UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ CLUJ-NAPOCA
ŞCOALA DOCTORALĂ
FACULTATEA DE MEDICINĂ VETERINARĂ
Specializarea: Tehnologie şi expertiză sanitar veterinară
Ing. CRISTINA ANAMARIA SEMENIUC
REZUMAT AL TEZEI DE DOCTORAT
CERCETĂRI PRIVIND DEGRADĂRILE OXIDATIVE ŞI LIPOLITICE ALE PRODUSELOR LACTATE DESHIDRATATE PE DURATA DEPOZITĂRII
Conducător ştiinţific Prof. Univ. Dr. CORNEL LASLO
CLUJ-NAPOCA 2009
1
CUPRINS
INTRODUCERE 2
PARTEA A II-A - CERCETĂRI PROPRII
SCOP ŞI OBIECTIVE 3
MATERIALE ŞI METODE 4
REZULTATE ŞI DISCUŢII 5
1. INFLUENŢA CONDIŢIILOR DE DEPOZITARE ASUPRA PROPRIETĂTILOR FIZICO-CHIMICE
5
2. IMPACTUL CONDIŢIILOR DE DEPOZITARE ASUPRA GRADULUI DE RÂNCEZIRE OXIDATIVĂ
8
3. IMPACTUL CONDIŢIILOR DE DEPOZITARE ASUPRA GRADULUI DE RÂNCEZIRE LIPOLITICĂ
11
4. EVOLUŢIA STATUSULUI OXIDATIV PE PARCURSUL DEPOZITĂRII ÎN CONDIŢII DE TEMPERATURĂ CONTROLATĂ
16
CONCLUZII GENERALE ŞI RECOMANDĂRI 19
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ 22
2
INTRODUCERE Justificare temei de cercetare
Produsele lactate deshidratate reprezintă pentru sugari singurul aliment pe lângă laptele de mamă iar în industrie sunt folosite ca materie primă sau ingrediente la obţinerea altor produse alimentare. Astfel, monitorizarea calităţii acestora şi urmărirea stabilităţii la depozitare devine extrem de importantă. Aceste produse, ca urmare a concentrării şi uscării au un conţinut ridicat de grăsime (~26%) ceea ce le face mai susceptibile reacţiilor de râncezire oxidativă şi lipolitică. Problema de faţă prezintă interes în special în cazul formulelor pentru copii datorită tendinţei de a se adăuga în compoziţia acestora uleiuri vegetale cu conţinut ridicat în acizi graşi polinesaturaţi (PUFA) (CESA, 2004).
Industria produselor lactate se confruntă din când în când cu situaţia în care produsele deshidratate au o stabilitate la depozitare mai redusă decât cea aşteptată (STAPELFELDT şi col., 1997; STAPELFELDT şi SKIBSTED, 1994 citaţi de NIELSEN şi col., 1997), motiv pentru care producătorii prezintă un mare interes pentru îmbunătăţirea tehnologiei de obţinere sau a modului de ambalare a produselor cu scopul de a menţine valabilitatea acestora cât de mult timp posibil.
Lucrarea „Cercetări privind degradările oxidative şi lipolitice ale
produselor lactate deshidratate pe durata depozitării” este concepută ca un tot unitar, sistematizată pe 8 capitole bine conturate şi anexe.
În prima parte (Capitolele 1-4), această teză cuprinde un studiu de literatură privind modificările de alterare oxidativă şi lipolitică care apar pe parcursul depozitării produselor lactate deshidratate precum şi metode respectiv markeri de determinare a acestor tipuri de degradări.
În partea a doua (Capitolele 5-8) sunt prezentate cercetările proprii cu design-ul experimental, metodele de lucru, rezultate şi discuţii (structurate pe obiectivele principale propuse în vederea îndeplinirii scopului tezei), concluzii şi recomandări.
În această teză s-a urmărit stabilitatea la depozitare a unor produse lactate deshidratate păstrate în condiţii de depozitare normale sau uşor forţate în vederea stabilirii termenului de valabilitate. Pentru caracterizarea proceselor oxidative şi lipolitice din aceste produse, au fost folosite o serie de metode analitice şi microbiologice. Acestea au fost selectate pentru a aprecia diferite stadii ale modificărilor oxidative şi au inclus determinarea indicelui de peroxid (PV) şi a substanţelor reactive cu acidul tiobarbituric (TBARS) pentru măsurarea compuşilor
3
primari şi secundari de oxidare, determinarea profilului acizilor graşi pentru măsurarea pierderilor în acizi graşi nesaturaţi pe parcursul oxidării, determinarea indicelui de aciditate şi a microorganismelor lipolitice pentru măsurarea gradului de lipoliză. Alte metode cum ar fi conţinutul în grăsime, în apă şi substanţă uscată totală, indicele de solubilitate, aciditatea titrabilă şi conţinutul în particule arse, au fost folosite pentru a vedea cum sunt afectate proprietăţile fizico-chimice pe parcursul depozitării.
Efectul condiţiilor de depozitare (temperatură, timp) asupra proprietăţilor fizico-chimice, asupra gradului de râncezire oxidativă şi lipolitică, precum şi efectul timpului de depozitare asupra statusului oxidativ în condiţii de temperatură controlată la sortimentele luate în studiu sunt evaluate în capitolul rezultate şi discuţii.
Studiile din aceasta teză au fost finanţate din grantul intitulat „Cercetări privind studiul unor modificări oxidative şi lipolitice ale laptelui praf pe parcursul depozitării„ propus de către autor la competiţia de nivel naţional tip CNCSIS TD pentru tineri doctoranzi organizată în 2007. Acest proiect s-a derulat până la sfârşitul anului 2008. http://www.cncsis.ro/2007/TD_noi/centralizator%20td.pdf
SCOP ŞI OBIECTIVE
Ipoteze Depozitarea produselor lactate deshidratate în condiţii
necorespunzătoare de temperatură şi umiditate relativă afectează proprietăţile organoleptice, fizico-chimice şi nutriţionale ale acestora ca urmare a cristalizării lactozei, a brunificării ne-enzimatice sau a râncezirii oxidative sau lipolitice şi poate avea ca efect reducerea termenului de valabilitate. În cazul formulelor pentru copii, fortifierea cu uleiuri vegetale determină o creştere a conţinutului în acizi graşi polinesaturaţi (PUFA) iar în acest fel riscul autooxidării devine mai ridicat.
Scopul acestui studiu a constat în urmărirea stabilităţii la depozitare a unor sortimente de lapte praf integral, respectiv formula pentru copii păstrate în condiţii de depozitare normale sau uşor forţate prin monitorizarea unor parametri de calitate în vederea stabilirii termenului de valabilitate.
4
Obiectivele generale au constat în:
1. Investigarea influenţei condiţiilor de depozitare (temperatură şi timp) asupra proprietăţilor fizico-chimice;
2. Evaluarea impactului temperaturii şi timpului de depozitare asupra gradului de râncezire oxidativă;
3. Evaluarea impactului temperaturii şi timpului de depozitare asupra gradului de râncezire lipolitică;
4. Monitorizarea evoluţiei statusului oxidativ pe parcursul depozitării în condiţii de temperatură controlată.
MATERIALE ŞI METODE
Pentru îndeplinirea obiectivelor generale, au fost luate în studiu două
sortimente de produse lactate deshidratate cu un conţinut ridicat de grăsime şi anume lapte praf integral (26% grăsime) şi formula pentru copii (24% grăsime). Acestea, au fost depozitate timp de 18 luni la temperatura camerei (temperatura existentă în spaţiile de comercializare) respectiv temperatura de 15°C (temperatura maximă de depozitare recomandată de producător).
În vederea evaluării efectului condiţiilor de depozitare asupra proprietăţilor fizico-chimice s-a determinat conţinutul în substanţă uscată totală şi apă, aciditatea titrabilă, solubilitatea, precum şi conţinutul în particule arse. Conţinutul de grăsime a fost cuantificat prin metoda Gerber. Pentru evaluarea gradului de râncezire lipolitică a probelor s-a urmărit indicele de aciditate (marker al lipolizei) a grăsimii precum şi unele microorganisme lipolitice (Staphylococcus aureus,
Bacillus cereus, drojdiile şi mucegaiurile) iar gradul de râncezire oxidativă prin monitorizarea pierderilor în acizi graşi.
Atât probele de lapte praf integral, cât şi cele de lapte praf pentru copii (formula pentru copii), au fost recoltate de la aceeaşi fabrică (acelaşi producător). Formula pentru copii este destinată sugarilor sănătoşi cu vârsta cuprinsă între 0 şi 12 luni. Este obţinută prin procedeul de uscare prin pulverizare cu instantizare a mixului format din lapte de vacă, zer demineralizat, smântână, ulei vegetal, maltodextrină, vitamine şi săruri minerale, într-o proporţie care să corespundă cu cea a laptelui matern. Ambele sortimente sunt ambalate în pungi de folie complexă Lamofoil A, închise ermetic prin termosudare, cu un conţinut net de 400g. Condiţionarea produselor este făcută în atmosferă de gaz inert–azot. Pungile cu produs sunt introduse în pliante din carton.
5
Probele de lapte praf integral au fost codificate cu LP (LP1 cele depozitate la temperatura camerei, şi LP2 cele depozitate la temperatura de 15°C), iar cele de lapte praf pentru copii (formula pentru copii) cu FC (FC1 cele depozitate la temperatura camerei, şi FC2 cele depozitate la temperatura de 15°C). Determinările au fost făcute după obţinere (luna octombrie 2006) şi apoi din 3 în 3 luni pe parcursul celor 18 luni de depozitare (ianuarie 2007, aprilie 2007, iulie 2007, octombrie 2007, ianuarie 2008 şi aprilie 2008).
Pentru a urmări efectului timpului de depozitare asupra statusului oxidativ în condiţii de temperatură controlată, s-au folosit probe de formulă pentru copii dar care au provenit de la altă unitate. Acest sortiment nu este suplimentat cu uleiuri vegetale, conţine 13.2% proteine, 26.5% lipide şi 55.4% carbohidraţi iar termenul de valabilitate este tot de 18 luni. Probele au fost păstrate în acelaşi depozit la temperatura de 15°C dar recoltarea lor s-a făcut din loturi diferite. Au fost folosite atât probe proaspete (3 luni de la data fabricaţiei), precum şi probe expirate (19…35 luni de la data fabricaţiei).
Pentru evaluarea gradului de oxidare a lipidelor, au fost monitorizaţi doi markeri ai oxidării: indicele de peroxid (PV) pentru prezenţa compuşilor primari de oxidare şi a substanţelor care reacţionează cu acidul tiobarbituric (TBARS) pentru prezenţa compuşilor secundari de oxidare.
REZULTATE ŞI DISCUŢII
1. INFLUENŢA CONDIŢIILOR DE DEPOZITARE ASUPRA PROPRIETĂŢILOR FIZICO-CHIMICE În studiul de faţă s-a urmărit stabilitatea a două sortimente de
produse lactate deshidratate, lapte praf pentru copii (LP) şi formula pentru copii (FC) depozitate timp de 18 luni la temperatura camerei (LP1, FC1), respectiv temperatura de 15°C (LP2, FC2) prin urmărirea unor parametri fizico-chimici.
Pentru îndeplinirea acestui obiectiv, au fost propuse următoarele activităţi:
� determinarea parametrilor fizico-chimici prevăzuţi de standardele de firmă şi compararea cu valorile maxime/minime admise;
� evaluarea efectului temperaturii şi timpului de depozitare asupra parametrilor fizico-chimici;
6
� identificarea unor posibile corelaţii dintre parametri fizico-chimici.
Pe parcursul depozitării laptelui praf integral, respectiv formula pentru copii, au avut loc anumite modificări fizico-chimice.
Valoarea umidităţii s-a menţinut până în luna a 6-a de depozitare, după care a înregistrat o creştere până în luna a 12-a de depozitare, apoi o scădere în luna a 15-a de depozitare şi iar o creştere în luna a 18-a de depozitare aproape până la nivelul conţinutului de apă din luna a 12-a (Vezi Figura 1). Lactoza din produsele lactate deshidratate are capacitatea de a absorbi umiditatea din atmosferă, moment în care trece din stare amorfă în stare cristalină. La determinarea umidităţii prin metoda uscării la etuvă, apa de hidratare a lactozei este parţial îndepărtată. Aşa se explică scăderea umidităţii din luna a 12-a în luna a 15-a de depozitare.
Variaţia umidităţii se datorează în primul rând naturii higroscopice a lactozei, iar în al doilea rând trecerii stării acesteia din stare amorfă în stare cristalină. În ceea ce priveşte conţinutul de substanţă uscată, comportamentul acesteia a fost unul în oglindă faţă de cel al umidităţii întrucât se calculează pe baza conţinutului de apă.
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
%
LP1
LP2
FC1
FC2
LMA_LP_FC
Fig. 1 Evoluţia umidităţii pe parcursul depozitării1
Pe parcursul depozitării, aciditatea titrabilă a înregistrat variaţii mici
până în luna a 15-a de depozitare, după care a înregistrat o creştere în ultima lună de depozitare, luna a 18-a (Vezi Figura 2). Aciditatea
1 LP1 – lapte praf depozitat la temperatura camerei; LP2 – lapte praf depozitat la temperatura de 15°C
FC1 – formula pentru copii depozitată la temperatura camerei; FC2 – formula pentru copii depozitată la temperatura de 15°C LMA_LP_FC – limita maximă admisă pentru umiditate în cazul laptelui praf integral, respectiv formula pentru copii
7
titrabilă se datorează formării fosfaţilor, citraţilor, a CO2 şi de asemenea formării acidului lactic.
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
20.0
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
0T
LP1
LP2
FC1
FC2
LMA_FC
LMA_LP
Fig. 2 Evoluţia acidităţii titrabile pe parcursul depozitării1
Putem ipoteza astfel că aciditatea titrabilă a produselor până în luna a
15-a de depozitare se poate datora formării acidului lactic iar creşterea bruscă a acidităţii din luna a 15-a până în luna a 18-a de depozitare formării CO2 din reacţiile Maillard.
Umiditatea şi aciditatea titrabilă au crescut pe parcursul depozitării la ambele sortimente, iar solubilitatea a scăzut doar în cazul laptelui praf integral; cea mai mare valoare a umidităţii a fost înregistrată în luna a 12-a de depozitare iar a acidităţii titrabile în luna a 18-a.
Conţinutul în apă şi conţinutul în grăsime au fost parametri care nu s-au încadrat în limitele prevăzute de standardele de firmă.
La ambele sortimente umiditatea a depăşit limita maximă admisă în luna a 12-a de depozitare, ceea ce face ca termenul de valabilitate al produselor să se reducă de la 18 la 12 luni. Pentru a evita acest lucru, recomandăm utilizare unui alt tip de ambalaj, care să asigure o mai bună protecţie a produsului faţă de condiţiile (umiditate, oxigen, lumină, etc.) din mediul de depozitare.
Conţinutul în particule arse nu a înregistrat modificări pe parcursul depozitării, ceea ce semnifică că nu este influenţat de temperatura sau timpul de depozitare ci doar de condiţiile de procesare.
Temperatura de depozitare nu a avut efect semnificativ asupra parametrilor fizico-chimici, cu excepţia acidităţii titrabile în cazul formulei pentru copii. Timpul de depozitare în schimb, a avut efect extrem de semnificativ în cazul acidităţii titrabile, a umidităţii şi substanţei uscate totale la ambele sortimente, iar asupra indicelui de solubilitate a avut efect semnificativ doar în cazul laptelui praf integral.
8
Între parametri fizico-chimici urmăriţi nu s-a găsit nici o corelaţie semnificativă.
2. IMPACTUL CONDIŢIILOR DE DEPOZITARE ASUPRA GRADULUI DE RÂNCEZIRE OXIDATIVĂ Activităţile propuse în acest studiu au constat în: � investigarea diferenţelor în compoziţia acizilor graşi dintre
laptele praf integral şi formula pentru copii suplimentată cu uleiuri vegetale;
� evaluarea efectului temperaturii şi timpului de depozitare asupra întregului profil al acizilor graşi;
� identificarea unor posibile corelaţii dintre parametri care reprezintă pierderile în acizi graşi nesaturaţi cu timpul de depozitare.
Suplimentarea formulei pentru copii cu uleiuri de origine vegetală modifică profilul acizilor graşi prin creşterea conţinutului în acid linoleic (vezi Figura 3).
0
5
10
15
20
25
30
35
C8
:0
C1
0:0
C1
2:0
C1
4:0
C1
5:0
C1
6:0
C1
6:1
C1
7:0
C1
8:0
C1
8:1
n-9
C1
8:1
is n
-7
C1
8:2
n-6
C1
8:3
n-3
Acid gras
Fatty acid
%
LP(0)
FC(0)
Fig. 3 Acizii graşi (%) ai laptelui praf integral LP(0) şi a formulei pentru
copii FC(0) la obţinere
În cazul laptelui praf integral valoarea medie a acidului linoleic este de 2.79% iar în cazul formulei pentru copii de 14.36%. Prin suplimentarea formulei pentru copii cu uleiuri vegetale, conţinutul în acid linoleic a crescut de ~ 5 ori.
Efectul timpului de depozitare asupra întregului profil al acizilor graşi a fost urmărit prin aplicarea testului statistic One-way ANOVA.
Timpul de depozitare nu a afectat semnificativ profilul acizilor graşi (P>0.05) nici în cazul laptelui praf integral nici a formulei pentru copii.
Efectul temperaturii de depozitare asupra întregului profil al acizilor graşi s-a urmărit cu Paired t Test. Au fost comparate două câte două
9
probele lapte praf integral, respectiv formula pentru copii menţinute la temperatura camerei cu cele menţinute la temperatura de 15°C care proveneau din aceeaşi lună a perioadei de depozitare. Atât în cazul laptelui praf integral cât şi a formulei pentru copii, temperatura de depozitare nu a afectat semnificativ profilul acizilor graşi (P>0.05).
Între timpul de depozitare şi UFA există o corelaţie puternic negativă (inversă) atât pentru laptele praf integral cât şi pentru formula pentru copii depozitate în ambele condiţii de temperatură. Se poate afirma astfel, că odată cu creşterea timpului de depozitare conţinutul în acizi graşi nesaturaţi scade (Vezi Figura 4).
Atât în cazul laptelui praf integral cât şi în cazul formulei pentru copii corelaţia dintre timpul de depozitare şi raportul PUFA/MUFA respectiv timpul de depozitare şi raportul UFA/SFA este de asemenea puternic negativă. Astfel, reiese că pierderile în acizi graşi polinesaturaţi faţă de cei mononesaturaţi, de acizi graşi mononesaturaţi faţă de cei saturaţi cresc cu timpul de depozitare (Vezi Figurile 5 şi 6).
O corelaţie puternic pozitivă există între timpul de depozitare şi raportul C18:2/C18:3 ceea ce semnifică că pierderea acidului linolenic este mai mare în timp faţă de cea a acidului linoleic. În cazul formulei pentru copii această corelaţie este puternic negativă întrucât prin suplimentare, raportul C18:2/C18:3 creşte de la 3.78% la 13.98% (vezi Figura 7). Acest lucru face ca acidul linoleic din formula pentru copii să fie mai expus la oxidare, iar ca urmare pierderile sunt mult mai ridicate în comparaţie cu acidul linolenic.
35.48
35.51
35.54
35.57
35.60
35.63
35.66
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
%
45.78
45.81
45.84
45.87
45.90
45.93
45.96
%
LP1
LP2
FC1
FC2
Fig. 4 Pierderile de acizi graşi nesaturaţi (UFA) pe parcursul depozitării1
1 LP1 – lapte praf depozitat la temperatura camerei; LP2 – lapte praf depozitat la temperatura de 15°C
FC1 – formula pentru copii depozitată la temperatura camerei; FC2 – formula pentru copii depozitată la temperatura de 15°C
10
0.1080
0.1085
0.1090
0.1095
0.1100
0.1105
0.1110
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
%
0.47
0.48
0.49
0.50
0.51
0.52
0.53
%
LP1
LP2
FC1
FC2
Fig. 5 Raportul PUFA/MUFA pe parcursul depozitării1
0.5500
0.5505
0.5510
0.5515
0.5520
0.5525
0.5530
0.5535
0.5540
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
%
0.845
0.846
0.847
0.848
0.849
0.850
%
LP1
LP2
FC1
FC2
Fig. 6 Raportul UFA/SFA pe parcursul depozitării1
3.76
3.78
3.80
3.82
3.84
3.86
3.88
3.90
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
%
13.50
13.60
13.70
13.80
13.90
14.00
%
LP1
LP2
FC1
FC2
Fig. 7 Raportul C18:2/C18:3 pe parcursul depozitării1
11
3. IMPACTUL CONDIŢIILOR DE DEPOZITARE ASUPRA GRADULUI DE RÂNCEZIRE LIPOLITICĂ Pentru îndeplinirea acestui obiectiv activităţile au constat în: � monitorizarea indicelui de aciditate (marker al lipolizei) pe
parcursul depozitării; � evaluarea efectului temperaturii şi timpului de depozitare
asupra indicelui de aciditate; � identificarea şi determinarea microorganismelor lipolitice
prezente în probele de lapte praf integral respectiv formula pentru copii; compararea cu limitele maxime admise, acolo unde acestea există;
� identificarea unor posibile corelaţii între microorganismele lipolitice cu indicele de aciditate.
Indicele de aciditate atât în cazul laptelui praf integral cât şi al
formulei pentru copii a înregistrat valori mai ridicate la probele depozitate la temperatura camerei; între sortimente, valorile acestui marker au fost mai ridicate în cazul formulei pentru copii. Cele mai mari valori au fost observate în luna a 6-a de depozitare atât pentru laptele praf integral depozitat la temperatura camerei cât şi pentru cel depozitat la temperatura de 15°C, în luna a 15–a de depozitare pentru formula pentru copii depozitată la temperatura camerei şi în luna a 12-a de depozitare pentru formula pentru copii depozitată la temperatura de 15°C.
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
mE
q N
aO
H/1
00g g
rasim
e (
fat)
LP1
LP2
FC1
FC2
Fig. 8 Variaţia indicelui de aciditate pe parcursul depozitării1
1 LP1 – lapte praf depozitat la temperatura camerei; LP2 – lapte praf depozitat la temperatura de 15°C;
FC1 – formula pentru copii depozitată la temperatura camerei; FC2 – formula pentru copii depozitată la temperatura de 15°C
12
Temperatura a avut un efect nesemnificativ (P>0.05) asupra indicelui
de aciditate în cazul laptelui praf integral şi semnificativ (P≤0.05) în cazul formulei pentru copii iar timpul de depozitare a avut un efect semnificativ (P≤0.05) în cazul laptelui praf integral şi foarte semnificativ (P≤0.01) în cazul formulei pentru copii. Se poate concluziona astfel că prin suplimentarea formulei pentru copii cu uleiuri vegetale, creşte riscul râncezirii lipolitice mai ales la păstrarea probelor la temperatura camerei.
Figurile 9-12 reprezintă grafic prezenţa microorganismelor lipolitice din fiecare sortiment.
LP1
-3.00
-1.00
1.00
3.00
5.00
7.00
9.00
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage time (months)
ufc
(cfu
)/g
Bacillus cereus Staphylococcus aureus Drojdii si mucegaiuri (Yeast and mold) Fig. 9 Microorganismele lipolitice din LP1
1
LP2
-2.00
1.00
4.00
7.00
10.00
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage time (months)
ufc
(cfu
)/g
Bacillus cereus Staphylococcus aureus Drojdii si mucegaiuri (Yeast and mold) Fig. 10 Microorganismele lipolitice din LP2
1
13
FC1
-2.00
0.00
2.00
4.00
6.00
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage time (months)
ufc
(cfu
)/g
Bacillus cereus Staphylococcus aureus Drojdii si mucegaiuri (Yeast and mold) Fig. 11 Microorganismele lipolitice din FC1
1
FC2
-2.00
0.00
2.00
4.00
6.00
0 3 6 9 12 15 18
Perioada de depozitare (luni)
Storage time (months)
ufc
(cfu
)/g
Bacillus cereus Staphylococcus aureus Drojdii si mucegaiuri (Yeast and mold) Fig. 12 Microorganismele lipolitice din FC2
1
În ceea ce priveşte calitatea microbiologică, doar o probă de lapte
praf integral a depăşit limita maximă admisă pentru Bacillus cereus (<10 ufc/g) şi 3 probe de formula pentru copii limita maximă admisă pentru numărul total de drojdii şi mucegaiuri (<10 ufc/g), restul probelor încadrându-se în limite. Deşi nu se determină la laptele praf integral, în toate probele au fost găsite drojdii şi mucegaiuri; recomandăm astfel normarea lor şi în cazul acestui produs lactat deshidratat.
Staphylococcus aureus a fost identificat în 2 probe de lapte praf integral şi 4 probe de formula pentru copii, cu toate că Ordinul 975 din 1998 nu prevede determinarea acestui tip de microorganism. Din acest motiv şi având în vedere că au fost raportate intoxicaţii cu enterotoxina stafilococică A provenită în laptele reconstituit din lapte praf, recomandăm normarea acestor produse lactate deshidratate pentru acest microorganism.
Tabelele 3-4 prezintă corelaţia dintre indicele de aciditate şi microorganismele lipolitice (Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, drojdii şi mucegaiuri). Doar în cazul laptelui praf integral depozitat la
14
temperatura de 15°C s-a găsit o corelaţie slabă a indicelui de aciditate cu drojdiile şi mucegaiurile.
Corelaţia dintre unele microorganisme lipolitice şi indicele de aciditate indică faptul că gradul de lipoliză este influenţat de prezenţa acestora, dar pentru fiecare tip de microorganism efectul începe de la o anumită încărcătură microbiană.
15
Tabelul 3
Coeficienţii de corelaţie în cazul laptelui praf integral
LP1 LP2 Corelaţia dintre r R2 P S r R2 P S
ADV B. cereus - - - - -0.1052 0.01108 0.8223 NS ADV S. aureus 0.09813 0.00963 0.8342 NS -0.1052 0.01108 0.8223 NS
ADV Drojdii şi
mucegaiuri -0.5504 0.3030 0.2004 NS -0.8035 0.6455 0.0295 *
ADV – indice de aciditate LP1 – lapte praf integral depozitat la temperatura camerei; LP2 – lapte praf integral depozitat la temperatura de 15°C r – coeficient de corelaţie; R2 – coeficient de determinare; P – probabilitate Semnificaţia efectului (S): NS nesemnificativ, P>0.05; *semnificativ P≤0.05; **foarte semnificativ P≤0.01; ***extrem de semnificativ P≤0.001
Tabelul 4
Coeficienţii de corelaţie în cazul formulei pentru copii
FC1 FC2 Corelaţia dintre r R2 P S r R2 P S
ADV B. cereus - - - - -0.3468 0.1203 0.446 NS ADV S. aureus -0.0102 0.0001041 0.9827 NS 0.07503 0.005629 0.873 NS
ADV Drojdii şi
mucegaiuri -0.6241 0.3896 0.1341 NS -0.4225 0.1785 0.345 NS
ADV – indice de aciditate FC1 – formula pentru copii depozitată la temperatura camerei; FC2 - formula pentru copii depozitată la temperatura de 15°C r – coeficient de corelaţie; R2 – coeficient de determinare; P – probabilitate Semnificaţia efectului (S): NS nesemnificativ, P>0.05; *semnificativ P≤0.05; **foarte semnificativ P≤0.01; ***extrem de semnificativ P≤0.001
16
4. EVOLUŢIA STATUSULUI OXIDATIV PE PARCURSUL DEPOZITĂRII ÎN CONDIŢII DE TEMPERATURĂ CONTROLATĂ Pentru acest studiu au fost recoltate probe de formula pentru copii
care până la momentul analizării au fost păstrate în depozitul unităţii procesatoare la o temperatură controlată de 15°C.
În vederea evaluării efectului timpului de depozitare, statusul oxidativ al formulei pentru copii a fost monitorizat prin folosirea unor markeri ai oxidării.
La îndeplinirea acestui obiectiv activităţile au constat în: � ajustarea şi evaluarea unor metode spectrofotometrice de
determinare a indicelui de peroxid (PV), respectiv a substanţelor reactive cu acidul tiobarbituric (TBARS);
� utilizarea acestor markeri ai oxidării pentru studiul stabilităţii fracţiunilor lipidice;
� identificarea unor corelaţii a PV, respectiv a TBARS cu timpul de depozitare;
� identificarea unei posibile corelaţii între formarea compuşilor primari şi secundari de oxidare.
Vechimea probelor a fost de 3 luni (FC1), 4 luni (FC2), 5 luni (FC3), 7 luni (FC4), 8 luni (FC5), 15 luni (FC6), 16 luni (FC7), 17 luni (FC8), 18 luni (FC9), 19 luni (FC10), 21 luni (FC11), 28 luni (FC12), 31 luni (FC13), 32 luni (FC14) şi 35 luni (FC15). FC1...FC9 sunt probe de formula pentru copii aflate în termenul de valabilitate (<18 luni) iar FC10...FC15 probe expirate (>18 luni).
Figurile 13, 14 şi 15 reprezintă grafic variaţia PV şi TBARS pe parcursul depozitării.
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0
3 4 5 7 8 15 16 17 18 19 21 28 31 32 35
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
mE
q O
2/K
g
PV
Fig. 13 Variaţia indicelui de peroxid (PV) pe durata depozitării
17
Valoarea cea mai mare a PV a fost înregistrată în luna a 8-a de depozitare (28.73 mEq O2/Kg grăsime±0.13) iar cea mai mică în luna 21 de depozitare (14.79 mEq O2/Kg grăsime±0.47). Din luna a treia până în luna a 8-a de depozitare se observă o creştere a PV dar nesemnificativă, cu un coeficient de corelaţie (r) de 0.7685 (P>0.05) şi un coeficient de determinare (R2) de 0.5906 apoi acest parametru a înregistrat un comportament neregulat alternând perioadele în care scade, cu cele în care creşte. Această variaţie se explică prin faptul ca peroxizii fiind compuşi primari de oxidare, sunt instabili şi se descompun repede în compuşi secundari de oxidare.
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
3 4 5 7 8 15 16 17 18 19 21 28 31 32 35
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
Abs/m
TBARS532
TBARS450
Fig. 14 Variaţia TBARS532 şi TBARS450 exprimat ca raport
absorbanţă/masă pe durata depozitării
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
3 4 5 7 8 15 16 17 18 19 21 28 31 32 35
Perioada de depozitare (luni)
Storage period (months)
nm
ol M
DA
/ml
TBARS
Fig. 15 Variaţia TBARS532 exprimat ca nmol MDA/ml lapte reconstituit
pe durata depozitării
Valoarea cea mai mare a numărului TBARS532 exprimat ca raport absorbanţă/masă a fost înregistrată în luna a 8-a de depozitare (0.230±0.004) iar cea mai mică în luna a 7-a de depozitare
18
(0.032±0.001). În cazul numărului TBARS450 valoarea cea mai mare a fost înregistrată în luna a 28-a (0.110±0.001) iar cea mai mică în luna a 7-a de depozitare (0.068±0.005).
Având în vedere că între valorile numărului TBARS532 şi TBARS450 coeficientul de corelaţie (r) este egal cu 0.2740 (P>0.05) şi coeficientul de determinare (R2) cu 0.07510, se poate afirma că între cei doi indicatori nu există o dependenţă. După cum se poate observa şi din Figura 14, numărul TBARS532 are o evoluţie neregulată în schimb numărul TBARS450 se menţine relativ constant. Diferenţa dintre cea mai mare şi cea mai mică valoare în cazul numărului TBARS532 exprimat ca absorbanţă/masă este de 0.198 unităţi în schimb în cazul numărului TBARS450 de 0.042 unităţi. Se poate concluziona astfel că în aceste probe, gradul de oxidare a MDA este într-o proporţie mai mare decât a celorlalţi compuşi secundari de oxidare cum este cazul hexanalului şi a altor aldehide saturate care absorb la 450 nm.
La fel ca în cazul indicelui de peroxid, din luna a treia până în luna a 8-a de depozitare se observă o creştere a numărului TBARS532 dar nesemnificativă, cu un coeficient de corelaţie (r) de 0.4629 (P>0.05) şi un coeficient de determinare (R2) de 0.2143. După luna a 8-a de depozitare, acest parametru are un comportament neregulat alternând perioadele în care scade, cu cele în care creşte.
Între valorile numărului TBARS532 exprimat ca raport absorbanţă/masă şi TBARS532 exprimat ca nM MDA/ml lapte reconstituit există o corelaţie perfectă, coeficientul de corelaţie (r) fiind de 1 (P<0.0001) iar cel de determinare (R2) de asemenea de 1. În cazul unui studiu făcut în timp în care se doreşte evaluarea gradului de oxidare al unui produs, poate fi folosit la alegere unul dintre parametri mai sus menţionaţi. Astfel, este mai simplă exprimarea numărului TBARS532 ca absorbanţă/masă întrucât nu necesită trasarea unei curbe de calibrare.
Efectul timpului de depozitare asupra indicelui de peroxid (PV), respectiv a substanţelor reactive cu acidul tiobarbituric (TBARS) s-a urmărit prin analiza statistică Correlation a programului Prism 3.0.
Între valorile indicelui de peroxid (PV) şi timpul de depozitare nu există relaţie liniară, coeficientul de corelaţie (r) fiind de -0.3229 (P>0.05) iar cel de determinare (R2) de 0.1042; de asemenea nici între valorile substanţelor reactive cu acidul tiobarbituric (TBARS532) şi timpul de depozitare, coeficientul de corelaţie (r) fiind de -0.1457 (P>0.05) iar cel de determinare (R2) de 0.02122.
19
Cei doi markeri ai oxidării (PV şi TBARS) urmăriţi în prezentul studiu au înregistrat un comportament neregulat, concluzie la care şi McCLUSKEY şi col. (1997), respectiv MANGLANO şi col. (2005) au ajuns în studiile lor dar nu au fost afectaţi semnificativ (P>0.05) de timpul de depozitare în condiţiile păstrării produsului la temperatura de 15°C pe toată durata depozitării.
Între valorile numărului TBARS532 exprimat ca nM MDA/ml lapte reconstituit şi cele ale indicelui de peroxid (PV) există o uşoară corelaţie, coeficientul de corelaţie (r) fiind de 0.6130 (P≤0.05) iar cel de determinare (R2) de 0.3758. Se poate afirma astfel că în cazul formulei pentru copii pe toată durata de depozitare luată în studiu, există o uşoară dependenţă între formarea compuşilor primari şi secundari de oxidare.
CONCLUZII GENERALE ŞI RECOMANDĂRI
Intenţia acestei teze este de a oferi o imagine de ansamblu asupra
cercetărilor efectuate la nivel mondial în evaluarea calităţii produselor lactate deshidratate cu scopul de a demonstra necesitatea tratării acestui subiect şi la nivel naţional.
În vederea îndeplinirii scopului tezei au fost conturate 4 mari obiective.
1. Primul obiectiv a fost investigarea influenţei condiţiilor de depozitare (temperatură şi timp) asupra proprietăţilor fizico-chimice ale laptelui praf integral şi a formulei pentru copii. Stabilitatea la depozitare a fost monitorizată prin teste fizico-chimice şi potrivit aşteptărilor, produsele au suferit anumite modificări. Rezultatele au arătat că timpul de depozitare a afectat semnificativ toţi parametri fizico-chimici urmăriţi iar temperatura de depozitare doar aciditatea titrabilă şi doar în cazul formulei pentru copii. Se poate concluziona astfel că păstrarea la temperatura camerei, în condiţiile climatului temperat din ţara noastră nu influenţează calitatea laptelui praf integral, dar o influenţează pe cea a formulei pentru copii datorită fortifierii cu uleiuri vegetale. Folosirea unui ambalaj necorespunzător, care nu a oferit suficientă protecţie produsului faţă de umiditatea din spaţiul de depozitare a condus la reducerea termenului de valabilitate la ambele sortimente de la 18 la 12 luni.
2. Al doilea obiectiv a urmărit impactul temperaturii şi timpului de depozitare asupra gradului de râncezire oxidativă. Rezultatele au arătat că temperatura şi timpul de depozitare nu au avut un efect semnificativ
20
asupra întregului profil al acizilor graşi nici în cazul laptelui praf integral, nici în cazul formulei pentru copii cu toate că au fost înregistrate mici variaţii ale acestora. Pe parcursul depozitării, ca urmare a proceselor oxidative se înregistrează o scădere a conţinutului în acizi graşi în ordinea: acizi graşi polinesaturaţi>acizi graşi mononesaturaţi>acizi graşi saturaţi. Dintre acizii graşi nesaturaţi, cele mai mari pierderi le-au suferit acidul linoleic (C18:2 ω-6) şi acidul linolenic (C18:3 ω-3); dintre aceştia acidul linolenic în cazul laptelui praf integral şi linoleic în cazul formulei pentru copii întrucât prin suplimentarea cu uleiuri vegetale conţinutul acestuia creşte de ~ 5 ori ceea ce îl face mai susceptibil la oxidare.
3. Al treilea obiectiv a urmărit impactul temperaturii şi timpului de depozitare asupra gradului de râncezire lipolitică. Rezultatele au arătat că fenomenul de lipoliză a fost afectat semnificativ de temperatura de depozitare în cazul formulei pentru copii iar de timpul de depozitare la ambele sortimente. Se poate concluziona astfel că prin suplimentarea formulei pentru copii cu uleiuri vegetale, creşte riscul râncezirii lipolitice mai ales la păstrarea probelor la temperatura camerei. Corelaţia dintre unele microorganisme lipolitice şi indicele de aciditate sugerează că gradul de lipoliză este influenţat de prezenţa acestora, dar pentru fiecare tip de microorganism efectul începe de la o anumită încărcătură microbiană.
4. Ultimul obiectiv a constat în monitorizarea evoluţiei statusului oxidativ pe parcursul depozitării în condiţii de temperatură controlată. În acest studiu, stabilitatea fracţiunilor lipidice a fost monitorizată prin folosirea a 2 markeri ai oxidării: indicele de peroxid (PV) pentru stadiul iniţial a oxidării şi testul substanţelor reactive cu acidul tiobarbituric (TBARS) pentru stadiul final. Cei doi markeri au variat pe parcursul depozitării dar nu au fost afectaţi semnificativ de timpul de depozitare în aceste condiţii de temperatură. Întrucât nu există limite maxime admise pentru aceşti parametri, gradul de oxidare al produselor poate fi evaluat doar prin urmărirea lor în timp.
Având în vedere că pentru PV, TBARS şi indicele de aciditate nu există limite maxime admise putem afirma astfel, că nu este posibilă încadrarea produsului ca fiind proaspăt sau rânced doar pe baza acestor parametri fără o analiză organoleptică şi fără urmărirea parametrilor fizico-chimici normaţi.
Tema aleasă nu reprezintă o noutate în literatura de specialitate internaţională, dar pentru fabrica din România care produce aceste
21
sortimente de produse lactate deshidratate recomandările pe care ne permitem să le emitem pe baza rezultatelor obţinute pot fi de folos. Această unitate s-a confruntat cu problema returnării produselor de la distribuitori întrucât produsele au primit gustul de rânced înainte de expirarea termenului de valabilitate, iar acest lucru a dus pierderi economice importante. Chiar dacă producătorul recomandă depozitarea la temperatura de maxim 15°C, în spaţiile de comercializare ele sunt păstrate cel mai adesea la temperatura camerei.
RECOMANDĂRI � utilizarea unui alt tip de ambalaj extern, de preferabil metalic,
care să asigure o mai bună protecţie a produsului faţă de condiţiile din mediul de depozitare;
� reducerea termenului de valabilitate a produselor de la 18 la 12 luni pentru a evita apariţia modificărilor organoleptice şi fizico-chimice ce pot scoate produsul din consum;
� stabilirea de limite maxime admise pentru PV, TBARS şi indicele de aciditate;
� stabilirea de limite maxime admise pentru Staphylococcus
aureus iar în cazul laptelui praf integral şi pentru drojdii şi mucegaiuri.
22
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ
1. Cesa, S. (2004). Malondialdehyde Contents in Infant Milk Formulas. Journal of Agricultural and Food Chemistry 52, 2119-2122.
2. Manglano, P., María Jesús Lagarda, María Dolores Silvestre, Carmen Vidal, G. Clemente, Rosaura Farré (2005). Stability of the lipid fraction of milk-based infant formulas during storage. European Journal of Lipid Science
and Technology 107, 815-823.
3. Mc Cluskey, S., J.F. Connolly, R. Devery, B. O'Brien, J. Kelly, D. Harrington, C. Stanton (1997). Lipid and cholesterol oxidation in whole milk powder during processing and storage. Journal of Food Science 62, 331-337.
4. Nielsen, B.R., H. Stapelfeldt, L.H. Skibsted (1997). Early prediction of the shelf-life of medium-heat whole milk powders using stepwise multiple regression and principal component analysis. International Dairy Journal 7, 341-348.
