WSTĘP
Czynnikiem wpływającym na produkcję sektora paszo-wego jest polityka Unii Europejskiej (UE), stale zmierzająca w kierunku poprawy jakości i bezpieczeństwa żywności na wszystkich etapach jej produkcji i obrotu, zgodnie z koncepcją
„od pola do stołu konsumenta”. Uzyskanie zadowalających wyników w produkcji żywca uzależnione jest w znacznym stopniu od zastosowania bezpiecznej i dobrej jakościowo paszy. Dążenie do wysokiego poziomu ochrony zdrowia ludzi i zwierząt stanowi jeden z podstawowych celów prawa żyw-nościowego, zgodnie z rozporządzeniem (WE) nr 178/2002 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 28 stycznia 2002 r., ustanawiającym ogólne zasady i wymagania prawa żywnoś-ciowego, powołującym Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności oraz ustanawiającym procedury w zakresie bez-pieczeństwa żywności. Rozporządzenie to określa wspólne zasady i defi nicje dla potrzeb krajowego i wspólnotowego prawa żywnościowego. Głównym celem nowych przepisów dotyczących higieny jest zapewnienie wysokiego poziomu ochrony konsumentów w zakresie bezpieczeństwa żywności i pasz. Uwzględnia ono następujące zasady: ogólne stosowanie procedur na podstawie zasad analizy zagrożeń i krytycznych punktów kontroli (HACCP) wraz z zasadami dobrej praktyki higienicznej. Wytyczne dobrej praktyki stanowią cenny in-strument pomagający podmiotom działającym na rynku pasz na całej długości łańcucha żywieniowego w przestrzeganiu przepisów w dziedzinie higieny oraz stosowaniu się do zasad HACCP, określają kryteria mikrobiologiczne na podstawie oceny ryzyka [6].
Badania fi zykochemiczne dostarczają precyzyjnych in-formacji o jakości produktów i surowców, wartości odżywczej i bezpieczeństwie zdrowotnym żywności. Jednym z ważniej-szych pomiarów jest ustalanie zawartości wody w produkcie.
Istnieją dwa podstawowe pomiary wody. Pierwszym, zawar-tość wody jest ilościowa lub objętościowa, mierzona w celu określenia całkowitej ilości wody zawartej w żywności. Drugi, to pomiar aktywności wody (aw) w produkcie. W produktach spożywczych woda jest ściśle związana strukturalnie i che-micznie. Aktywność wody jest ważnym wskaźnikiem dla bezpieczeństwa żywności. Na jego podstawie można przewi-dywać bezpieczeństwo żywności i stabilności w odniesieniu
do wzrostu mikroorganizmów, reakcji chemicznej, bioche-micznej i fi zycznej [7,16].
Celem artykułu jest prezentacja uzyskanych wyników badań dotyczących aktywności wody (aw) oraz zawartości wody w otrębach i śrutach zbożowych, jako wskaźników decydujących o jakości zbóż, żywności i pasz.
MATERIAŁY I METODY
Materiał badawczy stanowiły otręby zbożowe i śruty róż-nego pochodzenia. Otręby i śruty: sojową, słonecznikową, rzepakową – zakupiono, natomiast pozostałe śruty zbożowe pozyskano bezpośrednio od rolników. Pasze pochodzące od rolników wytwarzane były bezpośrednio w gospodarstwach na bazie własnych zbóż i nasion roślin strączkowych. Śruty pochodzące od rolników różniły się doborem komponen-tów mieszanki jak i wielkością rozdrobnionych ziarniaków i nasion. W skład śrut wchodziły: jęczmień, pszenica, owies, żyto, soja i łubin biały w różnych proporcjach.
Pomiar wilgotności otrąb i śrut przeprowadzono na wago suszarce – 10g naważki materiału ważono z dokład-nością do 0,001g. Aktywność wody otrąb i śrut zbożowych mierzono w aparacie Aqua Lab, o dokładności ± 0,003 w temp. 25 ± 0,5 ºC. Pomiar przeprowadzano w 5 powtórze-niach.
WYNIKI I DYSKUSJA
Aktywność wody ma wpływ na wygląd, konsystencję, zapach i smak oraz podatność wyrobu na zepsucie. Kon-trola optymalnej aktywności wody, charakterystycznej dla danego produktu, pomaga w uzyskaniu najwyższej jakości, maksymalnej trwałości i zminimalizowaniu za-wartości substancji konserwujących. Dlatego też badanie aktywności wody odgrywa kluczową rolę w procesie kon-troli jakości produktów żywnościowych, farmaceutycznych i kosmetycznych. Występowanie w paszach drobnoustrojów chorobotwórczych stwarza ryzyko przeniesienia ich, poprzez zwierzęta, na surowce i produkty żywnościowe pochodze-nia zwierzęcego, co zagraża zdrowiu człowieka [11]. Stałe narażenie zwierząt na drobnoustroje licznie występujące w otoczeniu lub w paszy powoduje produkcję cytokin pro-zapalnych, aktywację odpowiedzi ostrej fazy, zużywanie Celem pracy zaprezentowanej w artykule było określenie aktywności wody i jej zawartości w otrębach i śrutach zbożowych wytwarzanych w gospodarstwach na bazie własnych zbóż i nasion roślin strączkowych oraz w otrębach i śrutach zakupionych.
Na podstawie wskaźnika aktywności wody dokonano analizy zagrożeń mikrobiologicznych, jakie mogą być wywołane przez bakterie, drożdże lub pleśnie. W większości badanych otrąb i śrut zbożowych aktywność wody aw była na poziomie od 0,75 do 0,60. W tym zakresie głównie rozwijają się pleśnie. Grzyby pleśniowe wytwarzają mikotoksyny, które są szkodliwe dla ludzi i zwierząt. Natomiast w śrutach poekstrakcyjnych (sojowej, rzepakowej i słonecznikowej) aktywność wody była niska i wynosiła poniżej 0,46.
składników odżywczych na procesy anaboliczne i stymu-lację produkcji leptyny, co prowadzi do obniżenia produk-cyjności [4]. Zanieczyszczenie pasz przez grzyby niesie ryzyko zakażeń grzybiczych, alergii, a przede wszystkim mikotoksykoz. Jest to szczególnie niebezpieczne, biorąc pod uwagę, że mikotoksyny mogą wykazywać właściwości karcerogenne, mutagenne, teratogenne lub estrogenne. U zwie-rząt powodują także zmniejszenie wykorzystania paszy, pogorszenie stanu zdrowia oraz immunosupresję.
Pozim aktywności wody (aw) jest ważnym wskaźnikiem bezpieczeństwa żywności. Wskaźnik ten przewiduje bezpie-czeństwo żywności i stabilność w odniesieniu do wzrostu mikroorganizmów, reakcji biochemicznych i fi zycznych.
Poprzez pomiar aktywności wody środków spożywczych można przewidzieć, które mikroorganizmy będą potencjal-nym źródłem zakażenia i zepsucia. Na rozwój mikroorga-nizmów w produktach żywnościowych ma wpływ szereg czynników m.in. temperatura, pH, jednak aktywność wody może być najważniejszym czynnikiem w kontrolowaniu zepsucia. Kontrolowanie tego wskaźnika w istotny sposób może pomóc w utrzymaniu stabilności fi zycznej, chemicznej i enzymatycznej żywności.
Jednym z celów zapewnienia bezpieczeństwa żywności jest zapobieganie rozwojowi szkodliwych mikroorganizmów i wzrostowi produkcji przez nie toksyn. Scott (1957) [14]
wykazał, że poszczególne rodzaje mikroorganizmów roz-wijają się przy odpowiednim poziomie aktywności wody, poniżej której ich rozwój jest zahamowany (Tabela 1.). Dolną granicę dostępnej wody dla rozwoju drobnoustrojów określa aktywność wody w produkcie, a nie jej zawartość.
Badane otręby i śruty różniły się znacznie od siebie zawartością wody (obrazuje Tabela 2). W badanych otrębach aktywność wody była zbliżona do ok. 0,6 przy wilgotności ok. 12%. Jedynie u otrąb owsianych aw była niższa i wynosiła 0,525 przy wilgotności 11,2%.
Natomiast z przebadanych śrut najmniejszą zawartość wody – wilgotność miała śruta sojowa (6,3%), a słonecznikowa i rzepakowa miały zbliżoną wartość ok. 7%. Śruty poek-strakcyjne odznaczały się niską aktywnością wody poniżej 0,46. Również dwie śruty zbożowe miały aw na podobnym poziomie, jednak przy dużo wyższej wilgotności (10,4%
i 11,2%). Widać z tego, że aktywność wody nie zależy od zawartości wody całkowitej.
Aktywność wody (aw)
Mikroorganizmy, których rozwój
następuje przy podanej aktywności wody Przykładowe produkty żywnościowe
1,00 – 0,95 Pseudomonas, Escherichia coli, Proteus, Shigells, Klebsiella, Bacillus, Clostridium perfringens, niektóre drożdże
Żywność łatwo psująca się (owoce świeże i z puszki, warzywa, mięso, ryby) przetwory mleczne; kiełbasa i chleb; żywność zawierająca do 110g sacharozy na 1 kg lub 7% NaCl
0,95 – 0,91
Salmonella, Vibrio parahaemolyticus, C. botulinowej, Serratia, Lactobacillus, Pediococcus, niektóre pleśnie, drożdże (Rhodotorula, Pichia)
Niektóre gatunki sera (Cheddar, Szwajcarski, Muenster, Provolone), wędliny (szynka), niektóre skoncentrowane soki owocowe zawierające 55% sacharozy lub 12% NaCl
0,91 – 0,87 Niektóre drożdże (Candida, Torulopsis, Hansenula), Micrococcus
Suszone kiełbasy (salami), ciasta biszkoptowe, chude sery, margaryna, żywność zawierająca 65%sacharozy lub 15%
NaCl
0,87 – 0,80 Większość pleśni Mycotoxigenic penicillia, Staphylococcus aureus, większość Saccharomyces (bailii) spp., Debaryomyces
Skoncentrowane soki owocowe, słodzone skondensowane mleko, syropy owocowe, czekoladowe, mąka, ryż, nasiona roślin strączkowych wilgotności 15-17%
0,80 – 0,75 Większość bakterii halofi lnych, Mycotoxigenic aspergilli Konfi tury, marmolady, owoce kandyzowane, miękkie cu-kierki
0,75 – 0,65 Pleśnie kserofi lne (Aspergillus chevalieri, A. candidus, Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus
Owies o wilgotności ok. 10%, galaretki, melasa, cukier trzcinowy, niektóre suszone owoce, orzechy
0,65 – 0,60 Drożdże osmofi lne (Saccharomyces rouxii), niektóre pleśnie (Aspergillus echinulatus, Monascus bisporus)
Suszone owoce zawierające 15-20% wilgoci, niektóre toffi i karmelki; miód
<0,60 Brak
Tabela 1. Wpływ aktywności wody na rozwój mikroorganizmów dla wybranych produktów żywnościowych wg Beuchata (1981) [1]
Źródło: Beuchat L.R. 1981. Microbial stability as affected by water activity. Cercal Foods World, 26 (7): 347-449.
U pozostałych śrut zbożowych aktywność wody była na wyższym poziomie, jednak nie przekraczała 0,80. W paszach, których aw jest na poziomie 0,75 do 0,60 rozwijają się głównie pleśnie. Większość śrut zbożowych miała aktywność wody na tym poziomie. Grzyby pleśniowe rozwijając się wytwarzają mikotoksyny, które są szkodliwe dla ludzi i zwierząt. Miko-toksyny są wtórnymi metabolitami wytwarzanymi głównie przez grzyby z rodzajów Aspergillus, Penicillium i Fusarium.
Substancje te mogą być produkowane przez grzyby zarówno w czasie wzrostu roślin, jak i w czasie ich przechowywania i przetwarzania. Związki te mogą wywoływać działanie fi to-toksyczne, zootoksyczne jak również są szkodliwe dla innych mikroorganizmów [9]. Obecnie do mikotoksyn zaliczono ok. 400 związków. Pod względem toksykologicznym w skali światowej istotne znaczenie ma 5 klas mikotoksyn: alfatok-syny, zearaleon, ochratokalfatok-syny, fumonizyny i trichoteceny [15].
Tworzenie mikotoksyn powiązane jest z nadmiernym uwodnieniem magazynowanych produktów. Niewłaściwa praktyka przechowywania zbóż wpływa na niską jakość produktów zbożowych [5]. Grzyby produkujące mikotok-syny rozwijają się w temperaturze o zakresie 10-40°C, przy pH 4-8, na suchej powierzchni lub na produktach zbożowych o wilgotności 12-13%. W badanym materiale cztery z czter-nastu pasz miało taką wilgotność.
Ze względu na znaczną odporność mikotoksyn odkaża-nie silodkaża-nie zaodkaża-nieczyszczonych plonów jest zadaodkaża-niem bardzo trudnym. Skutecznym rozwiązaniem jest identyfi kacja skażonych produktów i wycofanie ich z łańcucha pokar-mowego. Priorytetowe jest opracowanie i wykorzystanie efek-tywnych metod kontroli, mających zastosowanie w całym łańcuchu produkcji żywności [10,12].
Obecność i zawartość mikotoksyn w ziarnie zbóż i paszach stanowi ważny wskaźnik ich jakości. Ocenia się, że miko-toksyny corocznie powodują zniszczenie lub pogorszenie
jakości ok. 20-25% zbóż, a w konsekwencji straty w hodowli zwierząt. Spożycie toksyn powoduje mikotoksykozy – choroby u zwierząt gospodarskich, takie jak: uszkodzenia i nowotwory wątroby w przypadku afl atoksyn, uszkodzenia nerek w przypadku ochratoksyny A, zaburzenia płodności trzody spowodowane przez zearalenon, utratę łaknienia i wymioty u trzody wywołane spożyciem z paszą deoksy-niwalenolu. Ostre postacie zatruć występują w hodowli stosunkowo rzadko i ważniejszym problemem są stany dłu-gotrwałych mikotoksykoz, objawiające się spadkiem przyro-stów, zmniejszeniem współczynnika wykorzystania paszy bądź zwiększoną liczbą brakowanych zwierząt [2,3, 8,13].
Jakość pasz musi być wysoka, aby nie stwarzać warunków sprzyjających do rozwoju mikroorganizmów szkodliwych.
PODSUMOWANIE
Odpowiedni poziom aktywności wody warunkuje proce-sy życiowe drobnoustrojów i przebieg reakcji chemicznych.
Grzyby pleśniowe rozwijając się wytwarzają wtórne metabo-lity mikotoksyny, które są szkodliwe dla ludzi i zwierząt.
W większości badanych pasz aktywność wody (aw) była na poziomie od 0,79 do 0,60. Przy tej aw najlepiej rozwijają się grzyby pleśniowe (Aspergillus, Penicillium i Fusarium).
Cztery z badanych pasz posiadały aw poniżej 0,50, uniemoż-liwiającą w tych warunkach rozwój drobnoustrojów.
Mikotoksyny mogą być produkowane przez grzyby za-równo w czasie wzrostu roślin a także w czasie ich prze-chowywania i przetwarzania. Powstawanie tych związków powiązane jest z nadmierną wilgotnością (12-13%) magazy-nowanych produktów jak również z niewłaściwą praktyką przechowywania i niską jakością produktów zbożowych.
Aby nie stwarzać warunków sprzyjających rozwojowi mikroorganizmów szkodliwych, jakość pasz (co jest nie-zmiernie trudne) musi być wysoka.
Lp. Rodzaj produktu Zawartość wody [%] Aktywność wody [aw]
1. Otręby owsiane 11,2 0,525
2. Otręby jęczmienne 12,8 0,634
3. Otręby pszenne 12,0 0,639
4. Otręby żytnie 12,7 0,643
5. Śruta zbożowa 13,4 0,795
6. Śruta zbożowa 10,4 0,393
7. Śruta zbożowa 11,2 0,458
8. Śruta zbożowa 10,4 0,769
9. Śruta zbożowa 11,8 0,725
10. Śruta zbożowa rozgniatana 10,1 0,759
11. Śruta zbożowa grubo mielona 10,4 0,759
12. Śruta sojowa (poekstrakcyjna) 6,3 0,459
13. Śruta słonecznikowa (poekstrakcyjna) 7,0 0,416
14. Śruta rzepakowa (poekstrakcyjna) 6,7 0,366
Źródło: Badania własne.
Tabela 2. Pomiar zawartości wody – (wilgotności) i aktywności wody w otrębach i śrutach zbożowych
LITERATURA
[1] BEUCHAT L.R. 1981. Microbial stability as affected by water activity. Cercal Foods World, 26 (7): 347-449.
[2] CHELKOWSKI J. 1997. Mikotoksyny i grzyby toksyno-twórcze w paszach. Drobiarstwo 1: 5-9.
[3] CHELKOWSKI J., 2004. Znaczenie mikotoksyn w hodowli zbóż. Hodowla Roślin Nasiennych 3: 36-40.
[4] COLDITZ I. G. 2002. Effects of the immune system on metabolism: implications for production and disease resistance in livestock. Livest. Prod. Sci., 3, 257-268.
[5] COULUMBE R.A. 1993. Symposium biological action of mycotoxins. Journal of Dairy Science 76, 880-891.
[6] DZIENNIK URZĘDOWY UNII EUROPEJSKIEJ ROZPO-RZĄDZENIE (WE) NR 183/2005 PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY z dnia 12 stycznia 2005 r.
ustanawiające wymagania dotyczące higieny pasz.
[7] FONTANA A.J. 1998. Water activity: Why it is important for food safety. Presented at the First NSF International Conference on Food Safety, November 16-18, 1998, Albuquerque, NM.
[8] GLENN A.E. 2007. Mycotoxigenic Fusarium species in animals feed. Animal Feed Science and Technology, 137, 3-4: 213-240.
[9] PACKA D. 2006. Mikotoksyny zagrożeniem dla ludzi, zwierząt i roślin. Rolnicze ABC, 11, 5-6 XI.
[10] QUELLIEN J. 2002. Les mycotoxines. Le projet no QLK 1-CT-2000-00040. Institut National de la Recherche Agronomique, Paris. [http://www.nutrition.org.uk].
[11] SADKOWSKA-TODYS M. STEFANOFF P. ŁABUŃSKA E. 2005.
Zatrucia i zakażenia pokarmowe w Polsce w 2003 roku.
Przegląd Epidemiologiczny, 59, 269-279.
[12] SAEGER S., SIBANDA L., PAEPENS C., LOBEAU M., DELMULLE B., BARNA-VETRO I., VAN PETEGHRM C.
2006. Novel developments in rapid mycotoxin detection.
Mycotoxin Research 22, 2: 100-104.
[13] SCHRÖDTER R. 2004. Infl uence of harvest and storage conditions on trichothecenes levels invarious cereals.
Toxicology Letters (Amst.) 153, 1: 47-49.
[14] SCOTT W.J. 1957. Water relations of food spoilage microorganisms. Advences ni food Research, 7: 83-127.
[15] STĘPIEŃ M., SOKÓŁ-LESZCZYŃSKA B., ŁUCZAK M. 2007.
Mykotoksyny, produkty spożywcze a zdrowie człowieka.
Postępy Mikrobiologii, 46, 167-177.
[16] TAOUKIS, P., BREENE W., LABUZA TP. 1988. Interme-diate moisture foods. Advances in Cereal Science and Technology, 9:91-128.