Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Σχολή Γεωπονίας, Τοµέας Επιστήµης και Τεχνολογίας Τροφίµων

Transcript

1 Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης Σχολή Γεωπονίας, Τοµέας Επιστήµης και Τεχνολογίας Τροφίµων Μελέτη της χρήσης οργανικών οξέων ως µέσα ελέγχου της Listeria monocytogenes σε φρέσκο µαρούλι. Μεταπτυχιακή ιατριβή Σαµαρά Αρχοντία Θεσσαλονίκη 2007 Επιβλέπων Κουτσουµανής Κ., Επίκουρος Καθηγητής.

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ. 5 ABSTRACTS... 8 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Τα φρέσκα λαχανικά Έτοιµα προς κατανάλωση φρούτα και λαχανικά Παραγωγή, επεξεργασία και διατήρηση των ελάχιστα επεξεργασµένων λαχανικών Παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα έτοιµων προς κατανάλωση λαχανικών Το µαρούλι ως λαχανικό και τρόφιµο Καταγωγή, ιστορικό και διάδοση Ταξινόµηση και κατάταξη Καλλιεργούµενοι τύποι Μετασυλλεκτικές ανωµαλίες Θρεπτική αξία Μεταβολές στο µαρούλι Παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα των φρεσκοκοµµένων φρούτων και λαχανικών α. Πλύσιµο και απολύµανση β. Κοπή τεµαχισµός γ. Συσκευασία δ. Συντήρηση Μεταβολές επιπτώσεις στο τελικό προϊόν α. Μεταβολές στη θρεπτική αξία β. Μεταβολές στη σταθερότητα και τη σύσταση γ. Χρώµα στην επιφάνεια κοπής δ. Ενζυµική αµαύρωση ε.Παρεµπόδιση αµαύρωσης Μικροχλωρίδα στα λαχανικά Τρόπος µεταφοράς παθογόνων µικροοργανισµών στα λαχανικά Η συµβίωση µε άλλους µικροοργανισµούς επηρεάζει την επιβίωση και την ανάπτυξη των παθογόνων µικροοργανισµών Listeria monocytogenes Εισαγωγή Το παθογόνο Listeria monocytogenes Ταξινόµηση της Listeriα Γενικά για την Listeria monocytogenes Λιστερίωση (Listeriosis) Μοντέλο όσης-αντίδρασης Η µόλυνση του ανθρώπου Παθογένεια Η παρουσία της L. monocytogenes στο περιβάλλον Μέθοδοι µείωσης του µικροβιακού φορτίου σε φρέσκα λαχανικά Οργανικά οξέα Θερµοκρασία Φυσική αποµάκρυνση Χλώριο ιοξείδιο του χλωρίου (ClO 2 ) Βρώµιο. 54 2

3 6.7. Ιώδιο Υπεροξείδιο του υδρογόνου (H 2 O 2 ) Ακτινοβολία Όζον Τεταρτοταγής ενώσεις αµµωνίου Φωσφορικό τρινάτριο (Να 3 ΡΟ 4 ) Αντοχή και προσαρµογή των µικροοργανισµών στα αντιµικροβιακά τροφίµων, απολυµαντικά και άλλα µέσα ελέγχου της επεξεργασίας των τροφίµων Προσαρµογή της L.monocytogenes σε όξινες συνθήκες Μηχανισµοί αντίστασης της Listeria monocytogenes σε όξινες συνθήκες Πρωτεϊνική σύνθεση Αντλίες πρωτονίων Αλλαγή στην κυτταρική µεµβράνη Ρυθµιστές Πυκνότητα του κυττάρου και βιοµεµβράνη Υλικά και µέθοδοι Αντικείµενο της διατριβής Πειραµατικός Σχεδιασµός α) Πειραµατικός Σχεδιασµός της µελέτης της επίδρασης µεταχειρίσεων εµβάπτισης σε διαλύµατα οργανικών οξέων στην επιβίωση/ανάπτυξη της Listeria monocytogenes σε φρέσκο µαρούλι β) Πειραµατικός Σχεδιασµός της µελέτης της επιβίωσης της Listeria monocytogenes σε προσοµοίωση γαστρικού υγρού µετά από συντήρηση σε φρέσκο µαρούλι που έχει εµβαπτιστεί σε νερό και διαλύµατα οργανικών οξέων 0.5 και 1% Αναλύσεις (αναλυτική περιγραφή της µεθολογίας) Προετοιµασία µαρουλιού πριν τον ενοφθαλµισµό α) Προετοιµασία ενοφθαλµίσµατος στη µελέτη της επίδρασης µεταχειρίσεων εµβάπτισης σε διαλύµατα οργανικών οξέων στην επιβίωση/ανάπτυξη της Listeria monocytogenes σε φρέσκο µαρούλι β). Προετοιµασία ενοφθαλµίσµατος στη µελέτη της επιβίωσης της Listeria monocytogenes σε προσοµοίωση γαστρικού υγρού µετά από συντήρηση σε φρέσκο µαρούλι που έχει εµβαπτιστεί σε νερό και διαλύµατα οργανικών οξέων 0.5 και 1% ηµιουργία διαλυµάτων ηµιουργία στοµαχικού υγρού α) Προετοιµασία δείγµατος για τη µελέτη της επίδρασης µεταχειρίσεων εµβάπτισης σε διαλύµατα οργανικών οξέων στην επιβίωση/ανάπτυξη της Listeria monocytogenes σε φρέσκο µαρούλι β) Προετοιµασία δείγµατος για τη µελέτη της επιβίωσης της Listeria monocytogenes σε προσοµοίωση γαστρικού υγρού µετά από συντήρηση σε φρέσκο µαρούλι που έχει εµβαπτιστεί σε νερό και διαλύµατα οργανικών οξέων 0.5 και 1% Μέτρηση ph Καταµέτρηση των Αποικιών και Υπολογισµοί Μέτρηση χρώµατος (L, a *, b) Αξιολόγηση της συνολικής εµφάνισης του µαρουλιού Αποτελέσµατα και συζήτηση

4 11.1. Μελέτη της επίδρασης µεταχειρίσεων εµβάπτισης σε διαλύλατα οργανικών οξέων στην επιβίωση/ανάπτυξη της Listeria monocytogenes σε φρέσκο µαρούλι Μελέτη της επιβίωσης της Listeria monocytogenes σε προσοµοίωση γαστρικού υγρού µετά από συντήρηση σε φρέσκο µαρούλι που έχει εµβαπτιστεί σε νερό και διαλύµατα οργανικών οξέων 0.5 και 1% Συµπεράσµατα Βιβλιογραφία

5 Περίληψη Τα τελευταία χρόνια έχει γίνει γνωστό ότι η υψηλή κατανάλωση λαχανικών µπορεί να προστατέψει τον ανθρώπινο οργανισµό από καρκίνο, καρδιοαγγειακές παθήσεις και άλλες ασθένειες. Το παραπάνω γεγονός σε συνδυασµό µε τους γρήγορους ρυθµούς ζωής οδήγησαν στην ανάγκη για παραγωγή έτοιµων προς κατανάλωση λαχανικών χωρίς περαιτέρω διαδικασίες, δηλαδή στα λεγόµενα ελάχιστα µεταποιηµένα λαχανικά. Τα ελάχιστα µεταποιηµένα λαχανικά παράγονται και επεξεργάζονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε: να είναι έτοιµα για κατανάλωση, να έχουν µακρά ζωή στο ράφι, να είναι ασφαλή για την υγεία και να διατηρούν ακέραιη τη θρεπτική και γευστική ποιότητα. Ωστόσο, η υψηλή συχνότητα παρουσίας παθογόνων µικροοργανισµών στα προϊόντα αυτά έχει οδηγήσει τη βιοµηχανία τροφίµων στην αναζήτηση δραστικών µεθόδων για την βελτίωση της ασφάλειάς τους. Η χρήση οργανικών οξέων αποτελεί σήµερα ένα σηµαντικό «εργαλείο» για τη βελτίωση της υγιεινής και ασφάλειας των φρέσκων λαχανικών. Παρά ταύτα, πολλοί ερευνητές εκφράζουν επιφυλάξεις ως προς τη δραστικότητα των ουσιών αυτών που σχετίζονται κυρίως µε τη δράση τους στην ανταγωνιστική, φυσική χλωρίδα των τροφίµων αλλά και µε την αναπτυξη υψηλής αντοχής των παθογόνων σε όξινες συνθήκες που µπορεί να έχει ως αποτέλεσµα την προστασία τους στις ισχυρά όξινες συνθήκες των στοµαχικών υγρών και τη δυνητική αύξηση της παθογένειάς τους. Τα βασικά αντικείµενα της παρούσας διατριβής, ήταν i) η µελέτη της επίδρασης των µεταχειρίσεων εµβάπτισης σε διαλύµατα οργανικών οξέων (γαλακτικό, οξικό, κιτρικό και προπιονικό) στην επιβίωση/ανάπτυξη της Listeria monocytogenes σε φρέσκο µαρούλι και ii) η µελέτη της επιβίωσης της Listeria monocytogenes σε προσοµοίωση γαστρικού υγρού µετά από συντήρηση σε φρέσκο µαρούλι που έχει εµβαπτιστεί σε νερό και διαλύµατα οργανικών οξέων. Στο πρώτο µέρος της µελέτης που εκπονήθηκε, δείγµατα φρέσκου µαρουλιού ελήφθησαν και εµβαπτίστηκαν σε διαλύµατα οργανικών οξέων, µε σκοπό τον έλεγχο της ανάπτυξης / επιβίωσης του παθογόνου L. monocytogenes. Τα αποτελέσµατα έδειξαν ότι ο τύπος του οργανικού οξέους, η συγκέντρωσή του αλλά και η θερµοκρασία συντήρησης αποτελούν σηµαντικούς παράγοντες που επιδρούν στην δραστικότητα των µεταχειρίσεων εµβάπτισης σε οργανικά οξέα για τον έλεγχο της L. monocytogenes σε φρέσκο µαρούλι. Από τα οργανικά οξέα που εξετάστηκαν τη µεγαλύτερη δραστικότητα στον έλεγχο της L. monocytogenes έδειξε το γαλακτικό 5

6 οξύ. Η εµβάπτιση του µαρουλιού σε διάλυµα γαλακτικού οξέους 0.5% είχε ως αποτέλεσµα τη σηµαντική µείωση του παθογόνου κατά τη συντήρηση στους 5 o C. Κατά τη συντήρηση στους 20 o C η εµβάπτιση σε διάλυµα γαλακτικού οξέους 0.5% οδήγησε σε άυξηση της φάσης προσαρµογής του παθογόνου αν και στο τέλος της περιόδου συντήρησης ο πληθυσµός του παθογόνου κυµάνθηκε σε επίπεδα παρόµοια µε αυτά των δειγµάτων που είχαν εµβαπτιστεί σε νερό. Η αύξηση της συγκέντρωσης του διαλύµατος εµβάπτισης από 0.5 σε 1% είχε ως αποτέλεσµα την ταχεία µείωση της L. monocytogenes κάτω από το όριο ανιχνευσης κατά τη συντήρηση τόσο στους 5 όσο και στους 20 o C. Σε αντίθεση µε το γαλακτικό οξύ, η χρήση διαλυµάτων εµβάπτισης οξικού, προπιονικού και κιτρικού οξέος σε συγκέντρωση 0.5% οδήγησε σε ορισµένες περιπτώσεις στην ενίσχυση της ανάπτυξης του παθογόνου πιθανώς λόγω της επίδρασης στην ανταγωνιστική µικροχλωρίδα. Ωστόσο, τα παραπάνω οξέα βρέθηκαν να έχουν σηµαντική παρεµποδοστική δράση έναντι του παθογόνου σε συγκέντρωση 1% µε εξαίρεση το κιτρικό οξύ που και στην υψηλή συγκέντρωση δεν παρουσίασε σηµαντικές διαφορές σε σχέση µε την εµβάπτιση σε νερό Η εµβάπτιση του µαρουλιού σε διαλύµατα οργανικών οξέων µπορεί να επηρεάσει σηµαντικά τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του προϊόντος. Ωστόσο, στην παρούσα µελέτη διαπιστώθηκε ότι η επίδραση της εµβάπτισης σε διαλύµατα οργανικών οξέων εξαρτάται σηµαντικά από το τύπο του οργανικού οξέος, τη συγκέντρωση του διαλύµατος καθώς και τη θερµοκρασία συντήρησης. Η χρήση διαλυµάτων οξικού και προπιονικού οξέος ακόµα και σε συγκέντρωση 0.5% είχε σηµαντική επίδραση στην εµφάνιση του µαρουλιού ενώ η εµβάπτιση του µαρουλιού σε διαλύµατα κιτρικού και γαλακτικού οξέος συγκέντρωσης 0.5 και 1% είχε πολύ µικρή επίδραση στην συνολική εµφάνιση του προϊόντος. Στο δεύτερο µέρος της µελέτης που εκπονήθηκε, εξετάστηκαν οι συνέπειες της εµβάπτισης του µαρουλιού σε διαλύµατα οργανικών οξέων στην επιβίωση της L. monocytogenes σε ισχυρά όξινες συνθήκες που προσοµοιάζουν αυτές των γαστρικών υγρών. Τα αποτελέσµατα της µελέτης έδειξαν ότι δεν παρουσιάζεται αυξηµένη επιβίωση του παθογόνου σε γαστρικό υγρό για τα δείγµατα που εµβαπτίστηκαν σε οξικό, προπιονικό και κιτρικό οξύ σε σχέση µε αυτά που εµβαπτίστηκαν σε νερό. Συνεπώς οι συνθήκες οξύτητας στα εµβαπτισµένα µε τα παραπάνω οργανικά οξέα δείγµατα δεν οδήγησαν σε φαινόµενα προσαρµογής της L. monocytogenes. Αντίθετα, στα δείγµατα που εµβαπτίστηκαν σε γαλακτικό οξύ η µείωση του παθογόνου κατά την ακολουθούµενη έκθεση στο γαστρικό υγρό ήταν κατά πολύ ταχύτερη σε 6

7 σύγκριση µε τα δείγµατα που εµβαπτίστηκαν σε νερό γεγονός που µπορεί να οφείλεται στην εξασθένηση του παθογόνου κατά τη διάρκεια της συντήρησης. Συµπερασµατικά, τα αποτελέσµατα της µελέτης δείχνουν ότι κατά την εξυγίανση φρέσκων λαχανικών µε εµβάπτιση σε οργανικά οξέα πρέπει να δίνεται µεγάλη προσοχή στην επιλογή του τύπου αλλά και της συγκέντρωσης του οργανικού οξέος. Η λάθος επιλογή των παραπάνω παραµέτρων µπορεί να οδηγήσει όχι µόνο στο ανεπαρκή έλεγχο της ασφάλειας αλλά και σε αντίθετα από τα επιθυµητά αποτελέσµα όπως η ενίσχυση της αύξησης του παθογόνου. Στην παρούσα µελέτη βρέθηκε ότι η εµβάπτιση του µαρουλιού σε διάλυµα γαλακτικού οξέος 0.5% µπορεί να διασφαλίσει το δραστικό έλεγχο της L.. monocytogenes όταν συνδυάζεται µε συντήρηση υπό ψύξη. Όταν η ψύξη κατά την συντήρηση δεν διασφαλίζεται ο έλεγχος του παθογόνου απαιτεί συγκέντρωση γαλακτικού οξέος 1%. Επιπλέον, η χρήση γαλακτικού οξέος έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση της ευαισθησίας του στις όξινες συνθήκες του στοµαχιού γεγονός που δέιχνει την πιθανή µείωση της παθογένειάς του. Οι εφαρµογές εµβάτπισης σε γαλακτικό οξύ µπορεί να οδηγήσουν στη µείωση της διάρκειας ζωής του προϊόντος κατά περίπου 10-15% σε σχέση µε την εµβάπτιση σε νερό αλλά εξασφαλίζουν τον δραστικό έλεγχο της L.. monocytogenes που αποτελεί έναν από τους σηµαντικότερους κινδύνους των φρέσκων λαχανικών. 7

8 ABSTRACT The last years, it has been known that the high consumption of vegetables can protect the human organism by cancer, cardiovascular and other diseases. This fact in combination with the fast way of life created the necessity for the production of ready to use vegetables without further procedures. The processed vegetables are produced and processed in such way in order to: be ready for consumption, have long self-life, be safe for human health and keep the nutritional and taste quality. However, the high prevalence of pathogenic microorganisms in the raw materials of these products leaded the food industry in searching for new methods for the improvement their safety status. The use of organic acids, is an important tool for the improvement of fresh vegetables safety. Nevertheless, many researchers have expressed their concerns on the use of these compounds which are mainly related with their effect on the antagonistic of the food natural flora against pathogens as well as the development of acid adaptative responses of pathogens which may result in increased pathogenesis. The objectives of this study were to i) study the effect of decontamination treatments with organic acid solutions (lactic, acetic, citric, propionic) to the survival/growth of L.monocytogenes on fresh lettuce during storage and ii) investigate the survival of L.monocytogenes in simulated gastric liquid after storage on decontaminated fresh lettuce with organic acid solutions. The results of the fisrt part of the study showed that the effect of decontamination treatments with organic acid solutions on the control of L. monocytogenes during storage of fresh lettuce strongly depends on the type of the acid used, the concentration of the solution and the storage temperature. The wrong choice of the above parameters may results not only in the inadequate control of the pathogen but in some cases in the stimulation of its growth. Ideed, decontamination of fresh lettuce with 0.5% solutions of acetic and propionic acid resulted in faster growth of L. monocytogenes during storage at 20 o C compared to samples treated with water. The above observation can be attributed to the strongest inhibitory effect of these solutions against the natural microflora of lettuce compared to their effect against the pathogen. In general, the strongest antimicrobial affect against L. monocytogenes among the organic acids tested was observed for lactic acid solutions. The results 8

9 showed that dipping of lettuce in 0.5% lactic acid solution can result in the effective control of L.monocytogenes when combined with storage under refrigeration temperature. When the refrigeration temperature is not ensured, a concentration of 1% lactic acid is required for effective control of the pathogen. For acetic and propionic acid inhibition of L.monocytogenes was observed only at concentration of 1%. The use of citric acid did not result in effective control of the pathogen at both tested concentrations (0.5 and 1%) Decontamination of fresh lettuce with organic acid solutions can significantly affect the sensoty characteristics of the product. The results of the present study showed that the use of acetic and propionic acid solutions resulted in about 50% reduction of the self life compared to samples treated with water while the respective reduction in samples treated with citric and lactic acid solutions was 10-15% In the second part of the study, the survival of L.monocytogenes during exposure in simulated gastric fluid following storage of inoculated fresh lettuce was examined. The results showed that decontamination of inoculated fresh lettuce with organic acid solutions did not result in an increased survival of L.monocytogenes during subsequent exposure to simulated gastric fluid compared to fresh lettuce treated with water. These results indicate that the environment of samples treated with organic acid solutions did not lead to adaptation phenomena of L. monocytogenes.on the contrary, for fresh lettuce samples treated with lactic acid, the decrease of pathogen population during subsequent exposure to gastric fluid was significantly faster compared to samples treated with water. The above observation could be attributed to the exhaustion of the pathogen during storage in the mild acidic conditions of the decontaminated lettuce and the faster death during subsequent exposure to the extreme acidic environment of the gastric fluid. In conclusion, this study showed that the type of the acid, the concentration of the acid solution and the storage temperature are important factors affecting the effectiveness of organic acid decontamination on the growth/survival of L.monocytogenes on fresh lettuce. Deontamination of lettuce with 0.5% lactic acid solution can result in the effective control of L.monocytogenes when combined with storage under refrigeration temperature while when the refrigeration temperature is not ensured, a concentration of 1% lactic acid is required for effective control of the pathogen. In addition, decontamination with lactic acid results in an increased 9

10 sensitivity of L.monocytogenes during subsequent exposure to conditions simulated the gastic fluids which could be translated to a decreased pathogenesis. 10

11 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ευχαριστώ θερµά τον επιβλέποντα της διπλωµατικής κ. Κωνσταντίνο Κουτσουµανή, επίκουρο καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ., για τις πολύτιµες κατευθυντήριες οδηγίες, τη συνεχή καθοδήγηση και βοήθεια που µου προσέφερε καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας µου. Θα ήθελα ακόµη να ευχαριστήσω τα υπόλοιπα µέλη της ερευνητικής οµάδας, Γεωργία Λιάρα, Ζαφείρω Ασπρίδου, Σταµατίνα Σαµαρά και Ταταρίδου Μαρία που συνέβαλαν στη δηµιουργία ενός ιδανικού κλίµατος δηµιουργικότητας και συνεργασίας. Τέλος, ευχαριστώ το οικείο µου περιβάλλον οικογένεια, φίλους και συναδέλφους για την συµπαράσταση. Θεσσαλονίκη, εκέµβριος 2006 Αρχοντία Σαµαρά 11

12 1. Τα φρέσκα λαχανικά Τα τελευταία χρόνια, η ζήτηση από τους καταναλωτές όλο και πιο φρέσκων και φυσικών προϊόντων, οδήγησε στην ανάπτυξη µιας νέας τεχνολογίας αυτής των νωπών κοµµένων λαχανικών. Οι γρήγοροι ρυθµοί ζωής, το γεγονός ότι οι περισσότερες γυναίκες πλέον εργάζονται εκτός σπιτιού καθώς και η ανάγκη για την παραγωγή έτοιµων για κατανάλωση λαχανικών χωρίς περαιτέρω διαδικασίες είχαν ως αποτέλεσµα την εµφάνιση στην αγορά προϊόντων µε τέτοιες ιδιότητες. Επίσης, οι απαιτήσεις του σύγχρονου καταναλωτή για υψηλής ποιότητας προϊόντα που χρειάζονται ελάχιστη προσπάθεια και χρόνο για το χειρισµό τους έχει οδηγήσει στην εισαγωγή των έτοιµων για χρήση (Ready-To- Use), εύχρηστων τροφίµων που συντηρούνται µε ήπιες, ελάχιστης επεξεργασίας, µεθόδους (minimally processed methods). Τα ελάχιστα µεταποιηµένα οπωροκηπευτικά είναι τα προϊόντα που παράγονται και χειρίζονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε: να είναι έτοιµα για χρήση να είναι έτοιµα για κατανάλωση να είναι όπως τα νωπά να έχουν µακρά ζωή στο ράφι να είναι ασφαλή για την υγεία να διατηρούν ακέραιη τη θρεπτική και γευστική ποιότητα (Γερασόπουλος, 2005). Τα ελάχιστα επεξεργασµένα φρούτα και λαχανικά αποτελούνται από νωπά, φρεσκοκοµµένα προϊόντα, τα οποία έχουν υποστεί ελάχιστη επεξεργασία, όπως αποφλοίωση και τεµαχισµό για να καταστούν έτοιµα για χρήση. Τα φρεσκοκοµµένα λαχανικά συνήθως συσκευάζονται σε σφραγισµένα σάκους ή δισκάκια από µεµβράνες πολυµερών. Η µικροβιολογική, οργανοληπτική και διατροφική διάρκεια ζωής των ελάχιστα επεξεργασµένων φρούτων και λαχανικών πρέπει να είναι το ελάχιστο 4-7 ηµέρες, αλλά προτιµότερα µέχρι 21 ηµέρες ανάλογα µε την αγορά που διατίθεται. Το σύνηθες βάρος είναι 0,5-4 kg (Alley E. Watada and Ling Qi, 1999). 12

13 2. Έτοιµα προς κατανάλωση φρούτα και λαχανικά Μερικά από τα έτοιµα προς κατανάλωση φρούτα και λαχανικά που διατίθενται είναι: Αποφλοιωµένες και κοµµένες πατάτες Κοµµένο µαρούλι και λάχανο Πλυµένο και ελεύθερο από κοτσάνια σπανάκι Κοµµένο καρότο και σέλινο Κοµµένο κουνουπίδι και µπρόκολο Μικτές σαλάτες και λαχανικά για φούρνο µικροκυµάτων Καθαρισµένο και κοµµένο κρεµµύδι σε δίσκους Κοµµένο ροδάκινο, πεπόνι και ανανάς Καθαρισµένο µαρούλι (Γερασόπουλος, 2005). Όλα τα παραπάνω, κυκλοφορούν σε διάφορα µεγέθη και σχήµατα, κάθε είδος ξεχωριστά ή σε διάφορους συνδυασµούς. H ελάχιστη επεξεργασία των νωπών φρούτων και λαχανικών έχει δύο σκοπιµότητες: 1. Nα διατηρηθεί το προϊόν φρέσκο αλλά και εύκολο στη χρήση και διαθέσιµο χωρίς να χαθεί η διατροφική του αξία 2. Να διατηρηθεί το προϊόν τόσο ώστε να καθίσταται δυνατή η διανοµή του µακριά από τον χώρο παραγωγής στον χώρο αγοράς και κατανάλωσής του (Ahvenainer Raija, 2000) Παραγωγή, επεξεργασία και διατήρηση των ελάχιστα επεξεργασµένων λαχανικών Η διαδικασία παραγωγής των νωπών κοµµένων λαχανικών είναι η εξής: 1. Παραλαβή πρώτης ύλη: Τα φρούτα και τα λαχανικά τα οποία προορίζονται για αποφλοίωση και κοπή πρέπει να είναι πρώτης ποιότητας. Είναι σηµαντικό να χρησιµοποιηθεί µια πρώτη ύλη χωρίς υψηλό µικροβιακό φορτίο, ή να καθαριστούν /απολυµανθούν τα προϊόντα. (Γερασόπουλος, 2005). 2. Αφαίρεση των άκρων και προκαταρκτικό πλύσιµο: αποµακρύνονται τα εξωτερικά φύλλα, εφόσον το λαχανικό είναι φυλλώδες και απορρίπτονται τα µη αποδεκτά µέρη. Μερικά λαχανικά και φρούτα, όπως οι πατάτες, τα καρότα, τα µήλα 13

14 και τα πορτοκάλια χρειάζονται αποφλοίωση. Υπάρχουν διάφορες µέθοδοι αποφλοίωσης διαθέσιµες, όπως είναι η χρήση οξέος, υψηλής θερµοκρασίας, και του σωστού χρόνου επαφής. Άλλα πάλι φρούτα και λαχανικά δεν χρειάζονται αποφλοίωση. 3. τεµαχισµός 4. πλύσιµο και απολύµανση: Τα φρούτα και λαχανικά που δεν χρειάζονται αποφλοίωση πρέπει να πλυθούν πριν διατεθούν στην αγορά. Έτσι, ένα σηµαντικό βήµα στην επεξεργασία των λαχανικών RTU είναι η λεπτοµερής πλύση, που συνοδεύεται συχνά από τη βύθιση σε ένα αντιµικροβιακό διάλυµα, για να µειωθεί το µικροβιολογικό φορτίο. Το πλύσιµο συµβάλει: στην αφαίρεση του χώµατος, στη µείωση των µικροβίων, στον περιορισµό της αµαύρωσης και στη µείωση της θερµοκρασίας των προϊόντων Αναµφισβήτητα η µόλυνση των προϊότων ελαχιστοποιείται µε τη χρήση καλής ποιότητας νερού και την εφαρµογή κανόνων ορθής υγιεινής πρακτικής (Francis & O Beirne, 2001). Πρέπει να επισηµανθεί ότι σε µερικές χώρες πλένουν τις πρώτες ύλες σε λουτρά χλωρίου και ύδατος, σε άλλες χώρες όµως τέτοια απολύµανση δεν εγκρίνεται και το πλύσιµο γίνεται µε κρύο νερό µόνο. 5. αφαίρεση υγρασίας: Συστήνεται να αφαιρείται ήπια το νερό πλύσης από το προϊόν. Η φυγοκέντρηση φαίνεται να είναι η καλύτερη µέθοδος. Ο χρόνος και ο ρυθµός φυγοκέντρησης πρέπει να επιλεγούν προσεκτικά, έτσι ώστε η φυγοκέντρηση να αφαιρεί µόνο το νερό και να µη σπάζει τα φυτικά κύτταρα. 6. συσκευασία: Σηµαντική φάση στην παραγωγή των έτοιµων προς χρήση φρούτων και λαχανικών είναι η συσκευασία. Η µελετηµένη και χρησιµοποιούµενη µέθοδος συσκευασίας για τα έτοιµα ακατέργαστα φρούτα και τα λαχανικά είναι η συσκευασία τροποποιηµένης ατµόσφαιρας (MAP: Modified atmosphere packaging). Η συσκευασία τροποποιηµένης ατµόσφαιρας φαίνεται µια αρκετά απλή τεχνολογία. Εντούτοις, πολλοί παράγοντες έχουν επιπτώσεις στην τελική ποιότητα και τη διάρκεια διατήρησης των τροφίµων όπως: αναπνευστική δραστηριότητα προϊόντων, 14

15 αέριο στο ελεύθερο κενό, θερµότητα-όγκος στην αναλογία βάρους προϊόντων, υλικό συσκευασίας, θερµοκρασία αποθήκευσης, και επεξεργασία, Όλοι αυτοί οι παράγοντες εξαρτώνται από: τη θερµοκρασία αποθήκευσης, την επεξεργασία (κοπή, ξεφλούδισµα), το προϊόν (ποικιλία, καλλιέργεια, ηλικία και αποθήκευση), το οξυγόνο στην αναλογία διοξειδίου του άνθρακα στο ελεύθερο διάστηµα και το απόλυτο ποσό οξυγόνου. Η βασική αρχή είναι ότι µια τροποποιηµένη ατµόσφαιρα µπορεί να δηµιουργηθεί παθητικά µε τη χρησιµοποίηση κατάλληλα διαπερατών υλικών συσκευασίας, ή ενεργά µε τη χρησιµοποίηση ενός καθορισµένου µίγµατος αερίου µαζί µε τη διαπερατή συσκευασία. Ο στόχος και των δύο είναι να δηµιουργηθεί µια βέλτιστη ισορροπία αερίου µέσα στη συσκευασία, όπου αφενός η δραστηριότητα αναπνοής ενός προϊόντος είναι όσο το δυνατόν χαµηλότερη και αφ' ετέρου η συγκέντρωση οξυγόνου και τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα δεν είναι καταστρεπτικά για το προϊόν. Γενικά, ο στόχος είναι να υπάρξει µια σύνθεση αερίου όπου το Ο 2 είναι σε ποσότητα 2-5%, το C % και το υπόλοιπο άζωτο (Ν 2 ). Το κύριο πρόβληµα είναι ότι µόνο µερικά υλικά συσκευασίας στην αγορά έχουν την κατάλληλη για την αναπνοή των φρούτων και λαχανικών διαπερατότητα. Οι περισσότερες µεµβράνες δεν οδηγούν στις βέλτιστες συγκεντρώσεις Ο 2 και CO 2, ειδικά όταν τα προϊόντα έχουν ένα υψηλό ρυθµό αναπνοής. Η συσκευασία τροποποιηµένης ατµόσφαιρας µε υψηλή συγκέντρωση Ο 2 έχει βρεθεί να είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατική στην παρεµπόδιση: της ενζυµικής αµαύρωσης, των αναερόβιων αντιδράσεων ζύµωσης και της αερόβιας και αναερόβιας µικροβιακής ανάπτυξης. Μια ενδιαφέρουσα µέθοδος συσκευασίας τροποποιηµένης ατµόσφαιρας είναι η συσκευασία υπό κενό (MVP: moderate vacuum packaging). Σε αυτό το σύστηµα, τα προϊόντα συσκευάζονται σε ένα άκαµπτο, αεροστεγή περιέκτη κάτω από 40 kpa και αποθηκεύονται σε θερµοκρασία ψύξης (4 7 ºC). Η 15

16 αρχική σύνθεση αερίου είναι αυτή του κανονικού αέρα (21% Ο 2, 0,04% CΟ 2 και 78% Ν 2 ) αλλά µε µειωµένη µερική πίεση αερίου. Η χαµηλότερη συγκέντρωση Ο 2 σταθεροποιεί την ποιότητα προϊόντων µε την επιβράδυνση του µεταβολισµού των προϊόντων. 7. συντήρηση και αποθήκευση υπό ψύξη: Τελευταίο, αλλά όχι λιγότερο σηµαντικό στάδιο στη διαδικασία παραγωγής των νωπών κοµµένων λαχανικών είναι η αποθήκευση και η διατήρησή τους. Η αποθήκευση πρέπει να ελεγχθεί σωστά όσον αφορά την ψύξη και το χειρισµό. Η ψύξη είναι ένα σηµαντικό συντηρητικό "εµπόδιο" για την ασφάλεια των τροφίµων. Η αποθήκευση σε 10 ºC ή και παραπάνω είναι σαφώς απαράδεκτη επειδή τα περισσότερα παθογόνα βακτήρια αυξάνονται γρήγορα στα φρέσκα λαχανικά, και ακόµη η παραγωγή τοξινών από το Clostridium botulinum σε µερικά προϊόντα είναι δυνατή λόγω της γρήγορης κατανάλωσης οξυγόνου στη συσκευασία. Η επεξεργασία, η µεταφορά, η τοποθέτηση στις προθήκες και η ενδιάµεση αποθήκευση πρέπει να είναι στην ίδια χαµηλή θερµοκρασία, π.χ. 8 ºC (ή κατωτέρω, κατά προτίµηση 2-4ºC) για τα προϊόντα µη τρωτά στον τραυµατισµό κατάψυξης. Οι διακυµάνσεις στη θερµοκρασία πρέπει να αποφευχθούν. Μια εναλλακτική λύση είναι να περιοριστεί η διάρκεια διατήρησης σε 5-7 ηµέρες, σε θερµοκρασία 5-7 ºC διότι δεν έχουν τα ψυχρότροφα παθογόνα αρκετό χρόνο να αυξηθούν και πιθανώς να παράγουν τοξίνη (Ahvenainen Raija, 2000). 2.2 Παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα έτοιµων προς κατανάλωση λαχανικών Οι παράγοντες για την παραγωγή καλής ποιότητας έτοιµων για κατανάλωση λαχανικών είναι: Νωπό προϊόν καλής ποιότητας (σωστή ποικιλία, καλλιέργεια, συγκοµιδή και αποθήκευση) Αυστηρές συνθήκες υγιεινής και κανόνες ορθής πρακτικής Χαµηλές θερµοκρασίες επεξεργασίας Προσεκτικός καθαρισµός και/ή πλύσιµο πριν και µετά την αποφλοίωση Καλής ποιότητας νερό για το πλύσιµο (οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, µικροβιολογικά κριτήρια, ρη) Ήπια πρόσθετα στο νερό πλύσης για απολύµανση ή αποφυγή αµαύρωσης 16

17 Ήπια αποµάκρυνση υγρασίας Ήπια αποφλοίωση Ήπιος τεµαχισµός ή κοπή Σωστά υλικά συσκευασίας και µεθόδου συσκευασίας Σωστή θερµοκρασία και υγρασία κατά τη διανοµή και τη διάθεση Τα ελάχιστα επεξεργασµένα αυτά λαχανικά είναι ευαίσθητα και σε µικροβιολογική αλλοίωση αλλά και σε φθορά, υποβάθµιση του προϊόντος (Ahvenainen Raija, 2000). 17

18 3. Το µαρούλι ως λαχανικό και τρόφιµο Ένα από τα πιο συνηθισµένα έτοιµα για χρήση λαχανικά είναι το µαρούλι. Το µαρούλι διατίθεται στις παρακάτω µορφές : Κοµµένο µαρούλι Καθαρισµένο µαρούλι (χωρίς τα εξωτερικά φύλλα) Μικτή σαλάτα λαχανικών 3.1. Καταγωγή, ιστορικό και διάδοση Το µαρούλι (Lactuca sativa L.) πιστεύεται ότι είναι ιθαγενές της Ανατολικής Μεσογείου και του εσωτερικού της Μ.Ασίας. Από το π.χ ήταν γνωστό στους Αιγυπτίους που το χρησιµοποιούσαν για τις θεραπευτικές του ιδιότητες, καθώς και για την παραγωγή εδώδιµου λαδιού από τους σπόρους του. Σύµφωνα µε τον Ηρόδοτο, το µαρούλι καλλιεργείτο στην Περσία από τον 6 ο π.χ αιώνα, ενώ η καλλιέργειά του ως λαχανικό περιγράφεται επίσης από τον Ιπποκράτη (430 π.χ), τον Αριστοτέλη (356 π.χ) και άλλους. Στα χρόνια της Ρωµαϊκής Αυτοκρατορίας καλλιεργείτο στην περιοχή της Μεσογείου και ήταν ιδιαίτερα δηµοφιλές στους Αρχαίους Έλληνες και τους Ρωµαίους. Η εξάπλωσή του στην υπόλοιπη Ευρώπη ήταν πολύ γρήγορη. Μεταφέρθηκε στον Νέο Κόσµο από τους Ισπανούς εξερευνητές και αργότερα (18 ο αιώνα) άρχισε να χρησιµοποιείται ευρύτατα από τους Αµερικανούς. Στην Ευρώπη όλοι οι τύποι µαρουλιού ήταν γνωστοί στη διάρκεια του µεσαίωνα. (Σιώµος Σ. Αναστάσιος, 2003) Ταξινόµηση και κατάταξη Το µαρούλι είναι µέλος της οικογένειας Compositae (Asteraceae). To γένος Lactuca περιλαµβάνει πολλά είδη (σύµφωνα µε ορισµένες πηγές περίπου 300). Είναι ευρύτατα αποδεκτό ότι το καλλιεργούµενο είδος (Lactuca sativa L.) προήλθε από το άγριο (Lactuca serriola L. ή Lactuca scariola L.), µολονότι ορισµένοι βοτανολόγοι πιστεύουν ότι ο υβριδισµός µπορεί να έχει παίξει ρόλο στην ανάπτυξη των δύο ειδών Καλλιεργούµενοι τύποι Οι καλλιεργούµενες ποικιλίες και τα υβρίδια κατατάσσονται σε 5 τύπους: 1. συµπαγής κεφαλωτός (crisphead ή iceberg) 18

19 2. χαλαρός κεφαλωτός ή βουτύρου ή ηµικεφαλωτός (butterhead) 3. ρωµάνα (romaine ή cos) 4. σαλάτα (looseleaf ή bunching ή leaf) 5. σπαραγγιού ή κινέζικο µαρούλι (steam letture ή celtuce) Οι τύποι των µαρουλιών απεικονίζονται στις εικόνες 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 και 3.5. Εικόνα 3.1. Τύπος leaf Εικόνα 3.2. Τύπος crisphead Εικόνα 3.3. Τύπος butterhead Εικόνα 3.4. Τύπος romaine Ο τύπος ρωµάνα είναι αυτός που µας ενδιαφέρει και αναγνωρίζεται εύκολα από τα µακριά και στενά φύλλα και την όρθια (κάθετη) εµφάνιση. Είναι περισσότερο ευαίσθητος στις αντίξοες καιρικές συνθήκες σε σχέση µε τους άλλους τύπους. Έχει µικρή αντοχή στο ψύχος. Καλλιεργείται στο ύπαιθρο και στο θερµοκήπιο. Είναι πιο διαδεδοµένος στη Νότια Ευρώπη και στις χώρες της λεκάνης της Μεσογείου. Είναι ο δηµοφιλέστερος καλλιεργούµενος τύπος στη χώρα µας (Σιώµος Σ. Αναστάσιος, 2003). 19

20 3.4. Μετασυλλεκτικές ανωµαλίες Στη διάρκεια της περιόδου διατήρησης ή και της µεταφοράς µπορεί να εµφανίζονται διάφορες ασθένειες ή ανωµαλίες. Το πλέον συνηθισµένο µετασυλλεκτικό πρόβληµα είναι η µαλακή βακτηριακή σήψη, η οποία µπορεί να περιοριστεί εάν η θερµοκρασία διατήρησης είναι κοντά στους 0 0 C. Η κοκκινόµαυρη κηλίδωση των φύλλων (russet spotting) είναι συνηθισµένη µετασσυλεκτική ανωµαλία. Κηλίδες σκουριάς εµφανίζονται στο κατώτερο τµήµα του κεντρικού νεύρου των εξωτερικών φύλλων και µπορεί να επεκτείνονται και στο έλασµα του φύλλου. Η ανωµαλία αυτή προκαλείται από την παρουσία του αιθυλενίου στο περιβάλλον διατήρησης σε συγκεντρώσεις >0,1 ppm σε συνδυασµό µε υψηλή θερµοκρασία (5 0 C). Το αιθυλένιο µπορεί να παράγεται από τις ίδιες τις κεφαλές του µαρουλιού ή από άλλα είδη που βρίσκονται στον ίδιο αποθηκευτικό χώρο και παράγουν σηµαντικές ποσότητες αιθυλενίου (π.χ. µήλα, αχλάδια). Η καστανή κηλίδωση των φύλλων (brown stain) είναι επίσης συνηθισµένη µετασυλλεκτική ανωµαλία. Καστανόχρωµες κηλίδες εµφανίζονται κοντά στη βάση των φύλλων στο κεντρικό νεύρο και στο έλασµα. Προκαλείται από υψηλή συγκέντρωση CO 2 στο περιβάλλον διατήρησης και τα συµπτώµατα είναι εντονότερα σε χαµηλές συγκεντρώσεις Ο 2 (περίπου 3%) (Σιώµος Σ. Αναστάσιος, 2003) Θρεπτική αξία Το µαρούλι χαρακτηρίζεται από την υψηλή περιεκτικότητα σε νερό (94-96%). Σε σύγκριση µε τα άλλα λαχανικά, είναι καλή πηγή ασβεστίου, σιδήρου και βιταµίνης Α, ενώ έχει χαµηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη, ασκορβικό οξύ, θειαµίνη, ριβοφλαβίνη και νιασίνη. Με βάση την περιεκτικότητα σε βιταµίνες και ανόργανα άλατα, το µαρούλι κατατάσσεται στην 26 η θέση µεταξύ όλων των φρούτων και λαχανικών. Όµως, η συνεισφορά του στη διατροφή είναι συνάρτηση της ποσότητας που καταναλώνεται και µε βάση αυτό, στις Η.Π.Α. κατατάσσεται στην 4 η θέση, µετά από την τοµάτα, τα εσπεριδοειδή και την πατάτα. Μεταξύ των τεσσάρων τύπων µαρουλιού υπάρχουν σηµαντικές διαφορές ως προς την περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά, όπως φαίνεται στον πίνακα 3.1. Οι τύποι ρωµάνα και σαλάτα είναι πλουσιότεροι σε βιταµίνη C, βιταµίνη Α και ασβέστιο. 20

21 Πίνακας 3.1. Περιεκτικότητα σε θρεπτικά συστατικά των τεσσάρων τύπων µαρουλιού ΚΕΦΑΛΩΤΟΣ ΗΜΙΚΕΦΑΛΩΤΟΣ ΡΩΜΑΝΑ ΣΑΛΑΤΑ Νερό (%) 95,5 95, Ενέργεια (calories) Πρωτεΐνη(%) 0,9 1,2 1,3 1,3 Λίπος (%) 0,1 0,2 0,3 0,3 Υδατάνθρακες(%) 2,9 2,5 3,5 3,5 Ίνες (%) 0,5 0,5 0,7 0,7 Ανόργανα (%) 0,6 1 0,9 0,9 Ασβέστιο (mg) Φώσφορος (mg) Σίδηρος(mg) 0,5 2 1,4 1,4 Νάτριο(mg) Κάλιο(mg) Βιταµίνη Α (διεθνείς µονάδες) Βιταµίνη C (mg) Θειαµίνη(mg) 0,06 0,06 0,05 0,05 Ριβοφλαβίνη(mg) 0,06 0,06 0,08 0,08 Νιασίνη(mg) 0,3 0,3 0,4 0,4 Πηγή: Seeling 1970 Η υψηλή περιεκτικότητα σε νιτρικά των προϊόντων διατροφής θεωρείται επιβλαβής για την υγεία του καταναλωτή. Στην Ολλανδία, τα λαχανικά αποτελούν την κυριότερη πηγή εισροής νιτρικών για τους ενήλικες, καθώς από την ηµερήσια εισροή νιτρικών που εκτιµάται στα 143 mg, τα 120 (84%) προέρχονται από τα λαχανικά. Μεταξύ των «πλούσιων» σε νιτρικά λαχανικών, το µαρούλι είναι το λαχανικό µε τη µεγαλύτερη κατανάλωση στην Ολλανδία (3,22 Kg/άτοµο), ακολουθούµενο από το αντίδι (2,56Kg/άτοµο). Μέγιστα επιτρεπτά όρια ως προς την περιεκτικότητα σε νιτρικά έχουν θεσπιστεί για ορισµένα λαχανικά στην Ολλανδία και τη Γερµανία. Για το µαρούλι τα όρια αυτά 21

22 είναι 3500 και 4500 mg/kg νωπού βάρους τη θερινή (Μάιο Οκτώβριο) και τη χειµερινή περίοδο (Νοέµβριο Απρίλιο), αντίστοιχα. Το «πρόβληµα» των νιτρικών στα λαχανικά απασχολεί τους ερευνητές εδώ και πολλά χρόνια, ιδιαίτερα όµως τα τελευταία χρόνια, που οι σύγχρονες διαιτολογικές απόψεις συνέτειναν στην αύξηση της κατανάλωσης των λαχανικών. Ωστόσο, σύµφωνα µε τις έρευνες που έγιναν στη χώρα µας, οι περιεκτικότητες σε νιτρικά του µαρουλιού, αλλά και των άλλων λαχανικών, ήταν κατά πολύ χαµηλότερες τόσο από αυτές που έχουν βρεθεί σε άλλες Ευρωπαϊκές χώρες, κυρίως της Κεντρικής και Βόρειας Ευρώπης, όπου υπάρχει ιδιαίτερο πρόβληµα, όσο και από τα µέγιστα επιτρεπτά όρια που έχουν θεσπιστεί σε ορισµένες χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι οι περιεκτικότητες σε νιτρικά που βρέθηκαν ήταν mg/kg νωπού βάρους για τον τύπο ρωµάτα και mg/kg νωπού βάρους για τον τύπο σαλάτα. Αντίθετα, στην Ολλανδία έχουν βρεθεί περιεκτικότητες µέχρι και 5000 mg/kg νωπού βάρους (Σιώµος Σ. Αναστάσιος, 2003) 3.6. Μεταβολές στο µαρούλι Το µαρούλι, όπως και τα άλλα έτοιµα για κατανάλωση λαχανικά υφίστανται µεταβολές κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, της αποθήκευσης και της διανοµής. Οι συνθήκες πριν τη συγκοµιδή επηρεάζουν την ποιότητα και τη διατηρησιµότητα του καρπού που προκύπτει (Monselise and Goren, 1978, Nigh, 1990). Η γνώση αυτών των συνθηκών είναι σηµαντική για την αποτίµηση της µετασυλλεκτικής δυνατότητας των φρέσκων προϊόντων (Blacharski et al., 2001, Borve and Sekse, 2000, Gorny et al., 1998, Kim et al., 1993) ειδικά των προϊόντων που θα καταπονηθούν περισσότερο υφιστάµενα ήπια επεξεργασία, όπως κοπή και διάθεση. Η ωριµότητα των φρεσκοκοµµένων φρούτων και λαχανικών είναι κρίσιµος παράγοντας που θα καθορίσει την ποιότητα και τη διάρκεια ζωής του προϊόντος (Beaulieu, 2005, Beaulieu et al., 2004, Soliva- Fortuny et al., 2002, 2004). Η καταλληλότητα του γενοτύπου για την παραγωγή φρεσκοκοµµένων λαχανικών σπάνια λαµβάνεται υπόψη (Beaulieu and Lea, 2003). O συνυπολογισµός της καλλιεργητικής επιλογής, των συνθηκών προ-συλλεκτικά και µετα-συλλεκτικά καθώς και των χειρισµών είναι απαραίτητος για την επίτευξη τη καλύτερης δυνατής ποιότητας του εµπορευόµενου φρεσκοκοµµένου προϊόντος. 22

23 Μετά τη συγκοµιδή, η απώλεια ποιότητας οφείλεται αρχικά στη λειτουργία της αναπνοής, στην έναρξη ή πρόοδο της ωρίµανσης, στην απώλεια νερού, στον ενζυµατικό αποχρωµατισµό των κοµµένων επιφανειών, στη µικροβιακή αποσύνθεση, γήρανση και µηχανική ζηµία που υφίσταται κατά τη διάρκεια της προετοιµασίας, κοπής και επεξεργασίας (Schlimme and Rooney, 1994; Watada et al., 1996) Παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα των φρεσκοκοµµένων φρούτων και λαχανικών Οι σηµαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την ποιότητα των φρεσκοκοµµένων φρούτων και λαχανικών είναι το πλύσιµο και απολύµανση, η κοπή τεµαχισµός, η συσκευασία και η συντήρηση τους α. Πλύσιµο και απολύµανση Η διαδικασία αυτή επιδρά σηµαντικά στην ποιότητα των φρεσκοκοµµένων φρούτων και λαχανικών. Το πλύσιµο και η απολύµανση επιδρούν και στην µικροβιολογική ποιότητα των προϊόντων αυτών αλλά και στην εµφάνιση και θρεπτική αξία. Ωστόσο, το πλύσιµο και η απολύµανση έχουν πιθανώς και αρνητικές επιδράσεις καθώς το πρώτο µπορεί να συντελεί στην αποµάκρυνση, έκπλυση κάποιων θρεπτικών συστατικών που βρίσκονται στις κοµµένες επιφάνειες των φρούτων και λαχανικών και το δεύτερο µπορεί να προκαλέσει αποχρωµατισµό και λεύκανση σε κάποιες φρεσκοκοµµένες επιφάνειες β. Κοπή τεµαχισµός Κατά την επεξεργασία των ελάχιστα επεξεργασµένων προϊόντων αφαιρείται η φυσική επιδερµίδα των φρούτων που αποτελεί εµπόδιο στη διάχυση αερίων και την πιθανή µικροβιακή εισβολή. Η διάρρηξη του ιστού προκαλεί συχνά αυξανόµενη αναπνοή, παραγωγή αιθυλενίου C 2 H 4, και ενισχυµένη ευαισθησία στην απώλεια υγρασίας και στη µικροβιακή αποσύνθεση. Όλοι αυτοί οι παράγοντες µπορούν να συµβάλουν στη µείωση της διάρκειας ζωής µέσω αµαύρωσης, αποχρωµατισµού και να οδηγήσουν σε µαλάκωµα και/ή αποσύνθεση. Συνεπώς, οι µέθοδοι για την κοπή και αποφλοίωση των φρούτων διαφέρουν από αυτές των λαχανικών. Η οξύτητα της ακµής των µαχαιριών ασκεί σηµαντική επίδραση στη διάρκεια ζωής 23

24 φρεσκοκοµµένου µαρουλιού (Bolin et al., 1977; Bolin and Huxsoll, 1991). Το ακόνισµα των µαχαιριών και των µηχανηµάτων κοπής συχνά συµβάλει στη επιµήκυνση του χρόνου διατήρησης των προϊόντων λόγω του µειωµένου τραυµατισµού του ιστού. Μη-κλιµακτηρικά φρούτα και φυλλώδη λαχανικά δεν παρουσιάζουν αύξηση στη παραγωγή C 2 H 4 και γενικά έχουν µια µικρή αύξηση στην αναπνοή καθώς πλησιάζει η γήρανση. Εντούτοις, εάν τραυµατιστούν σοβαρά (π.χ. κατά την επεξεργασία), προκαλείται σηµαντική παραγωγή CO 2 και πολλές φορές C 2 H 4 εξ αιτίας της καταπόνησης (Abeles et al., 1992; Brecht, 1995). Η επεξεργασία που υφίστανται τα φρεσκοκοµµένα προϊόντα αυξάνει τα ποσοστά αναπνοής και προκαλεί σηµαντικές διασπάσεις σε ιστούς µε ένζυµα και υποστρώµατα, κανονικά διαχωρισµένα µέσα σε κενοτόπια, αναµειγνύοντάς τα µε άλλα κυτταροπλασµατικά και νουκλεϊνικά υποστρώµατα και ένζυµα. Η επεξεργασία επίσης αυξάνει την παραγωγή αιθυλενίου, την ενεργότητα νερού και την περιοχή της επιφάνειας ανά µονάδα όγκου η οποία, µπορεί να επιταχύνει την απώλεια νερού και να αυξήσει την µικροβιολογική ανάπτυξη µέχρις ότου τα σάκχαρα γίνουν διαθέσιµα (King and Bolin, 1989, Watada et al., 1990; Watada and Qi, 1999,Wiley, 1994). Αυτές οι φυσιολογικές αλλαγές µπορούν να συνοδευτούν από την απώλεια γεύσης, αποχρωµατισµό της επιφάνειας κοπής, απώλεια χρώµατος, αποσύνθεση, αυξανόµενο ποσοστό απώλειας βιταµινών, γρήγορη χαλάρωση και µια πιο σύντοµη διάρκεια ζωής. Ο τραυµατισµός των φυτικών ιστών. Ο τραυµατισµός των φυτικών ιστών κατά τη διάρκεια της προετοιµασίας των φρεσκοκοµµένων προϊόντων µπορεί να προκαλέσει διάσπαση, αποδιοργάνωση της λιπιδικής µεµβράνης ( Deschene et al., 1991, Picchioni et al., 1994, Rolle and Chism, 1987, Zhnang et al., 1997). Σε τραυµατισµένα µεµβρανικά συστήµατα συµβαίνει εκτεταµένη ενζυµική αποδιοργάνωση, που προκαλεί απώλεια λιπιδικών συστατικών και απώλεια στη διαµερισµατοποίηση των ενζύµων και των υποστρωµάτων (Marangoni et al., 1990). Το αιθυλένιο που παράγεται λόγω του τραυµατισµού του ιστού µπορεί να παίξει κάποιο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία αυξάνοντας τη διαπερατότητα των µεµβρανών και µειώνοντας τη βιοσύνθεση των φωσφολιπιδίων (Watada et al., 1990). Οι ενζυµικές αντιδράσεις που καταλύονται από λιπιδικές ακυλο-υδρολάσες και φωσφολιπάσες D παράγουν ελεύθερα λιπαρά οξέα από τα λιπίδια της µεµβράνης (Picchioni et al., 1994). Αυτά τα ελεύθερα λιπαρά οξέα είναι τοξικά για πολλές κυτταρικές διαδικασίες και είναι ικανά να προκαλέσουν λύση των οργανιδίων και να 24

25 σχηµατίσουν δεσµούς και έτσι να αδρανοποιήσουν πρωτεΐνες. Η λιποξυγενάση καταλύει την υπεροξείδωση των δι και τρι- ενολικών λιπαρών οξέων. Ο αποχρωµατισµός λόγω αµαύρωσης και η ανάπτυξη κίτρινου χρώµατος λόγω της απώλειας χλωροφύλλης συµβαίνει σε φρεσκοκοµµένα φρούτα και λαχανικά ως αποτέλεσµα της καταστροφής της διαµερισµατοποίησης που υφίστανται όταν τα κύτταρα λύονται, επιτρέποντας στα υποστρώµατα και στις οξειδάσες να έρθουν σε επαφή µεταξύ τους (Heaton and Marangoni, 1996, Martinez and Whitaker, 1995). Το σήµα του τραυµατισµού: Ένα σήµα έχει βρεθεί να παράγεται στο σηµείο του τραυµατισµού και να µεταναστεύει ή να µεταδίδεται σε γειτονικούς µη τραυµατισµένους ιστούς, όπου οδηγεί σε αυξηµένη παραγωγή φαινολικών ουσιών (Choi et al., 2005, Ke and Salveit, 1989). Απώλεια νερού: Η κοπή ή η αποφλοίωση των λαχανικών και των φρούτων εκθέτει τους εσωτερικούς ιστούς και αυξάνει δραστικά το ρυθµό εξάτµισης του νερού (Burton, 1982). Έτσι, η αποφυγή της ξήρανσης της κοµµένης επιφάνειας των φρεσκοκοµµένων προϊόντων είναι κρίσιµη για να διατηρηθεί η αποδεκτή οπτική εµφάνισή τους. Η ξήρανση µπορεί επίσης να οδηγήσει σε παραγωγή αιθυλενίου λόγω καταπόνησης (Yang, 1985). Η απώλεια υγρασίας κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης έχει βρεθεί να αυξάνει την απώλεια ασκορβικού οξέος και ολικών καροτενοειδών είτε άµεσα είτε έµµεσα µέσω του αιθυλενίου λόγω καταπόνησης ( Barth and Zhuang, 1996, Barth et al., 1990, Nunes et al., 1998) γ. Συσκευασία Η τροποποιηµένη ατµόσφαιρα (ΜΑ) βοηθά στη διατήρηση της φρεσκάδας και της ποιότητας των φρεσκοκοµµένων λαχανικών και φρούτων αναστέλλοντας τη µεταβολική δραστηριότητα, την ευαισθησία στο αιθυλένιο και την παραγωγή αυτού και φυσιολογική και παθολογική φθορά κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης (Gorris and Tayscher, 1999, Salveit, 1997). Όπως έχει αναφερθεί ηµιδιαπερατά πλαστικά φιλµ χρησιµοποιούνται για την τροποποίηση της ατµόσφαιρας στο εσωτερικό των συσκευασιών (Church and Parsons, 1995). Ακατάλληλη τροποποιηµένη ατµόσφαιρα αυτών των προϊόντων µπορεί να οδηγήσει σε αναερόβια αναπνοή, ανάπτυξη ανεπιθύµητων γεύσεων και οσµών, αποχρωµατισµό, τραυµατισµό CΟ 2 και φθορά που οδηγεί σε µειωµένη διάρκεια ζωής (Gonzalez et al., 2004, Mateos et al., 1993). Η τροποποιηµένη ατµόσφαιρα δεν επηρεάζει το µικροβιακό φορτίο των λαχανικών αλλά ίσως έχει κάποια επίδραση στον αριθµό και τη δραστηριότητα των 25

26 πηκτινολυτικών µικροοργανισµών και των γαλακτικών βακτηρίων που επιδρούν στην οπτική ποιότητα των λαχανικών και συγκεκριµένα του µαρουλιού (Segall, K.I and Scanlon M.G, 1996) δ. Συντήρηση Τέλος, η θερµοκρασία συντήρησης και στη συνέχεια η θερµοκρασία διανοµής είναι πιθανό να επηρεάζουν την οπτική και θρεπτική ποιότητα του µαρουλιού χωρίς ωστόσο να υπάρχει βιβλιογραφία γύρω από το θέµα αυτό. Είναι γνωστή η επίδραση που µπορεί να έχει η θερµοκρασία και οι διακυµάνσεις της στη µικροβιακή ποιότητα του µαρουλιού. Οι µικροοργανισµοί που πιθανώς να υπάρχουν αναπτύσσονται σε υψηλές θερµοκρασίες προκαλώντας αλλοίωση του τροφίµου. Για το λόγο αυτό συνιστάται συντήρηση υπό ψύξη. Οι κανονισµοί στη Γαλλία επέβαλαν τους 8ºC ως τη µέγιστη θερµοκρασία αποθήκευσης για τα λαχανικά RTU το Αυτό το όριο µειώθηκε στους 4ºC το 1988, αλλά τα λαχανικά RTU αποθηκεύονται συχνά ή διανέµονται σε υψηλότερες θερµοκρασίες. Στο Ηνωµένο Βασίλειο, σύµφωνα µε τους κανονισµούς υγιεινής τροφίµων, τα πακέτα των έτοιµων λαχανικών σαλάτας πρέπει να διατηρηθούν στις θερµοκρασίες κάτω από 8 ºC (Gillian A. Francis, 1999) Μεταβολές επιπτώσεις στο τελικό προϊόν α. Μεταβολές στη θρεπτική αξία Τα ολόκληρα και φρεσκοκοµµένα φρούτα είναι σηµαντικές διαιτητικές πηγές βιταµίνης Α, C και Ε καθώς και µετάλλων, καροτενοειδών, πολυφαινολών (φλαβονοειδή) και άλλων αντιοξειδωτικών φυτοχηµικών. Ο Cooper (2004) και Anonymous (2003) αναφέρουν ότι η κατανάλωση φρέσκων προϊόντων έχει µακροχρόνια οφέλη στην υγεία και µπορεί να αποτρέψει ή να µειώσει τον κίνδυνο από διάφορες χρόνιες ασθένειες. Ωστόσο, δεν είναι απολύτως γνωστό τι επίδραση έχουν στην θρεπτική, διατροφική αξία και ποιότητα οι χειρισµοί και οι τεχνολογίες που εφαρµόζονται για την παραγωγή φρεσκοκοµµένων φρούτων και λαχανικών. Είναι βέβαιο ότι η αυξηµένη έκθεση των φρέσκων προϊόντων στον αέρα και στο φως λόγω της κοπής που υφίστανται θα ήταν αναµενόµενο να επηρεάζει τη διατροφική τους αξία (McCarthy and Matthews, 1994, Park and Lee, 1995, Wright and Kader, 1997). Τα επίπεδα των φυτοθρεπτικών όπως επηρεάζονται από τη διαδικασία κοπής 26

27 και των χειρισµών κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας και αποθήκευσης είναι γνωστά για λίγα µόνο προϊόντα. Η κοπή αυξάνει την περιεκτικότητα σε φαινολικά και την αντιοξειδωτική ικανότητα του φρεσκοκοµµένου µαρουλιού και άλλων λαχανικών (Cisneros-Zevallos and Heredia, 2004). Αυτό εισάγει µία θεωρία ότι χειρισµοί καταπόνησης, όπως η κοπή των λαχανικών µπορεί να αυξήσει τα επίπεδα των θρεπτικών ουσιών σε κάποια αγαθά κάτω από συγκεκριµένες συνθήκες β. Μεταβολές στη σταθερότητα και τη σύσταση Η καταστροφή των ιστών είναι ένα πολύ σοβαρό πρόβληµα για τα φρεσκοκοµµένα προϊόντα επειδή µειώνει τη διάρκεια ζωής του προϊόντος στο ράφι. Η σταθερότητα αυτών των προϊόντων είναι µια σηµαντική ποιοτική ιδιότητα η οποία µπορεί να επηρεαστεί από ένζυµα που υπάρχουν στους ιστούς των φρούτων και µαλακώνουν τα κύτταρα των φρούτων (Varoquaux et al., 1990) και από µειωµένη σπαργή των κυττάρων εξ αιτίας της απώλειας νερού γ. Χρώµα στην επιφάνεια κοπής Ένα σηµαντικό ζήτηµα στην επεξεργασία των φρεσκοκοµµένων προϊόντων είναι ο έλεγχος του αποχρωµατισµού (pinking, reddening or blackening) ή η αµαύρωση στην επιφάνεια κοπής. Οξειδωτική αµαύρωση προκαλείται συνήθως από το ένζυµο οξειδάση της πολυφαινόλης (PPO) το οποίο, παρουσία οξυγόνου, µετατρέπει φαινολικές ενώσεις στα φρούτα και τα λαχανικά σε σκοτεινές χρωστικές ουσίες δ. Ενζυµική αµαύρωση Το γρήγορο µαύρισµα πολλών φρούτων και λαχανικών είναι ένα πρόβληµα που απασχολεί έντονα τη βιοµηχανία τροφίµων. Σε σύγκριση µε τη µη ενζυµική αµαύρωση ο τύπος αυτός αµαύρωσης είναι πολύ γρήγορος, απαιτεί έκθεση των ιστών σε οξυγόνο, καταλύεται από ένζυµα και συµβαίνει κυρίως σε φυτικούς ιστούς. Το φαινόµενο αυτό είναι πολύ έντονο και συνήθως ανεπιθύµητο κατά την επεξεργασία των τροφίµων. Σε µερικές περιπτώσεις όµως, επιδιώκεται η εµφάνιση σκούρου χρώµατος, όπως για την ανάπτυξη του επιθυµητού χρώµατος και αρώµατος στο τσάι και το κακάο (Βαφοπούλου Α., 2003). Όµως, το µαύρισµα των κοµµένων ιστών είναι το κύριο µειονέκτηµα των ελάχιστα µεταποιηµένων λαχανικών (Li Υ., Brackett R.E. et.al., 2001). 27

28 Το κύριο αίτιο της ενζυµικής αµαύρωσης είναι η µετατροπή φαινολικών ενώσεων σε µελανοϊδίνες. Τα ένζυµα, τα οποία είναι υπεύθυνα για την αντίδραση αυτή, είναι γνωστά ως οξειδάσες της πολυφαινόλης. Για να καταλυθεί η αντίδραση από το ένζυµο απαραίτητο είναι το οξυγόνο, το οποίο δρα ως αποδέκτης υδρογόνων, καθώς και ο χαλκός, που αποτελεί την προσθετική οµάδα του ενζύµου. Το ένζυµο απαντά και σε άλλους µύκητες πλην των µανιταριών, καθώς και σε ζωικούς ιστούς (Βαφοπούλου Α., 2003). Έτσι, µια από τις πιο επιβλαβής αλλαγές η οποία προκαλείται από τον τραυµατισµό, κόψιµο και γενικότερα επεξεργασία των λαχανικών είναι ο φαινυλοπροπανοϊδικός µεταβολισµός, ο οποίος έχει ως αποτέλεσµα τη συσσώρευση φαινολικών συστατικών και κατόπιν την ενζυµική αµαύρωση των ιστών. Η ενζυµική αµαύρωση των λαχανικών µειώνει την ποιότητα και συχνά αποτελεί τον περιοριστικό παράγοντα της διάρκειας ζωής των φρεσκοκοµµένων λαχανικών (Saltveit E Mikal., 2000). Το σήµα του τραυµατισµού µετακινείται στους διπλανούς ιστούς µε ταχύτητα 0,5 cm/h (Kang Ho-Min, Saltveit M.E., 2003). Από τον τεµαχισµό των λαχανικών παράγεται σήµα το οποίο µεταναστεύει διαµέσου των ιστών και προκαλεί τη σύνθεση ενζύµων, διαµέσου του µεταβολικού δρόµου, τα οποία είναι υπεύθυνα για την αυξηµένη παραγωγή φαινολικών συστατικών και το ενζυµικό αµαύρισµα (Saltveit E Mikal., 2000). Το αρχικό βήµα του µεταβολισµού των φαινυλοπροπανοειδών είναι η µετατροπή του αµινοξέος L- φαινυλαλανίνη σε trans-κινναµικό οξύ από το ένζυµο φαινυλαλανική αµµωνιακή λυάση (phenylalanine ammonia lyase PAL) (Peiser Galen et.al., 1998). Η φαινυλαλανική αµµωνιακή λυάση (PAL) είναι το πρώτο ένζυµο που παράγεται στη φαινολική οδό (Saltveit E Mikal., 2000) ε. Παρεµπόδιση αµαύρωσης Όσον αφορά τα φρούτα και τα λαχανικά, όπως το ξεφλουδισµένο και τεµαχισµένο µήλο και η πατάτα, για τα οποία το κύριο ποιοτικό πρόβληµα είναι ενζυµική αµαύρωση προκαλώντας ιδιαίτερα φτωχή εµφάνιση, η πλύση µε νερό δεν είναι αποτελεσµατική για την πρόληψη του αποχρωµατισµού. Παραδοσιακά, τα θειώδη άλατα έχουν χρησιµοποιηθεί για την πρόληψη της αµαύρωσης. Εντούτοις, η χρήση των θειωδών αλάτων έχει µερικά µειονεκτήµατα. Ειδικότερα, µπορούν να προκαλέσουν επικίνδυνες παρενέργειες για το άσθµα. Για αυτόν τον λόγο, το FDA 28

29 στις ΗΠΑ περιόρισε εν µέρει τη χρήση των θειωδών αλάτων. Συγχρόνως, το ενδιαφέρον για τα υποκατάστατα των θειωδών αλάτων αυξάνεται. Η ενζυµική αµαύρωση απαιτεί τέσσερα διαφορετικά συστατικά: οξυγόνο, ένα ένζυµο (οξειδάση της πολυφαινόλης, PPO), χαλκό και ένα υπόστρωµα. Προκειµένου να αποτραπεί η αµαύρωση, τουλάχιστον ένα συστατικό πρέπει να αφαιρεθεί από το σύστηµα. Θεωρητικά, η ενζυµική αµαύρωση των λαχανικών και των φρούτων µπορεί να αποτραπεί: µε την αδρανοποίηση του ενζύµου, µε τον αποκλεισµό ή την αφαίρεση του ενός ή και των δύο από τα υποστρώµατα (οξυγόνο και φαινόλες), µε τη µείωση του ph σε 2 ή περισσότερες µονάδες κάτω από το βέλτιστο, µε την αδρανοποίηση αντίδρασης του ενζύµου ή µε την προσθήκη των ενώσεων που εµποδίζουν PPO ή αποτρέπουν το σχηµατισµό µελανίνης. Οι ανασταλτικοί παράγοντες PPO είναι γνωστοί, αλλά µόνο µερικοί έχουν θεωρηθεί ως πιθανές εναλλακτικές λύσεις των θειωδών αλάτων. Οι νέες µέθοδοι που αντικαθιστούν τα θειώδη άλατα ερευνούνται. Οι Vamos-Viguazo αναφέρουν ότι διάφοροι παράγοντες ενάντια στην αµαύρωση, συµπεριλαµβανοµένων των αναγωγικών µέσων, των µέσων οξίνισης, των χηλικών ουσιών, των αναστολέων της πολυφαινολοξειδάσης και άλλων ενζύµων έχουν δοκιµαστεί αλλά µόνο συνδυασµοί ασκορβικού οξέος και άλλων αντιοξειδωτικών παραγόντων όπως το κιτρικό οξύ, το χλωριούχο ασβέστιο, το χλωριούχο νάτριο, το φωσφορικό νάτριο και η γλυκόζη χρησιµοποιούνται εµπορικά. Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στα µέσα οξίνισης, τα οποία θεωρείται ότι µειώνουν τη δραστηριότητα της πολυφαινολοξειδάσης ΡΡΟ, η οποία είναι η άριστη σε ρη 5-8. Πρόσφατα, έχουν αναφερθεί ελπιδοφόρα αποτελέσµατα στον έλεγχο του αποχρωµατισµού στο µαρούλι Iceberg (αµαύρωση του κοµµένου µίσχου) µετά από πλύσιµο στο σηµείο κοπής µε οργανικά οξέα, χωρίς αντιοξειδωτική δράση. Από τις πολλές µεθόδους που µπορούν να εφαρµοστούν, λίγες χρησιµοποιούνται στα τρόφιµα. Αυτό οφείλεται στα προβλήµατα που εµφανίζονται στη γεύση και την οσµή, στην τοξικότητα που εµφανίζουν τα διάφορα πρόσθετα, καθώς επίσης και σε οικονοµικούς λόγους. Για παράδειγµα, δεν µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως αναστολείς κυανιούχα, υδρόθειο ή 8-υδροξυ-κινόλη, λόγω της 29

30 τοξικότητάς τους. Επίσης, δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) ή η κυστεΐνη, οι οποίες είναι οικονοµικά ασύµφορες (Βαφοπούλου. Α., 2003). Για την παρεµπόδιση της αµαύρωσης, τελευταία, χρησιµοποιούνται ευρέως τα οργανικά οξέα. (Castañer M. et.al., 1997). Τα οξέα που χρησιµοποιούνται είναι µονοκαρβοξυλικά της ίδιας οµόλογης σειράς φορµικό, οξικό, προπιονικό, βουτυρικό οξύ µε διάφορα µήκη αλυσίδας C 1 -C 4. ικαρβοξυλικά οξαλικό, µηλονικό, µηλικό οξύ, α-υδροξυοξέα γλυκολικό (υδροξυ-οξικό), γαλακτικό (α-υδροξυ-προπιονικό ) µηλικό. Τα α- υδροξυοξέα ήταν ισχυρότερα από τα αντίστοιχα καρβοξυλικά οξέα λόγω του επαγωγικού φαινοµένου της υδροξυ-οµάδας στη θέση α. 30