Ekonomska opravdanost, tržište i perspektiva u budućnosti

Lutz Popper, „Mühlenchemie GmbH & Co KG“ Ahrensburg, Nemačka
Prevod: dipl. inž. Vladimir Filipović
Izvor: „Mlinpek Zavod“

.
Rast svetske populacije predstavalja izazov za proizvođače osnovnih namirnica. Projekcija rasta od 2007. do 2050. predviđa prosečnu stopu rasta populacije od 0,8% sa 6,7 milijardi na 9,3 milijardi ljudi. Pod uslovom da potrošnja osnovnih žitarica ostane ista, proizvodnja žita i pirinča bi trebalo da poraste sa 600 miliona tona za svaku žitaricu na 850 miliona tona, a proizvodnja kukuruza bi trebalo da poraste sa sadašnjih 850 miliona tona na 1000 miliona tona, tabela 1.

Ove vrednosti ne uzimaju u obzir rastuću potražnju za biodizelom. Još uvek je potrebno mnogo istraživanja na polju nauke i ekonomije, pošto je proizvodnja pšenice u velikim žitnicama konstantna tokom protekle dekade. Jedan od pristupa bi mogao biti povećanje tolerancije pšenice na sušu, toplotu i kišu, u cilju uzgajanja pšenice na manje pogodnim regionima planete.
Razvoj ovog tržišta utiče na celokupan lanac proizvodnje hrane, uključujući i proizvođače aditiva i enzima.

Trenutno tržište pekarskih enzima se procenjuje na 200 miliona dolara. Iako se udeo pekarskih enzima u celokupnom tržištu enzima neće povećati (5%), njihova potrošnja će rasti sa povećanom opštom potražnjom za enzimima, na procenjenih 300 miliona dolara do 2011.

U istom periodu, ukupno tržište za prehrambene enzime se očekuje da raste brzinom od skoro 6% do cifre od oko 1,2 milijarde dolara.

Ovaj rast podstiče shvatanje da su enzimi prirodan način za poboljšanje efikasnosti i kvaliteta koji mogu da zamene upotrebu hemikalija. Sve niže cene koje su posledica konkurencije na tržištu i konsolidacije prehrambene industrije daju dodatni podstrek.
Većinu novih enzima će proizvoditi genetski modifikovani organizmi, a neki enzimi će se čak dobijati „proteinskim inženjeringom“, odnosno promeniće se njihova originalna aminokiselinska sekvenca, iako postoji otpor tržišta protiv enzima od genetski modifikovanih organizama.

Kao i proteklih godina osobine postojećih enzima i kombinacija enzima se konstantno poboljšavaju, stvarajući šire polje za upotrebu i povećanu potražnju. Najefikasnija pogonska sila rasta će i dalje biti inoviranje.

Odabrana su tri tržišta za praćenje razvoja segmenta pekarskih enzima, u Americi, Evropskoj Uniji i Kini.

Na američkom tržištu godišnja stopa rasta se uprosečuje na 7,2% do 2010, sa prihodima od oko 70 miliona dolara na kraju tog perioda.

Na evropskom tržištu početni nivo tržišta enzima je veći, ali usled niže stope rasta od 4,5%, tržište će imati obim od samo 80 miliona dolara 2010. godine.

Očekivana stopa rasta kineskog tržišta je veća, u proseku 9,5% do 2013. godine, međutim, početna pozicija je mnogo niža, sa prihodima koji iznose samo 13% prihoda evropskog tržišta pekarskih enzima.

Tržište Azije-Pacifika se očekuje da raste istom brzinom kao i američko tržište, dok rast afričkog i tržišta Latinske Amerike će biti bliži rastu evropskog tržišta.

Opšti zahtevi i trendovi se značajno razlikuju između razvijenih tržišta i tržišta u razvoju.
Razvijena tržišta uglavnom traže:
smanjenje cena klasičnih enzima,
nove enzime sa novim funkcijama,
enzime za zamenu hemikalija,
enzime za povećanje roka trajanja pekarskih proizvoda sa mekom sredinom,
razdvajanje enzima od konvencionalnih i genetski modifikovanih organizama.
Tržišta u razvoju uglavnom traže:
– klasične enzime,
– regulisanu cenu hleba u nekim regionima, ne dopuštajući da se dodatkom sastojaka ona povećava prinos zapremine, kao glavni cilj
– različite osobine pšenice, kao glavni izazov
– kompenzaciju gubitka performansi mešanih vrsta brašna.
.

Nedavni razvoj enzima

Enzimi koji se trenutno najviše koriste u pekarskoj industriji su: fungalna α-amilaza, hemicelulaza (koja se sastoji od pentozanaze i ksilanaze), lipolitički enzimi (lipaze, fosfolipaze, galaktolipaze, itd.), glukooksidaza, proteaza (endo-peptidaza), intermedijarna termostabilna α-amilaza i glukoamilaza.
Nedavni razvoj enzima uključuje asparginazu radi izbegavanja stvaranja akrilamida, sulfhidril oksidazu za jačanje testa, feruloil esterazu kao reološki alat za poboljšanje stvaranja ukusa i povećanja nutritivne vrednosti pekarskih proizvoda i specifičnijih lipolitičkih enzima koji ne deluju na trigliceride u hlebu i kolačima koji u recepturama imaju šortening ili puter i mogu da budu zamena za jaja.
Akrilamid je potencijalno kancerogeno jedinjenje koja se nalazi u pečenim i prženim namirnicama. Proizvodi od krompira, vafli, biskviti i dvopek su najugroženiji. Formira se tokom Majardovih reakcija (karamelizacije). Trenutno nema definisanih granica za akrilamid u hrani, međutim postoje „pragovi upozorenja“ u pojedinim zemljama.
Aminokiselina aspargin je ključno jedinjenje u formiranju akrilamida. U švedskoj studiji (Holmgren, 2007), dodavan je aspargin koji je povećao nivo akrilamida od 80 ppm do 6000 ppm. Uglavnom se akrilamid formirao u kori (99%), što ukazuje da na formiranje utiče temperatura i/ili vlaga.
.

Tamniji proizvodi imaju veće sadržaje akrilamida

Dodatak šećera ili njihovo enzimsko uklanjanje nije imalo uticaja na akrilamid. Temperature iznad 200°S smanjuju krajnju vlažnost proizvoda, a prašak za pecivo, posebno amonijum bikarbonat povećava sadržaj akrilamida, dok fermentacija kvasaca smanjuje sadržaj.

Razlaganje aspargina asparginazom „Innovase ASP“ je efikasan način za smanjivanje stvaranja akrilamida. Enzim je aktivan u rN opsegu 5-8,5 i pri 30-60°S, stoga je u optimalnom opsegu u većini pekarskih operacija. U testovima sa dvopekom „Innovase ASP“ je smanjio sadržaj akrilamida na manje od 25%, a u testovima sa vafel proizvodima „Innovase ASP“ ga je smanjio na oko 10% od originalne vrednosti.
.

Poboljšanje pekarskih osobina

Nekoliko oksidaza se koriste za poboljšanje pekarskih osobina brašna, posebno stabilnosti testa i mehaničke tolerancije.
Zajednički princip za većinu oksidaza koje se koriste u pekarstvu je njihova reakcija sa mono- ili oligosaharidima ili drugim glikozidima u kojoj se stvaraju karboksilne grupe i vodonik peroksid. Zatim, vodonik peroksid reaguje kao nespecifičan oksidant, oksidujući dostupne elektronske donore u testu, uključujući i sulfhidrilne grupe. To za rezultat ima stvaranje ili zaštitu disulfdnih mostova koji učvršćuju testo.

Dodatno, dolazi do stvaranja gela pentozana i feruloil rezidua kao posledica oksidacije, koji povećava moć upijanja vode. Nepoželjan propratni efekat oksidacije je i oksidacija nezasićenih masti, što dovodi do stavranja nepoželjnog ukusa.
Određeni pekarski proizvodi od zamrznutog i lisnatog testa, kao što su kroasani, posebno mogu biti pogođeni. Stoga, upotreba gliko-oksidaze kao opšteg enzima za poboljšanje testa nije preporučena.

Sulfhidril-oksidaza (SOX EC 1.8.3.2) specifično oksiduje sulfhidrilne grupe proteina i peptida. Vodonik peroksid se takođe formira u ovoj reakciji, ali u odnosu sa brojem oksidovanih sulfhidrilnih grupa, mnogo manje se stvara vodonik peroksida u reakciji sa SOX nego sa gliko-oksidazama.

U testovima na pekarskim proizvodima SOX iz S. serevisiae je pokazala dobar potencijal, posebno u primeni kod laminiranog testa i testa produžene fermentacije.

Dalje, moguća je delimična zamena askorbinske kiseline koja se koristi kao stabilizator testa. Hleb sa redukovanom askorbinskom kiselinom je imao svetliju boju sredine. Razlog ovog efekta nije jasan. Kod puter kroasana koji su napravljeni od smrznutog testa, nije primećeno formiranje stranog ukusa, dok su uzorci tretirani sa GOX-om su razvili strani miris.
.

Ferulična kiselina doprinosi mehaničkoj stabilnosti

U testu od pšeničnog ili ražanog brašna, ferulična kiselina doprinosi mehaničkoj stabilnosti preko apsorpcije vode i stabilizacije glutena. Prekomerna stabilnost može da za rezlutat da ograničen prinos zapremine tokom procesa izrade hleba.
Kao i ostale hemicelulaze i esteraza ferulične kiseline je sposobna da omekša ksilan/gluten kompleks otpuštajući vodu iz gela i raskidajući kovalentne veze.

Za razliku od najčešće korišćenih hemicelulaza koje deluju na endo 1-4 β ksilanske veze na polimeru ksilana, esteraza ferulične kiseline razdvaja bočne veze između rezidua galaktoze i ferulične kiseline. Obe aktivnosti poboljšavaju mogućnost širenja testa i zbog toga se mogu koristiti za povećanje prinosa zapremine. Ovaj enzim ima i značajan uticaj na reologiju testa.

Testovi na alveografu su pokazali da je moguće postići značajno smanjenje odnosa žilavosti i dužine krive (P/L), dok je rad deformacije ostao isti u širokom opsegu doziranja, tabela 2. Pri produženom vremenu odmaranja (120 minuta) rad deformacije je bio bliži netretiranom brašnu, iako je P/L odnos bio smanjen na 0,46, sa početnih 0,66.

Rastegljivost testa može da se poveća za oko 30%.

Jasno je da su enzimi sposobni da delimično hidrolizuju veze između glutena i arabinoksilana (Hoseney i Faubion, 1981) i/ili da razlože gel pentozana, što dovodi do otpuštanja vode iz gela, koja zatim hidratiše gluten i omekšava ga. Enzim takođe smanjuje viskozitet suspenzije brašna, npr. za testo vafla.
.

Budući rast

Jedan od potencijalnih razloga za budući rast tržišta pekarskih enzima je i glutenska zamena. Globalni porast cena pšenice pojačava tendenciju zamene skupe pšenice sa visokim sadržajem glutena i dobrim pecivnim osobinama jeftinijom pšenicom. Nedostatak glutena i pecivnih osobina se može, bar delimično, dopuniti dodatkom funkcionalnih sastojaka kao što su enzimi.
Još jedan od razloga za budući rast tržišta pekarskih enzima je rok trajanja, koji podrazumeva mikrobiološku stabilnost, kao i nežnost sredine hleba. Obe ove karakteristike su veoma bitne usled novih trendova centralizovanja pekara sa velikom proizvodnjom i zbog toga dužim transportom do krajnjeg potrošača.
.

Literatura

1. Bühler AG, 2007. Personal comunication
2. Freedonia, 2007. Freedonia Focus on enzymes (FF35017). The Freedonia Group Inc, Cleveland, USA
3. Frost & Sullivan, 2005. The U.S. Enzymes for Food Applications Markets (A660-88). Frost & Sullivan Ltd, Londnon, UK.
4. Frost & Sullivan, 2007. Strategic Analysis of Chinese Food Enzymes Markets (P074-88). Frost & Sullivan Ltd, London, UK.
5. Holmgren, L. 2007. Control of acrylamide formation by processing and formulation, 3rd Int. Mühlenchemie Symposium, June 14-15, Hamburg, Germany.
6. Hoseney, R.C. And Faubion, J.M., 1981. A mechanism for the oxidative gelation of wheat flour water-soluble pentosans, Cereal Chem. 58(5), 421-424.
7. Nagarajan, S. 2006. Quality Characteristics of Indian Wheat. In: Future of Flour. Popper, L., Freund, W. & Schäfer, W. (Eds.), Agrimedia Verlag Hamburg, Germany.
8. USDA, 2007. Grain World Markets and Trade.