REALIZACJA OPERACJI

Realizacja operacji – etap 3

Trzeci etap prac dotyczył opracowania szybkiego testu przez pracowników UPP na aktywność peroksydazy i zoptymalizowanej dzięki temu technologii blanszowania.
Zakres badań przebiegał w interakcji Rolnik-Przedsiębiorca-UPP.

DOŚWIADCZENIE POLOWE

Materiał roślinny w roku 2024 stanowiły 2 odmiany grochu siewnego o najkorzystniejszych parametrach plonowania i zawartości peroksydaz. Odmiany do doświadczenia polowego wybrano na podstawie wyników polowych, molekularnych i chemicznych uzyskanych w 1 roku badań. W warunkach polowych, u rolnika, wiosną 2024 wysiano 2 odmiany grochu siewnego na powierzchni 2 ha. W trakcie prac polowych (nawożenie, regulacja zachwaszczenia, pielęgnacja upraw, ochrona przed chorobami i szkodnikami) wykorzystywano zasady dobrej praktyki rolniczej oraz zalecenia hodowców. W trakcie sezonu wegetacyjnego oceniono następujące cechy: ocena wschodów, początku kwitnienia, ocena stanu ogólnego, wyleganie roślin, równomierność dojrzewania, wysokość i sztywność roślin, liczba strąków, masa 1000 nasion, wilgotność podczas zbioru i plon ziarna. Dla każdej odmiany grochu siewnego wymienione wyżej cechy analizowano w 4 losowo wybranych fragmentach o powierzchni 1 m².

W wyniku przeprowadzonych analiz stwierdzono, że dobrane we wcześniejszych etapach realizacji projektu odmiany, te najbardziej przystosowane do lokalnych warunków, pozwoliły na uzyskanie wcześniejszych i obfitszych plonów groszku o optymalnej wartości technologicznej.

OPRACOWANIE SZYBKIEGO TESTU OBECNOŚCI/AKTYWNOŚCI ENZYMATYCZNEJ DLA GROSZKU

W wyniku realizacji operacji w interakcji Katedra Chemii-Przedsiębiorca, opracowano innowacyjną metodę szybkiej analizy aktywności enzymatycznej na podstawie reakcji z p-nitrofenolem, zwalidowano metodę i dostosowano ją do warunków linii technologicznej. Wykorzystano i zoptymalizowano metodę barwnej reakcji enzymów z gwajakolem (Belcarz A., Ginalska G., Kowalewska B., Kulesza P., 2007. Peroksydaza z kapusty i jej zastosowanie w multifunkcjonalnych biosensorach). Zastosowanie metody pozwalającej wskazać obecność enzymów pozwoliło na eliminację z przetwórstwa na wczesnym etapie surowca o niewłaściwej jakości. Pozwoliło to poprawić jakość produktu przy jednoczesnej poprawie bezpieczeństwa surowca. Szybki test posłużył do kontroli procesu inaktywacji niebezpiecznych peroksydaz podczas procesu blanszowania. Dzięki temu rozwiązaniu przedsiębiorca na miejscu w trakcie prowadzenia procesu mógł monitorować prawidłowość prowadzonego procesu przetwórczego.

INNOWACJE TECHNOLOGICZNE

Innowacyjne technologiczne rozwiązanie, dotyczy transportu higienizowanego groszku do mrożenia. W wyniku operacji przygotowano niespotykane dotąd w praktyce przetwórczej rozwiązanie. Zgodnie z założeniem operacji zamontowano odpowiednie tunele do transportu odsortowanego i zblanszowanego groszku, wzbogacone o szereg generatorów zimnych jonów. Skutkiem jest utrzymanie stanu higienicznego groszku opuszczającego blanszownik. Otrzymany w ten sposób innowacyjny produkt charakteryzuje się trwałymi cechami organoleptycznymi, tj. smakiem, zapachem i barwą.

Kolejne zadanie w projekcie obejmowało optymalizację procesu blanszowania. Do tej pory zakład blanszował groszek w sposób tradycyjny tj. wykorzystując przegrzaną parę wodną. Dalej groszek przechodził do sekcji chłodzenia blanszownika i transportowany był do urządzenia do mrożenia. Modyfikacje polegały na tym, woda z chłodzenia została zawrócona do sekcji przed blanszowaniem i zakwaszona. Tak prowadzony proces zaoszczędził zarówno energie i wodę, ale pozwolił także na obniżenie temperatury blanszowania. W tym celu wraz z grupą technologów z UPP wykonano prace technologiczne. Oceniono i wybrano optymalne warunki technologiczne by jednocześnie oszczędzić możliwie najwięcej energii i wody, zinaktywować niebezpieczne enzymy i zachować możliwie jak najwięcej składników bioaktywnych kształtujących wartości odżywcze i funkcjonalne nowego produktu czyli groszku PREMIUM.

Dalej po procesie blanszowania zastosowano optyczny sorter, by już do mrożenia kierować nie cały, tylko odsortowany, najlepszej jakości surowiec. Ograniczyło to w ten sposób zużycie energii niezbędnej do mrożenia groszku. Następnie po zamrożeniu kolejne sortowanie pozwoliło na usunięcie z partii w wyniku procesu mrożenia groszku o zmienionej barwie. Taka innowacja w organizacji pracy skutkuje przede wszystkim wczesną eliminacją produktów niezgodnych, a w konsekwencji dodatkowymi nakładami na utrzymanie go w stanie zamrożenia, ale co równie istotne ograniczeniem ilości procesów, co ochroni produkt przed wnoszeniem dodatkowego zanieczyszczenia mikrobiologicznego przy jednoczesnym zachowaniu wszystkich cech jakościowych produktu.

Ocena towaroznawcza groszku

Zgodnie z Norma Branżową (BN-84/8165-07), ziarno groszku przeznaczone do mrożenia poddano ocenie towaroznawczej w Katedrze Zarządzania Jakością i Bezpieczeństwem Żywności polegającej na określeniu: :
• Zawartości (%) ziaren uszkodzonych i zlepieńców trwałych,
• Barwy (ocena procentowego udziału ziaren żółtych i ze skazami),
• Wielkość ziaren,
• Zdrowotność,
• Smak i zapach,
• Konsystencja (twardość).

W wyniku przeprowadzonych analiz potwierdzono rezultaty poprzednich etapów, tj. pomimo niewielkich różnic związanych z cechami odmiany, jakość towaroznawcza ziaren była bardzo dobra i mieściła się w klasie A, tj. najlepszej do dalszych procesów przetwórczych. Ziarna poza typowymi wskaźnikami oceny towaroznawczej były przede wszystkim wyrównane co predysponuje je jako znakomity surowiec do uzyskania nowego produktu, czyli groszku o jakości PREMIUM.

Ocena towaroznawcza obejmowała również analizy chemiczne zgodne z Norma Branżową BN-84/8165-07):

• Aktywność enzymatyczna
Analizę przeprowadzono metoda spektrofotometryczną zgodna z protokołem analitycznym zawartym w PN-80/R -7 5763 Warzywa świeże. Groch zielony

• Zawartość związków nierozpuszczalnych w alkoholu (AIS), zastosowano standardową metodę (metoda A) oznaczania substancji alkoholowo nierozpuszczalnych, które decydują o przydatności zielonego grochu na mrożonki i konserwy (AO AC 1984, s. 608), opartą na ekstrakcji pulpy wodnej grochu 80-procentowym alkoholem oraz wielokrotnym przemywaniu alkoholem próbek na sączku i bezpośrednim wyliczaniu procentowej zawartości substancji nierozpuszczalnych w alkoholu. Metoda ta została porównana z metodą wodno-etanolową (metoda B) zmodyfikowaną w następujący sposób: sączenie zastąpiono wirowaniem próbek, uzyskując supernatant części rozpuszczalnych w etanolu. Procent wagowy składników rozpuszczalnych w etanolu (a) i nierozpuszczalnych w etanolu (y) obliczono ze wzoru: y = [100(s — a)]:[100 — a], gdzie s = procent wagowy suchej masy. s = procent wagowy suchej masy.

• Zanieczyszczenia chemiczne (mikotoksyny, pozostałości pestycydów).
Jednocześnie wykonano analizę dziesięciu pestycydów (2,4 DDE, alfa-endosulfan, bifentryna, chlorpyrifos, dieldryna, fosalon, kaptan, keton endryny, siarczan endosulfanu oraz tolchlofos metylowy) i ich metabolitów w próbkach groszku metodą chromatografii gazowej sprzężonej z detektorem spektrometrii mass (GC-MS). Pestycydy wyekstrahowano, a następnie poddano izolacji z wykorzystaniem techniki SPE (metoda QuEChERS).

• Analiza mikotoksyn (trichoteceny grupy A i B, zearalenon, ochratoksyna A, aflatoksyny i fumonizyny) w zależności od zidentyfikowanych podczas wegentacji roślin chorób grzybowych. Analizę mikotoksyn przeprowadzono po wcześniejszej ich ekstrakcji mieszniną acetonitryl/woda 82:18 v/v. Nastepnie ekstrakty oczyszczono i rozdzielono za pomocą kolumnienek SPE z wypełnieniniem dedykowanym dla poszczególnych mikotoksyn. Analizę ilościową mikotoksyn przeprowadzono za pomocą chromatografii gazowej (GC-MS) oraz cieczowej UPLC-PDA/fluorymetryczny.

Analiza składników odżywczych:

• Witaminy z grupy B
Zawartość witamin: B1, B2, B3, B6, B12 (tiamina, ryboflawina, niacyna, pirydoksyna, kobalamina) analizowano za pomocą systemu Aquity H UPLC wyposażonego w detektor Waters Acquity PDA (Waters, USA) po uprzedniej ekstrakcji enzymatycznej i kwasowej.

• Analiza zawartości witaminy C
Witaminę C analizowano po wcześniejszej ekstrakcji i stabilizacji za pomocą systemu Aquity H UPLC wyposażonego w detektor Waters Acquity PDA (Waters, USA) przy długości fali λ = 243 nm stosując kolumnę chromatograficzną ACQUITY APC BEH, 200 Å, 2,5 µm, 4,6 mm x 75 mm, z szybkością przepływu fazy ruchomej 0,4 ml/min. Fazą ruchomą był bufor fosforanowy o stęż. 40 mmol/dm3 przy pH 3,65; acetonitryl (90:10, v/v) z dodatkiem (1,5 mmol/dm3) bromku cetylotrimetyloamoniowego jako środka stabilizującego.

• Analiza zawartości witaminy A i E
Zawartość witaminy A i E oznaczano jednocześnie przy użyciu Aquity H UPLC system equipped with a Waters Acquity PDA detector (Waters, USA). Detekcję spektrofotometryczną do oznaczania witaminy A wykonano przy długości fali λ = 325 nm. Przed analizą przeprowadzono ekstrakcję z frakcji tłuszczowej surowca oraz rozdział witamin. Witaminy izolowano z surowca poprzez zmydlanie alkoholowym roztworem wodorotlen¬ku potasu z dodatkiem hydrochinonu jako przeciwutleniacza, następnie wytrząsano z częstotli¬wością 150 obr/min w temperaturze 45°C przez 60 min, po czym podniesiono tempe¬raturę do 70°C i zmydlano do momentu uzyskania jednorodnej mieszaniny. Po ostu¬dzeniu zmydlonej próbki do temperatury pokojowej, prowadzono trzykrotnie ekstrak¬cja mieszaniną heksan: chloroform (2:1; v/v).

• Analiza zawartości witamin K1 (fitomenadion) oraz K3 (menachinon-6)
Procedura bazuje na ekstrakcji próbek za pomocą dimetyloacetamidu, a następnie na przeprowadzeniu analizy chromatograficznej (HPLC) z wykorzystaniem kolumn C18 (kolumny z żelem krzemionkowym zmodyfikowanymi grupami o niskiej polarności, najczęściej grupami oktadecylowymi). Po czym przeprowadzono detekcję spektrofotometryczna przy długości fali 333 nm. Wymywanie linii gradientu odbywało się za pomocą 50% acetonitryl – metanol (75:25 v/v) i wody, a następnie 100% acetonitryl – metanol przez 5 minut.

• Makro i mikroelementy Cu, Mn, Fe, K, P, Zn, Mg, Ca
Materiał mineralizowano za pomocą systemu mineralizacji mikrofalowej CEM Mars 5 Xpress (CEM, Matthews, NC, USA). Stężenie poszczególnych pierwiastków analizowano za pomocą płomieniowej spektrometrii absorpcji atomowej (Cu, Fe, Mn, Zn), atomowej spektrometrii emisyjnej (Mg, K, P, Ca) przy użyciu spektrometru AA Duo – AA280FS/AA280Z (Agilent). Technologies, Mulgrave, Victoria, Australia), wyposażonych w lampę Varian z katodą wnękową (HCL; Varian, Mulgrave, Victoria, Australia). Krzywe kalibracyjne przygotowano w czterech powtórzeniach na każde stężenie pierwiastków.

• Flawonoidy, kwasy fenolowe
Kwasy fenolowe oraz aglikony flawonoidowe oznaczono po wcześniejszej ekstrakcji i przeprowadzeniu podwójnej chydrolizy (kwasowej i zasadowej). Analiza ilościowa przeprowadzona została przy użyciu systemu UPLC Aquity klasy H wyposażonego w detektor Waters Acquity PDA (Waters, USA). Rozdział chromatograficzny przeprowadzony został na kolumnie Acquity UPLC® BEH C18 (100 mm x 2,1 mm, wielkość cząstek 1,7 μm) (Waters, Irlandia). Elucja prowadzona była gradientem stosując następujący skład fazy ruchomej: A: acetonitryl z 0,1% kwasem mrówkowym, B: 1% wodna mieszanina kwasu mrówkowego (pH=2). Zawartość kwercytyny oraz jej pochodnych oznaczono przy użyciu wzorca wewnętrznego przy długościach fali λ=320 nm. Związki identyfikowano na podstawie porównania czasu retencji analizowanego piku z czasem retencji wzorca oraz przez dodanie określonej ilości wzorca do analizowanych próbek i powtórzenie analizy. Poziom wykrywania wynosić będzie 1 μg/g.

• Aktywność przeciwutleniająca
W celu analizy aktywności przeciwutleniającej ekstraktów pozyskanych z surowca przeprowadzono reakcję z kationorodnikiem ABTS. Następnie przeprowadzono ilościową analizę powstałych produktów rekacji zmiatania wolnych rodników za pomocą spektrofotometru Helios Thermo Electron Corp. Standardem zewnętrznym był Trolox Wyniki wyrażono w ABTS•+ (µmolTROLOX/kg) s.m. próbki.

• Związki fenolowe ogółem
Całkowitą zawartość związków fenolowych oznaczono za pomocą metody z odczynnikiem Folin-Ciocalteu przy pomocy spektrofotometru Helios Thermo Electron Corp. Wyniki wyrażono w mg kwasu galusowego/kg s.m. próbki.

• Barwniki roślinne w tym chlorofil
Barwniki roślinne wyekstrahowano za pomocą wodnego roztworu EtOH (60%), rozdzielono metodą chromatografii kolumnowej. Ekstrakty przeanalizowano na zawartość poszczególnych barwników ogółem za pomocą Spektrofotometru UV/VIS Excellence, 6850. Następnie ilościowo zgodnie z krzywą wzorcową obliczono zawartości poszczególnych barwników w tym frakcji chlorofilowych.

• Zawartość cukrów ogółem
Oznaczenie zawartości cukrów ogółem przeprowadzono metodą Bertranda. Jest to klasyczna metoda pośredniego miareczkowania. Ilość cukrów oblicza się na podstawie objętości manganianu(VII) potasu zużytego na miareczkowanie jonów Fe+2, odpowiadających ilości miedzi zredukowanej przez sacharydy redukujące zawarte w badanym roztworze cukrów.

• Zawartość kwasów organicznych ogółem
W celu oznaczenia kwasów organicznych ogółem zastosowano metodę potencjometryczna wg PN-90/A75101/04 Oznaczanie kwasów organicznych ogółem. Przetwory owocowe i warzywne.

W wyniku przeprowadzonych analiz chemicznych, potwierdzono pełne bezpieczeństwo badanego surowca. Zmodyfikowana metoda blanszowania groszku pozwoliła w sposób istotny ograniczyć straty składników odżywczych w czasie tego procesu technologicznego.

Ocena towaroznawcza obejmowała również analizy mikrobiologiczne zgodne z ROZPORZĄDZENIEM KOMISJI (WE) NR 2561/1999 (ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (WE) NR 2561/1999 z dnia 3 grudnia 1999 r. ustanawiające normę handlową dla grochu.

• ogólna liczba drobnoustrojów (PN-EN ISO 4833-1:2013-12),

• ogólna liczba pleśni i drożdży (PN-ISO 21527-1:2009),

• liczba bakterii beztlenowych przetrwalnikujących redukujących siarczany (IV) (PN-ISO 15213:2005),

• Listeria spp., Salmonella spp.

W wyniku przeprowadzonych analiz stwierdzono niskie ogólne zanieczyszczenie badanymi grupami bakterii oraz brak obecności szczególnie niebezpiecznych patogennych mikroorganizmów, tj. bakterii z rodzaju Salmonella i Listeria. Uzyskane rezultaty potwierdzają znakomitą wyjściowa jakość surowca do dalszych procesów przetwórczych.

DZIAŁANIA PROMOCYJNE

Uzyskane w ramach 3 etapu wyniki realizacji operacji, pozwoliły podjąć zespołowi badaczy z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu oraz pracowników Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie Oddział w Poznaniu, wielu działań promocyjnych, m. in. :

1. Konferencja WSPÓŁPRACA PRODUCENTÓW ROLNYCH SPOSOBEM NA ROZWÓJ ROLNICTWA I OBSZARÓW WIEJSKICH w dniu 10.04.2024 w Centrum Konferencyjnym Enea Stadion w Poznaniu. Konferencję zorganizowało Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie Oddział w Poznaniu, członek grupy operacyjnej GROSZEK PREMIUM. Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu na czele z kierownikiem naukowym projektu dr inż. Tomaszem Szablewskim oraz pozostali uczestnicy spotkania w tym rolnicy i przedsiębiorcy biorący udział w spotkaniu, mieli doskonałą okazją do wymiany doświadczeń oraz poszerzenia swojej wiedzy i czerpania nowych inspiracji do tworzenia różnorodnych nowych form współpracy.

2. VIII SYMPOZJUM NAUKOWE „Bezpieczeństwo Żywnościowe i Żywności” w daniach 15-17 kwietnia 2024 w Kirach k. Zakopanego. Pośród uczestników sympozjum znalazło się wielu znakomitych naukowców realizujących swoje badania w obszarach jakości produktów żywnościowych, uwarunkowań bezpieczeństwa żywnościowego i żywności oraz strat i marnotrawstwa żywności. Wydarzenie to przyciąga od lat światowej klasy specjalistów, dlatego kierownik naukowy projektu dr inż. Tomasz Szablewski wraz z interdyscyplinarnym zespołem, przedstawił komunikat naukowy pt. „Analiza ekspresji genów peroksydaz nasion grochu siewnego w zapewnieniu jakości i bezpieczeństwa”, a razem z nim cel i założenia operacji.

3. W ramach promocji grupy operacyjnej GROSZEK PREMIUM oraz realizowanej przez nią operacji, naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Katedry Zarządzania Jakością i Bezpieczeństwem Żywności, opublikowali w WIEŚCIACH AKADEMICKICH Wydawnictwa UPP, artykuł pt. INNOWACYJNA ŻYWNOŚĆ POCHODZENIA ROŚLINNEGO SZANSĄ NA ROZWÓJ ROLNICTWA I PRZETWÓRSTWA ŻYWNOŚCI, autorstwa dr inż. Tomasza Szablewskiego i prof. UPP dr hab. Renaty Cegielskiej-Radziejewskiej. W artykule omówiono cel strategiczny nawiązywania współpracy pomiędzy różnymi podmiotami tworzącymi grupę operacyjną do przygotowania innowacyjnych rozwiązań mających przyczynić się do rozwoju zarówno rolnictwa jak i branży przetwórczej. Ponadto scharakteryzowano zadania wszystkich uczestników operacji, tak by w efekcie powstało szereg nowych rozwiązań służących konsorcjantom w trosce o środowisko naturalne oraz zapobieganie marnotrawieniu zasobów.

4. VI Forum: Sieciowanie Partnerów SIR w daniach 25-26 czerwca 2024 we Wrocławiu. Konferencje zorganizowała Sieć na Rzecz Innowacji w Rolnictwie i na Obszarach Wiejskich – SIR i skupiła ponad 100 partnerów sieci. Również przedstawiciele grupy operacyjnej GROSZEK PREMIUM zostali zaproszeni na to wydarzenie. Razem z przedstawicielami Centrów Doradztwa Rolniczego, przedsiębiorcami, rolnikami i innymi naukowcami, mieli okazję wymienić się wiedzą i doświadczeniem w realizacji innowacyjnych rozwiązań na rzecz podnoszenia konkurencyjności polskiego rolnictwa i jakości życia na wsi. Reprezentanci Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu wraz z kierownikiem naukowym projektu dr inż. Tomaszem Szablewskim z Katedry Zarządzania Jakością i Bezpieczeństwem Żywności, nawiązali nowe kontakty, również z innymi grupami operacyjnymi które mogą zaowocować rozwojem prowadzonych aktualnie operacji oraz realizacją nowych wspólnych projektów, których rezultatem będzie wdrożenie innowacji.