PORÓWNANIE AKTYWNOŚCI WODNEJ I TRWAŁOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ WYBRANYCH WYROBÓW CZEKOLADOWYCH PRZECHOWYWANYCH W RÓśNYCH TEMPERATURACH 1

Transkrypt

1 Acta Sci. Pol., Medicina Veterinaria 3(2) 2004, PORÓWNANIE AKTYWNOŚCI WODNEJ I TRWAŁOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ WYBRANYCH WYROBÓW CZEKOLADOWYCH PRZECHOWYWANYCH W RÓśNYCH TEMPERATURACH 1 Agnieszka Kita 1, Adam Malicki 1, Szymon BruŜewicz 2 1 Akademia Rolnicza we Wrocławiu 2 Akademia Medyczna we Wrocławiu Streszczenie. Celem niniejszej pracy było porównanie aktywności wodnej wybranych wyrobów czekoladowych, przechowywanych w róŝnych temperaturach, oraz określenie, czy omawiany parametr wpływa na trwałość mikrobiologiczną tego typu produktów. Badaniem objęto sześć rodzajów wyrobów czekoladowych, pobranych bezpośrednio z linii technologicznej zakładu produkcyjnego. Badane produkty przechowywano przez 7 miesięcy w trzech temperaturach: 2-4, 20 i ± 2 ºC, oznaczając ich aktywność wodną oraz parametry mikrobiologiczne. W trakcie eksperymentu stwierdzono, proporcjonalny do temperatury przechowywania, spadek aktywności wodnej badanych wyrobów. Analizowane produkty przez cały okres przechowywania spełniały usankcjonowane prawnie kryteria mikrobiologiczne. Uzyskane wyniki sugerują, Ŝe odpowiedni poziom aktywności wodnej ma większy wpływ na trwałość mikrobiologiczną wyrobów czekoladowych niŝ tak istotny czynnik zewnątrzśrodowiskowy, jakim jest temperatura przechowywania. Słowa kluczowe: wyroby czekoladowe, trwałość mikrobiologiczna, aktywność wodna WSTĘP Wyroby czekoladowe naleŝą do trwałych wyrobów cukierniczych produkowanych w oparciu o ziarno kakaowe. Szczególną pozycję wśród wyrobów cukierniczych zawdzięczają walorom smakowym, zapachowym oraz wysokiej wartości odŝywczej. W zaleŝności od udziału składników ziarna kakaowego produkty czekoladowe dzieli się na dwie podstawowe grupy: czekolady (o przewadze składników pochodzących z ziarna kakaowego) oraz wyroby czekoladowane, których zewnętrzną warstwę stanowi kuwertura w ilości nie mniejszej niŝ 15% [Świderski 1999]. 1 Adres do korespondencji Corresponding author: Agnieszka Kita, Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Wydziału Nauk o śywności Akademii Rolniczej we Wrocławiu, ul. Norwida 25, Wrocław, kita@wnoz.ar.wroc.pl

2 20 A. Kita i in. Czekolady i wyroby czekoladowe zgodnie z obowiązującymi normami [PN-A : 1994, PN-A-74859: 1994/Az1: 2001] powinny być przechowywane w pomieszczeniach o wilgotności względnej powietrza 75% i temperaturze 18 ºC. Czas przechowywania jest zróŝnicowany i wynosi, w zaleŝności od właściwości produktów, od 1 miesiąca (wyroby o nadzieniu piankowym) do 10 miesięcy (czekolady pełne). Podczas przechowywania w produktach czekoladowych zachodzą róŝnego rodzaju procesy fizykochemiczne, tj. hydroliza, utlenianie oraz migracja tłuszczów, migracja wody, migracja etanolu, a takŝe przemiany w cukrach kwiat cukrowy i inwersja sacharozy. Migracja wody zachodzi w produktach, w których aktywność wodna nadzienia i części zewnętrznej róŝnią się od siebie. Konsekwencją migracji mogą być uszkodzenia produktu, wyraŝone pękaniem części zewnętrznej, wysychaniem środka czy pojawieniem się pleśni [Kim i wsp. 1999, Ghosh i wsp. 2002]. W związku z tym, Ŝe dostępność wody jest jednym z głównych czynników limitujących wzrost drobnoustrojów, monitorowanie aktywności wodnej przechowywanych produktów jest jedną z metod określania ich trwałości. Istnieje niewiele doniesień na temat udokumentowanego zanieczyszczenia wyrobów czekoladowych drobnoustrojami chorobotwórczymi. W latach 70. ubiegłego wieku w Stanach Zjednoczonych doszło do masowego zatrucia galanterią czekoladową, zawierającą pałeczki Salmonella eastbourne. Wykazano, Ŝe zanieczyszczenie zostało wprowadzone do produktu z ziarnami kakaowca, a bakterie przeŝyły pomimo zastosowanej obróbki termicznej i niskiej aktywności wodnej wyrobu [Craven i wsp. 1975]. Eksperymentalnie potwierdzono, Ŝe pałeczki Salmonella, takie jak S. eastbourne i S. typhimurium, wprowadzone sztucznie do mleka w proszku, przeŝywają proces produkcji czekolady mlecznej [Tamminga i wsp. 1977]. Ostatnio wykazano, Ŝe w wyrobach czekoladowych o niskiej aktywności wodnej, rzędu , mogą przeŝywać pleśnie z rodzaju Chrysosporium, stanowiące zanieczyszczenie pierwotne ziaren kakaowca i mleka w proszku. Istotnym problemem sanitarnym jest brak wzrostu omawianego drobnoustroju na standardowych podłoŝach mykologicznych [Kinderlerer 1997]. Choć brak jest przesłanek wskazujących, Ŝe wytwarzane przy zastosowaniu obecnej technologii i norm produkty mogą stanowić zagroŝenie zdrowotne konsumenta, w świetle przytoczonych informacji celowe wydają się badania nad wpływem właściwości fizykochemicznych wyrobów czekoladowych na ich trwałość. Stąd celem niniejszej pracy było porównanie aktywności wodnej wybranych wyrobów czekoladowych, przechowywanych w róŝnych temperaturach, oraz określenie, czy omawiany parametr wpływa na trwałość mikrobiologiczną tego typu produktów. MATERIAŁ I METODY Badaniem objęto sześć rodzajów wyrobów czekoladowych: 1) czekoladę gorzką, 2) czekoladę nadziewaną truskawkową, 3) czekoladki nadziewane z masą tłustą kokosową, 4) czekoladki nadziewane z masą toffi, 5) czekoladki z nadzieniem likworowym oraz 6) czekoladki z nadzieniem piankowym, pobranych bezpośrednio z linii technologicznej zakładu produkcyjnego. Badane produkty przechowywano przez 7 miesięcy w trzech róŝnych temperaturach: 1) 2-4 ºC (lodówka), 2) 20 ± 2 ºC (szafa klimatyzacyjna) i 3) ± 2 ºC (termostat). Acta Sci. Pol.

3 Porównanie aktywności wodnej i Aktywność wodną (a w ) kuwetury oraz nadzienia oznaczano za pomocą awumetru Thermoconstanter Novasina RTD 33 TH-1 na początku eksperymentu oraz po 7 miesiącach przechowywania, a w przypadku czekoladek z nadzieniem piankowym i likworowym takŝe po 4 miesiącach. Badania mikrobiologiczne wyrobów czekoladowych wykonywano na początku eksperymentu oraz po 4 i 7 miesiącach przechowywania. W badanym materiale określano: ogólną liczbę bakterii tlenowych (w 1 g wyrobu), a takŝe obecność pałeczek Salmonella (w 25 g), gronkowców koagulazo-dodatnich (w 0,1g), oraz pleśni (w 1g) i droŝdŝy (w 1 g). Oznaczenia mikrobiologiczne przeprowadzono zgodnie z odpowiednimi normami [PN-EN ISO 4833:2003, PN-EN ISO 6579:2003, PN-EN ISO :2001, PN-ISO 7954:1999]. Analizę matematyczno-statystyczną uzyskanych rezultatów wykonano przy uŝyciu oprogramowania Statistica 5, Version 97 (StatSoft ). WYNIKI Zmiany aktywności wodnej badanych wyrobów czekoladowych, zachodzące w trakcie przechowywania, przedstawiono w tabeli 1. Spośród produktów świeŝych najwyŝszą aktywnością wodną charakteryzowały się czekoladki o nadzieniu piankowym, a najniŝszą czekoladki nadziewane z masą tłustą kokosową. W wyrobach nadziewanych, za wyjątkiem czekoladek z nadzieniem likworowym, róŝnica pomiędzy aktywnością wodną kuwetury i nadzienia nie była znamienna statystycznie (p<0.05). W trakcie przechowywania aktywność wodna większości badanych wyrobów uległa obniŝeniu, przy czym jej największy spadek stwierdzono w temperaturze ºC, a najmniejszy w 2-4 ºC. Największy spadek aktywności wodnej zaobserwowano po 4 miesiącach przechowywania w najwyŝszej temperaturze kuwertury czekoladek z nadzieniem piankowym. Najbardziej stabilna pod względem aktywności wodnej była natomiast kuwertura przetrzymywanych przez 7 miesięcy w temperaturze 20 ºC czekoladek z masą tłustą kokosową. Kuwertura czekoladek z nadzieniem likworowym była jedyną, w której przez cały okres eksperymentu, niezaleŝnie od temperatury przechowywania, stwierdzono wzrost aktywności wodnej. Aktywność wodna nadzień badanych wyrobów czekoladowych uległa obniŝeniu we wszystkich próbkach przechowywanych w najniŝszej i najwyŝszej temperaturze, przy czym większy spadek stwierdzono w ºC. Po 7 miesiącach przechowywania najbardziej zbliŝona do wyjściowej była aktywność wodna masy tłustej kokosowej (20 ºC), a największemu spadkowi uległ omawiany parametr w przypadku nadzienia czekolady truskawkowej ( ºC). Zarówno bezpośrednio po produkcji, jak i po 7 miesiącach przechowywania, w badanym materiale nie stwierdzono obecności pałeczek Salmonella, gronkowców koagulazo-dodatnich oraz pleśni i droŝdŝy. Bezpośrednio po produkcji zanieczyszczenia mikroflorą tlenową stwierdzono jedynie w 3 spośród 5 próbek czekoladek z nadzieniem piankowym. Ogólna liczba bakterii tlenowych w omawianych próbkach wyniosła odpowiednio 5 x10, 6 x 10 i 2 x 10 jtk x g -1. Po 4 i 7 miesiącach przechowywania w Ŝadnej z badanych próbek nie stwierdzono obecności bakterii tlenowych. Medicina Veterinaria 3(2) 2004

4 22 A. Kita i in. Tabela 1. Zmiany aktywności wodnej wyrobów czekoladowych podczas przechowywania w temperaturze 2-4, 20 lub C ( a-f = statystycznie istotne róŝnice, p<0.05) Table 1. Changes in water activity of chocolate products during the storage at 2-4, 20 or C ( a-f = statistically significant differences, p<0.05) Produkt Assortment Baryłki nadzienie Baryłki kuwertura Ptasie mleczko nadzienie Ptasie mleczko kuwertura Czekolada truskawkowa nadzienie Czekolada truskawkowa kuwertura Czekoladki kokosowe nadzienie Czekoladki kokosowe kuwertura Czekoladki toffi nadzienie Czekoladki toffi kuwertura Czekolada gorzka Temperatura przechowywania Storage temperature [ºC] Czas przechowywania [miesiące] Time of storage [months] ,539 b 0,525 a 20 0,528 a 0,5 a 0,518 d 0,418 c 2-4 0,512 b 0,467 e 20 0,270 a 0,495 c 0,442 f 0,396 d 2-4 0,633 b 0,602 d 20 0,678 a 0,672 a 0,622 e 0,265 c 2-4 0,554 b 0,431 e 20 0,672 a 0,639 c 0,557 b 0,178 d 2-4 0,451 b 20 0,572 a 0,510 c 0,223 d 2-4 0,3 b 20 0,510 a 0,419 c 0,138 d 2-4 0,218 b 20 0,231 a 0,248 c 0,101 d 2-4 0,163 b 20 0,236 a 0,249 c 0,110 d 2-4 0,457 b 20 0,554 a 0,404 c 0,233 d 2-4 0,400 b 20 0,523 a 0,8 c 0,172 d 2-4 0,135 b 20 0,7 a 0,129 b 0,171 c DYSKUSJA Równowaga wodna pomiędzy nadzieniem a kuwerturą, stwierdzona w większości badanych produktów świeŝych, świadczy o dobrze dobranej recepturze i właściwie przeprowadzonym procesie produkcyjnym. W efekcie w badanym materiale nie dochodziło do migracji wody, której skutkiem mogłyby być niekorzystne zmiany właściwości produktów [Kim i wsp. 1999, Ghosh i wsp. 2002]. Acta Sci. Pol.

5 Porównanie aktywności wodnej i W trakcie przechowywania większości badanych wyrobów dochodziło do obniŝenia aktywności wodnej zarówno kuwertury, jak i nadzienia. Wielkość spadku aktywności wodnej była wprost proporcjonalna do temperatury przechowywania produktów. Szybciej obniŝała się aktywność wodna kuwertury, co wydaje się być związane z odparowywaniem wody z powierzchni wyrobów. Wyniki oznaczeń mikrobiologicznych, wykonanych na materiale świeŝym, wskazują na dobrą jakość surowca i przestrzeganie w trakcie produkcji wymogów sanitarno- -higienicznych. W efekcie wszystkie wyroby spełniały usankcjonowane prawnie kryteria mikrobiologiczne [MZiOS, 2003]. Obecność mikroflory tlenowej w części próbek czekoladek z nadzieniem piankowym wydaje się mieć związek z technologią wytwarzania nadzienia, którego aktywność wodna była po produkcji znamiennie wyŝsza od pozostałych wyrobów. W trakcie przechowywania wyrobów spoŝywczych moŝe dojść do ich wtórnego zanieczyszczenia mikrobiologicznego. W jego wyniku, przy zadziałaniu korzystnych czynników zewnątrz- i wewnątrzśrodowiskowych, dochodzi do rozwoju mikroflory, przyczyniającej się do zepsucia produktu [Zaleski 1985]. Zgodnie z danymi literaturowymi niŝsza od 0,65 aktywność wodna jest czynnikiem wewnątrzśrodowiskowym, limitującym wzrost zarówno bakterii, jak i pleśni i droŝdŝy [Zaleski 1985]. Prawidłowość ta zastała potwierdzona w niniejszym eksperymencie. Po 7 miesiącach przechowywania wyrobów czekoladowych, o aktywności wodnej nie przekraczającej wspomnianego poziomu, obecności drobnoustrojów nie stwierdzono w Ŝadnej z próbek, niezaleŝnie od temperatury składowania. Uzyskane wyniki sugerują, Ŝe odpowiedni poziom aktywności wodnej ma większy wpływ na trwałość mikrobiologiczną wyrobów czekoladowych niŝ tak istotny czynnik zewnątrzśrodowiskowy, jakim jest temperatura przechowywania. WNIOSKI Niska aktywność wodna wyrobów czekoladowych, utrzymująca się w trakcie ich przechowywania, jest głównym czynnikiem warunkującym trwałość mikrobiologiczną. PIŚMIENNICTWO Craven P.C., Mackel D.C., Baine W.B., Barker W.H., Gangarosa E.J., International outbreak of Salmonella eastbourne infection traced to contaminated chocolate. Lancet 1 (7910), Ghosh V., Ziegler R., Anantheswaran R.C., Fat, moisture, and ethanol migration through chocolates and confectionary coatings. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 42, Kim S.S., Kim S.Y., Kim D.W., Shin S.G., Chang K.S., Moisture sorption characteristics of composite foods filled with chocolate. J. Food Sci. 64, 0-2. Kinderlerer J.L., Chrysosporium species, potential spoilage organisms of chocolate. J. Appl. Microbiol. 83, MZiOS, Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 stycznia 2003 r. w sprawie maksymalnych poziomów zanieczyszczeń chemicznych i biologicznych, które mogą znajdować się w Ŝywności, składnikach Ŝywności, dozwolonych substancjach dodatkowych, substancjach Medicina Veterinaria 3(2) 2004

6 24 A. Kita i in. pomagających w przetwarzaniu albo na powierzchni Ŝywności (Dz. U. z dnia 4 marca 2003 r., nr 37, poz. 326). Polska Norma PN-A-74859: Wyroby cukiernicze trwałe. Pakowanie, przechowywanie i transport. Polska Norma PN-A-74859: 1994/Az1: Wyroby cukiernicze trwałe. Pakowanie, przechowywanie i transport (Zmiana Az1). Polska Norma PN-EN ISO 4833: Mikrobiologia Ŝywności i pasz. Horyzontalna metoda oznaczania liczby drobnoustrojów. Metoda płytkowa w C. Polska Norma PN-EN ISO 6579: Mikrobiologia Ŝywności i pasz. Horyzontalna metoda wykrywania Salmonella spp. Polska Norma PN-EN ISO : Mikrobiologia Ŝywności i pasz. Horyzontalna metoda oznaczania liczby gronkowców koagulazo-dodatnich (Staphylococcus aureus i innych gatunków). Część 1: Metoda z zastosowaniem poŝywki agarowej Baird-Parkera. Polska Norma PN-ISO 7954: Mikrobiologia. Ogólne zasady oznaczania droŝdŝy i pleśni. Metoda płytkowa w 25 C. Świderski F., Towaroznawstwo Ŝywności przetworzonej. Wydawnictwo SGGW, Warszawa. Tamminga S.K., Beumer R.R., Kampelmacher E.H., van Leusden F.M., Survival of Salmonella eastbourne and Salmonella typhimurium in milk chocolate prepared with artificially contaminated milk powder. J. Hyg. (Lond.) 79, Zaleski S.J., Mikrobiologia Ŝywności pochodzenia zwierzęcego. WNT, Warszawa. COMPARISON OF WATER ACTIVITY AND MICROBIOLOGICAL STABILITY OF SELECTED CHOCOLATE PRODUCTS STORED AT DIFFERENT TEMPERATURES Abstract. The purpose of a study was to compare the water activity of selected chocolate assortments stored at different temperatures, in order to determine if the factor analyzed affects the microbiological stability of the products. The experiment was performed on six chocolate assortments obtained directly form the commercial production line. The products were stored for 7 months at three different temperatures: 2-4, 20 and ºC. Their water activities and microbiological parameters were monitored in course of the experiment. Significant, proportional to the storage temperature, decrease of water activity was noted in course of the study. At the end of experiment however, all the products followed the legislated microbiological criteria and did not contained the detectable levels of microorganisms. The results suggest that suitable level of water activity has higher impact on microbiological stability of the chocolate products than as potent extrinsic factor as temperature of storage. Key words: chocolate products, microbiological stability, water activity Zaakceptowano do druku Accepted for print Acta Sci. Pol.