biokonzerviranje proizvoda akvakulture - hgk
TRANSCRIPT
Biokonzerviranje proizvoda akvakulture
J. Frece, I. Čanak, A. Gavrilović, J. Jug-Djaković, Ž.
Jakopović, D. Kostelac, K. Markov
Sveučilište u Zagrebu
Prehrambeno-biotehnološki fakultet
Laboratorij za opću mikrobiologiju i
mikrobiologiju namirnica
Prof. dr. sc. Jadranka Frece
Prodekanica za znanost
Prehrambeno-biotehnološki fakultet
Sveučilište u Zagrebu
Znanost i tehnološki razvoj odvijaju se u globalno izmijenjenim okolnostima koje obilježava
recesija, ne samo u Hrvatskoj već i razvijenim zemljama Europe. Europska unija, suočena s
potrebom za efikasnijom i profitabilnijom preobrazbom, donosi strategiju Europa 2020.
Programski okvir Obzor 2020., u kojem su definirani prioriteti razvoja EU u navedenom razdoblju,
a koji uključuju izvrsnu znanost, industrijsko vodstvo i društvene izazove vezane uz
zdravlje, hranu, energiju, promet i klimu, te uključujuće i sigurno društvo.
Sukladno postavljenim ciljevima EU u području istraživanja, razvoja, inovacija i tehnologije,
izrađene su strategije razvoja na državnoj razini.
Za Hrvatsku je temeljni cilj „Jačanje istraživanja, tehnološkog razvoja i inovacija“, obuhvaćen
prioritetnim područjem ulaganja u „Jačanje konkurentnosti gospodarstva“.
Kako je u okviru Hrvatskog klastera konkurentnosti prehrambeno-prerađivačkog sektora
definirana vizija prehrambeno-prerađivačkog sektora do 2020. godine, a koja glasi:
„Prehrambeno-prerađivački sektor ključni je pokretač održivog gospodarskog razvoja
Republike Hrvatske te je baziran na učinkovitoj upotrebi resursa, primjeni znanja i
inovacija u proizvodnji visoko kvalitetne tradicionalne i funkcionalne hrane“, vidi se da je
istraživačka djelatnost PBF-a ključna u strategiji gospodarstva RH.
Prirodna bogatstva poljoprivrednim površinama i vodom.
Tradicija u poljoprivrednoj proizvodnji.
Proizvodnja tradicionalnih prehrambenih proizvoda.
Biokonzerviranje proizvoda akvakulture (Tradicionalna fermentirana hrana - izvor autohtonih
funkcionalnih starter kultura i njihova primjena u proizvodnji personalizirane hrane i zdravlja)
Hrvatski tradicionalni prehrambeni proizvodi
“Istarski pršut”
“Torkul” maslinovo ulje
“Cetinski sir”
“Drniški pršut”
“Paški baškotin”
“Dingač”
“Paški sir”
“Slavonski domaći kulen”
“Stara slavonska šljivovica/Slavonka”
Tradicionalni prehrambeni proizvodi – šansa na tržištu
Hrvatska je mala zemlja u ekonomskoj reformi i tranziciji.
Ne može biti konkurentna s količinom.
Može konkurirati s prepoznatljivim visoko kvalitetnim proizvodima – osigurati zdravstveno
(mikrobiološki) ispravne proizvode.
U Hrvatskoj se, prirodno fermentirani proizvodi tradicionalno proizvode, dugi niz godina,
bez upotrebe komercijalnih starter kultura – različita mikrobiološka kvaliteta proizvoda.
Fermentirana hranaFermentirana hrana se može definirati kao hrana koja se dobiva
bioprocesiranjem, koristeći mikroorganizme i njihove enzime za
dobivanje željenih karakteristika kvalitete.
• oko 30 % svjetske zalihe hrane bazirano je na fermentiranim
proizvodima
• autohtone starter kulture – prirodno prisutna populacija mikroorganizama iz
proizvoda, odgovorna za aromu, boju i konzistenciju.
• komercijalne starter kulture – unešeni (dodani) mikroorganizmi u određeni
proizvod s ciljem oplemenjivanja namirnice proizvodnjom određenih metabolita.
• Najvažnije takosonomske grupe mikroorganizama koje su
uključene u fermentaciju hrane kao starter kulture:
- Bakterije mliječne kiseline
- Kvasci
- Plijesni
• Mikrobni metabolizam i ekstracelularni enzimi imaju značajan
utjecaj na nutritivni sastav fermentirane hrane.
CILJ - izolacija autohtonih starter kultura iz tradicionalnih fermentiranih proizvoda,
njihova karakterizacija, proizvodnja, te formiranje nove “banke” autohtonih
(specifičnih) funkcionalnih starter kultura, za personaliziranu prehranu i
zdravlje.
Autohtone funkcionalne starter kulture – temelj funkcionalne i personalizirane
prehrane
Novija istraživanja i pristupi u personaliziranoj prehrani i zdravlju, a kojima se bave
istraživači PBF-a u Laboratoriju za opću mikrobiologiju i mikrobiologiju namirnica, idu u
smjeru izolacije i identifikacije širokog spektra prirodno prisutne mikrobne populacije na
tradicionalnim fermentiranim proizvodima, selekcijskih i tehnoloških kriterija za
probiotičke i funkcionalne starter kulture, te dobivanje „hrvatske banke“ autohtonih
starter kultura (ASK) za personaliziranu prehranu i zdravlje.
ZAŠTO KORISTITI AUTOHTONE FUNKCIONALNE
STARTER KULTURE?
- sve je veći trend zaštite i konzerviranja hrane na prirodan način - primjenom bioprotektivnih kultura
(mikroorganizmi-starter kulture), koje svojim rastom i proizvodnjom metabolita, organskih kiselina i
bakteriocina spriječavaju kvarenje i produžuju vijek namirnice.
Tako prikladno formulirana hrana, nudi potrošačima prehrambene proizvode koji imaju visok potencijal
ne samo zaštititi hranu od kvarenja, već na različite načine pozitivno utjecati na zdravlje čovjeka –
FUNKCIONALNA HRANA.
Definirane autohtone funkcionalne starter kulture će dodatkom u sirovine za fermentirane proizvode
imati ulogu zaštite u konzerviranju – biokonzerviranje (na taj način je smanjena upotreba sintetskih
aditiva), očuvanju namirnice i oznaku funkcionalnog autohtonog proizvoda. Tako prikladno formulirana
personalizirana hrana, nudi potrošačima prehrambene proizvode koji imaju visok potencijal ne samo
zaštititi hranu od kvarenja, već na različite načine pozitivno utjecati na zdravlje čovjeka - funkcionalna
hrana.
Nudi poboljšana senzorska svojstva i aromu, karakterističnu za zemljopisno područje tradicionalnog
fermentiranog proizvoda, teksturu, boju i konzistenciju proizvoda, ujednačuje mikrobiološku i senzorsku
kvalitetu proizvoda, dulji rok trajnosti i skraćeno vrijeme zrenja (ekonomičnost) proizvoda, smanjuje
gastrointestinalne probleme kod potrošača i jača imunitet.
Prednost korištenja autohtonih starter kultura: - duži vijek trajnosti proizvoda (kroz proizvodnju antimikrobnih supstancija: mliječna kiselina, octena kiselina, diacetil,
vodikov peroksid, bakteriocini) – biokonzerviranje – smanjena upotreba sintetskih aditiva
- dobivena željena aroma, boja i konzistencija proizvoda
- skraćeno vrijeme zrenja
- uz korištenje funkcionalnih starter kultura – poboljšana kvaliteta proizvoda -funkcionalna hrana
- prilagođeni rastu u određenoj sirovini, jer su iz nje izolirani
- i dalje tradicionalni proizvod, ujednačene mikrobiološke i senzorske kvalitete karakteristične vrhunske
prepoznatljive arome - poboljšanih svojstva
Primjenom funkcionalnih autohtonih starter kultura:
- skraćeno je vrijeme fermentacije kiselog kupusa na 28 dana (u praksi spontana fermentacija traje 40-60 dana)
-postignut ekološki učinak (dvostruko smanjenje dodatka kuhinjske soli)
-Tehnologijski projekt (2011-2013.) UNAPRJEĐENJE TEHNOLOGIJE I KOMERCIJALIZACIJA TRADICIONALNIH
MESNIH PROIZVODA (TMP) rezultirao:
Skraćeno zrenje kulena (za dva mjeseca) i bolja senzorska svojstva kulena
1. Patent applications P20130089A: "Formulation of bacterial starter cultures for the production of dry sausage and
its use„ (Frece J., Kovačević D., Markov K.)
2. Patent applications P20130569A: "Use of probiotic bacterial cultures Lactobacillus plantarum 1K for the production
of functional foods„ (Frece J., Kovačević D., Markov K.)
Disertacija: Primjena probiotičkih kultura Lactobacillus plantarum B i Lactococcus lactis subsp. lactis S1 za
poboljšanje organoleptičkih i funkcionalnih svojstava sira iz mišine (Marija Vrdoljak, 2016.) rezultirala: skraćeno zrenje
sira na 45 dan, bolja senzorika
Izolacija potencijalnih funkcionalnih starter kultura
Uzorkovanje Kultivacija na selektivnim podlogama Mikroskopija
Identifikacija izolata API testovima Identifikacija izolata molekularnim metodama do razine vrste
Primjena bioloških metoda konzerviranja proizvoda akvakulture – ekološki
način povečanja sigurnosti i održivosti (PoC 2014.-2015.)
Disertacija - Iva Čanak, mag.ing.
Tablica 1. Bakterije mliječne kiseline identificirane u uzorcima riba i
školjkaša pomoću biokemijskih metoda (API testovi)
Proizvodi akvakulture
Mikrobiološka slika školjkaša
Izolirane bakterije iz uzoraka školjkaša
Listeria sp.
sulfidoreducirajući klostridiji
Salmonella sp
Escherichia coli
Vibrio cholerae
Vibrio parahaemolyticus
Pseudomonas aeruginosa
Određivanje antimikrobne aktivnosti izolata BMK
Identified protein MS2 peptide fragment
gi|27544860|gb|AAO18426.1| plantaricin NC8 beta peptide precursor SSLSQIEGGSVPTSVYTLGIK
gi|489738575|ref|WP_003642670.1| bacteriocin immunity protein
[Lactobacillus plantarum]
AIPELQQALAK
gi|505193753|ref|WP_015380855.1| bacteriocin activator [Lactobacillus
plantarum]
EYAGLSDTSGTLDSQFMAALLNMSAFTLVADGYEKIR
gi|503120545|ref|WP_013355220.1| bacteriocin activator [Lactobacillus
plantarum]
DGDIK
1
Tablica 2. Prisutnost bakteriocina potvrđena LC-MS/MS
Dokazivanje moguće prisutnosti bakteriocina
Dokazivanje prisutnosti bakteriocina u probiotičkom soju
Potvrda gena PCR metodom
plnA (220 bp)
Biokonzerviranje proizvoda akvakulture
1. RIBE (orada i lubin)
Tretman svježe ribe kupkom s probiotičkim
sojem
Tretman svježe ribe injekcijom s probiotičkim
sojem
Tretman svježe ribe
kombinacijom kupke i injekcije
Najbolji tretman: kupka s probiotičkim sojem
Rok trajnosti produljen je na 10 dana u odnosu na kontrolu, koja je bila mikrobiološki neispravna nakon 3. dana
Koncentracija histamina u svim uzorcima je bila ispod limita detekcije
Usporena je sinteza TMA (trimetilamin)
Biokonzerviranje proizvoda akvakulture
2. ŠKOLJKAŠI (kamenica i dagnja)
Školjkaši iz mora
Školjkaši iz tanka
(deporirani)
Školjkaši s dodatkom
BMK
Školjkaši (dagnje i kamenice)
Rok trajnosti kamenica i dagnji je produljen na 7 dana u odnosu na kontrolu koja je bila mikrobiološki neispravna nakon 3. dana
Povećano preživaljavanje školjkaša uz dodatak probiotičkog soja
Inovativno
Zdravo i ukusno
Ekološki održivo
Bez konzervansa
Prirodno produljena trajnost
Marinade
Prijava patenta P20151411A: “Formulacija, postupak dobivanja i upotreba marinade
od gorke naranče s Lactobacillus plantarum O1 za konzerviranje ribe i plodova
mora” J. Frece, A. Gavrilović, K. Markov, J. Jug-Dujaković
Prednosti korištenja funkcionalnih autohtonih starter kultura
Poboljšanje arome i
teksture proizvoda
Sprečavanje kvarenja
Produžavanje vijeka
trajanja proizvoda
Natjecanje za mjesta vezanja
u intestinalnom traktu
(“competitive exclusion”)
Pozitivan učinak na ravnotežu
crijevne mikroflore
Modulacija imunološkog sustava
Inhibicija patogena
Skraćeno vrijeme zrenja
proizvoda
TEHNOLOŠKA SVOJSTVA FUNKCIONALNA SVOJSTVA
Prilagođeni rastu u
određenoj sirovini
Postizanje autentične
arome
Vezanje mikotoksina
pomoću BMK
Personalizirana prehrana i
zdravlje
Smanjenje gastrointestinalnih
problema
Biokonzerviranje bez
dodataka aditiva
Prof. dr. sc. Jadranka Frece
Prodekanica za znanost
Laboratorij za opću mikrobiologiju i
mikrobiologiju namirnica
Prehrambeno-biotehnološki fakultet Zagreb
email: [email protected]
tel. 01 4605 284
Autochthonous
functional starter cultures