.
Kada se sirovi beli luk doda prehrambenim proizvodima, on bez sumnje daje prijatan ukus i obezbeđuje poželjne osobine očuvanja površinske strukture i zadržavanja vode. Najveći deo sirovog belog luka čini voda. Sušenje ili ekstrakcija arome smanjuju ukupnu količinu što na kraju dovodi i do snižavanja troškova transporta i skladištenja. Obrada, međutim, može dovesti do neželjenih promena u izgledu. Pri preradi, takođe, dolazi i do promene prirodno izbalansirane arome i ukusa.
Sve je veća potražnja tržišta za proizvodima od belog luka. Flekice od belog luka, prah od belog luka, ulje belog luka i sok od belog luka su neke od obrađenih formi belog luka koje se koriste u prehrambenoj industriji. Takođe se prave i kapsule i tablete belog luka i ovi proizvodi imaju tržište zbog svojih značajnih medicinskih vrednosti.
.

Sušenje belog luka

Šematski prikaz procesa sušenja belog luka je dat na slici 3. Glavica belog luka se razdvaja na pojedinačne čenove prolaskom kroz valjke prevučene gumom koji vrše dubinski pritisak kako bi razdvojili glavicu bez oštećenja čenova. Čenovi dolaze na inspekciju, a potom im se labava tanka opna uklanja usisavanjem. Čenovi se zatim peru u mašini za ispiranje. U ovoj fazi se ispiranjem odvajaju korenski ostaci. Zatim se obavlja sečenje na posebno napravljenoj mašini za sečenje velike brzine. Iseckani čenovi belog luka se šire po trakama za sušenje koje su u određenom redosledu grupisane u kontejnere za transfer. Za sušenje se koriste tunelske sušnice. Jedna takva je prikazana na slici 2. Kontejneri se postavljaju u ove tunele i preko traka za sušenje se pušta vreo vazduh. Iseckani čenovi belog luka se isušuju na oko 10 posto prvobitne vlažnosti u operaciji koja traje od 10-15 časova na temperaturi od 60-65ºC. Međutim, poželjno je da se prilikom sušenja temperatura održava ispod 57ºC (Peter, 2001).

Slika 2. Tunelska sušnica

Deo preostale vlage se obično uklanja u završnoj operaciji u kojoj se čenovi belog luka odlažu u velike kontejnere, kroz koje se pušta topao vazduh temperature 40ºC (Peter, 2001). Prilikom ovih operacija sušenja temperatura mora biti kontrolisana kako bi se izbeglo da čenovi potamne. Pošto su kriške osušene, podležu inspekciji kako bi se uklonili manji komadi ili veći a koji su delimično osušeni. Manji komadi mogu činiti jednu trećinu konačnog sušenog proizvoda i oni se obično melju u prah. Veći komadi mogu biti prepolovljeni i dosušeni. Tako dobijene kriške se pripremaju u formi flekica. Mlevenje i pakovanje praha belog luka se obavlja u uslovima male vlažnosti vazduha kako bi se izbeglo stvaranje gromuljica. Prahu se pre pakovanja dodaju antihigroskopna sredstva za sprečavanje zgrudnjavanja: kalcijumova so masnih kiselina (E 470a) i magnezijumova so masnih kiselina (E 470b). Beli luk se za potrebe tržišta suši do 6,5 % vlažnosti (Peter, 2001).
Sušeni beli luk je dostupan u šest različitih formi: u prahu, samleven, neobrađen, granuliran, iseckan i u kockicama. Utvrđeno je da se od oko 5 kg svežih glavica luka skupljenih sa polja dobija 1 kg osušenog proizvoda. Takođe je na osnovu hemijskih, mikrobioloških i senzornih ocena zabeleženo da je maksimalna temperatura za proces sušenja belog luka 60ºC (Peter, 2001). Skladištenje praha belog luka se najbolje postiže u kontejnerima.
Prah belog luka, bez mirisa, kao dodatak za jačanje zdravlja može biti proizveden deaktivacijom enzima alinaze tretiranjem belog luka fumarnom kiselinom. Sušeni beli luk je podložan promeni boje. Potamnjenje je vezano za neenzimatske Maillard-ove reakcije i može se sprečiti snižavanjem temperature.

Slika 3. Šema sušenja belog luka (Peter, 2001)

Postoje i negativni efekti obrade na kvalitet i jačinu arome belog luka. Sušenje se povezuje sa gubitkom više od 90% jačine arome. Ovo predstavlja potencijalni problem okruženja, ali i značajan ekonomski gubitak. Ispitano je poreklo ovih gubitaka i zaključeno je da se oni javljaju neposredno pre dostizanja krajnjeg stepena vlage.
.

Kvalitet sušenog belog luka

Kvalitet svežih plodova koji se koristi u prerađivačkoj industriji određuje u velikoj meri i kvalitet završnog proizvoda. Ne može se očekivati od sirovine lošeg kvaliteta finalni proizvod visokog kvaliteta, čak i uz najbolje metode obrade. Neophodan korak u procesu dobijanja kvalitetnog proizvoda je upoznavanje sa prirodom sirovog materijala i sa njegovim mogućim nedostacima. Isto tako, je veoma bitno i temeljno poznavanje mogućih uticaja nedostataka loše sirovine na efikasnost procesa obrade. Glavica belog luka bi trebalo da bude ubrana u odgovarajućoj fazi zrelosti i ostavljena u redovima po polju kako bi se osušila i sačuvala. Posle oko nedelju dana ili kada se dobro osuše, glavice se okreću na gore i baštenskim makazama se odstranjuje lišće i korenje. Obolele i oštećene glavice se odvajaju. Čenovi se razdvajaju i sortiraju na osnovu kvaliteta. Uklanjaju se plesnivi čenovi, prljave spoljne opne, peteljke, lišće i korenje po Međunarodnom standardu za sušeni beli luk (Allium Sativum L.) ISO-5560:
• Opšti izgled: Sušeni beli luk bi trebalo da bude usaglašen sa zahtevima ovog Međunarodnog standarda i posle procesa rehidratacije bi trebalo da povrati osobine slične onima koje poseduje svež beli luk.
• Boja: Boja sušenog belog luka bi trebalo da odgovara sorti belog luka koja se uzgaja, tj. da bude između bele i oker boje. Proizvod bi trebalo da bude bez sprženih i ispečenih delova.
• Miris: Sušeni beli luk bi, posle rehidratacije metodom koji je propisan Međunarodnim standardom, trebalo da ima karakterističan, prodoran miris, bez uticaja drugih mirisa i bez mirisa koji dolaze od memljivih, užeglih, fermentiranih ili izgorelih delova.
• Aroma: Aroma sušenog belog luka se procenjuje posle rehidratacije u skladu sa metodom koja je propisana Međunarodnim standardom. Trebalo bi da bude kao aroma delimično skuvnog belog luka i bez uticaja drugih aroma koje potiču od memljivih, užeglih, fermentiranih ili izgorelih delova.
• Prisustvo insekata, memle i sl.: Sušeni beli luk bi trebalo da bude bez živih insekata i praktično bez plesni, mrtvih insekata, delova insekata i glodarske zagađenosti vidljive golim okom ili pod tim uvećanjem ako je to neophodno u nekom posebnom slučaju. U slučaju nedoumice, zagađenost belog luka koji se nalazi u obliku praha bi trebalo odrediti metodom propisanim u ISO-1208.
• Strane materije: Ukupan postotak svih stranih materija, tj. materija koje su isključivo biljnog porekla, kao što su delovi opni i korenja ne bi smeli da pređu 0,5% (m/m).

Tabela 6. Hemijski zahtevi za sušeni beli luk (Peter, 2001)

Sušeni beli luk može biti podeljen u dole navedene šire kategorije:
• Sušene kriške belog luka - proizvod koji se dobija sečenjem čenova belog luka u kriške i uklanjanjem komada manjih od 4 mm prosejavanjem.
• Sušene ljuspice belog luka ili komadi - proizvodi koji se dobijaju prolaskom kroz sito čiji su otvori veličine od 1,25 mm do 4 mm u zavisnosti od slučaja. Ovi komadići nemaju nikakav definisan oblik.
• Sušeni griz belog luka - proizvod koji se dobija prolaskom kroz sito čiji su otvori veličine 250 m do 1,25 mm.
• Beli luk u prahu - homogenizovani proizvod kod kojeg 95% prolazi kroz sito čiji su otvori veličine 250 m.
Sušena glavica belog luka bi trebalo da se uklapa u zahteve za hemijskim i fizičkim osobinama određenim u tabeli 6.
Garlico Industries, Mandsaur, Madhya Pradesh iz Indije je takođe dala specifikaciju praha belog luka na način na koji se to zahteva u SAD (tabela 7).

Tabela 7. Specifikacija belog luka (Peter, 2001)

Zahtevi za uzorkovanje su sledeći:
• Sušeni prah belog luka ili griz: Uzimanje uzorka proizvoda se obavlja u skladu sa ISO 948, korišćenjem kupastog uzorka ili nekog drugog odgovarajućeg implementa kako bi se dobio sterilan ili reprezentativan uzorak.
• Sušene kriške, ljuspice ili komadići belog luka: Određeni problemi se javljaju kao posledica krtosti proizvoda i opasnosti smeštaja u kontejner. Stoga je neophodno uzeti sav sadržaj jednog kontejnera zato što se, tokom transporta, beli luk raspoređuje tako da veći parčići budu na vrhu, manji na dnu kontejnera.
• Test metode: Uzorci sušenog belog luka bi trebalo da budu testirani da li se slažu sa zahtevima propisanim ovim Međunarodnim standardom služeći se metodama fizičke, senzitivne i hemijske analize koje su navedene u tabeli 6.

Prilikom pakovanju sušeni beli luk bi trebalo odlagati u čiste, čvrste i suve kontejnere, napravljene od materijala koji ne utiču na proizvod, već ga štite od svetlosti i ulaska vlage. Pakovanje bi takođe trebalo da bude u skladu sa državnim propisima koji se odnose na zaštitu životne sredine. Sledeće pojedinosti bi trebalo da se nalaze na svakom paketu direktno ili bi trebalo da su označene na etiketi zakačenoj za paket:
• ime proizvoda, botaničko ime i komercijalno ime (brend), ako postoji;
• ime i adresa proizvođača ili onog ko pakuje ili fabrički žig, ako postoji;
• kod ili serijski broj;
• neto težina;
• zemlja proizvođač;
• ostale informacije koje traži naručilac, kao što su godina proizvodnje i datum pakovanja, ako je poznat;
• ukazivanje na gore pomenuti Međunarodni standard, i
• da li proizvod sadrži aditive, i ako da, koje, u slučaju zemalja u kojima su oni dopušteni.

Metode rehidratacije i senzorne procene sušenog belog luka su:
• Kriške belog luka. Posuda, od oko 500 ml zapremine napravljena od materijala koji neće uticati na pojavu drugačijeg ukusa ili uticati na boju preparata, činija od porcelana ili bele pečene gline i nerđajuća čelična kašika čine aparuturu koja se koristi pri rehidrataciji. Koristi se prirodna, pijaća voda, po sastavu što neutralnija moguća. Izmeri se uzorak od 10 g ± 0,1 g i stavi u posudu koja sadrži 500 ml hladne vode, a zatim sipa u činiju. Odmah zatim se sprovodi procena čulima o izgledu te vode (boja i bistrina), boji preparata, mirisu, osetljivosti i aromi.
• Beli luk u prahu, grizu, ljuspicma ili komadićima. Posuda od oko 1000 ml zapremine napravljena od materijala koji neće uticati na pojavu drugačijeg ukusa ili uticati na boju preparata, činija od porcelana ili bele pečene gline i nerđajuća čelična kašika čine aparuturu koja se koristi pri rehidrataciji. Kao reagensi se koriste brašno napravljeno od najskorije žetve pšenice i za koje se zna da je dobrog kvaliteta, zajedno sa prirodnom, pijaćom vodom, po sastavu što neutralnije mogućom. 1000 ml hladne vode se sipa u posudu i dodaje se 30 g brašna, uz konstantno mešanje. Ova mešavina se zatim zagreva i konstantno meša sve dok ne dostigne tačku ključanja, a zatim se krčka još oko 2 min. Merenje težine se vrši do preciznosti od 0,001 g, 0,4 g belog luka se zatim stavlja u činiju. Zatim se dodaje 250 ml pripremljene tekućine i ostavlja se da odstoji oko 5 minuta. S vremena na vreme se promeša. Potom se vrši čulna procena mirisa i arome.

Tabela 8. Mikrobiološke karakteristike sušenog belog luka (Peter, 2001)

Ispitivanja obavljena u laboratorijama od strane proizvođača i korisnika ovog proizvoda su pokazala da se mikrobiološke karakteristike, poput onih navedenih u tabeli 8. mogu smatrati prihvatljivim. One su čisto informativnog karaktera.
Pakovanja sušenog belog luka bi trebalo da budu smeštena u pokrivenim skladištima, dobro zaštićena od Sunca, kiše i prekomerne toplote. Skladište bi trebalo da bude suvo, bez neprijatnih mirisa i zaštićeno od napada insekata i drugih štetočina. Tokom transporta, kontejneri bi trebalo da budu jasno obeleženi znakovima upozorenja protiv nepažljivog rukovanja, koje bi moglo dovesti do oštećenja kontejnera. Oni bi trebalo da su suvi i hladni i smešteni daleko od brodskih kotlova i dna broda.
.

Ekstrakcija ulja

Isparljiva ulja čine 0,1 do 0,25 posto mase svežeg belog luka. Ulje belog luka se dobija destilacijom vodenom parom svežih čenova. To je braon crvenkasta tečnost veoma jake arome. U smislu arome, jedan gram ulja jednak je količini od 900 g svežeg belog luka ili 200 g sušenog praha belog luka. Velika pikantnost ulja belog luka otežava njegovu direktnu upotrebu. Ovo ulje se obično razblažuje drugim uljima od povrća.
Odavno je poznato da se iz belog luka destilacijom pomoću vodene pare može dobiti etarsko ulje karakterističnog i svojstvenog ljutog mirisa na beli luk. Od 1844. god. počinje proučavanje hemijskog sastava tog ljutog ulja. Godine 1892. i kasnije ustanovljeno je konačno da se etarsko ulje, dobijeno vodenom destilacijom posle vrenja smrvljenih glavica, sastoji od raznih alifatskih nezasićenih sumpornih jedinjenja-tiosulfinata koji su veoma nestabilni i preleze u disulfide i trisulfide. Tiosulfinati su jedinjenja koja su najvećim delom odgovorna za aromu i ukus. Tek 1944. god. iz belog luka je pomoću vode i alkohola, a zatim destilacijom pomoću vodene pare pod smanjenim pritiskom, izdvojena jedna uljasta, bezbojna, nepostojana supstanca koju su nazvali alicin.
Već 1947. god. utvrđena je hemijska građa, formula alicina. Dokazano je takođe da alicin nije prvobitna supstanca belog luka, već da je jedan od međuproizvoda fermentativnog raspadanja nekog većeg jedinjenja, odnosno da je oksidacioni proizvod dialildisulfida, koji je glavni sastojak ulja belog luka, neprijatnog mirisa i niske tačke ključanja.
Podaci o količini sastojka koji se naziva etarsko ulje belog luka veoma variraju. Nemačka farmakopeja navodi minimalni sadržaj od 0,2%. Dobija se destilacijom vodenom parom, ali i kombinacijom destilacije i ekstrakcije, da bi se dobilo 0,41 do 0,58% bezvodnog ulja. U svakom slučaju ulje je veoma heterogena smeša, u kojoj je, pomoću savremenih metoda analize, dokazano oko 25 ugljenikovih jedinjenja koja sadrže i sumpor.
Alicin i ajoen, koji važe uglavnom kao najdelotvorniji sastojci belog luka, nalaze se u najboljem slučaju samo u tragovima.
.

Ostali proizvodi

Beli luk se takođe proizvodi u formi soka belog luka i soli belog luka. Sok belog luka je tamna viskozna tečnost, koja je 12 puta jača od sušenog belog luka ili 50 puta jača od svežih čenova belog luka. So belog luka se sastoji od jedinstvene suve mešavine nejodirane soli, čiji je približni sastav prikazan u tabeli 9.

Tabela 9. Približan sastav soli belog luka (Peter, 2001)

So belog luka ne bi trebalo da sadrži više od 2,5% vlažnosti, više od 81% soli, a trebalo bi da sadrži potpuno suvi prah belog luka 18-19%, kao i 1-2% kalcijum stearata. So belog luka ima daleko veći kulinarski potencijal od praha belog luka, a jedna supena kašika soli je po snazi jednaka čenu belog luka (Peter, 2001).

.
Beli luk je jedan od najpoznatijih i najstarijih začina. Podaci o upotrebi ove biljke se nalaze u spisima svih starih civilizacija. I danas, hiljadama godina kasnije, popularnost belog luka ne jenjava. Zbog svog prepoznatljivog i specifičnog mirisa ova biljka je nezaobilazna u kulinarstvu, a njegova mnogobrojna lekovita svojstva osigurala su mu nezamenjivo mesto u svakodnevnoj ishrani.
Današnji život bi teško bilo zamisliti bez industrijski proizvedene hrane. Skoro da i nema biljke koja se koristi u ishrani, a da se industrijski ne prerađuje. Sasvim je prirodno onda, što je sve masovnija prerada belog luka i sve šira primena ove biljke.
Visoki sadržaj suve materije u belom luku čini ga pogodnim za sušenje, te proizvodnju praha ili granula.
Beli luk se, kao začin pri izradi raznih jela, koristi praktično širom sveta. U Americi se oko 50 % ukupne proizvodnje svežeg belog luka suši i prodaje proizvođačima hrane radi upotrebe u majonezima, salatama, proizvodima od paradajza i u nekoliko različitih procesa obrade mesa. Sirovi beli luk se koristi za izradu praha belog luka, soli belog luka, sirćeta belog luka, čipsa od belog luka i sira, čipsa od krompira, hleba od belog luka, mesnih zalogajčića začinjenih belim lukom i slanine začinjene belim lukom itd., koji se svi dobro prodaju na američkom tržištu. Takođe se na tržištu mogu naći i proizvodi u obliku belog luka u prahu, uključujući i razne smese belog luka. Ulje belog luka se ceni kao vredan aromatični agens, za upotrebu u pripremi jela od mesa, supa, konzervisane hrane i soseva.
Nizak sadržaj suve materije mladih lukova onemogućava njegovu industrijsku preradu i čini proces ekonomski neisplativim. Iako se ne praktikuje tehnološka prerada mladih sorti, to ne umanjuje njihov značaj u upotrebi u kulinarstvu širom sveta.

POREKLO I ISTORIJAT

Beli luk je veoma stara kulturna biljka. Smatra se da potiče iz centralne Azije, odakle se raširio i u područje Sredozemlja, gde se kao jedna od najstarijih kulturnih biljaka gaji još od pre pet do sedam hiljada godina. Stari Kinezi, Indusi, Jevreji, Egipćani i drugi narodi gajili su beli luk više vekova pre naše ere kao hranljivu, začinsku i lekovitu biljku. U staroj induskoj medicini beli luk je bio vrlo cenjen lek. Pre svega, upotrebljavan je kao opšti tonik, sredstvo za jačanje u slučajevima velikog broja bolesti: nemanja apetita, lošeg varenja, mršavosti i opšte slabosti, kašlja, kožnih bolesti, reumatizma, hemoroida i dr. Egipćani su znali za mnoge lekovite, aromatične, začinske i otrovne droge. Najviše su upotrebljavali luk. U Eberovim Papirusima (oko 1500. god. pre naše ere) spominju se razne lekovite biljke, pored ostalih i mnogo cenjeni beli luk. Stari Egipat bio je od ogromnog uticaja na celokupnu kulturu starih naroda: Feničana, Vavilonaca, Jevreja, Persijanaca i drugih. Svi ovi pustinjski ili polupustinjski narodi, manje-više stočarski i nomadski, upotrebljavali su gotovo redovno beli luk. Uticaj egipatske kulture osećao se i kasnije kroz ceo srednji i novi vek na sve narode oko Sredozemnog mora do današnjih dana. I danas narodi oko Mediterana najviše upotrebljavaju beli luk kao svakidašnju hranu, začin, lek i preventivno sredstvo protiv mnogih bolesti.

OPIS BILJKE

Predmet istraživanja ovog rada su dve sorte belog luka: Allium sativum var. sativum i Allium ampeloprasum, te je dat opis ove dve sorte. Obe sorte pripadaju porodici Aliacae.
Allium sativum L. - mladi beli luk je zeljasta biljka visine od dvadeset do četrdeset centimetara, s lukovicom jakog mirisa i ljutog ukusa. Listovi su izduženi, pljosnati, uzani, kožasti i završavaju se šiljkom. Svi učestvuju u stvaranju čena sa membranskom kožicom. Cvetovi su beli ili ružičasti na dugim drškama, grupisani u prost terminalni štit, koji se otvara pre cvetanja. Cvet je sastavljen od tri čašična i tri krunična, slobodna i trajna listića. Plod je tropregradan sa tri šava i tri lože, koje nose po dva semena. Seme je uglasto i tvrdo, crno, albumen mesnat.
Biljka je dugovečna svojom glavicom (bez rizoma), prostom ili obavijenom sa desetak čena, jajastih, duguljastih, stisnutih sa strane, malo savijenog i obloženog opštim omotačem. Cveta od juna do avgusta.
Allium ampeloprasum L. - ova vrsta luka je veoma slična belom luku. Biljke su bujne. Formira veoma krupnu lukovicu sa 3-5 čenova, oko koje rastu veoma sitne lukovice. Kod mladog luka cvetno stablo je visoko 120-150 cm. Cvast je svetlo ljubičasta, retko donosi seme u našim uslovima.
Razmnožava se čenovima čija masa ide i do 30 g, a može i sitnim lukovicama tako da se naredne godine dobijaju jednočene lukovice koje dostižu i do 40 g, koje mogu poslužiti za sadnju. Kod nas je malo rasprostranjen, gaji se u baštama.

HEMIJSKI SASTAV BELOG LUKA

Beli luk u svežem stanju prosečno sadrži: 62% vode, 5-6% proteina, 30% ugljenih hidrata, 0,15% masti, 0,1-0,36% etarskih ulja, zatim razne enzime (alinaza, arginaza, mirozinaza, peroksidaza, tirozinaza, dezoksiribonukleaza), holin, jod, vitamine B grupe, vitamin C, amid nikotinske kiseline, provitamin A, mineralne materije: kalijum, gvožđe, sumpor, kalcijum, fosfor, selen i dr. Pored navedenog, u belom luku ima i malo saponina, flavonoida i drugih sastojaka. Nema skroba već sadrži polioze slične inulinu. Sumpor je u belom luku vezan u derivatima alkilcisteina, u sulfidima, alkilpolisulfidima i aminokiselinama. Beli luk sadrži 11-35 mg/100 g sulfurnih jedinjenja. Približan sastav belog luka dat je u tabeli 1.

Tabela 1. Nutritivni sastav svežih/oljuštenih čenova belog luka i praha belog luka (Peter, 2001)

POREKLO I ISTORIJAT

Beli luk je veoma stara kulturna biljka. Smatra se da potiče iz centralne Azije, odakle se raširio i u područje Sredozemlja, gde se kao jedna od najstarijih kulturnih biljaka gaji još od pre pet do sedam hiljada godina. Stari Kinezi, Indusi, Jevreji, Egipćani i drugi narodi gajili su beli luk više vekova pre naše ere kao hranljivu, začinsku i lekovitu biljku. U staroj induskoj medicini beli luk je bio vrlo cenjen lek. Pre svega, upotrebljavan je kao opšti tonik, sredstvo za jačanje u slučajevima velikog broja bolesti: nemanja apetita, lošeg varenja, mršavosti i opšte slabosti, kašlja, kožnih bolesti, reumatizma, hemoroida i dr. Egipćani su znali za mnoge lekovite, aromatične, začinske i otrovne droge. Najviše su upotrebljavali luk. U Eberovim Papirusima (oko 1500. god. pre naše ere) spominju se razne lekovite biljke, pored ostalih i mnogo cenjeni beli luk. Stari Egipat bio je od ogromnog uticaja na celokupnu kulturu starih naroda: Feničana, Vavilonaca, Jevreja, Persijanaca i drugih. Svi ovi pustinjski ili polupustinjski narodi, manje-više stočarski i nomadski, upotrebljavali su gotovo redovno beli luk. Uticaj egipatske kulture osećao se i kasnije kroz ceo srednji i novi vek na sve narode oko Sredozemnog mora do današnjih dana. I danas narodi oko Mediterana najviše upotrebljavaju beli luk kao svakidašnju hranu, začin, lek i preventivno sredstvo protiv mnogih bolesti.

OPIS BILJKE

Predmet istraživanja ovog rada su dve sorte belog luka: Allium sativum var. sativum i Allium ampeloprasum, te je dat opis ove dve sorte. Obe sorte pripadaju porodici Aliacae.
Allium sativum L. - mladi beli luk je zeljasta biljka visine od dvadeset do četrdeset centimetara, s lukovicom jakog mirisa i ljutog ukusa. Listovi su izduženi, pljosnati, uzani, kožasti i završavaju se šiljkom. Svi učestvuju u stvaranju čena sa membranskom kožicom. Cvetovi su beli ili ružičasti na dugim drškama, grupisani u prost terminalni štit, koji se otvara pre cvetanja. Cvet je sastavljen od tri čašična i tri krunična, slobodna i trajna listića. Plod je tropregradan sa tri šava i tri lože, koje nose po dva semena. Seme je uglasto i tvrdo, crno, albumen mesnat.
Biljka je dugovečna svojom glavicom (bez rizoma), prostom ili obavijenom sa desetak čena, jajastih, duguljastih, stisnutih sa strane, malo savijenog i obloženog opštim omotačem. Cveta od juna do avgusta.
Allium ampeloprasum L. - ova vrsta luka je veoma slična belom luku. Biljke su bujne. Formira veoma krupnu lukovicu sa 3-5 čenova, oko koje rastu veoma sitne lukovice. Kod mladog luka cvetno stablo je visoko 120-150 cm. Cvast je svetlo ljubičasta, retko donosi seme u našim uslovima.
Razmnožava se čenovima čija masa ide i do 30 g, a može i sitnim lukovicama tako da se naredne godine dobijaju jednočene lukovice koje dostižu i do 40 g, koje mogu poslužiti za sadnju. Kod nas je malo rasprostranjen, gaji se u baštama.

HEMIJSKI SASTAV BELOG LUKA

Beli luk u svežem stanju prosečno sadrži: 62% vode, 5-6% proteina, 30% ugljenih hidrata, 0,15% masti, 0,1-0,36% etarskih ulja, zatim razne enzime (alinaza, arginaza, mirozinaza, peroksidaza, tirozinaza, dezoksiribonukleaza), holin, jod, vitamine B grupe, vitamin C, amid nikotinske kiseline, provitamin A, mineralne materije: kalijum, gvožđe, sumpor, kalcijum, fosfor, selen i dr. Pored navedenog, u belom luku ima i malo saponina, flavonoida i drugih sastojaka. Nema skroba već sadrži polioze slične inulinu. Sumpor je u belom luku vezan u derivatima alkilcisteina, u sulfidima, alkilpolisulfidima i aminokiselinama. Beli luk sadrži 11-35 mg/100 g sulfurnih jedinjenja. Približan sastav belog luka dat je u tabeli 1.

Tabela 1. Nutritivni sastav svežih/oljuštenih čenova belog luka i praha belog luka (Peter, 2001)

Proteini

Proteini su visokomolekularna, kompleksna organska jedinjenja, sastavljena od velikog broja aminokiselina i predstavljaju najvažniji sastojak žive materije. Aminokiseline delimo na esencijalne (organizam ih ne može sintetisati) i neesencijalne (organizam ih sintetiše). Biološka vrednost namirnice se ceni po sadržaju esencijalnih aminokiselina. Fiziološka uloga im je pre svega gradivna. Ako u ishrani nedostaje samo jedna aminokiselina, sinteza proteina je onemogućena. Najčešće se određuje ukupan sadržaj proteina, a samo u nekim slučajevima sadržaj pojedinih proteina. Od aminokiselina u belom luku najviše su zastupljene glutaminska kiselina-0,81%, arginin-0,63%, aspartanska kiselina-0,49%, leucin-0,31% i lizin-0,27%, (www.botanical-online.com). Sadržaj proteina u belom luku se kreće oko 5-6% (Vračar, 2001).

Ugljeni hidrati

Ugljeni hidrati su posle vode najzastupljeniji sastojci namirnica biljnog porekla. Čine 80% suve materije voća i povrća te predstavljaju važan izvor energije i rezervnu hranu organizma. Svi ugljeni hidrati se dele na monosaharide ili proste šećere, oligosaharide - koji se sastoje od dva ili više monosaharida i polisaharide čiji se molekuli sastoje od mnogo molekula monosaharida.
Monosaharidi se prema broju ugljenikovih i kiseonikovih atoma dele na trioze, tetroze, pentoze, heksoze itd. Od šestočlanih monosaharida (Slika 3.) u ljudskom organizmu se mogu naći: glukoza (grožđani šećer) kao najvažniji monosaharid, fruktoza (voćni šećer), galaktoza i manoza.
Od oligosaharida sa stanovišta ishrane, najbitniji su disaharidi: maltoza, laktoza saharoza i celobioza.
Od polisaharida najvažniji su skrob koji se kao rezerva ugljenih hidrata nalazi u biljkama (zrna žitarica, krtole, podzemna stabla, korenje i sl.) i glikogen (životinjski skrob) koji se kao rezerva nalazi u animalnim, pa i u ljudskim ćelijama. Sa fiziološkog aspekta, bitno je napomenuti da u polisaharide spadaju i celuloza, hemiceluloza, agar-agar kao i mnogi drugi.
Sadržaj ugljenih hidrata u belom luku se kreće do 30%, od kojih šećeri čine 21,5%, a celuloza 0,9% (Vračar, 2001).

Lipidi

Lipidi su organska jedinjenja čija karakteristika je da se rastvaraju u organskim rastvaračima. U analitici životnih namirnica, pod pojmom lipidi se podrazumevaju sve materije koje se iz nekog materijala ekstrahuju bezvodnim etrom, a koje posle jednočasovnog sušenja u sušnici ne ispare (Vračar, 2001). Ekstrakt lipida sadrži masti i druge slične supstance (voskovi, složeni lipidi, slobodne masne kiseline, steroli, vitamin, eterična ulja, plastidni pigmenti i sl.). Kod većine namirnica sadržaj lipida praktično odgovara sadržaju masti s obzirom na neznatan sadržaj pratećih sličnih supstanci. Na osnovu sadržaja masti namirnica ocenjuje se njihova energetska vrednost. Izuzev semena i nekih plodova koji sadrže znatne količine masti, namirnice biljnog porekla koje se koriste u ishrani, sadrže malu količinu masti (0,1-1%).
Sadržaj masti u belom luku iznosi oko 0,15% (Vračar, 2001).

Mineralne materije

Mineralne materije su neophodne za održavanje života i izgradnju svakog organizma te s toga predstavljaju veoma bitan sastojak svake namirnice. Voće i povrće se smatra veoma bogatim izvorom ovih korisnih materija (0,3-2%), što im uz bogat vitaminski sastav daje posebnu fiziološku vrednost. Sastav mineralnih materija voća i povrća čine pre svega metali: K, Ca, Na, Mg, Fe, Mn, Al, zatim u manjoj meri: Cu, Zn, Mo, Co i još neki oligoelementi kao i nemetali: S, P, Si, Cl, B, F. Pored navedenih „korisnih” metala i nemetala, u sastav mineralnih materija voća i povrća ulaze i tzv. toksični metali (Pb, As, Cd i Hg), koji u namirnice mogu dospeti preko sredstava za zaštitu bilja, u toku tehnološkog procesa prerade i zbog reakcije sadržaja sa neispravnom ambalažom. Maksimalno dozvoljena koncetracija toksičnih metala je regulisana zakonskim procesima.
Beli luk je namirnica bogata mineralnim materijama. Najviše su zastupljeni kalijum, gvožđe, sumpor, kalcijum, fosfor i selen. Ukupan sadržaj ovih materija se kreće oko 1,5% (Vračar, 2001).

Vitamini

Vitamini su organska jedinjenja koja ljudski organizam ne sintetiše a koja su neophodna za održavanje života. Nemaju gradivnu niti energetsku ulogu, ali učestvuju u pretvaranju energije i regulaciji metabolizma strukturnih jedinjenja. Vitamini su veoma važni sastojci voća i povrća i u kombinaciji sa mineralnim materijama čine ove namirnice fiziološki veoma vrednim. Zadatak svakog tehnološkog procesa je da ih sačuva u najvećoj mogućoj meri. Prema rastvorljivosti, vitamini se dele u dve grupe: rastvorljivi u vodi (hidrosolubilni) i rastvorljivi u mastima (liposolubilni). Vitamini koji se najčešće nalaze u voću i povrću su: vitamin C (L-askorbinska kiselina), vitamin A (β-karoten), B1 (tiamin), B2 (riboflavin), B6 (piridoksin), B3 (pantotenska kiselina), H (biotin), PP (nikotinska kiselina), D, E itd.
Kod belog luka najveća pažnja se pridaje vitaminu C koga ima najviše dok je sadržaj vitamina B1 i B2 znatno niži. Ostali vitamini se ili nalaze u zanemarljivim iznosima ili se ne nalaze u belom luku.

Vitamin C (L-askorbinska kiselina)

Vitamin C je bezbojno kristalno jedinjenje, rastvorljivo u vodi, veoma kiselog karaktera. Nalazi se u keto i enol obliku i ima sposobnost reverzibilnog prelaza iz jednog oblika u drugi, pa predstavlja oksidaciono-redukcioni sistem. Veoma je nestabilan, razaraju ga oksidaciona sredstva i alkalije. Prilikom toplotne obrade dolazi do znatnog gubitka ovog vitamina, pa praćenje njegovog sadržaja služi kao indikator ispravnosti pojedinih tehnoloških procesa. Glavni izvor vitamina C su plodovi voća i povrća (šipurak, ribizla, paprika, peršun, citrus plodovi itd.). Vitamin C ima niz važnih fizioloških uloga a nedostatak izaziva ozbiljne poremećaje. Zbog odgovarajućih fizioloških i fizičko-hemijskih osobina, vitamin C se koristi u prehrambenoj industriji ili zbog povećanja fiziološke vrednosti namirnice ili zbog poboljšanja održivosti boje, arome i opšte stabilnosti proizvoda.
Vitaminom C je bogatiji mladi beli luk s obzirom da zeleni listovi imaju dvostruko veći sadržaj ovog vitamina nego lukovica. Sadržaj vitamina C kod belog luka je oko 24 mg/100 g (Vračar 2001).

Bojene materije

Bojene materije su pored aromatskih materija, šećera i voćnih kiselina glavni nosioci senzornih osobina voća i povrća. U tehnološkom pogledu, dele se na dve grupe:

• nerastvorljive plastidne pigmente - nerastvorljive u vodi, a rastvorljive u ulju i organskim rastvaračima. Mogu biti zeleni (hlorofil), žuti, crveni ili mrki (karotenoidi) ili bezbojni. Nalaze se u plastidnim telima ćelija-hloroplastima, hromoplastima i leukoplastima;
• rastvorljive pigmente - rastvorljive u vodi, a zbog karakteristične flavonske strukture, nazivaju se zajedničkim imenom flavonoidi. Nalaze se u vakuolama ćelija, u pokožici voća i voćnom mesu, a dele se na antocijane (crveno-plavo do ljubičaste), flavanole, kalkone i aurone (bledo žute do tamno žute) i flavone, izoflavone i katehine (bezbojni).

Kako je predmet ovog rada ispitivanje sorti mladih lukova, zbog značajnog udela
zelenih listova potrebno je detaljnije opisati hlorofil.

Hlorofil

Hlorofili su zeleni pigmenti koji se nalaze u hloroplastima, nerastvorljivi su u vodi i učestvuju u procesu fotosinteze. Biljke sadrže dve osnovne vrste hlorofila - a i b, koji su u hemijskom pogledu složeni estri dikarbonske kiseline hlorofilina, gde je vodonik u jednoj karboksilnoj grupi zamenjen ostatkom metil alkohola, a u drugoj ostatkom alkohola fitola. Centar hlorofila je izgrađen iz četiri pirolova prstena koji su međusobno povezani preko ugljenika i čine tzv. prsten porfirina. Unutar prstena porfirina se nalaze atomi azota, vezani sa atomom magnezijuma, koji se nalazi u centru molekula. Molekul je planarne strukture sa sistemom konjugovanih veza koje usled rezonancije mogu da apsorbuju energiju. Na povišenim temperaturama i pod uticajem slabih i jakih kiselina, dolazi do promena u hlorofilu koji se oslobađa iz proteinskog kompleksa. Hlorofil je podložan i fotohemijskim reakcijama, pa se u proizvodima izloženim sunčevim zracima vrlo brzo gubi zelena boja.
Listovi mladog belog luka su bogati ovim pigmentom.

Etarsko ulje

Ljut miris i ukus belog luka potiče od etarskog ulja. Etarska ulja su lako isparljive supstance koje se nalaze u različitim delovima biljaka, a dobijaju se raznim metodama ekstrakcije. Pod normalnim uslovima ova jedinjenja se obično nalaze u tečnom agregatnom stanju.
Etarska ulja su kompleksne smeše i sastoje se od velikog broja različitih jedinjenja: ugljovodonika, alkohola, aldehida, ketona, fenola, estara i sl.
Od davnina je poznato antiseptično i antibiotsko dejstvo belog luka, pa je korišćen za ispiranje zagnojenih rana i čireva, odstranjivanje crevnih parazita, koristio se za lečenje kolere, dizenterije, zapaljenja pluća, bronhitisa, kašlja, glavobolje, tuberkuloze itd. Danas se zna da beli luk deluje i antimikrobno, uništavajući neke bakterije, kao što su: Staphylococcus, Escherihia colli, Proteus i Pseudomonas. Beli luk takođe ima antiparazitski učinak, a delotvoran je i protiv herpes virusa i kvasnih gljivica (Candida albicans). Paramecium caudatum ugine u rastvoru koji sadrži 1/100,000 deo etarskog ulja belog luka, dok je sok 70 puta aktivniji. Beli luk ima i fungicidno delovanje na patogene gljivice kože. Zanimljivo je da je M. Vlajković, lekar, još 1923. godine odbranio doktorsku disertaciju medicinskih nauka o belom luku u terapiji protiv tuberkuloze kao baktericid, u Nansiju (Francuska).
Nosioci antibiotske aktivnosti belog luka su alicin (slika 1), garlicin i skordinin. Ogledima je utvrđeno da vodeni rastvor alicina ima veliku baktericidnu moć prema izvesnim mikroorganizmima. Na primer, čak i u razblaženju 1: 85,000 do 1 : 125,000 alicin pokazuje antibakterijsko dejstvo prema nekim grampozitivnim i gramnegativnim mikroorganizmima: stafilokoke, streptokoke, bacili tifusa, dizenterije i kolere (sr.wikipedia.org).

Slika 1. Strukturna formula alicina

Eteričnog ulja najviše ima u klici luka, a znatno manje u otvorenim i zatvorenim sočnim listovima.
Podaci u literaturi koji se odnose na sadržaj etarskog ulja u belom luku veoma variraju. Sadržaj etarskog ulja zavisi od sorte. Obično se navodi iznos od oko 0,30% (Stanković i Nikolić, 2002).

Energetska i nutritivna vrednost

Beli luk se smatra bogatim izvorom ugljenih hidrata, proteina i fosfora. Dokazano je da je sadržaj askorbinske kiseline veoma visok u zrelom belom luku. Energetska vrednost 100 g svežeg belog luka je 593 J (Peter 2001).
Istraživanja ukazuju na to da beli luk, koji sadrži više od 200 različitih komponenti, ima biološke osobine koje mogu imati značajne medicinske efekte.

Lekovitost belog luka

Beli luk-Allium sativum L. je vekovima poznat kao univerzalni začin, ali i jedan od najkorisnijih lekova. Beli luk sadrži više od 200 biološki aktivnih supstanci, koje se uglavnom nalaze u lukovici. Od lekovitih supstanci sadrži eterična ulja, vitamine (A, B1, B2 i C), minerale (kalijum, gvožđe, sumpor, jod, kalcijum, fosfor, selen), aminokiseline, enzime, polioze kao što su inulin, adenozin i alicin. Sve supstance u lukovici se nalaze u koncetrovanom stanju, a lekovite su već u maloj koncentraciji. Naučnici su raznim studijama dokazali njegovo delovanje:

• adenozin iz belog luka sprečava stvaranje krvnih ugrušaka;
• organske materije iz belog luka koje sadrže sumpor smanjuju nivo holesterola i deluju preventivno na razvoj malignih bolesti (dokazana su antikancerogena svojstva belog luka);
• aminokiseline iz belog luka utiču na sniženje nivoa štetnog holesterola (LDL) u plazmi, odnosno na povišenje koncentracije zaštitnog holesterola (HDL). Beli luk snižava nivo holesterola i triglicerida, čak i pri konzumaciji hrane s visokom količinom masti;
• potvrđeno je njegovo vazodilatorno dejstvo (širenje krvnih sudova), naročito perifernih krvnih sudova, može se koristiti u tretiranju nekih vidova glavobolje i bolnih grčeva u potkolenicama koji se kod nekih starijih ljudi javljaju čak i posle kraćih šetnji;
• dovodi do snižavanja krvnog pritiska za pet do deset posto;
• normalizuje ubrzan rad srca, poboljšava rad srčanih krvnih sudova i snabdevanje srčanog mišića krvlju, što dovodi do poboljšanja srčane funkcije i smanjenja sklonosti trombozi;
• deluje na održavanje elastičnosti krvnih sudova i smanjenje viskoziteta krvi;
• pospešuje varenje i rad želudca, rad jetre, bubrega i prostate;
• antimikrobno dejstvo potiče od alicina, pa je delotvoran kod infekcija stafilokokama, E.coli, proteusom i pseudomonasom;
• pomaže u lečenju raznih plućnih oboljenja, a izrazito je delotvoran u lečenju gripa i bronhitisa;
• u narodu se beli luk koristi za izbacivanje dečijih glista;
• beli luk je našao primenu i u ginekologiji, stomatologiji (kod parodontoza i zapaljenja korena zuba), i u dermatološkoj praksi, naročito kao sredstvo protiv opadanja kose.

U gotovim farmaceutskim preparatima (specijaliteti: kapsule, pilule, dražeje) beli luk je zastupljen najčešće u obliku uljanog macerata (1:1), praška od osušenih oljuštenih čena ili etarskog ulja dobijenog destilacijom vodenom parom iz svežih usitnjenih lukovica.
Pored belog luka u ovim preparatima su obično prisutni i drugi biljni sastojci koji se međusobno dopunjavaju (na primer, glog, imela, hmelj, japanski bagrem, rastavić, kantarion).
Sve pomenuto ukazuje da beli luk zaslužuje sve više našu pažnju kao biljna lekovita sirovina i sve veće mesto u našoj ishrani, jer doprinosi čuvanju zdravlja i vitalnosti čovečjeg organizma. Treba ipak naglasiti da svež čen nema premca i da je u njemu najbolji lek od belog luka. Uz to ne treba zaboraviti da su crni hleb, kiselo mleko i beli luk glavna hrana i eliksir stogodišnjaka na Kavkazu, Rodopima i Balkanu.

Toksičnost belog luka

Pošto je potrošnja i nivo sastojaka koji sadrže sumpor u belom luku, a smatraju se toksičnim, veoma niska, akutna ili fatalna trovanja belim lukom su vrlo retka kod ljudi. Studije slučaja o trovanju divljim belim lukom kod ovaca ukazuju na to da se kod otrovanih životinja javila hemolitička anemija, žutica, veoma tamna diskoloracija bubrega i hemoglobinurija. Histopatološki pregled mrtvih životinja pokazao je prisustvo nekroze cevčica i odlaganje hemoglobina u bubrezima i nekrozu centralnog dela jetre. Ovi toksični efekti se pripisuju visokoj nivou S-metilcistein sulfoksida, amino kiseline koja sadrži sumpor, koja je prethodnik hemolitičke anemije uzrokovane dimetil-disulfidom koji se može naći u belom luku. Otkriveno je da komponente kao što su di(prop-2-enyl) disulfid prisutne u belom luku uzrokuju kontaktni dermatitis i mogu takođe biti odgovorne za alergije (Peter, 2001).
Zabeleženo je da mehanizam toksičnog dejstva komponenti belog luka koje sadrže sumpor, pogotovo alicina, leži u njihovoj sposobnosti da reaguju sa -SH grupama enzima i onim što one sadrže. Prema tome, iako beli luk ima mnoga korisna medicinska svojstva, on poseduje i ozbiljne toksične efekte, ako se uzima u većim količinama za medicinske svrhe, što se može manifestovati u vidu anemije, čireva na želucu, teških alergijskih reakcija itd. Stoga su potrebna dalja istraživanja o sigurnosti upotrebe belog luka.

UZGOJ BELOG LUKA

Beli luk (Allium sativum L.) je najviše uzgajani luk posle crnog luka. Prema procenama FAO za 1999. godinu, belim lukom je zasađeno 889,000 ha, a proizvedeno je 8,776,000 Mt. Najveći proizvođači belog luka su Kina, Koreja, Indija, SAD, Španija, Argentina i Egipat. Najveci proizvodjač je Kina (424,000 ha i 5,690,000 Mt), slede Indija sa 113,000 ha i Koreja sa proizvodnjom od 484,000 Mt (tabela 2).

Tabela 2. Uzgoj belog luka tokom 1999. godine (Peter 2001)

U produktivnosti Egipat je na prvom mestu sa 25,366 kg/ha, slede SAD sa 16,250 kg/ha, Kina sa 13,421 kg/ha i Koreja sa 11,916 kg/ha. Koreja ima najveću godišnju proizvodnju po glavi stanovnika (10,50 kg), slede Argentina (5,01 kg) i Kina (4,3 kg). Od 1986. do 1999. godine povecana je površina zasejana lukom, proizvodnja i produktivnost za oko 115%, 245% i 60% respektivno (tabela 3).

Tabela 3. Površina zasejana belim lukom, proizvodnja i produktivnost u svetu (Peter 2001)

Odabir zemljišta je takođe bitan faktor pri proizvodnji belog luka, pa tako treba odabrati parcelu koju su napustili dobri predusevi, koji ne ostavljaju korov (konzumni i semenski grašak, paradajz, paprika i mahunarke). Da bismo na istoj parceli dobili kvalitetan beli luk posle gajenja vrsta iz familije Aliacae, zemljište treba da odmara 4-5 godina. U zavisnosti od sorte, beli luk se sadi u prvoj polovini oktobra pa sve do kraja meseca (jesenje sorte), dok se prolećne sorte sade najkasnije do 15. maja. Posebna pažnja se posvećuje pripremi sadnog materijala, ručnoj ili mašinskoj sadnji kao i sprovođenju odgovarajuće nege useva.

TEHNOLOŠKA ZRELOST I BERBA

Ubiranje se obavlja kada je nadzemna masa zelena, a luk je u početnoj fazi poleganja. Ako bi se listovi sasvim osušili i koren bi odumro. Ukoliko dođe do kišnog perioda, a najveći deo biljke je polegao, luk nastavlja sa vegetacijom, nadzemni deo se lako odvaja od lukovice, čenovi od stabla, te takav luk nema tržišnu vrednost. Vađenje se obavlja ručno ili mašinski. Ako je luk predviđen za industrijsku preradu vađenje se obavlja ranije, kada je završeno formiranje lukovice, a listovi su još uvek zeleni. Jesenji beli luk se vadi u prvoj dekadi jula, a prolećni krajem jula. Nakon vađenja, luk se suši na parceli, zatim se čisti odsecanjem suvih listova 1,5-2 cm iznad lukovice i odstranjivanjem suvih korenova, nakon čega se uvrećava. Kod proizvodnje manjeg obima, luk se plete u vence i ostavlja na promajna mesta. Jesenji beli luk se može koristiti 4-6 meseci, a luk iz prolećne sadnje i do 10 meseci.

SKLADIŠTENJE SVEŽIH PLODOVA

Na temperaturi od 27-32°C i relativnoj vlažnosti manjoj od 70%, beli luk se može čuvati do 30 dana. U zemljama umerenih temperatura, obično se čuva tokom zime u suvoj, provetravanoj prostoriji do četiri meseca, ova praksa se zadržala do danas. Osušene glavice tolerišu temperature do -6°C, ali ovako niske temperature se obično ne primenjuju u komercijalnoj proizvodnji (Thompson, 2003). U tabeli 4 upoređeni su uslovi skladištenja belog luka i drugih vrsta povrća. Beli luk se može skladištiti različito vreme u zavisnosti od temperature skladištenja i relativne vlažnosti (tabela 5).

Tabela 4. Uslovi skladištenja za pojedine vrste povrća (Wim, 2002)

Tabela 5. Preporuke za skladištenje belog luka na niskoj temperaturi (Thompson, 2003):
vreme

Skladištenje u kontrolisanoj atmosferi
Preporučuje se da skladištenje bude na 0°C, a atmosfera da sadrži 0% CO2 i 1-2% O2 (Thompson, 2003).

.
Organizator: Tehnološki fakultet, Tehnologija mleka, 21000 Novi Sad, Bulevar cara Lazara 1

Gostujući predavač: Prof. dr Gyula VATAI, Corvinus University of Budapest, Faculty of Food Science, Department of Food Engineering, Hungary

Teme

• Inovacije u tehnologiji mleka
• Funkcionalni mlečni proizvodi
• Nutritivni i zdravstveni aspekti mlečnih proizvoda
• Aditivi u tehnologiji mleka
• Savremeni aspekti pakovanja
• Sistemi kvaliteta u tehnologiji mleka

Učešće

• Autorski radovi (10 min)
• Posteri
• Sekcija mladih istraživača
• Predstavljanje firme: proizvođači opreme, aditiva i ambalaže (15 min)

Prijava autorskih radova i prezentacija firmi najkasnije do 31.07.2008. Naučni odbor će izabrati radove za usmenu prezentaciju i poster. Za Sekciju mladih istraživača prijavljuju se saradnici mlađi od 35 godina sa radovima u kojima su prvi autori.

Krajnji rok za dostavljanje radova napisanih po Uputstvu autorima za  časopis PREHRAMBENA INDUSTRIJA - MLEKO I MLEČNI PROIZVODI je 10.09.2008.

Radovi, recenzirani i prihvaćeni za štampu, biće publikovani u časopisu PREHRAMBENA INDUSTRIJA - MLEKO I MLEČNI PROIZVODI, vol. 19, br. 1-2, 2008.

Domaćim i inostranim proizvođačima opreme, aditiva i ambalaže na raspolaganju je izložbeni prostor i/ili publikovanje informacija u istom časopisu.

Potrebne informacije mogu se dobiti na:
tel.: 021/ 485 3705, 021/ 485 3719
fax: 021/ 450 413
e-mail: mlekotf@uns.ns.ac.yu, http://tehnol.ns.ac.yu

Naslovna stranica: Biohemija hrane I

Biohemija hrane može se promatrati sa statičkog i dinamičkog aspekta. Statička  biokemija  promatra strukturna, fizikalna i hemijska svojstva biomolekula hrane i principe bioprocesa u komponentama hrane. S tim u vezi biohemija hrane proučava molekularno ustrojstvo i strukturu molekula hrane, funkcije molekula i  njene transformacije tokom prerade, kao i  procese koji nastaju tokom prehrane i metabolizma. Biohemijski se mogu objašnjavati i utjecaji hemijskih komponenata hrane na promjene pri razvoju, reprodukciji, kod specifičnih bolesti, starenju i smrti. Izučavanjem biohemije hrane stiče se opće razumijevanje molekularne strukture i funkcija hrane u odnosu na potrebe  ljudskog tijela.

Sastojci  hrane imaju različite funkcije u prehrani  ljudi, a  za razumijevanje  tih funkcija osnovno polazište je poznavanje biohemijske strukture hrane kao i procesa koji se događaju tokom prehrane.

Osnovni hemijski konstituenti hrane su: voda, ugljični hidrati, lipidi, proteini, vitamini i minerali. Ovi konstituenti hrane  imaju tačno  određene funkcije u metabolitičkim procesima u organizmu čovjeka. Hrana ima nekoliko značajnih funkcija u organizmu, kao što su gradivana, regulacijsko-zaštitna i energetska. Na  osnovu poznavanja odnosa između sastojaka hrane i njene transformacije tokom metaboličkih procesa, obajašnjavaju se mnoge pojave vezane za  održavanje  homeostaze ljudskog organizma.

Vrlo su raznovrsne i brojne komponente hrane  koje unosimo u organizam. Neke od njih nemaju energetsku vrijednost ali imaju značajnu biološku funkciju. To su minerali, vitamini, pigmenti, aromatske tvari, alkaloidi i drugi.

Savremena nauka o prehrani  orijentirana je na preventivni pristup sprečavanja bolesti izazvanih hranom i načinom prehrane. Zbog toga su u svijetu postavljene brojne forme prehrambenih vodiča i standarda koji služe kao pokazatelji kako se treba pravilno hraniti. Svi prehrambeni vodiči i standardi ukazuju da se treba hraniti raznovrsnom hranom, jesti umjereno i često. Vodiči i standardi na egzaktan način izražavaju potrebe organizma za vodom, ugljičnim hidratima, lipidima, proteinima, vitaminima,  mineralima i drugim sastojcima hrane.

Hrana može biti porijeklom od živih bića, kao što su biljke, životinje i mikroorganizmi; ili iz prirode kao što je pitka voda.  Savremena shvatanja nauke o prehrani i srodnih disciplina temelji se na poznavanju bihemijske strukture i procesa u živim bićima kojima se ljudi hrane.  Neki hemijski konstituenti su prisutni sa većim sadržajem i u hrani i u organizmu čovjeka. Takve hemijske sastojke (konstituente) nazivamo makrokonstituenti, a kad su u pitanju njihovi nutritivni aspekti onda ih zovemo makronutrijentima. To su proteini, ugljični hidrati i lipidi.

Druga grupa sastojaka hrane prisutna je u manjim količinama i u organizmu čovjeka i u hrani. Ove sastojke nazivamo mikrokonstituentima hrane, a najznačajniji su  vitamini i minerali. Osim vitamina i minerala često se u malim količinama nalaze i drugi spojevi različitog hemijskog sastava kao što su pigmenti (porfirini, karotenoidi, flavonoidi, indoli i dr.), alkaloidi (ksnatini, kapsaicini, piperin i dr.), organske i mineralne kiseline, pektini, prirodna sladila i mnogi drugi.

U hrani koju svakodnevno jedemo postoje tvari koje se dodaju u procesima proizvodnje, pakovanja, distribucije i pripreme hrane. Najznačajniji iz ove grupe su aditivi. Oni nisu prirodni sastojci hrane, a mogu imati različito porijeklo. Mogu biti prirodnog i sintetskog porijekla, odnosno porijeklom iz biljaka, životinja, minerala i mikroorganizama. Aditivi su  značajni u tehnologiji prerade hrane. Ako se neumjereno konzumiraju mogu imati štetan utjecaj na zdravlje.

Tokom primarne poljoprivredne proizvodnje, čuvanja, skladištenja,  prerade i pakovanja hrane moguća je kontaminacija različitim toksičnim tvarima. Kontaminanti nisu prorodan sastojak hrane i mogu biti opasni za zdravlje čovjeka i mjenjati biohemijsku kompoziciju hrane. Osim kontaminanata hrana ponekad sadrži prirodno toksične tvari najčeće prisutne u mesu, ribama, školjkašima, gljivama te nekim vrstama voća i povrća.

MAKROKONSTITUENTI HRANE
Omega-3 masne su kiseline ključne za stanične membrane - ako ih nema dovoljno u opskrbi, trpe sve stanice, a time tkiva i organi. Od vremena kada je utvrđeno da Eskimi, koji konzumiraju isključivo meso i masnoću, ne obolijevaju od srčanog udara jer ih štite upravo masne kiseline popularno nazvane omega-3…

Esencijalni nutrijenti moraju se unositi hranom za optimalno održanje fiziološke i anatomske stabilnosti organizma. Potreba za njima se ogleda u njihovoj hemijskoj građi, a ne kao izvoru energije. Ne mogu se sintetizirati u tijelu, već se isključivo moraju unijeti s hranom. To znači da njihov nedostatak može izazvati funkcionalni poremećaj. Esencijalni nutrijenti su: esencijalne aminokiseline: izoleucin, leucin, lizin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, valin, esencijalne masne kiseline: linolna, linolenska i arahidonska kiselina većina vitamina i svi minerali

MIKROKONSTITUENTI HRANE
Danas je poznat veliki broj mikrokonsituenata hrane, a mnogi od njih još su neistraženi. Mikrokonstituenti postaju sve značajniji  zbog naučne spoznaje o njihovoj izraženoj biološkoj aktivnosti u prehrani i metabolizmu. Neki od njih poboljšavaju zdravstveni status, a neki imaju toksična svojstva. Najznačajniji mikrokonstituenti hrane su vitamini, minerali, pigmenti, aromatske tvari, enzimi, kiseline, glikozidi, tanini, alkaloidi, fitosteroli i drugi…

ADITIVI U HRANI
Pojedini aditivi ako se unose u količini koja premašuje dozvoljeni dnevni unos (ADI), mogu izazvati degenerativane promjene, alergijske reakcije, te povećati rizik za određene oblike raka i drugih bolesti. Zbog toga upotreba aditiva u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji mora biti pod strogom zakonskom kontrolom i predmet stalnih provjera. Sa zakonodavnog stanovišta, svaki aditiv u hrani mora imati korisnu i prihvatljivu funkciju ili svojstvo da bi njegova upotreba bila opravdana…

TOKSIČNE TVARI U HRANI
Prirodni toksini u biljkama mogu se svrastati u nekoliko grupa kao što su inhibitori enzima, cijanogenični glikozidi, glukokozinolati, lektinski proteini, latirogeni, pirolizidnski alaloidi, otrovne gljive, antivitaminske tvari i sl. Od toksičnih tvari animalnog porijekla značajni su otrovi školjkaša i riba kao što su domoična kiselina, brevetoksini, dinofizistoksini i okadaična kiselina…

SADRŽAJ

1. UVOD

2. POVIJEST I TRENDOVI
2.1. Povijest hemije prehrane
2.2. Savremeno doba - stanje i trendovi

3.1. MAKROKONSTITUENTI HRANE   
3.1. Voda u hrani
3.2. Proteini i ostale tvari s azotom u hrani
3.2.1. Aminokiseline
3.2.2. Peptidi
3.2.3. Proteini
3.3. Lipidi
3.3.1. Masti i ulja - triacilgliceroli
3.3.2. Fosfolipidi
3.3.3. Sfingolipidi
3.3.4. Voskovi
3.3.5. Lipidi izoprenoidnog porijekla
3.3.6. Lipoproteini
3.3.7. Glikolipidi
3.4. Ugljični hidrati - karbohidrati
3.4.1. Prosti ugljični hidrati i jednostavni šećeri
3.4.2. Disaharidi
3.4.3. Oligosaharidi
3.4.4. Kompleksni ugljični hidrati
3.4.4.1. Škrob
3.4.4.2. Sirova biljna vlakna
3.4.4.3. Beta glukani, hitin i hitosan

4.  MIKROKONSTITUENTI HRANE
4.1. Vitamini
4.2. Mineralne tvari
4.3. Kiseline
4.4. Pigmenti
4.5. Taninske tvari
4.6. Aromatske materije u hrani
4.7. Glikozidi
4.8. Alkaloidi
4.9. Hormoni, fitohormoni i fitoestrogeni
4.10. Enzimi u hrani

5. ADITIVI U HRANI
5.1. Definicija aditiva
5.2. Označavanje aditiva
5.3. Zdravstveni aspekti
5.4. Podjela i vrste aditiva
5.4.1. Konzervansi
5.4.2. Procesni aditivi
5.4.3. Arome i modifikatori okusa

6. TOKSIČNE TVARI U HRANI
6.1. Prirodne toksične tvari u hrani
6.2. Toksične tvari koje nastaju obradom hrane
6.3. Toksične hemijske supstance mikrobnog porijekla
6.5. Teški metali
6.6. Ostali kontaminanti u hrani
6.6.1. Kontaminanti iz okoliša
6.6.2. Hemijske supstance u formi ostataka tretiranja životinja i biljaka

RJEČNIK POJMOVA
Literatura

.

FAKTORI KOJI UTIČU NA KVALITET SMRZNUTOG VOĆA

.

Efekti smrzavanja, čuvanja u hladnjačama i odmrzavanja na tkivo voća: fizičke, hemijske i biohemijske promene

.

Struktura ćelije biljaka

Razumevanje efekata smrzavanja na voće zahteva kratak pregled strukture ćelije biljaka. Odnos ćelijske strukture i oštećenja smrznute ćelije je veoma detaljno proučen. Ćelije biljaka su obavijene membranom i prožete membranskim sistemom koji deli unutrašnjost ćelije na brojne odeljke. Plazmalema ili plazmatska membrana okružuje plazmu ćelije i dodirna je tačka između ćelije i vanćelijskog okruženja. Suprotno od životinjskih ćelija, ćelije biljaka su gotovo uvek obavijene ćelijskim zidom i mnoge od njih sadrže posebnu grupu organela: plastide (hloroplasti, leukoplasti, amiloplasti i hromoplasti), (slika 4).

Slika 4. Struktura biljne ćelije (Hui, 2006)

Važan deo biljne ćelije čini njena velika vakuola. Ona se nalazi u centru ćelije i čini najveći deo ćelijske zapremine i odgovorna je za turgor. Ona pomaže da se održi visok osmotski pritisak ćelije i sadržaj različitih jedinjenja u ćeliji, među kojima su anorganski joni, organske kiseline, šećeri, amino kiseline, lipidi, oligosaharidi, tanini, antocijani, flavonoidi i ostalo. Vakuole su obavijene posebnom vrstom membrane, tonoplastom. Ćelijski zid biljaka se sastoji od nekoliko nagomilanih celuloznih mikrofibrila ugrađenih u matriksu polisaharida koja može da skladišti vodu čime se povećava zapremina ćelije (hidratacija i apsorpcija). U skladu sa njihovim kapacitetom da vezuju ili skladište vodu, polisaharidi koji su u matriksu se mogu klasifikovati na sledeći način: pektin > hemiceluloza > celuloza > lignin.

Pektini su uglavnom poligalakturonske kiseline sa različitim stepenom G-galaktoze, L-arabinoze ili L-ramnoze i preovlađuju u srednjoj lameli, sloju između ćelija. Deesterifikacija pektina je povezana sa mekoćom tkiva voća tokom sazrevanja i obrade.

Fizičke promene i kvalitet

Povećanje zapremine. Prvi faktor koji dovodi do mehaničkog oštećenja ćelije je povećanje zapremine usled formiranja leda, što utiče na celovitost ćelijske membrane.

Rekristalizacija. Kristali leda mogu promeniti kvalitet smrznutog voća na različite načine. Prvo, brzina smrzavanja utiče na kvalitet smrznuto-odmrznutog voća. Sporo smrzavanje stvara velike i oštre kristale leda koji mogu izazvati mehanička oštećenja usled krhkosti ćelijske membrane biljaka, uzrokujući raspadanje ćelijskih organela i gubitak njihovog sadržaja (šećeri, vitamini, pigmenti, isparljiva jedinjenja, fenol, enzime, itd.) i prekid deljenja pektina u ćelijskom zidu što utiče na teksturu tkiva ćelija. Tokom čuvanja u hladnjači, u maloprodaji ili nošenja kući, variranje temperature proizvoda dovodi do rekristalizacije leda koja utiče na broj, veličinu, oblik i mesto kristala leda nastalih tokom smrzavanja. Povremena velika variranja stvaraju delimično spajanje leda i ponovno stvaranje velikih i nepravilnih kristala leda koji mogu oštetiti ćelijske membrane i stvoriti smrznuto-osušen proizvod.

Sublimacija: “Gubitak boje”. Sublimacija leda se može pojaviti tokom držanja u hladnjači ako pakovanje nije odgovarajuće. Gubitak vlažnosti usled isparavanja sa površine proizvoda može dovesti do “gubitka boje”, koje se može uočiti kao svetlo obojena zona na površini proizvoda. Dehidratacija proizvoda se može izbeći poboljšanjem vrste pakovanja, povećanjem vlažnosti i smanjenjem temperature skladištenja. Rekristalizacija i gubitak boje usled dehidratacije se povećava sa variranjem temperature skladištenja. Štetni efekti ova dva procesa na kvalitet smrznutog voća mogu se umanjiti snižavanjem temperature skladištenja ispod -18^oC (Hui, 2006).

Hemijske i biohemijske promene i kvalitet

Hemijske i biohemijske reakcije koje se odnose na promenu senzorskog i nutritivnog kvaliteta voća su usporene, ali ne i zaustavljene na temperaturi ispod nule. Promene kvaliteta, kao što je gubitak originalne boje voća ili posmeđivanje, gubitak mirisa i ukusa, promena teksture i oksidacija askorbinske kiseline su glavne promene koje su izazvane hemijskim i biohemijskim mehanizmima. Takođe, promene pH u tkivu biljaka tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjačama mogu biti posledica ovih reakcija propadanja.

Promena boje. Boja je najvažnija kvalitativna karakteristika voća, pošto je ona prvo što kupac primećuje i osnova je za procenu prihvatljivosti proizvoda. Najvažnija promena boje kod voća je posledica hemijskih, biohemijskih i fizičko-hemijskih mehanizmima: (a) propadanje ćelijskih hloroplasta i hromoplasta, (b) promene prirodnih pigmenata (hlorofila, karotenoida i antocijana) i (c) razvoj enzimskog posmeđivanja. Mehanička oštećenja (kristali leda i povećanje zapremine) izazvana smrzavanjem mogu razbiti celovitost krhke membrane hloroplasta i hromoplasta, oslobađajući hlorofil i karotenoide i omogućavajući njihovo oksidaciono ili enzimsko propadanje. Takođe povećanje zapremine povećava gubitak antocijana liksivijacijom (izlaganje vazduhu i vodi pri čemu dolazi do njihove oksidacije) usled uništavanja ćelijskih vakuola.

Hlorofili. Hlorofili su zeleni pigmenti povrća i voća i njihova struktura je sastavljena od tetrapirola sa jonima magnezijuma u centru. Smrzavanje i čuvanje zelenog povrća i voća u hladnjačama dovodi do gubitka zelene boje usled degradacije hlorofila (a i b) i pretvaranja u feofitin, koji daje braon boju biljci. Jedan od primera su kriške kivija koje pokazuju smanjenje koncentracije hlorofila između 40% i 60%, u zavisnosti od kulture, nakon smrzavanja i čuvanja u hladnjačama na -20^oC, 300 dana. Različiti mehanizmi mogu dovesti do degradacije hlorofila: gubitak Mg usled toplote i/ili kiseline koja pretvara hlorofil u feofitin; ili gubitak grupe fitola kroz aktivnost enzima hlorofilaze (EC3.1.1.14), koja pretvara hlorofil u feoforbid. Može doći i do gubitka karbometoksilne grupe i nastanka pirofeofitina i pirofeoforbida (slika 5) (Hui, 2006).

Slika 5. Faze degradacije hlorofila

Kiseline, temperatura, svetlost, kiseonik i enzimi lako uništavaju hlorofil. Zbog toga su blanširanje (temperatura/vreme), skladištenje (temperatura/vreme) i kiselost važni faktori koje treba kontrolisati tokom obrade kako bi se sačuvao hlorofil. Degradacija hlorofila može nastati i delovanjem peroksida koji nastaje u tkivu voća usled reakcije oksidacije poli-nezasićenih masnih kiselina katalizovanih enzimom lipoksigenaze. Važan parametar kvaliteta koji se uzima kod određivanja vremena održivosti smrznutog zelenog povrća na policama je formiranje feofitina iz hlorofila. Pošto različiti vrste enzima mogu učestvovati u uništavanju hlorofila (lipoksigenaze, peroksidaze i hlorofilaza), blanširanje i dodavanje neorganskih soli kao što je natrijum- i kalijum-hlorid i natrijum- i kalijum-sulfat su efikasni tretmani za očuvanje zelene boje (Hui, 2006).

Karotenoidi. Karotenoidi spadaju među najbogatije pigmente u biljkama i odgovorni su za žutu, narandžastu i crvenu boju većine voća. Svi karotenoidi su tetraterpeni i sadrže 40 atoma ugljenika u osam ostataka izoprena.

Karoten i lutein su karotenoidi prisutni kod većine voća. Važan izvor ovih pigmenata su (slika 6):

• kriptoksantin: pomorandža,
• likopen: paradajz, lubenica, papaja i urma,
• karoten: banana i avokado i
• zeaksantin: pomorandža i breskva.

Slika 6. Struktura najprisutnijih karotenoida u voću

Hemijske promene koje se javljaju u karotenoidima tokom obrade zavise od pH, aktivnosti enzima, prisustva svetlosti i kiseonika. Glavna reakcija koja uništava jedinjenja karotenoida je izomerizacija. Većina biljaka, uglavnom sintetiše trans formu karotenoida, ali sa povećanjem temperature, prisustva svetla i katalizatora poput kiselina, izomerizacija u cis oblik se povećava, i biološka aktivnost se drastično smanjuje. Ipak, tretman toplotom proizvoda bogatih karotenoidima smanjuje uništavanje karotenoida zbog inaktivacije enzima lipoksigenaze i peroksidaze. Blanširanje voća pre smrzavanja može biti efikasno u očuvanju karotenoida usled enzimske inaktivacije. Iako je većina karotenoida otporna na toplotu, ona može uticati na neke od njih, kao što su epoksikarotenoidi. Karotenoidi su pigmenti rastvorljivi u mastima i uništavanje hromoplasta toplotom ili mehaničkim putem, podstiče njihovu ekstrakciju sa organskim rastvaračima i biološku dostupnost. Smrzavanje bez zaštitnog pred-tretmana smanjuje ukupnu koncentraciju karotenoida (20%) kod voća bogatog karotenoidima, kao što su mango i papaja. Nakon 12 meseci čuvanja u hladnjači na -18^oC, dolazi do bitnog gubitka ukupne koncentracije karotenoida (između 40% i 65%), ali profil karotenoida ostaje nepromenjen. Slični rezultati su dobijeni pri ispitivanju smrznutog paradajza u kockama. Ukupni karotenoidi, b- karoten i likopen pokazuju stabilnost sve do trećeg meseca čuvanja u hladnjači. Međutim, nakon 12 meseci skladištenja na -20^oC, gubitak karotenoida dostiže 36%, b -karotena 51%, i likopena 48%. Smrzavanje i čuvanje u hladnjači može uticati na strukturu i koncentraciju karotenoida u zavisnosti od vrste voća i kulture (pH, masti, antioksidanti, itd.) i uslova obrade (temperature, vremena, svetlosti, kiseonika, itd.) (Thompson, 2003).

Antocijani. Antocijani su jedna grupa jedinjenja flavonoida, koji su široko rasprostranjeni biljni polifenoli, i odgovorni su za rozu, crvenu, ljubičastu ili belu boju velike većine voća (grožđe, šljiva, jagoda, malina, kupina, trešnja, i druge vrste bobica). Oni su derivati flavonoida rastvorljivi u vodi koji mogu biti glikolizovani i acilovani. Smrzavanje, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje imaju uticaj na stabilnost antocijana različitog voća. Antocijani kod trešanja se znatno unište tokom skladištenja na -23^oC (87% nakon 6 meseci), ali su relativno stabilni na temperaturi skladištenja od -70^oC. Stabilnost antocijana maline pri smrzavanju i čuvanju u hladnjači zavisi od sezonskog perioda berbe. Prolećne kulture su praktično nepogođene smrzavanjem i čuvanjem u hladnjačama tokom 1 godine na -20^oC, ali kod jesenjih kultura se ispoljava trend smanjenja ukupnog sadržaja antocijana (4-17%). Uopšteno se može reći da smrzavanje ne utiče na sadržaj antocijana kod malina. Uništavanje antocijana tokom čuvanja u hladnjači se objašnjava različitim hemijskim i biohemijskim mehanizmima. Antocijani su pigmenti rastvorljivi u vodi koji se nalaze u vakuolama ćelije i lako se gube liksivitacijom kada se ošteti ćelijski zid. Takođe oksidacija, katalizovana svetlom, može igrati značajnu ulogu u uništavanju antocijana. Aktivnost polifenoloksidaze i peroksidaze su povezane sa uništavanjem antocijana. Zbog toga gubitak boje smrznuto-odmrznute trešnje se ne javlja kada se voće blanšira pre smrzavanja.

Promene pH tokom obrade mogu uticati na stabilnost antocijana. Održavanje crvenog voća zahteva kiseli medijum (pH < 3,5). Flavijum katjon antocijana daje crvenu boju voću. Ali povećanje pH vrednosti dovodi do promene od crvene do plave sve dok proizvod ne postane bezbojan, što je posledica pretvaranja flavijum katjona u neutralnu strukturu (slika 7).

Slika 7. Uticaj pH vrednosti na antocijane

Do gubitka karakteristične crvene boje može takođe doći stvaranjem antocijanskog kompleksa sa različitim proizvodima prisutnim u voćnom matriksu: askorbinska kiselina, acet-aldehid, proteini, leuko-antocijani, fenoli, kinini, metali (Fe³⁺ i Al³⁺), hidrogen peroksid, itd. (Hui, 2006).

Enzimsko posmeđivanje. Posmeđivanje se obično javlja kod pojedinih vrsta voća tokom rukovanja, obrade i skladištenja. Posmeđivanje je izazvano enzimskom oksidacijom jedinjenja fenola sa polifenoloksidazom (EC 1.10. 3.1). Polifenoloksidaza katalizira jednu ili drugu reakciju koja uključuje molekularni kiseonik. Prvi tip reakcije je hidroksilacija monofenola, koja dovodi do stvaranja o-hidroksi jedinjenja. Drugi tip reakcije je oksidacija o-hidroksi jedinjenja do kinina koji se transformišu u polimerni braon pigment (slika 3). Smrzavanje, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje voća kao što je mango, breskva, banana, jabuka, kajsija, itd. brzo dovodi do promene boje koja kao rezultat ima nepovratno posmeđivanje ili tamnjenje tkiva. Smrzavanje ne inaktivira enzime, ipak aktivnost enzima je usporena tokom perioda čuvanja u hladnjači. Posmeđivanje polifenoloksidazom se može sprečiti dodavanjem sulfita, askorbinske kiseline, limunske kiseline, cisteina, itd. Selekcija vrsta sa nižom aktivnošću polifenoloksidaze može pomoći kod kontrole posmeđivanja kod smrznuto-odmrznutog voća (Hui, 2006).

Promena ukusa i mirisa. Isparljiva jedinjenja koja stvaraju voćni ukus (alkoholi, esteri, aldehidi, ketoni, kiseline, furani, terpeni, itd.) nastaju metaboličkim putem, tokom zrenja, branja, nakon branja i skladištenja i zavise od mnogo faktora koji se odnose na začine, raznolikost i vrstu obrade. Iako je smrzavanje najbolji način da se sačuva aroma voća, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje može promeniti prirodnu svežinu mirisa nekog voća kao što su jagode, ali kod drugog voća kao što je kivi ili malina ne dolazi do značajne promene. Smrzavanje, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje utiče na aromu voća na različite načine u zavisnosti od vrste i varijeteta voća.

Umesto da budu uništeni tokom smrzavanja, neki enzimi se oslobađaju. Ovo može dovesti do razbijanja ćelije i jedan od faktora koji dovodi do gubitka mirisa i ukusa kod biljaka tokom čuvanja u hladnjači. Blanširanje je glavno sredstvo koje se koristi da inaktiviše enzime pre smrzavanja, ali većina voća menja teksturu kada se blanšira. Aktivnost peroksidaze je povezana sa prisustvom različitih isparljivih jedinjenja kao što su heksanali, koji nastaju oksidacijom lipida i daju neprijatan miris smrznuto-odmrznutog proizvoda. Degradacija ćelijske strukture tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači potpomaže povećanje ili održanje nivoa aktivnosti peroksidaze kod različitog odmrznutog voća (mango i papaja). Važno je odabrati odgovarajuće vrste voća za smrzavanje na osnovu koncentracije visoko isparljivih jedinjenja i niske enzimske aktivnosti, kako bi se dobio visok kvalitet smrznutog voća.

Promena teksture. Tekstura smrznutog voća zavisi od hemijskih i bioloških promena ćelijskog zida i komponenata srednje lamele (pektini, hemiceluloze i celuloze). Smrzavanje može izazvati ozbiljan gubitak teksture zbog fenomena kriokoncentrisanja, koji može podstaći uništavanje ćelijskog zida i smanjiti zadržavanje tečnosti. Veličina i mesto formiranja kristala leda utiče na mehaničko oštećivanje ćelijskih membrana, a u mehanički oštećenim ćelijama povećava se enzimska i/ili hemijska aktivnost. Kristalizacija leda tokom čuvanja u hladnjači takođe dovodi do većeg oštećivanja ćelija. Pektin je bitna komponenta ćelijskog zida voća. Smanjenje frakcija pektina tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači utiče na smanjenje čvrstoće različitog voća (Hui, 2006).

Nutritivne i antioksidativne promene. Konzumiranje voća povoljno utiče na nutritivno stanje i doprinosi sprečavanju degenerativnih procesa, posebno smanjujući stopu smrtnosti od raka i kardiovaskularnih bolesti. Nutritivni sastojci koji se mogu naći u voću su: vitamini, šećeri, minerali, proteini i masti. Voće je glavni izvor u ishrani vitamina C, A i E, koji su neophodni za ljudski život. Zaštitnom efektu bogate voćne ishrane doprinose određena bioaktivna jedinjenja sa antioksidativnim i antimutagenim osobinama. Vitamini A i C, karotenoidi i fenoli su glavna bioaktivna jedinjenja koja doprinose antioksidativnim karakteristikama voća. Zadržavanje nutritivnih i antioksidativnih vrednosti voća je glavni cilj svih metoda obrade i smrzavanje i čuvanje u hladnjači je jedan od manje destruktivnih metoda konzervisanja u pogledu dugotrajnijeg skladištenja.

Vitamin C. Uništavanje vitamina C (askorbinska kiselina) se javlja tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači i ovaj parametar se koristi kao granica perioda čuvanja smrznutog voća u hladnjači. Glavni uzrok gubitka vitamina C je delovanje enzima askorbat oksidaze. Ako pred-tretman ili smrzavanje ne unište ovaj enzim, on će stalno biti aktivan tokom čuvanja u hladnjačama. Uništavanje vitamina C zavisi od različitih faktora kao što su uslovi vremena-temperature, vrste voća, pred-tretmana, tipova pakovanja, smrzavanja, itd. Smanjenjem temperature u hladnjači postiže se veće zadržavanje vitamina C za različito voće poput bobica, limuna, paradajza, itd. Takođe značajno različite vrednosti zadržavanja vitamina C su ostvarene kod različitih vrsta voća kao što su maline, mango i kivi, koji su bili smrznuti i čuvani u hladnjači pod istim uslovima. Stabilnost vitamina C kod smrzavanja jagoda i čuvanja u hladnjači čini se više zavisi od temperature skladištenja nego drugih tipova smrzavanja. Razlike su uočene između obrade jagoda brzim smrzavanjem na -20^oC i na -50^oC do -100^oC, ali je uočen veliki gubitak kod jagoda koje su skladištenje na -18^oC i -24^oC (Hui, 2006).

Provitamin A i antioksidativni karotenoidi. Neki karotenoidi, poput b-karotena, a-karotena i b-kriptoksantina su prekursori vitamina A. Ovi karotenoidi provitamina A, pored likopena i luteina, čine grupu antioksidativnih karotenoida. Preovlađujuće mišljenje da smrzavanje i čuvanje u hladnjači ne sprečava uništavanje karotenoida. Sadržaj b-karotena i proporcionalno tome vrednost provitamina A, se smanjuje tokom čuvanja manga, kivija, papaje i paradajza u hladnjači. Gubici su uglavnom posledica aktivnosti enzima (peroksidaze, katalaze), posebno tokom čuvanja u hladnjači u okruženju kiseonika. Likopen, karakterističan karotenoid u paradajzu je prepoznat kao moćan antioksidans. Zabeležena je velika stabilnost likopena, nakon tri meseca čuvanja u hladnjači (-20^oC i -30^oC). Nakon ovog perioda, pojavili su se manji gubici; gubici su veći na višim temperaturama skladištenja. Nakon 12 meseci skladištenja na -20^oC i -30^oC, sadržaj likopena je bio za 48% i 26%, respektivno, manji nego kod sirovog materijala. Papaja može biti važan izvor likopena, ali smrzavanje i čuvanje u hladnjači na -20^oC tokom 12 meseci utiče na značajan gubitak koncentracije likopena (34%) u smrznutim kriškama papaje.

Fenola jedinjenja. Smrzavanje ne menja ukupan sadržaj fenola ili koncentraciju elagične kiseline u malini. Elagična kiselina, dimerični derivat galne kiseline, je značajna zbog njenih antikancerogenih i antioksidativnih osobina. Iako čuvanje u hladnjači dovodi do malog smanjenja sadržaja fenolnih hedinjenja usled enzimske aktivnosti polifenoloksidaze, čuvanje u hladnjači je dobar metod za očuvanje jedinjenja fenola tokom dugotrajnog perioda (Hui, 2006).

Antioksidativni kapacitet. Svojstvo uklanjanja radikala, kao mera antioksidativnog kapaciteta ekstrakta voća, nije pod uticajem smrzavanja i dugotrajnog čuvanja u skladištu (Hui, 2006).

Dijetalna vlakna. Komparativna istraživanja na dijetalnim vlaknima između sveže pulpe voća i odgovarajuće pulpe smrznutog voća su pokazala da smrznuta pulpa voća ima niži sadržaj vlakana od pulpe svežeg voća. Smrzavanje i čuvanje u hladnjači dovodi do značajnog gubitka vlakana koji se kreće od 18% za mango do 50% za drugo voće kao što je guava (Hui, 2006).

Stabilnost smrznutog voća

Fizičke, fizičko-hemijske, hemijske i biohemijske promene koje se javljaju kod smrznutog voća tokom perioda skladištenja vode ka postepenom, kumulativnom i ireverzibilnom gubitku kvaliteta što ograničava trajanje skladištenja smrznutog voća. Temperatura i vreme skladištenja su glavni faktori koji ograničavaju period skladištenja i poznati su kao TTT faktori. Generalno, niske temperature skladištenja produžavaju vreme skladištenja. TTT podaci za svako voće su određeni različitom kvalitativnom analizom uzoraka istog proizvoda, identično obrađenih i uskladištenih na različitim temperaturama u opsegu od -10^oC do -40^oC. U određenim intervalima čuvanja u hladnjači, analiziran je kvalitet uzorka. Kvalitativna analiza uključuje analizu senzorskih osobina, gubitak vitamina C, promenu hlorofila u feofitin ili druge tipove propadanja pigmenata kako bi se odredilo maksimalno vreme skladištenja smrznutog voća. Na osnovu TTT podataka, utvrđeni su različiti termini koji su pogodni za određivanje vremena skladištenja proizvoda. “Visoko kvalitetno vreme skladištenja” je definisan kao kvalitet smrznutih proizvoda u periodu skladištenja u poređenju sa sličnim kvalitetom tek smrznutog voća. Nakon ovog vremena, smrznuto voće je i dalje pogodno za konzumiranje. Drugi termin je određen kao “Praktično vreme skladištenja” ili vreme skladištenja koje obezbeđuje smrznuto voće koje je pogodno za konzumiranje od strane potrošača.

Tabela 2 pokazuje “Praktično vreme skladištenja” za različito smrznuto voće uskladišteno na -12^oC, -18^oC i -24^oC. Voće smrznuto sa šećerom ili dodatkom sirupa je osetljivije na povišenje temperature u hladnjači pošto se ono smrzava na nižim temperaturama od voća smrznutog bez šećera. Tako, jagode smrznute bez šećera uskladištene na -12^oC imaju duže “Praktično vreme skladištenja proizvoda” (5 meseci) od voća sa šećerom (3 meseca). Ova vremena za odgovarajuće skladištenje su dobijena na korišćenjem visoko kvalitetnih sirovih proizvoda, obrade u odgovarajućim uslovima i bez variranja temperature tokom čuvanja u hladnjači. Povišenje i variranje temperature se može pojaviti tokom transporta i izloženosti u maloprodaji. Variranje temperature skraćuje vreme skladištenja smrznute hrane zbog ubrzanih reakcija propadanja i povećanog gubitka kvaliteta (Kennedy, 2000).

Tabela 2. „Praktično vreme skladištenja” na različitim temperaturama skladištenja (u mesecima) (Hui, 2006)

Odmrzavanje

Kvalitet originalnog voća, konzervisanog smrzavanjem se zadržava brzim odmrzavanjem na niskim temperaturama pod kontrolisanim uslovima. U slučaju nepravilnog odmrzavanja mogu se pojaviti hemijska i fizička oštećenja i kontaminacija mikroorganizmima. Kod voća koje se odmrzava dug vremenski period, tj. 24h na sobnoj temperaturi dolazi do velikog gubitka askorbinske kiseline (i do 40%) i promene boje. Dobri rezultati u pogledu očuvanja vitamina C i antocijana (90%) postignuti su odmrzavanjem malog smrznutog voća kao što su borovnice, maline, crne i crvene ribizle i jagode na sobnoj temperaturi (18-20^oC/6-7 h), u frižideru (2-4^oC/18 h) ili u mikrotalasnoj peći. Na očuvanje boje i askorbinske kiseline voća podjednak uticaj imaju temperatura i vreme odmrzavanja. Pri odabiru parametara odmrzavanja moraju biti uzeti u obzir veličina voća i/ili vrsta pakovanja (Kennedy, 2000).

Mikrobiološki kvalitet i sigurnost smrznutog voća

Mikroflorom voća dominiraju gljvice kvasaca, plesni i bakterije, ali je zabeleženo i prisustvo patogenih bakterija, parazita i virusa koji mogu izazvati infekcije kod ljudi. Voće može biti kontaminirano patogenim mikroorganizmima tokom rasta u poljima, voćnjacima, vinogradima ili staklenicima, tokom branja, rukovanja nakon branja, obrade, dostavljanja i pripreme. Smrzavanje zaustavlja aktivnost mikroorganizama u hrani, ali neki mikroorganizmi mogu ostati u latentnom stanju duži vremenski period. Tokom smrzavanja može doći do razvoja mikroorganizama kada se smrzavanje ne odvija brzo, usled povećanja ili variranja temperature tokom čuvanja u hladnjači (većoj od -18^oC) i tokom sporog odmrzavanja. Za smrznutu hranu se može reći da pokazuje izuzetnu sigurnost. Ipak, nekoliko bolesti izazvanih smrznutom hranom ukazuje da nisu svi patogeni mikroorganizmi uništeni tokom smrzavanja. Smrzavanje ne uništava Clostridium botulinum koji izaziva velike probleme u procesu obrade biljaka. Ipak Clostridium botulinum se ne razvija i ne proizvodi toksin botulina (otrov) na temperaturi skladištenja ispod -18^oC ili niskoj pH voća.

Kiseli medijum voća je zaštitni faktor od razvoja mikroorganizama. Iako mikroorganizmi nisu veliki problem u smrznutom voću i voćnim sokovima, postoje podaci o bolestima uzrokovanim konzumiranjem smrznutog voća. Tako su zabeleženi slučajevi hepatitisa A koji su nastali konzumiranjem smrznutih malinama u Velikoj Britaniji i smrznutih jagoda u SAD-u. Kada se hrana odmrzava veoma je važno imati u vidu da smrzavanje ne uništava patogene mikroorganizme u potpunosti, pa ako je sirovina bila kontaminirana i ako temperatura hrane raste moguć je rast mikroorganizama najvećim delom na površini proizvoda. Da bi se sačuvala sigurnost smrznutog voća, preporučene su tačno zahtevane temperature za svaki nivo lanca hlađenja. Preporučeno je da se smrznuto voće čuva na -18^oC ili hladnije, i dozvoljeno je malo povećanje tokom kratkog perioda transporta ili lokalnog dostavljanja (-15^oC). U maloprodaji treba da se čuva na -18^oC i nikad toplije od -12^oC (Jongen, 2002).

Kvasci, plesni, virusi, bakterije i protozoe različito reaguju na uticaje smrzavanja, čuvanja u hladnjači i ciklusa odmrzavanja. Iako su gram-negativne bakterije (Salmonella spp., Escherichia coli, itd.) osetljivije na smrzavanje od gram-pozitivnih (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, itd.), i priroda hrane može uticati na preživljavanje nekih prisutnih organizama. Smrzavanje uništava mikroorganizme fizičkim i hemijskim mehanizmima i faktori koji se odnose na parametre smrzavanja (formiranje leda, brzina hlađenja, vreme/temperatura skladištenja, itd.) ili sastav hrane i nutritivni sadržaj ili faza rasta određuju preživljavanje mikroorganizama. Postoji nekoliko uzroka razvoja mikroorganizama tokom smrzavanja, neki od njih su: oštećenje ćelije nastalo unutrašnjim ili spoljašnjim velikim kristalima leda, povećanje koncentracije unutrašnjeg ili spoljašnjeg rastvora itd. Bolje razumevanje interakcije između fizičkih i hemijskih promena u ćeliji mikroorganizama i matriksa hrane tokom smrzavanja, čuvanja u hladnjači i procesa odmrzavanja može omogućiti dizajnirane sigurnijeg procesa smrzavanja u kojem mikroorganizmi i ako su prisutni ne mogu preživeti. Pravilnim upravljanjem proces smrzavanja postaje nepremostiva prepreka za patogene i mikroorganizme izazivače kvara hrane (Jongen, 2002).

Zakonodavstvo

Posebni propisi za kontrolu sigurnosti smrznute hrane još nisu usvojeni ni u SAD, ni u Evropskoj uniji. Kontrola smrznute hrane potpada pod opšte zakone za sigurnost obrađene hrane. Komisija Codex Alimentarius je usvojila posebna pravila za smrznutu hranu - Predloženi međunarodni kodeks prakse za obradu i rukovanje brzo smrznutom hranom. Komisija je ustanovila da nije samo temperatura glavni faktor očuvanja kvaliteta smrznute hrane (Codex Alimentarius, 1976) već da postoje i drugi faktori. Proizvodnja smrznute hrane zahteva maksimalno obraćanje pažnje na GMP (Good Manufacture Practices - dobra proizvođačka praksa) i HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points - Analiza rizika i kritične kontrolne tačke) principe u celokupnom proizvodnom lancu, od sirovog materijala (farma) do frižidera konzumenata (sto) i sve korake između. U SAD-u minimalni sanitarni zahtevi i zahtevi obrade za proizvodnju sigurne i dobre hrane je važan deo zakonske kontrole u pogledu sigurnosti nacionalnog snabdevanja hranom i rukovođeni su sa GMP (FDA, 2004). HACCP i vodiči za primenu su prvo usvojeni od strane Nacionalnog Savetodavnog Komiteta za mikrobiološke kriterijume za hranu (NACMCF) za astronaute (1970), morsku hranu (1995), nisko-kiselu konzerviranu hranu i industriju sokova (2002-2004). Druge kompanije za hranu, uključujući smrznutu hranu, već koriste HACCP sistem u svojim proizvodnim procesima (NACMCF, 1997). Codex Alimentarius je takođe preporučio HACCP - zasnovan princip kako bi se povećala sigurnost hrane (Codex Alimentarius, 1999).

Glavni cilj Evropske komisije u pogledu politike sigurnosti hrane je da osigura visok nivo zaštite ljudskog zdravlja i interesa potrošača u odnosu na hranu. Vodeći princip Komisije, prvo postavljen u Beloj knjizi o sigurnosti hrane (Commission’s White Paper on Food) je primena integrisanog pristupa od farme do stola koji pokriva sve sektore lanca ishrane, proizvodnju stočne hrane, primarnu proizvodnju, obradu hrane, skladištenja, transporta i maloprodaju. Formiranje Evropske agencije za sigurnost hrane (European Food Safety Authority-EFSA) je jedna od ključnih mera sadržanih u Beloj knjizi o sigurnosti hrane. EFSA je kamen temeljac Evropske unije (EC, 2002) u proceni rizika koji se odnosi na hranu.

METODE SMRZAVANJA

Brzina smrzavanja i formiranje malih kristala leda prilikom smrzavanja je bitna zbog smanjenja oštećenja tkiva i kapljanja kod odmrzavanja voća. Napravljeni su različiti tipovi sistema za smrzavanje hrane. Izbor odgovarajućeg sistema za smrzavanje zavisi od vrste proizvoda, kvaliteta smrznutog proizvoda, želje i ekonomskih faktora. Sistemi za smrzavanje su podeljeni prema medijumu koji se koristi za prenos toplote (Jongen, 2002):

1. Smrzavanje kontaktom sa smrznutim rastvorom ili smrzavanje između ploča. Proizvod se stavlja između metalnih ploča i pritiska. Ova metoda se koristi za formiranje blokova ili pravilnih oblika hrane.
2. Smrzavanje u kontaktu sa ohlađenom tečnošću ili smrzavanje potapanjem. Tečnost koja se najčešće koristi je rastvor natrijum-hlorida, rastvor glikola i glicerola i rastvor alkohola.
3. Smrzavanje ohlađenim gasom u prostoriji ili smrzavanje strujanjem vazduha. Smrzavanje strujanjem vazduha omogućava brzo smrzavanje vazdušnom strujom (-40^oC) na relativno velikim brzinama vazduha (između 2,5 i 5 m/s).
4. Kriogeno smrzavanje. Hrana se hladi direktnim kontaktom sa tečnim gasovima, azotom i ugljenik dioksidom. Azot ključa na -195,8◦C i temperatura koja okružuje hranu se kreće ispod -60^oC. Ovo je veoma brz metod smrzavanja i brzo formiranje kristala leda smanjuje oštećenje izazvano pucanjem ćelija čuvajući senzorski i nutritivni kvalitet voća. Kriogeno smrzavanje se preporučuje za voće isečeno na kocke, kriške, srednje ili malo celo voće, ali nije odgovarajuće za celo srednje ili veliko voće kao što su šljive, breskve, itd. zbog rizika od pucanja ploda usled velikog unutrašnjeg pritiska.

.

PRAVCI DALJEG RAZVOJA

Iradijacija. Jonizujuća radijacija se koristi kao siguran i efikasan metod za eliminisanje patogenih bakterija iz različite hrane i za dezinfekciju voća, povrća i sokova. Proučavana je primena malih doza (<3 kGy) iradijacije na različite smrznute biljne proizvode kako bi se eliminisali ljudski patogeni. Količina jonizujuće radijacije koja je neophodna da bi se smanjila populacija bakterija se povećava sa snižavanjem temperature. Omekšavanje tkiva je značajno na -20^oC, ali se teksturalne promene ne dešavaju kada se primene niske doze jonizacije na visokim temperaturama (-5^oC) (Hui, 2006).

Visok pritisak. Kvalitet smrznuto/odmrznutih proizvoda je blisko povezan sa procesom smrzavanja i odmrzavanja. Brzina smrzavanja i formiranje malih kristala leda pri smrzavanju su važni za smanjivanje oštećenja tkiva i kapljanja kod odmrzavanja. Jedan od novijih postupaka smrzavanja voća je korišćenjem visokog pritiska na temperaturama ispod nule. Fizičko stanje hrane može se promeniti spoljašnjom manipulacijom pritiska i temperature u skladu sa dijagramom faze vode. Glavna prednost smrzavanja visokim pritiskom je da, kada se pritisak oslobodi, može se dobiti super-hlađenje, a kao rezultat toga brzina nastanka leda se povećava i formiranje je trenutno i homogenije unutar cele zapremine. Korišćenje visokog pritiska omogućava super-hlađenje, podstiče jednako brzo formiranje i razvoj leda i proizvodi male kristale, što značajno povećava kvalitet proizvoda. Posmatrajući sa strukturne tačke gledišta, oštećenje ćelija tokom smrzavanja se umanjuje usled male veličine kristala leda, što rezultira značajnim poboljšanjem kvaliteta proizvoda. Postupak se sastoji u tome da se voće ohladi pod pritiskom (200 MPa) do -20^oC bez formiranja leda, a zatim je pritisak spušta na 0,1 MPa. Uz pomoć elektronskog mikroskopa, utvrđeno je da su ćelije voća smrznutog pod pritiskom manje oštećene u poređenju sa onim koje su smrznute korišćenjem tradicionalnih procesa smrzavanja, uključujući i kriogeno smrzavanje (Hui, 2006).

Odmrzavanje visokim pritiskom. Odmrzavanje je sporije od smrzavanja. Tokom odmrzavanja mogu se pojaviti hemijska i fizička oštećenja, kao i kontaminacija mikroorganizmima koji smanjuju kvalitet smrznuto/odmrznutog proizvoda. U pogledu teksture nepravilno odmrzavanje može proizvesti prekomerno omekšavanje biljnog tkiva. Brzo odmrzavanje na niskim temperaturama kako bi se izbeglo povećanje temperature može pomoći kod osiguranja kvaliteta hrane. Odmrzavanje visokim pritiskom je nova primena smrzavanja visokim pritiskom. Odmrzavanje visokim pritiskom može očuvati kvalitet hrane i smanjiti neophodno vreme odmrzavanja. Odmrzavanje visokim pritiskom je efikasnije u pogledu očuvanja teksture od odmrzavanja na atmosferskom pritisku (literatura).
.

ZAKLJUČAK

Smrzavanje je jedan od najboljih metoda za dugotrajno skladištenje voća. Smrzavanje čuva originalnu boju, ukus i nutritivne vrednosti kod većine voća. Sveže voće, kada se ubere, nastavlja da prolazi kroz hemijske, biohemijske i fizičke promene, što može dovesti do propadanja kao što je prezrelost, raspadanje enzimima, hemijskog truljenja i razvoja mikroorganizama. Proces smrzavanja smanjuje nivo ovog propadanja i inhibira mikrobiološku aktivnost. Ipak, treba imati u vidu da se ipak određen broj fizičkih, hemijskih i biohemijskih reakcija može pojaviti i mnoge od njih će biti izraženije ukoliko se ne poštuju preporučeni načini rukovanja, proizvodnje i skladištenja. Iako se samo nekolicina mikroorganizma razvija na temperaturi ispod -10^oC, treba znati da smrzavanje i čuvanje u hladnjači nije pouzdan biocid. Proizvodnja zaštićenog smrznutog voća zahteva istu maksimalnu pažnju koja se poklanja svežim proizvodima. Ovo podrazumeva uspostavljanje dobre proizvođačke prakse (GMP- good manufacturing practices), po standardima Evropske unije, koji obezbeđuju visok kvalitet i ograničavaju rizik da neispravni proizvodi ili oni koji predstavljaju rizik po zdravlje, mogu da se nađu u prodaji (HACCP -Hazard Analysis and Critical Control Point). Kvalitet smrznutog voća značajno zavisi i od drugih faktora kao što su vrsta voća, stepen zrelosti, predtretman, vrsta pakovanja i stepen smrzavanja. Proces smrzavanja smanjuje temperaturu voća na -18^oC. Održavanje ove temperature omogućava očuvanje smrznutog voća jednu godinu i duže. Voće se smrzava u različitim oblicima i na različite načine: kao celo, u polovinama, u kriškama, u kockama, u slatkom sirupu, sa suvim šećerom, bez dodatka šećera ili kao sokovi, kao pire ili koncentrati u zavisnosti od krajnje upotrebe u industriji.

.

UVOD

Zamrzavanje je anabiotički postupak konzervisanja, što znači da nije cilj zamrzavanja da se unište mikroorganizmi, već da se stvore uslovi koji onemogućavaju njihovu aktivnost. Namirnica je sačuvana sve dok je temperatura niska, kada se namirnica odmrzne mikroorganizmi se opet aktiviraju.

U poređenju sa ostalim metodama konzervisanja zamrzavanjem se najbolje očuvaju osnovni nutritivni sastojci i labilne komponente kao što su vitamini.

U ovom radu su opisani glavni principi proizvodnje i obrade smrznutog voća (inspekcija sirovog materijala, predtretman, pakovanje, proces smrzavanja i držanje u hladnjačama) i prikazani su savremeni načini očuvanja senzorskog i nutritivnog kvaliteta i zaštite smrznutog voća.
.

PRINCIPI SMRZAVANJA

Proces smrzavanja smanjuje temperaturu hrane sve dok njen toplotni centar (mesto sa najvišom temperaturom na kraju procesa smrzavanja) ne dostigne -18^oC, sa pratećom kristalizacijom vode, glavnom komponentom biljnog tkiva. Voda u voću i proizvodima od voća zauzima 85-90% njihovog celokupnog sastava. Sa fizičke tačke gledišta, tkivo povrća i životinja se može smatrati razblaženim rastvorom vode, koja je prirodni medijum gde se odigravaju hemijske i biohemijske ćelijske reakcije i razvijaju mikroorganizmi. Kristalizacija vode tokom smrzavanja smanjuje aktivnost vode (a_w) u ovim tkivima i kao posledica toga dolazi do smanjenja hemijskih i biohemijskih reakcija i razvoja mikroorganizama. Smrzavanje takođe obuhvata korišćenje niskih temperatura što dovodi do usporavanja reakcija kako se temperatura snižava. Proučavanje promene temperature tokom smrzavanja je osnova za razumevanje promena u proizvodu koje se dešavaju u toku procesa smrzavanja. Slika 1 pokazuje tipičnu krivu smrzavanja na različitim temperaturnim nivoima. Kada se proizvod ohladi do 0^oC, stvara se led (pogledati deo A-S, slika 1). Tačna temperatura na kojoj se formira prvi kristal leda zavisi od vrste proizvoda i posledica je koncentrisanja supstanci nezavisno od sadržaja vode. Na primer, voće sa visokim sadržajem vode (≈90%) ima tačku smrzavanja ispod -2^oC ili -3^oC, dok meso sa manjim sadržajem vode (≈70%) ima tačku smrzavanja -1^oC; glavna razlika je u visokoj koncentraciji šećera i organske kiseline u voću. Formiranje leda se javlja nakon što proizvod dostigne temperaturu ispod tačke smrzavanja (-5^oC do -9^oC) za samo nekoliko sekundi. Ovaj proces je poznat kao super-hlađenje (tačka S na slici 1).

Slika 1. Tipična kriva smrzavanja na različitim brzinama smrzavanja: (a) veoma sporo, (b) brzo, (c) veoma brzo (Hui, 2006)

Nakon toga, usled oslobađanja toplote tokom formiranja prvog leda, temperatura se povećava sve dok se ne dostigne tačka smrzavanja (tačka B na slici 1). Deo B-C na slici 1 odgovara smrzavanju najvećeg dela vode u tkivima na temperaturi koja je praktično stalna, sa negativnim padom od tačke smrzavanja zbog koncentrisanja rastvora. Porast koncentracije rastvora, kako dolazi do smrzavanja, uslovljava da nesmrznuti deo prolazi fizičke promene u pogledu jonskih vrednosti, pH i viskoziteta. Ovo povećava rizik od enzimskih i hemijskih reakcija, tj. enzimskog posmeđivanja i oksido-redukcionih reakcija, sa lošim efektima na kvalitet smrznutog voća. Što je kraći B-C deo kvalitet smrznutog voća je veći. Ovo znači da brzo smrzavanje daje bolji kvalitet smrznutog voća (videti krive b i c na slici 1). Deo C-D odgovara hlađenju proizvoda sve do temperature skladištenja sa znatnim porastom koncentracije rastvora u nesmrznutom delu. Ispod -40^oC, novoformirani led se ne može uočiti. Do 10% vode može biti nezaleđeno. To je voda spojena sa makromolekularnim strukturama proteina ili polisaharida koji učestvuju u fizičkim i biohemijskim reakcijama. U smrznutoj hrani odnos između smrznute vode i ostatka rastvora zavisi od temperature i početne koncentracije rastvora (Hui, 2006).

Prisustvo leda i povećanje koncentracije rastvora ima značajan efekat na reakcije i stanje matriksa voća. Koncentracija rastvora se povećava kako smrzavanje napreduje; i zbog toga rastvor nesmrznutog matriksa može iscureti iz ćelijskih struktura dovodeći do gubitka turgora (pritisak u biljkama) i unutrašnjeg oštećenja. Oštećenje podstaknuto rastvorom može da se pojavi bilo da je smrzavanje brzo ili sporo. Da bi se sprečilo oštećenje ćelije vodenim rastvorima se obično dodaju krioprotektori, kao što su šećeri (Hui, 2006).
.

Brzina smrzavanja

Kontrolisanje brzine smrzavanja je važan aspekt smanjenja oštećenja ćelije, koji uzrokuje gubitak kvaliteta u smrznutom voću. Postoje tri tipa ćelijskog oštećenja usled smrzavanja:

• oštećenje podstaknuto rastvorom,
• osmotsko oštećenje i
• strukturalno oštećenje.

Iako je oštećenje podstaknuto rastvorom prisutno kod brzih i sporih procesa smrzavanja, ono se može minimizirati smanjenjem brzine zamrzavanja. Osmotska i strukturalna oštećenja zavise od brzine smrzavanja.

Brzina smrzavanja je brzina kojom hladni front ide od površine ka unutrašnjosti proizvoda i zavisi od korišćenog sistema smrzavanja (mehaničkog ili kriogenog), početne temperature proizvoda, veličine i oblika pakovanja i vrste proizvoda. Proces smrzavanja (kao funkcija brzine) može se definisati na sledeći način (Kennedy, 2000):

• spor, 1 cm/h,
• polu brz, 1-5 cm/h,
• brz, 5-10 cm/h i
• veoma brz, 10 cm/h.

Uopšteno, brzo smrzavanje daje bolji kvalitet smrznutog voća. Brzina između 5 i 10 cm/h za “pojedinačno brzo smrzavanje” je efikasan način da se dobije smrznuto voće visokog kvaliteta. Brzina smrzavanja je veoma važna kod biljnog tkiva pošto to određuje veličinu, oblik i status kristala leda, faktora koji utiču na celovitost ćelijskog zida. Ako je brzina smrzavanja veoma spora, veliki kristali leda se polako formiraju na spoljašnjem delu ćelija i voda iz ćelija izlazi usled osmotskog pritiska (slika 2, gore). Ćelijske membrane se oštećuju tokom odmrzavanja i kao posledica toga dolazi do curenja vode.

Slika 2. Formiranje kristala leda u tkivu biljaka, sporo (slika 2, gore) i brzo (slika 2, dole), (Hui, 2006)

Takođe, kod sporog hlađenja formiraju se veliki i oštri kristali leda i oni mogu uzrokovati oštećenje osetljivih organela i membrana ćelije. Kao posledica mogu se osloboditi enzimski sistemi i njihovi supstrati što dovodi do različitih efekata, poput gubitka mirisa i boje, promene strukture i drugo. Ovi efekti se mogu preduprediti tretmanom pre smrzavanja, dodavanjem hemikalija ili blanširanjem, termičkim tretmanom koji denaturiše enzime. Kod brzog procesa smrzavanja, mali i okrugli kristali leda se istovremeno povećavaju i unutar i van ćelije i strukturalna i osmotska oštećenja su minimalna (slika 2, dole). Iako je brzo smrzavanje bolje od sporog smrzavanja kod voća i povrća, značaj brzine smrzavanja ponekad se može izgubiti. Početna prednost dobijena brzim smrzavanjem se može izgubiti tokom čuvanja u hladnjači usled ponovne kristalizacije kao posledice oscilovanja temperature skladištenja. Ovo se dešava usled povećanja zapremine, unutrašnjeg stresa i fenomena širenja i skupljanja (Hui, 2006).
.

FAKTORI KOJI UTIČU NA KVALITET SMRZNUTOG VOĆA

Smrzavanje voća usporava, ali ne zaustavlja fizičke, hemijske i biohemijske reakcije koje utiču na njihovo propadanje. Postoje spore promene u senzorkim i nutritivnim kvalitetima tokom smrzavanja koje postaju primetne tek nakon određenog vremenskog perioda. Zaštićeno, visoko kvalitetno smrznuto voće sa maksimalnim nutritivnim vrednostima se može proizvesti uz stalno kontrolisanje uslova. Ovo uključuje kontrolu temperature, mikrobiološke sigurnosti i zadržavanja hranljivih sastojaka.

Dva principa dominiraju kontrolom kvaliteta i zaštitom smrznutog voća: faktori procesa pakovanja proizvoda (product-process-package factors, PPP) i faktori vremenske tolerancije temperature (time-temperature-tolerance factors, TTT). PPP faktore treba uzeti u obzir u ranom stadijumu proizvodnje smrznutog voća i oni su osnova komercijalnog uspeha proizvoda. PPP faktori su sledeći:

• Proizvod: Visoko kvalitetna smrznuta hrana zahteva visoko kvalitetne sirove materijale i sastojke.
• Proces: Brzina i efikasnost operacije smrzavanja i upotrebe dodatnih procesa.
• Pakovanje: Pakovanje daje fizičku i hemijsku barijeru.

TTT faktori održavaju kvalitet i sigurnost tokom skladištenja. TTT koncept se odnosi na odnos između temperature i perioda čuvanja u skladištu. Za različitu hranu, različiti mehanizmi rukovode brzinom propadanja kvaliteta i najuspešniji način određivanja maksimalnog vremena skladištenja hrane je da podvrgnemo hranu dugotrajnom skladištenju na različitim temperaturama. TTT odnos predviđa efekte promene ili variranja temperature na kvalitet smrznutog voća i u toku izloženosti u maloprodaji (Hui, 2006).

Zaštićeno, visoko kvalitetno smrznuto voće sa maksimalnim nutritivnim vrednostima se može proizvesti uz sledeće smernice:

• izbor odgovarajućih proizvoda za smrzavanje,
• PPP faktori,
• poznavanje efekata smrzavanja, čuvanja u hladnjači i odmrzavanja na tkivo voća koje dovodi do fizičkih, hemijskih i biohemijskih promena,
• stabilnost smrznutog voća (TTT faktori),
• odmrzavanje i
• mikrobiološki kvalitet i zaštićenost smrznutog voća.

.

Izbor odgovarajućih proizvoda za smrzavanje

Visoko kvalitetno smrznuto voće zahteva visoko kvalitetan sirovi materijal. Uopšteno, kvalitet se ne može dobiti iz procesa, ali se sigurno pri tom može izgubiti. Voće je najbolje kada se smrzne potpuno zrelo, ali i dalje čvrsto i na vrhuncu svog kvaliteta, sa zadovoljavajućom bojom, teksturom, mirisom i maksimalnom nutritivnom vrednošću. Velika razlika u kvalitetu smrznutog voća koja postoji između različitog voća i kultura se zasniva na hemijskim, biohemijskim i fizičkim karakteristikama koji određuju senzorski i nutritivni kvalitet. Razlike u strukturi ćelijskog zida, aktivnost enzima, količina pigmenata, šećeri, organske kiseline, isparljiva jedinjenja, vitamini C, A i E i druge komponente su faktori koji utiču na razlike u senzorskom i nutritivnom kvalitetu sirovog voća. Potencijali smrzavanja različitog voća i kultura se procenjuje praktičnom proverom posle smrzavanja, čuvanja u hladnjači i odmrzavanja voća.

Pogodnost vrsta i kultura za smrzavanje može se utvrditi na osnovu fizičkih (tekstura i boja), fizičko-hemijskih (pH, kiselost i gustina rastvora), hemijskih (isparljivost, pigmenti i polifenolna jedinjenja), nutritivnih (vitamini i sadržaj dijetalnih vlakana) i senzorskih (čvrstoća, boja i ukus) aspekata. Ovakva istraživanja su sprovedena na različitom voću kao što je kivi, mango, ananas, papaja, malina, jagoda. Drugi kriterijum za izbor odgovarajuće vrste ili kulture može biti enzimska aktivnost (polifenoloksidaza, peroksidaza, lipoksigenaza, itd.) u sirovom voću i tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači. Korišćenje vrsta sa niskom enzimskom aktivnošću, može smanjiti posmeđivanje, gubitak ukusa i mirisa, promenu boje i teksture (Thompson, 2003).

Očuvanje optimalnog kvaliteta voća za smrzavanje, u toku berbe i čuvanja do zamrzavanja, je teško ostvarivo. Potreba za efikasnom proizvodnjom često zahteva korišćenje mehanizacije u vreme kada je voće dostiglo prihvatljiv stepen zrelosti, kako bi se izbegla mehanička oštećenja. U slučaju klimateričnog voća (voće koje se bere pre nego što sazre, kod koga postoji porast u kvalitetu ukusa, soku, šećeru i drugim faktorima) postoje postharvest (posle-berbe) tehnike koje omogućavaju da se skladišti nezrelo voće u posebnim atmosferskim, temperaturnim i uslovima vlažnosti, sve dok ne dostigne odgovarajuću zrelost da bi se smrzlo. Neklimaterično voće (teži da zadrži kvalitete koje je imalo i pre branja, bez nekih korisnih promena), jagode, maline, itd. je najbolje brati kada je potpuno zrelo, ali i dalje čvrsto, odmah ohladiti i smrznuti što je pre moguće. Ipak, kvalitativne prednosti smrzavanja neposredno nakon branja voća, se ne mogu uočiti nakon dužeg perioda skladištenja (6-12 meseci) (Thompson, 2003).
.

Priprema, pred-tretman i pakovanje

Uspešno smrzavanje treba da zadrži početni kvalitet prisutan u sirovom voću odabranom za smrzavanje: svežina, odgovarajuća vrsta za smrzavanje, senzorske i nutritivne karakteristike. Zadržavanje ovog nivoa kvaliteta pre smrzavanja je faktor od velikog značaja za dobijanje visoko kvalitetnog smrznutog voća.
.

Priprema

Voće mora biti pripremljeno pre smrzavanja u skladu sa krajnjim korišćenjem smrznutog voća. Pranje, ispiranje, sortiranje, ljuštenje i sečenje voća nisu posebni koraci za smrzavanje voća; to su pripremne operacije slične drugim tipovima obrade, ali se moraju sprovesti brzo i sa velikom pažnjom kako bi se izbeglo oštećivanje krhkog tkiva voća. Ljuštenje, uklanjanje koštica i sečenje na kocke, kriške ili polovine su mehaničke operacije koje se često primenjuju. Smanjenje veličine proizvoda pre smrzavanja dovodi do bržeg smrzavanja i na kraju do boljeg kvaliteta smrznutog voća. Iz ekonomskih razloga, određeno voće poput breskvi, kajsija i šljiva se smrzava ucelo odmah nakon branja i ljuštenja; uklanjanje koštica i sečenje se radi nakon delimičnog odmrzavanja.

Konzumiranje voćnih sokova i nektara u svetu je u porastu zbog preporuke za hranljivijom i zdravijom ishranom. Voće i voćni sokovi ispunjavaju ove zahteve. Nektari i voćni sokovi se mogu dobiti iz svežeg voća, ali su prinosi veći ako se proizvode od smrznutog.

Danas, smrznuti sokovi predstavljaju važan segment međunarodne industrije pića. Priprema voća za smrznute sokove zahteva drugačije korake: presovanje, čišćenje, tretman toplotom i koncentrisanje. Takođe pirei i pulpe predstavljaju važan sastojak za industrijsku proizvodnju mlečnih proizvoda, kolača, sladoleda, želea i džemova (Jongen, 2002).
.

Pred-tretman

Važnost sadržaja enzima za kvalitet voća je široko proučavan. Enzimi kao što su polifenoloksidaze, peroksidaze, lipoksigenaze, katalaze i pektinmetilesteraze su uključeni u brzo propadanje voća tokom rukovanja nakon branja i obrade. Enzimi koji su neaktivni pre smrzavanja mogu proizvesti gubitak ukusa, mirisa, promenu boje, posmeđivanje i gubitak vitamina C i omekšavanje tokom držanja u hladnjači i odmrzavanja. Blanširanje vodom je najčešći način za inaktivaciju enzima povrća. Ovaj termički tretman uzrokuje denaturaciju proteinskog dela enzima i time inaktivaciju enzima. Ovim tretmanom se takođe uništavaju termički osetljivi hranljivi sastojci i gube jedinjenja rastvorljiva u vodi kao što su šećer, minerali i vitamini rastvorljivi u vodi. Blanširanje se retko koristi za voće zbog toga što se ono obično konzumira sirovo i tretman toplotom izaziva bitnu promenu teksture. Alternativa blanširanju voća je korišćenje sastojaka i hemijskih jedinjenja koji imaju isti efekat kao i blanširanje.</