Autor: Zdravko Šumić
Mentor: Prof. dr Ljiljana Petrović
.

.

UVOD

Zamrzavanje je anabiotički postupak konzervisanja, što znači da nije cilj zamrzavanja da se unište mikroorganizmi, već da se stvore uslovi koji onemogućavaju njihovu aktivnost. Namirnica je sačuvana sve dok je temperatura niska, kada se namirnica odmrzne mikroorganizmi se opet aktiviraju.

U poređenju sa ostalim metodama konzervisanja zamrzavanjem se najbolje očuvaju osnovni nutritivni sastojci i labilne komponente kao što su vitamini.

U ovom radu su opisani glavni principi proizvodnje i obrade smrznutog voća (inspekcija sirovog materijala, predtretman, pakovanje, proces smrzavanja i držanje u hladnjačama) i prikazani su savremeni načini očuvanja senzorskog i nutritivnog kvaliteta i zaštite smrznutog voća.
.

PRINCIPI SMRZAVANJA

Proces smrzavanja smanjuje temperaturu hrane sve dok njen toplotni centar (mesto sa najvišom temperaturom na kraju procesa smrzavanja) ne dostigne -18^oC, sa pratećom kristalizacijom vode, glavnom komponentom biljnog tkiva. Voda u voću i proizvodima od voća zauzima 85-90% njihovog celokupnog sastava. Sa fizičke tačke gledišta, tkivo povrća i životinja se može smatrati razblaženim rastvorom vode, koja je prirodni medijum gde se odigravaju hemijske i biohemijske ćelijske reakcije i razvijaju mikroorganizmi. Kristalizacija vode tokom smrzavanja smanjuje aktivnost vode (a_w) u ovim tkivima i kao posledica toga dolazi do smanjenja hemijskih i biohemijskih reakcija i razvoja mikroorganizama. Smrzavanje takođe obuhvata korišćenje niskih temperatura što dovodi do usporavanja reakcija kako se temperatura snižava. Proučavanje promene temperature tokom smrzavanja je osnova za razumevanje promena u proizvodu koje se dešavaju u toku procesa smrzavanja. Slika 1 pokazuje tipičnu krivu smrzavanja na različitim temperaturnim nivoima. Kada se proizvod ohladi do 0^oC, stvara se led (pogledati deo A-S, slika 1). Tačna temperatura na kojoj se formira prvi kristal leda zavisi od vrste proizvoda i posledica je koncentrisanja supstanci nezavisno od sadržaja vode. Na primer, voće sa visokim sadržajem vode (≈90%) ima tačku smrzavanja ispod -2^oC ili -3^oC, dok meso sa manjim sadržajem vode (≈70%) ima tačku smrzavanja -1^oC; glavna razlika je u visokoj koncentraciji šećera i organske kiseline u voću. Formiranje leda se javlja nakon što proizvod dostigne temperaturu ispod tačke smrzavanja (-5^oC do -9^oC) za samo nekoliko sekundi. Ovaj proces je poznat kao super-hlađenje (tačka S na slici 1).

Slika 1. Tipična kriva smrzavanja na različitim brzinama smrzavanja: (a) veoma sporo, (b) brzo, (c) veoma brzo (Hui, 2006)

Nakon toga, usled oslobađanja toplote tokom formiranja prvog leda, temperatura se povećava sve dok se ne dostigne tačka smrzavanja (tačka B na slici 1). Deo B-C na slici 1 odgovara smrzavanju najvećeg dela vode u tkivima na temperaturi koja je praktično stalna, sa negativnim padom od tačke smrzavanja zbog koncentrisanja rastvora. Porast koncentracije rastvora, kako dolazi do smrzavanja, uslovljava da nesmrznuti deo prolazi fizičke promene u pogledu jonskih vrednosti, pH i viskoziteta. Ovo povećava rizik od enzimskih i hemijskih reakcija, tj. enzimskog posmeđivanja i oksido-redukcionih reakcija, sa lošim efektima na kvalitet smrznutog voća. Što je kraći B-C deo kvalitet smrznutog voća je veći. Ovo znači da brzo smrzavanje daje bolji kvalitet smrznutog voća (videti krive b i c na slici 1). Deo C-D odgovara hlađenju proizvoda sve do temperature skladištenja sa znatnim porastom koncentracije rastvora u nesmrznutom delu. Ispod -40^oC, novoformirani led se ne može uočiti. Do 10% vode može biti nezaleđeno. To je voda spojena sa makromolekularnim strukturama proteina ili polisaharida koji učestvuju u fizičkim i biohemijskim reakcijama. U smrznutoj hrani odnos između smrznute vode i ostatka rastvora zavisi od temperature i početne koncentracije rastvora (Hui, 2006).

Prisustvo leda i povećanje koncentracije rastvora ima značajan efekat na reakcije i stanje matriksa voća. Koncentracija rastvora se povećava kako smrzavanje napreduje; i zbog toga rastvor nesmrznutog matriksa može iscureti iz ćelijskih struktura dovodeći do gubitka turgora (pritisak u biljkama) i unutrašnjeg oštećenja. Oštećenje podstaknuto rastvorom može da se pojavi bilo da je smrzavanje brzo ili sporo. Da bi se sprečilo oštećenje ćelije vodenim rastvorima se obično dodaju krioprotektori, kao što su šećeri (Hui, 2006).
.

Brzina smrzavanja

Kontrolisanje brzine smrzavanja je važan aspekt smanjenja oštećenja ćelije, koji uzrokuje gubitak kvaliteta u smrznutom voću. Postoje tri tipa ćelijskog oštećenja usled smrzavanja:

• oštećenje podstaknuto rastvorom,
• osmotsko oštećenje i
• strukturalno oštećenje.

Iako je oštećenje podstaknuto rastvorom prisutno kod brzih i sporih procesa smrzavanja, ono se može minimizirati smanjenjem brzine zamrzavanja. Osmotska i strukturalna oštećenja zavise od brzine smrzavanja.

Brzina smrzavanja je brzina kojom hladni front ide od površine ka unutrašnjosti proizvoda i zavisi od korišćenog sistema smrzavanja (mehaničkog ili kriogenog), početne temperature proizvoda, veličine i oblika pakovanja i vrste proizvoda. Proces smrzavanja (kao funkcija brzine) može se definisati na sledeći način (Kennedy, 2000):

• spor, 1 cm/h,
• polu brz, 1-5 cm/h,
• brz, 5-10 cm/h i
• veoma brz, 10 cm/h.

Uopšteno, brzo smrzavanje daje bolji kvalitet smrznutog voća. Brzina između 5 i 10 cm/h za „pojedinačno brzo smrzavanje“ je efikasan način da se dobije smrznuto voće visokog kvaliteta. Brzina smrzavanja je veoma važna kod biljnog tkiva pošto to određuje veličinu, oblik i status kristala leda, faktora koji utiču na celovitost ćelijskog zida. Ako je brzina smrzavanja veoma spora, veliki kristali leda se polako formiraju na spoljašnjem delu ćelija i voda iz ćelija izlazi usled osmotskog pritiska (slika 2, gore). Ćelijske membrane se oštećuju tokom odmrzavanja i kao posledica toga dolazi do curenja vode.

Slika 2. Formiranje kristala leda u tkivu biljaka, sporo (slika 2, gore) i brzo (slika 2, dole), (Hui, 2006)

Takođe, kod sporog hlađenja formiraju se veliki i oštri kristali leda i oni mogu uzrokovati oštećenje osetljivih organela i membrana ćelije. Kao posledica mogu se osloboditi enzimski sistemi i njihovi supstrati što dovodi do različitih efekata, poput gubitka mirisa i boje, promene strukture i drugo. Ovi efekti se mogu preduprediti tretmanom pre smrzavanja, dodavanjem hemikalija ili blanširanjem, termičkim tretmanom koji denaturiše enzime. Kod brzog procesa smrzavanja, mali i okrugli kristali leda se istovremeno povećavaju i unutar i van ćelije i strukturalna i osmotska oštećenja su minimalna (slika 2, dole). Iako je brzo smrzavanje bolje od sporog smrzavanja kod voća i povrća, značaj brzine smrzavanja ponekad se može izgubiti. Početna prednost dobijena brzim smrzavanjem se može izgubiti tokom čuvanja u hladnjači usled ponovne kristalizacije kao posledice oscilovanja temperature skladištenja. Ovo se dešava usled povećanja zapremine, unutrašnjeg stresa i fenomena širenja i skupljanja (Hui, 2006).
.

FAKTORI KOJI UTIČU NA KVALITET SMRZNUTOG VOĆA

Smrzavanje voća usporava, ali ne zaustavlja fizičke, hemijske i biohemijske reakcije koje utiču na njihovo propadanje. Postoje spore promene u senzorkim i nutritivnim kvalitetima tokom smrzavanja koje postaju primetne tek nakon određenog vremenskog perioda. Zaštićeno, visoko kvalitetno smrznuto voće sa maksimalnim nutritivnim vrednostima se može proizvesti uz stalno kontrolisanje uslova. Ovo uključuje kontrolu temperature, mikrobiološke sigurnosti i zadržavanja hranljivih sastojaka.

Dva principa dominiraju kontrolom kvaliteta i zaštitom smrznutog voća: faktori procesa pakovanja proizvoda (product-process-package factors, PPP) i faktori vremenske tolerancije temperature (time-temperature-tolerance factors, TTT). PPP faktore treba uzeti u obzir u ranom stadijumu proizvodnje smrznutog voća i oni su osnova komercijalnog uspeha proizvoda. PPP faktori su sledeći:

• Proizvod: Visoko kvalitetna smrznuta hrana zahteva visoko kvalitetne sirove materijale i sastojke.
• Proces: Brzina i efikasnost operacije smrzavanja i upotrebe dodatnih procesa.
• Pakovanje: Pakovanje daje fizičku i hemijsku barijeru.

TTT faktori održavaju kvalitet i sigurnost tokom skladištenja. TTT koncept se odnosi na odnos između temperature i perioda čuvanja u skladištu. Za različitu hranu, različiti mehanizmi rukovode brzinom propadanja kvaliteta i najuspešniji način određivanja maksimalnog vremena skladištenja hrane je da podvrgnemo hranu dugotrajnom skladištenju na različitim temperaturama. TTT odnos predviđa efekte promene ili variranja temperature na kvalitet smrznutog voća i u toku izloženosti u maloprodaji (Hui, 2006).

Zaštićeno, visoko kvalitetno smrznuto voće sa maksimalnim nutritivnim vrednostima se može proizvesti uz sledeće smernice:

• izbor odgovarajućih proizvoda za smrzavanje,
• PPP faktori,
• poznavanje efekata smrzavanja, čuvanja u hladnjači i odmrzavanja na tkivo voća koje dovodi do fizičkih, hemijskih i biohemijskih promena,
• stabilnost smrznutog voća (TTT faktori),
• odmrzavanje i
• mikrobiološki kvalitet i zaštićenost smrznutog voća.

.

Izbor odgovarajućih proizvoda za smrzavanje

Visoko kvalitetno smrznuto voće zahteva visoko kvalitetan sirovi materijal. Uopšteno, kvalitet se ne može dobiti iz procesa, ali se sigurno pri tom može izgubiti. Voće je najbolje kada se smrzne potpuno zrelo, ali i dalje čvrsto i na vrhuncu svog kvaliteta, sa zadovoljavajućom bojom, teksturom, mirisom i maksimalnom nutritivnom vrednošću. Velika razlika u kvalitetu smrznutog voća koja postoji između različitog voća i kultura se zasniva na hemijskim, biohemijskim i fizičkim karakteristikama koji određuju senzorski i nutritivni kvalitet. Razlike u strukturi ćelijskog zida, aktivnost enzima, količina pigmenata, šećeri, organske kiseline, isparljiva jedinjenja, vitamini C, A i E i druge komponente su faktori koji utiču na razlike u senzorskom i nutritivnom kvalitetu sirovog voća. Potencijali smrzavanja različitog voća i kultura se procenjuje praktičnom proverom posle smrzavanja, čuvanja u hladnjači i odmrzavanja voća.

Pogodnost vrsta i kultura za smrzavanje može se utvrditi na osnovu fizičkih (tekstura i boja), fizičko-hemijskih (pH, kiselost i gustina rastvora), hemijskih (isparljivost, pigmenti i polifenolna jedinjenja), nutritivnih (vitamini i sadržaj dijetalnih vlakana) i senzorskih (čvrstoća, boja i ukus) aspekata. Ovakva istraživanja su sprovedena na različitom voću kao što je kivi, mango, ananas, papaja, malina, jagoda. Drugi kriterijum za izbor odgovarajuće vrste ili kulture može biti enzimska aktivnost (polifenoloksidaza, peroksidaza, lipoksigenaza, itd.) u sirovom voću i tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači. Korišćenje vrsta sa niskom enzimskom aktivnošću, može smanjiti posmeđivanje, gubitak ukusa i mirisa, promenu boje i teksture (Thompson, 2003).

Očuvanje optimalnog kvaliteta voća za smrzavanje, u toku berbe i čuvanja do zamrzavanja, je teško ostvarivo. Potreba za efikasnom proizvodnjom često zahteva korišćenje mehanizacije u vreme kada je voće dostiglo prihvatljiv stepen zrelosti, kako bi se izbegla mehanička oštećenja. U slučaju klimateričnog voća (voće koje se bere pre nego što sazre, kod koga postoji porast u kvalitetu ukusa, soku, šećeru i drugim faktorima) postoje postharvest (posle-berbe) tehnike koje omogućavaju da se skladišti nezrelo voće u posebnim atmosferskim, temperaturnim i uslovima vlažnosti, sve dok ne dostigne odgovarajuću zrelost da bi se smrzlo. Neklimaterično voće (teži da zadrži kvalitete koje je imalo i pre branja, bez nekih korisnih promena), jagode, maline, itd. je najbolje brati kada je potpuno zrelo, ali i dalje čvrsto, odmah ohladiti i smrznuti što je pre moguće. Ipak, kvalitativne prednosti smrzavanja neposredno nakon branja voća, se ne mogu uočiti nakon dužeg perioda skladištenja (6-12 meseci) (Thompson, 2003).
.

Priprema, pred-tretman i pakovanje

Uspešno smrzavanje treba da zadrži početni kvalitet prisutan u sirovom voću odabranom za smrzavanje: svežina, odgovarajuća vrsta za smrzavanje, senzorske i nutritivne karakteristike. Zadržavanje ovog nivoa kvaliteta pre smrzavanja je faktor od velikog značaja za dobijanje visoko kvalitetnog smrznutog voća.
.

Priprema

Voće mora biti pripremljeno pre smrzavanja u skladu sa krajnjim korišćenjem smrznutog voća. Pranje, ispiranje, sortiranje, ljuštenje i sečenje voća nisu posebni koraci za smrzavanje voća; to su pripremne operacije slične drugim tipovima obrade, ali se moraju sprovesti brzo i sa velikom pažnjom kako bi se izbeglo oštećivanje krhkog tkiva voća. Ljuštenje, uklanjanje koštica i sečenje na kocke, kriške ili polovine su mehaničke operacije koje se često primenjuju. Smanjenje veličine proizvoda pre smrzavanja dovodi do bržeg smrzavanja i na kraju do boljeg kvaliteta smrznutog voća. Iz ekonomskih razloga, određeno voće poput breskvi, kajsija i šljiva se smrzava ucelo odmah nakon branja i ljuštenja; uklanjanje koštica i sečenje se radi nakon delimičnog odmrzavanja.

Konzumiranje voćnih sokova i nektara u svetu je u porastu zbog preporuke za hranljivijom i zdravijom ishranom. Voće i voćni sokovi ispunjavaju ove zahteve. Nektari i voćni sokovi se mogu dobiti iz svežeg voća, ali su prinosi veći ako se proizvode od smrznutog.

Danas, smrznuti sokovi predstavljaju važan segment međunarodne industrije pića. Priprema voća za smrznute sokove zahteva drugačije korake: presovanje, čišćenje, tretman toplotom i koncentrisanje. Takođe pirei i pulpe predstavljaju važan sastojak za industrijsku proizvodnju mlečnih proizvoda, kolača, sladoleda, želea i džemova (Jongen, 2002).
.

Pred-tretman

Važnost sadržaja enzima za kvalitet voća je široko proučavan. Enzimi kao što su polifenoloksidaze, peroksidaze, lipoksigenaze, katalaze i pektinmetilesteraze su uključeni u brzo propadanje voća tokom rukovanja nakon branja i obrade. Enzimi koji su neaktivni pre smrzavanja mogu proizvesti gubitak ukusa, mirisa, promenu boje, posmeđivanje i gubitak vitamina C i omekšavanje tokom držanja u hladnjači i odmrzavanja. Blanširanje vodom je najčešći način za inaktivaciju enzima povrća. Ovaj termički tretman uzrokuje denaturaciju proteinskog dela enzima i time inaktivaciju enzima. Ovim tretmanom se takođe uništavaju termički osetljivi hranljivi sastojci i gube jedinjenja rastvorljiva u vodi kao što su šećer, minerali i vitamini rastvorljivi u vodi. Blanširanje se retko koristi za voće zbog toga što se ono obično konzumira sirovo i tretman toplotom izaziva bitnu promenu teksture. Alternativa blanširanju voća je korišćenje sastojaka i hemijskih jedinjenja koji imaju isti efekat kao i blanširanje.

Blanširanje. Termički tretman u cilju inaktivacije enzima povrća može da se izvede potapanjem u vrelu vodu, blanširanjem parom ili mikrotalasnim blanširanjem. Blanširanje vrućom vodom se obično radi na temperaturama između 75^oC i 95^oC za 1-10 minuta, u zavisnosti od veličine povrća, odnosno veličine komada povrća dobijenih usitnjavanjem. Blanširanje vrućom vodom takođe uklanja vazduh iz tkiva i smanjuje pojavljivanje nepoželjne oksidacije tokom smrzavanja i držanja u hladnjačama. Blanširanje parom smanjuje gubitak jedinjenja rastvorljivih u vodi i energetski je efikasnije od blanširanja vodom. Od svih enzima koji učestvuju u gubitku kvaliteta povrća tokom obrade, peroksidaza i katalaza su najotporniji na toplotu i zato se mogu koristiti kao indikatori uspešnosti blanširanja. Uopšteno, kvalitetno blanširano povrće dozvoljava malu aktivnost peroksidaze i katalaze. Potpuna inaktivacija peroksidaze ukazuje na prekomerno blanširanje. Blanširanje takođe pomaže kod uništavanja mikroorganizama na površini povrća. Blanširanje uništava polupropustljivost ćelijskih membrana i uklanja ćelijski turgor. Smanjenje turgora se opaža kao omekšalost i nedostatak svežine i sočnosti, što su najvažnije senzorske karakteristike kod konzumiranja voća. Gubitak čvrstoće tkiva u blanširanom smrznutom voću nakon odmrzavanja ukazuje da blanširanje nije dobar pred-tretman voća.

Dodavanje hemijskih jedinjenja. Enzimi se mogu inaktivisati tretmanom voća sa različitim enzimskim inhibitorima. To su uglavnom aditivi protiv posmeđivanja kao što su sulfatna sredstva (sumpor dioksid ili neorganske sumporne soli) i askorbinska kiselina, koje se primenjuju potapanjem voća u različite rastvore pre smrzavanja. Enzimsko posmeđivanje koje uključuje enzim polifenoloksidazu je glavni razlog koji uzrokuje gubitak kvaliteta voća nakon branja i tokom obrade. Polifenoloksidaza katalizuje oksidaciju mono- i ortodifenola do kinina, koji može da se podvrgne daljoj oksidaciji i polimerizaciji i da formira braon pigmente ili reaguje sa aminokiselinama i proteinima koji podstiču nastanak braon boje (slika 3).

Slika 3. Reakcija posmeđivanja katalisana polifenoloksidazom (PPO)

Postoje tri mehanizma delovanja aditiva za sprečavanje posmeđivanja:

• direktna inhibicija enzima;
• interakcija sa posrednicima u procesu posmeđivanja kako bi se sprečile reakcije koje dovode do stvaranja braon pigmenata; ili
• se ponašaju kao sredstva smanjivanja, koja potpomažu obrnutu reakciju kinina do originalnog fenola (slika 3).

Tretman kiselinama kao što je potapanje u limunsku kiselinu ili rastvor hidrohlorne kiseline (1%) može biti komercijalni pred-tretman za kontrolu posmeđivanja i održavanja kvaliteta smrznutog orašastog voća. Iako svo voće sadrži jedinjenja polifenola, neko voće kao što su breskve, kajsije, šljive, trešnje, banane, jabuke i kruške pokazuju veću tendenciju za posmeđivanjem tokom procesa obrade. Danas se mnogo radi na razvoju prirodnih sredstava protiv posmeđivanja, kako bi se zamenili sulfati, najjači i najjeftiniji proizvod do sada, jer oni loše utiču na zdravlje asmatičara. Tako je pronađeno da su proizvodi Maillardove reakcije snažan jabučni inhibitor polifenoloksidaze. Takođe kriške nekog smrznutog voća poput jabuka i čerimoje (plod Annona cherimola) se u pred-tretmanu mogu potapati u rastvor natrijum-hlorida (0,1-0,5%) u kombinaciji sa askorbinskom ili limunskom kiselinom, kako bi se uklonio međućelijski vazduh i smanjile reakcije oksidacije (Jongen, 2002).

Tekstura voća se u velikoj meri menja smrzavanjem, čuvanjem u hladnjačama i odmrzavanjem. Voće ima tanak ćelijski zid bogat pektinom posebno u srednjem sloju između ćelija, i sa velikom količinom međućelijske vode, koja može da se smrzne što dovodi do oštećenja ćelija. Smrzavanje-odmrzavanje takođe ubrzava oslobađanje pektina, dovodeći do deesterifikacije pektina i omekšavanja voćnog tkiva. Brzina optimalnog smrzavanja smanjuje omekšavanje tkiva i curenje i dodatak kalcijumovih jona pre smrzavanja povećava čvrstinu voća nakon odmrzavanja. Ovi joni učvršćuju voće promenom strukture pektina. Kalcijum zadržava strukturu ćelijskog zida u voću povezujući se sa pektinskom kiselinom u zidovima ćelije kako bi se formirao kalcijum pektat. Potapanje u rastvor kalcijum hlorida (0,18% Ca) ili rastvor pektina (0,3%) poboljšava kvalitet smrznutih i odmrznutih jagoda (Jongen, 2002).

Osmotska dehidracija: Dodavanje šećera i sirupa. Potapanje voća u suv šećer ili sirupe je tradicionalni pred-tretman za očuvanje boje, ukusa, teksture i vitamina C i da bi se sprečilo posmeđivanje smrznuto-odmrznutog voća. Šećer ili sirupi se koriste kao krioprotektori jer izvlače vodu iz ćelija voća osmozom i kiseonik iz tkiva. Delimično odvajanje vode pre smrzavanja može smanjiti udeo vode koja se smrzava i smanjiti oštećenja kristalima leda, čineći smrznuto voće stabilnim. Pojavljuju se mala oštećenja ćelijske membrane i dolazi do smanjenja reakcija oksidacije i reakcija enzimskog propadanja. Proces dehidratacije pre smrzavanja je poznat kao dehidro-smrzavanje. Tokom osmotske dehidratacije, voda ističe iz voća do osmotskog rastvora, dok se osmotski rastvor prenosi iz rastvora u proizvod, obezbeđujući važno sredstvo za prekrivanje voća sa zaštitnim rastvorom ili funkcionalnim aditivima. Sirup se smatra boljim zaštitnim sredstvom od suvog šećera. Suv šećer se preporučuje za voće kao što su breskve isečene na kriške, jagode, smokve, grožđe, trešnje itd., koje proizvode dovoljno voćnog soka da rastvore šećer. Potapanje voća, celog ili isečenog u sirup omogućava bolju zaštitu od suvog šećera pošto se rastvor šećera prodire u voće. Najčešće se koriste koncentracije sirupa između 20% i 65%; oko 40% sirupa je dovoljno za većinu voća. Saharoza je osmotsko sredstvo najpogodnije za voće, a mogu se koristiti i druge supstance uključujući: glukozu, fruktozu, laktozu, L-lizin, glicerol, poliol (šećerni alkohol), maltodekstrin, skrobni sirup ili kombinacija ovih rastvora. Osmotska dehidracija se sprovodi na atmosferskom pritisku ili pod vakuumom

U razvoju osmotskih tretmana, vakuumska impregnacija predstavlja najnoviji vid. Zamena dela vode koja se smrzava spoljašnjim rastvorom se odvija pomoću pritiska, uz različite strukturalne promene. Vreme trajanja ovog postupka je kraće od trajanja tretmana kod osmotske dehidracije na atmosferskom pritisku.

Uspešna primena dehidro-smrzavanja i vakumska impregnacija voća predstavljaju savremene pravce razvoja tehnike smrzavanja voća. Zadržavanje boje, ukusa i vitamina C se postiže kod smrznuto-odmrznutih jagoda, malina i drugog bobičastog voća tretiranog sa 20% ili 40% koncentrisanog sirupa pre smrzavanja i dugotrajnog držanja u hladnjačama između 6 meseci i 3 godine. Uočeni su efekti dehidro-smrzavanja na kvalitet kivija, jagode, dinje i jabuka. Kvalitet i tekstura dehidro-smrznutog i odmrznutog voća je poboljšan korišćenjem osmotskih rastvora u kombinaciji sa rastvorom askorbinske kiseline (tretman protiv posmeđivanja) i/ili kalcijum-hlorida ili rastvora pektina. Drugi važan faktor koji doprinosi poboljšanju kvaliteta voća je vakuumska impregnacija, koja je korisna kod uvođenja funkcionalnih sastojaka u strukturu tkiva voća, odgovarajuće modifikujući njihov prvobitni sastav radi razvoja novih voćnih proizvoda bogatih mineralima, vitaminima ili drugim fiziološki aktivnim hranljivim komponentama (Jongen, 2002).
.

Pakovanje

Pakovanje smrznutog voća igra ključnu ulogu u zaštiti proizvoda od vazduha i kiseonika koji dovode do oksidativnog propadanja, od kontaminacije iz spoljašnjih izvora i od oštećenja tokom distribucije od proizvođača hrane do korisnika. Pakovanja štite smrznuto voće od ulaska kiseonika, svetlosti i vodene pare, koji dovode do propadanja boje, oksidacije masti i pojave nezasićenih masti, raspadanja proteina, razlaganja askorbinske kiseline i opštim gubitkom senzorskih i nutritivnih kvaliteta. Slično tome, ambalaža štiti i od gubitka vlažnosti smrznutog voća usled spoljašnjeg okruženja kako bi se izbegla spoljašnja dehidratacija ili „promena boje“ i gubitak mase. Primarna funkcija pakovanja hrane je da se hrana zaštiti od spoljašnjih opasnosti. Pored toga, materijali za pakovanje treba da imaju veliku brzinu razmene toplote kako bi se omogućilo brže smrzavanje. Takođe, materijal za pakovanje ni na koji način ne sme uticati na hranu, kao što zahteva Evropska direktiva o materijalima koji su u kontaktu sa hranom, uključujući ograničenja migracije komponenata ambalaže u upakovanu namirnicu (EEC Direktive 1990, 1997) i Kodeks propisa na saveznom nivou za hranu u SAD-u koji se odnosi na materije koje su u kontaktu sa hranom (CFR2004). Širok je opseg materijala se koristi za pakovanje smrznutog voća i uključuje plastiku, metal, papir/kartonske kutije i polietilenske kese. Laminati mogu obezbediti „idealno“ pakovanje. Kartonsko i papirno pakovanje je često obloženo plastičnim materijalom kako bi se poboljšale barijerne karakteristike. U tabeli 1 su upoređene barijerne karakteristike različitih, uobičajeno korišćenih materijala za pakovanje. Voće se može pakovati pre smrzavanja (voće sa šećerom ili sirupom, pirei i koncentrati sokova) ili nakon smrzavanja (celo ili isečeno voće). Važnost materijala za pakovanje za stabilnost smrznutog voća je detaljno ispitana i može se zaključiti da se razlika u kvalitetu (sadržaj pigmenta, zadržavanje askorbinske kiseline, boja i konzistentnost) između smrznutih proizvoda u različitim tipovima pakovanja može uočiti nakon dužeg perioda skladištenja u hladnjačama (>3 meseca) i na temperaturama iznad -18^oC.

Ambalažni materijal	Relativna propustljivost
	Kiseonik (ml m-2 dan-1 atm-1)	Vodena para (g m-2 dan-1)
Aluminijum	<50 (veoma visoka barijera)	<10 (veoma visoka barijera)
Etilen vinil acetat (EVOH)	<50 (veoma visoka barijera)	Promenljivo
Poliester (PET)	50-200 (visoka barijera)	10-30 (visoka barijera)
Polikarbonat (PC)	200-5000 (niska barijera)	100-200 (srednja barijera)
Polietilen (PE) visoke gustine male gustine	200-5000 (niska barijera) 5000-10000 (veoma niska barijera)	10 (veoma visoka barijera) 10-30 (visoka barijera)
Polipropilen (PP)	200-5000 (niska barijera)	10-30 (visoka barijera)

Tabela 1. Relativna propustljivost kiseonika i vodene pare pojedinih materijala za pakovanje hrane (Hui, 2006)
.

FAKTORI KOJI UTIČU NA KVALITET SMRZNUTOG VOĆA

.

Efekti smrzavanja, čuvanja u hladnjačama i odmrzavanja na tkivo voća: fizičke, hemijske i biohemijske promene

.

Struktura ćelije biljaka

Razumevanje efekata smrzavanja na voće zahteva kratak pregled strukture ćelije biljaka. Odnos ćelijske strukture i oštećenja smrznute ćelije je veoma detaljno proučen. Ćelije biljaka su obavijene membranom i prožete membranskim sistemom koji deli unutrašnjost ćelije na brojne odeljke. Plazmalema ili plazmatska membrana okružuje plazmu ćelije i dodirna je tačka između ćelije i vanćelijskog okruženja. Suprotno od životinjskih ćelija, ćelije biljaka su gotovo uvek obavijene ćelijskim zidom i mnoge od njih sadrže posebnu grupu organela: plastide (hloroplasti, leukoplasti, amiloplasti i hromoplasti), (slika 4).

Slika 4. Struktura biljne ćelije (Hui, 2006)

Važan deo biljne ćelije čini njena velika vakuola. Ona se nalazi u centru ćelije i čini najveći deo ćelijske zapremine i odgovorna je za turgor. Ona pomaže da se održi visok osmotski pritisak ćelije i sadržaj različitih jedinjenja u ćeliji, među kojima su anorganski joni, organske kiseline, šećeri, amino kiseline, lipidi, oligosaharidi, tanini, antocijani, flavonoidi i ostalo. Vakuole su obavijene posebnom vrstom membrane, tonoplastom. Ćelijski zid biljaka se sastoji od nekoliko nagomilanih celuloznih mikrofibrila ugrađenih u matriksu polisaharida koja može da skladišti vodu čime se povećava zapremina ćelije (hidratacija i apsorpcija). U skladu sa njihovim kapacitetom da vezuju ili skladište vodu, polisaharidi koji su u matriksu se mogu klasifikovati na sledeći način: pektin > hemiceluloza > celuloza > lignin.

Pektini su uglavnom poligalakturonske kiseline sa različitim stepenom G-galaktoze, L-arabinoze ili L-ramnoze i preovlađuju u srednjoj lameli, sloju između ćelija. Deesterifikacija pektina je povezana sa mekoćom tkiva voća tokom sazrevanja i obrade.

Fizičke promene i kvalitet

Povećanje zapremine. Prvi faktor koji dovodi do mehaničkog oštećenja ćelije je povećanje zapremine usled formiranja leda, što utiče na celovitost ćelijske membrane.

Rekristalizacija. Kristali leda mogu promeniti kvalitet smrznutog voća na različite načine. Prvo, brzina smrzavanja utiče na kvalitet smrznuto-odmrznutog voća. Sporo smrzavanje stvara velike i oštre kristale leda koji mogu izazvati mehanička oštećenja usled krhkosti ćelijske membrane biljaka, uzrokujući raspadanje ćelijskih organela i gubitak njihovog sadržaja (šećeri, vitamini, pigmenti, isparljiva jedinjenja, fenol, enzime, itd.) i prekid deljenja pektina u ćelijskom zidu što utiče na teksturu tkiva ćelija. Tokom čuvanja u hladnjači, u maloprodaji ili nošenja kući, variranje temperature proizvoda dovodi do rekristalizacije leda koja utiče na broj, veličinu, oblik i mesto kristala leda nastalih tokom smrzavanja. Povremena velika variranja stvaraju delimično spajanje leda i ponovno stvaranje velikih i nepravilnih kristala leda koji mogu oštetiti ćelijske membrane i stvoriti smrznuto-osušen proizvod.

Sublimacija: „Gubitak boje“. Sublimacija leda se može pojaviti tokom držanja u hladnjači ako pakovanje nije odgovarajuće. Gubitak vlažnosti usled isparavanja sa površine proizvoda može dovesti do „gubitka boje“, koje se može uočiti kao svetlo obojena zona na površini proizvoda. Dehidratacija proizvoda se može izbeći poboljšanjem vrste pakovanja, povećanjem vlažnosti i smanjenjem temperature skladištenja. Rekristalizacija i gubitak boje usled dehidratacije se povećava sa variranjem temperature skladištenja. Štetni efekti ova dva procesa na kvalitet smrznutog voća mogu se umanjiti snižavanjem temperature skladištenja ispod -18^oC (Hui, 2006).

Hemijske i biohemijske promene i kvalitet

Hemijske i biohemijske reakcije koje se odnose na promenu senzorskog i nutritivnog kvaliteta voća su usporene, ali ne i zaustavljene na temperaturi ispod nule. Promene kvaliteta, kao što je gubitak originalne boje voća ili posmeđivanje, gubitak mirisa i ukusa, promena teksture i oksidacija askorbinske kiseline su glavne promene koje su izazvane hemijskim i biohemijskim mehanizmima. Takođe, promene pH u tkivu biljaka tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjačama mogu biti posledica ovih reakcija propadanja.

Promena boje. Boja je najvažnija kvalitativna karakteristika voća, pošto je ona prvo što kupac primećuje i osnova je za procenu prihvatljivosti proizvoda. Najvažnija promena boje kod voća je posledica hemijskih, biohemijskih i fizičko-hemijskih mehanizmima: (a) propadanje ćelijskih hloroplasta i hromoplasta, (b) promene prirodnih pigmenata (hlorofila, karotenoida i antocijana) i (c) razvoj enzimskog posmeđivanja. Mehanička oštećenja (kristali leda i povećanje zapremine) izazvana smrzavanjem mogu razbiti celovitost krhke membrane hloroplasta i hromoplasta, oslobađajući hlorofil i karotenoide i omogućavajući njihovo oksidaciono ili enzimsko propadanje. Takođe povećanje zapremine povećava gubitak antocijana liksivijacijom (izlaganje vazduhu i vodi pri čemu dolazi do njihove oksidacije) usled uništavanja ćelijskih vakuola.

Hlorofili. Hlorofili su zeleni pigmenti povrća i voća i njihova struktura je sastavljena od tetrapirola sa jonima magnezijuma u centru. Smrzavanje i čuvanje zelenog povrća i voća u hladnjačama dovodi do gubitka zelene boje usled degradacije hlorofila (a i b) i pretvaranja u feofitin, koji daje braon boju biljci. Jedan od primera su kriške kivija koje pokazuju smanjenje koncentracije hlorofila između 40% i 60%, u zavisnosti od kulture, nakon smrzavanja i čuvanja u hladnjačama na -20^oC, 300 dana. Različiti mehanizmi mogu dovesti do degradacije hlorofila: gubitak Mg usled toplote i/ili kiseline koja pretvara hlorofil u feofitin; ili gubitak grupe fitola kroz aktivnost enzima hlorofilaze (EC3.1.1.14), koja pretvara hlorofil u feoforbid. Može doći i do gubitka karbometoksilne grupe i nastanka pirofeofitina i pirofeoforbida (slika 5) (Hui, 2006).

Slika 5. Faze degradacije hlorofila

Kiseline, temperatura, svetlost, kiseonik i enzimi lako uništavaju hlorofil. Zbog toga su blanširanje (temperatura/vreme), skladištenje (temperatura/vreme) i kiselost važni faktori koje treba kontrolisati tokom obrade kako bi se sačuvao hlorofil. Degradacija hlorofila može nastati i delovanjem peroksida koji nastaje u tkivu voća usled reakcije oksidacije poli-nezasićenih masnih kiselina katalizovanih enzimom lipoksigenaze. Važan parametar kvaliteta koji se uzima kod određivanja vremena održivosti smrznutog zelenog povrća na policama je formiranje feofitina iz hlorofila. Pošto različiti vrste enzima mogu učestvovati u uništavanju hlorofila (lipoksigenaze, peroksidaze i hlorofilaza), blanširanje i dodavanje neorganskih soli kao što je natrijum- i kalijum-hlorid i natrijum- i kalijum-sulfat su efikasni tretmani za očuvanje zelene boje (Hui, 2006).

Karotenoidi. Karotenoidi spadaju među najbogatije pigmente u biljkama i odgovorni su za žutu, narandžastu i crvenu boju većine voća. Svi karotenoidi su tetraterpeni i sadrže 40 atoma ugljenika u osam ostataka izoprena.

Karoten i lutein su karotenoidi prisutni kod većine voća. Važan izvor ovih pigmenata su (slika 6):

• kriptoksantin: pomorandža,
• likopen: paradajz, lubenica, papaja i urma,
• karoten: banana i avokado i
• zeaksantin: pomorandža i breskva.

Slika 6. Struktura najprisutnijih karotenoida u voću

Hemijske promene koje se javljaju u karotenoidima tokom obrade zavise od pH, aktivnosti enzima, prisustva svetlosti i kiseonika. Glavna reakcija koja uništava jedinjenja karotenoida je izomerizacija. Većina biljaka, uglavnom sintetiše trans formu karotenoida, ali sa povećanjem temperature, prisustva svetla i katalizatora poput kiselina, izomerizacija u cis oblik se povećava, i biološka aktivnost se drastično smanjuje. Ipak, tretman toplotom proizvoda bogatih karotenoidima smanjuje uništavanje karotenoida zbog inaktivacije enzima lipoksigenaze i peroksidaze. Blanširanje voća pre smrzavanja može biti efikasno u očuvanju karotenoida usled enzimske inaktivacije. Iako je većina karotenoida otporna na toplotu, ona može uticati na neke od njih, kao što su epoksikarotenoidi. Karotenoidi su pigmenti rastvorljivi u mastima i uništavanje hromoplasta toplotom ili mehaničkim putem, podstiče njihovu ekstrakciju sa organskim rastvaračima i biološku dostupnost. Smrzavanje bez zaštitnog pred-tretmana smanjuje ukupnu koncentraciju karotenoida (20%) kod voća bogatog karotenoidima, kao što su mango i papaja. Nakon 12 meseci čuvanja u hladnjači na -18^oC, dolazi do bitnog gubitka ukupne koncentracije karotenoida (između 40% i 65%), ali profil karotenoida ostaje nepromenjen. Slični rezultati su dobijeni pri ispitivanju smrznutog paradajza u kockama. Ukupni karotenoidi, b- karoten i likopen pokazuju stabilnost sve do trećeg meseca čuvanja u hladnjači. Međutim, nakon 12 meseci skladištenja na -20^oC, gubitak karotenoida dostiže 36%, b -karotena 51%, i likopena 48%. Smrzavanje i čuvanje u hladnjači može uticati na strukturu i koncentraciju karotenoida u zavisnosti od vrste voća i kulture (pH, masti, antioksidanti, itd.) i uslova obrade (temperature, vremena, svetlosti, kiseonika, itd.) (Thompson, 2003).

Antocijani. Antocijani su jedna grupa jedinjenja flavonoida, koji su široko rasprostranjeni biljni polifenoli, i odgovorni su za rozu, crvenu, ljubičastu ili belu boju velike većine voća (grožđe, šljiva, jagoda, malina, kupina, trešnja, i druge vrste bobica). Oni su derivati flavonoida rastvorljivi u vodi koji mogu biti glikolizovani i acilovani. Smrzavanje, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje imaju uticaj na stabilnost antocijana različitog voća. Antocijani kod trešanja se znatno unište tokom skladištenja na -23^oC (87% nakon 6 meseci), ali su relativno stabilni na temperaturi skladištenja od -70^oC. Stabilnost antocijana maline pri smrzavanju i čuvanju u hladnjači zavisi od sezonskog perioda berbe. Prolećne kulture su praktično nepogođene smrzavanjem i čuvanjem u hladnjačama tokom 1 godine na -20^oC, ali kod jesenjih kultura se ispoljava trend smanjenja ukupnog sadržaja antocijana (4-17%). Uopšteno se može reći da smrzavanje ne utiče na sadržaj antocijana kod malina. Uništavanje antocijana tokom čuvanja u hladnjači se objašnjava različitim hemijskim i biohemijskim mehanizmima. Antocijani su pigmenti rastvorljivi u vodi koji se nalaze u vakuolama ćelije i lako se gube liksivitacijom kada se ošteti ćelijski zid. Takođe oksidacija, katalizovana svetlom, može igrati značajnu ulogu u uništavanju antocijana. Aktivnost polifenoloksidaze i peroksidaze su povezane sa uništavanjem antocijana. Zbog toga gubitak boje smrznuto-odmrznute trešnje se ne javlja kada se voće blanšira pre smrzavanja.

Promene pH tokom obrade mogu uticati na stabilnost antocijana. Održavanje crvenog voća zahteva kiseli medijum (pH < 3,5). Flavijum katjon antocijana daje crvenu boju voću. Ali povećanje pH vrednosti dovodi do promene od crvene do plave sve dok proizvod ne postane bezbojan, što je posledica pretvaranja flavijum katjona u neutralnu strukturu (slika 7).

Slika 7. Uticaj pH vrednosti na antocijane

Do gubitka karakteristične crvene boje može takođe doći stvaranjem antocijanskog kompleksa sa različitim proizvodima prisutnim u voćnom matriksu: askorbinska kiselina, acet-aldehid, proteini, leuko-antocijani, fenoli, kinini, metali (Fe³⁺ i Al³⁺), hidrogen peroksid, itd. (Hui, 2006).

Enzimsko posmeđivanje. Posmeđivanje se obično javlja kod pojedinih vrsta voća tokom rukovanja, obrade i skladištenja. Posmeđivanje je izazvano enzimskom oksidacijom jedinjenja fenola sa polifenoloksidazom (EC 1.10. 3.1). Polifenoloksidaza katalizira jednu ili drugu reakciju koja uključuje molekularni kiseonik. Prvi tip reakcije je hidroksilacija monofenola, koja dovodi do stvaranja o-hidroksi jedinjenja. Drugi tip reakcije je oksidacija o-hidroksi jedinjenja do kinina koji se transformišu u polimerni braon pigment (slika 3). Smrzavanje, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje voća kao što je mango, breskva, banana, jabuka, kajsija, itd. brzo dovodi do promene boje koja kao rezultat ima nepovratno posmeđivanje ili tamnjenje tkiva. Smrzavanje ne inaktivira enzime, ipak aktivnost enzima je usporena tokom perioda čuvanja u hladnjači. Posmeđivanje polifenoloksidazom se može sprečiti dodavanjem sulfita, askorbinske kiseline, limunske kiseline, cisteina, itd. Selekcija vrsta sa nižom aktivnošću polifenoloksidaze može pomoći kod kontrole posmeđivanja kod smrznuto-odmrznutog voća (Hui, 2006).

Promena ukusa i mirisa. Isparljiva jedinjenja koja stvaraju voćni ukus (alkoholi, esteri, aldehidi, ketoni, kiseline, furani, terpeni, itd.) nastaju metaboličkim putem, tokom zrenja, branja, nakon branja i skladištenja i zavise od mnogo faktora koji se odnose na začine, raznolikost i vrstu obrade. Iako je smrzavanje najbolji način da se sačuva aroma voća, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje može promeniti prirodnu svežinu mirisa nekog voća kao što su jagode, ali kod drugog voća kao što je kivi ili malina ne dolazi do značajne promene. Smrzavanje, čuvanje u hladnjači i odmrzavanje utiče na aromu voća na različite načine u zavisnosti od vrste i varijeteta voća.

Umesto da budu uništeni tokom smrzavanja, neki enzimi se oslobađaju. Ovo može dovesti do razbijanja ćelije i jedan od faktora koji dovodi do gubitka mirisa i ukusa kod biljaka tokom čuvanja u hladnjači. Blanširanje je glavno sredstvo koje se koristi da inaktiviše enzime pre smrzavanja, ali većina voća menja teksturu kada se blanšira. Aktivnost peroksidaze je povezana sa prisustvom različitih isparljivih jedinjenja kao što su heksanali, koji nastaju oksidacijom lipida i daju neprijatan miris smrznuto-odmrznutog proizvoda. Degradacija ćelijske strukture tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači potpomaže povećanje ili održanje nivoa aktivnosti peroksidaze kod različitog odmrznutog voća (mango i papaja). Važno je odabrati odgovarajuće vrste voća za smrzavanje na osnovu koncentracije visoko isparljivih jedinjenja i niske enzimske aktivnosti, kako bi se dobio visok kvalitet smrznutog voća.

Promena teksture. Tekstura smrznutog voća zavisi od hemijskih i bioloških promena ćelijskog zida i komponenata srednje lamele (pektini, hemiceluloze i celuloze). Smrzavanje može izazvati ozbiljan gubitak teksture zbog fenomena kriokoncentrisanja, koji može podstaći uništavanje ćelijskog zida i smanjiti zadržavanje tečnosti. Veličina i mesto formiranja kristala leda utiče na mehaničko oštećivanje ćelijskih membrana, a u mehanički oštećenim ćelijama povećava se enzimska i/ili hemijska aktivnost. Kristalizacija leda tokom čuvanja u hladnjači takođe dovodi do većeg oštećivanja ćelija. Pektin je bitna komponenta ćelijskog zida voća. Smanjenje frakcija pektina tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači utiče na smanjenje čvrstoće različitog voća (Hui, 2006).

Nutritivne i antioksidativne promene. Konzumiranje voća povoljno utiče na nutritivno stanje i doprinosi sprečavanju degenerativnih procesa, posebno smanjujući stopu smrtnosti od raka i kardiovaskularnih bolesti. Nutritivni sastojci koji se mogu naći u voću su: vitamini, šećeri, minerali, proteini i masti. Voće je glavni izvor u ishrani vitamina C, A i E, koji su neophodni za ljudski život. Zaštitnom efektu bogate voćne ishrane doprinose određena bioaktivna jedinjenja sa antioksidativnim i antimutagenim osobinama. Vitamini A i C, karotenoidi i fenoli su glavna bioaktivna jedinjenja koja doprinose antioksidativnim karakteristikama voća. Zadržavanje nutritivnih i antioksidativnih vrednosti voća je glavni cilj svih metoda obrade i smrzavanje i čuvanje u hladnjači je jedan od manje destruktivnih metoda konzervisanja u pogledu dugotrajnijeg skladištenja.

Vitamin C. Uništavanje vitamina C (askorbinska kiselina) se javlja tokom smrzavanja i čuvanja u hladnjači i ovaj parametar se koristi kao granica perioda čuvanja smrznutog voća u hladnjači. Glavni uzrok gubitka vitamina C je delovanje enzima askorbat oksidaze. Ako pred-tretman ili smrzavanje ne unište ovaj enzim, on će stalno biti aktivan tokom čuvanja u hladnjačama. Uništavanje vitamina C zavisi od različitih faktora kao što su uslovi vremena-temperature, vrste voća, pred-tretmana, tipova pakovanja, smrzavanja, itd. Smanjenjem temperature u hladnjači postiže se veće zadržavanje vitamina C za različito voće poput bobica, limuna, paradajza, itd. Takođe značajno različite vrednosti zadržavanja vitamina C su ostvarene kod različitih vrsta voća kao što su maline, mango i kivi, koji su bili smrznuti i čuvani u hladnjači pod istim uslovima. Stabilnost vitamina C kod smrzavanja jagoda i čuvanja u hladnjači čini se više zavisi od temperature skladištenja nego drugih tipova smrzavanja. Razlike su uočene između obrade jagoda brzim smrzavanjem na -20^oC i na -50^oC do -100^oC, ali je uočen veliki gubitak kod jagoda koje su skladištenje na -18^oC i -24^oC (Hui, 2006).

Provitamin A i antioksidativni karotenoidi. Neki karotenoidi, poput b-karotena, a-karotena i b-kriptoksantina su prekursori vitamina A. Ovi karotenoidi provitamina A, pored likopena i luteina, čine grupu antioksidativnih karotenoida. Preovlađujuće mišljenje da smrzavanje i čuvanje u hladnjači ne sprečava uništavanje karotenoida. Sadržaj b-karotena i proporcionalno tome vrednost provitamina A, se smanjuje tokom čuvanja manga, kivija, papaje i paradajza u hladnjači. Gubici su uglavnom posledica aktivnosti enzima (peroksidaze, katalaze), posebno tokom čuvanja u hladnjači u okruženju kiseonika. Likopen, karakterističan karotenoid u paradajzu je prepoznat kao moćan antioksidans. Zabeležena je velika stabilnost likopena, nakon tri meseca čuvanja u hladnjači (-20^oC i -30^oC). Nakon ovog perioda, pojavili su se manji gubici; gubici su veći na višim temperaturama skladištenja. Nakon 12 meseci skladištenja na -20^oC i -30^oC, sadržaj likopena je bio za 48% i 26%, respektivno, manji nego kod sirovog materijala. Papaja može biti važan izvor likopena, ali smrzavanje i čuvanje u hladnjači na -20^oC tokom 12 meseci utiče na značajan gubitak koncentracije likopena (34%) u smrznutim kriškama papaje.

Fenola jedinjenja. Smrzavanje ne menja ukupan sadržaj fenola ili koncentraciju elagične kiseline u malini. Elagična kiselina, dimerični derivat galne kiseline, je značajna zbog njenih antikancerogenih i antioksidativnih osobina. Iako čuvanje u hladnjači dovodi do malog smanjenja sadržaja fenolnih hedinjenja usled enzimske aktivnosti polifenoloksidaze, čuvanje u hladnjači je dobar metod za očuvanje jedinjenja fenola tokom dugotrajnog perioda (Hui, 2006).

Antioksidativni kapacitet. Svojstvo uklanjanja radikala, kao mera antioksidativnog kapaciteta ekstrakta voća, nije pod uticajem smrzavanja i dugotrajnog čuvanja u skladištu (Hui, 2006).

Dijetalna vlakna. Komparativna istraživanja na dijetalnim vlaknima između sveže pulpe voća i odgovarajuće pulpe smrznutog voća su pokazala da smrznuta pulpa voća ima niži sadržaj vlakana od pulpe svežeg voća. Smrzavanje i čuvanje u hladnjači dovodi do značajnog gubitka vlakana koji se kreće od 18% za mango do 50% za drugo voće kao što je guava (Hui, 2006).

Stabilnost smrznutog voća

Fizičke, fizičko-hemijske, hemijske i biohemijske promene koje se javljaju kod smrznutog voća tokom perioda skladištenja vode ka postepenom, kumulativnom i ireverzibilnom gubitku kvaliteta što ograničava trajanje skladištenja smrznutog voća. Temperatura i vreme skladištenja su glavni faktori koji ograničavaju period skladištenja i poznati su kao TTT faktori. Generalno, niske temperature skladištenja produžavaju vreme skladištenja. TTT podaci za svako voće su određeni različitom kvalitativnom analizom uzoraka istog proizvoda, identično obrađenih i uskladištenih na različitim temperaturama u opsegu od -10^oC do -40^oC. U određenim intervalima čuvanja u hladnjači, analiziran je kvalitet uzorka. Kvalitativna analiza uključuje analizu senzorskih osobina, gubitak vitamina C, promenu hlorofila u feofitin ili druge tipove propadanja pigmenata kako bi se odredilo maksimalno vreme skladištenja smrznutog voća. Na osnovu TTT podataka, utvrđeni su različiti termini koji su pogodni za određivanje vremena skladištenja proizvoda. „Visoko kvalitetno vreme skladištenja“ je definisan kao kvalitet smrznutih proizvoda u periodu skladištenja u poređenju sa sličnim kvalitetom tek smrznutog voća. Nakon ovog vremena, smrznuto voće je i dalje pogodno za konzumiranje. Drugi termin je određen kao „Praktično vreme skladištenja“ ili vreme skladištenja koje obezbeđuje smrznuto voće koje je pogodno za konzumiranje od strane potrošača.

Tabela 2 pokazuje „Praktično vreme skladištenja“ za različito smrznuto voće uskladišteno na -12^oC, -18^oC i -24^oC. Voće smrznuto sa šećerom ili dodatkom sirupa je osetljivije na povišenje temperature u hladnjači pošto se ono smrzava na nižim temperaturama od voća smrznutog bez šećera. Tako, jagode smrznute bez šećera uskladištene na -12^oC imaju duže „Praktično vreme skladištenja proizvoda“ (5 meseci) od voća sa šećerom (3 meseca). Ova vremena za odgovarajuće skladištenje su dobijena na korišćenjem visoko kvalitetnih sirovih proizvoda, obrade u odgovarajućim uslovima i bez variranja temperature tokom čuvanja u hladnjači. Povišenje i variranje temperature se može pojaviti tokom transporta i izloženosti u maloprodaji. Variranje temperature skraćuje vreme skladištenja smrznute hrane zbog ubrzanih reakcija propadanja i povećanog gubitka kvaliteta (Kennedy, 2000).

Tabela 2. „Praktično vreme skladištenja“ na različitim temperaturama skladištenja (u mesecima) (Hui, 2006)

Voće	-12oC	-18oC	-24oC
Jagoda/malina/breskva	5	24	>24
(Jagoda/malina/breskva) + šecer	3	24	>24
Kajsija/trešnja	4	18	>24
(Kajsija/trešnja) + šecer	3	18	>24
Voćni sok (koncentrisan)	–	24	>24

Odmrzavanje

Kvalitet originalnog voća, konzervisanog smrzavanjem se zadržava brzim odmrzavanjem na niskim temperaturama pod kontrolisanim uslovima. U slučaju nepravilnog odmrzavanja mogu se pojaviti hemijska i fizička oštećenja i kontaminacija mikroorganizmima. Kod voća koje se odmrzava dug vremenski period, tj. 24h na sobnoj temperaturi dolazi do velikog gubitka askorbinske kiseline (i do 40%) i promene boje. Dobri rezultati u pogledu očuvanja vitamina C i antocijana (90%) postignuti su odmrzavanjem malog smrznutog voća kao što su borovnice, maline, crne i crvene ribizle i jagode na sobnoj temperaturi (18-20^oC/6-7 h), u frižideru (2-4^oC/18 h) ili u mikrotalasnoj peći. Na očuvanje boje i askorbinske kiseline voća podjednak uticaj imaju temperatura i vreme odmrzavanja. Pri odabiru parametara odmrzavanja moraju biti uzeti u obzir veličina voća i/ili vrsta pakovanja (Kennedy, 2000).

Mikrobiološki kvalitet i sigurnost smrznutog voća

Mikroflorom voća dominiraju gljvice kvasaca, plesni i bakterije, ali je zabeleženo i prisustvo patogenih bakterija, parazita i virusa koji mogu izazvati infekcije kod ljudi. Voće može biti kontaminirano patogenim mikroorganizmima tokom rasta u poljima, voćnjacima, vinogradima ili staklenicima, tokom branja, rukovanja nakon branja, obrade, dostavljanja i pripreme. Smrzavanje zaustavlja aktivnost mikroorganizama u hrani, ali neki mikroorganizmi mogu ostati u latentnom stanju duži vremenski period. Tokom smrzavanja može doći do razvoja mikroorganizama kada se smrzavanje ne odvija brzo, usled povećanja ili variranja temperature tokom čuvanja u hladnjači (većoj od -18^oC) i tokom sporog odmrzavanja. Za smrznutu hranu se može reći da pokazuje izuzetnu sigurnost. Ipak, nekoliko bolesti izazvanih smrznutom hranom ukazuje da nisu svi patogeni mikroorganizmi uništeni tokom smrzavanja. Smrzavanje ne uništava Clostridium botulinum koji izaziva velike probleme u procesu obrade biljaka. Ipak Clostridium botulinum se ne razvija i ne proizvodi toksin botulina (otrov) na temperaturi skladištenja ispod -18^oC ili niskoj pH voća.

Kiseli medijum voća je zaštitni faktor od razvoja mikroorganizama. Iako mikroorganizmi nisu veliki problem u smrznutom voću i voćnim sokovima, postoje podaci o bolestima uzrokovanim konzumiranjem smrznutog voća. Tako su zabeleženi slučajevi hepatitisa A koji su nastali konzumiranjem smrznutih malinama u Velikoj Britaniji i smrznutih jagoda u SAD-u. Kada se hrana odmrzava veoma je važno imati u vidu da smrzavanje ne uništava patogene mikroorganizme u potpunosti, pa ako je sirovina bila kontaminirana i ako temperatura hrane raste moguć je rast mikroorganizama najvećim delom na površini proizvoda. Da bi se sačuvala sigurnost smrznutog voća, preporučene su tačno zahtevane temperature za svaki nivo lanca hlađenja. Preporučeno je da se smrznuto voće čuva na -18^oC ili hladnije, i dozvoljeno je malo povećanje tokom kratkog perioda transporta ili lokalnog dostavljanja (-15^oC). U maloprodaji treba da se čuva na -18^oC i nikad toplije od -12^oC (Jongen, 2002).

Kvasci, plesni, virusi, bakterije i protozoe različito reaguju na uticaje smrzavanja, čuvanja u hladnjači i ciklusa odmrzavanja. Iako su gram-negativne bakterije (Salmonella spp., Escherichia coli, itd.) osetljivije na smrzavanje od gram-pozitivnih (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, itd.), i priroda hrane može uticati na preživljavanje nekih prisutnih organizama. Smrzavanje uništava mikroorganizme fizičkim i hemijskim mehanizmima i faktori koji se odnose na parametre smrzavanja (formiranje leda, brzina hlađenja, vreme/temperatura skladištenja, itd.) ili sastav hrane i nutritivni sadržaj ili faza rasta određuju preživljavanje mikroorganizama. Postoji nekoliko uzroka razvoja mikroorganizama tokom smrzavanja, neki od njih su: oštećenje ćelije nastalo unutrašnjim ili spoljašnjim velikim kristalima leda, povećanje koncentracije unutrašnjeg ili spoljašnjeg rastvora itd. Bolje razumevanje interakcije između fizičkih i hemijskih promena u ćeliji mikroorganizama i matriksa hrane tokom smrzavanja, čuvanja u hladnjači i procesa odmrzavanja može omogućiti dizajnirane sigurnijeg procesa smrzavanja u kojem mikroorganizmi i ako su prisutni ne mogu preživeti. Pravilnim upravljanjem proces smrzavanja postaje nepremostiva prepreka za patogene i mikroorganizme izazivače kvara hrane (Jongen, 2002).

Zakonodavstvo

Posebni propisi za kontrolu sigurnosti smrznute hrane još nisu usvojeni ni u SAD, ni u Evropskoj uniji. Kontrola smrznute hrane potpada pod opšte zakone za sigurnost obrađene hrane. Komisija Codex Alimentarius je usvojila posebna pravila za smrznutu hranu – Predloženi međunarodni kodeks prakse za obradu i rukovanje brzo smrznutom hranom. Komisija je ustanovila da nije samo temperatura glavni faktor očuvanja kvaliteta smrznute hrane (Codex Alimentarius, 1976) već da postoje i drugi faktori. Proizvodnja smrznute hrane zahteva maksimalno obraćanje pažnje na GMP (Good Manufacture Practices – dobra proizvođačka praksa) i HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points – Analiza rizika i kritične kontrolne tačke) principe u celokupnom proizvodnom lancu, od sirovog materijala (farma) do frižidera konzumenata (sto) i sve korake između. U SAD-u minimalni sanitarni zahtevi i zahtevi obrade za proizvodnju sigurne i dobre hrane je važan deo zakonske kontrole u pogledu sigurnosti nacionalnog snabdevanja hranom i rukovođeni su sa GMP (FDA, 2004). HACCP i vodiči za primenu su prvo usvojeni od strane Nacionalnog Savetodavnog Komiteta za mikrobiološke kriterijume za hranu (NACMCF) za astronaute (1970), morsku hranu (1995), nisko-kiselu konzerviranu hranu i industriju sokova (2002-2004). Druge kompanije za hranu, uključujući smrznutu hranu, već koriste HACCP sistem u svojim proizvodnim procesima (NACMCF, 1997). Codex Alimentarius je takođe preporučio HACCP – zasnovan princip kako bi se povećala sigurnost hrane (Codex Alimentarius, 1999).

Glavni cilj Evropske komisije u pogledu politike sigurnosti hrane je da osigura visok nivo zaštite ljudskog zdravlja i interesa potrošača u odnosu na hranu. Vodeći princip Komisije, prvo postavljen u Beloj knjizi o sigurnosti hrane (Commission’s White Paper on Food) je primena integrisanog pristupa od farme do stola koji pokriva sve sektore lanca ishrane, proizvodnju stočne hrane, primarnu proizvodnju, obradu hrane, skladištenja, transporta i maloprodaju. Formiranje Evropske agencije za sigurnost hrane (European Food Safety Authority-EFSA) je jedna od ključnih mera sadržanih u Beloj knjizi o sigurnosti hrane. EFSA je kamen temeljac Evropske unije (EC, 2002) u proceni rizika koji se odnosi na hranu.

METODE SMRZAVANJA

Brzina smrzavanja i formiranje malih kristala leda prilikom smrzavanja je bitna zbog smanjenja oštećenja tkiva i kapljanja kod odmrzavanja voća. Napravljeni su različiti tipovi sistema za smrzavanje hrane. Izbor odgovarajućeg sistema za smrzavanje zavisi od vrste proizvoda, kvaliteta smrznutog proizvoda, želje i ekonomskih faktora. Sistemi za smrzavanje su podeljeni prema medijumu koji se koristi za prenos toplote (Jongen, 2002):

1. Smrzavanje kontaktom sa smrznutim rastvorom ili smrzavanje između ploča. Proizvod se stavlja između metalnih ploča i pritiska. Ova metoda se koristi za formiranje blokova ili pravilnih oblika hrane.
2. Smrzavanje u kontaktu sa ohlađenom tečnošću ili smrzavanje potapanjem. Tečnost koja se najčešće koristi je rastvor natrijum-hlorida, rastvor glikola i glicerola i rastvor alkohola.
3. Smrzavanje ohlađenim gasom u prostoriji ili smrzavanje strujanjem vazduha. Smrzavanje strujanjem vazduha omogućava brzo smrzavanje vazdušnom strujom (-40^oC) na relativno velikim brzinama vazduha (između 2,5 i 5 m/s).
4. Kriogeno smrzavanje. Hrana se hladi direktnim kontaktom sa tečnim gasovima, azotom i ugljenik dioksidom. Azot ključa na -195,8◦C i temperatura koja okružuje hranu se kreće ispod -60^oC. Ovo je veoma brz metod smrzavanja i brzo formiranje kristala leda smanjuje oštećenje izazvano pucanjem ćelija čuvajući senzorski i nutritivni kvalitet voća. Kriogeno smrzavanje se preporučuje za voće isečeno na kocke, kriške, srednje ili malo celo voće, ali nije odgovarajuće za celo srednje ili veliko voće kao što su šljive, breskve, itd. zbog rizika od pucanja ploda usled velikog unutrašnjeg pritiska.

.

PRAVCI DALJEG RAZVOJA

Iradijacija. Jonizujuća radijacija se koristi kao siguran i efikasan metod za eliminisanje patogenih bakterija iz različite hrane i za dezinfekciju voća, povrća i sokova. Proučavana je primena malih doza (<3 kGy) iradijacije na različite smrznute biljne proizvode kako bi se eliminisali ljudski patogeni. Količina jonizujuće radijacije koja je neophodna da bi se smanjila populacija bakterija se povećava sa snižavanjem temperature. Omekšavanje tkiva je značajno na -20^oC, ali se teksturalne promene ne dešavaju kada se primene niske doze jonizacije na visokim temperaturama (-5^oC) (Hui, 2006).

Visok pritisak. Kvalitet smrznuto/odmrznutih proizvoda je blisko povezan sa procesom smrzavanja i odmrzavanja. Brzina smrzavanja i formiranje malih kristala leda pri smrzavanju su važni za smanjivanje oštećenja tkiva i kapljanja kod odmrzavanja. Jedan od novijih postupaka smrzavanja voća je korišćenjem visokog pritiska na temperaturama ispod nule. Fizičko stanje hrane može se promeniti spoljašnjom manipulacijom pritiska i temperature u skladu sa dijagramom faze vode. Glavna prednost smrzavanja visokim pritiskom je da, kada se pritisak oslobodi, može se dobiti super-hlađenje, a kao rezultat toga brzina nastanka leda se povećava i formiranje je trenutno i homogenije unutar cele zapremine. Korišćenje visokog pritiska omogućava super-hlađenje, podstiče jednako brzo formiranje i razvoj leda i proizvodi male kristale, što značajno povećava kvalitet proizvoda. Posmatrajući sa strukturne tačke gledišta, oštećenje ćelija tokom smrzavanja se umanjuje usled male veličine kristala leda, što rezultira značajnim poboljšanjem kvaliteta proizvoda. Postupak se sastoji u tome da se voće ohladi pod pritiskom (200 MPa) do -20^oC bez formiranja leda, a zatim je pritisak spušta na 0,1 MPa. Uz pomoć elektronskog mikroskopa, utvrđeno je da su ćelije voća smrznutog pod pritiskom manje oštećene u poređenju sa onim koje su smrznute korišćenjem tradicionalnih procesa smrzavanja, uključujući i kriogeno smrzavanje (Hui, 2006).

Odmrzavanje visokim pritiskom. Odmrzavanje je sporije od smrzavanja. Tokom odmrzavanja mogu se pojaviti hemijska i fizička oštećenja, kao i kontaminacija mikroorganizmima koji smanjuju kvalitet smrznuto/odmrznutog proizvoda. U pogledu teksture nepravilno odmrzavanje može proizvesti prekomerno omekšavanje biljnog tkiva. Brzo odmrzavanje na niskim temperaturama kako bi se izbeglo povećanje temperature može pomoći kod osiguranja kvaliteta hrane. Odmrzavanje visokim pritiskom je nova primena smrzavanja visokim pritiskom. Odmrzavanje visokim pritiskom može očuvati kvalitet hrane i smanjiti neophodno vreme odmrzavanja. Odmrzavanje visokim pritiskom je efikasnije u pogledu očuvanja teksture od odmrzavanja na atmosferskom pritisku (literatura).
.

ZAKLJUČAK

Smrzavanje je jedan od najboljih metoda za dugotrajno skladištenje voća. Smrzavanje čuva originalnu boju, ukus i nutritivne vrednosti kod većine voća. Sveže voće, kada se ubere, nastavlja da prolazi kroz hemijske, biohemijske i fizičke promene, što može dovesti do propadanja kao što je prezrelost, raspadanje enzimima, hemijskog truljenja i razvoja mikroorganizama. Proces smrzavanja smanjuje nivo ovog propadanja i inhibira mikrobiološku aktivnost. Ipak, treba imati u vidu da se ipak određen broj fizičkih, hemijskih i biohemijskih reakcija može pojaviti i mnoge od njih će biti izraženije ukoliko se ne poštuju preporučeni načini rukovanja, proizvodnje i skladištenja. Iako se samo nekolicina mikroorganizma razvija na temperaturi ispod -10^oC, treba znati da smrzavanje i čuvanje u hladnjači nije pouzdan biocid. Proizvodnja zaštićenog smrznutog voća zahteva istu maksimalnu pažnju koja se poklanja svežim proizvodima. Ovo podrazumeva uspostavljanje dobre proizvođačke prakse (GMP- good manufacturing practices), po standardima Evropske unije, koji obezbeđuju visok kvalitet i ograničavaju rizik da neispravni proizvodi ili oni koji predstavljaju rizik po zdravlje, mogu da se nađu u prodaji (HACCP -Hazard Analysis and Critical Control Point). Kvalitet smrznutog voća značajno zavisi i od drugih faktora kao što su vrsta voća, stepen zrelosti, predtretman, vrsta pakovanja i stepen smrzavanja. Proces smrzavanja smanjuje temperaturu voća na -18^oC. Održavanje ove temperature omogućava očuvanje smrznutog voća jednu godinu i duže. Voće se smrzava u različitim oblicima i na različite načine: kao celo, u polovinama, u kriškama, u kockama, u slatkom sirupu, sa suvim šećerom, bez dodatka šećera ili kao sokovi, kao pire ili koncentrati u zavisnosti od krajnje upotrebe u industriji.