Autoreferat - Wydział Technologii Żywności

dr inŜ. Magdalena Michalczyk
Katedra Chłodnictwa i Koncentratów SpoŜywczych
Wydział Technologii śywności
Uniwersytet Rolniczy im. H. Kołłątaja w Krakowie
Autoreferat
(Załącznik 2)
Kraków 2016
1.
Imię i Nazwisko:
Magdalena Michalczyk
2.
Posiadane dyplomy, stopnie naukowe / artystyczne - z podaniem nazwy, miejsca i
roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej.
-
Dyplom magistra inŜyniera technologii Ŝywności, Akademia Rolnicza im. Hugona
Kołłątaja w Krakowie; 1998. Praca magisterska pt. „Porównanie szybkości czerstwienia
niektórych rodzajów pieczywa razowego”, promotor pracy: prof. dr hab. inŜ. Mirosław
Fik.
-
Dyplom doktora nauk rolniczych w zakresie technologii Ŝywności i Ŝywienia,
Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie; 2004 r. Tytuł rozprawy
doktorskiej: „Optymalizacja wytwarzania i chłodniczego przechowywania przetworów
typu gravad z pstrąga tęczowego (Oncorhynchus mykiss)”, promotor pracy: prof. dr hab.
inŜ. Krzysztof Surówka.
3.
Informacje
o
dotychczasowym
zatrudnieniu
w
jednostkach
naukowych/
artystycznych.
-
1998 - 2005 – asystent naukowo-dydaktyczny, Katedra Chłodnictwa i Koncentratów
SpoŜywczych, Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.
-
2006 - obecnie – adiunkt, Katedra Chłodnictwa i Koncentratów SpoŜywczych,
Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie (obecnie Uniwersytet Rolniczy
im. Hugona Kołłątaja w Krakowie).
4.
Wskazanie osiągnięcia wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r.
o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie
sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.):
Osiągnięciem naukowym wynikającym z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003
roku o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki
(Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) i stanowiącym podstawę do ubiegania się o stopień naukowy
doktora habilitowanego jest monografia: M. Michalczyk „Wpływ warunków uprawy oraz
obróbki cieplnej na zanieczyszczenie mikrobiologiczne i inne wybrane wskaźniki jakości
kiełków nasion”.
2
Praca opublikowana została w Zeszytach Naukowych Uniwersytetu Rolniczego im.
Hugona Kołłątaja w Krakowie nr 528, w serii Rozprawy, zeszyt 405, Wydawnictwo
Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie, Kraków 2015.
Recenzenci pracy:
-
prof. dr hab. inŜ. ElŜbieta Daczkowska-Kozon, Zachodniopomorski Uniwersytet
Technologiczny w Szczecinie
-
prof. dr hab. inŜ. GraŜyna Jaworska, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie,
obecnie Uniwersytet Rzeszowski
Omówienie celu naukowego ww. pracy i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich
ewentualnego wykorzystania
Wprowadzenie i cel naukowy
Wykorzystywane juŜ w staroŜytnych Chinach skiełkowane nasiona roślin zostały
spopularyzowane jako produkt spoŜywczy w krajach Zachodu stosunkowo niedawno. Są one
nie tylko atrakcyjne sensorycznie i ułatwiają urozmaicenie diety, ale cechuje je teŜ duŜa
zawartość składników mineralnych, witamin i innych substancji o korzystnym wpływie na
zdrowie. MoŜna je uzyskiwać z nasion wielu roślin, w tym m.in. zbóŜ, gryki, fasoli mung,
czarnej ciecierzycy, lucerny, koniczyny, słonecznika, rzodkiewki, brokułu, soi, sezamu czy
kapusty. Ze względu na rosnącą świadomość konsumentów dotyczącą wpływu odŜywiania na
zdrowie
oraz
zainteresowanie
postrzeganie
nimi.
kiełków
Równocześnie
jako
elementu
jednak
diety
produkty
te
prozdrowotnej,
charakteryzuje
rośnie
duŜe
zanieczyszczenie mikrobiologiczne. Ogólna liczba drobnoustrojów wynosi często powyŜej
108 a nawet 109 jtk g-1, a liczba bakterii Enterobacteriaceae od 106 do 108 jtk g-1
[Viswanathan i Kaur 2001, Gabriel i in. 2007, Abadias i in. 2008]. NaleŜące do
Enterobacteriaceae
Salmonella sp. czy chorobotwórcze szczepy Escherichia coli były
wielokrotnie przyczyną zachorowań po spoŜyciu kiełków. Jeden z najbardziej znanych takich
przypadków miał miejsce w maju 2011 roku i spowodowany był obecnością pałeczek
Escherichia coli O104 w kiełkach wytworzonych w jednym z niemieckich gospodarstw
rolnych zajmujących się uprawą ekologiczną.
W czasie uprawy kiełków, którą w warunkach przemysłowych prowadzi się najczęściej
w bębnach rotacyjnych i na tacach, dochodzi do gwałtownego wzrostu liczby drobnoustrojów
3
wywołanego sprzyjającą, wysoką temperaturą i wilgotnością, w jakiej odbywa się germinacja.
Za główne źródło zanieczyszczeń mikrobiologicznych kiełków bakteriami patogennymi
uwaŜa się nasiona, które zaleca się dezynfekować przy pomocy roztworu zawierającego
20 000 ppm wolnego chloru pochodzącego z chloranu(I) wapnia [Fett i Cooke 2003].
NACMCF
[1999]
zaleca,
aby nasiona
przed
kiełkowaniem
traktować
środkiem
zapewniającym redukcję bakterii Salmonella i Escherichia coli O157 o 5 cykli
logarytmicznych.
Pomimo podejmowania licznych prac dotyczących dezynfekcji nasion przed produkcją
dotychczas nie znaleziono metody pozwalającej na wyeliminowanie zagroŜeń związanych z
rozwojem niepoŜądanych mikroorganizmów na kiełkach. Ponadto zalecane metody
dezynfekcji chemicznej nie korespondują z załoŜeniami uprawy ekologicznej i budzą obawy
związane z naraŜeniem pracowników i środowiska naturalnego na oddziaływanie wysokich
stęŜeń związków chloru [Kim i in. 2003]. Stosowane zabiegi mogą równieŜ obniŜać
wydajność uzyskiwanego produktu [Fet 2002, Kim i in. 2003].
Ze względu na trudności w ograniczaniu
liczby występujących na kiełkach
mikroorganizmów i eliminacji z nich patogenów podjęłam badania nad wpływem modyfikacji
warunków uprawy kiełków i ich pozbiorczej obróbki cieplnej na wybrane wyróŜniki jakości.
W związku z powyŜszym postawiłam następujące hipotezy badawcze:
1.
Z uwagi na to, Ŝe nie ma moŜliwości całkowitego usunięcia mikroorganizmów z nasion
a nawet bardzo niewielka ich liczba moŜe w trakcie uprawy wzrosnąć do
niebezpiecznego
poziomu,
przyjęto,
Ŝe
zastosowanie
środków
o
działaniu
przeciwdrobnoustrojowym w czasie całego okresu uprawy pozwoli na znaczącą
redukcję liczby mikroorganizmów w gotowym produkcie.
2.
Ze względu na stwierdzany w literaturze przedmiotu wpływ stosowanych metod
dezynfekcji nasion na wskaźnik procentowy nasion kiełkujących, przyjęto kolejną
hipotezę, Ŝe operacja ta moŜe wpływać równieŜ na zawartość składników biologicznie
aktywnych w kiełkach.
Hipotezy te weryfikowano realizując następujące cele:
1.
Ocenę wpływu modyfikacji warunków uprawy kiełkujących nasion na zanieczyszczenie
mikrobiologiczne i wydajność uzyskiwanych kiełków.
2.
Określenie oddziaływania najpowszechniej stosowanych metod dezynfekcji przy
pomocy roztworów związków chloru oraz obróbki cieplnej, na ogólne zanieczyszczenie
4
mikrobiologiczne oraz zawartość witaminy C, polifenoli ogółem, chlorofili i
karotenoidów w kiełkach rzodkiewki uzyskanych z nasion poddanych tym zabiegom.
3.
Porównanie efektywności najbardziej typowych metod obróbki cieplnej kiełków po ich
zbiorze, na poprawę bezpieczeństwa mikrobiologicznego i zawartość substancji
bioaktywnych.
Przebieg doświadczeń i metodyka badań
Obszar badawczy podzielono na doświadczenia obejmujące:
-
Ocenę wpływu wyjściowego zanieczyszczenia mikrobiologicznego nasion róŜnych
gatunków roślin na osiąganą liczbę drobnoustrojów w gotowym produkcie.
-
Porównanie metody uprawy zanurzeniowej [Domaradzki i Staniszewska, 2000] i z
uŜyciem tac na jakość mikrobiologiczną kiełków uzyskanych z róŜnych gatunków
nasion.
-
Ocenę
wpływu
ekstraktów
z
roślin
o
udowodnionym
działaniu
przeciwdrobnoustrojowym (czosnek, imbir, chrzan, chmiel, pestki z grejpfruta)
stosowanych do nawadniania upraw, metodą zanurzeniową i z uŜyciem tac, na poziom
zanieczyszczenia mikrobiologicznego kiełków rzodkiewki.
-
Ocenę wpływu dezynfekcji nasion rzodkiewki ditlenkiem chloru (250 ppm, 15 min),
chloranem(I) wapnia (20 000 ppm aktywnego chloru, 15 min) oraz za pomocą gorącej
wody (62°C, 2 min [Weiss i Hammes 2005]; 70°C, 20 s; 90°C, 10s) na wybrane
wyróŜniki jakości kiełków uzyskiwanych metodą tacową. Wśród tych wyróŜników
znalazły się: zawartość polifenoli ogółem, witaminy C, chlorofili, karotenoidów, a takŜe
wydajność i wskaźniki jakości mikrobiologicznej.
-
Zastosowanie inokulum Lactobacillus plantarum (107 jtk g-1) do modyfikacji składu
zespołu mikroorganizmów w kiełkach rzodkiewki uprawianych metodą zanurzeniową.
-
Ocenę
wpływu
pozbiorczej
obróbki
cieplnej
na
poziom
zanieczyszczenia
mikrobiologicznego i inne wybrane wyróŜniki jakości kiełków róŜnych gatunków
roślin.
5
W analizach dotyczących skuteczności roztworów dezynfekcyjnych, ekstraktów
roślinnych oraz obróbki cieplnej posłuŜono się nasionami rzodkiewki ze względu na ich
popularność oraz stwierdzoną we wstępnych badaniach dobrą powtarzalność charakterystyki
mikrobiologicznej. Natomiast ocenę wpływu obróbki cieplnej na poziom zanieczyszczenia
mikrobiologicznego kiełków róŜnych gatunków roślin przeprowadzono z zastosowaniem
nasion rzodkiewki, lucerny, pszenicy, soczewicy, fasoli mung i brokułu. W pozostałych
analizach wykorzystywano nasiona rzodkiewki, lucerny, brokułu, czerwonej kapusty,
pszenicy, soczewicy, fasoli mung i dyni.
Uprawę kiełków prowadzono dwiema metodami, z uŜyciem tac oraz metodą
zanurzeniową. W uprawie tacowej wykorzystywano kiełkowniki półkowe wyposaŜone w
jedną tacę, w których woda po zwilŜeniu nasion wypływała przez otwory przelewowe.
Uprawę zanurzeniową zmodyfikowano na potrzeby niniejszej pracy na podstawie
opracowania Domaradzkiego i Staniszewskiej [2000]. Autorzy ci opisali pozyskiwanie
kiełków w reaktorze, w którym nasiona zanurzone w wodzie były mieszane przez
przepływające powietrze tłoczone za pomocą pompki membranowej. Modyfikacja własna
polegała m. in. na tym, Ŝe nasiona umieszczano w aŜurowych podwieszonych w wodzie
pojemnikach, a strumień powietrza rozdzielano za pomocą kostki napowietrzającej. W
porównaniu z cytowaną pracą obniŜono równieŜ gęstość uprawy do 4g nasion/L wody lub
roztworu, tak aby zminimalizować wpływ substancji pochodzących z kiełkujących nasion na
uzyskiwane wyniki analiz mikrobiologicznych.
W obydwu metodach, zanurzeniowej i tacowej, uprawę prowadzono w temperaturze
20±1°C, przy dostępie naturalnego światła rozproszonego.
Oceniając jakość mikrobiologiczną otrzymywanych kiełków analizowano ogólną liczbę
drobnoustrojów, liczbę Enterobacteriaceae, bakterii kwasu mlekowego, droŜdŜy oraz pleśni.
Kiełki rzodkiewki uzyskane metodą zanurzeniową z dodatkiem ekstraktu czosnku oraz
otrzymane w uprawie na tacach z nasion dezynfekowanych ditlenkiem chloru lub
chloranem(I) wapnia, a takŜe odpowiadające im próby kontrolne poddano obserwacjom
mikroskopowym z wykorzystaniem elektronowego mikroskopu skaningowego (SEM).
Obserwacji dokonywano przy powiększeniach 1000 i 5000x.
Wyniki i dyskusja
Ocena zanieczyszczenia mikrobiologicznego kiełków róŜnych gatunków nasion
uzyskanych metodą uprawy na tacach i zanurzeniową wykazała, Ŝe poziom wyjściowy
6
zanieczyszczenia nasion nie był odzwierciedlony w liczbie mikroorganizmów zasiedlających
otrzymywane z nich kiełki. RóŜnice w ogólnej liczbie drobnoustrojów wykrywanych na
nasionach wynosiły nawet 4 cykle logarytmiczne (103 -107 jtk g-1), natomiast zróŜnicowanie
tego parametru w przypadku kiełków uzyskiwanych z tych nasion było, co najwyŜej równe
jednemu rzędowi wielkości (108 -109 jtk g-1). W przypadku bakterii naleŜących do
Enterobacteriaceae róŜnice w zanieczyszczeniu nasion wynosiły do 6 cykli logarytmicznych i
w kilku przypadkach było to zanieczyszczenie poniŜej progu wykrywalności, natomiast
róŜnice pomiędzy zanieczyszczeniem kiełków otrzymanych z tych nasion nie przekraczały
dwóch cykli logarytmicznych (105 – 107 jtk g-1 w uprawie zanurzeniowej i 106 – 108 jtk g-1 w
uprawie na tacach). Stwierdzono bardzo zbliŜoną charakterystykę wzrostu liczebności
drobnoustrojów zarówno w uprawie z zastosowaniem tac, jak i zanurzeniowej. Wyjątek
stanowiły bakterie kwasu mlekowego, w przypadku, których w uprawie zanurzeniowej
wystąpiły duŜe róŜnice ich liczby pomiędzy poszczególnymi gatunkami kiełków (103 -107
jtk g-1). Najintensywniejszy wzrost mikroorganizmów w obu rodzajach metod uprawy
odnotowano po pierwszej dobie i najczęściej wynosił on 3 – 4 cykle logarytmiczne. Kiełki
uzyskane w uprawie zanurzeniowej cechowały się niŜszym końcowym zanieczyszczeniem
mikrobiologicznym niŜ analogiczne kiełki z uprawy tacowej, najczęściej jednak róŜnice nie
przekraczały jednego cyklu logarytmicznego. Ponadto część nasion, w tym pochodzące z
roślin strączkowych była nieprzydatna w uprawie zanurzeniowej ze względu na zahamowanie
ich wzrostu.
Warunki uprawy zanurzeniowej stwarzają moŜliwość zapewnienia stałego kontaktu
substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym z kiełkującymi nasionami. Wykorzystano to
do zbadania skuteczności ekstraktów pochodzących z czosnku, chrzanu, imbiru, pestek
grejpfruta i chmielu, w obniŜaniu ogólnego zanieczyszczenia mikrobiologicznego kiełków.
Wszystkie
wymienione
surowce
znane
są
z
udokumentowanego
działania
przeciwdrobnoustrojowego, choć w kaŜdym z przypadków róŜna jest ich skuteczność
względem konkretnych mikroorganizmów. Ze względu na to, Ŝe z wyjątkiem preparatów z
owoców cytrusowych, w dostępnej literaturze brak jest danych na temat stosowania
ekstraktów roślinnych do nawadniania tradycyjnych upraw kiełków, przeprowadzono takŜe
doświadczenia przy zastosowaniu tej metody germinacji. Dodatkowo wymienione ekstrakty
wprowadzano do podłóŜ mikrobiologicznych, które następnie zaszczepiano odpowiednimi
rozcieńczeniami drobnoustrojów pochodzących z kontrolnej uprawy kiełków na tacach. W
Ŝadnym
z
powyŜszych
doświadczeń
nie
wykazano
obniŜenia
zanieczyszczenia
mikrobiologicznego kiełków, natomiast stwierdzono wyraźne zmniejszenie ich wydajności i
7
w kilku przypadkach, szczególnie w odniesieniu do ekstraktu czosnku, równieŜ deformacje
kiełków. W dodatkowych próbach kontrolnych, gdzie ekstrakty dodawano bezpośrednio do
podłóŜ mikrobiologicznych, w których inkubowano drobnoustroje pochodzące z kiełków,
jedynie w przypadku ekstraktu z czosnku wykazano wyraźny wpływ redukujący liczbę
bakterii, droŜdŜy i pleśni, co jednak nie znalazło odzwierciedlenia w przypadku samych
kiełków. Jedynym wyjątkiem były pleśnie, których liczba na kiełkach nawadnianych przy
dodatku ekstraktu była istotnie mniejsza niŜ w próbach kontrolnych.
Podjęłam takŜe próbę połączenia uprawy metodą zanurzeniową z uprzednią inokulacją
nasion rzodkiewki szczepem Lactobacillus plantarum. Wybrałam ten drobnoustrój, poniewaŜ
stwierdza sie jego obecność w produktach kiszonych w związku, z czym moŜna było
przewidywać, Ŝe będzie odporny na substancje pochodzące z kiełkujących nasion i będzie
mógł je zasiedlić. Spodziewanym efektem było zwiększenie udziału bakterii fermentacji
mlekowej wśród drobnoustrojów oznaczanych w kiełkach. Nie zaobserwowałam jednak takiej
zaleŜności. Ich liczebność nie zwiększyła się, natomiast istotnie zmniejszyła się masa
uzyskiwanych kiełków, co świadczy o ich uszkodzeniu. Przypuszczać jednak moŜna, Ŝe nie
same bakterie L. plantarum były przyczyną tych uszkodzeń a rozcieńczone podłoŜe MRS w
którym były zawieszone i które znalazło się w stosowanym inokulum.
Wpływ dezynfekcji nasion na zanieczyszczenie mikrobiologiczne kiełków rzodkiewki i
zawartość w nich wybranych składników oceniałam stosując do moczenia nasion roztwory
chloranu(I) wapnia, ditlenku chloru oraz obróbkę cieplną w wodzie (62°C, 70°C, 90°C).
Zastosowanie wymienionych metod dezynfekcji nasion spowodowało obniŜenie ogólnej
liczby drobnoustrojów na tym surowcu wynoszące od jednego do dwóch cykli
logarytmicznych i podobną redukcję liczby droŜdŜy oraz pleśni. Jednak po germinacji ogólna
liczba drobnoustrojów w próbach pochodzących z nasion dezynfekowanych była taka sama
lub nawet nieznacznie wyŜsza niŜ w próbach kontrolnych. Podobnie kształtowało się
zanieczyszczenie Enterobacteriaceae i droŜdŜami. Jedynie w przypadku pleśni, zwłaszcza po
obróbce cieplnej nasion, ich liczba wykrywana na kiełkach była niŜsza w przypadku prób
dezynfekowanych
niŜ
kontrolnych.
Spodziewanych
efektów
w
postaci
redukcji
zanieczyszczenia mikrobiologicznego nie przyniosło równieŜ nawadnianie upraw roztworem
ClO2 (3 ppm) ani płukanie kiełków z próby kontrolnej po zakończeniu uprawy w roztworze o
takim stęŜeniu. Wyraźną, wynoszącą ponad 1 rząd wielkości redukcję we wszystkich
oznaczanych grupach drobnoustrojów spowodowała dopiero płukanie kiełków w roztworze
zawierającym 30 ppm ditlenku chloru. Obserwowany brak skuteczności w obniŜaniu
zanieczyszczenia mikrobiologicznego za pomocą dezynfekcji nasion naleŜy przypisać
8
intensywnemu namnaŜaniu się mikroorganizmów pozostałych po tym zabiegu. Ponadto
niewielki wzrost, ogólnego zanieczyszczenia mikrobiologicznego jaki obserwowano w
porównaniu z próbą kontrolną, w części prób z nasion dezynfekowanych (m.in. 62°C, 70°C)
świadczy o uszkodzeniu otrzymywanych kiełków, co zmniejszało ich moŜliwości obronne.
Potwierdzają to obserwacje mikroskopowe (SEM) kiełków rzodkiewki uzyskanych z nasion
dezynfekowanych chloranem(I) wapnia. JuŜ w skali makroskopowej obserwowano często
zamieranie części wierzchołkowej korzenia rośliny, a na mikrofotografiach SEM tych
obszarów widoczne są zwarte, ciągłe skupiska o charakterze biofilmu pokrywające
powierzchnię zamarłej tkanki. Natomiast na Ŝywej części kiełka tworzące się skupiska
drobnoustrojów były porozdzielane obszarami wolnymi od mikroorganizmów.
Fett [2002] poddając nasiona róŜnych gatunków roślin dezynfekcji roztworem
zawierającym 16 000 ppm wolnego chloru, stwierdził zróŜnicowanie wpływu tego zabiegu
zaleŜne od gatunku nasion. W przypadku testowanych odmian pszenicy odnotował drastyczne
zmniejszenie wskaźnika procentowego nasion zdolnych do kiełkowania, w jednej z odmian
fasoli jego wzrost, a w kiełkach ciecierzycy deformację korzonków, natomiast w odniesieniu
do pozostałych testowanych gatunków pomimo opóźnienia germinacji nie stwierdził duŜych
róŜnic w wartości tego wskaźnika w stosunku do prób kontrolnych. RównieŜ uzyskane w
badaniach własnych wyniki analiz zawartości wybranych składników biologicznie aktywnych
w produktach otrzymanych z nasion dezynfekowanych i próbach kontrolnych świadczą o
uszkadzaniu uprawianego surowca przez zabiegi mające na celu obniŜenie zanieczyszczenia
mikrobiologicznego. Formami obrony roślin przed atakiem owadów, mikroorganizmów czy
negatywnym wpływem innych czynników środowiska jest zwiększona biosynteza składników
fenolowych i obniŜanie zawartości składników odŜywczych. W kiełkach z nasion poddanych
działaniu roztworów związków chloru (20 000 ppm aktywnego chloru pochodzącego z
chloranu(I) wapnia, 250 ppm ditlenku chloru) lub obróbki cieplnej (62°C, 70°C, 90°C)
zaobserwowano istotne zmniejszenie zawartości witaminy C i w większości przypadków
istotny wzrost zawartości polifenoli ogółem w porównaniu do próby kontrolnej. Natomiast z
wyjątkiem próby poddanej działaniu 70°C nie stwierdzono istotnych róŜnic w wartościach
wskaźnika masy 100 kiełków.
Ze względu na brak zadawalających efektów w obniŜeniu ogólnego zanieczyszczenia
mikrobiologicznego w poprzednich doświadczeniach, ocenie poddano kilka wariantów
obróbki cieplnej samych kiełków. Obróbka taka, w tym gotowanie na parze, bywa zalecana
konsumentom w następstwie informacji o zatruciach tym produktem pojawiających się
róŜnych krajach. Ocenę metod obróbki cieplnej kiełków przeprowadzano poprzez
9
dwuminutowe gotowanie ich na parze oraz dziesięciosekundowe zanurzanie w wodzie o
temperaturze 100°C i o temp. ≥90°C. Wykorzystano kiełki rzodkiewki, lucerny, pszenicy,
soczewicy, fasoli mung i brokułu. We wszystkich wariantach stwierdzono redukcję bakterii z
rodziny Enterobacteriaceae oraz pleśni do poziomu poniŜej progu wykrywalności, a takŜe
zmniejszenie ogólnej liczby drobnoustrojów o 2 do 5 cykli logarytmicznych i droŜdŜy o 5 – 7
rzędów wielkości. Procesowi temu towarzyszyły straty witaminy C, chlorofili, karotenoidów i
polifenoli, przy czym były one mniejsze w przypadku kiełków poddanych działaniu gorącej
wody niŜ pary. Na przykład stęŜenie witaminy C w badanych gatunkach kiełków zmniejszyło
się na skutek gotowania na parze w zakresie od 29,3 – do 80,8%, a pod wpływem zanurzania
we wrzątku od 17,1 do 49,5%.
Niektóre doniesienia literaturowe wskazują, Ŝe dezynfekcja przy pomocy wysokich
stęŜeń chloranu(I) wapnia moŜe, zwłaszcza przy naturalnym zanieczyszczeniu bakteriami
Salmonella
sp.,
powodować
całkowitą
redukcję
wymienionych
drobnoustrojów
chorobotwórczych na nasionach [Fett 2002] oraz wpływać korzystnie na bezpieczeństwo
zdrowotne konsumentów
[Gill i in. 2003]. Uzyskane w niniejszej pracy rezultaty nie
potwierdzają jednak tego spostrzeŜenia w odniesieniu do moŜliwości ograniczenia ogólnego
zanieczyszczenia mikrobiologicznego nasion poprzez działanie roztworami o właściwościach
przeciwdrobnoustrojowych przed lub w trakcie germinacji. Równocześnie zabiegi te zaleŜnie
od wybranego środka i jego stęŜenia mogą zmniejszać wydajność uzyskiwanego produktu,
uszkadzać kiełkujące rośliny zmniejszając ich moŜliwości obronne oraz wpływać na
zawartość składników biologicznie czynnych w otrzymywanych kiełkach, prowadząc np. do
obniŜenia zawartości witaminy C i wzrostu stęŜenia polifenoli ogółem.
Wnioski
1.
Bez względu na początkowe zanieczyszczenie mikrobiologiczne nasion, uzyskane z
nich kiełki rzodkiewki, brokułu, pszenicy, fasoli mung, kapusty czerwonej, dyni,
soczewicy i lucerny, juŜ po 2 dobach wzrostu, cechowały się ogólnym
zanieczyszczeniem mikrobiologicznym od 108 do 109 jtk g-1, które utrzymywało się na
tym poziomie do końca okresu uprawy.
2.
Metoda kiełkowania nasion wpływa na zanieczyszczenie mikrobiologiczne gotowego
produktu. Zastosowanie zanurzeniowej metody uprawy prowadziło do istotnego
zmniejszenia liczby wykrywanych mikroorganizmów, jednak róŜnice pomiędzy
10
wynikami uzyskanymi z zastosowaniem komercyjnych kiełkowników półkowych i
uprawy
zanurzeniowej
wynosiły
w
przypadku
większości
badanych
grup
drobnoustrojów, co najwyŜej 1 cykl logarytmiczny.
3.
Zastosowanie
obróbki
cieplnej
lub
roztworów
o
właściwościach
przeciwdrobnoustrojowych do wstępnej dezynfekcji nasion pomimo tego, Ŝe obniŜało
ich zanieczyszczenie mikrobiologiczne, jednak nie wpływało na redukcję liczby
mikroorganizmów na otrzymywanych kiełkach. Równocześnie dezynfekcja nasion
moŜe, zaleŜnie od rodzaju środka i jego dawki, przyczyniać się do osłabienia
kiełkowania i uszkodzenia uzyskiwanych kiełków. Korzystny efekt dezynfekcji jest
ograniczany zarówno poprzez intensywne namnaŜanie się pozostałych po dezynfekcji
mikroorganizmów jak równieŜ uszkodzenia uzyskiwanych kiełków zmniejszające ich
moŜliwości obronne.
4.
Analiza mikrofotografii (SEM) kiełków rzodkiewki wskazuje na to, Ŝe efektem
dezynfekcji nasion roztworem zawierającym zalecane stęŜenie 20 000 ppm aktywnego
chloru jest uszkadzanie powstających z nich kiełków, a to moŜe przyczyniać się do
wzrostu ich zanieczyszczenia mikrobiologicznego. Dotyczy to zwłaszcza korzenia
rośliny, gdzie w skali makroskopowej często obserwowano zamieranie jego części
wierzchołkowej.
5.
Stosowanie do dezynfekcji nasion rzodkiewki roztworów związków chloru (20 000 ppm
aktywnego chloru z chloranu(I) wapnia, 250 ppm ditlenku chloru) oraz obróbki cieplnej
(62°C, 70°C, 90°C) spowodowało istotne zmniejszenie zawartości witaminy C w
uzyskanych kiełkach i w większości przypadków istotny wzrost zawartości polifenoli
ogółem w porównaniu do próby kontrolnej, co równieŜ świadczy o uszkadzającym
wpływie tych zabiegów.
6.
Spośród
preparatów
pochodzących
z
roślin
o
udokumentowanym
działaniu
przeciwdrobnoustrojowym (czosnku, imbiru, chrzanu, chmielu, pestek z grejpfruta)
aplikowanych w trakcie całego okresu uprawy, zarówno metodą zanurzeniową jak i na
tacach, jedynie ekstrakt czosnku wykazywał właściwości bakteriobójcze w stosunku do
mikroorganizmów wyizolowanych z kiełków rzodkiewki. Jednak równieŜ on był
nieskuteczny w uprawie kiełków, a nawet przyczyniał się do wzrostu ich
zanieczyszczenia bakteryjnego, prawdopodobnie na skutek uszkadzania kiełkujących
roślin. Jego skuteczność wykazano jedynie w odniesieniu do pleśni. Zastosowanie
11
ekstraktów roślinnych spowodowało równocześnie istotne zmniejszenie wydajności
otrzymywanego produktu.
7.
Inokulacja nasion rzodkiewki szczepem Lactobacillus plantarum (107 jtk g-1) nie
zwiększyła liczby bakterii mlekowych w kiełkach, ani nie spowodowała redukcji
pozostałych grup mikroorganizmów, natomiast wpłynęła na wyraźne zmniejszenie
wydajności uzyskiwanych kiełków.
8.
Obróbka cieplna polegająca, na dwuminutowym gotowaniu na parze lub dziesięciosekundowym zanurzaniu we wrzątku kiełków rzodkiewki, lucerny, pszenicy,
soczewicy, fasoli mung i brokułu prowadziła do redukcji bakterii z rodziny
Enterobacteriaceae oraz pleśni poniŜej poziomu wykrywalności, a takŜe zmniejszenia
ogólnej liczby drobnoustrojów o 2 do 5 cykli logarytmicznych, a droŜdŜy o 5 - 7 rzędów
wielkości. Procesowi temu towarzyszą jednak straty zawartości takich składników jak
witamina C, chlorofile, karotenoidy i polifenole ogółem, które były mniejsze w
przypadku kiełków zanurzanych we wrzątku niŜ gotowanych na parze.
9.
Rezultaty przeprowadzonych badań wskazują, Ŝe dezynfekcja nasion zarówno przed
kiełkowaniem, jak i w trakcie wzrostu roślin, nie ogranicza ogólnego zanieczyszczenia
mikrobiologicznego uzyskiwanych kiełków. Jedynie poprzez obróbkę cieplną gotowego
produktu uzyskano efekt gwarantujący jego bezpieczeństwo mikrobiologiczne.
Produkcja cieszących się zainteresowaniem konsumentów kiełków nasion wiąŜe się ze
złoŜonym problemem, jakim jest zapewnienie ich bezpieczeństwa mikrobiologicznego.
Wyniki uzyskane w przedstawionej pracy umoŜliwiają szerszą ocenę wpływu zabiegów
dezynfekcji nasion i czynników uprawowych na jakość uzyskiwanych kiełków oraz mogą
ułatwić modyfikacje technologii otrzymywania tego wyrobu. Rezultaty oceny metod obróbki
cieplnej kiełków przygotowanych do spoŜycia mogą być przydatne w wyborze metody
pozwalającej na jak najmniejsze straty składników odŜywczych i równoczesne uzyskanie
odpowiedniej redukcji liczby mikroorganizmów, w tym naleŜących o Enterobacteriaceae.
Literatura
Abadias M., Usall J., Anguera M., Solsona C., Viñas I. 2008. Microbiological quality of fresh, minimallyprocessed fruit and vegetables, and sprouts from retail establishments. Int. J. Food Microbiol., 123, 121-129.
12
Domaradzki M., Staniszewska M. 2000. Produkcja kiełków konsumpcyjnych. Zeszyty Naukowe.
Mechanika/Politechnika Opolska, 60, 61-67.
Fett W.F. 2002. Factors affecting the efficacy of chlorine against Escherichia coli O157:H7 and Salmonella on
alfaalfa seed. Food Microbiol., 19, 135-149
Fett W., Cooke P.H. 2003. Reduction of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella on laboratory-inoculated
alfalfa seed with commercial citrus-related products. J. Food Protect., 66(7), 1158-1165.
Gabriel A.A., Berja M.C., Estrada A.M.P., Lopez M.G.A.A., Nery J.G.B., Villaflor E.J.B. 2007. Microbiology of
retail mung bean sprouts vended in public markets of National Capital Region, Philippines. Food Control, 18,
1307-1313.
Gill Ch. J., Keene W.E., Mohle-Boetani J.C., Farrar J.A., Waller P.L., Hahn Ch.G., Cieslak P.R. 2003. Alfalfa
seed decontamination in a Salmonella outbreak. Emerg. Infect. Dis., 9(4), 474-479.
Kim Ch., Hung Y-C., Brackett RE, Lin Ch-S. 2003. Efficacy of electrolyzed oxidizing water in inactivating
Salmonella on Alfalfa seeds and sprouts. J. Food Protect., 66 (2),
208-214.
NACMCF (National Advisory Committee on Microbiological Criteria for Foods) 1999. Microbiological safety
evaluations and recommendations on sprouted seeds. Int. J. Food Microbiol., 52, 123-153.
Viswanathan P., Kaur R. 2001. Prevalence and growth of pathogens on salad vegetables, fruits and sprouts. Int.
J. Hyg. Envir. Heal., 203, 205-213.
Weiss A., Hammes W.P. 2005. Efficacy of heat treatment in reduction of salmonellae and Escherichia coli
O157:H - on alfalfa, mung bean and radish seeds used for sprout production. Eur. Food Res. Technol.,
221(1–2), 187–191.
5.
Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo – badawczych
Pozostałe prace badawcze realizowałam w ramach następujących tematów:
1.
Przetwory typu gravad – optymalizacja warunków wytwarzania oraz zmiany
jakościowe w składowanym produkcie.
2.
Czerstwienie pieczywa razowego – charakterystyka procesu i zapobieganie.
3.
Ocena jakości, w tym właściwości antyoksydacyjnych, surowców i przechowywanych
produktów roślinnych.
4.
Zastosowanie roślinnych olejków eterycznych do utrwalania produktów mięsnych.
5.
Wpływ
zawartych
w
naparach
herbat
składników
fenolowych
na
wzrost
mikroorganizmów.
Ad 1.
Moim
głównym
tematem
badawczym,
realizowanym
przed
doktoratem
i
kontynuowanym równieŜ po nim, była technologia i trwałość niskoprzetworzonych
produktów rybnych typu gravad. Celem prac z tego zakresu było stworzenie podstaw
13
naukowych do poszerzenia asortymentu dostępnych na naszym rynku niskoprzetworzonych
produktów rybnych uzyskiwanych z surowca krajowego. Do badań wybrano pstrąga
tęczowego, ze względu na jego dostępność, moŜliwość kontroli warunków chowu oraz
poŜądane cechy sensoryczne i odpowiednią zawartość tłuszczu. Badania objęły szeroki zakres
zagadnień dotyczących zarówno optymalizacji parametrów wytwarzania i przechowywania
gotowego wyrobu jak i dogłębnej analizy zmian zachodzących w czasie dojrzewania i
składowania gravadów. Zebrałam i opracowałam równieŜ informacje ankietowe na temat
postrzegania produktów rybnych przez potencjalnych konsumentów (Załącznik IV, pkt D18).
Wskazały one m.in., Ŝe dla biorących udział w badaniu kobiet najwaŜniejszą zaletą związaną
ze spoŜyciem ryb jest ich korzystny wpływ na zdrowie, natomiast dla męŜczyzn jest to smak.
Czynnikami ograniczającymi konsumpcję ryb była w pierwszej kolejności wysoka cena, a w
drugiej obawa o świeŜość tych produktów.
Wyroby typu gravad uzyskuje się prowadząc proces dojrzewania filetów z ryb średnio
tłustych i tłustych w mieszaninie soli, cukru i ewentualnie przypraw. Najczęściej stosowanym
surowcem rybnym jest łosoś. Na podstawie oceny sensorycznej, wydajności i aktywności
wody oraz innych wyróŜników zoptymalizowano parametry wytwarzania gravada z łatwo
dostępnego i relatywnie taniego pstrąga tęczowego wyznaczając najwłaściwszy dodatek
mieszaniny gravadującej do ryby, udział w niej soli oraz czas i temperaturę dojrzewania
gravadów (Załącznik IV, pkt D5, D21). Przedstawiono takŜe obraz zmian, jakim podlega
produkt przechowywany w warunkach chłodniczych i zamraŜalniczych i wyznaczono
maksymalny okres przechowywania w warunkach chłodniczych (Załącznik IV, pkt A1, A2,
A4, D17). Gravadowanie w znacznym stopniu zabezpiecza tkankę mięśniową przed
niepoŜądanymi
zmianami
powodowanymi
zwykle
przez
zamraŜanie.
W
czasie
przechowywania chłodniczego w warunkach próŜniowych odnotowywano wzrost liczby
kwasowej, nadtlenkowej, zmiany teksturalne, wzrost rozpuszczalności białka i niewielki
wzrost zanieczyszczenia mikrobiologicznego. Aktywność katepsyn zmniejszała się zarówno
w czasie gravadowania jak i późniejszego przechowywania wyrobów. Natomiast analiza
elektroforetyczna białek (SDS – PAGE) i rozdziały metodą HPLC niskocząsteczkowych
substancji pochodzenia białkowego wskazały, Ŝe zarówno sam proces otrzymywania
gravadów jak i ich późniejsze przechowywanie powodują zmiany we frakcjach białkowych o
dość ograniczonym zakresie, mające raczej charakter ilościowy niŜ jakościowy. Na obrazach
uzyskanych przy uŜyciu elektronowego mikroskopu skaningowego i mikroskopu świetlnego
moŜna było zaobserwować, wywołane gravadowaniem, zwiększenie zwartości struktury,
zmniejszenie przestrzeni między włóknami i zatarcie granic pomiędzy poszczególnymi
14
miofibrylami. Natomiast wyniki analizy metodą skaningowej kalorymetrii róŜnicowej (DSC)
uwidoczniły, Ŝe gravadowanie wpływa na obniŜenie temperatury denaturacji głównych białek
miofibrylarnych aktyny i miozyny. Otrzymane rezultaty pozwoliły na głębszą charakterystykę
mało poznanego procesu otrzymywania gravadów, w którym ewentualne znaczenie enzymów
i działalności mikroorganizmów nie było dotychczas w pełni wyjaśnione. Istotą procesu jest
wpływ odwodnienia i obecności soli oraz cukru na tkankę mięśniową ryby. Czynniki te z
jednej strony wpływają na częściową denaturację, rozpuszczanie i Ŝelowanie frakcji
białkowej, z drugiej zaś modyfikują i spowalniają naturalne przemiany zachodzące w tkance
mięśniowej ryb. Większość procesów mających miejsce podczas gravadowania przebiega
równieŜ z mniejszym natęŜeniem podczas składowania wyrobu, modyfikując nieustannie jego
charakterystykę w tym równieŜ teksturę (Załącznik IV, pkt A1, A4). Rezultaty
przeprowadzonych badań przedstawiłam m.in. w plenarnej prezentacji wygłoszonej na
zaproszenie na Second European Workshop on Food Engineering and Technology, w 2008
roku we Francji (Załącznik IV, pkt K1) oraz na innych konferencjach międzynarodowych
(Załącznik V, pkt B24, B25).
Innym aspektem dotyczącym bezpieczeństwa zdrowotnego, związanym z omawianymi
przetworami jest zawartość w nich amin biogennych. Zagadnienie to analizowano
wykorzystując gravady uzyskane z pelamidy (Sarda sarda). Na podstawie oceny jakości
uzyskanych z tej ryby produktów przechowywanych chłodniczo ustalono, Ŝe po 28 dniach
składowania, w porównaniu z surowcem, nastąpił 1,5 - krotny wzrost stęŜenia putrescyny, 7,7
– krotny wzrost stęŜenia histaminy i 41,3 - krotny wzrost zawartości tyraminy. Odnotowano
równieŜ zwiększenie zawartości pozostałych oznaczanych amin biogennych z wyjątkiem
kadaweryny, której stęŜenie w porównaniu z surowcem zmniejszyło się. Ustalono, Ŝe ze
względu na konieczność ograniczenia tworzenia amin biogennych, zwłaszcza histaminy,
temperatury przechowywania tego produktu nie mogą przekraczać 7°C (Załącznik IV, pkt
A11).
Ad 2.
Badania poświęcone trwałości pieczywa razowego prowadziłam jeszcze przed
doktoratem (Załącznik IV, pkt D1, D2). Były one jednak równieŜ kontynuowane po nim. W
pracach poświęconych temu zagadnieniu oceniano, w oparciu o instrumentalną analizę
tekstury, analizy sensoryczne i fizykochemiczne, szybkość procesu starzenia się róŜnych
rodzajów pieczywa razowego. W odniesieniu do kilku wybranych jego rodzajów
przeprowadzano m.in. test profilowej analizy tekstury (TPA), test przecinania miękiszu i
15
skórki, analizę liczby niebieskiej, wodochłonności i lepkości względnej supernatantu.
Porównywano takŜe przydatność badanych parametrów jako wskaźników szybkości
czerstwienia
pieczywa.
Zaobserwowano,
Ŝe
zmiany teksturalne
mierzone
metodą
instrumentalną następowały znacznie szybciej, niŜ pogorszenie cech jakościowych pieczywa
ocenianych sensorycznie. Częściowo moŜna to tłumaczyć, charakterystycznym orzechowym
aromatem, wynikającym z obecności mąk wysokowyciągowych w jego składzie. Stwierdzono
silną korelację (r>0,9) pomiędzy wartościami spójności uzyskanymi w teście TPA a
parametrami fizykochemicznymi, jednak jedynie w odniesieniu do poszczególnych rodzajów
produktu. Ustalono, Ŝe takie wskaźniki jak spręŜystość czy spójność nadają się, do
porównywania szybkości czerstwienia tego samego gatunku chleba np. przechowywanego w
róŜnych warunkach. Nie znaleziono natomiast takiego wyróŜnika, który pozwalałby na
porównanie szybkości starzenia róŜnych rodzajów pieczywa. Spośród badanych, najlepiej
nadającymi się do tego rodzaju porównań parametrami były zmiana siły i pracy przecinania
miękiszu (Załącznik IV, pkt D1). W czasie prowadzenia analiz zaobserwowałam równieŜ, Ŝe
oprócz uzyskiwanych wartości liczbowych poszczególnych oznaczanych parametrów,
szerszej informacji o zmianach strukturalnych pieczywa dostarcza zapis całego przebiegu
zmian siły od czasu rejestrowany w czasie wykonywania zgniatania i cięcia prób (Załącznik
IV, pkt D2).
Przeprowadzono takŜe próbę opóźnienia procesu czerstwienia chleba razowego,
wzbogaconego o dodatek węglanu wapnia, poprzez zastosowanie pakowania w atmosferze
modyfikowanej (60% CO2, 40% N2) (Załącznik IV, pkt A9). Dzięki tej metodzie pakowania
wydłuŜono czas akceptowalności sensorycznej chleba do 24 dni. W tym czasie nie
stwierdzono równieŜ Ŝadnych zmian poziomu zanieczyszczenia mikrobiologicznego
produktu. Jednak juŜ po trzech dniach przechowywania odnotowano istotne zmiany w
wartościach analizowanych instrumentalnie parametrów tekstury.
Ad 3.
Moje zainteresowanie zmianami jakości przechowywanych produktów roślinnych
koncentrowało się głównie wokół zagadnień dotyczących właściwości antyoksydacyjnych
przetworów z owoców jagodowych i płatków róŜy pomarszczonej (Załącznik IV, pkt A3, A5,
A10, D11, D12, D19) oraz jakości produktów o niskim stopniu przetworzenia (Załącznik IV,
pkt D6, D7, D9, D16, D20). Nadzieje związane z moŜliwością poprawy i utrzymania dobrego
stanu
zdrowia
poprzez
stosowanie
diety
zawierającej
duŜy
udział
roślinnych
przeciwutleniaczy spowodowały wzrost zainteresowania tymi składnikami zarówno w
16
obszarze badań naukowych jak i u konsumentów. Szczególnie zasobne w substancje o
działaniu przeciwutleniającym, ale teŜ wykazujące wiele innych korzystnych oddziaływań na
zdrowie są owoce jagodowe zawierające m.in. antocyjany. W pracach poświęconych temu
zagadnieniu porównywano m.in. stabilność suszy tradycyjnych i lofilizatów uzyskiwanych z
owoców takich jak maliny, borówka czarna i truskawka (Załącznik IV, pkt A3). Analizowano
równieŜ stabilność składników pochodzących z wymienionych owoców w przechowywanych
sorbetach (Załącznik IV, pkt A10). Wykazano, Ŝe pomimo łatwiejszego dostępu tlenu
atmosferycznego w przypadku liofilizatów, zachowały one, w czasie dziesięciu miesięcy
przechowywania, w znacznie większym stopniu niŜ susze tradycyjne, uzyskane metodą
konwekcyjną zarówno właściwości antyoksydacyjne surowca jak i zawartość polifenoli
ogółem oraz antocyjanów. Największe procentowo straty wartości wymienionych
wyróŜników jakości występowały w owocach borówki czarnej. Rezultaty uzyskane w ramach
opisywanych badań wskazują na to, Ŝe liofilizowane owoce jagodowe mogą stanowić
składnik produktów spoŜywczych wpływający na podniesienie właściwości prozdrowotnych
takich wyrobów. W pracy dotyczącej wykorzystania tych samych owoców do produkcji
sorbetów stwierdzono bardzo wysoką stabilność związków fenolowych a zwłaszcza
antocyjanów i znaczące zmniejszanie zawartości witaminy C w czasie ich 10 miesięcznego
przechowywania zamraŜalniczego w temperaturze -22°C. Straty zawartości tej witaminy po
okresie przechowywania wynosiły w porównaniu do świeŜego produktu, w przypadku sorbetu
truskawkowego 33%, a malinowego 57%. Pomimo obserwowanych ubytków tej witaminy
oraz zmniejszenia właściwości antyoksydacyjnych mierzonych wartością siły redukującej
wykazano, Ŝe sorbety z owoców jagodowych mogą być atrakcyjnym źródłem związków o
właściwościach prozdrowotnych w diecie, w okresach, kiedy dostęp do świeŜych owoców jest
utrudniony. Przeprowadzone badania wskazały równieŜ na konieczność doboru takich metod
wytwarzania sorbetów, które uwzględniając cechy indywidualne owoców pozwolą na
maksymalne wykorzystanie zawartych w nich substancji bioaktywnych. Owoce, w których
związki takie skoncentrowane są głównie w relatywnie grubej i mocnej skórce, powinny być
stosowane w innej formie, np. homogenatu, niŜ owoce takie jak maliny, z których sok
zawierał nieomal takie same stęŜenie antocyjanów jak świeŜe owoce.
Kolejna
z
opublikowanych
prac
dotyczyła
właściwości
przeciwutleniających
przetworów ze świdośliwy kanadyjskiej (Załącznik IV, pkt A5). Jest ona ciągle jeszcze
stosunkowo rzadko uprawiana w Europie pomimo atrakcyjnych owoców i walorów
dekoracyjnych samej rośliny. Ze względu na krótki okres zbioru, wynikający z szybkiego
opadania owoców, waŜne znaczenie ma przetwórstwo. Badaniom poddano zarówno
17
przetwory pasteryzowane jak i mroŜonki z omawianych owoców. Otrzymane rezultaty
wskazują na to, Ŝe za właściwości antyoksydacyjne analizowanych przetworów
odpowiedzialne były głównie antocyjany, a nie zawartość polifenoli ogółem. Pasteryzacja
zmniejszała około dwukrotnie zdolność wygaszania wolnego rodnika DPPH. Natomiast w
czasie późniejszego 10 miesięcznego przechowywania większą stabilnością cechowały się
produkty pasteryzowane w wyŜszej ze stosowanych temperatur, co moŜna przypisać
pełniejszej inaktywacji enzymów. W innej z prac oceniano m.in. wpływ metody wytwarzania
nie utrwalanych termicznie syropów z borówki brusznicy i Ŝurawiny na zawartość składników
fenolowych i właściwości przeciwutleniające (Załącznik IV, pkt D6). Przeprowadzone
analizy pozwoliły na dobranie metody wytwarzania pozwalającej na uzyskanie najwyŜszej
zawartości składników fenolowych. Zaobserwowano gorszą ekstrakcję do syropu i szybszy
rozkład antocyjanów w przypadku owoców brusznicy niŜ Ŝurawiny. Większemu rozkładowi
wymienionych związków towarzyszyły teŜ większe zmiany barwy. Równocześnie
zauwaŜono, Ŝe w czasie 8 miesięcy składowania syropów wzrastała w nich zawartość
polifenoli ogółem oraz wartość siły redukującej będącej jednym z mierników właściwości
przeciwutleniających.
Surowcem o szczególnie duŜej zawartości składników fenolowych są płatki róŜy
pomarszczonej. Analizy dotyczące tego surowca dotyczyły zarówno suszów jak i
niskoprzetworzonych produktów uzyskiwanych poprzez homogenizację płatków z sacharozą i
kwasem cytrynowym (Załącznik IV, pkt D11, D12, D20). W ekstraktach wodnych i
metanolowych uzyskiwanych z suszu podczas jego rocznego składowania nie zaobserwowano
istotnych zmian właściwości przeciwutleniających. Zawartość antocyjanów w ekstraktach z
przechowywanych suszów wynosiła w przeliczeniu na świeŜą masę płatków od 0,85 do 1,5 g
kg-1, a polifenoli 9–13 g kg-1(Załącznik IV, pkt D11). W przypadku niskoprzetworzonych
produktów zawierających sacharozę badano zarówno wpływ czasu i temperatury
przechowywania jak i wpływ róŜnych dodatków sacharozy do produktu na jego właściwości
antyoksydacyjne i zawartość składników fenolowych. W przypadku tego produktu
temperatura przechowywania nie miała istotnego wpływu na zawartość polifenoli ogółem i
właściwości przeciwutleniające, natomiast istotnie zaleŜne od niej było stęŜenie antocyjanów
w składowanych przetworach. RównieŜ zawartość sacharozy wywierała istotny wpływ
zarówno na stęŜenie składników fenolowych w przechowywanych próbach jak i na ich
właściwości
antyoksydacyjne.
Najsilniejszymi
właściwościami
antyoksydacyjnymi
cechowały się wyroby o zawartości sacharozy 50 – 55% po około 3 – 4 miesiącach
przechowywania. W późniejszym czasie właściwości antyoksydacyjne wszystkich badanych
18
produktów niezaleŜnie od stęŜenia w nich sacharozy (50 – 75%) zmniejszały się (Załącznik
IV, pkt D12, D20).
Rosnące zapotrzebowanie na owocowe i warzywne produkty o niskim stopniu
przetworzenia powoduje, Ŝe znalazły one swoje stałe miejsce na sklepowych półkach. Wśród
produktów takich znajdują się m.in. nieutrwalone cieplnie soki, o bardzo krótkim okresie
przydatności do spoŜycia, umyte i rozdrobnione warzywa przeznaczone do sałatek oraz
skiełkowane nasiona.
W pracach dotyczących tego zagadnienia zajmowałam się m.in. wpływem warunków
przechowywania (temperatury i dostępu światła) na zmiany zawartości składników
biologicznie aktywnych w przechowywanych niskoprzetworzonych produktach warzywnych
dostępnych w handlu. W składowanych wyrobach określano m.in. zawartość składników
takich jak chlorofile, karotenoidy, polifenole ogółem, witamina C, ale równieŜ analizowano
aktywność polifenolooksydazy i i ich zanieczyszczenie mikrobiologiczne. W badaniach
dotyczących
kiełków
oraz
półproduktów
warzywnych
słuŜących
do
domowego
przygotowywania sałatek nie zaobserwowano jednoznacznie korzystniejszego wpływu
obniŜenia temperatury przechowywania do 0°C w porównaniu z temp. 6°C na zawartość
wymienionych składników. Wynikało to m. in. z obserwowanego w wyŜszej z temperatur
przy jednoczesnym dostępie światła rozproszonego wzrostu zawartości chlorofili i
karotenoidów związanego z ich syntezą (Załącznik IV, pkt D7). Natomiast zarówno w
przypadku półproduktów do sałatek jak i nieutrwalonych cieplnie soków niŜsza temperatura
przechowywania
wpływała
korzystnie
na
ograniczenie
przyrostu
zanieczyszczenia
mikrobiologicznego. W badanych surowcach nie stwierdzono równieŜ wyraźnej zaleŜności
pomiędzy aktywnością polifenolooksydazy a zmianami stęŜenia składników fenolowych.
Rezultaty badań dotyczących nie utrwalonych soków przedstawiono na konferencjach
(Załącznik V, pkt B14, B23).
Pozostałe prace poświęcone jakości nisko przetworzonych produktów pochodzenia
roślinnego dotyczyły m.in. zanieczyszczenia mikrobiologicznego wyrobów dostępnych w
handlu (Załącznik IV, pkt D9, D16) Zarówno w mieszankach w skład, których wchodziły
wypłukane i rozdrobnione warzywa liściowe oraz korzeniowe jak i w kiełkach roślinnych
ogólna liczba drobnoustrojów była w okresie, kiedy przeprowadzano opisywane badania dość
wysoka i w przypadku mieszanek warzywnych często przekraczała poziom 5 x 107 jtk g-1. W
przypadku kiełków stwierdzono ponadto, Ŝe ich płukanie umoŜliwia obniŜenie liczby
obecnych na nich drobnoustrojów o mniej niŜ jeden rząd wielkości (Załącznik IV, pkt D9)
Zarówno w komponentach sałatek jak i w sokach owocowych i warzywnych nie stwierdzono
19
jednak obecności takich bakterii jak Salmonella sp. Yersinia enterocolitica czy Listeria
monocytogenes.
Ad 4.
Ze względu na zastrzeŜenia dotyczące oddziaływania na zdrowie oraz niechęć
konsumentów do stosowania w Ŝywności dodatków chemicznych, w tym konserwantów,
istotnym zagadnieniem jest znalezienie substancji mogących je zastąpić. Do składników
pochodzenia naturalnego, których duŜa część wykazuje właściwości przeciwdrobnoustrojowe
w warunkach in vitro naleŜą olejki eteryczne. W publikowanej literaturze jest wiele prac
wykazujących antybakteryjne i antyoksydacyjne właściwości tych produktów mierzone
metodami in vitro. Natomiast mniej liczne publikacje dotyczyły zastosowania tych substancji
w produktach spoŜywczych, a zwłaszcza ich wpływu na obecne w surowcach
mikroorganizmy natywne. W związku z tym podjęłam temat oceny moŜliwości
wykorzystania olejków eterycznych w konserwacji produktów mięsnych (Załącznik IV, pkt
A6, A7, A12, D10). Opublikowane prace koncentrowały się głównie na utrwalaniu mięsa
mielonego. Wybrano kilka olejków w tym oregano, hyzopu i kolendry. Działanie
poszczególnych olejków oceniano po dodaniu ich w najwyŜszym akceptowalnym przez panel
sensoryczny stęŜeniu (0,02% v/w) do prób mielonego mięsa wołowego, cielęcego lub
wieprzowego. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, Ŝe dodatek olejków opóźniał
pojawienie się niepoŜądanych zmian sensorycznych, a w przypadku oregano przeciwdziałał
teŜ utlenianiu tłuszczu w mięsie wieprzowym, ale ogólnie wpływ konserwujący tych
substancji był niewielki. Nie odnotowano istotnego wpływu olejku hyzopu i kolendry
dodawanych do mielonego mięsa wołowego oraz olejku oregano dodawanego do mięsa
wieprzowego na aktywność proteaz, zawartość azotu aminowego, proporcje form mioglobiny,
pH czy obrazy elektroforetyczne białek (SDS – PAGE). Wpływ na poziom ogólnego
zanieczyszczenia mikrobiologicznego równieŜ był niewielki. Spośród badanych grup
drobnoustrojów róŜnice na korzyść prób zawierających olejki odnotowano przede wszystkim
w odniesieniu do Enterobacteriaceae, ale na ogół wynosiły one nie więcej niŜ jeden rząd
wielkości. Lepsze rezultaty osiągnięto dopiero po połączeniu olejku eterycznego oregano z
innymi produktami pochodzenia roślinnego takimi jak liofilizowany czosnek i koncentrat
pomidorowy w mielonym mięsie wieprzowym (Załącznik IV, pkt A12). Połączenie takie
pozwoliło znacząco wydłuŜyć trwałość przechowywanego mięsa. Jednak równocześnie
zaobserwowano negatywny wpływ koncentartu pomidorowego na proporcje mioglobiny i
obrazy profili elektroforetycznych białek.
20
Badania dotyczące moŜliwości przeciwdziałania utlenianiu smalcu wieprzowego
wykazały, Ŝe z 8 badanych olejków (szałwii, hyzopu, bazylii, tymianku, rozmarynu, kolendry,
majeranku i oregano) dodawanych do produktu w stęŜeniu 0,1%, jedynie olejek tymiankowy i
oregano wyraźnie hamował proces oksydacji smalcu w czasie jego przechowywania. Jednymi
z głównych składników olejku tymiankowego i oregano są występujące w róŜnych
proporcjach tymol i karwakrol znane z właściwości przeciwutleniających. Natomiast olejek z
hyzopu wykazywał właściwości prooksydacyjne. Ponadto w pracy tej stwierdzono silną
korelację (r > 0,75) pomiędzy wynikami analizy TBARS przeprowadzonej metodą
spektrofotometryczną, a intensywnościami fluorescencji, w zakresie długości fali emisji
odpowiadającym wtórnym produktom utleniania tłuszczów. Wskazuje to na moŜliwość
zastąpienia analizy TBARS stosunkowo szybką metodą spektrofluorymetryczną (Załącznik
IV, pkt D10).
Generalnie, uzyskane w ramach opisywanych prac (Załącznik IV, pkt A6, A7, A12,
D10) rezultaty wskazują na ograniczoną skuteczność olejków eterycznych w konserwacji
Ŝywności, natomiast łączenie ich z innymi preparatami roślinnymi prowadzące do
uzyskiwania akceptowanych sensorycznie produktów stwarza moŜliwości istotnego
poprawienia trwałości wyrobów.
Ad 5.
Na interakcje bakterii z polifenolami zawartymi w surowcach roślinnych składają się
zarówno przekształcanie i metabolizm polifenoli przez enzymy bakteryjne, jak i
oddziaływanie tych związków na wzrost poszczególnych szczepów. Jednym z interesujących
mnie tematów dotyczących tego zagadnienia był określenie wpływu naparów herbat na
wzrost wybranych szczepów bakterii mlekowych i chorobotwórczych mogących się rozwijać
w układzie pokarmowym człowieka. Szczególnie, Ŝe bardzo mało w dostępnej literaturze było
informacji na temat wpływu składników fenolowych na wzrost i przeŜywalność bakterii
kwasu mlekowego. W badaniu, w którym do hodowli bakterii Lactobacillus rhamnosus,
Lactobacillus
plantarum,
Lactobacillus
casei,
Leuconostoc
mesenteroides
subsp.
mesenteroides, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Salmonella enteritidis dodawano
naparów herbaty zielonej, czarnej i pu-erh wykazano, Ŝe spośród powyŜszych szczepów
najwraŜliwszym na dodatek naparów był S. aureus. Natomiast spośród bakterii mlekowych
największe wydłuŜenie czasu jednej generacji nastąpiło w przypadku L. casei, rosnącego w
podłoŜu zawierającym dodatek herbaty czarnej lub pu-erh. Generalnie uzyskane dla bakterii
mlekowych i chorobotwórczych wyniki mogą wskazywać na potencjalnie korzystny wpływ
21
spoŜycia herbaty na skład mikrobioty zasiedlającej układ pokarmowy człowieka.
Równocześnie nie stwierdzono w opisywanym badaniu zaleŜności pomiędzy właściwościami
antyoksydacyjnymi badanych naparów a ich właściwościami przeciwdrobnoustrojowymi
(Załącznik IV, pkt D8).
Inną próbą zbadania interakcji pomiędzy polifenolami zawartymi w naparach herbaty a
mikroorganizmami było zastosowanie naparów herbat zielonych i czarnych do ograniczenia
liczby mikroorganizmów zasiedlających kiełkujące nasiona rzodkiewki (Załącznik IV, pkt
A8). Zastosowanie naparów zarówno do moczenia nasion jak i ich nawadniania w trakcie
uprawy wpływało na obniŜenie ogólnej liczby drobnoustrojów, bakterii mlekowych
i
Enterobacteriaceae o wartość mniejszą niŜ jeden cykl logarytmiczny, natomiast
równocześnie powodowało niewielki wzrost liczby wykrywanych pleśni. Zastosowanie
naparów w większości przypadków wpłynęło równocześnie negatywnie na wydajność
uzyskiwanego produktu oraz nieznacznie zmniejszało stęŜenie chlorofili w liścieniach.
Zaobserwowano takŜe wzrost stęŜenia polifenoli ogółem w kiełkach.
22
Sumaryczne zestawienie dorobku naukowego
Publikacje przed doktoratem
Rodzaj publikacji
Liczba
Suma IF *
Suma
publikacji
punktów
MNiSW*
Oryginalne prace twórcze w czasopismach nie
mających Impact Factor
Komunikaty naukowe na konferencje krajowe i
międzynarodowe
5
0
-
7
0
0
12
13,591
265
9
0
62
8
0
0
2
0
-
27
0
0
70
13,591
327
Publikacje po doktoracie
Oryginalne prace twórcze w czasopismach
mających Impact Factor
Oryginalna prace twórcze w pozostałych
czasopimach znajdujących się na listach MNiSW
Oryginalne prace twórcze w wydawnictwach
pokonferencyjnych, wydanych w formie
monografii naukowych
Oryginalne prace twórcze w suplementach
czasopism naukowych i w czasopismach nie
wymienionych w MNiSW
Komunikaty naukowe na konferencje krajowe i
międzynarodowe
RAZEM
* zgodnie z rokiem opublikowania
Liczba cytowań publikacji według bazy Web of Science (bez autocytowań)
80
Indeks Hirscha według bazy Web of Science
6
23