BEZBEDNOST I KVALITET U BIOTEHNOLOŠKOJ PROIZVODNJI HRANE

UVOD

Ciljеvi mоdеrnе prоizvоdnjе hrane mоgu dа sе sumirајu nа slеdеći nаčin:
1. Fоrmulаciја – lоgički оsnvni niz kоrаkа zа prоizvоdnju prihvаtljivоg i kvаlitеtnоg prоizvоdа

iz sirоvоg mаtеriјаlа

2. Lаkа prоizvоdnа prоcеdurа – rаzvој mеtоdа kоје mоgu dа оlаkšајu rаznоvrsnе kоrаkе

prоizvоdnjе

3. Vrеmеnskа еkоnоmičnоst – kоhеzivni plаn kојi kоmbinuје nаuku prоizvоdnjе i manualni

rаd dа bi se smanjilo vrеmе pоtrеbnо zа prоizvоdnju prоizvoda

4. Kоmpаktnоst (kоnzistеnciја) – primеnа mоdеrnе nаukе i tеhnоlоgiје dа sе оbеzbеdi

kоmpаktnоst svаke šarže prоizvoda

5. Bеzbеdnоst prоizvоdа i rаdnikа – bliska sаrаdnja držаve i prоivоdjаča kako bi se osiguralo

da je prоizvоd bezbedan zа kоnzumiranje i dа rаdnici rаdе u bеzbеdnim uslоvimа

6. Priјаteljstvо prеmа kupcu – pоd prеtpоstаvkоm dа sе kupcu svidjа prоizvоd, prоizvоdjаč

mоrа dа urаdi svе mоgućе dа sе uvеri dа је prоizvоd priјаtеljski prеmа kоrisnicimа (vеličinа, uputstvо
zа kuvаnjе, оdržаvаnjе kvаlitеtа, uvеrljivоst, itd.)

Danas pоstојi mnоgо ’’mоdеrnih’’ rаzlоgа zаštо sе hrаnа prоcesira, nа primеr, dоdаvаnjе

vrеdnоsti hrаni, pоbоljšаnjе vizuеlnоg izglеdа i pоgоdnоsti. Ipаk, trаdiciоnаlnо nајvаžniјi rаzlоg zаštо
procesiramo hrаnu, је dа је štо dužе оdržimо bеz kvаrеnjа. Vеrоvаtnо nајstаriја mеtоdа zа
pоstizаnjе оvоg ciljа је usоljаvаnjе mеsа ili ribе, fеrmеntаciја mlеkа i kisеljеnjе pоvrćа.

1 Procesne operacije u biotehnološkoj proizvodnji hrane

Proces proizvodnje fermentisanih namirnica se organizuje nizom aktivnosti koje se zovu

jedinične operacije. Proces u ovom smislu predstavlja skup aktivnosti ili industrijskih operacija koje
menjaju svojstva sirovina u cilju dobijanja proizvoda, radi zadovoljenja potreba društva. Takve
modifikacije prirodnih sirovina su usmerene ka dobijanju proizvoda sa većim prihvatanjem na tržištu,
ili boljim mogućnostima za skladištenje i transport.

U ranim fazama društvenog razvoja čovečanstva, prirodni proizvodi su se koristili direktno ili

uz samo male fizičke modifikacije. Ova jednostavna produktivna šema se menjala,kako se društvo
razvijalo, tako da se u današnje vreme, sirovi materijali ne koriste direktno za zadovoljenje potreba,
već su izloženi fizičkim i hemijskim transformacijama koje ih konvertuju u proizvode sa različitim
svojstvima.

Nezavisno od nivo na kome se procesi odvijaju, mogu se razlikovati sledeći tipovi operacija:

fizičke, bioprocesne i toplotne.

1.1 Fizičke operacije

1.1.1 Transport

Transport je jedna od najvažnijih operacija. Ima za cilj prenošenje sastojaka na željenu

lokaciju. Pored toga, kada se radi o transportu energije, cilj transporta je da pomogne u grejanju i
hlađenju. Postoji širok izbor materijala i metoda koje se mogu koristiti u transportu. Izbor zavisi od
tipa proizvoda, nivoa proizvodnje, ekonomskih faktora i lokalnih uslova.

Način na koji se transportuju sirovine moze da utiče na njihov kvalitet. Fizička oštećenja

mogu da naruše prirodnu antimikrobnu barijeru i omoguće mikroorganizmima pristup hranljivim
nutrijentima ispod membrane, gde imaju brz rast.

1.1.2. Inspekcija i/ili sortiranje

Inspekcija i/ili sortiranje imaju svrhu postizanja homogenosti veličine, boje, zrelosti, tvrdoće i

drugo. Istovremeno je to osnovna zaštitna mera koja može biti korisna u smanjenju rizika. Isključuje
se zaraženo meso, oštećene ili budjave sirovine ili inficirana zrna. Proizvodi koji su oštećeni, inficirani
ili na drugi način lošijeg kvaliteta, se uklanjaju.

Na primer, mehaničko ili ručno sortiranje inficiranih oraha znatno smanjuje nivo alfatoksina.

To medjutim nije potpuno pouzdan metod jer u mnogim slučajevima ne postoji vizuelna identifikacija
koja bi pomogla da se razlikuje hrana koja predstavlja opasnost. U svakom slučaju, inspekcija i
sortiranje su važni alati za optimizaciju kvaliteta ulaznih elemenata.

1.1.3. Čišćenje i / ili pranje

Čišćenjem i pranjem se uklanjaju nečistoće, prašina, insekti, poljoprivredni ostaci itd. U

zavisnosti od komponenata može se izabrati suvo ili vlažno čišćenje. U obradi žitarica na primer, suvo
čišćenje se obavlja kombinacijom usisavanja i prosejavanja. U obradi kukuruza, zrna kukuruza se
mogu prati u vodi pre mokrog mlevenja. Međutim kako voda postaje skupa, raste interes za suvim
operacijama.

Patogeni mikroorganizmi se mogu nalaziti na površini voća i povrća kao posledica

kontaminacije u polju. To mogu biti mikroorganizmi koji se nalaze u zemljištu kao što su patogene
spore,

Bacillus cereus

Clostridium botulinum

ili mikroorganizmi kao što su

Salmonella

Escherichia

coli

Shigela

ili

Listeria monocytogenes

koji prelaze iz konakta sa ljudskim ili životinjskim izmetom,

kanalizacijom ili zagadjenom vodom. Zagadjenje može nastati prilikom berbe kao i pri postupcima
nakon berbe. Unutrašnje tkivo je generalno, ali ne i neminovno sterilno, a većina mikroorganizama sa
površine može se ukloniti pranjem. Energično pranje biljnih proizvoda ćistom vodom smanjuje
mikrobiološki nivo za 10 do 100 puta, ali ne obezbedjuje potpuno eliminisanje rizika niti se smanjenje
nivoa rizika može porediti sa procesima pasterizacije ili konzerviranja. Efikasnost pranja se može
poboljšati dodavanjem antimikrobnih sredstava kao što je hlor.

Na primer, pranjem listova salate vodom uklanjamo u proseku 92.4% ukupne mikroflore.

Ovaj prosek je povećan na 99.5% ako se uključi 100 mg/l slobodnog hlora i podesi pH na 4.5-5.0.
Nemogućnost da se ukloni više mikroorganizama pripisuje se opstanku mikroorganizama u zaštitnim
hidrofobnim džepovima ili u naborima na površini lista. Efekat će varirati u zavisnosti od sirovina kao
rezultat razlika u sastavu površinske topologije. Povećana proizvodnja povrća "ready-to-eat"
povećava potrebu za površinskom dezinfekcijom voća i povrća.

Pranje životinjskih trupova toplim rastvorom mlečne i sirćetne kiseline može smanjiti ukupno

opterećenje mikroorganizmima za 2-3 log jedinica, mada je uniforman tretman svih površina težak.

Salmonella

E.coli

pokazuju veliku otpornost na ovakve tretmane.

faktora kao što su: relativni broj mikroorganizama, njihov afinitet prema supstratu i njihovo fiziološko
stanje.

Relativna osetljivost komponenti na antimikrobne faktore, proizvode biljnog materijala,

takodje ima značaj. Mnoge biljke imaju odbrambeni sistem koji se aktivira prilikom oštećenja ćelije.
Ovi sistemi oslobadjaju komplementarne enzime koji deluju na supstrat proizvodeći jedinjenja koja
deluju protiv mikroorganizama i insekata.

1.1.7 Mešanje

Mešanje ima ulogu u postizanju homogenosti mase i toplote. Mešanje mase je najčešći tip

mešanja i pokazuje da se mešanjem sastojaka dobija homogen proizvod. Mešanje u malim
razmerama je relativno jednostavno i može se izvesti jednostavnim kuhinjskim priborom. Veće
količine zahtevaju složenije mešanje. Mešanje suvih komponenti može se izvesti korišćenjem
specifične opreme kao što su bubnjevi ali je takođe moguće kombinovanje mešnja sa drugim
operacijama kao što su mlevenje ili transport. Mešanje vlažnog i suvog materijala može se izvesti u
mešalicama za testo ili u rezevoarima za manje viskozne tečnosti.

Mešanjem se vrši i raspodela mikroorganizama kroz masu materijala. Često ova distribucija

poželjno ubrzava fermentaciju i poboljšava sigurnost, iako ima potencijal za prenos patogena u
mikrookolinu gde su zaštićeni od antimikrobnih faktora koji preovladjuju na nekom drugom mestu u
materijalu.

1.2 Bioprocesne operacije

Prvi uslov za mikrobiološke i enzimske transformacije je prisustvo potrebnih sastojaka

uključujući i željene mikroorganizme i/ili enzime, supstrata i kofaktora i dovoljno vode.

Kako bi se omogućile biohemijske transformacije neophodna je inkubacija pod optimalnim

uslovima u odgovarajućem vremenskom periodu. Da bi se obezbedili konstantni uslovi inkubacije
potrebne su operacije kao što su mešanje, zagrevanje, hladjenje i transport, kako bi se obezbedio
prenos mase i toplote, kompenzovali gubici ili generisanje toplote, i kompenzovali deficiti ili
hiperprodukcija mase, dodatkom ili uklanjanjem.

1.3 Toplotne operacije

Grejanje i hlađenje se karakterišu kao prenos toplote. Termička obrada i hlađenje su od

izuzetnog značaja u prehrambenoj industriji pa tako zaslužuju posebu pažnju. Primarni cilj zagrevanja
je da se dobije hrana boljeg ukusa. Ono izaziva želatinizaciju skroba, denaturaciju proteina kao i
omekšavanje tvrdih tkiva i promenu ukusa.

Termička obrada se sastoji od faze zagrevanja, perioda zadržavanja i faze hlađenja.

Temperatura iznad 70°C izaziva inaktivaciju enzima i ubija vegetativne mikrobne ćelije. Letalni efekti
termičke obrade utvrđuju se na različitim temperaturama pri različitim vremenima. U principu termin
pasterizacija odgovara nižim temperaturama koje ubijaju veoma osetljive vegetativne ćelije bakterija,
kvasaca i plesni. Sterilizacija označava ubijanje svih živih ćelija uključujući i termorezistentne spore
bakterija i plesni. U prehrambenoj industriji, sterilizacija nije uvek neophodna da bi se obezbedio duži
rok trajanja namirnica. U tom pogledu, termin komercijalna sterilnost ukazuje na situaciju gde neke
termorezistentne spore mogu preživeti termičku obradu, ali sastav hrane sprečava njihovo
oživljavanje tokom skladištenja.

Sa stanovišta bioprocesa, vreme termičkog tretmana je od presudne važnosti. Fermentacija

sastojaka bez prethodne termičke obrade (na primer, sirove žitarice, sirovo meso), je mešovitog
karaktera: mikroorganizmi i enzimi koji su prisutni u komponentama će učestvovati u fermentaciji,
nekada kao jedini akteri, a nekada kao pratnja dodatih starter kultura. Pri većem nivou proizvodnje,
fermentacija mora biti bolje definisana i moraju se koristiti određene ili optimalne starter kulture.
Kako bi se obezbedili optimalna funkcionalnost i uklanjanje potencijalno opasnih mikroorganizme,
sastojci mogu biti pasterizovani ili sterilisani pre inokulacije i fermentacije. U takvom slučaju treba
obezbediti da neki faktori rasta osetljivi na toplotu, kao što su vitamini i enzimi, budu dodati u cilju
omogućavanja efikasnog metabolizma mikroorganizama.

Hladjenje u fermentaciji hrane se može koristiti kao deo procesa. Pre inokulacije, termički

tretirani sastojci se moraju ohladiti do temperature inokulacije. Tokom fermentacije višak toplote se
mora odvoditi u cilju sprečavanja inhibicije fermentacije. U nekim proizvodima kao što je jogurt,
fermentacija se zaustavlja hlađenjem kako bi se sprečilo prekomerno izdvajanje kiseline. Nemaju sve
fermentisane namirnice dug rok trajanja. Hladna distribucija i skladištenje doprinose roku trajanja i
higijenskoj sigurnosti.

Na slici 1.1 su prikazane neke od operacija u procesu proizvodnje hrane.

1.4 Organizovanje dijagrama toka

Prehrambeni procesi se obično prikazuju pomoću

dijagrama toka

. To su grafički prikazi svih

procesa koji ukazuju na različite korake vezane za proizvodnju, kao i na protok materijala i energije u