Ovom monografijom smo sumirali i sumiramo naša desetogodišnja naučna istraživanja koja su proistekla iz potreba današnjice za autentičnim i funkcionalnim karakteristikama hrane. Prateći savremene tokove tehnoloških, hemijskih i statističkih metoda, kroz entuzijastički rad, osmislili smo nov savremen pristup određivanja autentičnosti brašna cerealija i pseudocerealija, kao i gotovih pekarskih proizvoda.

Želja autora je da ovaj tekst bude koristan studentima na master i doktorskim akademskim studijama, koji se opredele za istraživanja u ovoj oblasti.

Autori

Sadržaj

Predgovor

I Uvod

II Opšti deo

1 Koncept autentične hrane

1.1. Autentičnost cerealija, pseudocerealija, brašna i pekarskihproizvoda Status Quo
1.1.1. Primena mikroskopskih analiza
1.1.2. Primena tehnika molekularne biologije
1.1.3. Primena spektroskopije
1.1.4. Primena klasične titracije
1.1.5. Primena metoda razdvajanja

2 Pojam funkcionalne hrane

3 Cerealije

3.1. Pšenica
3.2. Kukuruz
3.3. Ječam
3.4. Ovas
3.5. Raž
3.6. Tritikale
3.7. Spelta

4 Pseudocerealije

4.1. Amarantus
4.2. Heljda

5 Liposolubilni i hidrosolubilni profili cerealija i pseudocerealija

5.1. Sastav i sadržaj lipida
5.2. Sastav i sadržaj prostih šećera

6 Sistem GC-MS

6.1. Gasna hromatografija
6.2. Masena spektrometrija
6.3. Primena sistema GC-MS za određivanje autentičnosti

7 Multivarijantne analize podataka

7.1. Istraživačke analize podataka
7.1.1. Klaster analiza
7.1.2. Faktorska analiza i analiza glavnih komponenata
7.1.3. Analiza glavnih koordinata
7.2. Multivarijantne analize klasifikacije
7.2.1. Automatizovano mašinsko učenje
7.2.2. Metoda potpornih vektora

8 Pravne regulative

8.1. Nacionalni propisi
8.1.1. Pravilnik o kvalitetu žita, mlinskih i pekarskih proizvoda, testenina i brzo smrznutih testa
8.1.2. Pravilnik o metodama fizičkih i hemijskih analiza za kontrolu kvaliteta žita, mlinskih i pekarskih proizvoda, testenina i brzo smrznutih testa
8.2. Međunarnodne regulative
8.2.1. American Association of Cereal Chemists — AACC
8.2.2. Intemational Association for Cereal Science and Technologv—ICC
8.2.3. Direktive EU
8.2.4. Codex Alimentarius Commission

III Pregled istraživanja

1 Priprema uzoraka brašna

1.1. Ekstrakcija i derivatizacija uzoraka brašna

2 Priprema uzoraka hleba

2.1. Ekstrakcija i derivatizacija uzoraka hleba
3 Parametri analize GC-MS

4 Analiza hromatograma

4.1. Kreiranje numeričkih matrica u modu TIC
4.2. Kreiranje numeričkih matrica u modu IC
4.3. Kreiranje binarnih matrica

5 Multivarijantna analiza GC-MS podataka

6 Mikroskopija

6.1. Analiza svetlosnim mikroskopom
6.2. Analiza elektronskim mikroskopom

IV Rezultati istraživanja

Analiza brašna

1 Kvalitativni profili uzoraka brašna
1.1. Profili liposolubilnih ekstrakata brašna
1.2. Profili hidrosolubilnih ekstrakata brašna

2 Homogenost uzoraka brašna

2.1. Homogenost genotipova heljde
2.1.1. Homogenost liposolubilnih profila brašna heljde
2.1.2. Homogenost hidrosolubilnih profila brašna heljde
2.2. Homogenost genotipova ječma
2.2.1. Homogenost liposolubilnih profila brašna ječma
2.2.2. Homogenost hidrosolubilnih profila brašna ječma
2.3. Homogenost genotipova ovsa
2.3.1. Homogenost liposolubilnih profila brašna ovsa
2.3.2. Homogenost hidrosolubilnih profila brašna ovsa
2.4. Homogenost hibridnih sorti kukumza
2.4.1. Homogenost liposolubilnih profila brašna kukuruza
2.4.2. Homogenost hidrosolubilnih profila brašna kukuruza
2.5. Homogenost genotipova pšenice
2.5.1. Homogenost botaničke vrste i razlikovanje genotipova sa visokim i niskim sadržajem lipidne frakcije

3 Diferenciranje uzoraka brašna

3.1. Diferenciranje genotipova brašna cerealija i pseudocerealija
3.1.1. Metode binarnih sistema
3.2. Diferenciranje brašna genotipova cerealija: strnih žita i prosolikog žita
3.2.1. Metode mikroskopskih analiza
3.2.2. Metode semikvantitativnog profilisanja
3.2.3. Metode binarnih sistema
3.3. Diferenciranje brašna genotipova strnih žita
3.3.1. Metode binarnih sistema
3.4. Diferenciranje brašna pšenice od brašna koštunjavog voća: oraha i lešnika
3.4.1. Metoda semikvantitativnog profilisanja

Analiza hleba

1 Karakteristike proizvedenog pšeničnog hleba sa dodatkom brašna heljde
2 Korelacije liposolubilnih komponenata
2.1. Korelacije metil-estara dominantnih masnih kiselina u kori i u sredini hleba
2.2. Korelacije metil-estara minornih masnih kiselina u kori i u sredini hleba
3 Korelacije hidrosolubilnih komponenata
3.1. Korelacije hidrosolubilnih komponenata na kori hleba
3.2. Korelacije hidrosolubilnih komponenata u sredini hleba

V Zaključak

VI Literatura

O autorima

Uvod

Dokazi o postojanju značajne povezanosti između načina ishrane i čovekovog zdravlja snažni su i uverljivi. Sve veći broj potrošača postaje svestan ove činjenice. Usled ekspanzije metaboličkog sindroma u savremenom društvu, potrebe za razvojem tehnologija proizvodnje kvalitetnijih namirnica koje imaju funkcionalna svojstva i širenje asortimana prehrambenih proizvoda sa zdravstvenim benefitima, stalno se povećavaju.

Svako poboljšanje kvaliteta najčešće uzrokuje i porast tržišne vrednosti, što otvara prostor za širenje falsifikovanih proizvoda neadekvatnog kvaliteta. Eksplozivnim razvojem tehnike i tehnologije, omogućena je primena izuzetno sofisticiranih analitičkih uređaja, kako pri falsifikovanju hrane i pića, tako i pri razotrkivanju ovakvih postupaka. Prema zvaničnim regulativama razvijenih društava, potrošačima moraju da budu dostupne jasne i tačne informacije o proizvodu koji kupuju. To podrazumeva stalnu kontrolu proizvoda u svim fazama proizvodnje, distribucije i prodaje od provere kvaliteta sirovina, do kontrole finalnih proizvoda na tržištu.

S aspekta određivanja autentičnosti, brašno cerealija i pseudocerealija, kao i gotovi pekarski i konditorski proizvodi, su namirnice koje su najviše zapostavljene. Pooštravanje zakonskih regulativa definiše jasnu potrebu za razvojem savremenih metoda određivanja autentičnosti i u spektru ovakvih proizvoda, sa ciljem da se spreči supstitucija skupljih i vrednijih sirovina jeftinijim sirovinama lošijeg kvaliteta. Ovakav trend dodatno stimuliše i sve učestalija pojava hipersenzitivnosti i intolerancije čoveka na gluten pšenice i srodnih vrsta cerealija, zbog sveprisutnog i širokog obima korišćenja proizvoda od brašna u svakodnevnoj ishrani.

Sastav svake biljne vrste, pa tako i cerealija i pseudocerealija, genetički je determinisan i, prema tome, karakterističan za datu vrstu i sortu. Prema literatumim podacima, ne postoji mnogo metoda za određivanje autentičnosti brašna cerealija i pseudocerealija. Prva, koja datira s početka prošlog veka, jeste metoda analize skrobnih zrnaca svetlosnim mikroskopom. Ona podrazumeva poređenje veličine i oblika skrobnih granula različlitih vrsta cerealija i pseudocerealija (Kaluđerski & Filipović, 1998). Pored svetlosnog mikroskopa, danas se u ovu svrhu koristi i elektronska mikroskopija (Baldwin et al„ 1994: Thomas & Atwell, 1999). Savremenije metode za analizu brašna i određivanje autentičnosti uključuju primenu refleksivne spektroskopije u bliskoj infracrvenoj oblasti (Cheewapramong, 2007) i sinhrone fluorescentne spektroskopije (Zeković et al„ 2012). Svaka metoda koja podrazumeva primenu neke od navedenih tehnika ima i određene nedostatke.

Biohemijski procesi u biljkama su, takođe, strogo genetički determinisani. To se odnosi i na male molekule koji učestvuju u anaboličkim i kataboličkim biohemijskim procesima svake biljne vrste. Zato se došlo na ideju da bi, analizom malih molekula, bilo moguće utvrditi autentičnost brašna određene biljne vrste cerealija i pseudocerealija (Ačanski & Vujić, 2014a; Ačanski et al„ 2015b; Pastor et al., 2016a, 2016b, 2017, 2018, 2020. 2022). U ovoj monografiji biće opisan razvoj novih, savremenih metoda za određivanje autentičnosti brašna različitih botaničkih vrsta analizom lipidnih materija (masne kiseline i neosapunjive materije, poput fitosterola i tokoferola) i rastvorljivih šećera (monosaharidi, disaharidi, trisaharidi i šećerni alkoholi). Biće opisana mogućnost razlikovanja uzoraka pseudocerealija heljde i amarantusa, dakle bezglutenskih altemativnih sirovina, od uzoraka konvencionalnih cerealija, kao što su pšenica, ječam, raž, ovas i tritikale. Biće opisana i mogućnost razlikovanja bezglutenskog prosolikog žita kukuruza, od uzoraka strnih žita hlebne pšenice, spelte, raži, tritikalea, ječma i ovsa koji sadrže gluten. Uz to, biće prikazana i mogućnost razlikovanja brašna pšenice od brašna nekoliko genotipova oraha i lešnika, koji se takođe često koriste u pekarskoj industriji. Mogućnost primene nove metode za određivanje autentičnosti brašna biće opisana i na finalnom pekarskom proizvodu hlebu od mešanog brašna, sa ciljem da se pored pšeničnog brašna identifikuje i prisustvo brašna dmgih biljnih vrsta. Za analizu malih molekula u uzorcima brašna najpogodniji je gasni hromatograf sa masenim detektorom (GC-MS). Kako su razlike u sastavu malih molekula iste biljne vrste minimalne, posle obrade podataka sa dobijenih hromatograma biće primenjene i savremene statističke metode multivarijantne analize, a u pojedinim slučajevima, i mašinsko učenje.

O autorima

Mr Đura Vujić

Ekspert je sudske medicine za hemijsku toksikologiju i narkomaniju, analitičar, teoretičar i praktičar u oblasti hemijskih nauka. Magistarsku tezu Novi pristup spektrometrijskom određivanju hemoglobina metodom izosbestičkih tačaka, odbranio je 2005. godine na Departmanu za hemiju, Prirodno-matematičkog fakulteta u Novom Sadu. Za ovaj rad napisao je aplikaciju Windows na Visual Basic-u. Nosilac je Hewlett Packard-ova dva sertifikata: za poznavanje hardvera i softvera za GC-MSD i za HPLC. Bavi se istraživanjima i na polju kvantne mehanike i teorije relativnosti.

Široko znanje analitičkih postupaka, kao i primena instrumenata, omogućilo mu je saradnju s brojnim institucijama u zemlji i inostranstvu, naučnim radnicima i ekspertima. U profesionalnoj karijeri bavio se primenom analitičkih postupaka na GC-MS i HPLC aparatima, kontroli primene normi za analizu po AOAC, EPA, EN za kontrolu kvaliteta hrane i zaštite životne sredine, a takođe i analizama otrova, narkotika, ksenobiotika, lekova, metabolita u telesnim tečnostima i organima.

Prof. dr Marijana Ačanski

Redovni je profesor na Tehnološkom fakultetu Novi Sad u Novom Sadu. Predsednica je Udruženja univerzitetskih nastavnika i naučnika Vojvodine.

Doktorsku disertaciju pod nazivom Retenciono ponašanje derivata estrona i estradiola u tečnoj hromatografiji na normalnim i obrnutim fazama, odbranila je 1999. godine na Tehnološkom fakultetu u Novom Sadu.

U pedagoškom radu bila je angažovana u izvođenju nastave na predmetima: Analitička hemija, Instrumentalne metode analize, Analiza farmaceutskih proizvoda, Opšta i neorganska hemija i Računanje u hemiji. Na master akademskim studijama predaje Savremene metode kontrole autentičnosti hrane, a na doktorskim studijama: Tečnu hromatografiju biološki aktivnih jedinjenja i Odabrane metode kontrole autentičnosti hrane.

Autor je i koautor više od 200 naučnih publikacija, od kojih je preko 40 radova na SCI listi. Bila je učesnik brojnih domaćih i međunarodnih projekata. Na međunarodnom planu, aktivno je učestvovala na tri COST akcije. Autor je i koautor dve monografije nacionalnog nivoa, dva praktikuma, jednog pomoćnog materijala i dva poglavlja u monografijama međunarodnog značaja.

Dr Kristian Pastor

Viši naučni saradnik je na Tehnološkom fakultetu Novi Sad u Novom Sadu, doktor nauka u oblasti tehnološkog inženjerstva. Doktorsku disertaciju pod nazivom Autentičnost cerealija i pseudocerealija razvoj novih metoda analize brašna i gotovih pekarskih proizvoda odbranio je 2018. godine na Tehnološkom fakultetu Novi Sad u Novom Sadu. Zbog tematike istraživanja učestvovao je u izradi kurikuluma i nastavnog plana i programa za novi predmet Savremene metode kontrole autentičnosti hrane, za studente master akademskih studija Tehnološkog fakulteta Novi Sad.

U okviru međunarodnih aktivnosti, učesnik je brojnih COST akcija kao aktuelan predstavnik Srbije i bio je učesnik šest kratkoročnih istraživačkih projekata. Poseban međunarodni angažman je u okviru uredništva specijalnih izdanja časopisa Food Analytical Methods. Molecules i Processes (sva tri kategorije M22), kao i dve monografije čiji je izdavač Springer Verlag. Sekretar je Hemijskog društva Vojvodine, kao i delegirani član Upravnog odbora Srpskog hemijskog društva.