Výroba potravin a nutriční hodnota (N321020) Seminář ovoce a zelenina

Výroba potravin a nutriční hodnota (N321020)

Seminář ovoce a zelenina

OVOCE PLODY vytrvalých kulturních nebo planě rostoucích rostlin (dřevin) poživatelné v čerstvém nebo upraveném stavu VYSOKÁ KYSELOST ŠŤÁVY – pH < 4,3 obvykle sladká chuť

ZELENINA RŮZNÉ ČÁSTI ROSTLIN vytrvalých, jednoletých, resp. dvouletých

S RŮZNÝM STUPNĚM FYZIOLOGICKÉ AKTIVITY poživatelné v čerstvém nebo upraveném stavu NÍZKÁ KYSELOST ŠŤÁVY

VYUŽITÍ OVOCE A ZELENINY PŘÍMÝ KONZUM ZPRACOVÁNÍ - KONZERVACE – SKLADOVÁNÍ 

využití sklizených plodin



překlenutí sezónnosti



prodloužení údržnosti



zachování nutriční a senzorické kvality

FYZIOLOGICKÁ ZRALOST ukončení vývoje plodů úplně vyvinutá semena

SKLIZŇOVÁ ZRALOST – PLODY I JINÉ ČÁSTI optimální stav pro zpracování optimální stav pro skladování KONZUMNÍ ZRALOST zcela vyvinuté senzorické znaky optimální pro přímý konzum TECHNOLOGICKÁ ZRALOST optimální stav pro konkrétní zpracování

Posklizňové změny ovoce a zeleniny ŽIVÉ ORGÁNY podléhající stálým změnám, žádoucím i nežádoucím probíhají do určité míry metabolické procesy charakteristické pro rostlinné pletivo TRANSPIRACE A VYPAŘOVÁNÍ vadnutí, změny textury, hmotnostní ztráty DÝCHÁNÍ oxidace zásobních látek, urychlení stárnutí, snížení nutriční a senzorické kvality PRODUKCE TEPLA , CO2 , ETYLÉNU

DOZRÁVÁNÍ ZMĚNY SENZORICKÉ

barva, chuť, textura ZMĚNY CHEMICKÉ kyseliny, cukry, škrob, pektiny, etylén… PRŮBĚH ZMĚN LZE OVLIVNIT

KONTROLOU SKLADOVACÍCH PODMÍNEK

Nežádoucí změny Teplotní stres Poškození chladem Nedostatek voda Mechanické poškození Anaerobní dýchání

8

ROZDĚLENÍ OVOCE JÁDROVÉ – jablka, hrušky, kdoule

PECKOVÉ – se slupkou neojíněnou, ojíněnou, plstnatou

DROBNÉ – jahody, bobuloviny, složené peckovice, lesní plody

SKOŘÁPKOVÉ – ořechy, madle, kaštany VINNÁ RÉVA JIŽNÍ OVOCE – citrusy, banány,…

ROZDĚLENÍ ZELENINY KOŠŤÁLOVÉ - zelí, kapusta, květák, kedlubna SALÁTOVÉ, LISTOVÉ - salát, špenát, čekanka ŘAPÍKOVÉ, STONKOVÉ - reveň, chřest KOŘENOVÉ - mrkev, celer, červená řepa, ředkev

CIBULOVÉ - cibule, česnek, pór PLODOVÉ TYKVOVITÉ - okurky, dýně LILKOVITÉ - rajče, paprika LUSKOVÉ - hrášek , fazolka OBILOVINY - kukuřice NAŤOVÉ - petržel, pažitka, kopr

OVOCE A ZELENINA VE VÝŽIVĚ Vysoký obsah vody Nízký obsah hlavních živin Nízký energetický obsah Významný zdroj vitamínů, minerálních látek, vlákniny… Látky se specifickými fyziologickými účinky

Kontaminanty - těžké kovy, agrochemikálie …

FYZIOLOGICKY AKTIVNÍ LÁTKY POZITIVNÍ ÚČINKY Vitamíny Karotenoidy Pektiny Flavonoidy Sirné sloučeniny Antioxidační účinky

NEŽÁDOUCÍ ÚČINKY Heteroglykosidy (cukr+aglikon) – některé zdraví škodlivé (amygdalin, solanin, tomatin, saponiny, glukobrassicin), Šťavelany Dusičnany Stresové metabolity

FYZIOLOGICKY AKTIVNÍ LÁTKY

FYZIOLOGICKY AKTIVNÍ LÁTKY -glukosidasa

Solanin

Skladování ovoce a zeleniny Hlavní faktory uchování kvality při posklizňovém skladování  Druh - část rostliny  Optimální zralost při sklizni  Teplota při sklizni  zamezení mechanického poškození  mikrobiální kontaminace  aplikace vhodných sanitačních postupů  dodržování optimální teploty a relativní vlhkosti (skladování, doprava,prodej)  složení atmosféry (skladování v CA resp. MA) FYZIOLOGICKÁ ZRALOST ukončení vývoje plodů úplně vyvinutá semena SKLIZŇOVÁ ZRALOST – PLODY I JINÉ ČÁSTI optimální stav pro zpracování optimální stav pro skladování KONZUMNÍ ZRALOST zcela vyvinuté senzorické znaky optimální pro přímý konzum TECHNOLOGICKÁ ZRALOST optimální stav pro konkrétní zpracování

Skladování ovoce a zeleniny 



Teoretické základy snižováním obsahu O2 či zvyšování CO2  zpomalení respirace  prodloužení skladovatelnosti minimální tolerované koncentrace O2 (cca 1 - 5 %) maximální tolerované koncentrace CO2 (2 - 15 %) citlivost k nízké koncentraci O2 a zvýšené CO2 se vzájemně ovlivňují předpřipravené plodiny méně citlivé klimakterické druhy  snížení obsahu O2 (cca < 8 %) či zvýšení obsahu CO2 (cca > 8 %)  zpomalení zrání Aplikace CA, resp. MA dlouhodobé skladování (jablka, hrušky, kiwi, zelí atd.) dočasné prodloužení údržnosti (jahody, višně, banány, mango) balení předpřipravené zeleniny prodloužení procesu zrání při teplotách vyšších než jsou běžné chladírenské teploty Obvyklé skladovací podmínky složení MA závisí na dalších faktorech stupeň zralosti doba skladování teplota během skladování

Teplota

0 - 10 °C

Vlhkost vzduchu (RVV) 90 – 95% Koncentrace kyslíku

1 – 5%

Koncentrace CO2

2 – 15 %

Faktory ovlivňující zpracování ovoce a zeleniny Složení potravin Teplota Obsah vody v potravině Aktivita vody aw pH potraviny Redox potenciál

Metody úchovy potravin R - intenzita rozkladu potraviny

R

=

četnost MO . odolnost MO ----------------------odolnost potraviny

Abiosa Konzervace záhřevem

Obvyklý zahřev (přívod tepla) Odporový ohřev Dielektrický ohřev (mikrovlny a radiové frekvence) Infračervený ohřev

Konzervace zářením

Konzervace dalšími fyzikálními metodami

Konzervace střídavým tlakem (ultrazvukem) Konzervace vysokým hydrostatickým tlakem Konzervace vysokointenzivním pulsujícím elektrickým polem

Konzervace chemosterilací Desinfekční činidla Ozon Stříbrné ionty Dimethyl dikarbonát (velcorin)

Anabiosa Osmoanabiosa Sušení Zahušťování Vymrazování vody Proslazování Solení

Konzervace sníženou teplotou Chladírenství Mrazírenství

Chemoanabiosa Chemikálie Alkohol organické kyseliny Antibiotika Fytoncidy

Cenoanabiosa Alkoholické kvašení Mléčné kvašení Proteolýza

Termosterilace Záhřev na teplotu vyšší než cca 65°C Denaturace bílkovin •Inaktivace (usmrcení, devitalizace) mikroorganismů •Inaktivace nežádoucích enzymů •Inaktivace mikrobiálních toxinů Praktická sterilita Absolutní sterilita •Součást technologických postupů Pasterace Sterilace Tyndalace Blanšírování

Optimalizace záhřevu

tepelný proces aplikovaný na potraviny má současně žádoucí a nepříznivý účinek žádoucí efekt je základem účinnosti tepelného procesu konzervárensky významné tepelné procesy: blanšírování - inaktivace (oxidačních) enzymů pasterace - inaktivace vegetativních forem mikrobů sterilace - inaktivace bakteriálních spór základní nežádoucím účinek - tepelná destrukce nutričně a senzoricky významných složek potraviny (NSVS)

Blanšírování 

 

princip - krátké zahřátí ovoce či zeleniny připraveného ke konzervaci v horké až vroucí vodě (eventuálně roztoku cukru, či jiných osmoticky aktivních látek), nebo působením páry, eventuálně horkým vzduchem základní cíl - inaktivace enzymů další výhody:  odvzdušnění pletiv  ochuzení hmoty o mikroorganismy (98-99 % všech mikrobů)

Výhody   

 

  

Blanšírování

může splynout se sterilací mimo obal umrtvení buněk  buněčná stěna se stává propustnou dosažení lepší skladnosti plodů někdy významné stejnoměrné změknutí různě tvrdých plodů (hrušky) současně i koagulace bílkovin přispívá k zachování struktury plodu (sraženina bílkovin hmotu jaksi "impregnuje") předvářecí roztok též nositelem barviva jemně síťovité popraskání slupky  ovoce při dalším záhřevu nepraská u zeleniny vyluhování senzoricky nežádoucích složek - sirné organické sloučeniny, strumigeny

Nevýhody  vyloužení rozpustných složek  u větších a jemnějších plodů (delší prodlev) nebezpečí rozváření povrchu  u jemnějších pletiv (pokud blanšírování nesplývá se sterilací) ohrožení konzistence dvojím ohřevem  u jemného ovoce se blanšírování vynechává nebo nahrazuje antioxidačním máčením, proslazováním, popř. sířením  praskání pletiv v hypotonických lázních

Termická inaktivace mikroorganismů, enzymů, NSVS = chemická reakce 1. řádu (s rychlostní konstantou k1)

Rychlost reakce 1. řádu závisí na okamžité koncentraci výchozí látky

Rychlost reakce

d C  v d

v  k .C 

Diferenciální rovnice

d C    k1  C  d

C … koncentrace C0… výchozí koncentrace C1… konečná koncentrace … čas k … rychlost destrukce t … teplota – konstantní

Řešení Separace proměnných



1  d C   k1  d C 

Určení mezí, v nichž se bude integrovat: čas 0 až 1; koncentrace C0 až C1

C1 

Po integraci a úpravě

ln

C0 



1 1    d C   k1  d C0  C  0

C0   k      C1  1 1 0



=

1 1 C  C   d C   k1 d 1 0

=

log

C0   k1      C1  2,303 1 0

D - decimální redukční doba Doba záhřevu (minuty) potřebná pro redukci počtu přítomných mikroorganismů o jeden řád

D = (t2 –t1) / (log C1 – log C2) horká voda – snížení mikroorganismů o 4,5 – 5,7 řádů horká pára - snížení mikroorganismů o 2,4 – 2,7 řádů

D - decimální redukční doba

Vliv doby, po kterou teplota působí Termoinaktivační křivka (čára) t = f (D) t = -k logD + q t … teplota Lineární zvýšení sterilační teploty umožňuje exponenciální zkrácení doby sterilace

 z - teplotní citlivost  definována jako změna teploty, která způsobí, že dekadická redukční doba D se změní desetkrát  směrnice termoinaktivační křivky

Porovnání hodnot D a z z (oC)

D250 (min)

NSVS

20-150

10-150

enzymy

15-50

0,1-3

bakteriální spóry

6-15

0,1-5

vegetativní buňky

cca 10

0,001-0,01

NSVS - nutričně a senzoricky významné složky potraviny rozdíly v hodnotách D  možnost tepelné sterilace jako takové rozdíly v hodnotách z  možnost optimalizace tepelných procesů změnami teploty a doby jejího působení

Optimalizace záhřevu princip optimalizace tepelných procesů  úprava podmínek tak, aby při dosažení nezbytné úrovně žádoucího účinku bylo poškození NSVS minimální pro nás významná možnost změn podmínek ohřevu, tj. teploty a doby jejího působení základem znalost kinetiky tepelné destrukce žádoucích i nežádoucích složek potravin souvislosti mezi terminologií používanou v klasické reakční kinetice chemických reakcí a terminologií běžně používanou v konzervárenské technologii (hodnoty D a z) BLANŠÍROVÁNÍ základem přiměřenost inaktivace enzymů (zejména oxidačních) blízké hodnoty z pro tyto typy enzymů a NSVS  optimalizace změnou režimu záhřevu sporná optimalizaci obecně nutno založit na jiných principech, např. zábraně ztrátám vyluhováním PASTERACE

základem inaktivace vegetativních forem mikrobů podstatný rozdíl v z hodnotách mezi vegetativními formami mikrobů a NSVS  optimalizace změnou podmínek ohřevu možná STERILACE základem inaktivace bakteriálních spór významný rozdíl v z hodnotách mezi spórami mikrobů a NSVS  optimalizace možná platí tedy zásada, že z hlediska maximálního uchování NSVS je žádoucí aplikovat co nejvyšší teploty po přiměřeně zkrácenou dobu podle letalitních čar

Zmrazování oblast tvorby ledu v potravinách –0,5 až –2,5 oC oblast maximální tvorby ledu do –6 až –8 oC zásady správného postupu:  zábrana tvorby velkých krystalů ledu, proto nutné:  rychlé zmrazení  nekolísající teplota  přídavek osmoticky aktivních látek  dostatečně nízká teplota:  -25 oC a méně až do cca –35 oC  -18 oC pro delší skladování málo, avšak výhodnější u liknavě, nesprávně zmrazených potravin  pod –40 oC již nevhodné

  



Problémy u ovoce a zeleniny:  



potrhání pletiva a desorganisace pochodů v něm v důsledku tvorby ledu (objem ledu o 1/11 zvětšen oproti vodě) ireversibilní denaturace, koagulace koloidů (bílkovin) v důsledku odnímání vody (čím nižší teplota, tím vyšší zpomalení denaturační reakce vlivem teploty ale podpoření vlivem vyššího zakoncentrování „tekutého“ prostředí možnosti omezení tvorby ledu (zmrazení po proslazení, prosolení, předsušení atd.)

Průběh teploty během zmrazování potraviny

Skladovatelnost zmrazeného ovoce a zeleniny 

 



Praktická trvanlivost (Practical storage life - PSL nebo High-quality life HQL)

doba skladování, po kterou je produkt přijatelný pro spotřebitele doba skladování, za kterou se projeví statisticky významné odchylky v senzorických vlastnostech od původního produktu (na hladině významnosti P<0,01). není totéž co trvanlivost výrobku

Zelenina

Praktická skladovatelnost HQL (měsíce ) -12°C

-18 °C

- 24°C

1

3,1

9,8

Květák

0,4

2

9,7

Fazolky

1

3

10,1

Špenát

0,76

1,9

6,2

Zelený hrášek

Sušení Princip: Odnětí vody, jako prostředí nutného pro život rozkladných mikrobů a z největší částí i pro funkci nežádoucích enzymů (oxidas). Zařízení - sušárny 

 

odejmout právě tolik vody, kolik je nutné:  nedosušené ovoce se snadno kazí  zbytečně dlouho a vysoko sušené  ztráty jakosti  ztráty termolabilních látek, tj. vitaminů, barviv ale i hrubých živin, např. cukru  ztráty botnavosti obsah vody u ovoce bohatého na cukr nejvýše 15-20 %, u jiného ovoce a zeleniny max. 5-10 % sušení má být provedeno tak, aby zboží po namočení rychle nabobtnalo:  při tom aby se vrátil co možná původní vzhled, vůně, barva i chuť ovoce  u některých druhů (švestky, višně) je již dána standardní povaha sušeného zboží  původní vlastnosti po nabobtnání se pak nežádají

Sušení – pracovní postup 

přípravné operace:     

praní ovoce třídění odstraňování stonků odpeckování dělení

 vlastní technologické operace:  noření do roztoků zabraňujících tmavnutí  síření  roztoky kys. citónové  proslazování  předváření nebo paření

 sušení  balení (ev. lisování)  skladování

Sušení – chemické změny závisí na složení materiálu, teplotě v té které fázi atd., např.: bílkoviny se mohou srážet zbytky škrobu se mohou hydrolysovat vitaminy, barviva a další NSVS se mohou ničit nižší teploty  šetrnější proces nutný kompromis mezi šetrností x ekonomičnost obecně se doporučuje, aby teploty na vlhkém zboží) nepřestoupily 90 oC ovoce sušené při vysokých teplotách bývá velmi ztvrdlé, zhnědlé karamelizací, nahořklé a vůbec s pozměněnou chutí některé ovoce (na rozdíl od zeleniny) vyžaduje i počáteční teploty nízké jinak by praskalo (třešně, višně, atd.) např. u višní (mnoho šťávy) nutnost zatažení otvorů po stopkách vždy vyhovuje systém přihřívající sušící vzduch, sušárny musí být opatřeny dokonalou teploměrnou a regulační technikou (regulační, signalizační teploměry, vlhkoměry apod.)

Záření 



obecně účinky příznivé i škodlivé významné typy záření:  elektromagnetické záření   záření  Roentgenovo záření  UV záření  viditelné záření  infrařervené záření  mikrovlny  korpuskulární záření ( a  záření)

Výhody použití záření Cílené aplikace  

    

radiosterilace potravin ( a  záření , Roentgenovo záření, UV paprsky) sterilace obalů - UV záření insekticidní účinky omezení klíčivosti brambor (záření) energetické dávky od 0,1 kGy - 50 kGy rentgenologická detekce závad v neprůhledných obalech (plechovkách) ohřev potravin

Nevýhody použití záření Nemusí působit absolutně proti veškeré mikroflóře a všem jejím formám Inaktivace toxinogenních bakterií až po kontaminaci potraviny toxiny Vytvoření mikroorganismů rezistentních k záření Ztráty nutričně významných složek potravin  podpora oxidačních reakcí  oxidace tuků  oxidace fotosenzibilních pigmentů (chlorofyl, feofytin, karotenoidy, hemoglobin, myoglobin, cytochromy atd.)  vitamíny C, B2 (riboflavin)  Neexistují spolehlivé postupy k detekci ozářených potravin  Spotřebitelé špatně přijímají použití záření    

Bariérová teorie Postupy tzv. minimálního opracování Čerstvé nebo minimálně opracované potraviny - „Překážkový efekt“

Kombinace několika konzervačních zákroků, které samotné nestačí na stabilizaci, ale společně vytváří systém překážek, bariér proti růstu mikroorganismů omezení kontaminace omezení pomnožení mikroorganismů dodržení hygienických podmínek dodržení technologických postupů při výrobě žádné nebo minimální prodlevy při optimálních teplotách pro růst mikroorganismů Jednotlivé postupy: Tepelné opracování (každý záhřev nad 65 °C vede ke snížení počtu mikroorganismů) Vychlazení, dodržování chladírenského řetězce, případně zmrazování, udržování mrazírenského řetězce; snížení pH (kde je možné); snížení aktivity vody (kde je možné); použití látek s konzervačním účinkem (např. sůl, cukr, kde je možné – okyselení apod.); úprava přístupu vzduchu (většinou zamezení přístupu vzduchu – vakuové balení apod.); použití ušlechtilé mikroflóry (např. jogurtové zálivky, kysané výrobky apod.).

Kombinace jednotlivých faktorů – tzv. překážkový efekt Účinek jednotlivých parametrů se sčítá

Obsah živin

pH

aw

Teplota

Význam jednotlivých překážek závisí na složení potraviny a vlastnostech mikroorganismu

Obsah živin

pH

aw

Teplota

Vliv technologie výroby dětských ovocných výživ na změny nutričně a senzoricky významných složek Helena Čížková, Aleš Rajchl, Rudolf Ševčík, Lenka Votavová, Michal Voldřich Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, Ústav konzervace potravin a technologie masa Technická 5, 166 28, Praha 6,Tel.: 22044 3014, E-mail: [email protected]





Ovocné dětské výživy mají obsahovat složky důležité pro správný vývoj dětského organismu. Při jejich výrobě by měla být věnována patřičná pozornost výběru surovin, postupům nakládání se surovinami, procesu výroby i podmínkám zacházení s produkty. Obsah nutričně, senzoricky a technologicky významných látek v dětských výživách závisí především, pokud nepočítáme přidané vitamíny a minerály, na obsahu a složení ovocné nebo zeleninové složky ve výrobku, tepelném namáhání během výroby a podmínkách skladování. Cílem práce bylo zhodnotit vliv podmínek výroby na nutriční a senzorickou hodnotu výrobků, vytipovat technologické operace ovlivňující kvalitu a navrhnout postupy pro zachování nutriční a senzorické hodnoty výrobků.

Materiál a metody Vzhledem k velké variabilitě ve složení surovin a nastavení tepelného režimu byl opakovaně (4 × v měsíčních intervalech, variabilita je v grafech znázorněna chybovými úsečkami) proveden odběr a rozbor fázových vzorků (viz schéma) přímo z výroby jablečné dětské výživy. Byly sledovány tyto parametry: Antioxidanty a nutričně významné látky: celkové polyfenoly – spektrofotometricky, kyselina askorbová – HPLC, celková antioxidační kapacita (TAC)– metodou DPPH Indikátory tepelného namáhání a skladování: barva (koeficienty L,a,b – tristimulus colorometrie), furfural (F) a hydroxymethylfurfural (HMF) – HPLC

Fázové vzorky

rozdrcená surovina dřeň

před pasterací po pasteraci

hotová dětská výživa

Změna změna obsahu antioxidantů během výroby Kyselina askorbová (mg/kg) Polyfenoly (mg/kg) DPPH

1400 1200

mg/kg

1000 800 600 400 200 0 rozdrcená surovina

dřeň

před pasterací

po pasteraci

hotová dětská výživa

Změna barvy během výroby (tristimulus colorometrie koeficienty L,a,b) a

70

b

L

60 50 40 30 20 10 0 rozdrcená surovina

dřeň

před pasterací

po pasteraci

hotová dětská výživa

Nárůst obsahu furfuralu a hydroxymethylfuralu během výroby 45

Furfural (mg/kg)

40

HMF (mg/kg)

35

mg/kg

30 25 20 15 10 5 0 rozdrcená surovina

dřeň

před pasterací

po pasteraci

hotová dětská výživa