Мікробіологічний баланс в переробці олійних: тонкощі біохімічного контролю та усунення небезпек
Переробка олійних культур є важливим етапом у харчовій, кормовій та технічній промисловостях. Складний і багатоступеневий процес включає в себе як механічні, так і біохімічні аспекти, що визначають якість кінцевого продукту через ретельний біохімічний та мікробіологічний контроль. Оскільки якість олії напряму залежить від хімічного складу насіння, основна мета на всіх етапах — від збирання врожаю до переробки — полягає в максимальному захисті всіх цінних компонентів, що містяться в рослинній сировині.
Збереження ліпідів (жирів) у їхній первісній формі є пріоритетним, оскільки саме вони визначають економічну цінність олії. Без належного біохімічного та мікробіологічного контролю готовий продукт може отримати низьку якість навіть за умов наявності найкращої сировини. Більше про тонкощі біохімічного та мікробіологічного контролю розповідає Наталія Лапай, керівниця ОС, ТОВ “Агросерт”, лекторка Навчального центру «АгрокебетиPRO: зернові та олійні» у статті нижче.
У чому полягають ключові особливості хімічного складу олійних культур
Забезпечення високої якості олії починається з відбору сировини та контролю її хімічного складу на етапі збору врожаю. Зокрема олійність насіння залежить від багатьох факторів, включаючи сорт, технології вирощування, умови зберігання та обробку. Для того щоб отримати високоякісну олію, важливо зберегти максимальну кількість жирів в насінні та мінімізувати їхні втрати під час переробки.
Завдяки своїй складній хімічній будові, олійні культури мають великий потенціал для використання в промисловості. Основний напрямок асиміляції речовин у насінні олійних культур — це синтез ліпідів.
Крім того, склад олійних культур є варіативним, тому кількість ліпідів, білків і вуглеводів може значно змінюватися в залежності від умов вирощування. Постійний біохімічний контроль забезпечує максимально точну оцінку якості сировини до та після її обробки.
Важливість біогеохімічного контролю: оцінка якості сировини
Попри свою основну функцію, біохімічний контроль дозволяє мінімізувати ризики, пов’язані з мікробіологічним забрудненням та іншими можливими дефектами, що гарантує безпеку продукту для здоров’я споживачів. Від правильного контролю на кожному етапі залежить, чи буде олія відповідати вимогам харчової безпеки, чи не міститиме шкідливих домішок, таких як важкі метали, пестициди, мікотоксини, а також чи не буде окислюватися через неправильне зберігання. Таким чином біохімічні аналізи дозволяють оцінити не лише склад олії, але й виявити можливі ризики, пов’язані з її використанням. Це дозволяє не тільки підвищити якість продукту, але й знизити ризик появи неякісної олії на ринку. На практиці біохімічний контроль включає в себе декілька основних етапів:
Оцінка засміченості та зараженості сировини. Це важливий етап, на якому визначають наявність домішок і шкідників у насінні. Сміттєві домішки та зараження шкідниками не лише знижують вихід олії, але й погіршують її органолептичні властивості.
Засміченість насіння визначається за допомогою спеціальних сіток та методів розсівання, що дозволяє виявити мінеральні (пісок, земля, камінці), органічні (проросле й зіпсоване насіння) та олійні домішки. Насіння олійних культур, заражене шкідниками, забороняється використовувати для виготовлення харчових продуктів — воно несе приму загрозу доров’ю людини.
Оцінка вологості сировини. Вологість є одним із основних показників якості насіння, оскільки вона визначає його здатність до зберігання. Висока вологість сприяє розвитку біохімічних процесів, таких як гниття та ферментація, що можуть знижувати якість олії. Крім того, надмірна волога знижує вміст сухих речовин, а отже — й вихід олії.
Визначення білка. Для забезпечення ефективного використання олійної сировини важливо знати вміст білка та жирів у насінні. Це допомагає визначити не лише потенційний вихід олії, але й можливості для подальшого використання шроту та макухи в тваринництві. Визначення білка, такими методами як Дюма та К’єлдала допомагають точно оцінити цей показник.
Визначення олійності в насінні. Вміст жиру та його якість є одним з основних показників, що характеризують цінність тієї чи іншої олійної культури. Жири (ліпіди) можуть бути екстраговані з клітин неполярними органічними розчинниками (такими як гексан, бензин, діетиловий і петролейний ефір, хлороформ, чотирихлористий вуглевод, бензол). Деяка частина ліпідів зв’язана з іншими компонентами насіння (білками, вуглеводами) міцним хімічним зв’язком і при звичайній обробці розчинниками не відокремлюється від них.
Щоб вилучити такі ліпіди необхідно зруйнувати білково-ліпідні комплекси. Частково порушити зв’язки ліпідів з неліпідними компонентами насіння можна за допомогою теплової та волого- теплової обробки, а також в деяких випадках інтенсивним подрібненням насіння. Залежно від методу вилучення олії, виду розчинника, характеру підготовки знежиреного матеріалу до вилучення ліпідів (ступеню подрібнення, глибини підсушування) склад і кількість ліпідів, одержаних із насіння, можуть змінюватися в достатньо широкому діапазоні.
Зокрема основними способами визначення олійності є: Ч-аналізатор, імпульсна ЯМР- спектроскопія, екстракція в апараті Сокслета.
Кислотне число. Цей показник визначає товарний сорт та доброякісність жирів, тому нормується нормативними документами.
Олія, отримана зі зрілого насіння, має низький вміст вільних жирних кислот, а з незрілих – високий. Високі значення кислотного числа свідчать про наявність вільних жирних кислот, що є ознакою псування насіння або олії. Найбільш часта причина великого кислотного числа – псування насіння саме при зберіганні. Соняшникова олія, отримана з такого насіння, непридатна для харчування, а також швидше окислюється при зберіганні й нагріванні.
Для визначення кислотності в оліях та жирах використовують традиційний титриметричний метод і більш швидкі способи із застосуванням фотометрії.
Перекисне число. Визначення перекисного числа олії дозволяє оцінити її придатність до зберігання та використання.
Значення перекисного числа обмежено для харчової олії будь-якого виду, що реалізується, і не повинно перевищувати 10 мілімолей активного кисню на один кілограм продукції. Погано очищена і несвіжа олія має підвищене перекисне число. Чим перекисне число вище, тим довше олія зберігалася, в тому числі і на світлі. Нерідко буває так, що термін зберігання ще не закінчився, а олія вже гірчить. Цілком можливо, що її було виготовлено із сировини низької якості.
Для визначення перекисного числа використовують титриметричний та метод спектроскопії в ближньому ІЧ-діапазоні
Забруднення олійних культур: потенційні небезпеки
Виявлення мікробіологічних забруднень, таких як плісняві гриби, шкідники чи патогенні бактерії, є обов’язковим для безпеки кінцевого продукту. Олійні культури, заражені грибами чи шкідниками, можуть містити мікотоксини — токсичні речовини, що завдають шкоди здоров’ю. Вони можуть проникати в продукт, навіть якщо зовні насіння не має видимих ознак пошкоджень.
Генетично модифіковані організми (ГМО). Левова частка країн по всьому світу, зокрема Європейський Союз, суворо регулюють використання та імпорт трансгенних продуктів, а в деяких із них навіть заборонено їх вживання в їжу.
Для експортерів олійних культур, особливо сої, ріпаку та кукурудзи, аналіз на наявність ГМО є обов’язковим. Універсальні тест-смужки для виявлення ГМО або імуноферментні аналізи (ІФА), дозволяють оперативно визначати наявність генетично модифікованих білків у рослинній сировині. ПЛР-метод дозволяє виявляти та ідентифікувати генетично модифіковані організми, різноманітні фальсифікати, грибки, бактерії, віруси навіть за мінімальних кількостей у досліджуваному матеріалі. ПЛР забезпечує найвищу серед молекулярних методів чутливість і точність. Це є важливим кроком як для забезпечення безпеки продуктів, що потрапляють на ринок, так і для відповідності міжнародним стандартам.
Мікотоксини. Токсичні речовини, що продукуються мікроскопічними пліснявими грибами можуть з’являтися при зберіганні олійних культур в неналежних умовах, зокрема при підвищеній вологості або температурі. Мікотоксини, такі як афлатоксини та охратоксин А, мають серйозний вплив на здоров’я людини та тварин, викликаючи отруєння, рак та інші хронічні захворювання.
Визначити наявність мікотоксинів можна тільки спеціальними методиками. наприклад. імуноферментним аналізом (ІФА), який дозволяє швидко і точно виявити ці токсини у великих кількостях зразків.
Токсичні елементи та радіонукліди. Забруднення олійних культур токсичними елементами, такими як ртуть, миш’як, кадмій, свинець, мідь і цинк, є серйозною проблемою, особливо в регіонах з високим рівнем антропогенного забруднення. Токсичні метали можуть накопичуватися в рослинних культурах через забруднення ґрунтів та водних ресурсів. Потрапляння таких елементів у харчові продукти може призвести до серйозних порушень здоров’я людини та тварин, включаючи інтоксикацію і хронічні захворювання.
Аналіз токсичних елементів у олійних культурах здійснюється за допомогою атомної спектроскопії, що дозволяє визначити їхній вміст навіть у дуже малих концентраціях.
Пестициди. Пестициди, які застосовуються для боротьби з шкідниками й бур’янами та мають величезний виробничий ефект, також можуть стати джерелом забруднення олійних культур. Після обробки пестицидами рослини можуть містити залишкову кількість хімічних сполук, які здійснюють шкідливий вплив на здоров’я людини та довкілля. Пестициди можуть накопичуватися в організмах людей та тварин, а їх залишки можуть довго зберігатися в сільськогосподарській продукції.
Контроль пестицидів у олійних культурах здійснюється за допомогою методів газової та рідинної хроматографії з мас-спектрометричним детектуванням, що дозволяє з високою чутливістю визначити навіть незначні залишки пестицидів. Ці методи мають високу роздільну здатність, яка необхідна при аналізі багатокомпонентних зразків, і високу чутливість, що дозволяє визначати пестициди на рівні концентрацій 1 мкг/дм3 і нижче.
Глюкозинолати та ерукова кислота. Олійні культури, зокрема ріпак, можуть містити небезпечні сполуки, наприклад, глюкозинолати та ерукову кислоту, які впливають на здоров’я.
Глюкозинолати — хімічні сполуки сірки, які містяться в олійних культурах є доволі токсичними речовинами. Вони негативно впливають на внутрішні органи (серце, щитовидну залозу, органи травлення, нирки, печінку).Глюкозинолати синтезуються рослинами для захисту від вживання в їжу тваринами, адже придають неприємно-гіркий смак, а також створюють бар’єр від бактерій і комах-шкідників. Референтним методом аналізу згідно ISO 9167-1-2015 є рідинна хроматографія з спектрофотометричним детектуванням. Цей метод не вимагає складної пробопідготовки до аналізу, включаючи такі методи, як екстрагування метанолом з наступною десульфацією.
Ерукова кислота, що міститься в ріпаку, також може бути небезпечна для споживання у великих кількостях, тому важливо контролювати її вміст у рослинній сировині з метою визначення його подальшого застосування для харчових або технічних цілей.
Ріпак з вмістом ерукової кислоти менше 5% використовується в харчових цілях: виробництво масел, маргаринів, майонезів, кондитерських жирів тощо. З вмістом ерукової кислоти понад 5% — для технічних цілей: миловаріння, виробництва ПММ, пластмас, в лакофарбовій, металургійній, поліграфічній, косметичній промисловостях, у виробництві біодизеля. Для визначення ерукової кислоти використовуються як класична хроматографія (ВЕРХ), так і сучасний метод ІЧ-спектрометрії.
Наталія Лапай, керівниця ОС, ТОВ “Агросерт”, лекторка Навчального центру «АгрокебетиPRO: зернові та олійні».
Для довідки: Частково вирішити кадрову проблему в галузі переробки взялися в асоціації «Український клуб аграрного бізнесу». Тут спільно з освітнім проєктом «Агрокебети» за підтримки Програми USAID з аграрного і сільського розвитку (АГРО), що реалізується компанією Кімонікс Інтернешнл, створили навчальний центр «АгрокебетиPRO: зернові та олійні».
Основна мета навчального центру — підвищення кваліфікації фахівців у сфері зберігання та переробки зернових і олійних культур, щоб вирішити проблему гострого кадрового дефіциту, що виник внаслідок війни. Центр також сприяє впровадженню сучасних технологій у галузі та стимулює розвиток агросектора шляхом інклюзивного навчання та працевлаштування.
Головні новини Seeds та агроідеї для зростання вашого бізнесу в Telegram Facebook Instagram
Youtube та Підписуйтесь!