Cele i zadania przechowalnictwa:

Żywność niezależnie od pochodzenia, stopnia przetworzenia i sposobu utrwalenia jest przechowywane przez krótszy lub dłuższy czas.

Zasadniczym celem jest przedłużenie okresu jej podaży, przy zachowaniu dobrej jakości.

Przechowywanie płodów jest znane od zarania dziejów ludzkości. Człowiek robił zapasy na okres gdy ilość żywności była niedostateczna.

Początki przechowywania żywności dotyczą przechowywania: nasion, suchych owoców roślin strączkowych i owoców.

Początkowo żywność przechowywano w pieczarach, dziuplach i dołach.

Epoka Mezolitu (ok. 9 tyś lat p.n.e)- pierwsze formy rolnictwa.

W starożytnym Rzymie stosowano już konserwowanie warzyw poprzez kwaszenie, solenie i suszenie.

Aktualnie do przechowywania stosuje się magazyny (wyodrębniona przestrzeń przeznaczona do przechowywania surowca, półproduktów, produktów i materiałów do produkcji).

Podział magazynów ze względu na właściwości fizyczne, chemiczne i zasady rozmieszczenia:

• higroskopijne

• otwarte - ogrodzone

• odpowiednio przystosowane

• plac

• półotwarte - zadaszone bez ścian lub ze ściankami częściowymi (rampa)

• zamknięty - budynek lub pomieszczenia w budynku

• o specjalnej konstrukcji lub wyposażeniu np. silos, zbiornik, chłodnia, spichrz

Przechowywana żywność podlega przemianom mikrobiologicznym, biochemicznym, chemicznym i fizycznym. Przemiany te po pewnym czasie prowadzą do zmniejszenia wartości odżywczej, zdrowotnej i organoleptycznej.

Istotny wpływ mają również czynniki środowiskowe:

• temperatura

• wilgotność

• tlen atmosferyczny

• gazy otaczające

Przyczyny nietrwałości produktów:

I przemiany o charakterze biologicznym:

a) procesy oddechowe zachodzące w żywej strukturze tkankowej - prowadzą one do zmniejszenia naturalnej zawartości składników surowców (poprzez spalanie); podniesienie ich temperatury.

Oddychanie jest to rozkład bardziej złożonych związków organicznych takich jak: skrobia, cukry, kwasy organiczne do prostych związków z wytworzeniem energii oraz cząstek które mogą być wykorzystane do reakcji syntezy.

Przy spalaniu cząsteczka glukozy Wzór oddychania tlenowego jest następujący:

energia cieplna

(w 42% wykorzystuje energie biologiczną a resztę w postaci ciepła w otoczeniu)

Oddychanie tlenowe polega na ciągu reakcji z których każda katalizowana jest przez specyficzny enzym. Wyróżniamy 3 etapy oddychania:

1. Glikoliza + dekarboksylacja oksydacyjna.

Rola glikolizy polega na dostarczaniu energii oraz wytwarzaniu intermediatów dla szlaków biosyntetycznych.

2. Cykl kwasu cytrynowego ( cykl Krebsa) - utlenianie czynnego octanu

3. Utlenianie końcowe w łańcuchu oddechowym, NAD jest redukowane do NADH i tworzony jest ATP jako związek magazynujący energię w komórkach.

Oddychanie beztlenowe (fermentacja) może zachodzić przy niedostatku tlenu w otoczeniu

• następuje konwersja cukru do alkoholu etylowego i
  przy braku tlenu.

Pirogronian tworzony w wyniku glikolizy jest metabolizowany do aldehydu i etanolu z udziałem karboksylazy.

Oddychanie beztlenowe - mniej energii powstaje niż przy tlenowym; proces niekorzystny dla przechowywania surowców. Odgrywa ważna rolę w fizjologii pozbiorczej plonów. Negatywnymi skutkami jest utrata substancji zapasowych, zmniejszenie suchej masy.

Straty substancji zapasowych przyśpieszają starzenie płodów, zmianę właściwości odżywczych, smaku i zapachu.

Ubytki masy:

-u warzyw nie przekraczają 10% w ciągu miesiąca.

b) Produkcja
hamuje oddychanie, jednak zwiększona zawartość
w otoczeniu ponad pewien poziom może być szkodliwa np. dla niektórych gatunków warzyw.

c) Obniżenie zawartości tlenu poniżej pewnego poziomu może prowadzić do oddychania beztlenowego (np. w zamkniętych opakowaniach foliowych)

d) Wydzielanie ciepła do otoczenia powoduje zagrzewanie się płodów i w efekcie zwiększenie tempa procesów życiowych. W czasie przechowywania ciepło należy odbierać przez schładzanie.

Plony różnią się intensywnością oddychania. Można ją wyrazić ilością wydzielonego ciepła lub ilością wydzielanego
przez jednostkę masy w jednostce czasu. Wpływ na to mają:

• gatunek rośliny

• odmiana

• faza dojrzałości

• temperatura otoczenia

• skład gazowy atmosfery

• światło.

Uwzględniając gatunek np. warzyw pod względem intensywności oddychania (i.o.) można zakwalifikować do 5 klas:

1. bardzo niska i.o. (5 ml
   /kg/h w temp. 5º)

• ziemniak, cebula, czosnek, rzodkiew, kawon (takie warzywa najlepiej się przechowują)

2. niska i.o. (5-10 ml
   /kg/h w temp. 5ºC)

• burak ćwikłowy, kapusta, marchew, papryka, pomidor, melon, dynia

3. średnia i.o. (10-20 ml
   )

• kalafior, por, oberżyna, sałata liściowa

4. wysoka i.o. (20-30 ml
   )

• brukselka, szpinak

5. bardzo wysoka i.o. (30 ml
   )

• szparagi, brokuł, groch zielony, kukurydza cukrowa, pieczarki

• najgorzej się przechowują.

Z czynników zewnętrznych najważniejszy wpływ na intensywność oddychania ma temperatura. Dla większości gatunków temperatura minimalna w której rozpoczyna się oddychanie jest bliska 0ºC, maksymalna - oddychanie ustaje to 45-60ºC.

Przyczyna przerwania oddychania:

• w temperaturach niższych od minimum - zahamowanie szybkości poszczególnych reakcji biochemicznych lub zmiany strukturalne protoplastu

• w temperaturach maksymalnych - zniszczenie struktury cytoplazmy lub termiczna denaturacja enzymów.

Pomiędzy granicznymi wartościami temperatur występuje punkt termiczny zwany temperaturą optymalną, w której oddychanie przebiega z największą intensywnością - niekorzystna w procesie przechowywania.

Czynnikiem modyfikującym zależność oddychania plonów od temperatury jest wilgotność. Suche nasiona w niewielkim stopniu reagują na zmiany termiczne a w wilgotnych wzrasta kilkukrotnie.

Procesy zachodzące w płodach rolnych po zbiorze:

Faza dojrzałości - intensywność oddychania jest wyższa we wczesnych etapach wzrostu roślin i maleje przy dojrzałości fizjologicznej. Rośliny zbierane we wczesnej fazie oddychają bardzo intensywnie (warzywa liściowe). Oddychanie maleje po zbiorze w miarę starzenia się tkanek i wzrasta ponownie po ustąpieniu spoczynku i wznowieniu wzrostu (warzywa 2 letnie: cebula, kapusta głowiasta, warzywa korzeniowe)

Skład gazowy atmosfery:

Zawartość
i
wywiera duży wpływ na intensywność oddychania. Zwiększenie koncentracji
i obniżenie
prowadzi do obniżenia intensywności oddychania.
jest inhibitorem reakcji dekarboksylacji w procesie oddychania. Wpływ zmienianego składu atmosfery na oddychanie płodów jest wykorzystywany w technologii kontrolowanej atmosfery (KA) oraz pakowaniu w zmodyfikowanej atmosferze.

Światło - wpływa na zwiększenie intensywności oddychania i skraca okres przechowywania, zwłaszcza w warunkach wysokiej temperatury.

Uszkodzenie tkanek - powoduje wzrost oddychania- zniszczenie struktury protoplastu o postępuje autoliza komórek m.in. wskutek wzmożonej aktywności enzymów uwolnionych z lizosomów. Porażenie przez patogeny oraz zasiedlanie przez mikroflorę saprofityczną, wzrost oddychania jest wynikiem mechanicznego uszkodzenia komórek przez strzępki grzybni. Następuje aktywacja reakcji biochemicznych indukowanych przez zranione komórki. Następuje degradacja skrobi do cukrów prostych. Wzrost aktywności mitochondriów. Stanowi to składnik reakcji odpornościowo- odpornej i element niezbędny do biosyntezy fenyloprotepanoidów i fitoaleksyn.

Uwodnienie tkanek - zawartość wody w tkankach jest podstawa podziału plonów na suche i soczyste. Na stopień uwodnienia tkanek ma wpływ zawartość wody w otoczeniu. Silne odwodnienie komórek hamuje aktywność enzymów hydrolitycznych tj. dostarczających substratów oddechowych jak i enzymów uczestniczących w procesie oddychania. W wysuszonych tkankach błony komórkowe, w tym mitochondrialne występują w formie porowatej - prawidłowe ich funkcjonowanie jest silnie ograniczone. Generalnie ubytki wody prowadzą do pobudzenia procesów hydrolizy niektórych związków i do zaburzeń w procesach enzymatycznych rośliny.

Transpiracja - proces fizyczny, wyparowywanie wody przez skórę, kutykulę i aparaty szparkowe. Ważny proces wpływający na zmiany jakości przechowywanych płodów. Transpiracja jest główną przyczyna ubytków masy warzyw tzw. ubytków naturalnych (95-97%), kilka % wyparowanej wody pogarsza a nawet dyskwalifikuje przydatność handlową. Transpiracja, czyli więdnięcie plonów soczystych po zbiorze jest procesem nieodwracalnym, w przeciwieństwie do transpiracji u rośliny w czasie jej wegetacji, kiedy straty wody są uzupełniane.

Szybkość transpiracji zależy od:

• czynników genetycznych (budowa morfologiczna i anatomiczna)

• zawartość pary wodnej w otoczeniu

• cyrkulacji powietrza

Budowa morfologiczna - im większy stosunek powierzchni do objętości płodu tym szybsza transpiracja (najszybsza u warzyw liściowych i warzyw o małej wielkości).

Budowa anatomiczna - intensywność transpiracji zależy od budowy tkanek, w tym mniej lub bardziej zwartego ułożenia komórek miękiszowych, grubości skórki. Kutikula ogranicza dyfuzję pary wodnej z przestworów międzykomórkowych. Składa się z celulozy, protein, związków fenolowych, trudno przepuszczalna. Grubość nalotu woskowego ogranicza wymianę gazową przez skórkę (kapusta, por). Usunięcie wosku powoduje 300-500 krotny wzrost transpiracji z liści.

Oddychanie wpływa pośrednio na transpirację. W jego wyniku tworzy się woda, która w postaci pary wodnej migruje na zewnątrz oraz wydziela ciepło. Wzrost temperatury płodów przyśpiesza transpirację.

Zawartość pary wodnej w otoczeniu wpływa na szybkość transpiracji. Wilgotność względna - stosunek pary wodnej w danej atmosferze do zawartości pary wodnej w atmosferze nasyconej w danej temperaturze -
.
wzrasta wraz z temperaturą powietrza. Jeżeli w zamkniętym pomieszczeniu zacznie się ogrzewać powietrze bez doprowadzania z zewnątrz pary wodnej to
pozostaje stałe a
będzie rosło, co spowoduje, że wilgotność powietrza będzie maleć. Deficyt prężności pary wodnej - (różnica między prężnością pary wodnej atmosferze a prężnością pary wodnej w atmosferze nasyconej) zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury powietrza. Powietrze znajdujące się w przestworzach międzykomórkowch jest zwykle całkowicie nasycone para wodną. Jeżeli w atmosferze otaczającej pary wodnej jest mniej to następuje gradient różnicy prężności i zachodzi dyfuzja pary wodnej. Im mniejsza jest wilgotność względna powietrza otaczającego tym transpiracja przebiega szybciej. Ciepło powietrzne ma większą pojemność pary wodnej i transpiracja z płodów o wyższej transpiracji jest również szybsza. Deficyt pary wodnej w powietrzu o temp. 25ºC i wilgotności względnej 40% (warunki mieszkania) wynosi 2000 Pa. (jeżeli temp 0ºC, 90% wilgotność to 61 Pa - chłodnia). Ubytki masy w chłodni będą 33% razy mniejsze. Przy tej samej wilgotności względnej np. 90% transpiracja w temperaturze niższej (np.0ºC) będzie niższa niż w temperaturze wyższej (5ºC) ze względu na mniejszy deficyt prężności.

Transpiracje można ograniczyć zarówno przez stosowanie odpowiedniej wilgotności względnej powietrza i odpowiednich opakowań lub pokrywanie powierzchni przechowywanych płodów woskiem.

Cyrkulacja powietrza wpływa na szybkość transpiracji. Im większa cyrkulacja powietrza tym większa transpiracja. Przepływające wokół przechowywanych płodów powietrze usuwa z bezpośredniego otoczenia warstewkę atmosfery. Nadmierna cyrkulacja powietrza powoduje większe ubytki wody. Intensywność cyrkulacji i wymiany powietrza powinna być taka aby zapewnić odbieranie ciepła wydzielanego przez płody bez nadmiernego osuszania atmosfery wokół nich.

Wzrost i rozwój- płody rolne często nie kończą po zbiorze swojego wzrostu. Ich komórki w merystemach mogą dalej dzielić się i wydłużać (szparagi, pieczarka). U warzyw 2-letnich zachodzi ponowny wzrost po okresie spoczynku. Wzrost i rozwój warzyw po zbiorze jest często przyczyną dużych strat przechowalniczych. Po 8 miesiącach przechowywania straty cebuli mogą wynieść 30-40%.. Wzrost warzyw 2-letnich następuje po przejściu okresu spoczynku i w okresie tym procesy życiowe ulegają spowolnieniu. Wyróżnia się spoczynek względny i bezwzględny.

Spoczynek bezwzględny - uwarunkowania fizjologiczne nie zależą od czynników zewnętrznych. Jest to wynik nagromadzenia w komórkach inhibitorów oraz zmniejszenia się zawartości cytokinin i auksyn.

Spoczynek względny - jest wymuszony działaniem niskich temperatur i po zadziałaniu wyższą temperaturą ustaje. Jest płytki i nietrwały. Zmiana warunków otoczenia powoduje przerwanie go i następuje ponowny wzrost.

Mechanizm spoczynku - zahamowanie podziału komórek twórczych przez endogenne inhibitory wzrostu. W cebuli inhibitory wzrostu tworzą się w okresie dojrzewania w liściach i są i są następnie przemieszczane.

Przechowywanie płodów - niska temperatura i odpowiednia wilgotność- ogranicza to straty. Stosuje się endogenne inhibitory wzrostu (hydrazyd maleinowy).

Dojrzewanie i starzenie się - dojrzewanie kończy się z chwilą zbioru. Procesy fizjologiczne związane z dojrzewaniem w czasie przejrzewania toczą się dalej. Następuje:

• zmiana barwy

• zwiększenie zawartości cukrów kosztem hydrolizowanej skrobi

• przemiana cukrów w skrobię (kukurydza)

• twardnienie tkanek (fasola szparagowa, kalarepa)

• mięknięcie tkanek (rozkład protopektyn, rozpuszczanie protopektyn)

• synteza związków aromatycznych (estry, olejki eteryczne)

Przemiany biochemiczne związane z dojrzewaniem obniżają jakość płodów.

WYKŁAD 2. 11.10.2006r.

T: Woda w żywności.

Cząsteczka wody jest elektrycznie obojętna i polarna, ponieważ podział elektronów tworzących wiązanie kowalencyjne, między atomem O i H jest asymetryczny. Jądro atomu tlenu przyciąga elektrony silniej niż jądro atomu wodoru. Atom tlenu uzyskuje częściowy ładunek ujemny, a każdy z atomów wodoru częściowy ładunek dodatni. Dzięki temu cząsteczki wody mogą oddziaływać między sobą. Tetraedryczne ukierunkowanie orbitali wokół atomu tlenu umożliwia utworzenie wiązań wodorowych z czterema sąsiednimi cząsteczkami. W wodzie każda cząsteczka wody tworzy cztery wiązania wodorowe, dzięki czemu powstaje regularna, heksagonalna siatka krystaliczna. Wiązanie wodorowe łączące cząsteczki wody w siatce krystalicznej lodu są dłuższe niż w ciekłej wodzie. Dzięki temu, że gęstość lodu jest ok. 10% mniejsza niż gęstość wody w temp. 4˚C, lód unosi się na powierzchni zimnej wody. W większości żywności mrożonej lód ma postać heksagonalną zwykłego lodu, jeżeli proces krystalizacji zachodził z umiarkowana szybkością i w środowisku nie zawierającym substancji mających wpływ na tworzenie wiązań wodorowych. Aktywne właściwości lodu mogą mieć istotne znaczenie dla trwałości żywności i innych materiałów biologicznych przechowywanych w stanie zamrożonym.

Fizykochemiczne właściwości lodu:

- temp. topnienia: 0˚C;

- temp. wrzenia: 100˚C;

- ciepło właściwe: 4 kJ/mol;

- ciepło parowania: 2260 kJ/mol;

- ciepło topnienia: 333 kJ/mol;

- napięcie powierzchniowe: 7,2 x 10^-2 N/m;

- stała dielektryczna: 80.

Zarówno surowce jak i gotowe produkty żywnościowe zawierają z reguły duże ilości wody. Woda jest jednym z głównych czynników wpływających na intensywność procesów biochemicznych, chemicznych i fizycznych oraz tym, który decyduje o rozwoju drobnoustrojów.

Właściwa ilość wody, charakterystyczna dla danego produktu decyduje o konsystencji, wyglądzie i smaku żywności oraz jej podatności na zepsucie. Większość sposobów konserwowania żywności - zmniejszenie zawartości wody lub zmianę jej właściwości.

W materiale żywnościowym woda jest utrzymywana przez różne mechanizmy fizyczne i chemiczne i dzieli się na wodę wolna i związaną. Woda związana - znajduje się w bezpośrednim sąsiedztwie substancji rozpuszczonych lub zawieszonych, ma zmniejszoną aktywność od pozostałej masy wody zawartej w danym materiale i nie zamarza do temperatury -40˚C. Woda niezwiązana - o właściwościach zbliżonych do właściwości wody w rozcieńczonych roztworach soli, powiązanej siecią wzajemnych wiązań wodorowych, ruchliwa.

Sposób związania może się zmieniać wraz z zawartością wody. W sensie praktycznym wiązanie oznacza zdolność żywności do trwałego utrzymywania wody w czasie obróbki i przechowywania.

Wiązanie wody stało się niezwykle ważnym zagadnieniem w produkcji żywności o obniżonej zawartości tłuszczu i o średniej zawartości wilgoci (przetwory mięsne, mleczne, wyroby cukiernicze). Usunięcie tłuszczu, spełniającego rolę emulgatora, zakłóca równowagę między składnikami typowej żywności i powoduje destabilizację fazy wodnej.

Zmiana proporcji wody wolnej i związanej lub zwiększenie zawartości wody zmienia charakterystykę wzrostu drobnoustrojów, a także różne parametry decydujące o jakości, trwałości i wartości ekonomicznej żywności.

W celu zapewnienia odpowiedniej równowagi wodnej, na miejsce tłuszczu wprowadza się różne substancje wypełniające, które gwarantują optymalne wiązanie wody (celuloza, skrobia i inne).

Aktywność wody.

Produkty o takiej samej zawartości wody znacznie się różnią podatnością na psucie. Większość parametrów decydujących o jakości i trwałości żywności nie jest powiązanych z całkowitą zawartością wody, ale z jej aktywnością.

Woda zawarta w materiale biologicznym jest roztworem wielu związków chemicznych. Prężność pary roztworów jest mniejsza niż prężność pary czystego rozpuszczalnika. Stopień zmniejszenia prężności pary wyraża prawo Raoulta:

p/p₀ = n₂/n₁ + n₂ = a_w

gdzie:

p i p₀ to odpowiednio prężności par roztworu i czystego rozpuszczalnika w danej temperaturze,

n₁ i n₂ - stężenia molowe substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika,

a_w - aktywność wody.

A_w może przyjmować wartości od 1 dla czystej wody do ok. 0 dla układów o niewielkiej zawartości wody. A_w jest miarą zawartości wody wolnej w danym materiale, umożliwia więc określenie intensywności, z jaka woda asocjuje z różnymi nie wodnymi składnikami.

Woda związana jest mniej dostępna. Przebieg wielu ważnych reakcji chemicznych i biochemicznych, a także możliwość rozwoju drobnoustrojów lepiej można przewidzieć korzystając z aktywności wody niż jej całkowitej zawartości. Dlatego parametr ten zyskał znaczenie jako wskaźnik stabilności i bezpieczeństwa mikrobiologicznego żywności. Zaostrzenie rygorów dotyczących jakości żywności sprawiło, że a_w zyskała znaczenie jako krytyczny parametr kontroli jakości. Nowe przyrządy pomiarowe umożliwiły jego zastosowanie w bieżącej kontroli produkcji i jakości, testowaniu opakowań, kontroli mikrobiologicznej i właściwych warunków transportu.

A_w lub inaczej względną prężność pary oznacza się przez umieszczenie małej próbki substancji badanej w zamkniętej komorze na czas wystarczający do osiągnięcia równowagi, a następnie mierzy się ciśnienie lub wilgotność względną w komorze.

W handlu są dostępne nowoczesne przyrządy pomiarowe zbudowane na bazie mikroprocesorów przystosowane do szybkich, dokładnych i wielokrotnych pomiarów a_w.

A_w ma wpływ na wiele czynników decydujących o trwałości żywności. Bezpośredni związek z aktywnością wody ma rozwój mikroflory. Drobnoustroje nie mogą się rozmnażać, gdy a_w<0,6.

Poszczególne grupy drobnoustrojów rozwijają się w różnych zakresach a_w, ale większość z nich wymaga a_w>0,8. Wyjątkiem są drożdże, które mogą rozmnażać się przy a_w=0,6- 0,65.

Zawartość wody ma wpływ na konformację białek enzymatycznych, które decydują o aktywności i zdolności katalitycznej enzymów. Brak fazy wodnej uniemożliwia transport substratów i produktów reakcji.

Większość reakcji enzymatycznych rozpoczyna się wraz z pojawieniem się wody luźno związanej. Gdy a_w<0,3 szybkość reakcji hydrolizy enzymatycznej staje się nieistotna.

Działanie innych grup enzymów takich jak amylazy, fenolooksydazy, peroksydazy, jest hamowane, gdy a_w<0,8. Niektóre reakcje nieenzymatyczne zachodzą z maksymalną szybkością przy średnich wartościach a_w.

Powodem spadku szybkości reakcji przy większych wartościach a_w może być efekt rozcieńczenia lub hamowania przez produkt, gdy woda jest jednym z produktów reakcji. Taki przebieg ma reakcja Maillarda prowadząca między innymi do utraty lizyny i jest odpowiedzialna za brązowienie oraz degradację Wit.B₁.

Duży wpływ na trwałość i jakość żywności mają reakcje utleniania. Woda sprzyja procesom utleniania poprzez:

- zwiększenie ruchliwości i rozpuszczalności jonów metali uczestniczących w tych reakcjach,

- pęcznienie białek, które ułatwiają działanie rodników powstających w procesach utleniania lipidów.

Przeciwutleniające działanie wody:

- utrudnienie dyfuzji tlenu do miejsc reakcji,

- zmniejszenie stężenia jonów metali,

- wiązanie produktów pośrednich autooksydacji lipidów,

- przyspieszenie reakcji, których produkty mają właściwości przeciwuteniające.

Przemiany fizyczne związane z aktywnością wody i mające wpływ na jakość i trwałość produktów żywnościowych to krystalizacja lub rozpuszczanie niektórych składników żywności (sacharydy, które zazwyczaj występują w postaci amorficznej).

Krystalizacja zachodzi przy a_w = 0,3 - 0,5. Sacharydy w postaci amorficznej ze względu na bardziej rozwiniętą powierzchnię, wiążą znacznie więcej wody niż w postaci krystalicznej. Woda uwalniana w procesie krystalizacji powoduje jakościowe zmiany produktu, polegające na utracie kruchości wyrobów piekarniczych, zbrylaniu produktów suszonych oraz przyspieszeniu reakcji chemicznych. Następstwem sorpcji wilgoci przez substancje krystaliczne (sacharoza, sól kuchenna, kwas cytrynowy) zachodzącej przy a_w = 0,6 - 0,7 jest ich częściowe rozpuszczanie powodujące zlepianie kryształków i zbrylanie.

Zakres zmian fizycznych, biochemicznych i mikrobiologicznych zachodzących w czasie przechowywania żywności w znacznym stopniu można ograniczyć przez zmniejszenie zawartości wody lub przeprowadzenie wody wolnej w wodę związaną, niedostępną dla wymienionych przemian. Najczęściej stosowanymi metodami są suszenie, wędzenie, zamrażanie i dodawanie substancji zmniejszających aktywność wody (metody osmoaktywne). Przez suszenie zmniejsza się zawartość wody do poziomu 3 - 10%, co odpowiada a_w=0,25 - 0,4. Pełne zabezpieczenie trwałości suszonych produktów w czasie ich przechowywania uzyskuje się przez dobór właściwego opakowania i warunki składowania zabezpieczające przez ponownym wchłanianiem wilgoci. Wędzenie i solenie ma podobny skutek. Nasycony roztwór soli kuchennej ma a_w ok. 0,75. Dodanie odpowiedniej ilości soli zabezpiecza żywność przed zepsuciem. Zamrożenie unieczynnia wodę dzięki przeprowadzeniu jej w lód. Wymrożeniu ulega woda wolna i częściowo woda słabo związana. Niezależnie od składu produktu mrożonego woda w nim zawarta zostaje przekształcona w lód o wysokim stopniu czystości. Składniki niewodne ulegają zagęszczeniu w małej ilości nie zamrożonej wody.

Konsekwencją zamrażania jest:

• obniżenie temperatury (zmiany aktywności wody i zmniejszona szybkość reakcji);

• zatężenie - przyczyna lokalnych wzrostów szybkości reakcji.

W żywności mrożonej zachodzi wiele reakcji enzymatycznych, jak i nieenzymatycznych zmieniających jej jakość.

Przykłady reakcji nieenzymatycznych:

• hydroliza kwaśna sacharozy,

• utlenienie kwasu askorbinowego, tokoferolu, witaminy i prowitaminy A, tłuszczów, mioglobiny,

• zmniejszenie rozpuszczalności białek.

Przykłady reakcji enzymatycznych:

• przekształcenie glikogenu w kwas mlekowy,

• rozkład fosforanów wysokoenergetycznych,

• hydroliza fosfolipidów,

• rozkład nadtlenków,

• utlenienie kwasu askorbinowego.

Intensywność procesów enzymatycznych i nieenzymatycznych jest największa w temperaturze niewiele niższej od temperatury zamarzania. Dla reakcji enzymatycznych jest to temperatura od -2˚ do -8˚.

W metodach osmoaktywnych utrwalania żywności, obniżenie a_w polega na częściowym odwodnieniu (zagęszczeniu) lub dodawaniu substancji mających zdolności trwałego wiązania wody.

Zagęszczanie znalazło zastosowanie przy utrwalaniu mleka, soków, zup i powoduje zmniejszenie a_w do wartości 0,85 - 0,9, co nie zabezpiecza w pełni trwałości żywności. Dodatkowo stosuje się obróbkę cieplną i substancje wiążące wodę (np. sacharydy, NaCl, białka mleka itp.).

Metodą osmoaktywną zazwyczaj otrzymuje się żywność o średniej zawartości wilgoci IMF. Asortyment tej żywności o zmodyfikowanej wartości energetycznej i odżywczej oraz specyficznych cechach sensorycznych jest coraz większy.

Należy pamiętać, że usunięcie wody poprzez odwodnienie lub krystalizację poważnie zmienia natywne właściwości każdego materiału biologicznego. Powtórne nawodnienie lub rozmrożenie nie przywraca w pełni stanu wyjściowego!!

WYKŁAD 3. 18.10.06r.

T: Utrzymanie jakości płodów za pomocą pozbiorczej technologii.

Pozbiorcza jakość produktu jest tworzona w polu i utrzymywana, a nie poprawiana za pomocą technologii pozbiorczych.

Warunki mające wpływ na otrzymanie odpowiedniej jakości produktu:

• materiał genetyczny,

• sposób nawożenia,

• sposób uprawy,

• odpowiedni płodozmian.

W ostatnim półwieczu do badań dotyczących okresu pozbiorczego wprzęgnięto biologię i inżynierię genetyczną w celu kontroli procesu dojrzewania i psucia się produktów. Wcześniej uwaga naukowców zajmujących się pozbiorczą technologią, skierowana była głównie na obniżenie strat, szczególnie w krajach rozwijających się, gdzie brak zabezpieczenia żywności stanowi przeszkodę w rozwoju gospodarczym.

Regulacja i genetyczna manipulacja dojrzewania u klimakterycznych owoców.

Owoce i warzywa mogą być klasyfikowane jako klimakteryczne i nie klimakteryczne. Klimakteryczne owoce kontynuują dojrzewanie po zbiorze, podczas gdy nie klimakteryczne nie. Dojrzewanie jest procesem, który uwzględnia rozwój koloru, zapachu i tekstury (mięknienie). Przykładem owocu klimakterycznego jest banan, natomiast warzywa - pomidor. Do owoców nieklimakterycznych należy m.in. truskawka.

Etylen jest znany jako „hormon dojrzewania”, chociaż posiada dodatkowe role w rozwoju rośliny i reakcji na stres. Dlatego możliwość wpływu na tempo syntezy etylenu lub jego odbioru przez tkanki owoców ma kluczowe znaczenie w procesie dojrzewania.

Dojrzewanie:

• zanik chlorofilu,

• akumulacja pigmentów,

• mięknienie i zmiany tekstury,

• zmiany zawartości różnych cukrów i kwasów organicznych, tj. głównych komponentów smaku i zapachu,

• produkcja substancji lotnych - zapachowych (cel: wzmacnianie zapachu).

W klimakterycznych owocach zawartość etylenu wzrasta z bardzo niskiego poziomu w owocach niedojrzałych do bardzo wysokiego podczas dojrzewania, po czym obniża się pozostając na relatywnie wysokim poziomie.

Natomiast w owocach nieklimakterycznych poziom etylenu jest taki sam bez względu na dojrzewanie.

Chociaż dojrzewanie przebiega pod kontrolą sygnałów rozwojowych i etylenu, zahamowanie odbioru tego hormonu w owocach spowolni proces dojrzewania, a więc wydłuży okres przechowywania.

Ostatnie odkrycia naukowe rzuciły nowe światło na podstawę molekularną kontroli dojrzewania, sugerując wspólne regulatory klimakterycznej i nieklimakterycznej fizjologii dojrzewania. Genetyczna kontrola dojrzewania okazała się efektywna np. w przypadku:

• hamowania biosyntezy etylenu przez posttranscrypcyjne wyciszanie genów ASC lub ACO (moje notatki: Gen koduje białko i za pomocą tego białka ukazywane są cechy danych genów. Gen wprowadza się do roślin lub organizmów zwierzęcych za pomocą konstruktów. Gen ten nie jest trawiony przechodzi przez przewód pokarmowy, a następnie jest wydalany. Ulokowanie genu w łańcuchu przebiega w sposób losowy - nie można go bowiem zaplanować. Może ulokować się w wielu kopiach, a w zależności od tego gdzie się ulokuje zależy ekspresja cech danego genu. Transkrypcja - przepisanie informacji genetycznej z kwasu DNA na RNA (informacyjny). Posttranskrypcyjne wyciszanie genu to niszczenie nici kwasu RNA, który jest cięty na cienkie kawałki i przez to wyciszany. Może to służyć unieczynnieniu wirusów czy obcych ciał, które wtargną do organizmu. Może być również używany do hamowania biosyntezy etylenu).

• oraz tworzenie hybrydowych linii pomidora heterozygotycznych dla tzw. mutacji rin, defektywnej wersji rozwojowego genu regulacyjnego.

Produkcja etylenu w roślinie jest wynikiem metabolizmu metioniny. Czynnikiem limitującym syntezę etylenu jest konwersja S-adenosylometioniny do 1-aminocyclopropanu-1-karboksylowego kwasu (ACC) via ACC synteza (ACS) i kolejny metabolizm ACC do etylenu przez ACC oksydazę (ACO).

U pomidora obydwa procesy są kodowane przez wiele genów. Co najmniej cztery geny ACS ulegają ekspresji w owocach pomidora. Geny LeACS1A i LeACS4 są odpowiedzialne za rozpoczęcie dojrzewania z udziałem etylenu. Obydwa są indukowane na początku dojrzewania i ta indukcja jest osłabiana przez mutację w locus rin (ripening inhibitor).

Owoce homozygotyczne pod względem mutacji rin wykazują brak wyrażenia się cechy typowego dojrzewania związanego ze wzrostem produkcji etylenu i nie dojrzewają.

Chociaż owoce z mutacją rin są zdolne odpowiadać na egzogenny etylen, to one nie dojrzewają i w związku z tym stwierdza się brak oddychania klimakterycznego, ewolucji etylenu, mięknienia i akumulacji związków aromatycznych i odpowiedzialnych za wybarwienie.

Komercyjne upowszechnienie pomidorów genetycznie modyfikowanych (hamowanie produkcji etylenu - ACS) nie powiodło się, dlatego, że przyjęły się w praktyce mieszańce z genem rin, pomimo, że utworzono infrastrukturę do traktowania etylenem niedojrzałych owoców (gazowanie).

Receptory etylenu są rodziną multigenową, które w obecności etylenu aktywnie hamują ekspresję genów odpowiedzialnych za produkcję etylenu poprzez ścieżkę sygnalizacyjną. Receptory stają się nieaktywne przez wiązanie eytylenu i tym samym usuwając inhibicję w ścieżce sygnalizacycjnej. Funkcja ta jest przywracana przez syntezę nowych, aktywnych receptorów. Pomidor posiada 6 receptorów etylenu nazwanych SIETR. Gen SIETR3 znany również jako Nr (Never-ripe) niepodatny na etylen mutant. Może hamować mięknienie i zmiany barwy u owoców. Podjęto próby transgenicznej nadekspresji genu SIETR3 u pomidora, chociaż nRNA SIETR3 było znacznie więcej w wegetatywnych tkankach, a mało w owocach.

Regulacja biosyntezy etylenu w owocach przez 1-methylocyclopropen.

1-MCP jest inhibitorem percepcji etylenu w roślinie, nieodwracalnie wiążąc go przez receptory etylenu. 1-MCP jest nietoksyczny i aktywny w niskich koncentracjach. Jest stosowany w roślinach ozdobnych i jadalnych produktach ogrodniczych. Aktualnie zarejestrowany do stosowania w żywności w: Argentynie, Australii, Austrii, Brazylii, Kanadzie, Chile, Hondurasie, Izraelu, Meksyku, Holandii, Nowej Zelandii, RPA, UK, USA.

Zarejestrowane uprawy to jabłka, morela, awokado, kiwi, mango, melon, nektaryna, papaja, brzoskwinia, grusza, pieprz, śliwa, pomidor i bulwy tulipana. Aktualnie przygotowuje się taką rejestrację w Japonii i UE.

Innowacje w technologii chłodniczej.

Przez ostatnie 5-7 lat wprowadzono szereg modyfikacji do warunków przechowalnianych, poprawiając je w celu utrzymania lepszej jakości produktów i poprawy efektywności energii.

Przykłady:

• (ULO) - ultra niski poziom tlenu może utrzymywać jakość i obniżać występowanie uszkodzeń fizjologicznych w owocach ale zwiększa również ryzyko uszkodzeń,

• początkowa niska zawartość tlenu - stresowa (ILOS) - produkt przechowuje się w takich warunkach w krótkim okresie czasu. ILOS pomaga kontrolować poparzenia jabłek, ale może też inicjować produkcję alkoholu w owocach i hamować gromadzenie α-farnesenu i innych biologicznie aktywnych związków, Łączne stosowanie ILOS i ULO może być efektywną techniką przechowywania jabłek bez pozbiorczych pestycydów.

Ozon stanowi formę tlenu, która występuje w warunkach naturalnych w atmosferze, jako efekt wyładowań elektrycznych, emisji pojazdów i zanieczyszczeń przemysłowych. Łatwo może być wytwarzany za pomocą generatorów UV. W 2001 roku został ponownie przywrócony do stosowania jako GRAS (generalnie rozpoznawany jako bezpieczny) przez U S Food i Drug Administration. Ozon działa jako środek dezynfekujący, ponieważ łatwo reaguje z organicznymi molekułami takimi jak bakterie i zarodniki grzybów. Jakkolwiek, może powodować choroby u człowieka takie jak: choroby płuc, bóle głowy, mdłości oraz korozję sprzętu. Zaleca się stosować w stężeniu nie większym niż 0,1 μl/l ozonu. Obecnie jest szeroko stosowany w praktyce.

WYKŁAD 4. 25.10.06r.

GREVIT 200 SL - środek stosowany w ochronie roślin przed różnego typu chorobami.

Grejpfrut - Rajski owoc (Citrus paradisi) - znany był ze swoich zastosowań w lecznictwie już w starożytnej Grecji. Już w 310 roku p.n.e. pisał o nim historyk Teofraz, a później (23 - 70 n.e.) rzymski przyrodnik Pliniusz Starszy. Nie mniej jednak w USA i w Europie dopiero w latach 90. naszego stulecia rozpoczęto intensywne badania fitochemiczne, farmakologiczne i inne. Okazało się, że owoce grejpfruta dotychczas cenione jedynie za swoje walory smakowe stanowią bogate źródła aktywnych biologicznie związków. Do chwili obecnej z owocu wyizolowano kilkadziesiąt substancji należących do różnych grup chemicznych o zdefiniowanej aktywności biologicznej i farmakologicznej. Wśród nich szczególnie ważną grupą są związki flawonoidowe: flawony, flawnole i flawanony (nobiletyna, tangeretyna, naryngina, naryrytuina). Poza wymienionymi flawonoidami owoc greipfruta zawiera antocyjany oraz pochodne kumarynowe.

Inne związki występujące w owocach grejpfruta to: limonen, pinen, linalol, karotenoidy, polisacharydy, sole mineralne, znaczna ilość witamin: C, E, B₁, PP.

Dzięki tak bogatemu i różnorodnemu składowi chemicznemu ekstrakt grejpfrutowy stał się obiektem zainteresowania naukowców wielu dziedzin.

Środek GREVIT 200 SL otrzymywany z owocu grejpfruta stosuje się w ochronie warzyw:

• uprawianych w gruncie: bób, cebula, ogórek, pomidor, fasola, groch siewny, kapusta;

• uprawianych pod osłonami: oberżyna, ogórek, pomidory, papryka, sałata.

Grevit 200 SL jest pierwszym i unikalnym rozwiązaniem w zwalczaniu chorób bakteryjnych o działaniu kontaktowym do stosowania interwencyjnego i zapobiegawczego, zwalcza także choroby grzybowe. Może być stosowany samodzielnie lub przemiennie z innymi środkami w mieszaninie.

Przykłady chorób, jakim zapobiega Grevit 200 SL w trakcie przechowywania i w okresie przed- i pozbiorczym:

• cebula: Bakteryjne gnicie, Mączniak rzekomy i Szara pleśń,

• pomidor: Bakteryjna cętkowatość, Rak bakteryjny, Zaraza ziemniaka, Szara pleśń, Alternarioza;

• pietruszka i pasternak: Mączniak prawdziwy, Gnicie bakteryjne korzeni, Zgnilizna kopcowa;

• seler i pietruszka: Septorioza, Bakteryjne gnicie korzeni, Szara pleśń,

• kapusta głowiasta i kapusta pekińska: Mokra zgnilizna bakteryjna główek, Czerń krzyżowych, Alternarioza, Szara pleśń;

• kalafiory i brokuły: Czerń krzyżowych, Bakteryjne gnicie róż i mokra zgnilizna główek, Mączniak rzekomy, Mokra zgnilizna główek, Szara pleśń,

• rabarbar: Mokra zgnilizna korzeni, Askochytoza. Grevit 200 SL to jedyny środek dopuszczony do ochrony rabarbaru.

• Sałata: Szara pleśń, Zgnilizna bakteryjna.

Przechowywanie nieutrwalonych produktów pochodzenia roślinnego i zwierzęcego.

Od lat stosuje się przechowywanie, zwłaszcza surowców roślinnych w atmosferze kontrolowanej (CA) - regulacja temperatury, wilgotności, składu atmosfery. Atmosfera regulowana jednostronnie: zawartość O₂ i CO₂ jest utrzymywana w stosunku 1:1 przy stałym poziomie N₂ na poziomie 79% i regulowana dwustronnie - zmieniona zawartość wszystkich trzech składników powietrza.

Atmosferę regulowaną jednostronnie utrzymuje się przez kontrolowane doprowadzenie powietrza zewnętrznego. Regulacja dwustronna wymaga usuwania CO₂ i wprowadzania azotu gazowego. Atmosfera dwustronnie regulowana ma zwykle zwiększoną zawartość azotu (87-90%) i CO₂ (1-5% obj.) oraz zmniejszoną zawartość tlenu (8% obj.).

Przechowywanie mąki. W produktach pochodzenia roślinnego, tj. w mąkach i kaszach intensywność reakcji chemicznych i biochemicznych jest większa niż w ziarnie. Wynika to z rozdrobnienia ziarna i w efekcie zniszczenia naturalnego układu enzymów i ich substratów. Rozwinięta powierzchnia mąki zwiększa dostęp tlenu i chłonięcie wilgoci.

Warunki przechowywania mąki w temperaturze 20˚C i wilgotności względnej powietrza 60% sprzyjają zmniejszaniu się wilgotności mąki. Intensywność zmniejszania się jest największa w początkowym okresie przechowywania (do piątego tygodnia).

Procesy zachodzące w mące podczas przechowywania mogą prowadzić do poprawy jej właściwości technologicznych (dojrzewanie mąki) lub psucia się jej. Mąka „świeża”, bezpośrednio po przemiale ziarna ma gorsze właściwości wypiekowe niż mąka dojrzała poddana kilkutygodniowemu przechowywaniu.

W przechowywanej mące zachodzą zmiany, które mogą powodować zarówno polepszenie, jak i pogorszenie jej właściwości technologicznych. Polepszenie na skutek „dojrzewania” to:

• bielenie mąki (utlenianie barwników karotenoidowych),

• poprawa cech reologicznych białek glutenowych,

• wzrost odporności skrobi na hydrolizę,

• obniżenie aktywności enzymów proteo- i amylolitycznych.

Intensywność tych zmian uzależniona jest od rodzaju ziarna użytego do przemiału, wyciągu uzyskanej mąki oraz warunków przechowywania. Im mąka ma gorszą wartość wypiekową, tym dłuższy będzie okres dojrzewania.

Do niekorzystnych zmian w przechowywanej mące należą:

• hydroliza tłuszczu, organicznych fosforanów i białek,

• utlenianie nienasyconych kwasów tłuszczowych.

Wzrost ilości produktów hydrolizy tłuszczu, organicznych fosforanów i białek powoduje zwiększenie kwasowości mąki przejawiającej się niekorzystnymi zmianami jej smaku i zapachu. Główny wskaźnik - zapach stęchły oraz gorsze właściwości tworzenia poprawnego miękiszu chleba.

• kwasowość szybciej wzrasta w mąkach ciemnych niż jasnych,

• oba typy mąki charakteryzują się wysoką liczbą opadania wskazującą na niską ich aktywność amylolityczną,

• w czasie przechowywania wzrasta wodochłonność obu typów mąki.

W efekcie przechowywanie mąki wpływa na jakość uzyskanego pieczywa i ciasta.

Mąka może też ulegać procesowi zagrzewania. Przechowywanie - w silosach najczęściej o przekroju kołowym o pojemności od 1t do 250t. Silosy wolnostojące są ocieplane dla ochrony mąki przed ochłodzeniem poniżej 12˚C. Aby zapobiec zawieszaniu się mąki silosy mają gładkie powierzchnie wewnętrzne, np. lakierowane.

Przechowywanie kasz. Kasze, podobnie jak mąka są narażone na procesy utleniania. Oznaka zepsucia - wzrost kwasowości, spowodowany utlenianiem tłuszczów w wyniku działania enzymów lipaz. Kasze o wilgotności 10-12% przetrzymywane w temperaturze magazynowej i zabezpieczone przed szkodnikami mogą być przechowywane nawet przez kilka lat (okres ten maleje ze wzrostem zawartości tłuszczu w ziarnie).

Przechowywanie cukru. Cukier jest przechowywany w silosach - zbiorniki o wysokości do 50 m i średnicy 20-40 m oraz pojemności 10.000-40.000 t. Cukier ze względu na swą higroskopijność i kilkumiesięczny okres magazynowania musi być bardzo dobrej jakości, wilgotności nie większej od 0,03% i kryształach nie mniejszych niż 0,15 mm. Temperatura przechowywania nie powinna przekraczać 25˚C, a wilgotność powietrza powinna wynosić 60-70%.

Produkty pochodzenia zwierzęcego, takie jak mięso, ryby, jaja czy mleko są nietrwałe i szybko ulegają zepsuciu. Powód:

• bardzo dobra pożywka dla drobnoustrojów,

• brak naturalnych czynników hamujących rozwój mikroflory, np. kwasów organicznych.

Przechowywanie możliwe jedynie w obniżonej temperaturze. W przeciwnym razie ulegają zepsuciu wskutek:

• rozwoju drobnoustrojów,

• działalności rodzimych enzymów tkanek zwierzęcych,

• zachodzenia reakcji chemicznych i fizycznych.

Przechowywanie mięsa jest możliwe jedynie po szybkim jego schłodzeniu do temp. 0-2˚C i utrzymywanie w tej temperaturze w powietrzu o wilgotności 85-90%. Czas przechowywania w takich warunkach - do 15 dni.. Można też przechowywać w kontrolowanej atmosferze (CA).

Atmosfera dwustronnie regulowana, przy stężeniu CO₂ 10-11% obj. Czas przechowywania - do 40 dni. Możliwe także przechowywanie w atmosferze wzbogaconej w tlen, co uaktywnia powstawanie oksymoglobiny i poprawia jego wartość handlową.

Ze względu na obniżoną temperaturę przechowywania w mięsie może się rozwijać mikroflora psychrofilna i psychrotrofowa.

Podczas przechowywania mięsa oprócz procesów psucia się, zachodzą także procesy dojrzewania. Obserwuje się ubytki wagowe mięsa w wyniku odparowania części wody, co powoduje zmniejszenie się masy mięsa o 5-8%.

Przechowywanie ryb. Ryby są mniej trwałym produktem niż mięso. Temperatura przechowywania ok. 1˚C. Główną rolę w psuciu się ryb odgrywają drobnoustroje psychrofilne, głównie bakterie z rodzaju Pseudomonas, A???, Flavobacterium oraz enzymy rodzime (reakcje proteolityczne). Przechowywanie ryb w temperaturze powyżej 3,3˚C może powodować rozwój Clostridium botulinum typu E i wytworzenie toksyn. Ryby chłodzi się najczęściej lodem metodą kontaktową, polegającą na dodaniu drobnych kryształków lodu w stosunku 1:1, niekiedy z dodatkiem antyseptyków. Ryby świeże schłodzone przetrzymuje się w przechowalni najwyżej 2-4 dni (temp. 0˚C, wilgotność powietrza 90%).

Przechowywanie jaj. Jaja - obniżenie temperatury przechowywania do ok. 0˚C powoduje zahamowanie rozwoju drobnoustrojów mezofilnych. Jednak psychrofile oraz pleśnie mogą rozwijać się w takiej temperaturze i w trakcie długotrwałego przechowywania wniknąć do wnętrza jaja i spowodować zepsucie. Rozwój bakterii zachodzi szybciej w żółtku niż w białku (zmiany zapachu, niekorzystne zmiany smaku, zmiany fizyczne: zwiększenie komory powietrznej, rozrzedzenie białka, zwiększenie przepuszczalności otoczek żółtka). Składowanie w chłodni: 5-9 miesięcy.

Przechowywanie mleka. Mleko jest produktem o małej trwałości. Zepsucie w wyniku działalności drobnoustrojów. Świeże nieschłodzone wykazuje szybki wzrost drobnoustrojów po kilku godzinach od udoju. Mleko schłodzone psuje się w wyniku działania bakterii psychrofilnych. Wskaźnikami jakości mleka przechowywanego są kwasowość, ogólna liczba drobnoustrojów oraz smak i zapach. Szybkość występowania zmian zależy od ilości i rodzaju mikroflory, a głównie od temperatury składowania. Chłodzenie mleka rozpoczyna się od producenta, kontynuowane jest w zlewniach, a następnie w zakładach przetwórczych.

WYKŁAD 5. 8.11.2006r.

T: Przemiany składników żywności w czasie przechowywania i przetwarzania.

Przetwarzanie żywności powoduje:

• ubytki aminokwasów,

• izomeryzację kwasów tłuszczowych,

• utlenianie lipidów i witamin,

• wyługowanie wielu składników odżywczych,

• zmniejszenie strawności,

• powstanie związków szkodliwych dla zdrowia.

Szybkość przemian składników żywności zależy od:

• temperatury,

• dostępu tlenu i światła,

• aktywności wody,

• stężenia jonów wodorowych,

• stężenia jonów metali,

• aktywność enzymów,

• struktury żywności.

Żywność to jadalne części tkanek roślinnych i zwierzęcych w stanie naturalnym lub przetworzonym, które po zjedzeniu i przyswojeniu przez organizm ludzki mogą być źródłem różnych składników odżywczych.

Wyróżniamy 4 grupy produkty żywnościowych:

• produkty białkowe,

• żywność bogata w sacharydy,

• tłuszcze jadalne,

• owoce i warzywa.

BIAŁKOWE PRODUKTY ŻYWNOŚCIOWE:

1. MIĘSO - zbudowane z tkanki mięśniowej i łącznej, jest jadalną częścią tuszy zwierząt.

Przybliżony skład chemiczny mięsa zwierząt rzeźnych:

- woda: 75%,

- białko: 18,5%,

- azotowe substancje niebiałkowe: 1,5%,

- lipidy: 3%,

- sacharydy: 1%,

- związki nieorganiczne: 1%.

Białka mięśniowe:

1. sarkoplazmatyczne - barwa, zapach,

2. 
   miofibrylarne

3. białka tkanki łącznej (koolagen)

Białka miofibrylarne i kolagen - emulgują i wpływają na właściwości reologiczne mięsa.

Woda:

- rozpuszczalnik,

- środowisko przemian,

- utrzymanie konformacji białek,

- reologiczne cechy mięsa.

Składniki mineralne wchodzą w skład kompleksów enzymatycznych oraz innych struktur o ważnych funkcjach biochemicznych. Mają wpływ na cechy organoleptyczne i wodochłonność.

Mięso zwierząt rzeźnych, drobiu i ryb jest ważnym źródłem witamin z grupy B. Zawiera także inne niezbędne dla człowieka witaminy, ale w ilościach, które nie pokrywają dziennego zapotrzebowania. W 100g mięsa wieprzowego zawartość wit.B₁ = 0,72mg, B₆=0,4mg;

mięso wołowe: zaw. B₁=0,08mg, B₆=0,46.

2. MLEKO I JEGO PRZETWORY.

Mleko - to wydzielina gruczołów mlecznych ssaków.

Jest to układ trzech faz:

• ciągła - wodny roztwór laktozy i soli mineralnych,

• koloidalno - białkowa,

• faza zemulgowanego tłuszczu (emulgacja - łączenie nie mieszających się cieczy. Stabilizatorami są białka mleka i lipidy.

Główne składniki mleka:

• białka - kazeina i białka serwatkowe,

• związki azotowe niebiałkowe (ok. 0,2%),

• tłuszcz mleka - łatwo strawny, podatny na hydrolizę i utlenianie (98% lipidów mleka stanowią triacyloglicerole, a ok. 1% fosfolipidy),

• sacharydy - głównie laktoza,

• sole mineralne - wapń i fluor,

• ciała odpornościowe (tylko w mleku nie grzanym),

• enzymy - hydrolazy, oksydoreduktazy,

• witaminy - z gr. B i wit. A (zależy od pory roku, zima jest jej o połowę mniej niż latem).

Przybliżony skład mleka krowiego:

- woda: 88%,

- lipidy: 3,5%,

- białko: 3%,

- laktoza: 4,5%,

- popiół: 1% (jest uzyskiwany w wyniku oddziaływania wysokiej temperatury na substancje nieorganiczne).

Najwięcej białka ma mleko owcze, a jeszcze więcej - ser twardy pełnotłusty.

3. JAJA.

- maja kształt elipsoidy, obracającej się wokół własnej osi.

Białko:

- ok. 60% masy jaja,

- wiązadła z włókien mucynowych (chalazy), utrzymujące żółtko w położeniu centralnym.

Rys.

W czasie przechowywania obniża się lepkość białka i staje się rzadsze, pomimo, że zmniejsza się zawartość wody. W ciągu trzech tygodni przechowywania w temperaturze 23º C może stracić 6% wody, co powoduje zwiększenie suchej masy o 1%.

Żółtko:

- ok. 30% masy jaja,

- emulsja typu olej w wodzie stabilizowana przez lecytynę,

- otoczone błoną witelinową.

Skład chemiczny jaja:

- w 1 jajku 6,6g białek,

- ok. 2/3 masy żółtka to lipidy,

- witaminy: A, B, D, E i K,

- składniki mineralne: S, K, Na, P, Ca, Mg, Fe.

Zastosowanie:

• wielofunkcyjne dodatki stosowane w technologii żywności (właściwości teksturotwórcze, emulgujące i pieniące),

• przyczyniają się do stabilizacji produktów żywnościowych w obróbce cieplnej lub bez ogrzewania,

Przemiany białek w trakcie przechowywania i przetwarzania żywności:

Ogrzewanie:

• cieplna denaturacja białek

• większa szybkość reakcji

• zmiana sensorycznych i żywieniowych właściwości żywności.

Charakter i zakres zmian we właściwościach żywności zależy od:

• szybkości, czasu i temperatury ogrzewania,

• składu i biochemicznego stanu surowca,

• odczynu środowiska,

• obecności soli nieorganicznych innych dodatków modyfikujących właściwości białek,

• dostępu powietrza.

Przez świadomy dobór parametrów obróbki cieplnej można wpływać na jakość produktów.

Zmiany enzymatyczne zachodzące wskutek ogrzewania:

Jednym z podstawowych celów ogrzewania jest optymalizacja temperatury dla wybranych procesów enzymatycznych (hydroliza, estryfikacja, utlenianie, glikozylacja).

Ogrzewanie ma często na celu unieczynnianie endogennych enzymów, np. inaktywacja lipoksygenazy w mleku sojowym. Pasteryzacja inaktywuje enzymy (testy enzymatyczne).

Zmiany właściwości reologicznych zachodzących wskutek ogrzewania.

Reologiczne właściwości zalezą przede wszystkim od:

- histologicznej struktury materiału,

- zdolności białek do tworzenia żelu i utrzymywania wody.

W wyniku ogrzewania:

- zmiana tekstury produktów mięsnych i rybnych, np. w temp 30 - 40ºC - rozfałdowanie struktury miozyny mięśni ryb,

- denaturacja cieplna (twardnienie mięsa),

- utrata struktury fibrylarnej - przez kalagen (zmniejsza twardość).

Zmiany uwodnienia zachodzące wskutek ogrzewania:

- straty wody wskutek cieplnej denaturacji białek i powstania nowych wiązań sieciujących (??).

Najwyższe straty:

- ryby - temp. 30-60ºC,

- mięso pieczone - temp. 35-70ºC

Zmiany barwy zachodzące wskutek ogrzewania:

• brunatnienie karbonylowo - aminowe w którym uczestniczą:

- grupy aminowe białek,

- grupy aldehydowe sacharydów,

- grupy aldehydowe produktów utleniania lipidów

• zmiany barwy mięsa i ryb:

- przemiany chromoprotein mięśni i krwi,

- siarkowodór uwolniony z białek.

Wpływ ogrzewania na wartość żywieniową białka:

Efekty korzystne:

1. Denaturacja cieplna - większa strawność,

2. Unieczynnianie składników przeciwżywieniowych (np. inhibitory proteaz w nasionach roślin strączkowych i w ziemniakach),

3. Inaktywacja niepożądanych enzymów (np. triglukozydaz, lipaz, proteaz),

4. Niszczenie toksyn endogennych i bakteryjnych.

Efekty niekorzystne:

1. Zmniejszenie biologicznej dostępności aminokwasów poprzez usieciowienie. Szczególnie wrażliwe aminokwasy to: cysteina, lizyna, metionina, tryptofan, arginina, leucyna. Dostępność aminokwasów zmniejsza się szczególnie w temperaturze 115-130˚C, po długotrwałym ogrzewaniu.

Utlenianie białek w czasie obróbki i przechowywania:

Białka żywności utleniają się:

• tlenem singletowym O₂,

• aminorodnikiem ponadtlenkowym,

• rodnikiem hydroksylowym,

• produktami autooksydacji lipidów,

• nadtlenkiem wodoru,

• chinonami.

Zniszczenie aminokwasów wskutek utleniania istotnie zmniejsza wartość biologiczną białka:

- straty lizyny w mączkach paszowych,

- ubytki lizyny w trakcie smażenia.

Produkty utleniania białek wpływają na zapach żywności.

Oddziaływanie promieniowania na białka:

Promieniowanie jonizujące - dekarboksylacja lub utlenianie aminokwasów w stopniu zależnym od:

- stężenia w roztworze,

- obecności substancji ochronnych sensybilatorów,

- wielkości pochłoniętej dawki.

Szczególnie wrażliwe na promieniowanie są aminokwasy siarkowe np. cysteina.

Charakterystyczny zapach po napromieniowaniu pochodzi od radiolizy Met (metanotiol).

Reakcje białek w środowisku zasadowym

Zasadowe roztwory stosuje się do:

- otrzymywania koncentratów i izolatów białkowych,

- inaktywowania mykotoksyn i inhibitorów proteaz,

- usuwania kwasów nukleinowych z biomasy jednokomórkowców,

- obierania owoców i warzyw.

Negatywne efekty ogrzewania białek w środowisku zasadowym:

- denaturacja, hydroliza amidów i części wiązań peptydowych,

- modyfikacja niektórych reszt aminokwasów oraz ich sieciowanie,

- pogorszenie strawności i przyswajalności białek.

WYKŁAD 6. 15.11.2006r.

Pomyłka - notatki z tego wykładu nie są potrzebne:)

WYKŁAD 7. 22.11.2006r.

T: Przemiany składników żywności w czasie przechowywania i przetwarzania (cd.)

Niebiałkowe związki azotowe:

Zawartość białka niebiałkowych związków azotowych w żywności zależy od:

• rodzaju żywności,

• warunków rozwoju organizmu stanowiącego surowiec,

• jego stanu przed zbiorem,

• czasu i sposobu przechowywania po zbiorze,

• obróbki.

W surowcach związki te powstają w reakcjach metabolicznych w komórkach, a po zbiorze ulegają przemianom w procesach katabolicznych i mikrobiologicznych. W produktach tworzą się wskutek obróbki technologicznej i w czasie przechowywania.

Niebiałkowe związki azotowe to przede wszystkim wolne aminokwasy: peptydy, kwasy nukleinowe, nukleotydy i produkty ich metabolizmu, tlenek trimetyloaminy (TMAO), mocznik, oraz powstające z nich lotne aminy i amoniak, a także glukozydy; heterozydy cyjanogenne, alkaloidy, oraz składniki aromatu żywności (tliazole, oksazole, pirole i pirazyny).

Duży udział w ogólnej ilości związków azotu mają składniki niebiałkowe w mięsie, rybach i bezkręgowcach morskich od ok. 15% w mięsie ryb białych do 55% w mięsie ryb spodoustych, w przeliczeniu na azot. Mięsa czerwone są bogatsze w azot niebiałkowy niż białe.

Niebiałkowe związki azotowe mięsa wielu gatunków ryb składają się przede wszystkim z kreatyny, wolnych aminokwasów białkowych, TMAO, nukleotydów i peptydów. W warzywach niebiałkowe związki azotowe stanowią 20-65% ogólnej zawartości azotu.

Niebiałkowe związki azotowe i powstające z ich rozkładu (też) bezazotowe lotne produkty kształtują w dużej mierze zapach i smak żywności. Niektóre z nich po nagromadzeniu się w odpowiednio dużym stężeniu mogą być szkodliwe dla zdrowia człowieka.

Pod wpływem endogennych enzymów, obróbki w procesach technologicznych oraz działalności mikroflory zachodzą w żywności pożądane i niekorzystne przemiany wolnych aminokwasów i peptydów. Znane są reakcje syntezy i deaminacji aminokwasów, eliminacji amoniaku (np. u ryb - uwalnianie amoniaku z amidów i deminacja przez odwodornienie lub przy udziale tlenu).

Wskutek bakteryjnego rozkładu tryptofanu w nieświeżych produktach rybnych nagromadzają się indol i skatol o odrażającej woni kału i powstaje m.in. kwas indolilopirogronowy, indolilooctowy i amoniak.

Lotne związki o nieprzyjemnej woni tworzą się też wskutek mikrobiologicznego rozkładu aminokwasów siarkowych. Duży wpływ na sensoryczne i zdrowotne cechy żywności mają endogenne i bakteryjne dekarboksylazy aminokwasów (przyczyna bombaży przeterminowanych marynat rybnych z hermetycznie zamkniętych opakowań).

Wolne aminy są naturalnym, powszechnie występującym, składnikiem żywności. Znaczne ilości amin znajdują się m. in. w produktach piekarskich, piwie, winach, herbacie, czekoladzie, kawie, owocach, warzywach, przetworach zbożowych, serach i przetworach mleczarskich, w mięsie, wyrobach i grzybach.

Prekursory wolnych amin:

• aminokwas,

• TMAO,

• i fosfolipidy.

Z aminokwasów powstają wskutek dekarboksylacji pod wpływem endogennych enzymów, a głównie przy udziale dekarboksylaz drobnoustrojów, a także w wyniku rozkładu cieplnego i przemian nieenzymatycznego brązowienia (reakcja Maillarda).

Aminy powstają też wskutek rozkładu estrów fosfatydylowych oraz jako produkty aminacji i transaminacji aldehydów. Mają bardzo istotny wpływ na jakość żywności. Lotne aminy uczestniczą w tworzeniu typowego, dojrzałego lub nieświeżego zapachu wielu artykułów spożywczych.

Liczne aminy nielotne, w tym poliaminy, mogą działać toksycznie. Aminy drugorzędowe w reakcjach z azotanami mogą tworzyć rakotwórcze N-nitrozoaminy.

Lotne aminy wykryto wśród związków zapachowych piwa, wina, herbacie i czekoladzie m. in.: metyloaminę, dimetyloaminę, propyloaminę, butyloaminę, izobutyloaminę i izoamyloaminę.

Dużo metyloamin znajduje się w produktach rybnych, mięsnych i mleczarskich.

W mięsie zwierząt morskich źródłem lotnych amin jest TMAO. Po śnięciu ryb TMAO ulega redukcji pod wpływem enzymów endogennych lub bakteryjnych do trimetyloaminy (TMA) - nośnika charakterystycznego zapachu rybiego.

Obok TMA powstają też: dimetyloamina i metyloamina. Zawartość tych amin w mięsach różnych zwierząt morskich zależy od stanu zaawansowania przemian katabolicznych - jest bardzo mała po zabiciu ryby i zwiększa się w czasie przechowywania surowca, szczególnie w okresie intensywnego rozwoju mikroflory.

W mięśniach ryb kilku gatunków, oraz w mięśniach mięczaków i skorupiaków występuje enzym katalizujący rozkład TMAO do dimetyloaminy i aldehydu mrówkowego. Enzym ten jest aktywny także w niskiej temperaturze. Powstający aldehyd mrówkowy powoduje sieciowanie białek i twardnienie długo przechowywanych mrożonek.

W wielu artykułach żywnościowych, wytwarzanych i dojrzewających przy udziale procesów fermentacji, a także nieświeżych lub silnie zanieczyszczonych mikrobiologicznie, występuje:

• histamina,

• putrescyna,

• kadaweryna,

• spermidyna,

• spermina,

• i tyramina.

Putrescyna gromadzi się w owocach cytrusowych przechowywanych w niskiej temperaturze, a szczególnie dużo tyraminy jest w niektórych serach. Prekursorami tych amin są m.in. aminokwasy uwalniane z białek wskutek hydrolizy.

W surowych rybach największe znaczenie ma histamina. Gromadzi się ona przede wszystkim w mięśniach bogatych w histydynę w postaci wolnej lub związanej w białkach, a więc ryb z rodziny makrelowatych i innych ryb o ciemnym mięsie.

W rybach dorszowatych oraz bezkręgowcach morskich tworzy się niewiele histaminy, np. w 100g mięsa dorsza jest zaledwie 1mg histaminy, w rybie całkowicie zepsutej 5-krotnie więcej.

Główną przyczyną powstawania histaminy w śniętych rybach jest działanie enzymów bakteryjnych. Do bakterii dekarboksylujących histydynę należy kilkanaście gatunków z rodzajów:

• Enterobacteriaceae,

• Bacillaceae,

• Vibrionaceae.

Optymalna temperatura tworzenia histydyny to temp. 20-45^oC.

Ilości histaminy, znaczące ze względu na możliwość wywołania zatrucia pokarmowego, nie powstają, jeśli surowiec przechowuje się przez cały czas od złowienia, w temperaturze nie przekraczającej 10^oC, a natychmiastowo oziębienie do temperatury 0^oC całkowicie eliminuje niebezpieczeństwo dekarboksylacji histydyny. Nie mniej jednak szczep bakteryjny Morganella morganii jest zdolny do wytworzenia dużych ilości histydyny w temp. 5^oC. W rybach zanieczyszczonych tą bakterią przechowywanie przez kilka dni w temp. 10^oC a później w warunkach chłodniczych, powoduje nagromadzenie się duża ilości histydyny, pomimo zatrzymania wzrostu bakterii w temp. 0^oC.

N - nitrozaminy (NNA) - 90% ma działanie rakotwórcze. Nitrozowaniu w reakcji z azotanami ulegają drugorzędowe i trzeciorzędowe aminy i amidy - czynnikiem nitrozującym jest m.in. bezwodnik N₂O₃.

Na zawartość nitrozamin ma wpływ pH środowiska i obróbka cieplna. Najszybciej przebiega nitrozowanie w środowisku o pH=3,3. W peklowanych produktach mięsnych składniki środowiska reagujące z azotem mogą hamować reakcje nitrozowania.

Są to związki tiolowe, liczne związki aromatyczne tj. przeciwutleniacze etoksychina, ponadto p-alkoksyaniliny i fenole, tokoferole i askorbiniany. Działanie askorbinian polega prawdopodobnie na wiązaniu N₂O_3.

Najważniejsze źródła NNA w diecie to smażony bekon, wędzonki mięsne i wędzone ryby. Na tworzenie się nitrozoamin ma również wpływ dym wędzarniczy. W szynce pakowanej w siatki polimerowe występuje nitrozoamina wskutek reakcji azotanu z aminami stosowanymi w procesie wulkanizacji polimeru.

Liczne NNA występują też w glebach ekosystemów polowych i trawiastych oraz w wodach powierzchniowych. Tworzeniu się NNA sprzyja intensywne mineralnie nawożenie azotowe. Konsekwencją nagromadzenia się w glebie jest obecność w paszach i mięsie zwierząt rzeźnych.

W ostatnich latach pojawiło się wiele publikacji dotyczących powstających zawartości i właściwości heterocyklicznych amin aromatycznych (HHA) w ogrzewanych, głównie pieczonych i smażonych produktach żywnościowych bogatych w białko.

Zidentyfikowano 20 takich amin. Mają one działanie mutagenne i rakotwórcze. Są to produkty pirolizy aminokwasów i białek oraz pochodne wytwarzane w reakcji Maillarda z kreatyniny, aminokwasów i sacharydów. Największy wpływ na ich tworzenie ma wysoka temperatura.

W pieczonym mięsie w temp. 150-230^oC zawartość HAA zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury. Tak wysoka temperatura występuje przy pieczeniu tylko zewnętrznych warstwach żywności w temperaturze niższej niż 100^oC - w mięsie ryb wędzonych na gorąco.

W czasie przechowywania żywności jej smak i zapach ulegają stopniowemu pogorszeniu. Ma to związek z tworzeniem się lotnych związków zapachowych w wyniku działania drobnoustrojów i reakcji biochemicznych, przebiegających w czasie przygotowywania i jej przechowywania.

Hydrolityczne procesy rozkładu białek, sacharydów i lipidów katalizowane przez enzymy proteolityczne oraz lipolityczne pochodzące od mikroorganizmów są przyczyną powstawania lotnych substancji o bardzo intensywnym, ostrym i niepożądanym zapachu.

Reakcja deaminacji i dekarboksylacji, katalizowane przez enzymy głównie pochodzenia bakteryjnego są podstawą procesów gnilnych przebiegających w odczynie obojętnym lub zasadowym w produktach białkowych np. mięsie czy rybach.

W procesie rozkładu aminokwasów można wyróżnić przemiany beztlenowe określone mianem gnicia. Prowadzą one do powstawania amoniaku i tioli, indolu, siarczku wodoru, amin, kwasów organicznych. Typową reakcją beztlenowego rozkładu jest przekształcenie cysteiny w tiole.

W środowisku kwaśnym większą aktywność przejawiają dekarboksylazy - w wyniku tego z aminokwasów powstają aminy, o nieprzyjemnym zapachu produkty rybne, mięsne i mleczarskie zawierają stosunkowo dużo alkiloamin, jak :

• metyloaminę,

• dimetyloaminę,

• trimetyloaminę,

• n-propyloaminą,

• izopropyloaminą.

Często pojawiającymi się produktami rozkładu aminokwasów są amoniak, ketokwasy i nienasycone kwasy tłuszczowe. Najbardziej charakterystycznymi produktami gnilnymi, o obrzydliwym zapachu i trujących właściwościach są związki powstające w wyniku dekarboksylacji aminokwasów zasadowych, ornityny i lizyny, tj. putrescyna i kadaweryna.

Do grupy amin biologicznie czynnych należy tyramina występująca w serach w ilości >1mg/kg. W psujących się artykułach żywnościowych w wyniku biologicznego rozkładu aminokwasów siarkowych tworzą się lotne związki o nieprzyjemnym zapachu, jak: metanotiol, siarczek wodoru, etanotiol.

Wskutek bakteryjnego rozkładu tryptofanu w nieświeżych produktach rybnych tworzą się indol i skatol.

Smak potraw może się stać coraz mniej pożądany podczas przechowywania, na skutek odparowania lotnych związków zapachowych lub ich przemian w reakcji autooksydacji, polimeryzacji, rozkładu i hydrolizy. Przykładem jest rewersja zapachu sojowego i zapachów powstających w wyniku utleniania lipidów (zapach zjełczały). W czasie chłodniczego przechowywania gotowanego mięsa ryb i drobiu pojawiają się obce smaki i zapachy określone terminem WOF (Warmed Over Flavour). Nagromadzenie niepożądanego smaku i zapachu określa się terminem panty (PTY) i kartonowy (CBD). Zmiany tych właściwości zapachowych są spowodowane nagromadzeniem się produktów utleniania tłuszczów.

Obcy zapach i smak może też powstawać przy migracji zapachu z opakowania lub absorbowania zapachu jednego rodzaju żywności przez inną. Odchyleń smaku i zapachu mięsa należy też doszukiwać się w żywieniu zwierząt, ich stanach chorobowych i w wyniku podawania im leków.

WYKŁAD 8. 29.11.2006

Chemia lipidów żywności jest wyjątkowo skomplikowana, gdyż lipidy są substancjami o bardzo zbliżonej i różnorodnej budowie, ulegającymi wielu przemianom, np. reakcja autooksydacji lipidów nienasyconych.

Podczas składowania surowców tłuszczowych oraz wydobywania tłuszczów może zachodzić, zwłaszcza pod wpływem enzymów, częściowa hydroliza triacylogliceroli z uwolnieniem kwasów tłuszczowych i wytworzeniem niepełnych acylogliceroli (jełczenie hydrolityczne).

Przemiany nienasyconych lipidów spowodowane utlenieniem tlenem atmosferycznym są główną przyczyną niepożądanych zmian wielu artykułów spożywczych. Przemiany te zachodzą z lub bez udziału enzymów.

Reakcja olefiny z tlenem prawdopodobnie wymagają aktywacji alkenu lub tlenu, dlatego utlenienie lipidów rozważa się jako dwa procesy, przebiegające według różnych mechanizmów i prowadzą do nieco innych produktów. Są to:

• autooksydacja ( samoutlenianie)

• i utlenianie pod wpływem światła ( utlenienie fotosensybilizowane).

Autooksydacja jest rodnikową reakcją łańcuchową trzyetapową:

1. inicjacja - rodnik alkilowy

2. propagacja - reakcja rodnika z tlenem i utworzeniem rodnika nadtlenkowego, który reaguje z nienasyconym lipidem i alkenem i tworzy się wodorotlenek oraz nowy rodnik lipidowy. Reaguje on z O₂, tworząc rodnik nadtlenkowy.

3. terminacja- zakończenie na skutek rekombinacji rodników.

Fotoutlenianie obejmuje reakcję alkenu z O₂ w obecności światła odpowiedniego sensybilizatora (uczulacza). Uczulacze chlorofil lub erytrozyna przekształcają O₂ w bardziej reaktywny stan singletowy. Taki tlen reaguje z alkenem bez wytworzenia rodnika.

Ta reakcja powoduje migrację podwójnego wiązania i zmianę konfiguracji cis w trans. Jest inhibowana przez „wygaszacze” tlenu singletowego jak np. β-karoten czy tokoferole. Fotoutlenianie jest dużo szybsze niż autooksydacja. Nie działają na nie przeciwutleniacze.

Powstałe w wyniku fotoutleniania wodorotlenki rozpadając się, tworzą rodniki, które mogą zapoczątkować reakcję autooksydacji. Substancje przyspieszające utlenianie to prooksydanty, a hamujące - antyoksydanty.

Naturalne tłuszcze mają w swym składzie antyoksydanty. Roślinne tłuszcze mają ich więcej niż zwierzęce. Mogą one przerywać rodnikową reakcję łańcuchową lub działać hamująco przez wiązanie tlenu lub niektórych prooksydantów. Większość przeciwutleniaczy ma charakter fenolowy lub amidowy (tokoferole, kw. galusowy itp).

Przechowywanie mrożonej żywności.

Klimatyczne warunki przechowalnicze mają istotny wpływ na jakość mrożonej żywności. Decydujący parametr, oddziałujący bezpośrednio lub pośrednio na przebieg procesów fizycznych, kinetykę reakcji chemicznych i biochemicznych oraz aktywność życiową drobnoustrojów to temperatura.

Wpływ innych czynników jest ograniczony np. wilgotność wpływa na procesy parowania i sublimacji wody, a ciśnienie na tempo wymiany lotnych substancji aromatycznych. Znaczenie tych czynników maleje w miarę wprowadzania coraz niższej temperatury i coraz doskonalszych opakowań.

Pod wpływem ciepła dopływającego z zewnątrz następuje jednocześnie dopływ wilgoci do powietrza w pomieszczeniu (głównie jako efekt sublimacji z powietrza przechowywanych produktów).

Zależność taka - przy stałych pozostałych warunkach dopływ wilgotności wzrasta wraz z dopływem ciepła. Przy odprowadzeniu ciepła z pomieszczeń chłodniczych spadkowi temperatury towarzyszy spadek wilgoci w powietrzu.

Wynika z tego, że temperatura parowania czynnika w instalacji leży poniżej temperatury eksploatacji komór i wilgotne powietrze o niskiej temperaturze i dużej wilgotności względnej, w zetknięciu z powietrzem parownika schładza się poniżej stanu nasycenia i oddaje nadmiar zawartej w nim wilgoci.

Warunki chłodnicze pozostają w stanie równowagi, gdy ilość ciepła i wilgotność dopływająca do pomieszczeń jest równa ilości ciepła i wilgoci odprowadzanej przez układ chłodniczy.

Zadaniem techniki chłodniczej jest kształtowanie i utrzymanie tej równowagi.

Temperatura przechowywania.

Funkcją temperatury przechowywania przy założeniu właściwego stanu jakościowego użytych surowców oraz prawidłowości procesów przerobu, pakowania i zamrażania jest trwałość produktów tj. czas, w którym zmiany jakościowe nie wykraczają poza założony dopuszczalny zakres. Maksymalna temperatura długookresowego przechowywania produktów żywnościowych to: -18^oC.

Obniżenie temperatury z: -18^oC do -28^oC daje możliwość następującego względnego wydłużenia czasu przechowywania produktów mrożonych (czas przechowywania w temp. -18^oC przyjęto za 100%):

• wieprzowiny - 150%

• wołowiny - 144%

• drób - 165%-186% (zależnie od gatunku)

• masło w blokach - 228%

W nowoczesnych obiektach chłodniczych stosuje się temp. -30^oC, a nawet jeszcze niższa dla towarów szczególnie podatnych na zmiany jakościowe. Dotyczy to niektórych gatunków ryb - przy długookresowym składowaniu należy stosować temp.-45^oC.

Ważnym argumentem za obniżeniem temperatury przechowywania jest:

• ograniczenie ubytku masy

• i towarzyszących im nieodwracalnych zmian jakościowych produktów.

Dotyczy to towarów składowanych luzem lub nieodpowiednio opakowanych.

Za obniżeniem temperatury przechowywania przemawia też:

• systematyczne zwiększanie wielkości budowanych chłodni,

• zasada rozdziału procesów zamrażania (w wytwórniach mrożonej żywności) i przechowywania (w wielobranżowych chłodniach składowych).

Zależność trwałości produktów od temperatury.

Od surowca do gotowego wyrobu, produkty żywnościowe przechodzą przez różne formy obróbki, wpływające na ich podstawowe cechy oraz towarzyszące im zmiany właściwości sensorycznych i użytkowych oraz zmiany wartości odżywczych.

Mrożona żywność nie ma nieograniczonej trwałości. Niska temperatura eliminuje działalność drobnoustrojów, lecz nie powstrzymuje całkowicie zachodzących w produktach zmian biochemicznych, chemicznych i fizycznych.

W procesie przechowywania wyróżnia się dwie cenzury wyznaczające kolejno maksymalne okresy zachowania wysokiej i normalnej jakości. Pierwszy trwa do momentu ujawnienia pierwszych zmian, natomiast drugi trwa dopóki nie wystąpią zmiany dyskwalifikujące.

Dopuszczalne okresy przechowywania mrożonej żywności zależą od rodzaju i wyjściowych cech produktów oraz charakteru i warunków ich obróbki chłodniczej. Zależność między temperaturą L (do poziomu -20^oC) i czasem przechowywania zamrożonych produktów (w miesiącach) wyrażono w formie ogólnego równania wykładniczego: L = A x 10^-0,057

A - ustalone doświadczalnie współczynniki liczbowe, określające trwałość poszczególnych produktów w stanie zamrożonym,

Dla każdego produktu i zakresu temperatury istnieje określony przedział czasu, po upływie którego występują pierwsze wykrywalne zmiany jakościowe JND.

Czas ten jest określony zgodnie z zaleceniami Międzynarodowego Instytutu Chłodnictwa jako okres zachowania dobrej jakości HQL. Jest to czas od momentu zamrożenia do momentu, w którym 70% degustatorów odróżni badany produkt od próbki kontrolnej (produkt świeży, tuż po zamrożeniu lub przechowywaniu w temperaturze poniżej 40^oC).

Mrożone produkty można umownie podzielić na grupy o ograniczonej, średniej i dużej trwałości. Maksymalne okresy przechowywania w -18˚C to odpowiednio: 6-9, 9-12 oraz 11-15 miesięcy.

Ogólnie okres HQL jest tym dłuższy, im wyższa jest jakość wyjściowa produktu i niższa temperatura przechowywania. Wartość ta dla warzyw, owoców, kurcząt i wołowiny to ponad 2 lata w temp. -30^oC, w tych samych warunkach dla wieprzowiny - 17 m-cy, dla ryb tłustych: 6 m-cy i dla ryb chudych: 9 m-cy.

W temperaturze -20^oC okres przechowywania wydatnie się skraca i wynosi:

- 7 m-cy dla szpinaku,

- 14 m-cy dla groszku i truskawki,

- 20 m-cy dla malin,

- 8 m-cy dla kurcząt,

-12 m-cy dla wołowiny,

- 7 m-cy dla wieprzowiny,

- 2,5 m-ca dla ryb tłustych

- i 4 m-ce dla ryb chudych.

W temperaturze: -10^oC czas ten się skraca i wynosi 1-3 m-ce w zależności od produktu (3 m-ce kurczęta i wołowina).

Trwałości produktów mrożonych nie można bezpośrednio porównać z trwałością tych samych produktów w stanie świeżych lub utrwalonych innymi metodami z powodu innego charakteru zachodzących w nich zmian (utleniania tłuszczów, denaturacji białek, ubytku masy), uzewnętrzniającymi się zmianami sensorycznymi produktu (barwa, smak, zapach, konsystencja po rozmrożeniu).

Dla porównania szybkości procesów zachodzących w różnej temperaturze przyjęto tzw. współczynnik temperaturowy. Zwykle jest używany współczynnik Q₁₀, określający stosunek szybkości reakcji w danej temperaturze i w temperaturze o 10^oC wyższej.

Y_T - szybkość reakcji w danej temp.

Dla większości produktów Q₁₀ ma wartość stałą , niezależną od temperatury i wynosi 2-3. Jest to prawo van't Hoffa Arheniusa. Stwierdza ono, że po obniżeniu temperatury ciała o 10^oC, intensywność zachodzących w nim reakcji maleje 2-3 krotnie.

W przemyśle stosuje się - zamiast HQL - PSL. Jest to czas od zamrożenia do momentu, w którym obniżenie jakości produktu osiągnie poziom uniemożliwiający jego sprzedaż lub przerób. Jest to praktyczny okres przechowywania.

PSL jest dość umowny i kilkakrotnie dłuższy od HQL, np. HQL i PSL w temp. -20^oC dla ryb chudych to odpowiednio 4 i 15 m-cy, a dla ryb tłustych 3 i 16 m-cy.

Dla produktów, których krytycznym wyróżnikiem jest barwa (kalafiory, brzoskwinie) PSL jest nieznacznie dłuższy od HQL.

Większość gatunków mrożonych owoców i warzyw można w temperaturze

-18˚C przechowywać przez rok lub dłużej, grzyby i szparagi wymagają temp.

-25^oC, pietruszka i bazylia: -30^oC.

Stopień wykorzystania potencjalnej trwałości. Dla każdego produktu mrożonego o znanym czasie i warunkach przechowywania ustala się łączny czas zachowania dobrej jakości α i na tej podstawie oblicza się średni % spadek jakości w przeliczeniu na 1 dobę przechowywania:

α- łączny czas zachowania dobrej jakościywania

Temp. w ^oC	Wskaźnik dobowego spadku jakości
-8^oC	0,025
-11^oC	0,02
-14^oC	0,015
-18,5^oC	0,01
-26^oC	0,005
-30^oC	0,0012

W Polsce dopuszcza się łączne przechowywanie różnych produktów mrożonych w zakresie temp. -22^oC do -18^oC, z wyjątkiem ryb, dziczyzny w skórze oraz warzyw i owoców w temp. < -25^oC (poza dziczyzną i rybami w skrzyniach).

Towary wydzielające silny, specyficzny zapach oraz towary podatne na pochłanianie obcych zapachów mogą być wspólnie przechowywane, jeśli jedne z nich są zapakowane.

W stosowanych warunkach przechowywania produkt musi zachować swoje specyficzne właściwości. Dla produktów zamrożonych za taką podstawową cechę uznaje się również utrzymanie stałej temperatury -18^oC i niższej.

Jedyna tolerancja w tym względzie dopuszcza w określonych przypadkach (np. podczas rozładunku krótkotrwałe wzrosty temperatury do -15˚C.

Podwyższenie temperatury o 6^oC, skraca okres przechowywania z 1 roku w temp. -18^oC do 2-3 m-cy w temp. -12^oC.

Dopuszczalne tolerancje odchyleń temperatury przechowywania produktów zamrożonych wynoszą ±1^oC, dla schłodzonych ±0,5^oC.

Wahania temperatury przechowywania - odchylenia powyżej tolerancji, po całkowitym załadowaniu komory i wyrównaniu temperatury wewnątrz w złożonym towarze (co 30 minut rejestruje się temperatury).

Powszechnie występujące krótkotrwałe, niezbyt duże wahania temperatury powietrza w komorze w zasadzie nie szkodzą produktom. Tylko duże i częste wahania temperatury, zwłaszcza powyżej -10^oC mogą powodować niekorzystne zmiany strukturalne. Następuje wtedy sublimacja i rekrystalizacja. Szczególnie podatne są produkty niedostatecznie zamrożone i przechowywane luzem lub w nieodpowiednich opakowaniach.

Wahania temperatury są bardziej szkodliwe niż wyższa stała temperatura przechowywania.

WYKŁAD 9. 06.12.2006r.

Inne czynniki wpływające na jakość mrożonej żywności.

Szczególne znaczenie ma jakość surowców. Jest to podstawowy warunek uzyskania właściwej jakości mrożonek

Wpływ na jakość i trwałość produktów zamrożonych mają:

- proces przerobu (rozdrabnianie, blanszowanie, obróbka cieplna, parametry zamrażania),

- zabiegi ograniczające kontakt produktów z tlenem atmosferycznym (np. techniki zamrażania kriogenicznego, zamrażanie owoców w syropie, glazurowanie ryb),

- opakowania.

Łańcuch chłodniczy.

Produkcja mrożonej żywności to cały kompleks środków technologicznych i czynności, koniecznych dla dostarczenia konsumentowi produktu o odpowiedniej jakości. Kompleks ten, mający początek w momencie pozyskiwania surowca (zbiór, ubój), aż do chwili rozmrożenia gotowego produktu przed spożyciem nazywa się łańcuchem chłodniczym.

Ogniwami łańcucha chłodniczego są:

- chłodnie produkcyjne,

- składowe,

- dystrybucyjne,

- punkty sprzedaży detalicznej,

- zamrażarki domowe.

Elementem łączącym poszczególne ogniwa jest import chłodniczy.

Cechą charakterystyczną łańcucha jest ciągłość. Przerwanie łańcucha chłodniczego równoznaczne jest z obniżeniem jakości lub zepsuciem produktu, jeżeli nie zostanie on szybko zużyty. Nawet najlepiej zamrożony produkt szybko traci wartość, w wyniku nawet niewielkich zaniedbań w technice składowania, transportu, sprzedaży, np. w optymalnych warunkach łańcucha chłodniczego ryby przechowywane w chłodni, w ciągu 5 miesięcy nie powinny leżeć w sklepie dłużej niż 8 dni.

Charakterystyczną cechą łańcucha chłodniczego jest rosnący wskaźnik energii z malejącą kubaturą obiektu. (kubatura - przestrzeń obiektu).

Ogólne zasady organizacji łańcucha chłodniczego.

1) Niska temperatura składowania (<25^oC) - należy stosować głownie w chłodniach składowych. Warunki te osiąga się przy stosunkowo niskich kosztach i małym nakładzie energii;

2) Z uwagi na korzystne warunki składowania, dystrybucję mrożonej żywności należy tak organizować, by produkt przebywał jak najdłużej w chłodni składowej, a najkrócej w ladach i witrynach sklepowych;

3) Przy projektowaniu nowego centrum sprzedaży produktów mrożonych należy ograniczać liczbę lad i witryn do liczby koniecznej do wyłożenia pełnego asortymentu, a na zapleczu przewidzieć komorę - mroźnię o temp. -25^oC i pojemności równej 2 - tygodniowej puli sprzedaży;

4) Wszędzie, gdzie można, należy eliminować z łańcucha chłodniczego dystrybucję jako oddzielne ogniwo, zastępują je chłodnie na zapleczach oraz specjalne komory dystrybucyjne w chłodniach składowych

W systemie łańcucha chłodniczego chłodnie składowe stanowią punkt węzłowy. W klasycznym ujęciu są one przedsiębiorstwem usługowym, przechowującym towar klientów. W Europie Środkowowschodniej niektóre chłodnie organizują na wielką skalę własne produkcje żywności mrożonej (wyjątek).

W krajach zachodnich chłodnie składowe organizują cały przemysł zamrażalniczy w regionie, zapewniając okolicznym zakładom nie tylko składowanie i transport produktów, ale także pomoc techniczną.

Produkcja mrożonek najczęściej podzielona jest na 2 fazy:

1. Zamrażanie półproduktu i składowanie go w opakowaniach hurtowych (jednostki paletowej),

2. Obróbka końcowa i pakowanie w opakowania jednostkowe.

W celu sprawnej organizacji tego systemu produkcji przy chłodniach składowych powstają specjalne oddziały pakowania, wyposażone w nowoczesne dozowniki, sortowniki i pakowarki. Klienci chłodni korzystają z nich na zasadach usługowych. Chłodnie składowe organizują też transport. Tak zorganizowane chłodnie składowe pracują znacznie bardziej efektywnie niż chłodnie zakładowe i tendencja rezygnowania z własnych chłodni na rzecz korzystania z chłodni składowych ma ekonomiczne uzasadnienie (jest tańsza).

Przy lokalizacji chłodni należy uwzględnić potrzeby produkcji, jak i konsumpcji, które są przeciwstawne. Lokalizacja powinna uwzględnić transport drogowy i konteneryzację. Korzystne położenie jest przy głównych traktach drogowych.

Konstrukcja chłodni.

Chłodnie parterowe - wydłużony prostokąt z dwoma równolegle biegnącymi rampami, pokryty dachem dwuspadowym.

- konstrukcja stalowa z elementów otynkowanych, skręconych w toku montażu (bez spawania).

- ściany - panele, osłonięte blachą cynkową, profilowaną i lakierowaną.

- wielkość komór: 7-15 tys.m²

- i wysokość 7-11m.

Chłodnie wentylatorowe - zawieszone pod stropem.

Maszyny chłodnicze - zautomatyzowane.

Podstawowe wyposażenie chłodni to: palety i podnośnikowe wózki widłowe, umożliwiające spiętrzenie produktów do wysokości 9m. Przy tej wysokości ładunki paletowe wymagają konstrukcji wspornych.

W przypadku jednostek ładunkowych formowanych na paletach stosuje się konturowe osłony z folii kurczliwych. Przekazywanie ciepła niezbędnego do skurczenia folii następuje w ciągu kilku sekund i nie powoduje podwyższania temperatury wewnętrznej towaru.

Nowoczesne palety produkuje się z tworzyw sztucznych metodą wtryskową na bazie polietylenu niskoudarowego. Zalety:

- niewrażliwe na warunki zewnętrzne,

- nie absorbują zapachów,

- łatwo się myją,

- mają stała masę.

System paletowy skraca czas przeładunku towarów. Średni czas załadunku lub rozładunku jednej jednostki paletowej nie przekracza 1 min.

Wielkość palet: 80-120cm.

Drzwi są ważnym elementem chłodni. Stosuje się dwustronne szybkobieżne drzwi mechaniczne. Po ciepłej stronie i po zimnej mają kurtynę fałdową z grubych przeźroczystych płyt PCV. Zużycie energii spada o 4 kWh/h (przy drzwiach otwartych dodatkowe zużycie 80kwh/h przy temp. -23^oC).

Pompy wyposażone w izolowane śluzy. Samochód dobija do śluzy, otwierają się drzwi śluzy i samochodu. Ładunek przechodzi do wozu bez kontaktu z powietrzem zewnętrznym.

Transport chłodniczy i konteneryzacja.

Połowa światowego eksportu żywności odbywa się w stanie zamrożonym. Średnie dystanse - transport drogowy, ogniwa - punkty przeładunkowe odpowiednio zorganizowane.

We współczesnym transporcie drogowym stosuje się systemy chłodnicze:

1) mechaniczny,

2) ciekłym azotem (LIN),

3) za pomocą płyt elektrycznych - wozy rozdzielcze

Ad. 1.) System chłodniczy mechaniczny: silnik spalinowy montowany na zewnątrz, we wnętrzu - parownik z wentylatorem, sprężarka chłodnicza jest napędzana w czasie jazdy silnikiem Diesla, a na postoju - silnikiem prądu zmiennego (380V). Przełączanie - automatyczne.

Ad. 2.) ciekłym azotem (LIN): ze zbiornika ustawionego w przedniej części wozu wprowadza się przewód do kolektora dysz natryskowych zamontowanych pod sufitem pojazdu. Czujnik termostatu umieszczony jest w najcieplejszym punkcie przestrzeni ładunkowej. W butli panuje ciśnienie 70 - 150 kPa. W transporcie długodystansowym konieczna jest sieć napełniana,

Ad. 3.) za pomocą płyt elektrycznych: na ścianach i suficie wozu są zamontowane płaskie płyty wypełnione roztworem o stężeniu eutektycznym, który jest zamrażany. W czasie eksploatacji roztwór topnieje, odbierając ciepło z otoczenia. Jest wiele mieszanek eutektycznych o temperaturze topnienia od -50 do 3˚C zależnie od przeznaczenia wozu. Takie chłodzenie jest najtańsze i najwygodniejsze. Samochody te stosuje się głównie w dystrybucji lodów. Przez 16h pracy zachowują temp. -30^oC.

WYKŁAD 10. 20.12.2006

Mykotoksyny zanieczyszczające żywność podczas, produkcji, przetwarzania i przechowywania.

Ze wszystkich zanieczyszczeń żywności najgroźniejsze są grzyby, których metabolity to mykotoksyny. Powodują one zniszczenie lub pogorszenie jakości ok. 20% masy ziarna zbóż, poważne straty w hodowli zwierząt, stwarzają zagrożenie dla zdrowia i życia ludzi. Poznano ok. 400 mykotoksyn i ich pochodnych.

Najważniejsze mykotksyny to : aflatoksyny, ochratoksyny i mykotoksyny produkowane przez grzyby z rodzaju Fusariuim.

Mykotoksyny fuzaryjne to:

• trichoteceny,

• zearalenon,

• moniliformina,

• enniatiny,

• beauvericina

• i fumonizyny.

W zbożach najczęściej występują: trichoteceny, spośród których wyróżnia się mykotoksyny typu A i typu B. Trichoteceny typu A (T-2, HT-2, DAS, NEO) są bardziej toksyczne niż trichoteceny typu B (DON, NIV). Najbardziej zanieczyszczony przez T-2 i HT-2 jest owies.

Czynniki warunkujące wytwarzanie mykotoksyn:

• obecność grzyba toksynotwórczego,

• odpowiednie podłoże dla rozwoju grzyba,

• działanie synergiczne i antagonistyczne i towarzysząca mikroflora,

• makro- i mikropierwiastki obecne w podłożu,

• sposób przeprowadzenia zbioru.

• warunki magazynowania plonów (należy sprzątać magazyny po plonach ubiegłorocznych bo jest tam dużo mykotoksyn, np. kukurydzy),

• warunki mikroklimatyczne (wilgotność, temperatura).

Mykotoksyny fuzaryjne tworzą się przed zbiorem zbóż, gdy materiał siewny nie był zaprawiony i przy słabej ochronie plantacji przed chorobami fuzaryjnymi .

Te choroby to

• fuzaryjna zgorzel podstawy źdźbła i korzeni,

• fuzarioza liści i kłosów.

Choroby te występują głównie:

- przy dużym udziale zbóż w płodozmianie,

- niestarannym przykryciu resztek pożniwnych,

- dużym zagęszczeniu łanu na odmianach późno dojrzewających.

Mykotoksyny tworzą się tez w czasie magazynowania zbóż.

Spośród fuzaryjnych mykotoksyn w czasie przechowywania tworzy się zearalenon, którego tworzenie zapoczątkowane jest w ziarnie jeszcze w polu.

Główne zagrożenie dla przechowywanego ziarna zbóż tworzą aflatoksyny i ochratoksyna A.

Aflatoksyny - są wytwarzane przez niektóre szczepy Aspergillus flavus i A.Parasiticus. Optymalne warunki tworzenia to duża wilgotność i wysoka temperatura (kraje tropikalne i subtropikalne).

Najbardziej rozpowszechnione aflatoksyny to: B₁, B₂, G₁, G₂. Krowy karmione aflatoksynami B₁ i B₂, wydalają w mleku metabolity M₁ i M₂.

W największych stężeniach występują mykotoksyny: G₁ i G₂.

W Polsce największa wykryta ilość aflatoksyny B₁, wynosiła 2.8mg/kg paszy.

Alfatoksyny są bardzo odporne na działanie wysokiej temperatury, natomiast dość wrażliwe na działanie światła. Występują w różnych produktach spożywczych. Największe zanieczyszczenia notowano w orzechach ziemnych, nasionach oleistych, oraz w nasionach bawełny i kukurydzy

Obecność aflatoksyny stwierdzono w pszenicy, jęczmieniu, owsie, życie, ryżu, sorgo, mleku i jego przetworach. W Polsce w 12,7% badanych pasz zwierzęcych stwierdzono aflatoksyny.

Zagrożenia

• większe u dzieci (sposób odżywiania i większe spożycie na masę ciała),

• zawodowo - rolnicy i hodowcy zwierząt podczas przygotowania paszy, pracownicy młynów rozdrabniających orzechy ziemne i nasiona oleiste.

Aflatoksyny wchłaniają się głównie przez przewód pokarmowy. Największe ilości stwierdzono w wątrobie, ale też w nerkach, mięśniach i tkance tłuszczowej. Główne metabolity aflatoksyny B₁, to pochodne hydroksylowe. Wydalanie z moczem i żółcią.

Działanie toksyczne - stwierdzono zatrucia u:

- indyków,

- kaczek,

- kurcząt,

- świń,

- cieląt, karmionych paszą z aflatoksynami

Mają działanie rakotwórcze: 1mg/kg paszy - czas działania u gryzoni od 20 do 80 tygodni,

Powstają również nowotwory w innych narządach:

- okrężnica,

- żołądek,

- nerki,

- gruczoły łzowe,

- język,

- tchawica.

Ustalono poziomy tolerancji w wybranych produktach żywnościowych. Nie powoduje to jednak całkowitego zabezpieczenia ludzi

Ochratoksyny

Ochratoksyna A jest metabolitem 7 gatunków grzybów z rodzaju Aspergillus i 6 gatunków z rodzaju Penicillum. Wchłaniają się głównie z przewodu pokarmowego i szybko jest dystrybuowana. Najwięcej ochratoksyny A odkłada się w nerkach, a potem w wątrobie, mięśniach i tkance tłuszczowej. W organizmie rozpada się na ochratoksynę alfa i fenyloalaninę. Wydalana jest z moczem.

Ochratoksyna A najważniejszą mykotoksyną stwierdzoną w Polsce. Najczęściej występuje w zbożach. U zwierząt powoduje poważne uszkodzenia nerek.

Występowanie ochratoksyny A w mięsie wieprzowym, we krwi i wyrobach garmażeryjnych pochodzenia wieprzowego jest uważane za przyczynę nefropatii ochratoksynowej u ludzi (u 38% zbadanych w Polsce świń, krew była skażona ochratoksyną A). U ludzi ochratoksyna A występuje surowicy krwi (7,2% przypadków).

W badaniach wykazano działanie teratogenne ochratotoksyny A (uszkodzenia płodu), brak informacji o działaniu rakotwórczym i mutagennym.

Zearalenon jest naturalnym zanieczyszczeniem kukurydzy i zbóż. Pasza zawierająca tę mykotoksynę wywołuje u zwierząt zespół estrogeny (np. u loszek objawy polegały na powiększeniu sromu i gruczołów sutkowych, u bydła zahamowanie płodności i przedłuża ruję). Brak jest informacji o szkodliwym działaniu na ludzi.

Wymienione mykotoksyny tworzą się podczas przechowywania, dlatego ważne jest oczyszczanie produktów, schładzanie i wietrzenie, a także utrzymanie w czystości magazynów.

Fuminizyna. Do grupy groźnych mykotoksyn należy zaliczyć fuminizynę, produkowaną przez grzyby z rodzaju Fusarium. Produkowane są trzy odmiany fuminizyny: B₁, B₂, B₃, z których B₁ zdecydowanie przeważa (stanowi ok. 70% ogółu).

Powodują one dużo zmian patologicznych,np.:

• leukoencefalomalację u koni

• obrzęk płuc u świń

• uszkodzenie nerek i raka wątroby u szczurów

• u ludzi prawdopodobnie nowotwory przełyku i wątroby.

Nowe wymogi obowiązują od 1 lipca 2006 roku.

Na przykład dotychczas limit zawartości deoxyniwalenolu (DON) u zwierząt i w paszy wynosił 1250 μg/kg, a obecnie zaleca się 500 μg/kg.

Czynniki ryzyka (mykotoks.):

1. zmianowanie

1. eliminacja kukurydzy i pszenicy jako przedplony.

2. niszczyć resztki

3. uprawa odmian odpornych

2. warunki wzrostu

1. minimalizować stresy poprzez nawożenie i uprawę

2. nie nawadniać w czasie kwitnienia

3. zbiór

1. powinno być chłodno i sucho

2. należy czyścić i suszyć

3. jeśli zbierana jest pszenica powinno być suszone szybko i efektywnie

4. przechowywanie

1. < 14,5% wilgotności

2. zwalczać szkodniki

3. monitorować warunki (termiczne i wilgotnościowe)

Mykotoksyny	Działanie szkodliwe	Ocena toksykologiczna
Aflatoksyny B1, B2, G1, G2,	- kancerogenność, - hepatotoksyczność, - immunotoksyczność, - zaburzenie wzrostu, - alergenność	Działanie rakotwórcze dla człowieka (gr.1)
fumonizyny	- kancerogenność, - immunotoksyczność, - zaburzenia wzrostu, - zaburzenia oddychania, - zaburzenia układu krążenia, - cytotoksyczność, - neurotoksyczność,	Przypuszczalnie rakotwórcze dla człowieka (gr.2)
deoksyniwalenol	- immunotoksyczność, - teratogenność, - cytotoksyczność, - neurotoksyczność,	Brak dowodów rakotwórczych (gr.3)
Toksyny T-2 i HT-2	- kancerogenność, - hepatotoksyczność, - immunotoksyczność, - zaburzenia wzrostu, - zaburzenia oddychania - neurotoksyczność,	Brak dowodów rakotwórczych (gr.3)
Zearalenon	- kancerogenność, - hepatotoksyczność, - immunotoksyczność, - zaburzenia rozmnażania, - teratogenność,	Brak dowodów rokotwórczych (gr.3)

WYKŁAD 11. 03.01.2007

Opakowania żywności - definicje, funkcje

Definicja jakiegokolwiek produktu uwzględnia jego właściwości lub określenie celu, któremu ma służyć

Wszechstronność funkcji opakowań - brak jednoznacznej definicji. Ostatnia definicja mówi, że: „opakowanie to całokształt funkcji, jakie powinno spełniać”.

Definicja Bradleya: opakowanie chroni to, co sprzedaje i sprzedaje to, co chroni.

Definicja specjalisty Paine'a: opakowanie to skoordynowany system przygotowania towaru do transportu, dystrybucji, składowania, sprzedaży detalicznej i użycia przez konsumenta.

Definicja z normy ISO TC-122 WG5: opakowanie - zaprojektowany wyrób służący do zabezpieczenia i przygotowania wyrobu do dystrybucji, operacji logistycznych i termin wieloznaczny, określający opakowania konsumenckie, przechowalnicze, zbiorcze transportowe, wielokrotnego uzytku i inne.

Znaczenie opakowalnictwa: określiło pozycję jako jedną z ważniejszych sektorów gospodarki wielu krajów (materiały opakowalnicze, opakowania używane do pakowania).

FUNKCE OPAKOWAŃ
ochronna, logistyczna informacyjno - promocyjna, ekonomiczna, użytkowa, technologiczna, ergonomiczna,	ekologiczna, edukacyjna, hedonistyczna - zapewniająca przyjemność, towaroznawcza, marketingowa

Istnieją przesłanki pozwalające udowodnić istnienie dodatkowych funkcji opakowań - przyjmuje się dla uproszczenia, że opakowanie jest produktem jak każdy inny wyrób. Ciążą na nim bardziej zróżnicowane i odpowiedzialne zadania niż na pakowanych produktach.

Dla przykładu są to wymogi barierowości, odporności fizyko - mechanicznej, chemicznej, termicznej, podatności do formowania jednostek ładunkowych, automatyzacji prac magazynowych i transportowych

Opakowanie komplementarne - np. do kawy z dozownikiem, do jogurtu z łyżeczką

Nie można pominąć opakowań służących do przechowywania, podgrzewania i konsumpcji produktu oraz opakowań, które po wykorzystaniu mogą mieć inne zastosowanie (na przykład szklanka po kremie czekoladowym).

Na produkt działają z określonym natężeniem losowo zmienne czynniki, z których część może mieć wpływ pozytywny, a część destrukcyjny. Oba te procesy zachodzą równolegle.

Efekt przedłużenia trwałości produktu uzyskuje się przez:

- modyfikację warunków otoczenia,

- zastosowanie opakowań.

Nowoczesne technologie i urządzenia klimatyzacyjne, skuteczne metody konserwacji, doskonałe materiały opakowalnicze stosuje się, by spowolnić działanie mechanizmów degradacji produktów.

Nowoczesne opakowania i technologie ograniczają negatywny wpływ działający na produkt, lecz potęgują czynniki zabezpieczające produkt.

Ponad 30 lat temu stwierdzone, że nie ma interakcji produktu i opakowania. Obecnie istnieją opakowania wpływające na jakość produktu przez przedłużenie jego trwałości. Są to opakowania aktywnie stabilizujące zmiany w kryptoklimacie opakowania.

Opakowania monitorujące stan otoczenia i sterujące kryptoklimatem noszą nazwę inteligentnych.

Opakowanie jest również produktem i czynniki działające na produkt oddziaływają też na barierę ochronną.

Niezależnie od czynników zewnętrznych, na opakowania działa również sam produkt wraz z kompleksem środków konserwujących i stabilizujących. Przy niewłaściwym ich doborze powoduje uszkodzenie lub nawet zniszczenie opakowania.

Pakowany produkt może wchodzić w reakcje z materiałem opakowaniowym, tworząc szkodliwe związki chemiczne.

Często bywa tak że opakowanie jest na tyle istotnym elementem produktu, iż samo wymaga ochrony Powstaje więc łańcuch ochronny do stosowania do przechowywania produktu i ochrony opakowania.

Opakowanie nie może działać autonomicznie i musi być dostosowane do konkretnego produktu. Należy też dostosować parametry opakowania do wymagań całego systemu - realizacji nie tylko funkcji ochronnych, ale i zadań logistycznych, marketingowych, informacyjno - promocyjnych itp.

Każdy system składa się z jednego lub kilku obiektów. Kształtowanie ich jakości odbywa się już w fazie intelektualnej powstawania poszczególnych części składowych systemu, ich produktu, a nawet w czasie tworzenia produktu, eksploatacji itd.

Ze względu na rolę jaką odgrywa opakowanie, jego jakość powinna być znaczna Osiągnięta jakość opakowania jest wynikiem kompromisu między wymogami jakościowymi, a ekonomicznymi opakowań.

Opakowanie jest swojego rodzaju wizytówką zapakowanego w nie produktu. Po obejrzeniu opakowania konsument odnosi pierwsze wrażenia co do zawartości. Szata graficzna, konstrukcja powinny budzić zaufanie i być atrakcyjne.

Opakowanie konsumenckie nie może zawierać substancji szkodliwych dla człowieka, które na przykład migrując do produktu spożywczego, a następnie przenikając do organizmu, mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia i życia.

Właściwe bezpieczeństwo zdrowotne zapewnić musi producent, natomiast rolą państwa jest zapewnienie skutecznej kontroli. W Polsce obowiązek oceny sanitarno - higienicznej → PZH (Państwowy Zakład Higieny).

Opakowanie umożliwia nie tylko identyfikację, a informuje o rodzaju produktu, jego właściwościach i umożliwia sprzedaż samoobsługową.

Opakowanie nie stanowi samodzielnego elementu promocyjnego wyrobu, jest częścią strategii marketingowej.

Informacje są przedstawiane za pomocą „języka”, który mimo braku zwerbalizowanej formy jest rozumiany przez nabywcę.

Firma za pomocą opakowań przekazuje informacje o produkcie.

Funkcje logistyczne opakowania związane są z realizacją podstawowych celów logistyki, mówiących o dostawie niezbędnych produktów do odbiorcy w określonym miejscu oraz we właściwym stanie i czasie.

Opakowanie musi zapewniać optymalne warunki pracy stawiane przez prace magazynowe, transportowe, , informacyjne - przy minimalnych kosztach (możliwość piętrzenia, efektywne wykorzystanie powierzchni magazynowej).

Optymalizacja wymiarów i kształtu opakowań wiąże się z właściwym wykorzystaniem środków transportu.

Funkcje kompletacyjne i informacyjne dla handlu hurtowego sprowadzają się do formowania zestawów asortymentowych dla poszczególnych odbiorców przy maksymalnym wykorzystaniu środków transportu

Funkcja proekologiczna powoduje zmniejszenie strat wyrobów, których wyprodukowanie spowodowałoby większe obciążanie środowiska niż niesie ze sobą produkcja opakowań.

Jak podaje WHO, w niektórych krajach z powodu złej jakości opakowań ulega zepsuciu ok. 50% owoców i 30% roślin strączkowych.

Opakowania wytwarzane w obecnej formie wymagają szczególnej troski, by skutki ich stosowania stanowiły minimalne zagrożenie dla środowiska naturalnego.

Przykłady: przyroda daje rozwiązania problemu. Opakowania wypracowane przez system biologiczny mają za zadanie zapewnienie trwania gatunku - jaja kurze - skorupka uniemożliwia wydostanie się zawartości na zewnątrz i ochrania treść jaja przed czynnikami zewnętrznymi. Orzech kokosowy - twarda łupina do przemieszczania z prądami morskimi.

Wszystkie te produkty podlegają recyklingowi (pełna ekologiczność opakowań).

System wzrostu ilości i jakości wskaźników produkcji opakowań w Polsce. Rozwój asortymentowy materiałów opakowaniowych.

Ilość opakowań wykorzystywanych w niektórych krajach:

- USA: 400kg na osobę/rok,

- Japonia: 450kg,

- UE: 140kg,

- Polska: 60 - 70kg.

Maszyn produkujących materiały opakowaniowe i opakowania oraz maszyn sortująco - dozujących produkuje się w kraju niewiele.

Dąży się do tego aby opakowania były:

- b. funkcjonalne,

- mniej szkodliwe dla środowiska.

	Polska		Europa
Opakowania	2000	2005	2000	2005
drewniane	3	1,9	7,1	6,5
szklane	14,5	9,6	7	6,3
metalowe	28,1	25	20,2	18,8
tw.elastyczne	11,4	15,7	16	16,9
opak. sztywne	17,4	22	18,2	21,1
tekturowe	25,6	25,8	31,5	30,4

Europejski rynek opakowań elastycznych: zakąski, żywność, napoje, produkty nieżywnościowe.	Wskaźnik wzrostu ilości opakowań na napoje: - mleko: 1,8; - napoje spirytusowe: 0,3; - wino: 0,9; - piwo: 2,2; - napoje energetyczne: 12,4, - soki: 4,5; - napoje niegazowane: 2,3.
Udział regionów w produkcji opakowań na napoje: - Europa: 43%, - USA: 37%, - Azja: 16%, - pozostałe: 4%.	Udział materiałów w opakowaniach na napoje: - papier: 45%; - tworzywa sztuczne: 40%; - szkło: 10%; - metal 5% .

emulgują tłuszcze

Wozy dalekodystansowe

---