Tutkimukset

Puolukka- ja karpalotiivisteet hyviä säilöntäaineita

Puolukka- ja karpalotiivisteet toimivat säilöntäaineina

Kuluttajat haluavat enemmän korkealaatuisia elintarvikkeita, joissa on vähän energiaa ja joiden valmistuksessa on käytetty luonnollisia, turvallisia ja ympäristöystävällisiä säilöntäaineita. Kemiallisesti valmistettuja säilöntäaineita halutaan välttää. Toisaalta hedelmälevitteet, jotka ovat hillojen kaltaisia tuotteita ilman lisättyä sokeria, ovat herkkiä pilaantumiselle, jos niiden valmistuksessa ei käytetä säilöntäaineita. Homeiden kasvu on yksi tärkeä tuotteen pilaantumiseen johtava syy. Kun tuotteessa on vähän sokeria ja enemmän vapaata vettä, homeiden kasvu lisääntyy ja näin ollen hedelmälevitteiden laatu ja säilyvyys heikkenevät. Näistä syistä saksalainen tutkimusryhmä halusi tutkia pystytäänkö homeiden ja hiivojen kasvua hedelmälevitteissä estämään marjoilla, joissa on runsaasti luontaisia säilöntäaineita.

Menetelmät

Tutkimuksessa testattiin ensin kolmen eri kemiallisesti valmistetun säilöntäaineen, natriumbentsoaatin (E 211), kaliumsorbaatin (E 202) ja butyyliparabeenin (ei hyväksytty elintarvikkeiden lisäaineeksi Suomessa) vaikutusta homeiden ja hiivojen kasvuun viljelyalustalla (vierre-agar) joko ilman sokeria tai hedelmäsokerin eli fruktoosin kanssa. Sen jälkeen testattiin erikseen karpalotiivisteen ja puolukkatiivisteen vaikutuksia homeiden estoon kaupallisissa hedelmälevitteissä. Karpalotiivisteen valmistukseen oli käytetty karpalon molempia lajikkeita (iso- ja pikkukarpalo). Tiivisteet olivat kaupallisia (valmistajat:  Ernteband Fruchtsaft GmbH ja Rudolf Wild GmbH & Co). Tiivisteitä testattiin lisäämällä niitä levitteeseen 3, 6, 18 ja 24 %. Puolukkatiivisteessä oli bentsoehappoa 1.78 g / kg ja karpalotiivisteessä 1.64 g / kg. p-Hydroksibentsoehappopitoisuus oli 30.24 mg/kg puolukkatiivisteessä ja 4.08 mg/kg karpalotiivisteessä.

Myös tutkimuksessa käytetyt hedelmälevitteet olivat kaupallisia saksalaisen valmistajan (Schwartauer Werke GmbH & Co) tuotteita. Hedelmälevitteitä oli kolmea eri makua: mansikka- lime, mansikka-guava ja vadelma-Aloe vera. Levitteiden valmistukseen oli käytetty hedelmien ja hedelmätiivisteiden lisäksi fruktoosisiirappia ja vettä. Levitteet eivät sisältäneet säilöntäaineita. Home- ja hiivakannat, joiden kasvua tutkittiin, olivat: Penicillium brevicompactum, Absidia glauca, Saccharomyces cerevisiae (leivinhiiva) ja Zygosaccharomyces bailii. Homeiden ja hiivojen kasvua seurattiin laskemalla pesäkkeen muodostavat yksiköt viljelyalustoilta.

Kemiallisesti valmistetut säilöntäaineet estivät homeiden ja hiivojen kasvun

Z. bailii-hiiva oli resistentimpi natriumbentosoaatin vaikutukselle kuin muut testatut home- ja hiivakannat. Natriumbentosoaatti esti homeiden kasvun tehokkaammin viljelyalustalla, jossa oli 31 % fruktoosia verrattuna viljelyalustaan ilman sokeria. Z. bailii-hiivan kasvu estyi kokonaan, kun natriumbentsoaattia oli 0.09 %. Muiden homeiden ja hiivojen kasvu estyi 0.025 -0.06 %:lla natriumbentsoaattia. Molemmissa testeissä (ilman fruktoosia ja fruktoosin kanssa) A. glauca-home oli herkin natriumbentsoaatin vaikutukselle.

Kaliumsorbaattti oli natriumbentsoaattia tehokkaampi estämään homeiden ja hiivojen kasvua viljelyalustalla, jossa oli fruktoosia. Z. bailii-hiivan kasvu estyi, kun kaliumsorbaattia oli 0.065 % ja muiden homeiden ja hiivojen kasvu estyi jo 0.02 % pitoisuudella. Butyyliparabeenin teho oli hyvin samanlainen. Z. bailii- hiivan kasvu estyi kun butyyliparabeenia oli 0.05 % ja muiden homeiden ja hiivojen estoon tarvittiin 0.01-0.02 % butyyliparabeenia. Kukin testattu aine pystyi estämään näkyvien hiiva- ja homekasvustojen muodostumisen ja estovaikutus oli parempi, kun alustalle oli lisätty fruktoosia, jolloin kasvualustan vapaan veden määrä oli pienempi

Hedelmälevitteissä homeita ja hiivoja kasvoi vähemmän kuin kasvualustalla, jossa oli levitteiden kanssa saman verran fruktoosia. A. glauca-home ei kasvanut hedelmälevitteissä lainkaan. Kun mansikka-limelevitteeseen lisättiin 0.02 % natriumbentsoaattia, ainoastaan Z. bailii-hiiva pystyi edelleen muodostamaan näkyviä pesäkkeitä.    

Myös marjatiivisteet olivat tehokkaita estämään homeiden ja hiivojen kasvua

Puolukka- ja karpalotiivisteiden kykyä estää homeiden ja hiivojen kasvua testattiin vadelma-Aloe vera -levitteessä ja mansikka-guavalevitteessä. Molemmissa levitteissä P. brevicompactum-homepeäkkeitä ei enää havaittu, kun levitteessä oli 3 % karpalo- tai puolukkatiivistettä. Mansikka-guavalevitteessä leivinhiivan kasvu estyi 18 %:lla karpalo- tai puolukkatiivistettä. Vadelma-Aloe vera -levitteessä ei tarvittu kuin 6 % puolukkatiivistettä estämään leivinhiivan kasvu, mutta karpalotiivistettä tarvittiin 18 %.

Z. bailii-hiiva oli resistentein marjatiivisteiden vaikutukselle. Suurin pitoisuus karpalotiivistettä (24 %) vähensi Z. bailii-hiivapesäkkeitä alle kolmanneksen molemmissa levitteissä verrattuna kasvualustaan, jossa oli saman verran fruktoosia. Suurin pitoisuus puolukkatiivistettä (24 %) vähensi ko. hiivan pesäkkeitä noin 87 %.

Puolukkatiiviste oli hieman tehokkaampi estämään homeiden ja hiivojen kasvua kuin karpalotiiviste. Parempi teho voi johtua siitä, että puolukkatiivisteessä luontaiset bentsoehappo- ja p-hydroksibentsoehappopitoisuudet olivat suuremmat kuin karpalotiivisteessä.

Puolukka- ja karpalotiivisteiden vaikutusta ympäristössä esiintyvien homeiden (Penicillium ssp. EE1 ja Eurotium sp. EE2) kasvuun testattiin mansikka-limelevitteessä. Näkyvät homepesäkkeet pystyttiin estämään täysin lisäämällä levitteeseen 12 % puolukkatiivistettä tai 24 % karpalotiivistettä.  

Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että useiden homeiden/hiivojen näkyvien pesäkkeiden muodostuminen on mahdollista estää vähäsokerisissa hedelmälevitteissä käyttämällä puolukka- ja/tai karpalotiivisteitä. Z. bailii-hiiva oli resistentein sekä säilöntäaineille että marjatiivisteille. Z. bailii-hiiva on kserofiilinen eli pystyy kasvamaan myös kuivissa olosuhteissa. Myös Eurotium sp. EE2 on kserofiilinen home ja sen kasvun eli näkyvien pesäkkeiden muodostumisen marjatiivisteet pystyivät estämään täysin 12 - 24 % pitoisuuksilla. Aiemmissa tutkimuksissa karpalotiivisteen on osoitettu estävän patogeenien kuten E. coli, L. monocytogenes ja Staphylococcus aureus mikrobien kasvua. Marjojen sisältämä natriumbentsoaatti estää homeiden ja hiivojen kasvua, mutta tutkijoiden mielestä myös muut marjojen bioaktiiviset yhdisteet kuten polyfenolit voivat olla osallisena marjatiivisteiden homeiden ja hiivojen kasvua estävään vaikutukseen.  

Johtopäätökset

Erityisesti kaliumsorbaatti ja butyyli-parabeeni olivat tehokkaita estämään näkyvien home- ja hiivapesäkkeiden muodostusta kasvualustoilla. Puolukkatiiviste oli tehokkaampi homeiden ja hiivojen estäjä hedelmälevitteissä kuin karpalotiiviste. Säilöntäaineet ja marjatiivisteet vähensivät kaikkien testattujen home- ja hiivakantojen kasvua ja ainoastaan Z.bailii-hiivan näkyvien pesäkkeiden muodostumista ei pystytty täysin estämään suurimmillakaan tiivistepitoisuuksilla. Marjatiivisteiden lisääminen vaikuttaa levitteiden aistinvaraisiin ominaisuuksiin kuten väriin ja makuun ja voi täten vähentää kuluttajien mieltymystä tuotteeseen. Tämän takia tutkijat suosittelevat teettämään aistinvaraisia arvioita tuotekehitysvaiheessa. Tutkimustulokset osoittavat, että hedelmävalmiste voidaan valmistaa vähemmällä sokerin määrällä ja ilman kemiallisia säilöntäaineita käyttämällä hyväksi marjoja ja niiden mikrobeja tuhoavia yhdisteitä.        

Teksti: Arktiset Aromit ry                         

Lähde: Ermis E, Hertel C, Schneider C, Carle R, Stintzing F, Schmidt H. Characterization of in vitro antifungal activities of small and American cranberry (Vaccinium oxycocos L. and V. macrocarpon Aiton) and lingonberry (Vaccinium vitis-idaea L.) concentrates in sugar reduced fruit spreads. Int J Food Microbiol 2015; 204:111-117