Produsele Alimentare
Coperta
CUPRINS
Introducere
Produsele alimentare
Istoria alimentelor
Siguranta alimentara
Bacteriile de origine alimentara
Conceptul One Health
Evaluarea produselor alimentare
Caracteristici senzoriale
Aspect si culoare
Forma, dimensiunea si textura
Miros, gust si aroma
Defecte
Evaluarea senzoriala, perceptii si acceptibilitate
Teste
Controlarea senzoriala
Controlul sensorial al calitatii
Proiectarea si validarea proceselor senzoriale
Dispozitive electronice de detective
Detectarea diferentiala
Nasuri si limbi electronice
Functiile acestora
Aplicatii ale nasurilor si limbilor electronice
Aplicatii ale nasurilor
Carne si peste
Lactate si oua
Cereale
Apa potabila
Aplicatii ale limbilor
Carne si peste
Lactate
Apa potabila
Rezultate experimentale
Aparate utilizate
Prelucrarea datelor
Rezultate si interpretari
Concluzii
Bibliografie
INTroducere
Produsele alimentare
Istoria alimentelor
Istoria alimentelor reprezinta un domeniu interdisciplinar care studiaza impactul cultural, economic, sociologic si cel asupra mediului. Istoricii vad mancarea ca pe cea mai importanta componenta dintr-o cultura, reflectand structura sociala si economica a unei societati. S-a observat ca alimentele furnizeaza omului energia necesara pentru ca acesta sa supravietuiasca si sa se reproduca, precum si pentru a putea desfasura alte functii fizice, mentale si sociale Tabel 1.
Tabel – Necesitatile umane
Legile alimentare, sub o forma sau alta, exista inca din antichitate fiind transmise pana in prezent. Referinte care trimit catre siguranta produselor alimentare se pot gasi in Biblie – legile dietetice ale lui Moise; Cartea Leviticului in care se interzice utilizarea carnii de porc sau a carnii de orice animal decedat. Multe tari din Asia au credinte traditionale care au contribuit la siguranta alimentara. Produsele alimentare au fost recunoscute pentru proprietatile lor benefice asupra sanatatii si organismului, iar in textele antice se vorbeste de multe ori despre practica medicinei traditionale. Cea mai mare parte din istoria timpurie a stiintei sigurantei alimentare s-a bazat pe experienta si judecata umana. Mai tarziu, au fost utilizate metode analitice care s-au constatat a fi mai bune, in special in controlul alimentelor pentru a detecta produsele falsificate. Omul de stiinta arab Al Chazini a construit o balanta de mare sensibilitate cu scopul de-a masura masa alimentelor. Aceasta inovatie a determinat reducerea practicilor frauduloase in comertul de produse alimentare in lumea antica.
Siguranta alimentara
Primii oameni, probabil prin incercari si erori, au inceput sa dezvolte forme de baza ale conservarii alimentelor in anul 4000 i.Hr. Fapt care a facut mancarea mai sigura, de exemplu, uscarea, sararea, fermentarea, etc. Datorita faptului ca produsele si obiceiurile alimentare s-au schimbat, legile sigurantei alimentelor au devenit din ce in ce mai formale.
Tabel – Parcursul sigurantei alimentare
In prezent, cercetatorii si inginerii din stiinta alimentara utilizeaza si impartasesc acelasi concept al unor termeni tehnici, dupa cum urmeaza:
Securitatea alimentara (World Summit on Food Security, 2009): reprezinta accesul fizic, social si economic la alimente suficiente, sigure si nutritive pentru a satisface nevoile umane.
Igiena alimentara (FAO/WHO/Codex, 2005; WHO, 1955): este reprezentata de conditiile si masurile necesare pentru a asigura siguranta produselor alimentare in toate etapele lantului alimentar.
Siguranta alimentara (FAO/WHO/Codex, 2003): reprezinta asigurarea ca alimentul nu va provoca efecte nocive asupra consumatorului atunci cand acesta este preparat si consumat, in functie de utilizarea prevazuta.
Bolile de origine alimentara cauzate de riscurile microbiologice sunt o problema de sanatate publica in crestere pana in ziua de azi. Majoritatea tarilor care au dezvoltat un sistem pentru raportarea bolilor de origine alimentara au observat o mare crestere a bolilor alimentare (FAO/WHO, 2012). Cercetatorii sunt ingrijorati de faptul ca bolile de origine alimentara asociate cu agentii patogeni microbieni, biotoxinele si poluantii chimici din produsele alimentare prezinta o amenintare serioasa pentru sanatatea a milioane de oameni. Mai mult decat atat, problemele de siguranta alimentara au crescut in tarile dezvoltate si in curs de dezvoltare. O serie de motive au fost prezentate explicand de ce intoxicatiile alimentare au crescut in tarile dezvoltate:
Consumarea alimentelor intr-un mod diferit;
Folosirea necorespunzatoare a noilor echipamente pentru gatit;
Mai multe preparate procesate, inclusiv alimente etnice;
Modificarea in ceea ce priveste practica gatitului si a cumparaturilor: cumparaturi saptamanale sau lunare in schimbul celor zilnice;
O crestere a consumului;
Reducerea imunitatii consumatorilor;
Decalaj prelungit intre productie si consum;
Cresterea constientizarii din partea consumatorilor in ceea ce priveste bolile de origine alimentara;
Modificari in practicile agricole;
Evoluarea unor noi sau existenti agenti patologici;
Imposibilitatea de a accepta responsabilitatea;
Esecurile din cadrul industriei alimentare;
Neglijenta/ignoranta consumatorului;
Lipsa unei abordari de cercetare multidisciplinare;
Au existat mai multe riscuri majore in ceea ce priveste securitatea, igiena sau siguranta alimentara, iar oamenii deseori s-au confruntat cu criza alimentara. In prezent, exista multe probleme alimentare care trebuiesc rezolvate, ex: contaminarea radioactiva, boli infectioase emergente si re-emergente, alimentele modificate genetic, etc.
In viitor, pot aparea riscuri de un nivel mai inalt si mai grave. Globalizarea in toate dimensiunile sale economice, tehnologice, culturale si de mediu, este in crestere, ceea ce face raspandirea agentilor patogeni periculosi sa fie mai usoara. La fel de important este faptul ca frontierele descoperirilor stiintifice si inovatiilor tehnologice se extind cu o viteza uluitoare; confruntarea societatii cu efectele necunoscute afecteaza foarte mult sistemele care depind de societate. Modificari importante in cazul riscurilor majore sunt de asteptat sa apara in deceniile urmatoare. Exista 5 categorii pentru astfel de pericole: dezastre naturale, accidente industriale, boli infectioase, terorism si siguranta alimentara. Pentru a invata din experientele anterioare, pentru a lupta impotriva problemelor actuale datorate alimentelor si pentru a spera la un viitor mai bun, se incearca scaderea riscurilor alimentare.
Imbunatatirea calitatii securitatii, igienei si a sigurantei alimentare a rezultat o crestere continua a populatiei. Se presupune ca in acest secol, populatia va depasi 10 miliarde, iar productia de alimente va trebui sa creasca de 1,5 ori in viitorul apropiat pentru a sustine toata populatia globului.
Figura – Proiectia populatiei mondiale pana in 2100
Realitatea lumii din prezent este urmatoarea:
Numarul persoanelor care sufera de obezitate sau diabet este mai mare decat cel al oamenilor care sunt flamanzi.;
Probabilitatea ca oamenii saraci sa sufere de obezitate este mai mare decat in cazul celor bogati din tarile dezvoltate;
Multi oameni din intreaga lume sufera datorita lipsei hranei, in timp ce altii consuma prea mult, fapt ce le afecteaza sanatatea. Subnutritia este, la fel ca si nutritia dezechilibrata ii poate determina pe oameni sa se imbolnaveasca. Acest tip de risc alimentar o sa creasca in viitor, prin urmare, este nevoie sa fie abordat in mod corespunzator.
O gama multidisciplinara a sistemelor de siguranta alimentara sau abordari a fost sugerata de Griffin in 2006, care include comportamentul uman, audit la principiul HACCP asa cum este prezentat in Tabel 4. Acest lucru poate fi combinat cu dezvoltarea standardelor internationale pentru HACCP (ISO 22000) sau ca parte a sistemelor globale de calitate alimentara, cum ar fi SQF sau BRC.
Tabel – Gama multidisciplinara de tehnici de siguranta alimentara (adaptat de la Griffin, 2006)
Initiativele bazate pe constientizarea generala privind siguranta alimentara impreuna cu abordarile de marketing social pentru grupurile tinta specifice, sunt susceptibile de a deveni mai frecvente. Recunoscand legatura dintre comportamentul individual si cel corporativ inseamna o mai mare utilizare si intelegere a modelelor de cultura organizationala de siguranta alimentara, precum si rolul managerilor in stabilirea standardelor.
Bacteriilor de origine alimentara
Oamenii de stiinta au aflat despre bacterii si despre relatia acestora cu bolile, la inceput secolului XIX. Oamenii recunosteau ca alimentele se strica, insa motivul si potentialul de-a te imbolnavi datorita alimentelor erau necunoscute.
Metodele de conservare in cazul alimentelor, cum ar fi uscarea, afumarea, inghetarea, marinarea, sararea si murarea au inceput cu mii de ani in urma. Chiar si gatitul poate fi vazut ca o metoda antica de-a face alimentele mai sigure. Cea mai mare parte a cunostintelor actuale despre agentii patogeni si bolile de origine alimentara este construita pe fundatia descoperirilor stiintifice, descoperiri care se intind pe parcursul a 3 secole.
Urmarind descoperirea existentei omniprezente a microorganismelor de catre Leuuwenhoek in jurul anului 1670, unii indivizi au inceput sa asocieze rolul posibil al acestor organisme cu alterarea produselor alimentare, fermentarea si bolile de origine alimentara. Descoperirea bacteriilor, spre sfarsitul secolului XIX, a oferit o cunoastere amanuntita asupra rolului bacteriilor in imbolnavire, iar realizarea conexiunii dintre bolile umane si cele animale a condus la idei precum: curatenia este importanta si conditiile insalubre pot contribui in aparitia sau dezvoltarea bolilor. Lipsa igienei personale ramane una dintre cauzele principale in aparitia bolilor alimentare peste 150 ani.
Louis Pasteur a elucidat in primul rand legatura dintre stricare, boala si microorganisme cu munca sa despre fermentare si pasteurizare in anii 1860 si 1870. In 1872, cercetatorul german Ferdinand Julius Cohn, a publicat 3 volume despre bacterie, in esenta a fondat stiinta bacteriologiei.
Chiar daca, Antonie van Leeuwenhoek, biologul olandez si microscopist, a imbunatatit microscopul, la nivelul de-a fi capabil sa observe microorganismele, inca din 1673, descoperirea bolilor de origine alimentara cauzate de microorganisme s-a dezvoltat lent.
Evolutiile majore ale ideilor cu privire la rolul posibil al microorganismelor in produsele alimentare si dovada lor stiintifica au fost initiate de Louis Pasteur in anul 1870, urmat de multi alti oameni de stiinta inainte de secolul al XIX-lea. Ca urmare, in secolul XX, s-a stabilit bazele microbiologiei alimentare. Istoria dezvaluie ca avansarea stiintei si a tehnologiei stimuleaza o mai mare productivitate si o crestere a dezvoltarii industriei de prelucrare a produselor alimentare, ambele esentiale pentru cresterea urbana. Acestea la randul lor cresc dependenta consumatorului de o inalta structura, complexitate si a siguranta furnizarii in cazul produselor alimentare. Aceasta, la randul sau, pune o presiune tot mai mare asupra stiintei si tehnologiei pentru a asigura siguranta alimentara. Rezultatul a fost dezvoltarea unui set complex, de multe ori arhaic de reglementari bazate pe o legislatie variabila, precedente si o stiinta care se schimba rapid, elaborata cu scopul de a se asigura ca consumatorul primeste exact ceea ce este promis si este aplicat in asa fel incat sanatatea sa nu fie afectata.
Conceptul One Health
Acest concept recunoaste ca sanatatea umana este conectata cu cea a animalelor si mediului inconjurator (fig 2). Populatia umana este in crestere si extindere in noi zone geografice, prin urmare mai multi oameni traiesc in contact apropiat cu animalele salbatice si domestice. Acest contact apropiat ofera mai multe oportunitati pentru boli de a se transmite intre animale si oameni.
Perturbatiile in conditiile si habitatele mediului natural ofera noi oportunitati pentru boli de a trece in animale. Calatoriile internationale si de comert au crescut, ca urmare, bolile se pot raspandi rapid in intreaga lume. Interventiile de succes din domeniul sanatatii publice necesita cooperarea sanatatii umane, sanatatii veterinare, precum si a comunitatilor de sanatate a mediului. Prin promovarea acestei colaborari, pot fi atinse rezultate optime de sanatate pentru oameni si animale.
Evaluarea produselor alimentare
Alimentele de natura vegetala sau animala pot fi consumate atat in stare naturala sau pot fi supuse unor procese industriale prin care mancarea este pastrata pentru o perioada mai lunga de timp.
Calitatea alimentelor include caracteristici care sunt importante in alegerea si acceptabilitatea produselor de catre clienti. Printre aceste caracteristici ale calitatii, printre cele mai importante sunt caracteristicile senzoriale, nutritionale, de siguranta si de sanatate/functionalitate, perioada de valabilitate, cat si factorii cantitativi precum masa si compozitia. Totusi caracteristicile de baza ale calitatii unui produs alimentar sunt cele senzoriale precum aspectul, culoarea, textura, gustul, mirosul, cat si aroma.
“Calitatea alimentelor” poate fi definita ca amestecul caractersticilor mentionate mai sus care sunt semnificative in determinarea gradului de acceptabilitate al clientului. Cu toate ca acceptabilitatea este perceputa de catre simturile umane, la perceperea calitatii unui produs contribuie un numar de factori care sunt in plus fata de proprietatile senzoriale.
Testarea senzoriala a fost dezvoltat ca un formalism, structurat, metodologie codificata utilizand evaluatori instruiti si teste specifice senzoriale.
Controlul de calitate al produselor alimentare intentioneaza ca in cazul produselor alimentare sa fie mentinut nivelul de calitate standard, proiectat. In acest scop, analizele predictive trebuie sa se desfasoare in materialele prime, in timpul procesului si in produsul final, pentru ca nivelul calitatii alimentelor sa fie cel dorit.
Caracteristici senzoriale
Calitatea simturilor include atat factori senzoriali, cat si non-senzoriali, iar fiecare dintre acestia variaza in functie de diferente si situatie. Alimentele consumate si bauturile nu trebuie sa fie doar nutritionale, ci trebuie sa fie si interesante pentru client. Atributele senzoriale in produsele agricole proaspete depind de diferiti factori, in timp ce deteriorarile de dupa recoltare le afecteaza in mod negativ. Prelucrarea si ambalarea produselor alimentare vizeaza intarzierea, inhibarea sau reducerea proceselor de deteriorare si mentine proprietatile senzoriale pentr o perioada de timp indelungata. Atributele senzoriale sunt de o importanta decisiva pentru definirea termenului de valabilitate ale produselor alimentare (Hough, 2010).
O procedura de evaluare senzoriala, in general, se desfasoara in urmatoarele etape:
Un om se uita, in primul rand, la culoarea si aspectul general al unui produs alimentar;
In faza urmatoare, persoana atinge mancarea pentru a descoperi cum se percepe alimentul in mana, acesta fiind simtul tactil al texturii (moliciunea, fermitatea, elasticitatea, adezivitatea, etc.) sau poate folosi un instrument precum cutitul, furculita, lingura, in scopul de a obtine o parte din aliment pentru degustare.
In timpul in care produsul se afla in apropierea gurii, acestuia i se pot determina proprietatile olfactive.
Amestecarea bauturilor (miscarea rotatorie a lichidului in pahar – exemplu: degustarea vinurilor) sau mancatul/consumarea alimentelor prin muscare, mestecare si decompozitionarea componentelor acesteia cu ajutorul salivei permite limbii sa perceapa proprietatile kinestezice, auzul (mestecarea, netezimea, suculenta, moliciunea, rigiditatea si claritatea), gustul (dulce, acru, sarat, amar), in plus si constituentii eliberati volatili si non-volatili.
In timpul mestecarii sau consumarii bauturilor, se poate eventual percepe simultan gustul, mirosul si textura, numita aroma produsului.
Dupa inghitirea mancarii sau bauturii, ramane un gust numit “gustul de dupa inghitire” si un miros neplacut.
La final, se determina rezultatele finale in legatura cu gradul de acceptabilitate general al mancarii, alimentelor sau bauturii.
Atributele sonzoriale, caracteristicile sau factorii implicati in perceperea calitatii mancarii sau bauturilor sunt prezentati in Tabel 1. Pentru anumite atribute senzoriale, cunoscute sub numele de compozitie de senzatie, este nevoie de mai mult decat un singur sens pentru definire si evaluare, precum textura (atingerea, kinestezia limbii, auzul) si aroma (gust si miros).
Tabel – Clasificarea caracteristicilor senzoriale
Procesul de percepere implica selectarea, organizarea si interpretarea informatiilor cu ajutorul datelor furnizate de sistemul senzorial, condus prin procese cognitive, intelegere si experienta (Cardello, 1998).
De aceea, se obtin experiente senzoriale primale ale consumatorului. Intelegerea acestor interactii care provoaca senzatii specifice calitatii si a intensitatii este obtinuta prin termeni psihofizici si pot contribui la intelegerea consumatorului in ceea ce priveste calitatea alimentelor. De asemenea, in intervalul de perceptie, diferenta notabila este utilizata ca cea mai mica cantitate suplimentara care poate fi perceputa. O prezentare generala cu privire la rolul individual al atributelor/factorilor senzoriali in calitatea senzoriala si perceptie, precum si in interpretarea acestora este prevazuta in cele ce urmeaza.
Aspectul si culoarea
Aspectul joaca un rol important in perceprea calitatii alimentelor si poate fi primul factor care este evaluat. Aspectul vizual al alimentelor este determinat pentru alegerea si consumarea alimentelor si deseori este singurul atribut care are rol decisiv in cumpararea unui aliment. In general, aspectul, acopera toate caracteristicile vizibile ale calitatii alimentelor, precum culoarea, dimensiunea, forma, dimensiunea particulelor, distributia bucatilor, luciul, stralucirea si integritatea. Alegerea este, de fapt, guvernata de o ierarhie de proprietatilor vizuale care duce la formarea asteptarilor. Cu toate astea, culoarea este considerata cea mai importanta dintre toate caracteristicile vizibile.
De asemenea, alte caracteristici vizuale sunt textura suprafetei pentru solide (matitatea sau stralucirea, rugozitatea sau planeitatea, umiditatea sau uscaciunea, etc), textura vascoasa sau consistenta pentru fluide (aburul sau opacitatea transparentei, transluciditatea, prezenta sau absenta particulelor de dimensiuni vizibile. Prin urmare, producatorii de alimente ar trebui sa caute un aspect atractiv pentru produsele alimentare pentru a creste perceptia calitativa a acestora.
Culoarea este o proprietate a aspectului atribuita distribtuiei spectrale ale luminii. Aceasta este o caracteristica a luminii masurabile in ceea ce priveste intensitatea si lungimea de unda (Kramer and Twigg, 1970). In perceperea culorilor sunt implicate atat componente ale fizicii, cat si ale psihologiei. Lungimea de unda in portiunea vizibila a spectrului electromagnetic nu este absorbita de catre produsul vizualizat, ci este reflectata in ochi si este interpretata de creier drept culoare. In mod obisnuit, culoarea este exprimata in termeni cu 3 componente: nuanta (lungimea de unda dominanta si care reflectata determina perceperea culorii), de valoare (luminoasa sau intunecata), cromatica (rezistenta intensitatii culorii) (Potter and Hotchkiss, 1995; Parker, 2003) – Tabel 1.
In mod natural, pigmentii care apar joaca un rol important in culoarea alimentelor si anume pigmentii solubili in apa, precum antocianii si flavonoidele sau pigmentii liposolubili, cum ar fi clorofila verde si carotenoizii de portocaliu-galben. Culoarea maro si cele negricoase se pot forma din reactii de oxidare.
Culoarea reprezinta un punct critic al aspectului unui produs alimentar, poate cel mai usor de recunoscut dintre atributele vizuale. Este usor perceptibil si corelat cu calitatea, indiferent daca este vorba de produsele proaspete sau cele prelucrate, de aceea este folosit ca un indice de calitate pentru o serie de produse alimentare (Charley, 1982).
Culoarea este un indicator bun al prospetimii in cazul alimentele precum pestele, fructele, painea, etc. Culoarea produselor alimentare trebuie sa fie masurate si standardizate de catre industria alimentara. In plus, imbunatatirea culorii produselor alimentare poate creste acceptabilitatea acestora.
Deteriorarea alimentelor este deseori acompaniata de schimbarea aspectului si a culorii. Pentru un produs nou se aleg culori atractive, precum fructele coapte sau culoarea produselor de patiserie, de asemenea toate culorile naturale sau artificiale care vor fi utilizate trebuie sa fie aprobate pentru alimente.
Alte proprietati vizuale ale alimentelor legate de lumina sunt importante pentru a determina gradul calitatii. Luciul, transparenta, neclaritatea si turbiditatea sunt proprietati ale aspectului atribuite modului geometric in care lumina este reflectata si transmisa, numite proprietati geometrice.
Forma, dimensiunea si textura
Forma si dimensiunea sunt atribute vizuale importante ale alimentelor care pot fi usor evaluate de catre consumator. Gradul de calitate in functie de dimensiune/forma fructelor si a legumelor este realizat in industria alimentara (manual, mecanic sau automat) pentru obtinerea produselor dorite. Clasificarea in functie de marime si forma este deseori unul dintre primii pasii in procesare pentru a facilita sau de-a realiza mai eficient urmatoarele etape (decojire, taiere, amestecare) sau chiar sa se separe alimentele de forma ciudata. In ceea ce priveste produsele alimentare prelucrate, uniformitatea, marimea si forma sunt carateristicile pe care le cauta in general consumatorul. In particular, forma, poate fi importanta pentru aspect, deoarece curbura influenteaza umplerea in cazul dispozitivelor. In unele cazuri, marimea si forma sunt proiectate, cum sunt produsele nou formulate sau in altele sunt bine definite, precum unele tipuri de biscuiti.
Textura este un aspect important al calitatii alimentelor, cateodata este mai important decat aroma si culoarea. Textura se refera la atributele vizuale, tactile si in unele cazuri la caracteristicile audio ale alimentelor. Atributele texturale ale alimentelor sunt resimtite fie cu degetele, limba, cerul gurii sau cu dintii. Proprietatile texturale pot varia foarte mult in produsele alimentare, caracteristicile cele mai des intalnite sunt duritatea, coeziunea si continutul de umiditate. Cu toate acestea, pentru anumite produse care sunt crocante, textura poate fi un factor foarte important pentru consumatori.
Alimentele, ca urmare a relatiei dintre compozitia chimica si structura fizico-chimica, prezinta diferite proprietati fizico-mecanice care acopera o gama de sisteme de la fluid, semisolid pana la solid.
Prin manipularea si consumarea unui aliment sau a unei bauturi sunt percepute secvential urmatoarele calitati ale texturii:
Textura vizuala;
Textura auditiva;
Textura tactila (cum se simte in mana) prin atingere directa sau folosind un instrument specific precum cutitul, furculita sau lingura (indirect);
Textura tactila orala pe limba, inclusiv kinestezic, modul in care gura simte alimentul si schimbarea de faza (trecerea mancarii din gura in stomac).
Textura vizuala se refera atat la caracteristicile de suprafata, cat si la alte caracteristici care sunt evaluate vizual prin feliere sau turnare, exemple: rugozitatea suprafetei prajiturilor, vascozitatea unui sos in timp ce este turnat sau imprastiat pe suprafata. Unele dintre acestea pot fi evalua si caracteristici ale aspectului, cum ar fi luciul, stralucirea, etc. Totusi acestea afecteaza textura produsului alimentar perceputa de consumator.
Textura auditiva a alimentelor poate fi adaugata la perceptia calitatii mancarii, in schimb ce orice abatare de la asteptari poate reduce acceptabilitatea produsului.
Simtul tactil ajuta la evaluarea atributelor texturii. Atunci cand mancarea este atinsa sau manipulata cu degetele, simturile senzoriale sunt, fie de atingere a suprafetei (presiune, durere, temperatura), fie senzatii interne in tesuturile mai adanci (muschi). Cu toate ca uneori simtul tactil este subestimat, acesta reprezinta un factor important in aprecierea unor alimente, cum este granulatia in nuci sau mazare, faramitarea in cazul prajiturilor, absorbirea apei in cazul painii umede.
Simturile din interiorul gurii joaca un rol foarte important in provocarea senzatiilor de placere in timpul mancatului. Un produs alimentar poate fi respins pe baza modului in care se simte in interiorul gurii, chiar daca caracteristicile senzoriale sunt acceptabile.
Intelegerea proprietatile texturale, deseori necesita studiul structurii fizice care include proprietati de curgere si deformare si structuri macro si microscopice.
Caracteristicile texturale sunt clasificate in 3 grupuri de parametrii primari, secundari si tertiari. Cele 3 grupuri de parametrii sunt urmatoarele:
Caracteristici mecanice:
cinci parametrii de baza: duritatea, coeziunea, vascozitatea/consistenta, elasticitatea si adezivitatea;
parametrii secundari: fragilitatea, mestecabilitatea (chewiness), gumminess;
Caracteristici geometrice:
legate de dimensiunea particulelor, a formei si modul in care sunt aranjate, ordonate;
legate de dimensiunea particulelor si a orientarii acestora;
Alte caracteristici legate de continutul de umiditate si continutul de grasime.
Caracteristicile cum sunt percepute succesiv, in timpul evaluarii texturale, sunt urmatoarele:
Perceptia initiala:
Vizualizarea texturii/aspectul alimentului;
Proprietatile mecanice (non-mestecabile): caracteristicile de prelevare si taiere a probei, imprastierea, caracteristicile de cremuire (creaming characteristics) si caracteristicile de turnare.
Perceptia initiala pe farfurie, muscatura initiala, masticatia si impresia masticatiei reziduale:
Caracteristici primare:
Caracteristicile analitice;
Dimensiunea/forma particulei si distributia dupa marime;
Continutul de aer, dimensiunea/forma celuleor de aer, distributia dupa marime;
Caracteristici secundare:
Elasticitatea (coeziunea), vascozitatea, adeziunea (pe farfurie);
Caracteristici tertiare:
Proprietati mecanice (masticatia);
Proprietati de dezintegrare si topire pe farfurie;
Termenii tertiari sunt termenii folositi uzual de consumatori. Termenii tertiari sunt specificati pentru fluide, semi-lichide si pentru produsele solide si sunt sugerate pentru anumite produse alimentare.
Chiar daca textura in cazul alimentelor variza foarte mult, consumatorii se asteapta la produse alimentare cu anumite caracteristici texturale, iar daca exista vreun fel de abatere fata de asteptari este considerat un defect al calitatii.
Comportamentul mecanic al alimentelor si studiul texturii ofera informatii utile pentru materialele prime, pentru controlarea procesului din industria alimentara, al aplicatiilor de proiectare al echipamentului si al relatiei cu acceptabilitatea consumatorului.
Mirosul, gustul si aroma
Mirosul alimentelor este al doilea cel mai important atribuit senzorial care contribuie nemasurat la placerea consumului acelui aliment. Mirosul, la fel ca aspectul, poate fi un indice al valorii calitatii unul produs alimentar, chiar si pentru salubritatea si caracterul comestibil al alimentului.
Mirosul reprezinta senzatia aparuta in urma stimularii receptorilor, aflati in zona epiteliului olfactiv din interiorul nasului, senzatie creata de compusii volatili. Substantele volatile ale produsului sunt de asemenea eliberate in timpul mestecarii sau agitarii in interiorul gurii care apoi trece prin cavitatea nazala prin nazofaringe (retronazal). Mecanismul olfactiv este mai complex si mai sensibil decat procesul gustativ.
Mirosurile perceptibile ale alimentelor pot fi descrise de pragul (concentratia cea mai scazuta care creeaza impresia de miros) si calitatea mirosului. Este remarcabil faptul ca omul poate recunoaste mii de tipuri de miros.
Astfel pentru a defini si clasifica mirosurile au fost sugerate 4 componente ale mirosului:
parfumat, miros de flori, fructele;
acid sau ascutit;
ars (burned), zabovit (tarry) sau ars facut scrum (scorched);
caprilic sau goatlike;
S-au facut multe incercari pentru a explica relatia dintre structura moleculara si senzatia de miros, in plus pentru a clasifica mirosurile intr-un numar mic de mirosuri conexe.
Mirosurile alimentelor, natural sau artificial, sunt deseori rezulatul prezentei unei mixturi cu mai multe componente ale mirosului care sunt diferite. In ceea ce priveste aroma particulara a unui anumit aliment, poate fi legata de prezenta unui numar mare a unui singur compus (citral/citrat pentru lamaie) sau a unui numar mic de compusi (numiti compusii care contribuie la aroma), iar acestea sunt cele care creeaza impresia de anumite alimente (esteri pentru fructe, thiosulfonates si thiosulfinates pentru ceapa). Consumatorii sunt, de obicei, capabili sa recunoasca caracterul contributiv al mirosului si al aromei in produsele alimentare. Suplimentele de miros, gust si cele care incurajeaza consumul alimentelor, faciliteaza indigestia alimentelor nutritive si activarea digestiei acestora. Mai mult, mirosul poate servi, in unele cazuri, ca rol protectiv in cazul alimentelor stricate, alimentelor procesate in conditii sanitare precare sau chiar in cazul contaminarii alimentelor cum de obicei au un miros neplacut, specific, detectabil. Aroma si mirosul produselor alimentare sunt influentate de procesele si depozitarea acestora, de aceea se incearca imbunatatirea lor, in special in cazul alimentelor al caror miros reprezinta caracteristica cea mai importanta, cum sunt sucurile din fructe. Combinarea a doua sau mai multe mirosuri poate duce la scaderea (compensarea), mascarea (neutralizarea) sau cresterea (sinergism) perceptiei mirosului.
Gustul este unul dintre atributele senzoriale importante, atribut care, impreuna cu mirosul, este determinant pentru acceptarea alimentului. Senzatia de placere in timpul mancarii vine mai mult de la gust decat de la miros. Oamenii apreciaza mancarea dupa gust, putini oameni sunt satisfacuti doar de miros inainte de-a inghiti mancarea.
Gustul se refera doar la anumite modalitati prin care gura percepe mancarea, fapt ce se datoreaza aproape exclusiv limbii. Calitatile de baza sunt urmatoarele: dulce, sarat, acru si amar (Tabel 1).
Gustul este simtit de receptorii chimici (chemoreceptors) ai gustului numiti papile gustative, iar majoritatea papilelor gustative sunt localizate in grupuri pe limba.
Celulele care constituie papilele gustative degenereaza si sunt inlocuite la 7 zile.
Pentru interactiunea dintre substanta – gust si receptorul – gust au fost propuse anumite mecanisme.
A fost propusa o relatie intre concentratia de stimuli si raspunsul neuronal: daca concentratia de stimuli creste, raspunsurile cresc la o rata descrescatoare pana la un moment de timp dupa care cresterea concentratiei de stimuli numai produce cresteri viitoare ale raspunsurilor. Concentratia de substanta necesara, pentru identificarea fiecaruia dintre cele 4 tipuri de gusturi primare, nu este aceeasi pentru toti oamenii.
In ceea ce priveste sensibilitatea, papilele gustative nu sunt la fel de sensibile la toti stimulii de gust. Exista o dispersie spatiala a receptorilor specifici fiecarui tip primar de gust. Aceasta dispersie se face pe suprafata limbei, iar regiunile de sensibilitate difera. Papilele gustative in apropiere de varful limbii sunt mai sensibile la dulce, iar cele de pe partile laterale sunt sensibile la senzatia de acru, cele de pe partile laterale si varf la sarat, iar cele din spate la gustul amar.
Este general acceptat faptul ca cele patru calitati gustative primare nu pot descrie gustul complet si prin urmare relatiile dintre acestea (intre dulce si acru, care afecteaza aroma fructelor si a vinurilor), precum si al altor senzatii importante, au fost de asemenea sugerate. Existenta a cinci calitati ale gustului este recunoscuta de unii cercetarii, purtand numele de “umami” care este detectata in receptori diferiti in gura, apoi sunt simtite aceste gusturi primare. Este descris ca fiind delicios sau gustos, iar cel mai frecvent asociat cu gustul de glutamat monosodic, dar poate fi, de asemenea, determinat de anumiti aminoacizi. Imbunatatirea sau modificarea senzatiei de gust poate fi obtinuta cu ajutorul unor substante, precum gymnemagnin care suprima capacitatea de-a gusta dulceata si proteina din fructele de padure care schimba perceptia de la acru la dulce.
Multe substante chimice sunt capabile sa activeze senzatii iritante, descrise ca senzatia de picant de la ardeiul iute, caldura din etanol, furnicaturi de CO2, iuteala de wasabi, etc.
Aroma alimentelor este in general impresia combinatiilor senzoriale ale mirosului, gustului, temperaturii, durerii si a atingerii. In cazul aromei, suma atributelor senzoriale este evaluata in primul rand de simtul gustativ si miros. De asemenea, pot fi implicate simtul tactil, sub forma de atingere si temperatura. Pe scurt, aroma se refera la combinatia gust – miros incluzand senzatia de gust perceputa de limba si mirosul perceptul de nas.
Aroma perceputa a unui aliment este derivata atunci cand 3 sisteme senzoriale, independente sunt activate: sistem gustativ, olfactiv si senzatiile somatice oronazale (iritatie, termica si tactila).
Aroma alimentului este subiectiva si de aceea este foarte greu de masurat.
Aroma perceputa a alimentelor este deseori influentata de culoare. In plus, textura influenteaza in mod egal aroma alimentelor.
Gustul si mirosul formeaza aromele unice ale alimentelor, iar studiul aromei contribuie substantial pentru anumite produse alimentare este de un interes major.
Impresia generala a aromei (amplitudinea), identificare unei arome perceptibile, intensitatea fiecarui caracter, ordinea perceptiei si a gustului de dupa degustare poate fi determinata.
Defecte
Defectele alimentelor sunt in mare parte legate de culoare, consistenta si alte atribute ale aspectului, prin urmare, acestea pot fi usor determinate de catre consumator. Defetele sau imperfectiunile reprezinta fie absenta unui lucru esential pentru perfectiune, fie prezenta a ceva care distrage atentia de la perfectiune. In cazul produselor alimentare procesate, defectele sunt atribuite materiei prime, procesului si a ambalarii.
Evaluarea senzoriala, perceptia si acceptarea alimentelor
Evaluarea senzoriala a fost definita de catre Sensory Evaluation Division of the Institute of Food Technologists ca fiind disciplina stiintifica folosita pentru a evoca, masura, analiza si interpreta reactiile acestor caracteristici ale alimentelor si materialelor in modul in care, acestea, sunt percepute de simtul vizual, olfactiv, gustativ, tactil si auditiv.
Perceptia senzoriala este un proces format din 3 pasi: senzatie, organ si creier (stimularea senzatiei in creier -> perceptia-> raspunsul).
Stimulul ajunge la organul de simt si este transformat intr-un semnal nervos care ajunge la creier. Creierul organizeaza si integreaza senzatiile primite in perceptii. In cele din urma, pe baza perceptiei subiectului este formulat un raspuns. Oamenii deseori obtin raspunsuri variate la acelasi stimul. Senzatia nu este sub controlul mintii, nu se petrece constient, iar diferentele in cazul senzatiilor subiectilor nu pot fi influentate, dar trebuie tratate ca fiind o componenta a erorilor interne in cazul fiecarui experiment sau test. Pe de alta parte, perceptia si impulsul sunt deschise in influentei analistului. Prin formarea si folosirea unei probe de referinta, participantii pot arata acelasi raspuns la un anumit stimul.
Principiile evaluarii senzoriale au propriile origini in fiziologie si psihologie. Este de interes sa se afle legatura intre stimul si raspuns. Din moment ce senzatia nu poate fi masurata direct, este necesar sa se masoare sensibilitatea prin schimbari diferentiale. Prin stabilirea cantitatii detectabile a diferentei dintre 2 stimuli (JND), unul poate fi stabilit ca unitate a senzatiei. JND-ul a gasit nenumarate aplicatii in evaluarea senzoriala a produselor alimentare.
Fechner considera ca fiecare JND este echivalent cu o unitate de senzatie si JND-urile sunt egale cu:
S – magnitudinea senzatiei
k – constanta
R – magnitudinea stimulului
Stevens a propus ca raportul stimulilor rezultati sa fie egali cu raportul senzatiilor, in loc sa fie egal cu diferenta de senzatii:
R – raspunsul
k – constanta
S – concentratia stimulilor
n – panta functiei
Weber a remarcat ca diferenta de perceptie a celor 2 produse este o constanta, legata de raportul diferentelor:
R – magnitudinea stimulilor
K – constanta JND-ului
Relatiile matematice pot fi folosite pentru a modela relatia dintre acceptabilitate si proprietatile perceptiilor senzoriale. Prin urmare, acceptabilitatea alimentului poate fi dedusa de o functie polinomiala a greutatii percepute de variatia atributelor senzoriale:
A – Acceptabilitatea
Sn – Intensitatea perceputa a atributelor
Sn – Intensitatea poate fi dedusa ecuatii precum:
b – Caracteristica functiei exponentiale
I – Intensitatea stimulului in unitati fizice
Coeficientii de masa sunt pozitivi pentru atributele dorite, in timp ce coeficientii negativi sunt pentru defectele de produs. In functie de intensitatea atributelor senzoriale, gradul de acceptabilitate al produsului va varia. Termeni de ordin superior pot fi adaugati pentru a ajunge la nivelul dorit. Acest fapt este atins cu ajutorul unui coeficient mic, negativ pentru un termen patrat. Termenii de interactie pot lua in considerare echilibrarea simultana a doua sau mai multe atribute. Intesitatea perceputa poate fi modelata pe baza concentratiilor de ingrediente, prin relatii, precum legea puterii lui Steven sau functii alternative.
Intelegerea pragului senzorial (nivelul minim de perceptie), functiile psihofizice si interactiile senzoriale, la fel si coeficientii de masa pentru contributia senzoriala a acceptabilitatii generale poate ajuta formularea produsului in ceea ce priveste ingineria acceptabilitatii produsului. Relatia de acceptabilitate cu privire la intensitatea caracteristicilor variate senzoriale ofera informatii folositoare pentru a intelege si cuantifica atributele senzoriale ale produselor care determina eventualul succes.
Teste de evaluare senzoriale
Acestea sunt impartite in 2 grupuri:
afective (subiective), cu scopul de a evalua preferinta si acceptarea produselor;
analitice (obiective), care sa evalueze diferentele sau asemanarile calitatii sau cantitatii caracteristicilor senzoriale ale produselor;
In cazul testelor afective spontane, reactia personala a unui membru este evocata pentru a determina preferinta si acceptarea. Acestea sunt teste subiective proiectate pentru a captura impresia originala si spontana a membrilor.
In cazul testelor analitice, anumite aspecte ale calitatii senzoriale ale unui produs sunt de interes, ci nu reactia persoanala a membrilor. The panel este instrumentul analitic. In orice tip de munca analitica, exista o necesitate evidenta pentru control si standardizare. Aceasta este necesara, in special, in cazul evaluarii senzoriale din moment ce se bazeaza pe evaluarea psihologica a simturilor.
Organizatia internationala de standardizare (ISO) defineste o metoda obiectiva ca fiind o metoda in care efectele influentei personale sunt micsorate pana la minim. Acestea au fost dezvoltate pentru testele, procedurile analitice senzoriale, cu scopul de a controla si micsora, pe cat mai mult posibil, conditiile psihologice si fizice care au loc asupra reactiilor membrilor. Can aceste proceduri sunt urmarite, testele analitice senzoriale indeplinesc cerintele pentru a fi numite “obiective”.
Controlarea senzoriala a alimentelor – metodologie
Cu scopul de a oferi rezultate de incredere, evaluarea senzoriala a alimentelor trebuie sa satisfaca anumite conditii prealabile, cum ar fi laborator senzorial, evaluatori antrenati, metode senzoriale si teste senzoriale standardizate, prezentarea rezultatelor si evaluarea de dupa procesul statistic.
Fundamental pentru implementarea cu succes a oricui test de evaluare senzoriala o reprezinta intelegerea corecta si o declaratie a obiectivului studiului.
Senzori de laborator
Senzorii de laborator sunt fundamentali pentru analiza senzoriala a alimentelor si a specificatiilor generale pentru instalarea unei camere de testare cu cabine si spatii suplimentare sunt descrisi de ISO 8589: 2007 “Sensory analysis; general guidance for the design of test rooms.”.
Camera de test este proiectata pentru a oferi membrilor, participantilor la testele senzoriale, un mediu potrivit, confortabil si standardizat care faciliteaza munca si ajuta la imbunatatirea repetabilitatii si reproducerii rezultatelor. Cabinele senzoriale de analiza trebuie sa fie suficient de mari si confortabile. Fiecare cabina ar trebui sa contina o masa, un scaun pentru degustator si un raft pentru plasarea accesoriilor variate, in acelasi timp ar trebui sa ofere o lumina individuala, o chiuveta functionala si apa potabila. Cabinele ar trebui sa fie plasate una langa alta, la sediul firmei. Ele trebuie sa fie separate prin pereti despartitori, care trebuie sa fie suficient de mari si largi, astfel incat sa izoleze degustatorii atunci cand sunt asezati pe scaun. Cabinele si spatiile trebuie sa fie placute si sa indeplineasca specificatiile si conditiile corespunzatoare (de materiale de constructii, culoare luminii, usor de curatat, iluminat, zgomot, mirosuri, comunicare, conditii de mediu: temperatura intre 20 – 22 oC, 60 – 70 % RH) pentru a nu afecta rezultatele analizei senzoriale. De asemenea, ar trebui sa existe premise suplimentare pentru prepararea esantioanelor, rafturi pentru containere sau camere pentru discutii.
Antrenamentul membrilor/evaluatorilor
Asa cum am mentionat anterior, membrii sunt cei care stabilesc analitic rezultatele in cazul evaluarii senzoriale. Valuarea data de acestia depinde de obiectivitatea, precizia si reproductivitatea a deciziilor membrilor. Pentru ca un membru sa fie de incredere trebuie sa ii fie determinate abilitatile de reproducere a deciziilor. Numarul de evaluatori folositi o sa influenteze statistic semnificatia rezultatelor obtinute. Fiabilitatea si validitatea rezultatelor o sa varieze in functie de selectie, antrenament si instructiunile oferite membrilor. Regulile care sunt esentiale pentru un membru supervizor/lider pentru a selecta, antrena si a urmarii expertii si performantele evaluatorilor/degustatorilor sunt descrise de catre ISO 8586: 2012 “Sensory analysis—General guidance for the selection, training and monitoring of assessors and expert sensory assessors”, ISO 11132: 2012 “Guidelines for monitoring the performance of a quantitative sensory panel” si ISO 13300: 2006 “Sensory analysis—General guidance for the staff of a sensory evaluation laboratory, Part 1: Staff responsibilities, Part 2: Recruitment and training of panel leaders”.
Scopul antrenamentului este de a dezvolta familiarizarea cu produsul si cu caracteristicile acestuia, de-a dezvola un limbaj comun care sa descrie caracteristicile acestuia si de-a imbunatati abilitatile membrilor pentru a lua decizii consistente. Termenii generali si psihologici ale analizei senzoriale sunt descrisi in ISO 5492: 2008 “Sensory analysis—Vocabulary”, in timp ce indrumarile generale pentru metodologie sunt in ISO 6658: 2005 “Sensory analysis; Methodology; General guidance”. In Tabel 2.2 pot fi regasite standarde speciale ale caracteristicilor senzoriale individuale care sunt folositoare pentru antrenamentul evaluatorilor.
Pe parcursul antrenamentului evaluatorii invata sa ignore preferintele personale, in vederea unei evaluari mai obiective. Membrii care au fost selectati pentru abilitatea de-a deosebi, au sansa mai mare de-a obtine aceleasi rezultate pe o alta replica a testului. Acestia vor fi capabili sa detecteze diferentele minore spre deosebire de membrii alesi aleator.
Degustatorilor le sunt oferite instructiuni specifice si recomandari care trebuie aplicate inainte si in timpul analizei senzoriale, precum interzicerea fumatului cu cel putin 30 minute inainte de test, interzicerea oricarui tip de parfum sau a cosmeticelor, fast at least 1 h before tasting, interzicerea degustarii in cazul in care evaluatorul nu se simte in regula fizic sau in cazul unui efect psihologic care le poate influenta perceptia.
Esantionarea
Cativa parametrii, intrinseci caracteristiclor esantioanelor, pot afecta analizele senzoriale, cum ar fi prepararea, diluarea, amestecarea cu purtatori, temperatura de servire, recipientele de servire, cantitatea probelor, codificarea (cu numere aleatorii) si ordinea de prezentare a probelor sau a clatirii gurii intre degustari. Prin urmare, toate cele de mai sus trebuie proiectate cu grija si luat in considerare pentru functionarea cu succes a testelor senzoriale.
Metodele senzoriale
Cateva dintre metodele senzoriale pot fi folosite ca teste analitice. Cel mai bun dintre acestea poate fi selectat dupa determinarea obiectivitatii testului. Testele folosite in analiza senzoriala sunt afisate in Tabel 8.
Tabel – Standarde pentru antrenarea fiecarei caracteristici senzoriale
Tabel – Metode senzoriale, teste senzoriale
Testele de discrimanare sunt folosite pentru a determina daca doua produse difera unul fata de celalalt. Tehnica analizei descriptive in cazul evaluarii senzoriale foloseste termeni potriviti ale atributelor senzoriale, cum ar fi profilul aromei, ba mai mult, au fost dezvoltate metode de descriere cantitativa a analizei (QDA) si de profilare a alegerii libere (free choice profiling – FCP ). Scalarea bazata pe analiza descriptiva este folosita pentru a descrie intensitatea perceputa a experientei senzoriale si a gradului placerii sau neplacerii pentru un anumit produs sau experienta. Metodele timp-intensitate ofera informatii ale schimbarii aromei si texturii in functie de timp. Testarea preferintelor se aplica consumatorilor si consta in obtinerea informatiilor despre cel mai placut produs in cazul unei perechi sau de-a face un clasament al metodelor pentru mai mult de 2 produse, cum ar fi alegerea ambelor produse, cel mai bun si cel mai rau dintr-un grup si sa-i evalueze gradul de preferinta. Alternativ, pentru a evalua recursul consumatorilor de produse alimentare este folosita o scala de evaluare a gradului de placere si neplacere cunoscuta ca si scala de acceptabilitate sau testul acceptarii (9 – puncte pe o scara hedonica, just-about-right, JAR).
Prezentarea rezultatelor in urma analizelor senzoriale – Corelarea cu analizele obiective
Imediat dupa degustare, evaluatorii inregistreaza scorul in foi adecvate, in acord cu cerintele testelor senzoriale, folosind simbolurilor (+, √) sau scara numerica (1 – 5, 1 – 9, 1 – 10). Aceste foi trebuie sa fie suficient de usor, pentru degustatori de completat, iar pentru evaluatori de colectat si evaluat rezultatele, conform cu instructiunile oferite de stardardele ISO pentru fiecare test. Datele senzoriale pot fi prezentate folosind diagramele de retea si procesate cu metode statistice adecvate cum ar fi analiza variatiilor (ANOVA). Metoda de analiza a datelor influenteaza acuratetea rezultatelor. In multe cazuri, scopul studiului poate fi stabilit sub forma unei ipoteze nule care va fi acceptata sau refuzata in functie de rezultatele analizelor statistice ale datelor colectate. O eroare de tip 1 consta in respingerea ipotezei nule atunci cand aceasta este adevarata, si o eroare de tip 2 consta in acceptarea ipotezei nule cand alternativa este adevarata. Erorile de tip 2 sunt reduse la minim prin utilizarea alegerilor de incredere, acute si/sau prin cresterea numarului de observatii pe care se bazeaza concluzia. Probabilitatea erorilor de tip 1 este reprezentata de nivelul de semnificatie ales (5%, 1% sau 0,1%) de catre experimentator inainte de test. Rezultatele senzoriale pot fi corelate cu rezultatele obiective (rezultate din analizele chimice ale compusilor aromatici, masuratori instrumentale ale texturii) folosind drept componenta principala analiza pe componente.
Controlul senzorial al calitatii – studii senzoriale si optimizarea calitatii senzoriale pentru alimente
Programele pentru asigurarea calitatii (QA) si controlul calitatii (QC) sunt stabilitate in cadrul industriei alimentare pentru a se asigura si mentine calitatea produselor alimentare. Evaluarea senzoriala trebuie sa fie incorporata in programele QC ale industriei alimentare pentru a se conforma specificatiilor si cerintelor stabilitate de clienti. Necesitatea programelor QC deriva de la constatarea ca acceptabilitatea produselor nu este determinata doar de performantele, confortul si valoarea nutritiva, dar si de caracteristicile senzoriale ale acestora. O industrie alimentara moderna trebuie sa stabileasca un program integrat de control al calitatii senzoriale (SQC). Introducerea in proprietatile senzoriale in cazul sistemele QC ofera un instrument primar pentru consolidarea si mentinerea calitatii produselor datorita naturii unice ale produselor alimentare (Acceptarea produselor de catre client poate fi verificata universal prin evaluarea caracteristicilor senzoriale in loc sa se masoare analitic sau instrumental proprietatile acestora). Mai mult, proprietatile senzoriale sunt de mare interes in cercetarea si dezvoltarea (R&D) noilor produse. O ilustatie care indica programul senzorial QC este prezentata in figura 2.1.
Pentru determinarea specificatiilor sau a standardelor calitatii si pentru selectarea celor mai potrivite metode de testare este implicat un program senzorial, un control al calitatii integrat. Metodologiile, cum sunt analiza descriptiva, diferenta dintre control, ratingul calitatii si a metodelor, sunt folosite pentru evaluarea calitatii alimentelor. Aplicatiile acestor proceduri ale evaluarii senzoriale sunt necesare pentru selectarea si definirea precisa a atributelor critice senzoriale, antrenamentul evaluatorilor, prepararea adecvata a probei si aranjarea mediului de laborator.
Sunt dezvoltate scheme senzoriale pentru produsele existente si pentru cele noi, prin determinarea contributiei individuale a caracteristicilor senzoriale ca un procent din calitatea senzoriala generala.
Studii senzoriale pot fi necesare pentru nevoile R&D, care sunt: pentru imbunatatirea calitatii senzoriale si pentru determinarea termenului de valabilitate a produselor alimentare la fel ca si pentru dezvoltarea produselor noi. Datele de cercetare cu privire la modul in care atributele senzoriale ale alimentelor sunt afectate de-a lungul lantului alimentar sunt, de asemenea, importante (Figura 2.3).
Aceste, seturi aditionale de date senzoriale reprezinta un instrument utila pentru optimizarea calitatii senzoriale a mancarii reducand in mod eficient atat timpul, cat si costurile necesare pentru proiectarea si dezvoltarea noilor produse sau a imbunatatirii calitatii produselor deja existente. Mai mult, utilizarea datelor senzoriale in activitatile industriei alimentare este rezumat in Tabelul 2.4.
Dezvoltarea programului senzorial pentru controlul calitatii
Definitia termenului “Calitate”
Calitatea produselor trebuie sa se conformeze cu cerintele consumatorilor. Aceasta este definita de atributele senzoriale ale alimentelor, de caracteristicile chimice, compozitionale, fizice si de conditiile microbiologice si toxicologice ale acestora. In plus, termenul de valabilitate, ambalarea si etichetarea produselor alimentare pot servi ca indicatori importanti ai calitatii. Calitatea produselor alimentare este influentata de materialele prime, eficienta si integritatea operatiilor de productie, precum si stabilirea unor practici bune de fabricare (GMP) pe parcursul intregului lant de productie.
Selectarea atributelor senzoriale care descriu produsele ce satisfac nevoile consumatorului
Selectarea si stabilirea atributelor senzoriale, care descriu calitatea produsului (standard de aur), este considerat cel mai important punct in etapa de implementare a unui SQC. Atributele senzoriale trebuie sa includa aspectul, textura, palatabilitatea, mirosul, aroma si gustul remanent.
Selectarea evaluatorilor
Un numar suficient de evaluatori sunt selectati in functie de disponibilitate, motivatie si acuitatea gustului.
Dezvoltarea probelor necesare pentru antrenamentul evaluatorilor
Selectarea probelor de control (sau standard de aur) reprezinta un proiect major. Aceste probe pot fi dezvoltate pe baza abordarii senzoriale si a specificatiilor stabilite de consumatori sau de furnizori care utilizeaza mai multe metode senzoriale. Probele trebuie sa fie de o calitate constanta si sa ofere rezultate repetabile in timpul testelor senzoriale.
Evaluarea probelor
Evaluarea senzoriala are loc in cabine sau laboratoare care sunt foarte bine echipate, organizate si in care nu exista obiecte care sa-ti distraga atentia.
O serie de probe codificate sunt preparate in conformitte cu procedurile standardizate. Atributele senzoriale sunt evaluate independent folosind foi de scor special concepute sau buletine de vot. In plus, evaluatorii pot oferi informatii suplimentare in ceea ce priveste calitatea probelor. Datele de rating vor fi folosite pentru determinarea indicelui de calitate, intrucat criticii vor examina pentru a imbunatati la maximum calitatea generala a produsului alimentar.
Calibrarea degustatorilor
Degustatorii trebuie sa fie calibrati, de la lot la lot, pentru a oferi informatii coerente si fiabile. Acesta calibrare poate fi realizata, fie primind aceeasi pregatire si utilizand aceeasi proba de referinta, fie prin declasificarea probelor pana cand scorurile repetabile pot fi comparate.
Optimizarea calitatii senzoriale a produselor alimentare
Aceasta optimizare are ca scop proiectarea si fabricarea produselor alimentare cu gradul cel mai mare de acceptare din partea consumatorilor. Practicile de optimizare pot fi efectuate in cadrul unui program integrat, fie SQC pentru proiectarea unui produs nou sau modificarea unuia existent. Punctul optim al calitatii generale este determinat prin luarea in considerare a unui numar foarte mare de factori, in afara de atributele senzoriale, cum ar fi procesul de fabricatie, materiile prime, costurile operationale, etc. O procedura propusa pentru optimizarea calitatii generale a unui produs alimentar este expusa in urmatoarele etape:
Descrierea – definitia produsului.
Evaluarea produsului prin panourile de consum. Probele sunt evaluate de catre consumatori nepregatiti folosind un chestionar special conceput pentru a extrage informatiile necesare. In cazul unui produs nou, intrebarile se refera la gradul de acceptare sau respingere a produsului, in timp ce in cazul unui produs existent, intrebarile sunt legate de cateva metode senzoriale precum teste de duo-trio, diferenta fata de standard, etc. Analizele senzoriale pot fi efectuate fie intr-un laborator echipat corespunzator sub supraveghere profesionala sau acasa si piata, fara nici o supraveghere.
Selectarea atributelor senzoriale critice. Acestea sunt definite drept caracteristici care influenteaza la maxim opinia consumatorilor si reflecta cerintele si nevoile acestora, in legatura cu produsul alimentar. In general, proprietatile senzoriale critice vor contribui la dezvoltarea un caracteristici specifice ale standardului de aur (optim). Selectarea proprietatilor critice vor fi efectuate prin aplicarea analizelor descriptive sau a masuratorilor hedonice si analize statistice multivariate, PCA.
Determinarea factorilor care influenteaza proprietatile senzoriale critice. Parametrii chimici, fizici, compozitionali, tehnici si tehnologici care afecteaza proprietatile senzoriale critice pot fi determinati. Impactul acestor factori asupra atributelor senzoriale poate fi usor ilustrat prin construirea diagramei cauza – efect. (Figura 2.2)
Designul experimental introduce un numar adecvat de varibile dependente (atributele critice senzoriale) si independente (factori). Numarul de niveluri de factor este de obicei definit de sugestiile R&D si a grupurilor de marketing. O metoda pentru micsorarea numarului de nivele este de aceea de-a accepta ca acceptabilitatea produsului urmareste o tranzitie de forma “U” care indica un punct sau un interval unde satisfactia este maxima, prin urmare, poate fi atinsa o reducere semnificativa a costurilor si a timpului.
Evaluarea produselor rezultate efectuata de consumatori regulati sau evaluatori special antrenati. Standardele dezvoltarii sunt evaluate in acord cu pasii anteriori de catre consumatori regulati sau evaluatori special antrenati. Acest pas permite producatorului sa aiba sens mai detaliat si integrat al produsului. Mai mult, pasul 6 poate conduce la pasul 2, iar produsul alimentar este reevaluat pe baza unui chestionar modificat.
Compararea concluziilor extrase din pasii 2 si 6. Sunt comparate proprietatile senzoriale descoperite la pasii 2 si 6. Pasul 7 este considerat punct de sortare (bucla): daca proprietatile senzoriale coincid, atunci procesul poate continua. Alternativ, procesul este reinceput de la pasul 2.
Designul experimental bazat pe factori care afecteaza semnificativ atributele critice senzoriale introduse. Practicile urmate pentru designul experimental sunt similare cele descrise la pasul 4. Aplicatia designului experimental factorial sau designului experimental Taguchi este considerat a fi cele mai frecvente practici.
Evaluarea/cotarea atributelor senzoriale critice folosind buletine de vot special concepute. Aceste chestionare sunt bazate pe standardele ASTM. Sunt aplicate scale diferite in functie de metoda senzoriala utilizata, de exemplu, o scala de 9 puncte pentru QDA, o scala gradata liniar pentru diferentele de la metoda standard, etc.
Determinarea metodelor matematice care descriu calitatea generala senzoriala a produsului alimentar. Cotele datelor senzoriale sunt folosite pentru determinarea unui model matematic de forma urmatoare:
Si poate indica un atribut senzorial specific, intensitatea unui atribut ales (exemplu: dulceata) sau atribut de imagine (exemplu: natural). Acest model este semnificativ deoarece afiseaza care dintre proprietatile nominale influenteaza acceptarea globala a produslui alimentar, in consecinta, acestea indica atributele senzoriale critice pentru a fi folosite pentru optimizarea scorului senzorial general al probei.
Determinarea valorii optime a modelului de calitate, functia Q. Calitatea senzoriala generala ar trebui corelata cu parametri care determina initial, calitatea produsului alimentar, cum sunt materialele crude, operatii unitare, echipament, instrumente de masura, etc. Acest lucru poate fi atins prin folosirea analizei de regresie multivariata. Acest model multiparametric al calitatii poate fi folosit pentru determinarea:
factorilor independenti care maximizeaza calitatea generala a produsului alimentar;
combinatia parametrilor independenti care vor oferi un produs alimentar cu caracteristici senzoriale specifice (stabilite de specificatiile consumatorilor).
Proiectarea si validarea proceselor senzorial-concetrate a produselor alimentare
Posibilitatea de control si de intretinere a atributelor senzoriale ale alimentelor prezinta interes pentru procesatorii de alimente. Mai mult, indentificarea proceselor care afecteaza in mod direct si critic calitatea senzoriala a unui produs alimentar este, de asemenea, de mare interes.
Unele procese alimentare intentioneaza sa dezvolte una sau anumite caracteristici senzoriale ale alimentului (extragerea compusilor aromatici, indepartarea constituentilor nedoriti, coagularea iaurtului, etc). Aparitia atributelor senzoriale poate fi afectata de diferiti factori (tipul si cantitatea materialului, conditiile de prelucare adecvate, etc), in timp ce eficacitatea unui astfel de proces are un impact important asupra calitatii totale a produsului final. Cu toate acestea, factorii de mai sus ar trebui proiectati si validati in conformitate cu metodologia propusa.
In ceea ce priveste rolul constituentilor, factorii critici pentru formulare sunt concentratia ingredientelor (de baza sau minori) si adaugarea cantitatii corecte/optime. Cateva procese alimentare specializate in dezvoltarea unei proprietati senzoriale (factori critici pentru dezvoltarea formei/dimensiunii pot fi conditiile de extrudare, reactii de colorare sau de albire pot afecta caracteristici de culoare, fermitate sau deodorizare, care induc miros, etc). Parametrii optimi de procesare si stocare/intretinerii pot asigura pastrarea proprietatilor dorite si pot conduce la dezvoltarea atributelor destinate in cazul produsului alimentar final. Incalzirea (proces termic), inghetarea, proofing, coacere/gratar si aerarea sunt examinate, iar factorii critici care pot induce caracteristici senzoriale, cum sunt timpul si intensitatea, sunt inregistrati. Ambalarea si depozitarea pot fi, de asemenea, foarte importante. Parametrii precum materialul, tipul si integritatea ambalajului pot afecta formarea de arome naturale sau de a genera oxidare. In cele din urma, conditiile de depozitare (temperatura, umiditate, aerare, durata, etc.) pot afecta culoarea, mirosul, gustul sau caracteristicile aroei produselor alimentare prin degradare, brunare, decolorare, de gelifiere sau de reactie fara zer. Acesti parametrii sunt rezumati in Figura 2.5.
In Tabelul 2.5, factorii critici legati de primirea sau formularea produselor alimenatare sunt specializati, iar exemple tipice sunt prezentate. Concentratia fiecarui ingredient in primirea produsului este bine definita in timpul proiectarii si este variata in functie de rolul sau functional in sistemul alimentar. Concentratia de drojdie si a fainei de grau in prepararea aluatului este determinata pentru calitatea senzoriala (volumul painii, cresterea/scaderea volumului, miezul painii, textura, etc). Prin urmare, cantitatea corecta a acestor ingrediente ar trebui estimata, cantarita si adaugata. Aceste operatii au o importanta mai mare in cazul unor constituenti minori, care sunt folosite in prepararea mancarii, satisfacand un anumit rol, pentru a creste vascozitatea, pentru a imbunatati culoarea sau aroma, etc. Astfel, este necesara o cantarire precisa si adaugarea constituentilor minori.
In Tabelul 2.6, sunt prezentate exemple tipice ale proceselor alimentare care sunt specializate in dezvoltarea proprietatilor senzoriale, respectiv a factorilor critici ale proceselor. De asemenea, sunt prezentate operatiuni tipice de prelucrare a produselor alimentare, strans legate de calitatea senzoriala a produselor alimentare, precum si de limitele relative critice de control ale acestor procese.
In ceea ce priveste procesele alimentare sunt de interes cele specializate in dezvoltarea proprietatilor senzoriale. Pe toata durata procesului de proiectare si control al alimentului ar trebui sa se tina cont de factorii critici pentru dezvoltarea produsului (forma/dimensiune, culoare, miros, aroma, etc). Factorii critici sunt legati in mod substantial de conditiile speciale de proces necesare pentru caracteristicile senzoriale (Tabelul 2.6). In plus, limitele critice ale acestor conditii ar trebuie sa fie determinate si controlate in timpul functionarii acestor procese alimentare.
In ceea ce priveste procesarea produselor alimenatare sau doar anumite etape care afecteaza in mod esential proprietatile senzoriale ale produselor alimentare (incalzire, racire, congelare, deshidratare, etc) trebuie determinate conditiile optime si a limitelor critice respective. Trebuie remarcat faptul ca orice abatere de la limitele critice ale conditiilor in astfel de etape de prelucare pot duce la proprietati senzoriale nedorite in produsul alimentar final (Tabelul 2.6). Din acest motiv este necesara proiectarea si controlul acestor etape de prelucrare pentru variatele produse.
In cele din urma, ambalarea, depozitarea si efectul acestora asupra mentinerii proprietatilor senzoriale ale produselor alimentare si alte exemple sunt prezentate in Tabelul 2.7.
Dupa cum se poate demonstra, diversi parametrii legati atat de material, tipul, de integritatea ambalajului, cat si de conditiile de depozitare sunt extrem de importanti pentru cea mai buna intretinere/pastrare a calitatii senzoriale a produselor alimentare in timpul duratei lor de conservare (Tabelul 2.7). Datorita numeroaselor defecte care pot aparea in perioada post procesare in cazul caracteristicilor senzoriale, ambalajul alimentelor ar trebui proiectat cu grija si sugerate de catre procesoratori alimentelor conditii de depozitare adecvate.
In concluzie, calitatea senzoriala a unui produs alimentar trebuie sa fie proiectata special, iar toate atributele senzoriale ar trebui specificate individual. Cercetarea si dezvoltarea unui produs ar trebui sa studieze preferintele consumatorilor si asteptarile acestora in ceea ce priveste anumite produse, precum si cerintele tehnologice cu privire la materiile prime, ingredientele si conditiile de prelucrare a produsului. In figura 2.6 este propusa o procedura de proiectare si validare a calitatii senzoriale a mancarii. Caracteristicile senzoriale dezirabile si indezirabile ale unui produs ar trebui inregistrate in modul in care sunt acceptate de client. Pe baza acestor date informative ale consumatorilor si pe baza tehnologiei din cadrul procesarii alimentelor, atributele senzoriale critice sunt izolate si vor fi caracterizate doar etapele relevante de procesare care afecteaza crucial produsul. Apoi sunt selectate conditiile de proces critice, sunt proiectate experimente pentru a investiga efectul semnificativ asupra proprietatilor senzoriale ale alimentelor si totodata investigarea limitelor critice. Produsele rezultate sunt evaluate de consumatori si de evaluatori special antrenati, iar procesele senzorial-concetrate sunt validate prin verificarea conditiilor critice de prelucrare capabile sa produca proprietatile senzoriale proiectate si variantele acceptabile.
In ceea ce priveste procesarea alimentului sau, in particular, anumite etape cruciale care afecteaza in mod esential proprietatile senzoriale ale alimentelor (incalzire, refrigerare, congelare, deshidratare, etc) este necesar sa se determine conditiile optime si limitele critice respective.Trebuie remarcat faptul ca orice abatere a limitelor critice ale conditiilor in astfel de etape de prelucrare pot conduce la proprietati senzoriale indezirabile in cazul produsului final (Tabel 2.6). Prin urmare, este necesara proiectarea si controlul unor astfel de etape de prelucrare pentru variate produse. In cele din urma, efectele ambalarii si ale depozitarii pentru mentinerea proprietatilor senzoriale ale alimentelor sunt prezentate in Tabelul 2.7.
Dispozitive electronice de detectie
Detectarea diferentiala
Simtul olfactiv si cel gustativ fac parte din grupul simturilor chimice. Acestea permit detectarea modificarilor in compozitia chimica din mediul unui organism care ar putea oferi informatii vitale despre sursa de alimantare din apropiere sau vreun pericol. Sensibilitatea acestor sisteme analitice a fost esentiala in evoluatia vietii pe Pamant. Cele 2 simturi se ocupa cu detectarea unei varietati enorme de substante chimice. A fost atins telul de-a se recunoaste un numar maxim de diferiti mesageri chimici cu un minim de cheltuieli senzoriale prin combinarea claselor de receptori cu specificatii care se suprapun, cu prelucrarea ulterioara a semnalului de recunoastere a modelului in creier. Integrarea claselor de receptori semi-selectivi produce un volum foarte mare de informatie, cu continut analitic cantitativ si calitativ.
Optimizat de evolutie, sistemul olfactiv al majoritatii organismelor vii poate detecta compusii volatili cu diferite structuri moleculare cu o sensibilitate ridicata si precizie. Nasurile mamiferelor pot recunoaste anumiti compusi in concentratii pana la cateva parti per trilion (Breer, 2003; Dymerski, Chmiel, & Wardencki, 2011). Ca proces primar olfactiv, legarea moleculor de miros la o membrana senzoriala serveste ca semnal de intrare pentru receptorul de celule olfactive, creand o cascada de semnale (transductions) catre bulbul olfactiv ca rezultat spre perceptia in cortexul olfactiv.
Analog proceselor primare olfactive, legarea reversibila a moleculelor de aroma la microvilii celulelor receptoare ai gustului produce o cascada de evenimente transductive cu informatiile de iesire catre perceptia in creier (Doty, 2012; Rolls, 2005; Scott, 2005). Simtul gustativ al omului se imparte in 2 categorii: gusturile de baza, ex: dulce, sarat, acru, amar si umami; si gusturile descriptive: rezultatul combinatiei dintre gusturile de baza si informatiile olfactive ai aromei alimentare perceputa. Sunt distinse 3 tipuri de celule care recunosc gusturile de baza (Adler et al., 2000; Caicedo & Roper, 2001; Chandrashekar et al., 2000, 2010; Doty, 2012; Huang et al., 2006; Ishimaru et al., 2006; Matsunami, Montmayeur, & Buck, 2000). Diferiti receptori ai gustului au o reactie incrucisata fata de aceleeasi molecule de gust (Doty, 2012; Zhang et al., 2003), asigurarea unei platforme a unor elemente sensibile cu distributed semispecificity cu acelasi principiu functional ca si pentru sistemul olfactiv.
Nasuri si limbi electronice
Incercarile de-a imita aceste sisteme de detectare naturale au condus catre noi strategii in analiza chimica care au avantajul de-a determina parametrii calitativi (Figure 11.1). Aceste abordari au depasit dezavantajele de elaborare al unor anumiti senzori, care includ izolarea unui element de recunoastere responsabil cu specificitate ridicata, integrarea sa cu un traductor de semnal corespunzator si intretinerea activitatii specifice in timpul si dupa imobilizare, cu colectarea a cat mai multe informatii chimice posibile. Trecerea de la elementele de recunoastere-tinta specifice a condus la platforme robuste pentru analiza chimica; acest lucru se realizeaza prin utilizarea matrici de element semi-selective si sensibile care variaza ca raspuns la diferiti compusi chimici, care sa permita discriminarea intre ele. Prin analogia cu sistemul olfactiv uman (Figura 11.1), interactiile cu diferite molecule ale unei probe complexe cu senzori diferiti cu caracteristici specifice care se suprapun ar trebui sa genereze un raspuns complex, care mai departe sunt supuse prelucrarii semnalului si unui model de recunoastere.
Cantitatea mare de informatie obtinuta din matrice este interpretata cu analiza multidimensionala a datelor (Gouma, Sberveglieri, Dutta, Gardner, & Hines, 2004; Jurs, Bakken, & McClelland, 2000; Winquist, Krantz-Rulcker, & Lundstrom, 2004), cu diferite tipuri de analiza, cum ar fi analiza componentelor principale (APC), sisteme de grupare, analiza liniar discriminanta (LDA), metoda celor mai mici patrate partiale (partial least squares) (PLS), retele neuronale artificiale (ANN).
Functiile nasurilor si limbilor electronice
Cu scopul de-a imbunatatii cunostintele umane despre procesele fundamentale ale sistemului olfactiv si ale celui gustativ au existat experimente de imitare a organelor senzoriale pentru a afla cum ar putea aceste date sa fie analizate. S-a urmarit ca viteza si precizia de analizare sa fie comparabile cu cele ale mamiferelor. Au fost implementate 2 strategii de elaborare a sistemelor analitice analoage sistemului olfactiv si gustativ. Asa numitul senzor de gust (Toko, 1996, 2000) urmareste perceptia umana si imita cele 5 gusturi de baza. Alternativ, limba electronica (ET) (Winquist, Wide, & Lundstrom, 1997) si nasul electronic (EN) (Winquist, Hornsten, Sundgren, & Lundstrom, 1993) califica proprietatile chimice ale probei si nu le coreleaza cu perceptia umana. In acest capitol, vor fi considerate doar ET si EN.
In general, sistemele artificiale (artificial sensation systems) sunt constituite din 3 parti integrate:
unitate de detectie – colecteaza informatia chimica si o transforma din interactie bio/chimica in iesire electrica
unitate de procesare a semnalului – integreaza raspunsul in timpul masuratorilor si mai departe transmite semnalul mediat catre un sistem de recunoastere a tiparului (PARS)
un sistem de recunoastere a tiparului (PARS) – compara raspunsul procesat cu library of profiles ale substantelor cunoscute.
In timpul transformarii energiei chimice a interactiei dintre unitatea de detectie si substanta analizata in semnale de iesire primare, performanta elementelor senzoriale determina performanta intregului sistem. Tehnologiile de senzori EN, care ofera o detectie sensibila a raspunsurilor semi-selective, rapide si reversibile, includ diferite metode de masurare pentru detectarea chimica in faza gazoasa. Abordarea masurarii standard modifica conductivitatea semiconductorilor de oxizi metalici (MOSs) datorita absorbtiei gazelor si a reactiilor de suprafata ulterioare (Hong, Shin, Park, et al., 1996; Hong, Shin, Yun, et al., 1996; James, Scott, Ali, & O’Hare, 2005). Recunoasterea analoaga poate fi, de asemenea, aplicata interactiilor dintre polimerii conductori (CP) si compusii volatili (Freund & Lewis, 1995; Hatfield, Neaves, Hicks, Persaud, & Travers, 1994; Neaves & Hatfield, 1995; Pearce, Gardner, Friel, Bartlett, & Blair, 1993).
Schimbarile frecventelor de rezonanta in cristalele piezoelectrice care vibreaza in bulk (microbalanta cu cristal de cuart (QCM); Cao, Lin, Wang, Wang, & Yu, 1995; D’Amico et al., 1998; Di Natale et al., 1996; Mielle, 1996) sau pe suprafata (unde acustice de suprafata (SAW); Yang, Yang, & Wang, 2000) care sunt induse de interactiile cu componentele volatile pot fi, de asemenea, adaptate pentru detectia EN. Modul electrochimic de detectie se bazeaza pe masuratorile curente dintr-o celula electrochimica umpluta cu electrolit solid, care apare ca urmare a reduceri sau oxidarii analitului la un electrod (Di Natale et al., 2001). Detectarea sensibila a membrane interactions cu compusii volatili poate fi transportate afara cu MOS tranzistori cu efect de camp (MOSFET), folosind un metal catalizator ca tranzistor de poarta (Lundstrom, Spetz, Winquist, Ackelid, & Sundgren, 1990). Masuratorile optice au fost dezvoltate pentru instrumentele EN folosind colorimetria (Lim, Feng, Kemling, Musto, & Suslick, 2009; Lim, Musto, Park, Zhong,&Suslick, 2008; Musto, Lim,&Suslick, 2009), FTIR (Panagou, Mohareb, Argyri, Bessant, & Nychas, 2011) sau matrici de senzori de fluorescenta (Dickinson, White, Kauer, & Walt, 1996; Sutter & Jurs, 1997; Walt et al., 1998). Utilizarea unui cromatografiei unui gaz rapid (GC) (Staples, 1999; Staples & Viswanathan, 2008) si adaptarea spectrometriei de masa pentru analizarea datelor multivariabile (Ampuero, Zesiger, Gustafsson, Lunden,&Bosset, 2002; Marsili, 1999) au rezultat, de asemenea, in timpul dezvoltarii celei de-a 2 generatie de instrumente EN.
Instrumentele ET se bazeaza pe tehnicile de detectare disponibile care functioneaza in faza lichida. Cele mai importante sunt bazate pe metode electrochimice precum voltametria, potentiometria si conductometria. Diferenta de potential dintre electrozi sau curentii care trec prin celula datorita reactiilor specific-analitice ofera principalul semnal pentru ET bazat pe electrozii ion-selectivi (Di Natale et al., 1997; Legin et al., 2003) sau voltametria (Winquist et al., 1997). In analogie cu EN, masuratorile de conductivitate la electrozii modificati cu varietate de CP sunt, de asemenea, folositi ca o tehnica electrochimica pentru elaborarea ET (Ferreira et al., 2003; Riul et al., 2003; Sangodkar, Sukeerthi, Srinivasa, Lal, & Contractor, 1996). Matricile FET ion-selectivi cu selectivitati suprapuse au fost folosite pentru construirea limbilor electronice comerciale, precum ASTREE (Alpha MOS) (http://www.alpha-mos.com/analytical-instruments/astree-electronic-tongue.php; accessed 10.02.14). Metode optice bazate pe absorbtia luminii (Fries, Driskell, Sheppard, & Locklin, 2011) sau fluorescenta (Rochat, Gao, Qian, Zaubitzer, & Severin, 2010; Sohn et al., 2005; Szurdoki, Ren, & Walt, 2000) au fost, de asemenea, adoptate pentru masuratori ET. Similar cu masuratorile din faza gazoasa, schimbarile frecventei de rezontanta in cristalul piezoelectric pot fi folosite ca o tehnologie de detectare in mediu lichid pentru aplicatia ET (Ciosek & Wroblewski, 2007; Rabe, Buttgenbach, Schroder, & Hauptmann, 2003; Richter, Bund, Keller, & Arndt, 2004). Modul de utilizare a rezonantei surface plasmon in detectia diferentiala in lichide a fost, de asemenea, raportat (Hou et al., 2012; Nanto et al., 2002).
EN si ET au aceleasi instrumente speciale pentru prelucrarea semnalelor si analiza ulterioara. Analiza continutului informatiei obtinute ca raspuns primar de la matricea de senzori incepe cu un pas de pre-procesare, care implica contabilitatea abaterii si medierea raspunsului (Dymerski et al., 2011). Alegerea prelucrarii ulterioare din tehnicile de analiza statistica disponibile depinde de tipul sistemului de analiza si de datele colectate. Cea mai simpla abordare, aplicabila pentru determinarea probelor of sufficient difference, este prezentarea grafica a datelor in diferite diagrame (diagrama polara, histograma, etc) (Dymerski et al., 2011; Scott, James, & Ali, 2006). Metodele mai avansate de analiza se bazeaza pe gestionarea statistica a datelor pentru ambele caracteristici, extractia si determinarea parametrilor semnificativi. Exista numeroase metode multivariabile care pot fi utilizate, incluzand PCA, regresia PLS, analiza de cluster, analiza de corelatie canonica, analiza functiei discriminanta (DFA), scalarea multi-dimensionala si LDA (Dymerski et al., 2011; James et al., 2005; Rock, Barsan, & Weimar, 2008). Alternativ, ANN, construite ca modele electronice si programe de calculator, pot fi folosite pentru analiza datelor in care distributia este complet neidentificata (Dymerski et al., 2011; Haugen & Kvaal, 1998; Keller, Kangas, Liden, Hashem, & Kouzes, 1995).
EN si ET analoage poseda avantaje fata de evaluatorii umani angajati pentru a verifica calitatea produselor alimentare. “Simturile electronice” pot detecta compusi periculosi precum micotoxinele (Ochratoxin A (OA; Olsson, Borjesson, Lundstedt, & Schnurer, 2002), Patulin (Karlshoj, Nielsen, & Larsen, 2007) si deoxynivalenol (DON; Olsson et al., 2002; Tognon, Campagnoli, Pinotti, Dell’Orto, & Cheli,
2005)) si compusi otravitori (organophosphates (Grate, Rosepehrsson, Venezky, Klusty, & Wohltjen, 1993), produse chimice industriale toxice (Lim et al., 2009), polychlorinated biphenyls (PCBs) si dioxins (Mascini et al., 2005)) care sunt unele din grijile majore ale sigurantei alimentare. Mai mult, detectia electronica este folosita ca platforma pentru monitorizarea atenta a parametrilor calitativi, ceea ce inseamna elaborarea unui sistem de monitorizare a calitatii la nivel mondial.
Aplicatii ale nasurilor electronice in domeniul sigurantei alimentare
Aplicatiile industriale alimentare pentru EN si ET constau in monitorizarea in toate stadiile prelucrarii alimentare, de la materia prima pana la produsul final. Matricea multisenzoriala poate face diferenta intre variatiile parametrilor de proces (temperatura, concentratia de ingrediente, etc) si sa detecteze aspectele nedorite ale unui produs. In particular, prezenta unei contaminari microbiene – principala grija pentru industria carnii, poate fi detectata si identificata prin analizarea compusilor volatili produsi in timpul cresterii alimentelor alterate si a microorganismelor patogene (Rossi, Talon, & Berdague, 1995). Urmatoarea sectiune se concentreaza pe aplicatii ale EN pentru asigurarea sigurantei produselor alimentare.
Contaminarea bacteriana este un fenomen ecologic, care cuprinde modificari ale substraturilor disponibile si producerea de compusi volatili datorita prezentei microbilor din produsul depozitat. Un numar mare de compusi volatili asociati cu cresterea microbiana pot fi detectati cu ajutorul simtului olfactiv al omului, cu toate acestea, prelucrarea computerizata a rezultatelor si detectarea vaporilor toxici sau alergenici folosind detectia EN ca tehnologie non-distructiva folosita de la distanta ofera avantaje evidente de eficienta in monitorizarea sigurantei produselor alimentare, in timp ce ET poate fi folosit pentru a masura compusii volatili in produsele lichide sau rinses. Pentru peste, carne, pasari de curte si oua, principala preocupare este de-a determina gradul de prospetime, care este definit ca numarul de zile de depozitare in anumite conditii. Produsele patogene alterate (Pathogenic spoilage) pot fi detectate prin monitorizarea modificarilor continutului de compusi volatili din spatiul superior, datorita activitatii metabolice microbiologice. Ambele, simpla (de exemplu, ergosterolul ca indicator general pentru ciuperci) si combinatii de compusi, reprezinta diferitele etape ale alterarii. Intr-adevar, sesquiterpenele volatile sunt considerate indicatori pentru metaboliti fungici toxici (toxic fungal metabolites) (Desjardins, Hohm,&McCormick, 1993; Kramer&Abraham, 2012). Anumiti alcooli (3-methyl-1-butanol, ethanol, and a range of related alcohols), acetaldehida, acizi organici si cetone sunt caracterizate ca metaboliti importanti pentru ciuperca bacteriana (e.g., Salmonella and Listeria (Arnold & Senter, 1998; Gibson et al., 1997), Bacillus spp. (Wright, Linton, Edwards, & Drury, 1991) si Pseudomonas spp. (Zechman & Labows, 1984)). Organosulfurile volatile si alchilaminele sunt identificate ca metaboliti ai Clostridium spp. (Gibson et al., 1997; Larsson, Mardh, & Oldham, 1978; Rimbault, Niel, & Darbord, 1986).
Carne si peste
Carnea de vita
Analiza spatiului superior a carnii procesate sau a celei crude pentru controlul de prospetime, ca problema a sigurantei alimentare, a fost studiata extensiv. Diferentierea dintre carnea alterata si cea nealterata depozitata s-a determinat prin analizarea substantelor volatile din spatiul superior folosind un EN comercial (Cyranose-320™) si clasificarea cu ANN (Panigrahi, Balasubramanian, Gu, Logue, & Marchello, 2006a). Alternativ, o serie de senzori de gaz de oxid de metal, combinata cu senzori pentru CO2, umiditatea si temperatura au fost folosite pentru a clasifica acelasi produs cu LDA sau analiza discriminanta patratica (QDA) (Panigrahi, Balasubramanian, Gu, Logue, & Marchello, 2006b). A fost folosita o serie de 6 senzori de gaz MOS cu diferite caracteristici ca platforma EN, cu analiza discriminanta factoriala pentru a clasifica produsele procesate din carne (carnati uscati si sunci intarite), la fel ca si detectarea tulpinilor bacteriene aromatice sau patogene (VernatRossi, Garcia, Talon, Denoyer, & Berdague, 1996). Prospetimea carnii a fost evaluata cu EN microarrays bazate pe MOS, iar clasificarea cu LDA. Acesata abordare a prezentat o precizie de 100% in clasificarea carnii proaspat preparate de acelasi furnizor (Musatov, Sysoev, Sommer, & Kiselev, 2010).
Imitarea proteinelor naturale de legare au fost folosite pentru a dezvolta o serie de senzorie cu o sensibilitate ridicata pentru detectia diferentiala. Detectarea vaporilor 1-hexanol si 1-pentanol ca indicatori specifici ai contaminarii pachetelor cu carne de vita cu Salmonella a fost atinsa folosind o serie de 4 senzori QCM modificati impreuna cu peptida sintetica, care a fost conceputa pentru a monitoriza legaturile prin metode computationale (Sankaran, Panigrahi, & Mallik, 2011a). In mod similar, “o peptida sintetica de legare (a synthetic odorant-binding peptide)” care a fost dezvoltata pentru a lega alcooli alifatici volatili a fost capabila sa detecteze vaporii de 3-methyl-1- butanol si 1-hexanol ca indicatori ai contaminarii cu Salmonella (Sankaran, Panigrahi, & Mallik, 2011b). Un EN portabil (LibraNose, Technobiochip, Italy) bazat pe QCM a fost utilizat cu succes pentru clasificarea carnii de vita cu o acuratete de predictie de cel putin 89% (Papadopoulou, Panagou, Mohareb, & Nychas, 2013), in timp ce monitorizarea prospetimii carnii rosii (carne de vita si miel/oaie) a fost efectuata cu EN cu 6 senzori de gaz diferiti (Figaro, Japan) impreuna cu PCA sau masina cu “suport vectorial (support vector machine)” ca dispozitiv de procesare a semnalului, cu o rata de succes de 99% pentru carnea de vita si 96% pentru carnea de oaie/miel, iar confirmarea se face prin metode independente microbiologice (El Barbri, Llobet, El Bari, Correig, & Bouchikhi, 2008a).
Prospetimea cantitativa si monitorizarea sigurantei carnii de vita ambalata in vid cu MOSFET cu EN si PLS de prelucrare a semnalului a aratat o mare corelare cu datele obtinute de evaluatorii special antrenati. Aceste rezultate au fost confirmate cu evaluarea alterarii prin metode microbilogice (Blixt & Borch, 1999). Detectia optica cu FTIR urmata de procesarea ANN sau PLS au fost dezvoltate pentru a monitoriza alterarea in timpul depozitarii aerobe a muschiului de vita (Panagou et al., 2011).
Carne de pasare
Analiza spatiului superior a speciilor bacteriene legate de formarea biofilmului pe carcasele de pasare a fost studiata cu ajutorul EN-ului comercial (Foss Food Technology Corp., the United States) efectuand procesare ANN urmata de analiza GC/MS pentru anumiti compusi volatili (Arnold & Senter, 1998). Monitorizarea prospetimii a carnii de pasare procesate in timpul depozitarii refrigerate cu EN in comparatie cu GC/MS si olfactometria au fost dezvoltate (Siegmund & Pfannhauser, 1999), stabilind ca numarul de oxidare al produselor lipide creste pe parcursul celor 24 ore de depozitare. Pentru motive ale sigurantei alimentare, monitorizarea prospetimii carnii de pasare, a fost executata ca succes folosind EN comercial (NST 3320 Applied Sensor, Sweden) in paralel cu GC/MS, olfactometria si metodele microbiologice. Instrumentul EN a fost capabil sa detecteze deteriorari ale ambalajului in stadiile incipiente ale alterarii (Rajamaki et al., 2006). Modificari ale compusilor volatili in continut in conditii diferite de depozitare pentru carnea de pasare au fost demonstrate folosind EN (Boothe & Arnold, 2002).
Peste
Di Natale et al. (2001) a comparat 2 instrumente EN bazate pe senzori de gaz acustic (LibraNose, University of Rome (Tor Vergata), Italy) si electrochimic (FreshSense, Element- Bodvaki, Iceland) pentru monitorizarea prospetimii pestelui (file de peste). Evaluarea azotului bazic volatil total (TVB-N) ca indice al prospetimii, care include masuratorile de trimetilamina, dimetilamina si alti compusi volatili asociati cu rebutul, a relevat erori de 4% din cauza unei neliniaritati in rata alterarii confirmate de catre EN individuali si combinati. Un studiu separat a testat GC/MS, EN si indicele TVB-N cu monstre de peste, pentru a identifica compusii volatili cel mai valoros pentru rebut in timpul depozitarii refrigerate (Olafsdottir, Jonsdottir, Lauzon, Luten, & Kristbergsson, 2005). Cetonele, in special 3-hydroxy-2-butanon si alcoolii (de exemplu, ethanol si 2-methyl-1-propanol) care indica stadiile incipiente ale alterarii Pseudomonas spp. au fost detectate cu GC/olfactometrie si EN.
Monitorizarea prospetimii pestelui depozitat (somon afumat) au fost de asemenea efectuate cu EN comercial (GEMINI, Alpha MOS, France) folosind procesarea de semnal de tip PLS. Rezultatele EN sunt corelate bine cu evaluarea senzoriala si analizele microbiologice. Modelele dezvoltate au relevat o performanta mai buna cu monstre de la un singur producator in comparatie cu modul global care se bazeaza pe produse de la diferiti producatori (Olafsdottir, Chanie, et al., 2005). Dupa optimizare, acest EN a fost folosit pentru monitorizarea pe termen lung a compusilor volatili, ca indicator al alterarii microbiene. (Haugen et al., 2006). Un EN portabil a fost, de asemenea, dezvoltat pentru monitorizarea prospetimii a sardinelor marocane (El Barbri, Llobet, El Bari, Correig, & Bouchikhi, 2008b). Un model pentru termenul de valabilitate pentru pesti (biban de mare) a fost dezvoltat pentru diferite conditii de depozitare cu EN, care a fost confirmat de masuratori cu TVB-N chimic (Limbo, Sinelli, Torri, & Riva, 2009). Predictia a implicat o integrare adecvata a istoriei depozitarii sub forma de profile de timp si de temperatura. Alterarea caracatitei (Octopus spoilage) si prezenta formaldehidei adaugate, care este periculoasa peste sanatatea consumatorilor, au fost detectate folosind EN bazate pe MOS (Zhang et al., 2009).
Lactate si oua
Branza
Penicillium roqueforti a atras mult interes ca un demarator al culturii de branza fungice (cheese fungal starter culture). Totusi, anumite specii ale Penicillium (P. carneum si P. paneum) pot produce micotoxine, ceea ce creeaza o diferentiere intre specii. Acest fapt a fost testat cu GC/MS urmat de procesarea multivariata a datelor (Karlshoj & Larsen, 2005), considerat un EN sofisticat.
Oua
Monitorizarea prospetimii non-distructive a oualelor a fost reusita folosind EN cu MOS, folosind procesare PCA, LDA sau 2 tipuri de ANN, informatie corelata cu indicii de calitate a oualelor ( Haugh unit si factorul de galbenus). Asta a permis, de asemenea, clasificarea oualelor in functie de timpul de depozitare (Wang, Wang, Zhou, & Lu, 2009). Un model predictiv pentru continutul TVB-N ca index de prospetime al oualelor in conditii diferite de depozitare a fost dezvoltat, prin intermediul masuratorilor cu EN si procesarea PCA (Liu & Tu, 2012).
Cereale
Activitatea ciupercilor patogene in cereale poate duce la producerea de micotoxine si spori potential alergenici, de asemenea, poate genera spontan caldura, fapt ce conduce la pierderi ale cerealelor. Inhalarea de spori de mucegai sau toxine poate prezenta un pericol pentru sanatate, iar controlul olfactiv de catre un evaluator uman trebuie evitat. Micotoxinele poate cauza toxicitate acuta sau boli cronice. In conditii optime de crestere, unele ciuperci pot produce micotoxine chiar in timpul cresterii plantelor sau in timpul depozitarii dupa recoltare. Cei mai multi compusi sunt rezistenti la tratemente fizice sau chimice, prin urmare pot persista in produsele alimentare (Bolton & Thomma, 2012). Ciupercile produc de obicei compusi volatili in timpul cresterii si a proliferarii acestora in mediu bogat in azot, fapt care poate fi utilizat pentru detectarea si identificarea contaminarii fungice prin analiza in faza gazoasa (Schnurer, Olsson, & Borjesson, 1999). Tehnologia EN ofera singura optiune pentru monitorizarea si clatirea de la distanta cu randament sporit pentru a determina calitatea cerealelor si a le clasifica (Magan & Evans, 2000). Tabel 11.1 prezinta o varietate a aplicatiilor EN pentru evaluarea calitatii cerealelor.
Apa potabila
Instrumentele necesare pentru monitorizarea calitatii apei potabile sunt la mare cautare. Din moment ce contaminantii volatili raman separati intre faza lichida si cea gazoasa, este posibila folosirea unui EN pentru monitorizarea calitatii apei potabile. EN comercial (KAMINA, Forschungszentrum Karlsruhe, Germany) a fost folosit pentru determinarea amoniacului si a cloroformului ca model de contaminare a apei cu detectia limita de 1ppm (Goschnick, Koronczi, Frietsch, & Kiselev, 2005).
Aplicatii ale limbilor electronice in domeniul sigurantei alimentare
In timp ce EN a fost folosit pentru analiza headspace in cazul aplicatiilor sigurantei alimentare, cateodata, este mai avantajos sa fie masurati compusii direct in faza lichida, de exemplu, in timpul schimbarii componentei ionice sau cand compusii non-volatili sunt formati. Astfel, aplicarea ET ca aplicatie a sigurantei alimentare este superioara EN, din moment ce ET este folosita pentru a masura compusii din solutie.
Carne si peste
Carne
Conservarea carnii este una dintre cele mai vechi realizari tehnologice ale omului. Nitrificarea – adaugarea nitritilor, nitratilor sau ambilor, inhiba cresterea microbiana si face ca produsul sa aiba culoarea rosie. Totusi, concentratia ridica de astfel de saruri este periculoasa pentru sanatatea umana. Nivelul pentru acesti aditivi este restrictionat intre 150 si 300 mg/kg nitriti si nitrati, respectiv pentru toate produsele din carne (European Parliament, 1995). Un ET bazat pe voltametria in pulsuri si spectroscopia de impedanta au fost efectuate pentru a prezice nivelul de nitrati si nitriti din carnea tocata si rinses (Labrador et al., 2010).
Peste
Monitorizarea prospetimii in cazul pestelui a fost efectuata folosind un ET potentiometric cu procesare PLS, acesta aratand o corelatie puternica cu metodele independente (analiza microbiana, total biogenic amines, TVB-N si pH; Gil, Barat, Escriche, et al., 2008) si evaluarea K-1 ca index de integrare bazat pe masuratorile ale metabolitilor ATP (fosfat de inozina, inozina si hipoxantina) (Gil, Barat, Garcia-Breijo, et al., 2008). Costurile reduse, miniaturized screen-printed electrodes a fost folosit pentru dezvoltarea ET-ului voltametric pentru evaluarea prospetimii pestilor, urmata de o corelatie puternica cu datele SPME-GC (Rodriguez-Mendez, Gay, Apetrei, & De Saja, 2009).
Lactate
Lapte
Monitorizarea prospetimii laptelui in timp depozitarii in camera cu temperatura controlata a fost dezvoltat cu ET bazat pe voltametrie cu procesare PCA (Winquist, Krantz-Rulcker, Wide, & Lundstrom, 1998) si ET bazat pe ISE (Legin et al., 2000). Cresterea fungica in mediul lichid a fost monitorizata cu ET bazat pe voltametrie cu procesare PCA sau PLS cu o puternica corelatie cu metodele independente (Soderstrom, Boren, Winquist, & Krantz-Rulcker, 2003). Acelasi grup a reusit sa clasifice 2 specii de bacterii (Bacillus subtilis si Escherichia coli), o specie de drojdie (Zygosaccharomyces bailii) si 3 specii de mucegai (Rhizopus stolonifer, Aspergillus flavus, and Penicillium commune) referitoare alterarea produselor cu ET bazat pe voltametrie (Soderstrom, Winquist, & Krantz-Rulcker, 2003).
Apa potabila
Accesul la apa de baut sigura (safe drinking water) si disponibilitatea apei pentru mentinerea instalatiilor sanitare de baza au posibilitatea de-a imbunatatii calitatea vietii pentru miliarde de oameni de pe tot globul (UNESCO, 2012). Apa potabila poate fi contaminata cu apa netratata prin mijloace naturale sau cu compusi periculosi in mod intentionat. Chiar si tarile dezvoltate tehnologic sunt preocupate de apa potabila, asa cum este exemplificata de situatia scurgerile canalizarilor in apa potabila in Ostersund (Sweden, November 2010), scurgerile de bacterii patogene in orasul Nokia (Finlanda, 2008) sau elibararea accidentala a cantitatii mari de sulfat de aluminiu in Camelford (the United Kingdom, 1998), toate acestea au afectat mii de oameni si au afectat semnificativ economia acestora (Lindberg, Lusua, & Nevhage, 2011). Tehnologia de detectare ET este de o importanta deosebita pentru detectarea poluarii apei (Di Natale et al., 1997).
O varietate de metode electrochimice si optice au fost dezvoltate pentru a detecta contaminantii din apa. Monitorizarea rezervelor de apa a fost studiata extensiv folosind tehnologie ET (Riul, Dantas, Miyazaki, & Oliveira, 2010). Apa potabila poate fi monitorizata folosind instrumente ET, in timp ce full waterworks processes pot fi monitorizate folosind ET voltametric pentru a determina schimbarile calitatii (Lindquist, Wide, & IEEE, 2001; Winquist, 2008; Winquist et al., 2004). In cazul modelelor contaminarii apei potabile, numerosi contaminanti (NaCl, NaN3, NaHSO3, NaOCl, acidul ascorbic si suspensiile de drojdie) au fost detectate si clasificate folosint ET voltametric cu procesare PLS (Winquist, Olsson, & Eriksson, 2011).
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Produsele Alimentare (ID: 102627)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.