Is vitamin E the only chain-breaking
antioxidant in human blood plasma and erythrocyte membranes? // Arch. Biochem. Biophys.,
1983,221,281-290.
21.	BYRNE, D.V., BREDIE, W.L.P., MOTTRAM, D.S., MARTENS, M. Sensory and chemical
investigations on the effect of oven cooking on warmed-ver flavour development in chicken
meat // Meat Sci., 1983, 61, 127-139.
22.	CANNON,J.E., MORGAN,J.B„ SCHMIDT, G.R., DELMORE, R.J., SOFOS,J.M., SMITH,
G.C., WILLIAMS, S.N. Vacuum-packaged precooked pork from hogs fed supplemental
vitamin E: chemical shelf-life and sensory properties //J. Food Sci,, 1995, 60, 1179-1182.
23.	CAVA, R., VENTANAS, J., TEJEDA, J. F., RUIZ, J., ANTEQUERA, T. Effect of free-range
rearing and a-tocopherol and copper supplementation on fatty acid profiles and susceptibility
to lipid oxidation of fresh meat from Iberian pigs // Food Chem., 2000, 68, 51-59.
24.	CHEN, Q., SHI, IL, HO, C.T. Effects of rosemary extracts and major constituents on lipid
oxidation and soybean lipoxygenase activity //J. Amer. Oil Chem. Soc., 1992, 69, 999-1002.
25.	CHRISTEN, S.,' WOODALL, A.A., SHIGENEGA, M.K., SOUTH WELL-KEEL, Y.P.J,
DUNCAN, M.W., AMES, B.N. y-Tocopherol traps mutagenic electrophiles such as NOx and
complements a-tocopherol: physiological implications // Proc. Nat. Acad. Sci., 1997, 94,
3217-3222.
26.	CLEMENT, M., BOURRE, J.M. Graded dietary levels of RRR-gamma-tocopherol induces a
marked increase in the concentration of alpha- and gamma-tocopherol in nervous tissue, heart,
liver and muscle of vitamin E-deficient rats // Biochim. Biophys. Ada., 1997, 1334, 173-181.
27.	CONCHILLO, A., ANSORENA, D., ASTIASARAN, I. Combined effect of cooking (grilling
and roasting) and chilling storage (with and without air) on lipid and cholesterol oxidation in
chicken breast //J. FoodProt., 2003, 66, 840-846.
28.	COSGROVE, J. P., CHURCH, D. F„ PRYOR, W. A. The kinetics of the autoxidation of
polyunsaturated fatty acids //Lipids, 1987, 22, 299-304.
29.	CUVELIER, M.E., RICHARD, IL, BERSET, C. Antioxidant activity of phenolic
composition of pilot-plant and commercial extracts of sage and rosemary //J. Amer. Oil Chem.
Soc., 1996, 73, 645-652.
30.	DE W1NNE, A., DIRINCK, P. Studies on vitamin E and meat quality 2: Effect of feeding high
vitamin E levels on chicken meat quality //J. Agric. Food Chem., 1996, 44, 1691-1696.
31.	DECKER, E.A., CRUM, A.D., SHANDRA, N.C., MORRISSEY, P.A. Catalysis of lipid
oxidation by iron from an insoluble fraction of beef diaphragm muscle // /. Food Sci., 1993, 58,
233-236, 238.
32.	DIPLOCK, A.T., CHARLEUX, J.-L., CROZIER-WILLI, G„ KOK, F.J., RICE-EVANS, C„
ROBERFROID, M., STAHL, W„ VINA-RIBES, J. Functional food science and defence
against reactive oxygen stress // Br.J. Nutr., 1998, 80, S77-S112.
33.	DIRINCK, P„ DE WINNE, A., CASTEELS, M„ FRIGG, M. Studies on vitamin E and meat
quality 1. Effect of feeding high vitamin E levels on time-related pork quality //J. Agric. Food
Chem., 1996, 44, 65-68.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
457
34.	DRUMM, T.D., SPANIER, A.M. Changes in the lipid content of autoxidation and
sulphur-containing compounds in cooked beef during storage //J. Agric. Food Chem., 1991, 49,
336-343.
35.	DU, M., NAM, K.C., AHN, D.U. Cholesterol and lipid oxidation products in cooked meats as
affected by raw meat packaging and irradiation and by cooked meat packaging and storage
times //J. Food Sci., 2001,66, 1396-1401.
36.	ELMORE, J.S., MOTTRAM, D.S., ENSER, M„ WOOD, J.D. Effect of polyunsaturated fatty
acid composition of beef muscle on the profile of aroma volatiles //J. Agric. Food Chem., 1999,
47,1619-1625.
37.	ENGESET11, N.J., GRAY J.I., BOOREN, A.M., ASHGAR, A. Improved oxidative stability of
veal lipids and cholesterol through dietary vitamin E supplementation // Meat Sci., 1993, 35,
1-15.
38.	ENSER, M., HALLETT, K.G., HEWETT, B., EURSEY, G.A.J., WOOD, J.D. Eatty acid
content and composition of English beef, lamb and pork at retail // Meat Sci, 1993, 44,
443-458.
39.	ENSER, M., HALLETT, K.G., HEWETT, B., EURSEY, G.A.J., WOOD, J.D.,
HARRINGTON, G. Eatty acid content and composition of UK beef and lamb muscle in
relation to production system and implications for human nutrition // Meat Sci., 1998, 49,
329-341.
40.	ENSER, M„ RICHARDSON, R.I., WOOD, J.D., GILL, B.P., SHEARD, P.R. Feeding linseed
to increase the n-3 PUFA of pork: fatty acid composition of muscle, adipose tissue, liver and
sausages // Meat Sci., 2000, 55, 201-212.
41.	FANG, X., WADA, S. Enhancing the antioxidant effect of a-tocopherol with rosemary in
inhibiting catalysed oxidation caused by Fe“ and hemoprotein // Food Res. Int., 1993, 26,
405-411.
42.	FARMER, E.H., BLOOMFIELD, G.F., SUNDRALMGIN, A., SUTTON, D.A. The Course
and mechanisms of auto-oxidation reactions in olefinic and polyolelinic substances, including
rubber // Trans. Faraday Soc., 1942, 38, 348-356.
43.	FAUSTMAN, C., WANG, K.-W. Potential mechanisms by which vitamin E improves
oxidative stability of myoglobin // Antioxidants in Muscle Foods: Nutritional Strategies to
Improve Quality / Faustman, C., Decker, E., Lopez-Bote C.J, — John Wiley: NY, 2000. —
P. 135-152.
44.	FAUSTMAN, C„ CASSENS, R.G., SCHAEFER, D.M., BUEGE, D.R., SCHELLER, K.K.
Vitamin E supplementation of Holstein steer diets improves sirloin steak color //J. Food Sci.,
1989, 54, 485-486.
45.	FAUSTMAN, C„ CASSENS, R.G., SCHAEFER, D.M., BUEGE, D.R., WILLIAMS, S.N.,
SCHELLER, K.K. Improvement of pigment and lipid stability in Holstein steer beef by
dietary supplementation with vitamin E //J. Food Sci., 1989, 54, 858-862.
46.	FISHER, A.V., ENSER, M„ RICHARDSON, R.I., WOOD, J.D., NUTE, G.R., KURT, E„
SINCLAIR, L.A., WILLIAMSON R.G. Fatty acid composition and eating quality of lamb
types derived from four diverse breeds and production systems // Meat Sci., 2000, 55,
141-147.
47.	FORMANEK, Z„ KERRY, J.P., BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A., FARKAS, J. Effects of
dietary vitamin E supplementation and packaging on the quality of minced beef // Meat Sci.,
1998,50,203-210.
1
458	ГЛАВА 16
48.	FORMANEK, Z., KERRY, J.P., HIGGINS, F.M., BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A.,
FARKAS, J. Addition of synthetic and natural antioxidants to a-tocopheryl acetate
supplemented beef patties: effects of antioxidants and packaging on lipid oxidation // Meat
Sci., 2001, 58, 337-341.
49.	FORMANEK, Z. LYNCH, A., GALVIN, K., FARKAS, J., KERRY, J.P. Combined effects of
irradiation and the use of natural antioxidants on the shelf-life stability of overwrapped
minced beef // Meat Sci., 2003, 63, 433-440.
50.	FRANKEL, E.N. Chemistry of free radical and singlet oxidation of lipids // Prog. Lipid. Kes.,
1985,23,197-221.
51.	FRANKEL, E.N. Lipid Oxidation. — The Oily Press: Dundee, UK, 1998.
52.	FREI, B. Ascorbic acid protects lipids in human plasma and low-density lipoprotein against
oxidative damage //Am. J. Clin. Nutr., 1991, 54, 1113S-1118S.
53.	FREI, B., ENGLAND, L., AMES, B.N. Ascorbate is an outstanding antioxidant in human
blood plasma // Proc. Nat. Acad. Sci., 1989, 86, 6371-6381.
54.	FREI, B., STOCKER, R., ENGLAND, L., AMES, B.N. Ascorbate: the most effective
antioxidant in human blood plasma // Antioxidants in Therapy and Preventative Medicine /
Emerit, I., Packer L. - Plenum: NY, 1989. - P. 155-163.
55.	FREI, B., STOCKER, R., AMES, B.N. Small molecular antioxidant defenses in human
extracellular fluids // Molecular Biology of Free Radical Scavenging Systems /Scandalios J. —
Cold Spring Harbor Lab. Press: Cold Spring Harbor, NY, 1992. — P. 23-45.
56.	GALVIN, K., MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J. Influence of dietary vitamin E and
oxidized sunflower oil on the storage stability of cooked chicken muscle // Br. Poultry Sci.,
1997,38,499-504.
57.	GALVIN, K., MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J. Cholesterol oxides in processed chicken
muscle as influenced by dietary P-tocopherol supplementation // Meat Sci., 1998, 48, 1-9.
58.	GALVIN, K„ MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J. Effect of dietary ?-tocopherol
supplementation and gamma-irradiation on a-tocopherol retention and lipid oxidation in
cooked minced meat // Food Chem., 1998, 62, 185-190.
59.	GALVIN, K„ LYNCH, A.-M., KERRY, J.P., MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J. Effect of
dietary vitamin E supplementation on cholesterol oxidation in vacuum packaged cooked
beefsteaks // Meat Sci., 2000, 55, 7-11.
60.	GANDEMER, G., MEYNIER, A. Lipid degradation and flavour compounds in meat products
// Lipids and Quality Meat Products: a Comprehensive Analysis/ Chizzolini R, — University of
Parma: Parma, Italy, 1995. — P. 31-43.
61.	GRAU, A., CODONY, R„ GRIMPA, S„ BAUCELLS, M.D., GUARDIOLA, F. Cholesterol
oxidation in frozen dark chicken meat: influence of dietary fat source, and ?-tocopherol and
ascorbic acid supplementation // Meat Sci., 2001, 57, 197-208.
62.	GRAY, J.I., GOMAA, E.A., BUCKLEY, D.J. Oxidative quality and shelf-life of meats //Meat
Sci., 1996, 43, 5111-5123.
63.	GUARDIOLA, F„ CODONY, R„ ADDIS, P. B„ RAFECAS, M„ BOATELLA, J. Biological
effects of oxysterols: current status // Food Chem. Toxicol., 1996, 34, 193-211.
64.	GUARDIOLA, F. DUTTA, P.C., CODONY, R„ SAVAGE, G.P. Cholesterol and Phytosterol
Oxidation Products: Analysis, Occurrence, and Biological Effects. — AOCS Press:
Champaign, IL, 2002.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
459
65.	GUIDERA, J., KERRY, J.P., BUCKLEY, DJ„ LYNCH, Р.В., MORRISSEY, P.A. The effect
of dietary vitamin E supplementation on the quality of fresh and frozen lamb meat // Meat Sci.,
1997, 45, 33-43.
66.	GUIDERAJ., KERRY, J.P., BUCKLEY, D.J., LYNCH, P.B., MORRISSEY, P.A. The effect
of dietary a-tocopheryl acetate supplementation on muscle a-tocopherol levels and lamb
quality // Irish J. Agric. Food. Res., 1997, 36, 241-247.
67.	HALLIWELL, B. Oxygen radicals: a commonsense look at their nature and medical
importance //Med. Biol., 1984, 62, 71-77.
68.	HALLIWELL, B. Oxidants and human disease: some new concepts // FASEB f., 1987, 1,
358-364.
69.	HALLIWELL, B. Superoxide, iron, vascular endothelium and reperfusion injury // Free Rad.
Res. Comm., 1989, 5, 315-318.
70.	HALLIWELL, B., CHIRICO, S. Lipid peroxidation: its mechanism, measurement and
significance // Amer.J. Clin. Nutr., 1989, 57, 715S-725S.
71.	HALLIWELL, B., GUTTERIDGE, J.M.C. Oxygen free radicals and iron in relation to
biology and medicine. Some problems and concepts // Arch. Biochem. Biophys., 1989, 246,
501-514.
72.	HALLIWELL, B„ GUTTERIDGE, J.M.C. Free Radicals in Biology and Medicine. - 3"1 ed. -
Oxford University Press: Oxford, 1989.
73.	HALLIWELL, B„ MURCIA, M.A., CHIRICO, S„ ARUOMA, O.I. Tree radicals and
antioxidants in food and in vivo: what they do and how they work // Crit. Rev. Food Sci. Nutr.,
1995,35,7-20.
74.	HASHIMOTO, T., KUMAZAWA, S„ NANJO, F„ HARN, Y., NAKAYAMA, T. Interaction
of tea catechins with lipid bilayers investigated with liposome systems // Biosci. Biotech.
Biochem., 1999, 63, 2252-2255.
75.	HIGGINS, F.M., KERRY, I.P., BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A. Assessment of
?-tocopheryl acetate supplementation, addition of salt and packaging on the oxidative
stability of raw turkey meat // Br. Poultry Sci., 1998, 39, 596-600.
76.	HIGGINS, E.M., KERRY, J.P., BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A. Effect of dietary
a-tocopheryl acetate supplementation on a-tocopherol distribution in raw turkey muscles
and its effect on the storage stability of cooked turkey meat // Meat Sci., 1999, 50, 373-383.
77.	HIGGINS, F.M., KERRY, J.P„ BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A. Effects of a-tocopheryl
acetate supplementation and salt addition on the oxidative stability (TBARS) and
warmed-over flavour (WOF) of cooked turkey meat // Br. Poultry Sci., 1999, 40, 59-64.
78.	HOOD, D.E., MEAD, G.C. Modified atmosphere storage of fresh meat and poultry //
Principles and Applications of Modified Atmosphere Packaging of Food / Parry, R.T. — Blackie
Academic and Professional: London, 1999. — P. 269-298.
79.	HORWITT, M.K. Interpretation of requirements for thiamine, riboflavin, niacin-tryptophan
and vitamin E plus comments on balance studies and vitamin B(i// Am.J. Clin. Nutr., 1986, 44,
973-985.
80.	HOVING-BOLINK, A.H., EIKELENBOOM, G„ VAN DIEPEN, J.M., JONGBLOED,
A.W., HOUBEN, J.H. Effect of dietary vitamin E supplementation on pork quality // Meat
Sci., 1998,49,205-212.
81.	HWANG, K.T., M/5LRKER, G. Quantification of cholesterol oxidation products in
unirradiated and irradiated meats //J. Amer. Oil Chem. Soc., 1993, 70, 371-375.
460
ГЛАВА 16
82.	INGOLD, К.U. Inhibition of the antoxidation of'organic substances in the liquid phase //
Chem. Rev., 1961,61,563-589.
83.	JENSEN, C„ SKIBSTED, L.H., JAKOBSEN, K„ BERTELSEN, G. Supplementation of
broiler diets with all rac-a or a mixture of natural sources RRR-a-, [3-, y-, 8-tocopheryl acetate.
2: Effects on the oxidative stability of raw and precooked broiler meat products // Poultry Sci.,
1995,74,2048-2056.
84.	JENSEN, C. GUIDERA, J.P., SKOVGAARD, I.M., STAUM, H., SKIBSTED, L.II.,
JENSEN, S.K., MOLLER, A.J., BUCKLEY, D.J., BERTELSEN, G. Effect of dietary
a-tocopheryl acetate supplementation on a-tocopherol deposition in porcine M. psoas major
and M. longissimus dorsi and on drip loss colour stability and oxidative stability of pork meat //
Meat Sci., 1997,45,491-500.
85.	JENSEN, C. FLENSTED-JENSEN, M„ SKIBSTED, L.H., BERTLELSEN, G. Effect of
dietary rape seed oil, copper(ll) sulphate and vitamin El on drip loss, colour and lipid oxidation
of chilled pork chops packed in atmospheric air or in a high oxygen atmosphere // Meat Sci.,
1998,50,211-221.
86.	JIANG, Q„ CHRISTEN, S„ SHIGENAGE, M.K., AMES, B.N. y-Tocopherol, the major form
of vitamin E in the US diet, deserves more attention //Am.J. Clin. Nutr., 2001, 74, 714—722.
87.	JO, C„ SON, J.II., SON, C.B., BYUN, M.W. Functional properties of raw and cooked pork
patties with added irradiated, freeze-dried green tea leaf extract powder during storage at 4 °C
// Meat Sci., 2001,64, 13-17.
88.	JORGENSEN, K., SKIBSTED, L.II. Carotenoid scavenging ol radicals. Effect of carotenoid
structure and oxygen partial pressure an antioxidant activity // Z. Lehensm. Unters. Forsch.,
2001,196,423-429.
89.	KAGAN, V.E., SERBINOVA, E.A., FORTE, T. SCITA, G„ PACKER, L. Recycling of
vitamin E in human low density lipoprotein //J. Lipid Res., 1992, 33, 385-397.
90.	KANNER, J., IIAREL, S. Initiation of membranal lipid peroxidation by activated
metmyoglobin ami methemoglobin // Arch. Biochem. Biophys., 1992, 231, 314-321.
91.	KANNER, J., IIAZAN, R., DOLL, L. Catalytic «free» iron ions in muscle foods //J. Agric. Food
Chem., 1992,36, 412-415.
92.	KATZ, E. Top product development trends in Europe // Food Tech., 1999, 53(1), 38-42.
93.	KEI1RER, J.P. Free radicals as mediators of tissue injury and disease // Crit. Rev. Toxicol.,
1993,23,21-48.
94.	KEHRER, J.P., SMITH, C.V. Eree radicals in biology: sources, reactivities and roles in the
etiology of human diseases // Natural Antioxidants in Health and Disease /Frei, B. — Academic
Press: London, 1993. — P. 25-62.
95.	KERRY,J.P., LYNCH, M„ BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A., MONAHAN, F.J., ALLEN,
P. Effect of dietary vitamin E supplementation on the quality of fresh and vacuum-packaged
beef // Proc. 42nd Int. Congr. Meat Sci. Technol. — Lillehammer, Norway, 1996. — P. 96-97.
96.	KERRY, J.P., BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A., O’SULLIVAN, K., LYNCH, P. B.
Endogenous and exogenous a-tocopherol supplementation: effects on lipid stability (TBARS)
and warmed-over flavour (WOF) in porcine M. longissimus dorsi roasts held in aerobic and
vacuum packs // Food Res. Int., 1998, 31, 211-216.
97.	KERRY, J.P., BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A. Improvement of oxidative stability of
beef and lamb with vitamin E // Antioxidants in Muscle Foods: Nutritional Strategies to Improve
Quality/Faustman, C., Decker, E., Lopez-Bote, C.J. — John Wiley: NY, 2000. — P. 229-261.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
461
98.	KERRY,J.P., O’SULLIVAN, M.G., BUCKLEY, D.J., LYNCH, P.B., MORRISSEY, P.A. The
effects of dietary a-tocopheryl acetate supplementation and modified atmosphere packaging
(MAP) on the quality of lamb patties // Meat Sci., 2000, 56, 61-66.
99.	KERRY, J.P., GILROY, D.A., O’BRIEN, N.M. Formation and content of cholesterol
oxidation products in meat and meat products // Cholesterol and Phytosterol Oxidation
Products: Analysis, Occurrence, and Biological Effects/Guardiola, F., Dutta, P. C., Codony, R.,
Savage, G. P. —AOCS Press: Champaign, IL, 2002. — P. 162-185.
100.	KING, A.J., UUTTENBOOGAART, T.G., DE VRIES, A.W. a-Tocopherol, p-carotcnc and
ascorbic acid as antioxidants in stored poultry muscle //J. Food Sci., 1995, 60, 1009-1012.
101.	KOUBA, M„ ENSER, M„ WHITTINGTON, F.M., NUTE, R.G., WOOD, J.D. Effect of a
high linolenic acid diet on lipogenic enzyme activities, fatty acid composition and meat quality
in the growing pig //J. Anim. Sci., 2003, 81, 1967-1979.
102.	KRINSKY,N. I. Carotenoids as antioxidants // Nutrition, 2003, 17, 815-817.
103.	LAI, S.-М., GRAY, J.I., SMITH, D.M., BOOREN, A.M., CRACKEL, R.L., BUCKLEY, D.J.
Effects of oleoresin rosemary, tertiary butylhydroquinone, and sodium tripolyphosphate on
the development of oxidative rancidity in restructured chicken nuggets //J. Food Sci., 2003,
56,616-620.
104.	LANARI, M.C., SCHAEFER, D.M., CASSENS, R.G., SCHELLER, K.K. Atmosphere and
blooming time affect color and lipid stability of frozen beef from steers supplemented with
vitamin E // Meat Sci., 1995, 40, 33-44.
105.	LARICK, D.K., TURNER, B.E. Flavour characteristics of forage- and grain-fed beef as
influenced by phospholipids and fatty acid compositional differences //J. Food Sci., 1995, 55,
312-368.
106.	LARICK, D.K., HEDRICK, H.B., BAILEY, M.E., WILLIAMS, J.E., HANCOCK, D.L.,
GARNER, G.B., MORROW, R.E. Flavour constituents of beef as influenced by forage and
grain feeding //J. Food Sci., 1987, 52, 245-251.
107.	LARICK, D.K.,'TURNER, B.E., SCHOENHERR, W.D., COFFEY, M.T., PILKINGTON,
D.H. Volatile compound contents and fatty acid composition of pork as influenced by linoleic
acid content of the diet //J. Anim. Sci., 1992, 70, 1397-1403.
108.	LAURIDSEN, C., BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A. Influence of dietary fat and vitamin
E supplementation on a-tocopherol levels and fatty acid profiles in chicken muscle membranal
fractions and on susceptibility to lipid peroxidation // Meat Sci., 1992, 46, 9-22.
109.	LAWLOR, J.B.P., SHEEHY, P.J.A., KERRY, J.P„ BUCKLEY, D.J., MORR1SSLY, P.A. A
note on the relationship between initial vitamin E content of four beef muscles and drip loss
during refrigerated storage // IrishJ. Agric. Food Res., 1992, 38, 261-266.
110.	LIN, C.F., GRAY, J.I., ASGHAR, A., BUCKLEY, D.J., BOOREN, A.M., FLEGAL, C.J. Effect
of dietary oils and a-tocopherol supplementation on lipid composition and stability ol broiler
meat // FoodSci. 1992, 54, 1457-1460.
111.	LIU, Q., LANARI, M.C., SCHAEFER, D.M. A review of dietary vitamin E supplementation
lor improving beef quality //J. Anim. Sci., 1992, 73, 3130-3140.
112.	LIU, Q„ SCHELLER, K.K.,'aRP, S.C., SCHAEFER, D.M., WILLIAMS, S.N. Titration of
fresh meat color stability and malondialdehyde development with Holstein steers fed vitamin
E-supplemented diets //J. Anim. Sci., 1996, 74, 106-116.
113.	LIU, Q„ SCHELLER, K.K., ARP, S.C., SCHAEFER, D.M., WILLIAMS, S.N. Color
coordinates for assessment of dietary vitamin E effects on beet color stability // J. Anim. Sci.,
1996,74,117-126.
462
ГЛАВА 16
114.	LOPEZ-BOTE, C.J., GRAY, J.I., GOMAA, LA., FLEGAL, C.J. Effects of dietary oat
administration on lipid stability in broiler meat // Br. Poultry Set., 1998, 39, 57-61.
115.	LYNCH, M.P., FAUSTMAN, C. Effect of aldehydes lipid oxidation products on myoglobin //
Agile. Food Chem., 1998, 48, 600-604
116.	MARASCHIELLO, C„ ESTEVE, E., GARCIA REGUEIRO, J.A. Cholesterol oxidation in
meat from chicken fed a-ocopherol and P-carotene-uppIernented diets with different
unsaturation grades // Lipids, 1998, 33, 705-713.
117.	MAY, J.M., QU, Z., MENDIRATTA, S. Protection and recycling of a-ocopherol in human
erythrocytes by intracellular ascorbic acid // Arch. Biochem. Biophys., 1998, 349, 281-289.
118.	MCCARTHY, T.L., KERRY, J.P„ KERRY, J.F„ LYNCH, P.B., BUCKLEY, D.J. Assessment
of the antioxidant potential of natural food and plant extracts in fresh and previously frozen
pork patties // Meat Sci., 2001, 57, 177-184.
119.	M1ELN1K, M.B., AABY, K., SKREDE, G. Commercial antioxidants control lipid oxidation in
mechanically deboned turkey meat // Meat Sci., 2003, 63, 1147-1155.
120.	MITSUMOTO, M. Dietary delivery versus exogenous addition of antioxidants //
Antioxidants in Muscle Foods: Nutritional Strategies to Improve Quality/Faustman, C., Decker,
E„ Lopez-Bote, C.J. - John Wiley: NY, 2003. - P. 315-343.
121.	MITSUMOTO, M„ ARNOLD, R.N., SCHAEFER, D.M., CASSEN, R.G. Dietary vitamin E
supplementation shifted weight loss from drip to cooking losses in fresh beef longissumus
during display //J. Anim. Sci. 1995, 73, 2289-2294.
122.	MONAHAN, F.J.‘, BUCKLEY, DJ„ MORRISSEY, P.A., LYNCH, P.B., GRAY,J.I. Influence
of dietary fat and a-tocopherol supplementation on lipid oxidation in pork // Meat Sci., 1992,
31, 229-241.
123.	MONAHAN, F.J., GRAY, J.I., BOOREN, A.M., MILLER, E.R., BUCKLEY, D.J.,
MORRISSEY, P.A., GOMAA, E.A. ‘Influence of dietary treatment on lipid and cholesterol
oxidation in pork //J. Agric. Food Chem., 1992, 40, 1310-1315.
124.	MONAHAN, F.J., GRAY, J.I., ASGHAR, A., HAUG, A., STRASBURG, G.M., BUCKLEY,
D.J., MORRISSEY, P.A. Influence of diet on lipid oxidation and membrane structure in
porcine muscle microsomes //./. Agric. Food Chem., 1994, 42, 59-63.
125.	MORRISSEY, P.A., KIELY, M. Vitamin E, nutritional significance // Encyclopedia of Daily
Science / Roginski, H., Fuguay, I. W., Fox, P. F. — Elsevier Sciences: London, 2002. —
P. 2670-2677.
126.	MORRISSEY, P.A., O’BRIEN, N.M. Dietary antioxidants in health and disease // Intern.
Daily J., 1998,8,463-472.
127.	MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J., SHEEHY, P.J.A., MONAHAN, FJ. Vitamin E and
meat quality // Proc. Nutr. Soc., 1994, 53, 289-295.
128.	MORRISSEY, P.A., QUINN, P.B., SHEEHY, P.J. A. Newer aspects of micronutrients in
chronic disease: vitamin E // Proc. Nutr. Soc., 1994, 53, 571-582.
129.	MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J., SISK, H„ LYNCH, P.B., SHEEHY, P.J. A. Uptake of
?-tocopherol in porcine plasma and tissues // Meat Sci., 1994, 44, 275-283.
130.	MORRISSEY, P.A., BRANDON, S„ BUCKLEY, D.J., SHEEHY, P.J.A., FRIGG, M. Tissue
content of a-tocopherol and oxidative stability of broilers receiving dietary a-tocopheryl
acetate supplement for various periods pre-slaughter // Br. Poultry Sci., 1997, 38, 84-88.
131.	MORRISSEY, P.A., SHEEHY, P.J.A., GALVIN, K„ KERRY, J.P., BUCKLEY, D.J. Lipid
Stability in meat and meat products // Meat Sci., 1998, 49 (Suppl. 1), 573-586.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
463
132.	MORRISSEY, Р.А., BUCKLEY, D.J., GALVIN, К. Vitamin Е and the oxidative stability of
pork and chicken // Antioxidants in Muscle Foods: Nutritional Strategies to Improve Quality /
Decker, E. A., Faustman, C., Lopez-Bote, C. J. —John Wiley: NY, 2000. — P. 263-287.
133.	MORRISSEY, P.A., KERRY, J.P., GALVIN, K. Lipid oxidation in muscle foods // Freshness
and Shelf Life of Foods / Kadwallader, K. R., Weener, H., Washington, D. C; American
Chemical Society. — 2002. — P. 188-200.
134.	MORROW, J.D., ROBERTS, LJ. Quantification of noncyclooxygenase derived prostanoids
as a member of oxidative stress // Free Rad. Biol. Med., 1991, 10, 195-200.
135.	MORTENSEN, A., SKIBSTED, L.H. Antioxidant activity of carotenoids in muscle foods //
Antioxidants in Muscle Foods: Nutritional Strategies to Improve Quality / Decker, E. A.,
Faustman, C., Lopez-Bote, C. J. — John Wiley: NY, 2000. — P. 61-83.
136.	MOTTRAM, D.S. Lipid oxidation and flavour in meat and meat products // Food Sci. Technol.
Today. 1987, 1, 159-162.
137.	MOTTRAM, D.S. The role of phospholipids in meat flavour: an overview // Contribution of
Low and Nonvolatile Material to the Flavor of Foods / Pickenhagen, W., I Io, C.-Т., Spanier, A.
M. — Allured Publishing: Carol Stream IL, 1987. — P. 193-206.
138.	MOTTRAM, D.S. Flavour formation in meat and meat products: a review // Food Chem.,
1998, 62,415-424.
139.	MOTTRAM, D.S., EDWARDS, R.A. The role of triglycerides and phospholipids in the aroma
of cooked beef // Sci. Food Agric., 1998, 34, 517-522.
140.	NAKAGAWA, K., OKUDA, S., MIYAZAWA, T. Dose-dependent incorporation of tea
catechin (-)-epigallocatechin-3-gallate and (-)-epigallocatechin into human plasma //
Biosci. Biotech. Biochem., 1997, 61, 1981-1985.
141.	NAM, K.C., DU, M.,JO, C„ AHN, D.U. Cholesterol oxidation products in irradiated raw meat
with different packaging and storage conditions // Meat Sci., 2001, 58, 431-435.
142.	NANJO, F., GOTO, K„ SETO, R., SUZUKI, M„ SAKAI, M„ HARA, Y. Scavenging effects of
tea catechins and their derivatives on 1,1-iphenyl-2-picryl-hydrazyl radical // Free Rad. Biol.
Med., 2001,21,895-902.
143.	NAWAR, W.W. Lipids // Food Chemistry / Fennema, O.R. — 3rd ed. — Marcel Dekker: NY,
2001. - P. 225-319.
144.	NIKI, E., MATSUO, M. Rates and products of reactions of vitamin E with oxygen radicals //
Vitamin E in Health and Disease / Packer, L., Fuchs, J. — Marcel Dekker: NY, 1993. —
P. 121-130.
145.	NOZAWA, Y., KASAI, R., KAMEYAMA, Y., OHKI, K. Age-dependent modification in
membrane lipids: lipid composition, fluidity and palmitolyl CoA desaturase in Tetrahymena
membranes // Biochim. Biophys. Acta, 1980, 599, 232-245.
146.	O’GRADY, M.N., MONAHAN, F.J., BAILY, J„ ALLEN, P„ BUCKLEY, D.J., KEANE, M.G.
Colour-stabilising effect of muscle vitamin E in minced beef stored in high O., packs // Meat
Sci., 1998, 50, 73-80.
147.	O’NEILL, L.M., GALVIN, K„ MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J. Comparison of effects of
dietary olive oil, tallow and vitamin E on the quality of broiler meat and meat products // Br.
Poultry Sci., 1998, 39, 365-371.
148.	O’SULLIVAN, M.G., KERRY, J. P„ BUCKLEY, D.J., LYNCH, P.B., MORRISSEY, P.A.
The effect of dietary vitamin E supplementation on quality aspects of porcine muscles // J.
Agric. Food. Res., 1998, 37, 227-235.
464
ГЛАВА 16
149.	O'SULLIVAN, M.G., BYRNE, D.V.,.JENSEN, M.T., ANDERSEN, H.J., VESTERGAARD.J.
A comparison of warmed-over flavour in pork, by sensory analysis, GC/MS and the electronic
nose // Meat Sci., 2003, 63, 1125-1138.
150.	O'SULLIVAN, A., GALVIN, K., MOLONEY, A. P„ TROY, D.J., KERRY, J.P. Effect of
pre-slaughter rations of forage and/or concentrates on the composition and quality of retail
packaged beef// Meat Sci., 2003, 63, 279-286.
151.	OJ1MA, F„ SAKAMOTO, IL, ISHIGURO, Y. TERAO, J. Consumption of carotenoids in
photosensitized oxidation of human plasma and plasma low density lipoprotein // Free Rad.
Biol. Med., 2003, 15, 377-384.
152.	PACKER, L. Vitamin E: Biological activity and health benefits: Overview // Vitamin E in
Health and Disease/ Packer, L., Fuchs, J, — Marcel Dekker: NY, 1993. — P. 977-984.
153.	PACKER, L., KAGAN, N.E. The antioxidant harvesting centre of membranes and lipoproteins
// Vitamin E in Health and Disease / Packer, L., Fuchs, J. — Marcel Dekker: NY, 1993. —
P. 172-192.
154.	PACKER, L., WEBER, S.U., RIMBACH, G. Molecular aspects of a-tocotrienol antioxidant
action and cell signalling //J. Nutr., 2001, 131,369S-373S.
155.	PALACE, V.P., KHAPER, N., QIN, Q., S1NGAL, P.K. Antioxidant potentials of vitamin A
and carotenoidsand their relevance to heart disease // Free Rad. Biol. Med., 1999, 26,746-761.
156.	PALOZZA, P. Prooxidant actions of carotenoids in biologic systems // Nutr. Rev., 1998, 56,
257-265.
157.	PATTERSON, R.L.S., STEVENSON, M.A. Irradiation-nduced off-dours in chicken and its
possible control // Br. Poultry Sci., 1998, 36, 425-441.
158.	PEARSON, A.M., LOVE, J.D., SHORLAND, F.B. Warmed-over flavor in meats, poultry and
fish //Adv. Food. Res., 1998, 23, 1-74.
159.	PELLET, L.J., ANDERSEN, H.J., CHEN, FL, TAPPER A.L. [3-Carotene alters vitamin E
protection against heme protein oxidation and lipid peroxidation in chicken liver slices //J.
Nutr. Biochem., 1994, 5, 479-484.
160.	PFALZGRAF, A., FRIGG, M., STEINHART, H. cc-Tocopherol contents and lipid oxidation
in pork muscle and adipose tissue during storage //J. Agric. Food Chem., 1995,43,1339-1342.
161.	POM PELLA, A. Biochemistry and histochemistry of oxidant stress and lipid peroxidation //
Intern. J. Vit. Nutr. Res., 1997, 67, 289-297.
162.	PRYOR, W.A. Free radicals and lipid peroxidation: what they are and how they got that way
// Natural Antioxidants in Human Health and Disease. /Frei, B. — Academic Press: London,
1994. - P. 1-24.
163.	RECORD, I.R., MCINERNEY, J.K., DREOSTI, I. E. Black tea, green tea, and tea
polyphenols: effects on trace element status in weanling rats // Biol. Trace Element Res., 1996,
53, 27-43.
164.	REN ERR E, M. Oxidative processes and myoglobin // Antioxidants in Muscle Foods:
Nutritional Strategies to Improve Quality /Faustman, C., Decker, E., Lopez-Bote, C.J. — John
Wiley: NY, 2000. - P. 113-133.
165.	RES U RRECCION, A.V.A. Sensory aspects of consumer choice for meat and meat products //
Meat Sci., 2003, 66, 11-20.
166.	REY, A.L., KERRY, J.P., LYNCH, P.B., LOPEZ-BOTE, C.J., BUCKLEY, D.J.,
MORRISSEY, P.A. Effect of dietary oils and a-tocopheryl acetate supplementation on lipid
(TBARS) and cholesterol oxidation in cooked pork //J. Anim. Sci., 2003, 79, 1201-1208.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
465
167.	RHEE, K.S., ANDERSON, L.M., SAMS, A.R. Lipid oxidation potential of beef, chicken and
pork //J. Food Sci., 1996, 61,8-12.
168.	RICE-EVANS, C.A., MILLER, NJ., PAGANGA, G. Structure-antioxidant activity
relationship of flavonoids and phenolic acids // Free Rad. Biol. Med., 1996, 20, 933-956,
169.	RICHTER, C. Biophysical consequences of lipid peroxidation in membranes // Chem. Phys.
Lipids, 1987,44, 175-189.
170.	RUIZ, J. A., PEREZ-VENDRELL, A.M., ESTEVE-GARCIA, E. Effect of p-carotene and
vitamin E on oxidative stability in leg meat of broilers fed different supplemental fats // J.
Agric. Food Chem., 1999, 47, 448-454.
171.	ST ANGELO, A.J. Lipid oxidation in foods // Crit. Rev. FoodSci. Nutr., 1996, 36, 175-224.
172.	ST ANGELO, A.J., VERCELLOTTI, J.R., LEGENDRE, M.G., VINNETT, C.H., KUAN,
J.W., JAMES, C. JR, DUPUY, H.P. Chemical and instrumental analyses of warmed-over
flavor in beef // /. FoodSci., 1987, 52, 1163-1168.
173.	SANDERS, S.K., MORGAN, J.B., WULF, D.M., TATUM, J.D., WILLIAMS, S.N., SMITH,
G.C. Vitamin E supplementation of cattle and shelf-life of beef for the Japanese market // J.
Anim. Sci., 1997, 75, 2634-2640.
174.	SCHAEFER, D.M., LIU, Q., FAUSTMAN, C„ YIN, M.C. Supranutritional administration of
vitamin E and C improves oxidative stability of beef //J. Nutr., 1997, 125, 1792S-1798S.
175.	SCHROEPFER, GJ. JR. Oxysterols: modulators of cholesterol metabolism and other
processes // Physiol. Rev., 1997, 80, 361-554.
176.	SCOLLEN, N.D., CHOI, N.-J., KURT, E., FISHER, A.V., ENSER, M., WOOD, J.D.
Manipulating the fatty acid composition of muscle and adipose tissue in beef cattle // Br.J.
Nutr., 2001,85, 115-124.
177.	SHEARD, P.R., ENSER, M„ WOOD, J.D., NUTE, G.R., GILL, B.P., RICHARDSON, R. I.
Shelflife and quality of pork and pork products with a raised n-3 PUFA // Meat Sci., 2000, 55,
213-221.
178.	SHEEHY, P.J.A., MORRISSEY, P.A., FLYNN, A. Increased storage stability of chicken
muscle by dietary a-tocopherol supplementation // Irish J. Agric. Food Res., 2000, 32, 67-73.
179.	SHELDON, B.W., CURTIS, P.A., DAWSON, P.L, FERKET, P.R. Effect of dietary vitamin
E on the oxidative stability, flavour, colour and volatile profiles of refrigerated and frozen
turkey breast meat // Poultry Sci., 2000, 76, 634-641.
180.	SHERBECK, J.A., WULF, D.M., MORGAN, J.B., TATUM, J.D., SMITH, G.C.,
WILLIAMS, S.N. Dietary supplementation of vitamin E to feedlot cattle affects retail display
properties //J. FoodSci., 1995, 60, 250-252.
181.	SIES, H. Oxidative stress: introduction // Oxidative Stress: Oxidants and Antioxidants / Sies,
H. — Academic Press: London, 1991. — P. XV-XXII.
182.	SIES, IL, STAHL, W. Vitamins E and C, ?-carotene and other carotenoids as antioxidants //
Amer. J. Clin. Nutr., 1995, 62, 1315S-1321S.
183.	SIES, IL, STAHL, W.M., SANDQUIST, A.R. Antioxidant functions of vitamins. Vitamins E
and C, P-carotene and other carotenoids // Ann. New York Acad. Sci., 1992, 669, 7-20.
184.	SKLAN, D., BARTOV, L, HURWITZ, S. Tocopherol absorption and metabolism in the chick
and turkey //J. Nutr., 1982, 112, 1394-1400.
185.	SMITH, L.L. Cholesterol Autoxidation. — Plenum Press: NY, 1981.
186.	SMITH, L.L. The oxidation of cholesterol // Biological Effects of Cholesterol Oxides/Peng, S.
K., Morin, R. J. — CRC Press: Boca Raton, FL, 1992. — P. 7-31.
30 Зак. 557
466
ГЛАВА 16
187.	SMITH, L.L. Review of progress in sterol oxidation: 1987-1995 //Lipids, 1996,31,453-487.
188.	STAHL, W., SIES, H. Lycopene: a biologically important carotenoid for humans? // Arch.
Biochem. Biophys., 1996, 336, 1-9.
189.	STOCKER, R., DOWRY, V.W., FREI, B. Ubiqutnol-10 protects human iow density
lipoprotein more effectively against lipid peroxidation than does a-tocopherol // Proc. Nat.
Acad. Sci., 1991, 80, 1645-1650.
190.	STROHECKER, M.O., FAUSTMAN, C„ FURR, IL, HOAGLAND, T.A., WILLIAMS, S.N.
Vitamin E supplementation effects on lipid and colour stability of whole and ground lamb //J.
Muscle Foods, 1997, 8, 413-426.
191.	TANG, S.Z., KERRY, J.P„ SHEEHAN, D„ BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A. Dietary tea
catechins and iron-induced lipid oxidation in chicken meat, liver and heart // Meat Sci., 2000,
56, 285-290.
192.	TANG, S. Z„ SHEEHAN, D„ BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A., KERRY, J.P.
Anti-oxidant activity of added tea catechins on lipid oxidation of raw minced red meat, poultry
and fish muscle //Int.J. FoodSci. Technol., 2001 36, 685-692.
193.	TANG, S. Z., KERRY, J.P., SHEEHAN, D„ BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A.
Antioxidative effect of added tea catechins n susceptibility of cooked red meat, poultry and fish
patties to lipid oxidation // Food Res. Int., 2001, 34, 651—657.
194.	TANG, S.Z., KERRY, J.P., SHEEHAN, D„ BUCKLEY, D.J., MORRISSEY, P.A.
Antioxidative effect of dietary tea catechins on lipid oxidation of long-term frozen stored
chicken meat // Meat Sci., 2001, 57, 331-336.
195.	TANG, S.Z., KERRY, J.P., SHEEHAN, D., BUCKLEY, D.J. Antioxidative mechanisms of tea
catechins in chicken meat systems // Food Chem., 2001, 76, 45-51.
196.	TAYLOR. A.A., VEGA, L., WOOD, J.D., ANGOLD, M. Extending colour life of MA packed
beef by supplementing feed with vitamin E // Proc. 40th Int. Congr. Meat Sci. Technol. — The
Hague, The Netherlands, S-IVA.44, 1994.
197.	THURNHAM, D.I. Antioxidants and prooxidants in malnourished populations // Proc. Nutr.
Soc., 1990,49, 247-259.
198.	TICHIVANGANA, J.Z., MORRISSEY, P.A. Metmyoglobin and inorganic metals as
prooxidants in raw and cooked muscle systems // Meat Sci., 1990, 15, 107-116.
199.	UNNO, T„ SUGIMOTO, A., KAKUDA, T. Scavenging effect of tea catechins and their
epimers on superoxide anion radicals generated by a hypoxanthme and xanthine oxidase
system //J. Sci. Food Agric., 1990, 80, 601-606.
200.	VATANSEVER, L., KURT, E„ ENSER, M„ NUTE, G.R., SCOLLAN, N.D., WOOD, J.D.,
RICHARDSON, R.I. Shelflife and eating quality of beef from cattle of different breeds given
diets differing in n-3 polyunsaturated fatty acid composition // J. Anim. Sci., 2000, 71,
471-482.
201.	WADA, S., FANG, X. The synergistic antioxidant effect of rosemary extract and a-tocopherol
in sardine oil model system and frozen-crushed fish meat // J. Food Proc. Pres., 1992, 16,
263-274.
202.	WALSH, H., KERRY, J.P. Meat packaging // Meat Processing: Improving Quality / Kerry, J.
P., Kerry, J. F., Ledward, D. — Woodhead Publishing: Cambridge, UK, 1992. — P. 417-451.
203.	WARKUP, C. Vitamin E and pig meat quality // Proc. Symp. Vitamin E and Meat Quality,
Bologna, Italy. — Institute delle Vitamine: Milan, 1-16.
ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ И СРОКИ ХРАНЕНИЯ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ
467
204.	WARREN, Н.Е., SCOLLAN, N.D., HALLETT, К., ENSER, М„ RICHARDSON, R.L,
NUTE, G.R., WOOD, J.D. The effects of breed and dieton the lipid composition and quality of
bovine muscle // Proc. 48th Congr. Meat Sci. Technol., 2002,1, 370-371.
205.	WEN, J., MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, D.J., SHEEHY, P.J.A. Oxidative stability and
a-ocopherol retention in turkey burgers during refrigerated and frozen storage as influenced
by dietary a-ocopheryl acetate // Br. Poultry Sci., 2002, 37, 787-795.
206.	WEN, jJ MCCARTHY, S.N., HIGGINS, F.M.J., MORRISSEY, P.A., BUCKLEY, DJ„
SHEEHY, PJ.A. Effect of dietary a-tocopheryl acetate on the uptake and distribution of
a-tocopherol in turkey tissues and lipid stability // Br.J. Agric. Food Res., 1997, 36, 65-74.
207.	WEN, J., MORRJSSEY, P.A., BUCKLEY, D.J., SHEEHY, P.J.A. Supranutritional vitamin E
supplementation in pigs: influence on subcellular deposition of a-tocopherol and on oxidative
stability by conventional and derivative spectrophotometry // Meat Sci., 1997, 47, 301-310.
208.	WEN, J., MORRISSEY, P.A., WALTON, J., SHEEHY, P.J.A. Rapid and quantitative
determination of hexanal in cooked muscle foods // Irish J. Agric. Food Res., 1997, 36, 75-84.
209.	WENK, C., LEONHARDT, M„ SCHEEDER, M.L. Monogastric nutrition and potential for
improving muscle quality // Antioxidants in Muscle Food: Nutritional Strategies to Improve
Quality/Decker, E., Faustman, C., Lopez-Bote, C.L. — John Wiley: NY, 1997. — P. 199-227.
210.	WOLF, G. y-Tocopherol: an efficient protector of lipids against nitric oxide-initiated
peroxidative damage // Nutr. Rev., 1997, 55, 376-378.
211.	WOOD, J.D., ENSER, M„ FISHER, A.V., NUTE, G.R., RICHARDSON, R.L, SHEARD,
P.R. Manipulating meat quality and composition // Proc. Nutr. Soc., 1999, 58, 363-370.
212.	WOOD, J.D., RICHARDSON, R.L, NUTE, G.R., FISHER, A.V., CAMPO, M.M.,
KASAPIDOU, E., SHEARD, P.R., ENSER, M. Effects of fatty acids on meat quality: a review
// Meat Sci., 2003, 63, 21-32.
213.	WULF, D.M., MORGAN, J.B„ SANDERS, S.K., TATUM, J.D., SMITH, G.C., WILLIAMS,
J. Effects of dietary supplementation of vitamin E on storage and case-life properties of lamb
retail cuts //J. Anim. Sci., 1995, 73, 399-405.
214.	YAGI, K., ISHIDA, N„ KOMURA, S„ OHISHI, N„ KUSAI, M„ KOHNO, M. Formation of
hydroxyl radicals from lipid hydroperoxides // Oxygen Radicals/ Yagi, K., Kondo, M., Niki,
E., Yoshikowa, T. — Elsevier: NY, 1992. — P. 223-226.
215.	YANG, A., BREWSTER, M.J., LANARI, M.C., TUME, R.K. Effect of vitamin E
supplementation on a-tocopherol and P-carotene concentrations in tissues from pasture and
grain-fed cattle // Meat Sci., 2002, 60, 35-40.
216.	YU, B.P. Cellular defences against damage from reactive oxygen specials // Physiol. Rev., 1994,
74, 139-162.
217.	ZHANG, P., OMAYA, S.T. p-Carotene and protein oxidation: effects of ascorbic acid and
a-tocopherol // Toxicology, 2000, 146, 37-48.
218.	ZHANG, P., OMAYA, S.T. Antioxidant and prooxidant roles for p-carotene, a-tocopherol and
ascorbic acid in human lung cells // Toxicol, in vitro, 2001, 15, 13-24.
219.	ZIMMER, G., THURICH, T., SCHEER, B. Membrane fluidity and vitamin E // VitaminEin
Health and Disease / Packer, L., Fuchs, J. — Marcel Dekker: NY, 1993. — P. 207-222.
Предметный указатель
А
Активность воды 21, 31,41-56, 149-150,
212-213,260
пороговые значения для роста дрож-
жей 129
Активность ферментов 27
Алкогольные напитки 132
Альдегиды 153, 157,449
малоновый диальдегид 157, 175, 350,
447
пороги восприятия 168
Лмадори перегруппировка 28, 145
Амилоза 28
Амилопектин 28, 278, 280
Аммиак 146
Анализ данных 236
графический 236-238
Анизидиновое число 349-350
Антиоксиданты 29, 158, 169, 435-436
Антоцианы 33, 103, 105
Апельсиновый сок 65-66, 68, 78
Арабиноза 146
Арахис 152
Аргинин 148
Аргон 214
Ароматографпя 171-173, 219, 358-359
Аррениуса
модель 73, 385-386
график 74
уравнение 65-67, 71, 81-82, 210, 398
Аскорбат 435, 443
Аскорбиновая кислота 51, 158
добавки в корма 442-443
окислительная способность 434-435
потери 65-66
АТФ218, 309
Ацетоин 323
АЧ см. Анизидиновое число
Б
Бактерии
галофильпые 25
молочнокислые 25
Бананы 102
Баранина 449
Безалкогольные напитки 131
Белеградека уравнение 70
Биомаркеры 324
Бобы
какао 220
соевые 194
Больцмана постоянная 71
Брокколи 102
В
Валидизация 231-232, 248, 255
Валидность модели 234
Ван-дер-Ваальса силы 24
Вейбулла
метод 222
распределение 401-402
Верификация 231-233, 248,254,258-260
Вильямса-Ландела-Ферри уравнение
72,269
Вино 285, 293
Вирусы 31
Витамин В}2 437
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
469
Витамин Е 188, 431-432
антиокислительная способность
433-434
добавки в корма 440
Витамины 41,51
потеря 78, 81-82
Влагопоглотитель 59
Влагосодержание 41
ВЛФ-зависимость 73, 390 см. также
Вильямса-Ландела-Ферри уравне-
ние
Вода 280
ВЭЖХ 219, 355-361
Г
Газовый состав среды 213
Гексан (растворитель) 179
Гексаналь 153, 167
порог восприятия 168
Гексозы 146
Гептаналь 158
порог восприятия 168
Гидролитическое прогоркание 29, 50
Гидропероксиды 167, 176
Глицерин 278, 280
Глюкоза 146, 278, 280
Глюкозный сироп 78, 276
ГМФ 155
Говядина 19, 449
вяленая 44
Гордона-Тейлора уравнение 279
д
Денатурация белков 211
Десикант 59
Диеновые конъюгаты 174, 352
Дилатометрия 269-271
Динамический механический анализ
211,273
Динамический термомеханический ана-
лиз 211
Дифференциальная сканирующая кало-
риметрия 178, 210
Диэлектрическая постоянная 352
Диэлектрический термический анализ
275
ДМА см. Динамический механический
анализ
ДП см. Диэлектрическая постоянная
Дрессинги 416
Дрожжевая порча 130
Дрожжевые клетки
повреждение и восстановление 138
Дрожжи 30, 119-142
биолюминесценция 309
винные 129
встречаемость в пищевых продуктах
130
гнфовые 123-124
дикие 292
классификация 120, 325-327
красители 294
красные 125
культуральные среды 289, 296-305
места обитания 126
метаболическая активность 126
методы обнаружения 284, 308-313
методы подсчета 286-289, 306-307
наименования 122
номенклатура 121
осмофильные 25
остроконечные 123
пищевые 129
предварительная инокуляция 286
приборы для обнаружения 314
470
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
промышленные среды 295
проточная цитометрия 310
радиационная стойкость 136
разбавление образцов 288
распространенность 131
споруляция 120
типирование 315-321
турбидиметрия 311
уровень содержания 328-329
ускоренное инкубационное тестиро-
вание 327
условия роста 127
факторы инактивации 133-138
электрометрия 308
ДСК см. Дифференциальная сканирую-
щая калориметрия
ДТМА см. Динамический термомехани-
ческий анализ
/К
Желатинизация 28
Железо 169-170
Жировое поседение 24
Жирные кислоты 50, 169, 189-190
изменение состава 177
полииенасыщенные 184, 189-190,
197, 430
свободные 185, 189, 348, 365
степень ненасыщенности 184
Жир молочный 187
Жиры 29 см. также Липиды
ненасыщенные 49, 346
3
Замороженные продукты 20
хранение 211
Замораживание 134
Земляника 99, 220
Злаковые культуры 192-193, 221
И
Изотерма сорбции влаги 42, 45-46
Индекс стабильности масла 178-179
Индол 220
Индукционный период 353
Инфракрасная спектроскопия 176
ИП-тесты 353-354
ИСМ см. Индекс стабильности масла
ИСПФ-анализ 176-177, 180
К
Калия сорбат 136
Калориметрия 271-273
дифференциальная сканирующая 272
Каротиноиды 103, 431, 435-436
Р-каротин 436
добавки в корма 442-443
Картофель 216
фри 220
Катехины 443
Качество продукта 63
зимологические индикаторы 322-325
кинетическое моделирование 65, 208,
382-384
маркерные соединения 220
микробиологические индикаторы 321
основные факторы 209
показатели 63, 76-78
процессы 407
приемлемость 93
сохранность 93
ПРИМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
471
Каучмана-Караша уравнение 278
Колориметр 309
Комкование 22
Консерванты 136
Консервирование 33
комбинированные системы 136-137,
141-142
нетермические методы 139-140
регулирование активности воды 212
Конфеты 20
Концентраты сывороточных белков 152
Коричная кислота 158
Корма, обогащение 188
Кофакторы 182
Кофе 20, 78, 153
Крахмал 28
Креветки 220, 415
Крейса тест 351
Кристаллизация сахарозы 23, 46
Кристаллическое состояние 269
Кристаллообразование 23
Критические контрольные точки 62
Ксилоза 146, 278, 280
Л
Лактоза 146
Летучие вещества 357
идентификация 361-363
Лизин 28, 146, 148
Лизоцим 33
Ликопин 103
Линолевая кислота 158, 169, 352
Линоленовая кислота 169, 197, 352
Липазы 182-183
Липидоксидаза 49
Липиды 29, 216
окисление 29, 78; См. также Окисле-
ние липидов
самоокисление 165-168
Липоксигеназа 170, 194
Липолиз 182, 186
контроль 195-196
при пониженных температурах 184
злаковых культур и овощей 192-195
м
Майяра реакция 27, 41, 50, 65, 78, 144—
160,429
активность воды 149-150
антиокислительная активность про-
дуктов 157-159
вкусо-ароматические характеристики
150-151
изменения цвета 154
механизмы 144-148
молекулярные маркеры 155
температура 148-149
Мальтоза 146, 278, 280
Мальтогексаоза 278, 280
Мальтотриоза 278, 280
Масс-спектрометр 362
Маточное молочко 156
Меланоидины 147, 153, 158
Металлы 169
Метионин 148
Метмиоглобин 27
Механические повреждения 21
Миграция влаги 21
Микробиологическая порча 229
вероятностные модели 231
кинетические модели 230
критерии эффективности моделей
245-247
модели выживания 231
модели инактивации-гибели 231
модели начала роста 230, 251
472
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
моделирование 229, 258, 261,403
параметры сравнения 239-241
прогнозы 261
Микрококки 25
Микроорганизмы, вызывающие порчу
25-26, 30-31
график роста 237
мезофиллы 32
психротрофы 32
термофилы 32
термическая гибель 33
Микроэкстракция твердой фазы 172
Миоглобин 27
Модуль упругости 273
Молоко 19, 155-156, 186
Молочнокислые бактерии 249, 252
Молочные продукты 133, 151, 186, 221,
293
Морепродуты 19
дрожжевая порча 133
Мороженое 19
Морозильники
температурные колебания 80
Морозный ожог 23
Мука 193
МЦП 96-97, 104
Мягкая гниль 34
Мясо 20, 20, 221,239
антиокислительпые защитные систе-
мы 430-433
вкус 448-450
вяленое 49, 53-56
дрожжевая порча 133
окисление липидов 187, 425-454
окислительный стресс 426
потери «мясного сока» 451
птицы 188
свободные радикалы 427
состав жирных кислот 438-440
цвет 27, 451-452
н
Нагревание 134
Натрия
бензоат 136
борогидрит 176
метилат 176
Неферментативное потемнение 145, 157,
218; см. также Майяра реакция
Ниацин 436
О
Обезвоженные продукты 55
Обезвоживание 134-135, 213
Обесцвечивание 51
Облучение 135-136
Овощи 19, 21, 44, 81, 192-195, 221
замороженные, сбыт 82-83
листовые, пожелтение 194
твердость 94
Огурцы 101, 104
модель формирования цвета 102
Окисление липидов 165-198, 346-347
аналитические измерения 363-370
вкус мяса 448
ингибирование 440
катализаторы 169
контроль 177
методы оценки 170-177
органолептическая оценка 365
самоокисление 165-168
скорость 216
температура 168
ферментативное 182-198
Окисление холестерина 444-448
Окислительно-восстановительный по-
тенциал 32, 429
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
473
Оксидограф (устройство) 179
Оксимиоглобин 27
Оксипресс (устройство) 179
Октаналь 168
порог восприятия 168
Октаноатное число 176
Олеиновая кислота 169
Олигосахариды 28
Определение активного кислорода 178
Органолептическое тестирование 222
стандарты 416-417
Относительная влажность 43
Ошибка экстраполяции 388-389
п
Пара-анизидиновое число 174-175
Парадокс полярности 170
Пектин 34
Пентозы 146
Перекисное число 174, 348-449, 366
Персиковый сок 78
Печенье с начинкой 43-44
Пиво 20, 152, 221, 285
Плазмин протеолитический 27
Пламенный ионизационный детектор
361
Планка постоянная 71
Плесени 25, 30
ингибирование роста 56
ксерофпльные 25
Плоды
климактерические 97, 101
твердость 94-95
трансгенные 98, 108
упаковка в РГС 97
цвет 100
Показатель (критерий) 67, 69, 210
Полигалактуроназа 97, 99
Полимеразная цепная реакция 319-321
Полисахариды 28
Полифенолы 158
Порча пищевых продуктов 17
виды 17, 19
микробиологическая 30, 41, 77
процессы 18
факторы 19
«Порядок клевания» 428
Порядок реакции 64
Потемнение неферментативное см. Май-
яра реакция
Правильная производственная практика
284
Пресервы фруктовые 45
Прогорклость 150, 347
Продолжительность хранения
экспериментальная проверка 74
Прооксиданты 169
Протеазы 27
Противомикробные препараты 140-141
Протозоа 34
Прямая инжекция (метод анализа) 173
Птица 19
ПЦР см. Полимеразная цепная реакция
ПЧ см. Перекисное число
Пюре из авокадо 78
Р
Разрушение эмульсии 24
Растворимость газов 212
Растворители 355
Рауля закон 42,52
Редуцированные сахара 146
реакционная способность 148
Реологические свойства 268, 273
Реометр капиллярный 275
Ретроградация крахмала 28
474
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Реутерин 141
Рибоза 145
Рибофлавин 33, 436
Розмарина экстракт 444
Рыба 19, 77, 87, 189, 220,415
окисление липидов 189, 363
физические изменения 215
химические изменения 215-218
экспериментальные данные 414
Статистический анализ 241-245
Стеклование 22, 268
модели 390-391
Сухие зерновые завтраки 20, 46
Сухофрукты 58
Сыр 186,220-221,286,293
Сахарное поседение 23
Сахароза 146, 278, 280
СЖК см. Жирные кислоты, свободные
Силикагель 59
Сильвестра тест 179
Содержание влаги 21,41
поглощение кислорода 53
системы регулирования 41-42, 51-53
упаковочные материалы 59
Соки фруктовые 131
Сорбционная экстракция 361
Сосиски 415
Соусы 416
Специи сухие 57
Срок хранения 17, 206-223, 406-422
виды тестов 413, 415-416
влияние температуры 62
влияние упаковки 452-453
ключевые факторы 206
компьютерные модели 420
маркировка 17
определение 406
органолептические характеристики
221-223
принципы оценки 207-209
прогнозирование 76, 79, 418-420
тестирование 406, 411-414
ускоренное тестирование
см. ASLT-метод
т
2-ТБК 175-176, 180, 350-351, 366, 439,
450
Твердофазная микроэкстракция см.
SPME-метод
Текстура 41
Температура 20-22, 209-212
нормированная 268
«смещенная» 268
стеклования 22, 269, 274, 277-280
Тепловая обработка 33
Теплота активации 71
Тест на прокол 95
Тиамин 27,217
Тимол 33
Тиобарбитуратное число 175
Тиолы 153,217
Токотриенолы 431
Токоферолы 158, 431
ос-токоферол 165, 192, 195-196,433
у-токоферол 433-434
Томаты 98
генетика 106
Точка росы 42
ТП см. Totox-число (показатель)
ТФФ 176
ТФФО 176
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
475
Убихинон 315
Упаковочные материалы 59
Упаковка, характеристики 59
с РГС 137, 453
ф
Фазовый переход стекло-резина 268
Ферментативная активность 27
Ферменты
липолитические 193
термическая инактивация 196
Фитохром 106
Флавоноиды 436
Флавононы 158
Фолаты 436
Фосфатидная кислота 194
Фосфолипазы 182-183, 193
Фруктовые соки 151, 221
Фруктоза 146, 278
Фруктосиллизин 146
Фрукты 19, 221
Функции качества 64
Фурозин 155-156
Фурье преобразование 176
X
ХАСК 426-427
Хейнса перегруппировка 145
Хелаты 437
Хитозан 141
Хлеб 19, 159
Хлебобулочные изделия 20
Хлоропласт 195
Хлорофилл 41, 101
Холестерин 444-445
окисление 445-447
Холодильная цепь сбыта 86
Холодильники
температурные колебания 79
Хроматография 354-361, 363
газовая 367
Хьюмидор 57
ц
Цистеин 148
Цитокинины 105-107
ч
Чай 20
зеленый 443
Черви
круглые 34
ленточные 34
ш
Шиффа основания 28, 145
Шкала цветности 100
Шоколад 20, 23
белый, потемнение 157
темперирование 24
Штрекера
альдегид 147, 217
расщепление 28, 146, 148
476
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
э
Эйринга уравнение 71
Экстракты растений 141
Электронный нос 368, 372
Электронный спиновый резонанс 276
Эмульсии 24, 179
Энтальпия 271-272
Энтропия 71
Этанол 324
Этилен 21,96, 214
Я
Яблоки 44, 95
модель изменения твердости 96
Ядерный магнитный резонанс 275-276,
371
Яйца 156
А
Acetobacter spp. 25
Acinetobacter spp. 25
Alternaria spp. 25
ASLT-метод 75, 208-209, 210
кинетическая модель 384
метод «начальной скорости» 380-382
модели стеклования 390
«немодельный принцип» 394-397
основные принципы 379-380
проблемы 398-403
факторы ускорения 384, 391-393
Aspergillus
candidus 48
chevalieri 48
echinulatus 48
niger 25, 31
spp. 25, 34, 48
В
Bacillus
subtilis 25, 160
cereus 26, 30, 47
cinerea 25
Basidiomycetes 120
c
Campylobacter jejuni 26, 30
Candida spp. 26, 48, 120, 124, 127, 133
lypolytica 284
parapsilosis 284
tropicalis 160
CIDS-метод 316
CLEN-агар (культуральная среда) 293
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
477
Clonorchis sinensis 34
Clostridium botulinum 26, 30, 47-48, 230
Cryptococcus 120, 125
neoformans 291
Cryptosporidium parvum 34-35
Cryptosporidium spp. 34
D
D-показатель 33
DBDM (культуральная среда) 292, 295,
323
Debaryomyces
hansenii 123, 133
orientalis 127
DEFT-метод 307
Dckkera spp. 290, 295, 324
bruxellensis 284
brettanomyces 295
DSC-термограмма 272-273
Dyphyllobothrium latum 34
E
ELISA-метод 372
Enterobatcr aerogenes 26
Enterobater spp. 34, 247
ESA-среда 323
Escherichia coli 160, 219, 252
0157:117 26, 30, 219, 231
Escherichia spp. 47-48
ESR-метод 276-277, 368
F
FIFO-принцип 85
Flavobacterium spp. 34
Food Micro Model 419
FTIR 176,312
Fusarium spp. 26, 31
G
Galactomyces geotrichum 124, 133
H
НАССР 62, 408-409
принципы 408
Hanseniaspora uvarum 123
Hansenula spp. 48, 284
Humidipac Inc. 52-53, 55-56
I
Issatchcnkia orientalis 125, 133
К
KDM (культуральная среда) 293
Klebsiella spp. 47
Kluyveromyces spp. 123, 133, 284
L
Lab Scan 110
Lactobacillus spp. 34, 48, 160, 252
Listeria monocytogenes 26, 30, 241, 250,
252
LSFO-метод 85
478
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
м
MFD425
Micrococcus spp. 48
MIDI-система 315
MIPS 110-111
MPN-метод 294
Monascus bisporus 48
Mucor spp. 26
О
ORAC-метод 371
P
Penicillum spp. 26, 31
pH 32, 131, 133, 146, 150
Pichia
anomalia 123, 133
membranifaciens 123, 284
Proteus spp. 48, 160
Pseudomonas fragi 34
Pseudomonas spp. 26, 34, 48, 252, 261
Q
QMRA 409
QTL-анализ 100, 108
s
Saccharomyces spp. 34, 48, 120-121, 123,
127,284
Salmonella spp. 26, 30, 47, 160, 231,
245-246, 252
Schizosacharomyces 120, 123
Serratia spp. 48
Shewanella putrefaciens 259, 261
Shigella spp. 47-48
SIM-метод 315
SLDS-система 85
SMAS-система 88
SPME-метод 172, 360
Staphylococcus aureus 26, 48, 160, 253
Staphylococcus spp. 47
Streptococcus faecalis 160
T
TBARS 176, 350
TGYA (культуральная среда) 290
Torulaspora spp. 123, 324
Torulopsis spp. 48
Totox-число (показатель) 175, 350
Trichosporon spp. 26, 125, 133
Trichinella spiralis 34
ТМА-анализ 271
TTI 84-85
Tween 80 288
V
R
Vibrio parahaemolyticus 26
Rhizopus spp. 31,34	Vibrio spp. 30,47
Rhizopus stolonifer 26
Rhodotorula 48, 120, 125, 127
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
479
W
WLN-arap (культуральная среда) 294
WOF425,449
Yarrowia lipolytica 124, 127, 133, 291,324
Yerainia entcrocoltica 26
YLM (культуральная среда) 291
z
z-показатель 33, 70
ZDM (культуральная среда) 291, 293,
323
Zygosacharomyces spp. 290, 324
bailii 133, 284, 290
bisporus 291
rouxii 128, 288,290
Р. Стеле (ред.)
Срок годности пищевых продуктов
Расчет и испытание
11ереводс англ. яз.
В.Д. Широкова
под общ. ред.
доп., канд. техн, наук Ю. Г. Базарновой
Ответственный редактор Д. Рапопорт
Художественный редактор А. Андриенко
Верстка С. Киселев
Обложка Р. Бабкина
Корректор О. Камнева
ООО «Издательство «Профессия»
199004, г. Санкт-Петербург, пер. Волховский, д. 5, лит. А, ном. 1И.
одписано к печати 09.03.2006 г. Тираж 2000 экз. (1-й завод 1000 экз.
Формат 70 х 100 У16. Печ. л. 30.
Бумага офсетная. Заказ № 557
Отпечатано с готовых диапозитивов
в ОАО «Техническая книга»
190005, Санкт-Петербург, Измайловский пр., д. 29
ISBN 5-93913-100-Х
9*
785939
131001
—
л ь с т в о
НАУЧНЫЕ
основы и
ТЕХНОЛОГИИ
Ж годности
ПИЩЕВЫХ
1РОДУКТОВ
и з д а т е
ПР ФЕССИЯ

Ж

В уникальной книге, посвященной анализу, расчетам
и испытаниям сроков годности пищевых продуктов,
представлены как теоретические, так и практические
аспекты этой важнейшей проблемы.
В первой части рассмотрены основные типы порчи
в зависимости От содержания влаги, стабильности
продуктов при разных температурных режимах, от
генетических и физиологических факторов, штаммов
дрожжей и окисления липидов.
Вторая часть посвящена практическим рекомендациям
по оценке и прогнозированию сроков годности,
включая применение экспресс-методов анализа.
В отдельной главе рассмотрены проблемы увеличения
сроков годности мясных продуктов.
Книга предназначена технологам и специалистам
пищевых предприятий, сотрудникам лабораторий
и будет полезна научным работникам, студентам
и аспирантам пищевых Кузов.
ISBN 5*93913-fOO-X
I 9*785939 1 3 1 00 1
/.издательство
ПР ФЕССИЯ