Biokonzerviranje proizvoda akvakulture

J. Frece, I. Čanak, A. Gavrilović, J. Jug-Djaković, Ž.

Jakopović, D. Kostelac, K. Markov

Sveučilište u Zagrebu

Prehrambeno-biotehnološki fakultet

Laboratorij za opću mikrobiologiju i

mikrobiologiju namirnica

Prof. dr. sc. Jadranka Frece

Prodekanica za znanost

Prehrambeno-biotehnološki fakultet

Sveučilište u Zagrebu

Znanost i tehnološki razvoj odvijaju se u globalno izmijenjenim okolnostima koje obilježava

recesija, ne samo u Hrvatskoj već i razvijenim zemljama Europe. Europska unija, suočena s

potrebom za efikasnijom i profitabilnijom preobrazbom, donosi strategiju Europa 2020.

Programski okvir Obzor 2020., u kojem su definirani prioriteti razvoja EU u navedenom razdoblju,

a koji uključuju izvrsnu znanost, industrijsko vodstvo i društvene izazove vezane uz

zdravlje, hranu, energiju, promet i klimu, te uključujuće i sigurno društvo.

Sukladno postavljenim ciljevima EU u području istraživanja, razvoja, inovacija i tehnologije,

izrađene su strategije razvoja na državnoj razini.

Za Hrvatsku je temeljni cilj „Jačanje istraživanja, tehnološkog razvoja i inovacija“, obuhvaćen

prioritetnim područjem ulaganja u „Jačanje konkurentnosti gospodarstva“.

Kako je u okviru Hrvatskog klastera konkurentnosti prehrambeno-prerađivačkog sektora

definirana vizija prehrambeno-prerađivačkog sektora do 2020. godine, a koja glasi:

„Prehrambeno-prerađivački sektor ključni je pokretač održivog gospodarskog razvoja

Republike Hrvatske te je baziran na učinkovitoj upotrebi resursa, primjeni znanja i

inovacija u proizvodnji visoko kvalitetne tradicionalne i funkcionalne hrane“, vidi se da je

istraživačka djelatnost PBF-a ključna u strategiji gospodarstva RH.

Prirodna bogatstva poljoprivrednim površinama i vodom.

Tradicija u poljoprivrednoj proizvodnji.

Proizvodnja tradicionalnih prehrambenih proizvoda.

Biokonzerviranje proizvoda akvakulture (Tradicionalna fermentirana hrana - izvor autohtonih

funkcionalnih starter kultura i njihova primjena u proizvodnji personalizirane hrane i zdravlja)

Hrvatski tradicionalni prehrambeni proizvodi

“Istarski pršut”

“Torkul” maslinovo ulje

“Cetinski sir”

“Drniški pršut”

“Paški baškotin”

“Dingač”

“Paški sir”

“Slavonski domaći kulen”

“Stara slavonska šljivovica/Slavonka”

Tradicionalni prehrambeni proizvodi – šansa na tržištu

Hrvatska je mala zemlja u ekonomskoj reformi i tranziciji.

Ne može biti konkurentna s količinom.

Može konkurirati s prepoznatljivim visoko kvalitetnim proizvodima – osigurati zdravstveno

(mikrobiološki) ispravne proizvode.

U Hrvatskoj se, prirodno fermentirani proizvodi tradicionalno proizvode, dugi niz godina,

bez upotrebe komercijalnih starter kultura – različita mikrobiološka kvaliteta proizvoda.

Fermentirana hranaFermentirana hrana se može definirati kao hrana koja se dobiva

bioprocesiranjem, koristeći mikroorganizme i njihove enzime za

dobivanje željenih karakteristika kvalitete.

• oko 30 % svjetske zalihe hrane bazirano je na fermentiranim

proizvodima

• autohtone starter kulture – prirodno prisutna populacija mikroorganizama iz

proizvoda, odgovorna za aromu, boju i konzistenciju.

• komercijalne starter kulture – unešeni (dodani) mikroorganizmi u određeni

proizvod s ciljem oplemenjivanja namirnice proizvodnjom određenih metabolita.

• Najvažnije takosonomske grupe mikroorganizama koje su

uključene u fermentaciju hrane kao starter kulture:

- Bakterije mliječne kiseline

- Kvasci

- Plijesni

• Mikrobni metabolizam i ekstracelularni enzimi imaju značajan

utjecaj na nutritivni sastav fermentirane hrane.

CILJ - izolacija autohtonih starter kultura iz tradicionalnih fermentiranih proizvoda,

njihova karakterizacija, proizvodnja, te formiranje nove “banke” autohtonih

(specifičnih) funkcionalnih starter kultura, za personaliziranu prehranu i

zdravlje.

Autohtone funkcionalne starter kulture – temelj funkcionalne i personalizirane

prehrane

Novija istraživanja i pristupi u personaliziranoj prehrani i zdravlju, a kojima se bave

istraživači PBF-a u Laboratoriju za opću mikrobiologiju i mikrobiologiju namirnica, idu u

smjeru izolacije i identifikacije širokog spektra prirodno prisutne mikrobne populacije na

tradicionalnim fermentiranim proizvodima, selekcijskih i tehnoloških kriterija za

probiotičke i funkcionalne starter kulture, te dobivanje „hrvatske banke“ autohtonih

starter kultura (ASK) za personaliziranu prehranu i zdravlje.

ZAŠTO KORISTITI AUTOHTONE FUNKCIONALNE

STARTER KULTURE?

- sve je veći trend zaštite i konzerviranja hrane na prirodan način - primjenom bioprotektivnih kultura

(mikroorganizmi-starter kulture), koje svojim rastom i proizvodnjom metabolita, organskih kiselina i

bakteriocina spriječavaju kvarenje i produžuju vijek namirnice.

Tako prikladno formulirana hrana, nudi potrošačima prehrambene proizvode koji imaju visok potencijal

ne samo zaštititi hranu od kvarenja, već na različite načine pozitivno utjecati na zdravlje čovjeka –

FUNKCIONALNA HRANA.

Definirane autohtone funkcionalne starter kulture će dodatkom u sirovine za fermentirane proizvode

imati ulogu zaštite u konzerviranju – biokonzerviranje (na taj način je smanjena upotreba sintetskih

aditiva), očuvanju namirnice i oznaku funkcionalnog autohtonog proizvoda. Tako prikladno formulirana

personalizirana hrana, nudi potrošačima prehrambene proizvode koji imaju visok potencijal ne samo

zaštititi hranu od kvarenja, već na različite načine pozitivno utjecati na zdravlje čovjeka - funkcionalna

hrana.

Nudi poboljšana senzorska svojstva i aromu, karakterističnu za zemljopisno područje tradicionalnog

fermentiranog proizvoda, teksturu, boju i konzistenciju proizvoda, ujednačuje mikrobiološku i senzorsku

kvalitetu proizvoda, dulji rok trajnosti i skraćeno vrijeme zrenja (ekonomičnost) proizvoda, smanjuje

gastrointestinalne probleme kod potrošača i jača imunitet.

Prednost korištenja autohtonih starter kultura: - duži vijek trajnosti proizvoda (kroz proizvodnju antimikrobnih supstancija: mliječna kiselina, octena kiselina, diacetil,

vodikov peroksid, bakteriocini) – biokonzerviranje – smanjena upotreba sintetskih aditiva

- dobivena željena aroma, boja i konzistencija proizvoda

- skraćeno vrijeme zrenja

- uz korištenje funkcionalnih starter kultura – poboljšana kvaliteta proizvoda -funkcionalna hrana

- prilagođeni rastu u određenoj sirovini, jer su iz nje izolirani

- i dalje tradicionalni proizvod, ujednačene mikrobiološke i senzorske kvalitete karakteristične vrhunske

prepoznatljive arome - poboljšanih svojstva

Primjenom funkcionalnih autohtonih starter kultura:

- skraćeno je vrijeme fermentacije kiselog kupusa na 28 dana (u praksi spontana fermentacija traje 40-60 dana)

-postignut ekološki učinak (dvostruko smanjenje dodatka kuhinjske soli)

-Tehnologijski projekt (2011-2013.) UNAPRJEĐENJE TEHNOLOGIJE I KOMERCIJALIZACIJA TRADICIONALNIH

MESNIH PROIZVODA (TMP) rezultirao:

Skraćeno zrenje kulena (za dva mjeseca) i bolja senzorska svojstva kulena

1. Patent applications P20130089A: "Formulation of bacterial starter cultures for the production of dry sausage and

its use„ (Frece J., Kovačević D., Markov K.)

2. Patent applications P20130569A: "Use of probiotic bacterial cultures Lactobacillus plantarum 1K for the production

of functional foods„ (Frece J., Kovačević D., Markov K.)

Disertacija: Primjena probiotičkih kultura Lactobacillus plantarum B i Lactococcus lactis subsp. lactis S1 za

poboljšanje organoleptičkih i funkcionalnih svojstava sira iz mišine (Marija Vrdoljak, 2016.) rezultirala: skraćeno zrenje

sira na 45 dan, bolja senzorika

Izolacija potencijalnih funkcionalnih starter kultura

Uzorkovanje Kultivacija na selektivnim podlogama Mikroskopija

Identifikacija izolata API testovima Identifikacija izolata molekularnim metodama do razine vrste

Primjena bioloških metoda konzerviranja proizvoda akvakulture – ekološki

način povečanja sigurnosti i održivosti (PoC 2014.-2015.)

Disertacija - Iva Čanak, mag.ing.

Tablica 1. Bakterije mliječne kiseline identificirane u uzorcima riba i

školjkaša pomoću biokemijskih metoda (API testovi)

Proizvodi akvakulture

Mikrobiološka slika školjkaša

Izolirane bakterije iz uzoraka školjkaša

Listeria sp.

sulfidoreducirajući klostridiji

Salmonella sp

Escherichia coli

Vibrio cholerae

Vibrio parahaemolyticus

Pseudomonas aeruginosa

Određivanje antimikrobne aktivnosti izolata BMK

Identified protein MS2 peptide fragment

gi|27544860|gb|AAO18426.1| plantaricin NC8 beta peptide precursor SSLSQIEGGSVPTSVYTLGIK

gi|489738575|ref|WP_003642670.1| bacteriocin immunity protein

[Lactobacillus plantarum]

AIPELQQALAK

gi|505193753|ref|WP_015380855.1| bacteriocin activator [Lactobacillus

plantarum]

EYAGLSDTSGTLDSQFMAALLNMSAFTLVADGYEKIR

gi|503120545|ref|WP_013355220.1| bacteriocin activator [Lactobacillus

plantarum]

DGDIK

1

Tablica 2. Prisutnost bakteriocina potvrđena LC-MS/MS

Dokazivanje moguće prisutnosti bakteriocina

Dokazivanje prisutnosti bakteriocina u probiotičkom soju

Potvrda gena PCR metodom

plnA (220 bp)

Biokonzerviranje proizvoda akvakulture

1. RIBE (orada i lubin)

Tretman svježe ribe kupkom s probiotičkim

sojem

Tretman svježe ribe injekcijom s probiotičkim

sojem

Tretman svježe ribe

kombinacijom kupke i injekcije

Najbolji tretman: kupka s probiotičkim sojem

Rok trajnosti produljen je na 10 dana u odnosu na kontrolu, koja je bila mikrobiološki neispravna nakon 3. dana

Koncentracija histamina u svim uzorcima je bila ispod limita detekcije

Usporena je sinteza TMA (trimetilamin)

Biokonzerviranje proizvoda akvakulture

2. ŠKOLJKAŠI (kamenica i dagnja)

Školjkaši iz mora

Školjkaši iz tanka

(deporirani)

Školjkaši s dodatkom

BMK

Školjkaši (dagnje i kamenice)

Rok trajnosti kamenica i dagnji je produljen na 7 dana u odnosu na kontrolu koja je bila mikrobiološki neispravna nakon 3. dana

Povećano preživaljavanje školjkaša uz dodatak probiotičkog soja

Inovativno

Zdravo i ukusno

Ekološki održivo

Bez konzervansa

Prirodno produljena trajnost

Marinade

Prijava patenta P20151411A: “Formulacija, postupak dobivanja i upotreba marinade

od gorke naranče s Lactobacillus plantarum O1 za konzerviranje ribe i plodova

mora” J. Frece, A. Gavrilović, K. Markov, J. Jug-Dujaković

Prednosti korištenja funkcionalnih autohtonih starter kultura

Poboljšanje arome i

teksture proizvoda

Sprečavanje kvarenja

Produžavanje vijeka

trajanja proizvoda

Natjecanje za mjesta vezanja

u intestinalnom traktu

(“competitive exclusion”)

Pozitivan učinak na ravnotežu

crijevne mikroflore

Modulacija imunološkog sustava

Inhibicija patogena

Skraćeno vrijeme zrenja

proizvoda

TEHNOLOŠKA SVOJSTVA FUNKCIONALNA SVOJSTVA

Prilagođeni rastu u

određenoj sirovini

Postizanje autentične

arome

Vezanje mikotoksina

pomoću BMK

Personalizirana prehrana i

zdravlje

Smanjenje gastrointestinalnih

problema

Biokonzerviranje bez

dodataka aditiva

Prof. dr. sc. Jadranka Frece

Prodekanica za znanost

Laboratorij za opću mikrobiologiju i

mikrobiologiju namirnica

Prehrambeno-biotehnološki fakultet Zagreb

email: jgoreta@pbf.hr

tel. 01 4605 284

Autochthonous

functional starter cultures