wtorek, 22 stycznia 2013

Aktualna sytuacja w zakresie stosowania, metod wykrywania i identyfikacji gatunkowej mączek mięsno-kostnych [1]

 

 

Nowoczesne, intensywne technologie chowu i hodowli zwierząt wymagają, aby stosowana w żywieniu pasza zawierała odpowiedni poziom białka pochodzenia roślinnego i zwierzęcego. Jeszcze do niedawna różnego rodzaju mączki uzyskane ze zwierząt stanowiły jedno ze źródeł wysokowartościowego, łatwo przyswajalnego białka i zwykle wchodziły w skład wytwarzanych mieszanek paszowych dla zwierząt gospodarskich i ryb. Także w żywieniu przeżuwaczy materiały paszowe pochodzenia zwierzęcego miały stosunkowo szerokie zastosowanie u wysoko produkcyjnych zwierząt.

Do takich białek zwierzęcych stosowanych w przeszłości w żywieniu przeżuwaczy można zaliczyć mączkę rybną, która w niewielkim stopniu rozkłada się w żwaczu (30 – 45 %) i odznacza się wysoką zawartością lizyny i metioniny w białku paszowym trawionym w jelicie. Podobne właściwości ma również mączka z krwi. Mączka mięsna lub mięsno-kostna uzyskana ze zwierząt lądowych charakteryzuje się nieco mniejsza zawartością lizyny i metioniny, a w żwaczu rozkłada się tylko około 50 % białka ogólnego tych mączek. W Polsce produkuje się mączkę keratynową z piór kurzych ( z niewielkim udziałem mączki z krwi), której białko rozkłada się w żwaczu w około 35 %, a strawność jelitowa białka paszowego nierozłożonego w żwaczu wynosi około 74%. Biorąc pod uwagę stopień rozkładu w żwaczu białka ogólnego materiałów paszowych pochodzenia zwierzęcego, skład aminokwasowi białka nierozkładalnego w żwaczu oraz jego strawność jelitową, można przyjąć, że stanowią one dobre uzupełnienie niedoborów aminokwasowych, szczególnie u wysokowydajnych zwierząt przeżuwających. Stad też wynika obecny nacisk niektórych krajów, aby dopuścić mączkę rybną do żywienia przeżuwaczy.

Mączki mięsno-kostne stanowią także źródło energii i składników mineralnych. Zakaz ich stosowania sprawia, że do przemysłowych mieszanek paszowych konieczne jest dodawanie większej ilości tłuszczu, co powoduje problemy technologiczne, ponieważ trudniej jest uzyskać odpowiednią jakość granulatu. Z kolei jego jakość ma decydujący wpływ na strawność i wykorzystanie paszy, zatem na przyrost masy ciała czy efekty ekonomiczne. Poza tym stosowane w żywieniu zwierząt gospodarskich pasze przemysłowe trzeba często uzupełniać składnikami mineralnymi, chociażby kredą, fosforanami i chlorkiem sodu.

Wystąpienie epidemii gąbczastej encefalopatii bydła ( bovine spongiform encephalopathy – BSE) spowodowało wprowadzenie szeregu aktów prawnych mających na celu ograniczenie stosowania przetworzonego białka zwierzęcego w żywieniu zwierząt gospodarskich. Pierwszy zakaz, wprowadzony w Wielkiej Brytanii 18 lipca 1988 r., dotyczył stosowania w żywieniu bydła mączek mięsno-kostnych pochodzących od przeżuwaczy. Z początkiem lipca 1994 roku wprowadzono zakaz karmienia bydła, owiec i kóz mączką mięsno-kostną ze ssaków. Następnie w 2001 r. wstrzymano całkowicie stosowanie przetworzonego białka zwierzęcego w paszach dla zwierząt gospodarczych przeznaczonych do produkcji surowców i produktów żywnościowych pochodzenia zwierzęcego. Wyjątek stanowi mączka rybna, którą dopuszczono do karmienia innych zwierząt niż przeżuwacze. W kolejnych latach wprowadzono akty prawne precyzujące zakaz stosowania produktów pochodzenia zwierzęcego w żywieniu zwierząt gospodarskich. Ze względu na fakt, że obowiązujące przepisy nie przewidują żadnych poziomów tolerancji, obecność zabronionych składników pochodzenia zwierzęcego w paszach stanowi naruszenie zakazu paszowego.

Zgodnie z obecnie obowiązującym rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr. 1069/2009 i rozporządzeniem Komisji (UE) nr. 142/2011 zakazane jest stosowanie przetworzonego białka pochodzenia zwierzęcego w następujących przypadkach:

1)       żywienia zwierząt lądowych danego gatunku, innych niż zwierzęta futerkowe, przetworzonym białkiem zwierzęcym  ze zwierząt tego samego gatunku, ale dopiero po spełnieniu dodatkowych środków kontroli;

2)       żywienia zwierząt odpadami gastronomicznymi lub materiałem paszowym zawierającym odpady gastronomiczne lub z nich wyprodukowanych, z wyjątkiem zwierząt futerkowych;

3)       żywienia zwierząt gospodarskich paszami roślinnymi pozyskanymi z użytków i wypasie na pastwiskach, na których zastosowano nawozy organiczne lub polepszacze gleby inne niż obornik przed upływem karencji wynoszącym 21 dni;

4)       żywienia ryb hodowlanych przetworzonym białkiem pochodzącym z ryb tego samego gatunku.

Również, zgodnie z przedstawionymi wyżej przepisami prawnymi dopuszczone do stosowania w żywieniu zwierząt gospodarskich są następujące produkty:

1)      mleko i produkty na bazie mleka, siara;

2)      jaja i przetwory jajeczne;

3)      żelatyna pochodząca od zwierząt innych niż przeżuwacze;

4)      hydrolizaty białkowe pochodzące od zwierząt innych niż przeżuwacze oraz ze skór i skórek przeżuwaczy;

5)      tłuszcz paszowy.

Ponadto zwierzęta inne niż przeżuwacze mogą być karmione;

1)      mączkami rybnymi;

2)      fosforanami dwuwapniowym i trójwapniowym pochodzącym od zwierząt innych niż przeżuwacze;

3)      produktami z krwi pochodzącymi od zwierząt innych niż przeżuwacze.

Wyjątek stanowią młode, nieodsadzone przeżuwacze, u których można zastosować produkty mlekozastępcze zawierające mączkę rybną.

Ponadto trzeba zaznaczyć, że rozporządzenie Komisji (UE) 808/2003 z dnia 12 maja 2003 r. określa wymagania dla tłuszczów paszowych oraz hydrolizatów białkowych. Zgodnie z wytycznymi zawartość nierozpuszczalnych zanieczyszczeń stałych w tłuszczach paszowych pochodzących od przeżuwaczy nie powinna przekraczać 0,15 %, a w odniesieniu do hydrolizatów białkowych pozyskanych od przeżuwaczy masa cząsteczkowa nie powinna przekraczać 10 000 Da.

W lipcu 2010 r. Komisja Europejska wydała komunikat do parlamentu Europejskiego i Rady zatytułowany „Druga mapa drogowa dla TSE. Dokument strategiczny w sprawie pasażowalnych encefalopatii gąbczastych na lata 2010 – 2015”. Dokument ten został wydany w celu przybliżenia planowanych zmian pod kątem dostosowania przepisów prawnych do sytuacji, w której Unia Europejska jest bliska wyeliminowania BSE z populacji bydła. Niemniej jednak konieczne jest zachowanie czujności i stałe monitorowanie sytuacji na wypadek pojawienia się nowych ognisk BSE lub nowego czynnika wywołującego TSE. Zmiany w przepisach, zgodnie z komunikatem, mają być wprowadzone stopniowo w oparciu o naukową ocenę ryzyka opracowaną przez Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności (EFSA).

Proponowane na poziomie Unii Europejskiej zmiany maja dotyczyć stopniowego uchylania zakazu paszowego, przy jednoczesnym uwzględnieniu dwóch opcji rozwiązań, a mianowicie:

1)       Określenie poziomu tolerancji zawartości przetworzonego białka w paszach przeznaczonych dla zwierząt hodowlanych.

2)       Uchylenie przepisów dotyczących zakazu paszowego w odniesieniu do zwierząt innych niż przeżuwacze (świnie, drób, ryby)

Nadal jednak będzie obowiązywał zakaz powtórnego przetwarzania wewnątrzgatunkowego, czyli np. mączka mięsno-kostna z drobiu mogłaby być podawana wyłącznie świniom. Warunkiem koniecznym do przeprowadzenia takich zmian jest dostępność wiarygodnych i precyzyjnych metod badawczych umożliwiających identyfikację gatunkową przetworzonego białka zwierzęcego. Liberalizacja zakazu i możliwość stosowania  przetworzonego białka zwierzęcego w żywieniu i produkcji mieszanek paszowych dla zwierząt nieprzeżuwających umożliwiłoby zmniejszenie deficytu białka w przemyśle paszowym.

 



[1] Anna Weiner, Ilona Paprocka, Agata Gołębiowska, Krzysztof Kwiatek; „Życie Weterynaryjne” 87∙ 2012 ∙ NR 12.

 



środa, 09 stycznia 2013

Jak wykazać skuteczność pasteryzacji mleka i produktów mlecznych?[*]

 

 

Ze względu na bezpieczeństwo zdrowotne konsumentów, w celu wyeliminowania z gotowego produktu drobnoustrojów, zwłaszcza patogennych, stosuje się różne metody, z których główną w odniesieniu do produktów mlecznych jest pasteryzacja.

Termin „pasteryzacja” przywodzi na myśl Ludwika Pasteura, który już w XIX w. odkrył wpływ obróbki termicznej żywności na jej trwałość. Potwierdzeniem prawidłowości przeprowadzonego procesu pasteryzacji mleka jest oznaczenie w gotowym produkcie aktywności fosfatazy alkalicznej (ALP). ALP jest enzymem naturalnie występującym w mleku i inaktywowanym pod wpływem temperatury.

Wymagania prawne obowiązujące od 2006 roku w Unii Europejskiej, w tym także w Polsce, ustalają limit aktywności ALP w mleku pasteryzowanym krowim na poziomie 350 mU∙I ˉ¹  

 

Enzymy mleka

 

Na początku XX wieku wzrosło zainteresowanie badaniem jakości mleka oraz identyfikowaniem swoistych enzymów, mających wpływ na jego jakość. Odkryto wówczas ponad 70 białek enzymatycznych, z których około 20 scharakteryzowano jako ważne z technologicznego punktu widzenia. Stwierdzono, iż obecność N-acetyloglukozoaminidazy czy fosfatazy kwaśnej może świadczyć o stanach zapalnych gruczołu mlekowego. Dostrzeżono aktywność antybakteryjną niektórych enzymów: dysmutazy ponadtlenkowej, oksydazy sulfhydrylowej oraz lizozymu. Dzięki swoim właściwościom ( wytwarzanie aktywnego tlenu, zdolności hydrolizy wiązań β-1,4-glikozydowych występujących w ścianach komórek bakteryjnych) wpływają one na trwałość mleka. Wykazano aktywność lipazy przejawiającą się szybkim jełczeniem produktu. Stwierdzono wrażliwość fosfatazy alkalicznej, gamma-glutamylotransferazy i laktoperoksydazy na wysoką temperaturę, co czyni je dobrymi wskaźnikami efektywności oraz właściwych warunków obróbki cieplnej mleka i produktów mlecznych. Ich termooporność jest, bowiem wyższa niż termooporność  większości nieprzetrwalnikujących drobnoustrojów mleka.

 

Fosfataza alkaliczna

 

Z technologicznego punktu widzenia ALP jest dla przemysłu mleczarskiego najważniejszym enzymem występującym w mleku. W biologicznym aspekcie ALP jest glikoproteiną, będącą składnikiem błon komórkowych, szeroko rozpowszechnioną w tkankach zwierząt oraz mikroorganizmów. Wyróżniono cztery podstawowe  rodzaje fosfatazy alkalicznej występującej u ssaków: jelitowa, łożyskowa, zarodkowa (komórek macierzystych) oraz tkankowo nieswoista.

W mleku fosfataza alkaliczna została po raz pierwszy odkryta w 1925 roku przez F. Demuth. Wykazano wówczas, iż odpowiednia kombinacja czasu i temperatury obróbki mleka, tylko w nieznacznie wyższych parametrach niż używana do zabicia Mycobacterium tuberculosis, wpływa na inaktywację ALP. Naturalny poziom aktywności ALP jest najniższy w mleku kozim, najwyższy zaś w owczym. Aktywność enzymu zależna jest od zawartości tłuszczu w mleku, rasy hodowlanej bydła oraz rodzaju stosowanej paszy. Surowe mleko krowie wykazuje około dziesięciokrotnie wyższą aktywność ALP niż mleko kozie. Aktywność ALP świadczy o jakości procesu pasteryzacji mleka. Fosfataza obecna w mleku po obróbce cieplnej określana jest jako fosfataza resztkowa. Badanie aktywności enzymatycznej ALP stało się rutynową kontrolą skuteczności pasteryzacji. Określa się ją jako ilość enzymu znajdująca się w gramie próbki, która katalizuje przekształcenie 1 µmola substratu w ciągu jednej minuty. ALP w ok. 30 – 40 % skoncentrowana jest w fazie lipidowej mleka. Pozostała jej cześć jest związana z lipoproteidami w fazie beztłuszczowej.

Oprócz naturalnie występującej w mleku fosfatazy alkalicznej, istnieje możliwość pojawienia się w nim fosfatazy syntetyzowanej przez niektóre bakterie. Taka postać enzymu (heat resistans microbial phosphatase – HRMP) jest bardziej oporna na działanie wysokiej temperatury w stosunku do enzymu pochodzącego z gruczołu zwierzęcia, inaktywacji ulega bowiem dopiero powyżej 75 – 80 stopni  Celsjusza  w czasie 15 minut. Bakterie, które wytwarzają fosfatazę alkaliczną w mleku, zidentyfikowano jako drobnoustroje Gram – ujemne, wykazujące obfity wzrost w temperaturze 6 ° C  i znacznie słabszy w temperaturze 37° C, należące do rodzajów Sphingomonas, Sphingobacterium,Brevundimonas, Chrysebacterium, Burkholderia i innych.

 

Obróbka cieplna a inaktywacja fosfatazy alkalicznej       

 

Obróbka cieplna mleka w temperaturze 63 - 65°C przez 30 – 32 minuty lub 72 - 75°C przez 15 – 30 sekund powinna być wystarczająca do otrzymania produktu bezpiecznego dla zdrowia konsumenta. Wskaźnikiem skuteczności przeprowadzonego procesu termicznego jest redukcja aktywności ALP do minimum. Inaktywacja fosfatazy może przebiegać w dwóch etapach: odwracalnej denaturacji enzymu, a następnie nieodwracalnej przemiany w formę nieaktywną.

Po właściwie przeprowadzonym procesie pasteryzacji istnieje możliwość wykrycia obecności fosfatazy innej niż resztkowa, jest to wówczas enzym pochodzenia mikrobiologicznego lub reaktywowany. W celu oznaczenia obecności fosfatazy pochodzenia mikrobiologicznego należy zastosować ogrzewanie próbki mleka w temperaturze 95°C w czasie 2 minut lub 63°C w czasie 30 minut, a więc w warunkach, w których normalnie występujący w mleku enzym ulega inaktywacji, i ponownie poddać analizie. Oznaczona aktywność ALP w tak przygotowanej próbce świadczy o aktywności ALP pochodzenia mikrobiologicznego. Fosfataza reaktywowana może być obecna jedynie w mleku poddanym obróbce UHT. Mleko bezpośrednio  po procesie pozbawione jest fosfatazy, lecz w miarę upływu czasu, podczas przechowywania w temperaturze pokojowej, obserwuje się wzrost aktywności ALP, wynikający z reaktywacji enzymu. Wykazano, że pojawiająca się fosfataza reaktywowana nie jest pochodzenia mikrobiologicznego. Homogenizacja produktu przed obróbką termiczną oraz obróbka w wysokiej temperaturze w krótkim czasie – HTST (high temperature short time) po obróbce UHT zmniejsza stopień reaktywacji enzymu.

 

Fosfataza alkaliczna w serach

 

Jakość sera zależy od mleka, z którego został on wytworzony i chociaż pod względem bezpieczeństwa konsumentów wskazane jest stosowanie do produkcji serów mleka pasteryzowanego, niektóre sery z mleka surowego szybciej dojrzewają i wykazują silniejszy smak. Proces obróbki termicznej inaktywuje, bowiem wiele enzymów termolabilnych, w tym także fosfatazę, oraz mikroflorę naturalną mleka podnoszącą walory produktów mlecznych. Badania aktywności ALP w serach sprawdza się czy mleko użyte podczas produkcji było właściwie pasteryzowane. 1-3 mU∙gˉ¹, podczas gdy produkowane z mleka surowego 1900 – 2200 mU∙gˉ¹. Sery pleśniowe mogą wykazywać wyższą aktywność fosfatazy alkalicznej spowodowaną obecnością APL pochodzenia mikrobiologicznego użytych kultur starterowych grzybów pleśniowych.

 

Obróbka cieplna mleka a wymagania prawne   

 

Wymogi dotyczące obróbki cieplnej mleka surowego, siary, przetworów mlecznych lub produktów na bazie siary dla przedsiębiorstw sektora spożywczego uregulowane są prawnie. Rozporządzenie (WE) nr 853/2004 określa warunki procesu pasteryzacji produktów mlecznych jako obróbkę w wysokiej temperaturze w krótkim przedziale czasowym, co najmniej 72°C  przez 15 sekund, lub niskiej temperaturze w długim przedziale czasowym co najmniej 63°C przez 30 minut. Inna kombinacja warunków czasowych i termicznych jest dozwolona pod warunkiem, że bezpośrednio po takiej obróbce produkty będą wykazywały ujemną reakcję w badaniu na obecność fosfatazy alkalicznej. Warunki obróbki poprzez ultrawysoką temperaturę (UHT) określone są jako ciągły przepływ ciepła o temperaturze min. 135°C w krótkim przedziale czasowym, tak, aby w produkcie poddanym takiej obróbce i przechowywanym w zamkniętym aseptycznym pojemniku w temperaturze otoczenia  nie występowały zdolne do przeżycia  mikroorganizmy lub przetrwalniki zdolne do wzrostu. Obróbka UHT musi zagwarantować stabilność mikrobiologiczną produktu po inkubacji przez 15 dni w temperaturze 30°C w zamkniętych pojemnikach lub przez 7 dni w 55°C.

Zgodnie z wymaganiami aktywność ALP w mleku pasteryzowanym krowim nie powinna być wyższa niż 350 mU∙I ˉ¹. Dla mleka pochodzącego od innych gatunków zwierząt oraz produktów mlecznych decyzyjny limit aktywności ALP nie został jeszcze ustalony.

Bezpieczeństwo zdrowotne żywności jako trend XXI wieku w przemyśle spożywczym oraz jego zagwarantowanie dla konsumenta stało się priorytetem również dla organów kontrolujących żywność. Wymagania prawne nakładają na producentów żywności obowiązek kontroli parametrów i warunków produkcji w celu uzyskania wysokiej jakości produktu. Produkt wysokiej jakości musi być wytworzony z surowca wysokiej jakości. Należy jednak pamiętać, że nawet najwyższej jakości surowiec nie zapewni wysokiej jakości produktu, jeśli nie będzie on przetwarzany w odpowiednich monitorowanych warunkach. W odniesieniu do przemysłu mleczarskiego kontrola warunków obróbki termicznej, jako głównego punktu krytycznego w produkcji, właśnie przez badanie aktywności fosfatazy alkalicznej w produkcie finalnym, z pewnością wpłynie na jakość i bezpieczeństwo jego konsumpcji.

 



[*] Jolanta G. Rola, Maciej Sosnowski, Jacek Osek – „Życie weterynaryjne”, 87-2012-NR 12 str. 1032