Ваниль

Введение

Натуральная ваниль – важный ингредиент пищевой промышленности во всем мире. Ваниль, плод лазящей орхидеи Vanilla planifolia, является основным источником промышленного производства ванильного ароматизатора, который состоит из смеси ванилина и многих других ароматизирующих соединений (Perez-Silva et al., 2006). Однако, развитие ванильного аромата в собранных зеленых стручках достигается только после процесса обработки, включающего четыре стадии традиционного метода; то есть убийство, пропаривание, сушку и кондиционирование. Поскольку ваниль требует влажного тропического климата, этап сушки является ключевым элементом для предотвращения развития микроорганизмов, которые могут снизить её качество. Затем процесс вяления, который занимает несколько месяцев, определит качество стручков ванили с точки зрения коммерческих стандартов и стандартов безопасности. За последние 20 лет количество стандартов стремительно выросло из-за глобализации и свободной торговли. Продукт с очень высокой добавленной стоимостью, такой как ваниль, очень зависит как от нормативных, так и от частных стандартов, ради конкурентоспособности на международных рынках. В дополнение к многочисленным техническим регламентам по безопасности пищевых продуктов, защите растений и маркировке, разработанных на национальном и международном уровнях, частный сектор все чаще устанавливает новые стандарты, охватывающие цепочку поставок от фермы до стола. Во время обработки и хранения ванильных стручков, могут происходить микробиологические заражения, разрастаясь или приводя к заражению других продуктов. Поэтому, для выявления опасностей и наиболее эффективных точек контроля их возникновения требуется подход «от фермы к столу». Поскольку специи и пищевые ингредиенты могут быть источником заражения (Scheuer and Gareis, 2002), в этой главе основное внимание уделяется микробиологическим опасностям, связанным с обработкой и хранением ванильных стручков, а также профилактическим мерам по предотвращению этих опасностей.

Микробиологические опасности вяленых стручков ванили

Микробиологические заражения (в основном плесень и бактерии) ванильных стручков могут возникать во время сбора урожая и на нескольких этапах переборки и обработки. Процесс вяления, помимо включения биохимического процесса появления аромата, важен для борьбы с этими микроорганизмами, что полезно для сохранности готовых стручков.

Вяление ванильных стручков – традиционно хорошо отработанный процесс в основных странах-производителях (Мадагаскар, Мексика, Коморские острова, Реюньон и Таити). Он трудоемок и занимает до шести месяцев, в зависимости от процедур обработки, принятых в разных странах-производителях. В целом, он в основном основан на следующих четырех этапах (Dignum et al., 2001):

• Умерщвление зеленых стручков термической обработкой (горячая вода, духовка), чтобы остановить вегетативное развитие свежих стручков.

• Пропаривание, которое происходит во время циклов солнечного нагрева, когда стручки раскладывают на солнце до тех пор, пока они не станут горячими, а затем укутывают одеялом и помещают на ночь в герметичный контейнер, чтобы сохранить их тепло и влажность.

• Медленная сушка стручков для предотвращения микробной порчи и постепенной реакции развития аромата.

• Кондиционирование сушёных стручков в ящиках в течение 3–4 месяцев для получения желаемого аромата и вкуса.

Первая стадия (умерщвление) снижает исходную микробную нагрузку на поверхность зеленой ванили. Во время вяления, основными грибками, обнаруживаемыми на стручках ванили, являются штаммы черной плесени Aspergillus и зеленой Penicillium (Röling et al., 2001). На зеленой ванили присутствует несколько бактериальных сообществ, но после ошпаривания (погружения в горячую воду 65–70°C на 2 мин) в этом исследовании сообщается лишь о наличии штаммов Bacillus (Bacillus subtilis, Bacillus firmus, Bacillus licheniformis, Bacillus pumilis, Bacillus smithii) вследствие их термофильной природы, как спорообразующих микроорганизмов. Для расщепленных стручков, которые не подвергались ошпариванию, были обнаружены другие роды, такие как Xanthomonas, Cellulomonas, Vibrio и Staphylococcus. B. subtilis (включая B. licheniformis) – это микроорганизмы, выделенные из разных трав и специй, вызывающие порчу пищевых продуктов и причастные к пищевым отравлениям (te Giffel et al., 1996). Буррике идентифицировал присутствие Aspergillus niger, Penicillium lividum, Penicillium vanillae и Penicillium rugulosum на ванильных стручках с Мадагаскара и Коморских островов (Bourriquet, 1954). Другое исследование показало, что основными видами плесени ванильных стручков оказались Penicillium glaucum, Trichoderma sp., Aspergillus oryzae, Aspergillus amstelodami и Xantochpinirous sp. при общей концентрации 8,4 × 10⁴/г (Bachman et al., 1995).

Вторым ключевым этапом является этап сушки, поскольку содержание влаги является основным фактором при сохранении вяленых стручков ванили, поскольку низкое содержание влаги предотвращает рост и активность микроорганизмов. Во время сушки стручки должны быть хорошо аэрированы, чтобы избежать бактериального брожения, которое приводит к нежелательному аромату, например, креозотовой ванили. При правильной сушке содержание воды в стручках должно стать достаточно низким. Фактически, сочетание низкого содержания воды с высоким содержанием фенолов, основным компонентом которых является ванилин, обеспечивает эффект ингибирования порчи вяленых стручков (Havkin-Frenkel and Frenkel, 2006). Согласно ISO 5565-1:1999 (ISO, 1999), максимальная влажность вяленых стручков составляет 38% для классов 1 и 2, 30% для класса 3 и 25% для класса 4. Содержание воды в вяленых стручках ванили соответствуют значениям активности воды (a_w) соответственно 0,89, 0,86 и 0,84 (J.M. Méot, личный комментарий). Сообщалось, что присутствие соответствующего содержания воды в диапазоне от 25% до 30% приводит к желательной текстуре и внешнему виду готовых стручков (Sreedhar et al., 2007).

Сообщается, что незрелые стручки более восприимчивы к заражению видами плесени Penicillium и Aspergillus (Sasikumar et al., 1992). Поскольку Aspergillus и Penicillium вместе с Fusarium являются наиболее важными родами, содержащими токсикогенные изоляты, необходимо соблюдать профилактические меры, основанные на надлежащей сельскохозяйственной и производственной практике, для снижения предуборочного и послеуборочного загрязнения микотоксинами (FDA, 2009).

Микотоксины – токсичные вторичные метаболиты, вырабатываемые грибками в определенных условиях, связанных с физиологией (ростом микроорганизмов) и условиями окружающей среды (pH, температура, a_w, консерванты). Токсигенные грибы могут быть удалены во время обработки, в то время как соответствующий внеклеточный микотоксин останется в пище. Наиболее важные микотоксины, представляющие риск для здоровья человека, описаны в таблице 14.1 (FAO, 2001). Среди грибов, обнаруженных в ванильных стручках, A. niger не обладает способностью продуцировать афлатоксины (Schuster et al., 2002). Однако, сообщалось, что этот вид вырабатывает охратоксин А (Blumenthal, 2004).

Источник: Данные ФАО. 2001. Manual on the Application of the HACCP System in Mycotoxin Prevention and Control. FAO, Rome. С разрешения.

A. oryzae не продуцирует афлатоксины, несмотря на его очень близкое таксономическое родство с группой Aspergillus flavus, основной группой, продуцирующей афлатоксины в пище, но может продуцировать другой микотоксин, такой как 3-нитропропионовая кислота (Blumenthal, 2004). P. lividum продуцирует цитринин и пеницилловую кислоту (Frisvad, 1986). Однако, риск загрязнения ванильных стручков микотоксинами, если таковой имеется, требует детальной оценки (Codex Alimentarius Commission (CAC), 1999). В нескольких исследовательских работах сообщается о загрязнении ванили микотоксинами. При анализе 681 образца специй на предмет естественного присутствия охратоксина A (OTA) и охратоксина B (OTB), обнаружен один образец экстракта ванили, который был положительным на OTB при 156 нг/г (Scheuer and Gareis, 2002).

Незрелость была также связана с низким выходом ванилина в готовых стручках (Saltron et al., 2002, 2003). Вяленые стручки при правильном приготовлении содержат около 2,5% ванилина. Плесень поражает ваниль с части плода, в которой концентрация ванилина наименьшая (Bourriquet, 1954). Следует подчеркнуть, что ванилин обладает антимикробными свойствами в отношении различных пищевых микроорганизмов (Nakazawa et al., 1982) и некоторых патогенных, индикаторных или микроорганизмов, вызывающих порчу: Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella enterica, Candida. albicans, Lactobacillus casei, Penicillium expansum и Saccharomyces cerevisiae (Rupasinghe et al., 2006). Исследования in vitro показали, что ванилин эффективен в подавлении роста плесени. Например, добавление 1000 ppm природного ванилина подавляло рост Aspergillus ochraceus более чем на два месяца при 25°C, в то время как рост A. flavus, A. niger и Aspergillus parasiticus подавлялся при 1500 ppm (Lopez-Malo et al., 1995, 1997). Эти авторы предложили ванилин в качестве барьерной технологии в сочетании с другими антимикробными факторами, такими как пониженный pH и a_w, для предотвращения порчи плодовых пюре плесенью. Другое исследование, с использованием различных видов плесени и дрожжевых грибков, вызывающих порчу пищевых продуктов, показало, что альдегидная составляющая играет ключевую роль в противогрибковой активности ванилина (Fitzgerald et al., 2005). Эти же авторы исследовали механизм действия ванилина против Escherichia coli, Lactobacillus plantarum и Listeria innocua (Fitzgerald et al., 2004). Антимикробная активность ванилина зависела от времени воздействия, концентрации и целевого организма. Минимальные ингибирующие концентрации ванилина in vitro для трех тестируемых штаммов составляли 15, 75 и 35 ммоль/л. Ингибирующее действие оказалось скорее бактериостатическим, чем бактерицидным. При исследовании установлено, что ванилин нарушает целостность цитоплазматической мембраны, приводящую к потере ионных градиентов, гомеостазу pH и ингибированию дыхательной активности тестируемых бактерий.

Таким образом, потенциальные опасности для вяленых ванильных стручков можно разделить на следующие категории:

• Микробиологическая порча из-за бактериального брожения или развития плесени.

• Загрязнения микробиологическими токсинами (микотоксины из плесени)

• Бактериальное инфицирование, связанное с плохими гигиеническими условиями.

Для предотвращения этой микробиологической опасности, необходимо контролировать соответствующие факторы: зрелость зеленых стручков при сборе урожая, a_w вяленых стручков и общие гигиенические условия после уборки урожая. Чтобы сохранить качество стручков во время хранения, которое может длиться от нескольких месяцев до одного года, следует также учитывать другие параметры, такие как температура, влажность, состав газа и тип упаковки.

Управление и контроль за микробиологической опасностью

Меры контроля направлены на предотвращение, устранение или снижение опасности для пищевых продуктов до допустимого уровня либо путем контроля начальных уровней опасного агента, либо предотвращением повышения или снижением его уровней. Важная роль критической контрольной точки анализа опасностей (ККТАО) заключается в том, чтобы помочь производителю и переработчику пищевых продуктов обеспечить безопасность процессов, посредством определения ключевых или критических мер контроля, которые предотвращают, устраняют или снижают опасности до приемлемых уровней.

Контроль микробиологической опасности вяленых стручков ванили особенно зависит от эффективной сушки и последующего предотвращения заражения и/или роста после обработки. Наиболее эффективной мерой микробиологического контроля при переработке ванильных стручков является сушка продукта таким образом, чтобы a_w была недостаточной для поддержания развития микроорганизмов и, в частности, роста плесени и/или предотвращения выработки микотоксинов токсиногенными видами. a_w – это мера содержания воды, доступной для микроорганизмов. Чтобы предотвратить рост большинства видов плесени, a_w должно быть ≤0,70. Каждая токсикогенная плесень имеет свой собственный минимум для роста и выработки микотоксинов, что выражается в содержании влаги для каждого продукта. Это содержание влаги называется «безопасным» и может быть критическим пределом для меры контроля. Большинство бактерий порчи не могут расти при a_w ≤ 0,91. Однако, было обнаружено, что золотистый стафилококк растет при значении a_w всего 0,84. Поскольку плесневые грибки могут расти в широком диапазоне значений pH, влажности и более широком диапазоне температур, чем бактерии, ванильные стручки более восприимчивы к заражению ими. Критическая контрольная точка может быть установлена ​​в конце процесса сушки, и одним критическим пределом будет содержание воды или a_w стручков, что можно легко контролировать в системе ККТАО.

Плохие гигиенические условия являются основным источником инфицирования стручков на протяжении всего процесса. Поскольку большинство микроорганизмов находится на поверхности стручков, приоритетом является обучение обработчиков. Руки, а также инфицированные перчатки и одеяла могут служить переносчиками микроорганизмов. Как сообщается в литературе, руки работников пищевой промышленности имеют большое значение в передаче инфицирования от человека к человеку, от человека к поверхности или наоборот и от человека к продуктам питания (Guzewich and Ross, 1999). Чтобы свести к минимуму количество насекомых и грибков в складских помещениях, требуются надлежащие процедуры уборки. Заплесневелые стручки следует немедленно выбросить, поскольку они вызывают неприятный запах и приводят к перекрестному заражению между разными партиями ванильных стручков.

С этой точки зрения система ККТАО является широко признанным управлением безопасности пищевых продуктов. Это систематический подход к выявлению, оценке и контролю угроз безопасности пищевым продуктам. Он основан на превентивном подходе от первичного производства до конечного продукта, продаваемого на рынке, а не только на обычных проверках со стороны регулирующих органов. После того, как план ККТАО разработан и внедрен в производство пищевых продуктов, его необходимо поддерживать на постоянной основе. Семь принципов: (1) определение любых опасностей, которые необходимо предотвращать, устранять или снижать до приемлемых уровней; (2) определение критических контрольных точек (ККТ) на этапе (этапах), на котором контроль важен для предотвращения или устранения опасности или снижения её до приемлемого уровня; (3) установление критических пределов на ККТ, которые отделяют приемлемость от неприемлемости для предотвращения, устранения или уменьшения выявленных опасностей; (4) создание и внедрение эффективных процедур мониторинга в ККТ; (5) установление корректирующих действий, когда мониторинг показывает, что ККТ не находится под контролем; (6) установление процедур, которые должны выполняться регулярно, для проверки того, что изложенные меры работают эффективно; и (7) создание документов и записей, соответствующих характеру и размеру продовольственного бизнеса, чтобы продемонстрировать эффективное применение изложенных мер. ККТ, как определено в Продовольственном кодексе, означает точку, в которой потеря контроля может привести к неприемлемому риску для здоровья (FDA, 2009). Эти принципы получили международное признание, и их применение описано кодексом гигиены пищевых продуктов Пищевого Кодекса (CAC, 2003), Национальным консультативным комитетом по микробиологическим критериям для пищевых продуктов (NACMCF, 1992), ISO 22000 (ISO, 2005), Продовольственным кодексом Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA, 2009) и Европейским постановлением № 852/2004 (JO, 2004). С 2006 года этот новый европейский регламент по гигиене пищевых продуктов также применяется к иностранным операторам производящим продукты питания, экспортируемые в Европейский Союз. В новых правилах гигиены особое внимание уделяется следующим принципам:

• Основную ответственность за безопасность пищевых продуктов несет оператор пищевого бизнеса.

• Безопасность пищевых продуктов обеспечивается на протяжении всей цепочки, начиная с первичного производства.

• Общее внедрение процедур, основанных на принципах ККТАО.

• Применение основных общих гигиенических требований, которые могут быть дополнительно уточнены для определенных категорий пищевых продуктов.

• Разработка руководств по передовой практике гигиены или применения принципов ККТАО в качестве ценного инструмента, помогающего участникам хозяйственной деятельности в сфере пищевых продуктов на всех уровнях цепочки соблюдать новые правила.

Рекомендуемый международный свод правил – Общие принципы гигиены пищевых продуктов (CAC, 2003) является основой для внедрения надлежащей гигиенической практики, поскольку дает основные правила гигиенического обращения, хранения, обработки, распределения и окончательного приготовления пищи в производственной цепочке. Этот кодекс содержит приложение по системе ККТАО и руководство по её применению. Кроме того, Кодекс гигиенической практики для специй и сухих ароматических растений (CAC, 1995) более конкретен для наших целей и включает минимальные гигиенические требования при сборе урожая, послеуборочных технологиях (вяление, обесцвечивание, сушка, очистка, сортировка, упаковка, транспортировка и хранение, включая дезинфекцию и дезинсекцию), перерабатывающих предприятий, технологиях обработки, упаковки и хранения переработанных продуктов.

Заключение

Стандартные спецификации являются важными критериями, определяющими рыночную стоимость продукта с высокой добавленной стоимостью, пользующегося большим спросом на международном рынке, такого как натуральные стручки ванили. Во время послеуборочной подготовки и обработки ванильных стручков микробиологические опасности могут возникнуть на любой стадии и способны поставить под угрозу стандарты безопасности и качества ванильных стручков. Ключевые общие факторы для сохранности стручков включают (1) зрелость собранных стручков для оптимизации выхода ванилина, обладающего антимикробной активностью против плесени и бактерий, (2) этапы ошпаривания и сушки при вялении для контроля развития микроорганизмов на стручках, (3) гигиенические условия в течение всего послеуборочного процесса для контроля возникновения и передачи заражений между различными партиями стручков, и (4) этап кондиционирования и постобработки при хранении для контроля роста и активности микроорганизмов (производства микотоксинов из плесневых грибов). Чтобы помочь производителям и переработчикам внедрять эти меры контроля в производственной цепочке, необходимо создать систему ККТАО, основанную на надежной надлежащей гигиенической практике (GHP), надлежащей сельскохозяйственной практике (GAP) и надлежащей производственной практике (GMP), для обеспечения интегрированного подхода управления безопасностью продуктов питания. Тем не менее, наиболее важные ограничения для внедрения ККТАО по всей цепочке поставок при производстве ванили могут быть организационными, поскольку в цепочку участников входят фермеры, сборщики, переработчики и экспортеры, которые не обязательно соблюдают вертикальную координацию, которая, как сообщается, более эффективна для этой цели (Hobbs and Kerr, 1992). В этом контексте ККТАО может столкнуться с проблемой мелких операторов с ограниченными ресурсами в развивающихся странах.