Сохранность приведенных в таблице пищевых продуктов зависит от «активности воды».
Пищевой продукт Вода,% Активность воды, аw
Зерно Хлеб Крекеры
14 40 5
0,70 0,95-0,98
0,1-0,3
Блюда из макарон, сухие 12 0,50
Сухофрукты 20 0,75-0,80
Яичный порошок 5 0,4
Материалы и методы исследований
Термином «активность воды» - аw обозначается отношение давления паров воды над данным продуктом к давлению паров над чистой водой при одной и той же температуре. Её величина колеблется от 0 до 1.
При аw= 0 в атмосфере меж зернового (МЗП) пространства отсутствуют парывлаги.
Соответственно пищевой продукт может хранится длительное время без потерь[4,5].
А при -аw =1 содержание паров влаги максимальное при данных условиях окружающей среды. Пищевой продукт хранящийся в этих условиях быстро подвергается активизации ферментных систем и микрофлорыи тем самым теряет пищевую безопасность и потребительские достоинства.
Вместе с тем при нормальных условиях окружающей среды температура воздуха 00С и атмосферное давление 760 мм. ртутного столба в 1 мм3 МЗП зерновой насыпи содержится в газообразном состоянии 2,7·1016 молекул воды!
Исходя из условного диаметра молекулвлаги, которая составляет 3,2Å = 0,32 нм, и из условной площади занимаемой ею: Sвода= 8Å2 =0,08 нм2 произведем расчет количества активных центров в эндосперме зерна пшеницы (массой 25 мг.) доступных молекулам воды.
Расчеты показывают, чтов 1 г. зерна пшеницы число активных сорбирующих центров составляет величину от 25·1021до 40·1021 штук.
Однако, при кажущейся очень продолжительной длительности диффузионных процессов в микромире и в нанопорах пищевых продуктов и зерна, процессы проникновения молекул влаги к активным центрам органичеких веществ происходят мгновенно при соответствующих тепло-влажностных условиях за счет громадных величин активной поверхности растениеводческой продукции! Так, например по данным Г.А.Егорова, суммарная активная поверхность 1 гр муки из эндосперма зерна пшеницы оценивается в 200 000 м2!
Между тем в зернохранилище в меж зерновом пространстве формируется свой тепло- влажностный режим в соответствии с показателями качества зерна. С изменением температуры между слоями партий зерна на поверхности холодного слоя выпадает капельно- жидкая влага («инфекционная капля») создает благоприятные условия для развития микробиологических процессов.
При этом начальный этап поражения растительной ткани грибковыми заболеваниями
— прорастание спор.
Споры на поверхности капли находятся во взвешенном состоянии, и это способствует питанию их кислородом. С другой стороны, «инфекционная капля» обогащается органическими веществами и солями, диффундирующими в нее из поверхностных клеток растительной ткани зерна.
Выпадение капельно-жидкой влаги на поверхности продукции принято называть отпотеванием. Во многих случаях отпотевание, возникающие главным образом в верхней части зерновой насыпи в зимнее время, является одним из основных причин самосогревания и потерь продукции.
Результаты исследований и их обсуждение
Энергия связи влаги Е с активными центрами ОН-, NH-,СООН-, SH- зависит отегосодержания в зерне: чем вышевлажность тем ниже энергия связи.
Влага в зерне с влажностью близкой17-22% находится в подвижном состоянии, т.к.
подавляющая большинство молекул воды удерживаются слабыми водородными связями:
Еводородные связи≈8,38-20,95 кДж/моль, соответственно, такое зерно быстро подвергается порче.
Адсорбция молекул воды первых нескольких слоев на активной поверхности зерна сопровождается выделением теплоты фазового перехода 1-го рода и резким изменением свойств воды. При этом в микроструктурах зерна выделяется тепловая энергия (кинетическая энергия газообразных компонентов при связывании переходит в тепловую, при этом происходит изменение валентных углов в активных центрах), которая при
определенных условиях может активизировать ферментную систему алейронового слоя и эндосперма зерна[6].
Даже при гигроскопической влажности зерна (при φ 100 %, влажность составляет W=
30%) размер капиллярных образовании в эндосперме зерна не превышает 10 нм соответствует эффективному радиусумезопор. Соответственно, за счет Лаплассовских сил капиллярного всасывания продолжается диффузия парообразной влаги внутри зерна.
В наноструктурах белковой глобулы фермента (алейроновые клетки) размеры которой на порядок больше размеров субстрата (размеры субстрата – декстринов крахмала находятся в пределах 0,1 нм до 5,0 нм) влага (размерыкоторых в пределах 0,1 нм) находясь в условиях высокой диэлектрической проницаемости среды осуществляет эффективный гидролиз макромолекул крахмала в низкомолекулярные декстрины и далее по цепи.
Вышеназванные процессы обусловлены тем, что активные центры фермента обладают не только запасом энергии, но и они имеют фиксированное положение заряда по отношению к субстратам. Внутри активного центра аминокислотного остатка малая диэлектрическая проницаемость и в нем осуществляются сильные электрические взаимодействия между влагой и полярными группами гексозы (ОН-, NH-,СООН-, SH-) с выделением теплоты фазового перехода[7].
Влага полимолекулярной адсорбции поглощается при значительно меньшем выделении теплоты, с увеличением влажности зерна теплота сорбции уменьшается. Вместе с тем при этом это влага становится доступной для развития физиологических и ферментативных процессов, ведущих к переходу зерна из состояния покоя к активной жизнедеятельности.
Условный диаметр молекулы воды составляет 3,2Å = 0,32 нм, а условная площадь занимаемая ею:
Sвода= 8Å2 =0,08 нм2(1)
Вблизи φ = 100% активность воды аw стремится к 1, так как происходит капиллярная конденсация в разветвленных порах эндосперма зерна, включая заполнения части макро капилляров путем сорбции пара из окружающего воздуха.
Дальнейшее увлажнение зерна происходит за счет осмотического проникновения жидкой влаги внутрь замкнутых клеток.
С достижением активности воды аw = 1 физиологические и микробиологические процессы в меж зерновом пространстве (МЗП) становятся необратимыми! Такое зерно можно спасти только путем освобождение данного силоса и сушки его на зерносушилках с последующим охлаждением до температуры не выше 5оС чем температура окружающей среды!
Расчет энергии связи влаги производим по уравнению:
ln RT p
p RT E
M H
(2)
где Е – энергия связи влаги, Дж/моль; R – универсальная газовая постоянная, Дж/(моль·К); T – температура, К; рн – давление насыщенного пара свободной воды над плоской поверхностью, Па; рм – парциальное давление пара на поверхности зерна, Па; φ - относительная влажность воздуха в долях единицы.
Энергия связи мономолекулярного слоя молекул воды, соответствующая весьма малой влажности зерна (при малых φ), имеет значительную величину.
Так, например, приφ = 0,25, t = 280C, Е = 3,47 кДж/моль. При меньших значениях φ величина Е значительно увеличивается[6,7].
Ниже приведена расчетные данные влияния активности воды аw на энергию связи влагис эндоспермом зерна. Таблица 2.
Таблица 2 -Влияниеактивностиводыаw на энергию связи влагис эндоспермом зерна.
аw,в долях единицы 0,01 0,05 0,1 0,2
Е, кДж/моль 11,51 7,50 5,76 4,03
Изданных таблицы видно, что энергия связи влаги с зерном зависит от активности воды в приграничном слое зерна. С увеличением активности воды энергия связи заметно уменьшается с 11,51 кДж/моль при аw равном 0,01 до 4,03 кДж/моль при аw равном 0,2 и приближается к величинам энергии водородных связей. При такой активности воды над зерном молекулы воды внутри порового пространства органических макромолекул обретают высокую подвижность и участвует в развитии биохимических и физиологических процессов в зерне. Эти процессы напрямую ведут к активизации микрофлоры зерна и миграции вредителей зерновых культур к участкам с повышенной физиологической активностью.
Аддитивное действие вышеназванных процессов и приводит к спонтанному развитию экзотермических процессов с образованием очагов самосогревания!
Выводы
Таким образом, проведенный анализ литературных источников по вопросам влияния влажности зерна (активности воды аw) на сохранность и пищевую безопасность зерновой продукции при хранении показывает:
- в узких пределах влажности зерна энергия связи с влажности хранящегося зерна от 14 до 22% энергия связи воды уменьшается на порядок;
- в промышленных условиях заготовки, послеуборочной обработки и хранения зерна поступающие крупные партии урожая поступают с различной температурой и влажностью.
При этом на границах раздела партий на счет флуктуации гигротермических параметров МЗП могут происходить конденсация влаги на поверхности партии зерна с пониженной температурой;
- к возникновению участков повышенной физиологической активности аддитивно влияют как конвективные процессы паровоздушной среды МЗП, так и диффузия и эффузия паров воды.
Разработка научно обоснованных технологических методов прогнозирования возникновения очагов самосогреванияи способов его устранения. Обеспечение сохранности и пищевой безопасности зерна.
Список литературы
1. Н. Назарбаев. Стратегия ресурсо-сбережения и переход к рынку: Москва
«Машиностроение» 1992.-352 с.
2. Трисвятский Л.А. Хранение зерна. – М.: Колос,1980-250с.
3. Егоров Г.А. Технологические свойства зерна. – Москва: Агропромиздат, 1985. – 334 4. Джанкуразов Б.О., Джанкуразов К.Б. Сохранить Золотое Зерно Казахстана. Алматы:- Алейрон, 2014.-165 c.
5. Жанқоразов Б.О. Сусымалы астық өнiмдерiндегi зиянкестердi ажыратуға арналған құрылғы // Жаршы. – 2003. - №2. – С. 60-62.
6. Джанкуразов Б.О., Джанкуразов К.Б. «Энергия активации очагов самосогревания и информационные технологии при хранении зерна». Сборник научных трудов посвященный 75-летию академика НАН РК, РАСХН и УААН Уразалиева Р.А. Алмалыбақ, 2010. стр. 96- 103.
7. Preserving Golden Grain of Kazakhstan. B.O. Jankurazov, K.B. Jankurazov. Almaty:
Aleyron. 2016.-p/164.
8. Жұмаділдаев Ж.О., Джанкуразов Б.О., Искакова Ж.А.// Элементы системы безопасности производства питьевой воды // «Ізденістер, нәтижелер – Исследования, результаты». №4 (76) 2017. ISSN 2304-334-02. 100с.
9. Игалиев И.А., Гасанов Х.М. // Усовершенствование стерневой сеялки для посева зерновых культур// «Ізденістер, нәтижелер – Исследования, результаты». №3 (79) 2018. ISSN 2304-3334-04
10. Қозыкеева Ә.Т., Жанымхан Қ.// Қаратал өзенінің гидрологиялықтәртібінің қалыптасу ерекшелігі// «Ізденістер, нәтижелер – Исследования, результаты». №4 (80) 2018.
ISSN 2304-3334.
ҚАЙТА ӨҢДЕУ ӨНДІРІСІ ШИКІЗАТТАРЫНДАҒЫ АЗЫҚ-ТҮЛІК ҚАУІПСІЗДІГІ ЖӘНЕ САҚТАЛУ ФАКТОРЫ РЕТІНДЕ СУДЫҢ БЕЛСЕНДІЛІГІ
Джанкуразов Б.О., Джанкуразов К.Б., Мамаева Л.А., Жалелов Д.Б., Кабылбаева И.У.
Казахский национальный аграрный университет Аңдатпа
Мақалада астық қоймасының үшөлшемді кеңістігінде орнатылған экзотермиялық процестер қай жерде және қай ретпен түзілуі мүмкін және оны қалай болдырмау керектігі туралы мәселе көтеріледі [4]. Осылайша, біздің келесі зерттеулеріміздің міндеттері астық үйіндісінде спонтанды экзотермиялық процестердің пайда болуы мен дамуының себептері мен заңдылықтарын анықтау болып табылады.
Кілт сөздер: астық массасы, экзотермиялық процестер, су белсенділігі, алейрондық жасушалар, макрокапилляр.
WATER ACTIVITY AS A FACTOR IN FOOD SAFETY AND PRESERVATION OF RAW MATERIALS PROCESSING INDUSTRIES
Jankurazov B., Jankurazov K., Mamayeva L., Zhalelov D., Kabylbayeva I.
Kazakh National Agrarian University
Abstract
The article raises the question of where and in what sequence are formed exothermic processes established in the three-dimensional space of the grain warehouse [4]. Thus, the objectives of our subsequent studies are to identify the causes and patterns of occurrence and development of spontaneous exothermic processes in the grain dump.
Key words: grain weight, the exothermic processes, the activity of the water, the aleurone cells, microcapillary.
УДК 637.524.4
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА РЕСТРУКТУРИРОВАННОЙ ВАРЕНО- КОПЧЕНОЙ КОЛБАСЫ ИЗ ГОВЯДИНЫ И МЯСА ИНДЕЙКИ
Желеуова Ж.С.1, Узаков Я.М.1, Шингисов А.У.2, Тасполтаева А.Р.2
1Алматинский технологический университет, г. Алматы
2Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова, г. Шымкент Аннотация
В статье приведены результаты исследования минерального, аминокислотного и жирнокислотного состава реструктурированной варено-копченой колбасы. Установлено, что в составе реструктурированной варено-копченой колбасы содержание магния выше на 20,83%, фосфора выше на 31,12%, железо выше на 47,25%, чем в варено-копченой колбасе
«Московская». Исследованием доказано, что массовая доля белка реструктурированной
варено-копченой колбасы выше на 13,61% и 4 раза меньше массовой доли жира, чем в варено-копченой колбасе «Московская». На основе исследований аминокислотного состава реструктурированной варено-копченой колбасы выявлено 8 незаменимых и 5 заменимых аминокислот.
Ключевые слова: варено-копченая колбаса, минеральный состав, массовая доля жира, массовая доля белка, аминокислотный состав, жирнокислотный состав, говядина, мясо индейки.
Введение
Мясо - важная часть рациона человека, оно содержит незаменимые для организма жиры, углеводы, белки, минеральные вещества и витамины [1].
Основной концепцией в политике Республики Казахстан является совершенствование структуры питания с целью улучшения здоровья. Модернизация и внедрение существующих технологий в производстве мясных продуктов позволит создавать новые виды мясных изделий с высокой пищевой ценностью [2, 3].
Одним из перспективных направлений производства мясопродуктов является создание технологий реструктурированных продуктов, преимущество которых заключается в способности воссоздания структуры цельнокускового сырья, по органолептическим свойствам близкой к цельномышечному мясу. Процесс реструктурирования заключается в соединении отдельных кусков мяса в один монолитный с помощью разнообразных компонентов, который при нарезании на ломтики будет иметь однородную форму и размер.
Также цельномышечные изделия считаются более натуральным, так как структура и состав очевидны, в отличии от фаршированных колбасных изделий [4, 5].
Применение реструктурирования позволяет воспроизводить структуру, по органолептическим свойствам близкую к крупнокусковому мясу, дает возможность раци- онально использовать сырье, регулировать органолептические и структурно-механические свойства изделий, варьировать химический состав готовых продуктов, повысить выход и рентабельность производства [6].
Минеральные вещества, наряду с белками, углеводами и витаминами, являются жизненно важными компонентами пищи человека и необходимы для построения структур живых тканей, для биохимических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма [7].
Как показывает анализ научно-технической литературы, в настоящее время не разработаны ГОСТ по технологии производства реструктурированных мясных продуктов из говядины и мясо индейки. Поэтому, нами исследованы минеральный состав, физико- химические показатели данного продукта, сопоставляя (сравнивая) с существующими данными по книге И.М. Скурихина.
Целью исследований явилось определение физико-химических показателей, минеральный, аминокислотный и жирнокислотный состав реструктурированной варено- копченой колбасы.
Объекты и методы исследований
Объектом исследования послужил реструктурированная варено-копченая колбаса из говядины и мяса индейки.
Минеральный состав реструктурированной варено-копченой колбасы изучались с применением растрового электронного микроскопа (РЭМ).
Массовую долю белка определяли в соответствии с ГОСТ 25011-81, массовую долю жира – по ГОСТ 23042-86, жирнокислотный состав – по ГОСТ 51486-99.
Методика измерения массовой доли аминокислот мясопродуктов проводилась методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза
«Капель», на приборе М-04-38-2009.
Результаты и их обсуждение
Результаты исследования минерального состава реструктурированной варено-копченой колбасы опытного образца представлены на рис.1.
Рис. 1 - Структура золы и диаграмма реструктурированной варено-копченой колбасы
Результаты обработки диаграммы содержания минеральных веществ в реструк- турированном варено-копченом мясном продукте, а также сравнение данного продукта с варено-копченой колбасой из говядины «Московская» показаны в таблице 1.