zppnr 570 - Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych

Transkrypt

ZESZYTY PROBLEMOWE
POSTĘPÓW
NAUK ROLNICZYCH
Z e s z y t 570
Wydział Nauk o Żywności
Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
2012
© Wydziaá Nauk o ĩywnoĞci, Szkoáa Gáówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
RADA REDAKCYJNA
Andrzej Lenart – przewodniczący
André Chwalibog (Dania)
Rui Costa (Portugalia)
Marco Dalla Rosa (Wáochy)
Frédéric Debeaufort (Francja)
Jesus Frias (Irlandia)
Józef Horabik
Tadeusz Kudra (Kanada)
Jan àabĊtowicz
Jan Niemiec
Edward Pierzgalski
KOMITET REDAKCYJNY
Dorota Witrowa-Rajchert – redaktor naczelna
Ewa Gondek – sekretarz
ADRES REDAKCJI
Wydziaá Nauk o ĩywnoĞci SGGW w Warszawie
ul. Nowoursynowska 159c
02-776 Warszawa
Czasopismo w postaci wydrukowanej jest wersją pierwotną
ISSN 0084-5477
Wydawnictwo SGGW, ul. Nowoursynowska 166, 02-787 Warszawa
tel. 22 593 55 20 (-22; -25 – sprzedaĪ), fax 22 593 55 21
e-mail: [email protected]
www.wydawnictwosggw.pl
Druk: Agencja Reklamowo-Wydawnicza A. Grzegorczyk, www.grzeg.com.pl
Spis treĞci
3
Spis treĞci
Cendrowski A., Mitek M.
Wpáyw przechowywania na wybrane parametry jakoĞciowe konfitur
z páatków róĪy owocowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
Chmiel M., SáowiĔski M., Dasiewicz K., MoĞcicka K.
Porównanie jakoĞci technologicznej miĊsa wieprzowego zaklasyfikowanego do róĪnych grup jakoĞci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
Czarniecka-Skubina E., SzczepaĔska A., LeĞniewska M., Murawska S.
Czynniki wyboru win i preferencje polskich konsumentów . . . . . . . . . . . . . . .
31
Gozdecka G., Kaniewska J., Isbrandt M., Bandyszewska K.
OkreĞlenie zaleĪnoĞci miĊdzy wybranymi wáaĞciwoĞciami fizykochemicznymi ziemniaków i teksturą czipsów ziemniaczanych. . . . . . . . . . . . .
45
Jaworska D., Pruska A.
Zastosowanie oceny konsumenckiej w opracowaniu nowych wyrobów
spoĪywczych na przykáadzie batonu typu musli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
Kaniewska J., Páaczkowska M., Poüwiardowski W.
Wpáyw stĊĪenia kwasu nadoctowego na zdolnoĞü kieákowania nasion
rzodkiewki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
65
Reder M., Sujka K., KoczoĔ P.
Zastosowanie spektroskopii FT-IR do monitorowania reakcji transestryfikacji oleju rzepakowego metanolem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
73
Serowik M.
Procesowa charakterystyka liofilizacji pieczarek wykonana z wykorzystaniem róĪnicowej kalorymetrii skaningowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
Sobczyk M.
Wpáyw dodatku páatków jĊczmiennych na jakoĞü ciasta i pieczywa
pszennego. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
ĝledĨ M., Witrowa-Rajchert D.
Zmiany zawartoĞci chlorofilu oraz polifenoli podczas przechowywania
suszonych mikrofalowo-konwekcyjnie liĞci pietruszki . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
ĝwiątek K., Lewandowska M., ĝwiątek M., Bednarski W.
Doskonalenie warunków hydrolizy enzymatycznej polisacharydów zawartych w sáomie rzepakowej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4
Spis treĞci
Warechowski J., Warechowska M., KoĨniewski K.
Wpáyw rozdrabniacza na wáaĞciwoĞci fizyczne Ğruty pszennej . . . . . . . . . . . . 117
Wiktor A., àuczywek K., Witrowa-Rajchert D.
Modelowanie matematyczne kinetyki suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego liĞci bazylii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Contents
5
Contents
Cendrowski A., Mitek M.
Effect of storage on choosen quality parameters of confitures from petals
of Rosa rugosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
Chmiel M., SáowiĔski M., Dasiewicz K., MoĞcicka K.
Comparison of the technological quality properties of pork classified into
different quality groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
Czarniecka-Skubina E., SzczepaĔska A., LeĞniewska M., Murawska S.
Factors of wine selection and preferences of Polish consumer . . . . . . . . . . . . .
31
Gozdecka G., Kaniewska J., Isbrandt M., Bandyszewska K.
Relationship between selected physicochemical properties of potato tubers and texture of potato chips . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
45
Jaworska D., Pruska A.
Consumer study for food product development on the example of muesli
bars. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
53
Kaniewska J., Páaczkowska M., Poüwiardowski W.
Influence of peracetic acid solutions on radish seed quality . . . . . . . . . . . . . . .
65
Reder M., Sujka K., KoczoĔ P.
The application of FT-IR spectroscopy for monitoring transesterification
of rapeseed oil using methanol and potassium methylate as catalyst . . . . . . . .
73
Serowik M.
Characterisation of mushrooms freeze drying process with the use of
differential scanning calorimetry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
79
Sobczyk M.
The influence of an addition of barley flakes on the quality of dough and
of wheat bread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
87
ĝledĨ M., Witrowa-Rajchert D.
Chlorophyll and phenolic contents changes during storage of microwave-convective dried parsley leaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
97
ĝwiątek K., Lewandowska M., ĝwiątek M., Bednarski W.
The improvement of the conditions of enzymatic hydrolysis of lignocellulosic substrate polysaccharides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
6
Contents
Warechowski J., Warechowska M., KoĨniewski K.
Mill’s influence on physical properties of wheat’s middlings . . . . . . . . . . . . . . 117
Wiktor A., àuczywek K., Witrowa-Rajchert D.
Mathematical modeling of microwave assisted convective drying of basil
leaves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĉPÓW NAUK ROLNICZYCH 2012 z. 570: 7–18
WPàYW PRZECHOWYWANIA NA WYBRANE PARAMETRY
JAKOĝCIOWE KONFITUR Z PàATKÓW RÓĩY OWOCOWEJ
Andrzej Cendrowski, Marta Mitek
Zakáad Technologii Owoców i Warzyw, Katedra Technologii ĩywnoĞci
Szkoáa Gáówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
WstĊp
Konfitury z páatków róĪy owocowej naleĪą do produktów, które oprócz walorów sensorycznych charakteryzują siĊ zawartoĞcią związków biologicznie aktywnych, decydujących o ich prozdrowotnym charakterze. JednoczeĞnie technologia
produkcji (dáugotrwaáe ogrzewanie w roztworach sacharozy) oraz dáugi okres przechowywania konfitur w temperaturze pokojowej moĪe powodowaü wiele zmian.
Zmiany te mogą mieü wpáyw nie tylko na pogorszenie siĊ barwy konfitur, ale równieĪ na zmianĊ zawartoĞci skáadników bioaktywnych, takich jak: antocyjany czy
powstawanie związków niepoĪądanych (np. hydroksymetylofurfuralu – HMF).
Wiadomo, Īe zawartoĞü HMF jest znikoma w ĞwieĪych, nieprzetworzonych surowcach owocowych [ASKAR 1984].
JednoczeĞnie jest on uznanym wskaĨnikiem obniĪenia jakoĞci ĪywnoĞci,
Ğwiadczącym o jej nadmiernym ogrzewaniu lub nieprawidáowym przechowywaniu
[STEBER i KLOSTERMEYER 1987; SHAW i in. 1996; SHI i in. 1996; RADA-MENDOZA
i in. 2002, 2004]. HMF jest związkiem furanowym tworzącym siĊ podczas reakcji
Maillarda [AMES 1992] w okreĞlonym pH Ğrodowiska oraz powstającym w bezpoĞredniej dehydratacji cukrów (karmelizacji) w Ğrodowisku kwaĞnym w trakcie
obróbki cieplnej ĪywnoĞci [KROH 1994]. Ponadto moĪe powstaü równieĪ podczas
nieenzymatycznej degradacji kwasu L-askorbinowego [GASIK 1990]. W Ğrodowisku kwaĞnym HMF moĪe tworzyü siĊ nawet w niskiej temperaturze [LEE i NAGY
1990], chociaĪ jego stĊĪenie bardzo wzrasta wraz ze wzrostem temperatury obróbki
cieplnej bądĨ procesu przechowywania.
Celem pracy byáa ocena wpáywu technologii oraz warunków przechowywania
na zmianĊ barwy oraz na zawartoĞü antocyjanów i HMF w konfiturach z páatków
róĪy.
8
A. Cendrowski, M. Mitek
Materiaá i metody badaĔ
Z páatków róĪy owocowej (Rosa rugosa), zebranych w lipcu 2011 roku
z plantacji firmy „Polska RóĪa”, znajdującej siĊ w Kotlinie Káodzkiej, wyprodukowano w warunkach laboratoryjnych trzy partie konfitur wedáug receptury podanej w tabeli 1. Pierwszą partiĊ wytworzono w kotle otwartym, uzyskując ekstrakt
68% (konfitura A), drugą – o wyĪszej kwasowoĞci i ekstrakcie 68% (konfitura B),
trzecią – o zmniejszonej zawartoĞci cukru i ekstrakcie 40% (konfitura C). Ogólny
schemat postĊpowania, czas procesu i temperatura gotowania byáy identyczne dla
trzech partii konfitur i odpowiadaáy tradycyjnym metodom wytwarzania, w których
produkcja konfitur polega na stopniowym wysycaniu owoców cukrem w naczyniu
otwartym (100°C, 3 h). Konfitury utrwalano w opakowaniach szklanych o pojemnoĞci 80 ml, metodą pasteryzacji w temperaturze 85°C, przez 20 min. Otrzymane produkty cháodzono do temperatury pokojowej i przechowywano bez dostĊpu
Ğwiatáa przez 60, 120 i 180 dni w temperaturze 22 ±2°C (warunki, w jakich powszechnie przechowuje siĊ konfitury podczas magazynowania i dystrybucji) oraz
w temperaturze 6 ±2°C, która jest polecana do skáadowania produktów zawierających niestabilne barwniki antocyjanowe [RADA-MENDOZA i in. 2004].
Tabela 1; Table 1
Skáad recepturowy surowców uĪytych do produkcji konfitur z páatków róĪy
Prescription ingredients of raw materials used for manufacturing the confitures from rose
petals
Konfitura
Confiture
Skáadniki uĪyte do produkcji konfitur (g·1000 g–1 konfitur)
Ingredients (g·1000 g–1 confiture)
Páatki róĪy
Rose petals
Sacharoza
Sucrose
Guma guar
Guar gum
Kwas
cytrynowy
Citric acid
Woda
Water
A
188,0
658,8
–
1,8
151,4
B
188,0
656,4
–
4,8
150,8
C
250,0
367,0
7,0
1,4
374,6
Konfitura A – konfitura wysokosáodzona; confiture A – confiture with high sugar content.
Konfitura B – konfitura wysokosáodzona o wyĪszej kwasowoĞci; confiture B – confiture with high sugar
content and increased acidity.
Konfitura C – konfitura niskosáodzona; confiture C – confiture with low sugar content.
Wyprodukowane konfitury poddano analizom na zawartoĞü antocyjanów
i HMF oraz wyznaczono parametry barwy. Ponadto w surowcu i konfiturach bezpoĞrednio po produkcji oraz po 180 dniach przechowywania oznaczono podstawowy skáad chemiczny, okreĞlając zawartoĞü ekstraktu za pomocą refraktometru
Abbego, kwasowoĞü ogólną metodą potencjometryczną i kwasowoĞü czynną (pH)
[PN-90/A-75101/04].
Do oznaczania antocyjanów i HMF zastosowano wysokosprawną chromatografiĊ cieczową (HPLC), skáadającą siĊ z zestawu firmy Shimadzu wyposaĪonego
w pompĊ chromatograficzną LC-10AT VP, detektor UV-VIS SPD-10A VP, piec
CTO-10AS VP, degazer DEGASEXTM model DG-400, pĊtle o pojemnoĞci 20 l
oraz komputer z programem do zbierania danych Chromax 2003. Do oznaczania
WPàYW PRZECHOWYWANIA NA WYBRANE PARAMETRY JAKOĝCIOWE...
9
antocyjanów i HMF uĪywano kolumny chromatograficznej firmy Phenomenex
(Torrance, CA, USA) Luna C18, dáugoĞci 250 mm, Ğrednicy wewnĊtrznej 4,6 mm
i wielkoĞci ziarna 5 m. HMF oznaczano, wykorzystując detekcjĊ UV-VIS przy
dáugoĞci fali Ȝ = 283 nm, a fazĊ ruchomą stanowiáa mieszanina skáadająca siĊ z metanolu i wody (10/90, v/v). Antocyjany oznaczano w przeliczeniu na cyjanidyno-3-glukozyd, stosując detekcjĊ UV-VIS przy dáugoĞci fali Ȝ = 520 nm i fazĊ ruchomą
skáadającą siĊ z wody, acetonitrylu i kwasu mrówkowego (79/11/10, v/v/v). Obie
metody HPLC oznaczania HMF i antocyjanów zwalidowano. Metody walidowane
byáy pod kątem selektywnoĞci, precyzji, powtarzalnoĞci, dokáadnoĞci, liniowoĞci,
oznaczalnoĞci oraz wykrywalnoĞci.
Pomiar barwy konfitur prowadzono w systemie CIEL*a*b* z uĪyciem kolorymetru Konica Minolta CM-3600d. Oznaczenie wykonano w Ğwietle odbitym,
w kuwetach plastikowych o gruboĞci 2 cm, dla obserwatora 10o i iluminantu D65.
Do badaĔ statystycznych wykorzystano zbiór pomiarów L*, a* i b* badanych konfitur.
Analizy przeprowadzono w trzech równolegáych powtórzeniach. Wyniki poddano dwuczynnikowej analizie wariancji, uwzglĊdniając wpáyw czasu i temperatury przechowywania. Uzyskane wyniki opracowano przy uĪyciu programu statystycznego Statgraphics 5.0. Wyliczono wartoĞci Ğrednie, odchylenie standardowe,
natomiast istotnoĞü róĪnic weryfikowano testem t-Tukeya przy poziomie istotnoĞci
Į = 0,05.
Wyniki i dyskusja
Podstawą do opracowania receptury konfitur byá skáad chemiczny páatków
róĪy owocowej (tab. 2). Badany ekstrakt páatków róĪy owocowej wynosiá 10,5%.
Ekstrakt refraktometryczny konfitur wynosiá 68% dla konfitury A i B oraz 40% dla
konfitury C i byá zgodny z zaáoĪeniami, jakie przyjĊto podczas produkcji. Zarówno ekstrakty 68% dla konfitury A i B, jak i 40% dla konfitury C utrzymywaáy siĊ
na staáym poziomie przez caáy okres przechowywania. KwasowoĞü miareczkowa
páatków róĪy owocowej wynosiáa 0,65 g·100 g–1 w przeliczeniu na kwas cytrynowy. KwasowoĞü wyprodukowanych konfitur A i C wynosiáa odpowiednio 0,31%
i 0,32%, a B – 0,61% i byáa zgodna z zaáoĪeniami technologicznymi oraz zakresem
podawanym przez PIJANOWSKIEGO [1951]. KwasowoĞü czynna (pH) konfitur wynosiáa: 3,87 dla konfitury A, 3,28 dla konfitury B i 4,20 dla konfitury C.
Wykazano wpáyw zarówno skáadu recepturowego (ekstrakt, kwasowoĞü), jak
i parametrów przechowywania konfitur z páatków róĪy na zawartoĞü HMF i antocyjanów (tab. 3). Stwierdzono, Īe duĪa zawartoĞü cukru wpáywaáa na poprawĊ
stabilnoĞci antocyjanów, a podwyĪszona kwasowoĞü konfitur powodowaáa wzrost
zawartoĞci HMF zarówno bezpoĞrednio po wyprodukowaniu, jak i w czasie przechowywania.
STEBER i KLOSTERMEYER [1987], analizując warunki powstawania hydroksymetylofurfuralu w dĪemach, uznali, Īe zawartoĞü HMF poniĪej 5 mg w 100 g tego
typów produktów moĪe Ğwiadczyü o prawidáowym procesie przygotowania. ZawartoĞü HMF w konfiturach bezpoĞrednio po wytworzeniu ksztaátowaáa siĊ na poziomie: 0,54 mg·100 g–1 w konfiturze A, 4,02 mg·100 g–1 w konfiturze B i poniĪej
0,1 mg·100 g–1 w konfiturze C (rys. 1).
10
Tabela 2; Table 2
Podstawowy skáad chemiczny surowca oraz konfitur z páatków róĪy owocowej
The basic chemical composition of raw material and confitures from petals of wild rose
Ekstrakt
Soluble solids
(%)
KwasowoĞü ogólna
(g kw. cytrynowego·100 g–1)
Total acidity
(g citric acid·100 g–1)
KwasowoĞü czynna
Active acidity
pH
Surowiec
Raw material
10,5 ±0,1
0,65 ±0,02
–
Konfitura A
Confiture A
68,0 ±0,2
0,31 ±0,01
3,87 ±0,02
Konfitura B
Confiture B
68,0 ±0,1
0,61 ±0,01
3,28 ±0,00
Konfitura C
Confiture C
40,0 ±0,1
0,32 ±0,01
4,20 ±0,01
Wyszczególnienie
Specification
WartoĞü Ğrednia ± odchylenie standardowe; mean value ± standard deviation.
7
Zawartość hydroksymetylofurfuralu (mg·100 g–1)
Content of hydroxymethylfurfural (mg·100 g–1)
6
5
4
3
2
1
0
Po produkcji
After
production
6°C
22°C
Po produkcji
After
production
Konfitura A; Confiture A
60 dni; 60 days
Rys. 1.
Fig. 1.
6°C
Konfitura B; Confiture B
120 dni; 120 days
22°C
Po produkcji
After
production
6°C
22 °C
Konfitura C; Confiture C
180 dni; 180 days
Wpáyw temperatury oraz czasu przechowywania na zawartoĞü hydroksymetylofurfuralu w konfiturach A, B i C
Effect of temperature and time of storage on the content of hydroxymethylfurfural in confitures A, B and C
Tabela 3;
Table11
3
Wpáyw temperatury i czasu przechowywania na zawartoĞü hydroksymetylofurfuralu,
antocyjanów oraz parametry barwy badanych konfitur
Effect of temperature and time of storage on the content of hydroxymethylfurfural, anthocyanins and color parameters of analyzed confitures
Efekty gáówne
Main effects
Czas przechowywania
(dni)
Time of storage (days)
0
60
120
180
Temperatura
przechowywania (°C)
Temperature of
storage (°C)
6
22
Czas przechowywania
(dni)
0
60
120
180
Temperatura
Temperature of
storage (°C)
6
22
Czas przechowywania
(dni)
0
60
120
180
Temperatura
Temperature of
storage (°C)
6
22
ZawartoĞü
hydroksymetylofurfuralu
Content of
hydroxymethylfurfural
(mg·100 g–1)
ZawartoĞü antocyjanów
Content of anthocyanins
(mg·100 g–1)
L*
a*
b*
25,97 a
26,39 b
26,76 d
26,71 c
7,52 a
8,30 b
9,12 c
8,80 d
0,92 a
1,15 b
1,61 c
1,64 d
26,33 a
26,58 b
8,37 a
8,50 b
1,13 a
1,53 b
26,10 c
26,21 d
25,49 a
25,78 b
7,93 d
7,79 c
6,64 a
6,67 b
1,68 b
1,77 d
1,47 a
1,69 c
25,81 a
25,98 b
7,35 b
7,17 a
1,46 a
1,84 b
32,03 a 16,46 d
33,91 b 15,08 b
34,51 c 15,88 c
35,24 d 13,41
3,41 a
6,42 c
6,38 b
8,63 d
32,76 a 16,32 b
35,09 b 14,10 a
4,32 a
8,10 b
0,54 a
0,72 b
0,80 c
0,89 d
14,97 d
13,55 c
12,00 b
11,12 a
0,66 a
0,81 b
14,43 b
11,38 a
4,02 a
4,70 b
5,25 c
5,60 d
11,63 d
9,42 c
8,27 b
7,05 a
4,38 a
5,40 b
10,78 b
7,40 a
0,0 a
0,28 b
0,59 c
0,63 d
15,93 d
10,08 c
7,48 b
4,20 a
0,34 a
0,41 b
12,13 b
6,72 a
*Istotny statystycznie przy p < 0,05; significant at p < 0.05.
WartoĞci Ğrednie oznaczone tą samą literą w kolumnach nie róĪnią siĊ statystycznie; mean values followed
by the same letter in a columns do not differ significantly.
12
ĝrednia zawartoĞü HMF w badanych konfiturach A (konfitura wysokosáodzona) i C (konfitura niskosáodzona) byáa mniejsza niĪ Ğrednia zawartoĞü HMF w 38
próbkach podobnych przetworów, dĪemów handlowych (1,35 mg HMF·100 g–1)
analizowanych przez RADA-MENDOZA i in. [2002] oraz znacznie mniejsza niĪ
w dĪemach handlowych wyprodukowanych z wiĞni, truskawek i w powidáach
(7,8 mg·100 g–1) badanych przez SIMONYAN [1971], co moĪe Ğwiadczyü o zastosowaniu odpowiednich parametrów procesu wytwarzania. Natomiast zawartoĞü HMF
w konfiturze B (konfitura wysokosáodzona o wyĪszej kwasowoĞci) byáa wiĊksza od
wartoĞci 3,8 mg·100 g–1 oznaczonej w dĪemach handlowych badanych przez CORRADINI i in. [1995], ale mniejsza niĪ w dĪemach badanych przez SIMONYAN [1971].
W przypadku wytworzonej konfitury wysokosáodzonej o wyĪszej kwasowoĞci (konfitura B) moĪna sądziü, Īe na powstawanie HMF (okoáo 4,02 mg·100 g–1)
miaáa wpáyw podwyĪszona kwasowoĞü konfitur. Ten fakt potwierdzają równieĪ
dane literaturowe, które donoszą, Īe na powstawanie HMF, oprócz temperatury,
mogą mieü wpáyw równieĪ: rodzaj cukru [LEE i NAGY 1990], pH [GÖKMEN i in.
2007], aktywnoĞü wody [KROH 1994; GÖKMEN i in. 2008] oraz stĊĪenie kationów
dwuwartoĞciowych [GÖKMEN i SENYUVA 2006].
Po upáywie 180 dni zawartoĞü HMF w konfiturach przechowywanych w temperaturze 22°C byáa wiĊksza niĪ w konfiturach skáadowanych w warunkach cháodniczych (rys. 1). NajwiĊkszy przyrost HMF, bo aĪ prawie 7-krotny, miaá miejsce
w konfiturach niskosáodzonych (konfitura C) skáadowanych w temperaturze 22°C.
Maáa zawartoĞü HMF w badanej konfiturze niskosáodzonej bezpoĞrednio po wytworzeniu oraz jego prawie 7-krotny przyrost w stosunku do wartoĞci wyjĞciowej
moĪe wskazywaü, Īe mniejsza zawartoĞü sacharozy nie jest czynnikiem pozwalającym na zahamowanie przyrostu HMF w produktach spoĪywczych podczas przechowywania. W konfiturach wysokosáodzonych (A i B) iloĞü powstaáego HMF
w wyniku gotowania páatków w roztworze cukru byáa znacznie wiĊksza niĪ w konfiturze C (rys. 1). W czasie przechowywania konfitur dalszy przyrost HMF naleĪy
przypisywaü reakcjom Maillarda oraz nieenzymatycznej degradacji kwasu askorbinowego [GASIK 1990].
Zastosowanie róĪnego skáadu recepturowego oraz przechowywanie konfitur
w róĪnej temperaturze w istotny sposób wpáynĊáo na zawartoĞü barwników antocyjanowych (rys. 2). ZawartoĞü antocyjanów oznaczona metodą HPLC wynosiáa
okoáo 88,6 mg w 100 g páatków róĪy owocowej. ZawartoĞü antocyjanów byáa porównywalna z wynikami podawanymi przez LEJA i in. [2007] (132,55 mg w 100 g
páatków róĪy – Rosa x centyfolia L.). Teoretyczna (wynikająca z bilansu recepturowego) zawartoĞü antocyjanów bezpoĞrednio po wytworzeniu powinna wynosiü
okoáo 16,6 mg w 100 g konfitury A i B oraz okoáo 22,1 mg w 100 g konfitury C.
Spadek zawartoĞci antocyjanów w czasie produkcji byá najmniejszy w przypadku
konfitury wysokosáodzonej i wynosiá 9,6% w stosunku do zawartoĞci teoretycznej.
ZawartoĞü antocyjanów w badanych konfiturach wynosiáa: 15,0 mg·100 g–1 w konfiturze A, 11,6 mg·100 g–1 w konfiturze B oraz 15,9 mg·100 g–1 w konfiturze C.
Przechowywanie konfitur spowodowaáo dalszy spadek zawartoĞci antocyjanów. NajwiĊksze straty odnotowano w konfiturach niskosáodzonych (konfitura C)
przechowywanych 180 dni w temperaturze 22°C (straty 100%). Natomiast przechowywanie tych konfitur w temperaturze 6°C spowodowaáo straty antocyjanów
wynoszące 47,2%. Dla konfitur wysokosáodzonych (konfitura A) przechowywanych 180 dni w temperaturze 22°C i 6°C straty antocyjanów wynosiáy odpowied-
13
18
16
Zawartość antocyjanów (mg·100 g–1)
Content of anthocyanins (mg·100 g–1)
14
12
10
8
6
4
2
0
Po produkcji
After
production
6°C
22°C
Po produkcji
After
production
60 dni; 60 days
Rys. 2.
Fig. 2.
6°C
120 dni; 120 days
22°C
Po produkcji
After
production
6°C
22 °C
180 dni; 180 days
Wpáyw temperatury i czasu przechowywania na zawartoĞü antocyjanów w konfiturach A, B i C
Effect of temperature and time of storage on the content of anthocyanins in
confitures A, B and C
nio 44,7% i 6,7%. Dla konfitur wysokosáodzonych o wyĪszej kwasowoĞci (konfitura B) przechowywanych 180 dni w temperaturze 22°C i 6°C straty antocyjanów
wynosiáy odpowiednio 62,9% i 15,5%. Podobnie jak w niniejszej pracy, równieĪ
w wielu publikacjach udowodniono, Īe nie tylko skáad recepturowy, ale równieĪ
temperatura przechowywania jest gáównym czynnikiem decydującym o stabilnoĞci
antocyjanów w skáadowanych produktach [CEMEROGLU i in. 1994; GARCIA-VIGUERA i in. 1998, 1999; CZAPSKI i WALKOWIAK-TOMCZAK 2005]. BABIS i KUCHARSKA
[2004] wykazaáy, Īe w sokach z Rosa spinosissima podczas 70 dni przechowywania, zarówno w 30°C, jak i 20°C, nastąpiáa silna degradacja czerwonych barwników, których straty wynosiáy odpowiednio 94% i 83%. W próbkach przechowywanych w lodówce (4°C) nie nastąpiáa wyraĨna poprawa stabilnoĞci antocyjanów i ich
straty byáy w dalszym ciągu wysokie – wynosiáy prawie 60%. W warunkach zamraĪalniczych (–18oC) straty barwników antocyjanowych byáy duĪo niĪsze i wynosiáy
27%. Dodatkowym czynnikiem destabilizującym czerwone barwniki w przechowywanych sokach z róĪy byáo wysokie pH, powyĪej 4.
Podczas przechowywania konfitur przez 180 dni w temperaturze 6°C i 22°C
nastĊpowaáa takĪe zmiana parametrów barwy produktów (rys. 3, tab. 3). RADA-MENDOZA i in. [2002] wykazali, Īe związki powstające podczas reakcji Maillarda
i karmelizacji wĊglowodanów w Ğrodowisku kwaĞnym mogą ksztaátowaü barwĊ
produktów.
14
ObjaĞnienie; Explanation: „0” – konfitury bezpoĞrednio po produkcji; confitures directly after production;
A – konfitura wysokosáodzona; confiture with high sugar content; B – konfitura wysokosáodzona o wyĪszej kwasowoĞci; confiture with high sugar content and increased acidity; C – konfitura niskosáodzona;
confiture with low sugar content.
Rys. 3.
Fig. 3.
Parametry barwy (L*, a*, b*) konfitur A, B i C bezpoĞrednio po wytworzeniu
oraz po 180 dniach przechowywania w temperaturze 6°C i 22°C
Color parameters (L*, a*, b*) of confitures A, B and C directly after production
and after 180 days of storage at temperature 6°C and 22°C
Konfitury wysokosáodzone, niezaleĪnie od kwasowoĞci oraz warunków przechowywania, charakteryzowaáy siĊ zbliĪonymi parametrami barwy. W konfiturach
niskosáodzonych pod wpáywem czasu i temperatury przechowywania nastĊpowaá
wzrost jasnoĞci barwy L*, a takĪe parametru b* (udziaá barwy Īóátej).
W przypadku konfitury C parametry barwy L* i b* byáy silnie skorelowane
z zawartoĞcią antocyjanów. Wspóáczynnik korelacji miĊdzy parametrami L* a zawartoĞcią antocyjanów wynosiá –0,94. Taką samą korelacjĊ stwierdzono w przypadku parametru barwy b* (r = –0,94). W badaniach YANG i in. [2008] równieĪ
stwierdzono wpáyw zawartoĞci antocyjanów na parametr barwy b*. Z kolei w tych
samych konfiturach sáabszą korelacjĊ stwierdzono pomiĊdzy parametrem a* i zawartoĞcią antocyjanów (r = 0,87). Wysoka korelacja miĊdzy zawartoĞcią antocyjanów a wartoĞciami parametrów L* i b* wskazuje, Īe parametry te mogą byü
wykorzystane w szybkim okreĞleniu zawartoĞci antocyjanów w produktach ogrzewanych.
15
Wnioski
1.
2.
3.
4.
Na zawartoĞü HMF i antocyjanów w konfiturach z páatków róĪy wpáywaáy parametry przechowywania oraz skáad recepturowy. NajwiĊkszą iloĞü HMF oznaczono w konfiturach wysokosáodzonych o wyĪszej kwasowoĞci ogólnej (0,6%),
co moĪe byü związane z duĪą zawartoĞcią cukru oraz kwasowoĞcią próbki.
Stwierdzono istotny wpáyw temperatury i czasu przechowywania na powstawanie hydroksymetylofurfuralu w badanych przetworach. Po upáywie 6 miesiĊcy
przechowywania w temperaturze 22°C przyrost zawartoĞci HMF w konfiturze
wysokosáodzonej o wyĪszej kwasowoĞci ogólnej byá prawie 1,5-krotnie wiĊkszy niĪ w tej samej konfiturze przechowywanej w warunkach cháodniczych.
Temperatura i czas przechowywania w znacznym stopniu wpáywaáy na zawartoĞü antocyjanów. Po upáywie 6 miesiĊcy przechowywania w temperaturze
22°C straty antocyjanów wynosiáy: dla konfitury niskosáodzonej okoáo 100%,
konfitury wysokosáodzonej o wyĪszej kwasowoĞci ogólnej okoáo 63% i konfitury wysokosáodzonej okoáo 45%.
W czasie szeĞciomiesiĊcznego przechowywania w konfiturze niskosáodzonej nastĊpowaáo pojaĞnienie produktu (wzrost zawartoĞci parametru L*), co
prawdopodobnie byáo związane z przemianą antocyjanów w bezbarwne oraz
Īóáte formy chalkonów.
Literatura
AMES J.M. 1992. The Maillard reaction. In: B.J.F. Hudson (ed.). Biochemistry of
food proteins. Elsevier Applied Science, London: 99–153.
ASKAR A. 1984. Flavour changes during production and storage of fruit juices. Fluessiges Obst. 51: 564–569.
BABIS A., KUCHARSKA A.Z. 2004. PrzydatnoĞü owoców Rosa spinosissima i Rosa hybrida do produkcji wysokowitaminowych soków mĊtnych. Biul. Wydz. Farm. AMW
3: 18–24.
CEMEROGLU B., VELIOGLU S., ISIK S. 1994. Degradation kinetics of anthocyanins in
sour cherry juice and concentrate. J. Food Sci. 6 (59): 1216–1218.
CORRADINI C., NICOLETTI I., CANNARSA G., CORRADINI D., PIZZOFERRATO L.,
VIVANTI V. 1995. Microbore liquid chromatography and capillary electrophoresis in
food analysis. Current status and future trends. VIII Proc. Eur. Food Chem., Vienna,
Austria, 18–20 September, 2: 299–302.
CZAPSKI J., WALKOWIAK-TOMCZAK D. 2005. Zmiany parametrów barwy roztworów antocyjanów w czasie ogrzewania. InĪynieria Rolnicza 9 (69): 27–33.
GARCÍA-VIGUERA C., ZAFRILLA P., ARTÈS F., ROMERO F., ABELLÁN P., TOMÀS-BARBERÀN F.A. 1998. Colour and anthocyanin stability of red raspberry jam. J. Sci.
Food Agric. 78: 565–573.
GARCÍA-VIGUERA C., ZAFRILLA P., ROMERO F., ABELLAN P., ARTÈS F., TOMÀS-BARBERÀN F.A. 1999. Color stability of strawberry jam as affected by cultivar and
storage temperature. J. Food Sci. 2 (64): 243–247.
16
GASIK A. 1990. Kwas askorbinowy – wáaĞciwoĞci i zastosowanie w technologii ĪywnoĞci. Przemysá SpoĪywczy 6: 130–133.
GÖKMEN V., SENYUVA H.Z. 2006. Improved method for the determination of hydroxymethylfurfural in baby foods using liquid chromatography-mass spectrometry. Journal of Agricultural and Food Chemistry 54: 2845–2849.
GÖKMEN V., AÇAR Ö.C., KÖKSEL H., AÇAR J. 2007. Effects of dough formula and
baking conditions on acrylamide and hydroxymethylfurfural formation in cookies.
Food Chemistry 104: 1136–1142.
GÖKMEN V., AÇAR Ö.C., SERPEN A., MORALES F.J. 2008. Effect of leavening agents
and sugars on the formation of hydroxymethylfurfural in cookies during baking. European Food Research and Technology 226: 1031–1037.
KROH L.W. 1994. Caramelisation in food and beverages. Food Chemistry 51: 373–
–379.
LEE H.S., NAGY S. 1990. Relative reactivities of sugars in the formation of 5-hydroxymethyl furfural in sugar-catalyst model systems. Journal of Food Processing and
Preservation 14: 171-178.
LEJA M., MARECZEK A., NANASZKO B. 2007. Antyoksydacyjne wáaĞciwoĞci owoców
wybranych gatunków dziko rosnących drzew i krzewów. Rocznik Akademii Rolniczej
w Poznaniu CCCLXXXIII, Ogrodn. 41: 327–331.
PIJANOWSKI E. 1951. Zarys technologii produktów owocowych i warzywnych.
PWRiL, Warszawa.
PN-90/A-75101/04 Przetwory owocowe i warzywne. Oznaczanie kwasowoĞci
ogólnej.
RADA-MENDOZA M., OLANO A., VILLAMIEL M. 2002. Determination of hydroxymethylfurfural in commercial jams and in fruit-based infant foods. Food Chemistry 79:
513–516.
RADA-MENDOZA M., LUZ SANTZ M., OLANO A., VILLAMIEL M. 2004. Formation of
hydroxymethylfurfural and furosine during the storage of jams and fruit-based infant
foods. Food Chemistry 85: 605–609.
SHAW C.P., ROCHE C., DUNNE C.P. 1996. Changes in the hydroxymethylfurfural and
the furfural content of applesauce and grape jelly in long-term storage. Institute of
Food Technologists Annual Meeting: book of abstracts.
SHI X.Q., CHIRALT A., FITO P., SERRA J., ESCOIN C., GASQUE L. 1996. Application of osmotic dehydration technology on jam processing. Drying Technology 14:
841–857.
SIMONYAN T.A. 1971. Determination of the hydroxymethylfurfural content of foods.
Voprosy Pitaniya 30: 50–53.
STEBER F., KLOSTERMEYER H. 1987. Heat treatment of fruit preparations and jams,
and monitoring its efficacy. Molkerei Zeitung Welt der Milch 41: 289–295.
YANG Z., HAN Y., GU Z., FAN G., CHEN Z. 2008. Thermal degradation kinetics of
aqueous anthocyanins and visual color of purple corn (Zea mays L.) cob. Innovative
Food Science & Emerging Technologies 9 (3): 341–347.
17
Streszczenie
Celem pracy byáa ocena wpáywu skáadu recepturowego oraz warunków przechowywania konfitur z páatków róĪy pomarszczonej (Rosa rugosa) na zawartoĞü
antocyjanów i HMF oraz na zmianĊ parametrów barwy. Do badaĔ wykorzystano
wyprodukowane w warunkach laboratoryjnych trzy partie konfitur z páatków róĪy
owocowej. Pierwszą partiĊ stanowiáy konfitury o kwasowoĞci 0,3% i ekstrakcie 68%
(konfitura A), drugą – o kwasowoĞci 0,6% i ekstrakcie 68% (konfitura B), trzecią
– o zmniejszonej zawartoĞci cukru i ekstrakcie 40% (konfitura C). Wyprodukowane konfitury poddano analizom na zawartoĞü antocyjanów i HMF oraz wyznaczono
parametry barwy. Oznaczenia przeprowadzono bezpoĞrednio po wyprodukowaniu
oraz po 60, 120 i 180 dniach przechowywania bez dostĊpu Ğwiatáa w temperaturze pokojowej (22 ±2°C) i temperaturze cháodniczej (6 ±2°C). ZawartoĞü HMF
oraz antocyjanów oznaczono metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej
(HPLC), a pomiar barwy przeprowadzono w systemie CIEL*a*b* za pomocą kolorymetru. Wykazano wpáyw zarówno skáadu recepturowego (ekstrakt, kwasowoĞü),
jak i parametrów przechowywania konfitur z páatków róĪy na zawartoĞü antocyjanów i HMF. Stwierdzono, Īe duĪa zawartoĞü cukru wpáywaáa na poprawĊ stabilnoĞci antocyjanów, a podwyĪszona kwasowoĞü i ekstrakt (68%) konfitur powodowaáy
wzrost zawartoĞci HMF zarówno bezpoĞrednio po wyprodukowaniu, jak i w czasie
przechowywania. Analiza barwy wykazaáa róĪnice w badanych konfiturach. Konfitury wysokosáodzone, niezaleĪnie od poziomu kwasowoĞci oraz warunków przechowywania, charakteryzowaáy siĊ zbliĪonymi parametrami barwy. W konfiturze
niskosáodzonej nastĊpowaáo pojaĞnienie produktu (wzrost wartoĞci parametru L*),
co mogáo byü prawdopodobnie związane z przemianą antocyjanów w bezbarwne
oraz Īóáte formy chalkonów.
Sáowa kluczowe:
konfitura, przechowywanie, antocyjany, HMF, barwa, páatki
róĪy
EFFECT OF STORAGE ON CHOOSEN QUALITY PARAMETERS
OF CONFITURES FROM PETALS OF ROSA RUGOSA
Andrzej Cendrowski, Marta Mitek
Division of Fruit and Vegetable Technology, Department of Food Technology
Warsaw University of Life Sciences – SGGW
Summary
The aim of the work was the assessment of the effect of the formula and the
condition of storage of the confitures from petals of Rosa rugosa, on the content
of anthocyanins and HMF, as well as on the changes in color parameters. The
researches included three batches of confitures from petals of Rosa rugosa produced
18
in laboratory conditions. The first batch consisted of confitures with acidity
amounted to 0.3% and 68% soluble solids (confiture A), the second batch consisted
of confitures with acidity amounted to 0.6% and 68% soluble solids (confiture B),
whereas the third one consisted of confitures with low sugar level and 40% soluble
solids (confiture C). Produced confitures were subjected to analysis on the content
of anthocyanins and HMF; moreover, the color parameters have been determined.
The determinations have been carried out directly after production and after 60,
120 and 180 days of storage without access to the light in the room (22 ±2°C)
and in the cooling temperature (6 ±2°C). The content of HMF and anthocyanins
was determined by high performance liquid chromatography (HPLC), whereas the
measurement of color was carried out in the CIEL*a*b* system with the use of
colorimeter. The effect of both, the content of the formula (soluble solids, acidity)
and the parameters of storage of confitures from petals of Rosa rugosa on the
content of anthocyanins and HMF has been demonstrated. It has been found that the
high content of sugar affects the improvement of stability of anthocyanins, whereas
increased acidity and high level of soluble solids (68%) in the confitures, caused
growth in the content of HMF directly after production, as well as during storage.
The color analysis demonstrated the differences in color of the confitures. Confitures
with high sugar content regardless of the level of acidity and the condition of storage
were characterized with similar color parameters. In confitures with low sugar
content, the lightening of the product has been observed (the increase in the value
of the L* parameter) which could possibly be associated with the transformation of
anthocyanins into colorless and yellow forms of chalcones.
Key words:
confiture, storage, anthocyanins, HMF, color, rose petals
Mgr inĪ. Andrzej Cendrowski
Szkoáa Gáówna Gospodarstwa Wiejskiego
Zakáad Technologii Owoców i Warzyw
Katedra Technologii ĩywnoĞci
02-787 WARSZAWA
PORÓWNANIE JAKOĝCI TECHNOLOGICZNEJ
MIĉSA WIEPRZOWEGO ZAKLASYFIKOWANEGO
DO RÓĩNYCH GRUP JAKOĝCI1
Marta Chmiel, Mirosáaw SáowiĔski, Krzysztof Dasiewicz, Katarzyna MoĞcicka
Zakáad Technologii MiĊsa, Katedra Technologii ĩywnoĞci
WstĊp
W dobie konkurencji, gdy na rynku oferowany jest szeroki asortyment miĊsa i jego przetworów, coraz czĊĞciej zwraca siĊ uwagĊ na ich jakoĞü. Stosowany
w procesie przetwórczym surowiec powinien charakteryzowaü siĊ dobrą, stabilną
i wyrównaną jakoĞcią. W ostatnim czasie miĊso wieprzowe podatne jest na wystĊpowanie wady miĊsa typu PSE (Pale, Soft, Exudative – jasne-blade, róĪowo-szare,
miĊkkie, wodniste-cieknące) [BORZUTA 2005; URBAN 2005; FLOROWSKI i in. 2008;
DI LUCA i in. 2011]. Wykorzystanie w przetwórstwie takiego miĊsa moĪe powodowaü istotne straty finansowe zakáadów miĊsnych. W Polsce roczne straty spowodowane wystĊpowaniem miĊsa PSE szacuje siĊ na okoáo 100 mln záotych. W przeliczeniu na koszty związane z zakupem Īywca rzeĨnego stanowi to okoáo 2,5%
ponoszonych nakáadów [BOROWY i KUBIAK 2011]. Straty ekonomiczne spowodowane wystĊpowaniem i przerobem miĊsa obarczonego wadami ponoszą gáównie
przetwórcy i dystrybutorzy, jednakĪe koszty wynikające zarówno z niskiej jakoĞci
surowca miĊsnego, jak i jego przetworów są przenoszone na konsumenta [BORZUTA
i POSPIECH 1999].
NiezbĊdne wobec tego staje siĊ posiadanie odpowiedniej wiedzy na temat pozyskiwanego surowca oraz odchyleĔ jakoĞciowych, jakimi moĪe byü on obarczony.
Równie istotnego znaczenia nabiera rozeznanie dotyczące moĪliwoĞci racjonalnego zagospodarowania miĊsa o obniĪonej jakoĞci [POSPIECH 2000].
Celem badaĔ byáo porównanie jakoĞci technologicznej miĊsa wieprzowego
pozyskanego z m. longissimus lumborum zaklasyfikowanego do róĪnych grup jakoĞci.
1
Praca finansowana z grantu nr N N312 068739 MNiSW w latach 2010–2012.
20
M. Chmiel, M. SáowiĔski, K. Dasiewicz, K. MoĞcicka
Materiaá i metody
Materiaá badawczy stanowiáo 30 próbek miĊsa wieprzowego pozyskanego
z m. longissimus lumborum w warunkach przemysáowych. Surowiec pobierano
sukcesywnie w 3 partiach, z 3 róĪnych dni ubojowych, sumarycznie z 30 róĪnych
prawych póátusz wieprzowych. Masa ubijanych tuczników z populacji masowej
wahaáa siĊ w przedziale 95–110 kg. Ubój prowadzano w okresie jesiennym 2011
roku.
W zakáadzie miĊsnym na wiszących póátuszach, na wysokoĞci ostatniego
krĊgu piersiowego, dokonywano pomiaru pH1 w 45 min po uboju poprzez wbicie
elektrody sztyletowej oraz czujnika kompensacji temperatury pH-metru Elmetron
CP-411 bezpoĞrednio w badany miĊsieĔ. Przed rozpoczĊciem pomiarów pH-metr
wykalibrowano w buforach o pH 4 i pH 7. NastĊpnie w 90 min po uboju w tym samym miejscu póátuszy dokonano pomiaru przewodnoĞci elektrycznej (PE1) poprzez
wbicie elektrod testera jakoĞci miĊsa typu MT-03 w próbkĊ miĊĞnia poprzecznie do
wáókien miĊĞniowych. KalibracjĊ urządzenia przeprowadzano z wykorzystaniem
wzorców 5 i 20 mS, dostarczonych przez producenta wraz z przyrządem.
Po 24 h wycháodzeniu tusz do oceny jakoĞci pobierano odcinek miĊĞnia
(m. longissimus lumborum) miĊdzy 1. a 4. krĊgiem lĊdĨwiowym z koĞcią o masie
okoáo 1000 g oraz ponownie przeprowadzano pomiary pH2 i PE2. Na ĞwieĪo przeciĊtej powierzchni miĊĞnia (po 20 min kondycjonowania w temperaturze 4–6°C,
tzw. blooming time) dokonano pomiaru skáadowych barwy w skali CIEL*a*b* przy
uĪyciu spektrofotometru Konica Minolta CM2600d (Ĩródáo Ğwiatáa D65, obserwator 10°, otwór gáowicy pomiarowej 8 mm, wykalibrowanego na wzorcu bieli: L*
99,18, a* –0,07, b* –0,05). KaĪdy pomiar wykonywano w 5 powtórzeniach, przyjmując Ğrednią za wynik oznaczenia.
NastĊpnie z kaĪdej z próbek odkrawano 2 plastry o masie okoáo 100 i 200 g,
które posáuĪyáy do oznaczania iloĞci wycieku swobodnego oraz oznaczenia wydajnoĞci procesu solankowania zalewowego i obróbki termicznej, a nastĊpnie oznaczenia tekstury. W celu pomiaru iloĞci wycieku swobodnego kaĪdy plaster waĪono i zamykano w polietylenowej torebce. Próbki przechowywano w temperaturze
4–6°C przez 24 godziny. NastĊpnie torebki otwierano, zlewano powstaáy wyciek
i miĊso ponownie waĪono. IloĞü wycieku swobodnego wyraĪono w procentach
w stosunku do masy wyjĞciowej próbki. WydajnoĞü procesu solankowania zalewowego i obróbki termicznej oznaczono w plastrach miĊsa o masie okoáo 200 g. ZwaĪone próbki umieszczano w 4-procentowym roztworze solanki (tak by po procesie
solankowania zawartoĞü soli w próbce ksztaátowaáa siĊ na poziomie 2%) i przechowywano przez 24 godziny w warunkach cháodniczych (4–6°C). NastĊpnie miĊso
poddawano obróbce termicznej w komorze parzelniczej (w temperaturze 78°C do
momentu osiągniĊcia temperatury 72°C w centrum geometrycznym). Po obróbce
termicznej próbki umieszczano w cháodni (4–6°C) na 24 h, a nastĊpnie ponownie
waĪono. WydajnoĞü procesu solankowania i obróbki termicznej obliczano z róĪnicy mas próbki przed solankowaniem i po obróbce termicznej. Wynik wyraĪano
w procentach. Oznaczenie tekstury przeprowadzono na plastrach miĊsa po solankowaniu i obróbce termicznej. Przed dokonaniem pomiaru próbki miĊsa o wymiarach
20 × 40 × 15 mm, w celu wyrównania ich temperatury przed badaniem, kondycjonowano przez 3 godziny w temperaturze 20°C, a nastĊpnie dokonywano pomiaru
siáy penetracji przy uĪyciu maszyny wytrzymaáoĞciowej ZWICKI typ 1120. Pomiaru
PORÓWNANIE JAKOĝCI TECHNOLOGICZNEJ MIĉSA WIEPRZOWEGO...
21
siáy penetracji dokonywano w poprzek wáókien miĊĞniowych przy uĪyciu trzpienia cylindrycznego páaskoĞciennego o Ğrednicy 13 mm. PrĊdkoĞü przesuwu gáowicy wynosiáa 50 mm·min–1. Pomiar przeprowadzano kaĪdorazowo w piĊciu róĪnych
punktach próbki, wedáug opracowanego szablonu, tak aby byá dokonywany w miejscach reprezentatywnych dla caáej próbki, a obliczoną wartoĞü Ğrednią przyjmowano
za wynik oznaczenia. SiáĊ odczytywano przy penetracji bolca na gáĊbokoĞci 10 mm.
Pozostaáą czĊĞü surowca oddzielano od koĞci i rozdrabniano w wilku laboratoryjnym z zastosowaniem siatki o Ğrednicy otworów 3 mm. Tak przygotowane
próbki miĊsa posáuĪyáy do oznaczenia: iloĞci wycieku po obróbce termicznej (do
zlewek o pojemnoĞci 150 cm3 nawaĪono okoáo 30 g rozdrobnionego miĊsa, a nastĊpnie ogrzewano w áaĨni wodnej o temperaturze 72 ±2°C przez 30 min, nastĊpnie
próbki scháadzano w powietrzu przez okoáo 20 min do temperatury okoáo 20°C,
zlewano frakcjĊ páynną – wyciek – i ponownie waĪono), zdolnoĞci utrzymywania
wody wáasnej (metodą bibuáową Grau’a i Hamma) [TYBURCY 2006], zawartoĞci
barwników hemowych ogóáem [HORNSEY 1956] i zawartoĞci podstawowych skáadników chemicznych (woda, biaáko ogóáem i táuszcz) aparatu FoodScan firmy FOSS
wedáug PN-A-82109:2010.
KlasyfikacjĊ surowca na grupy jakoĞci przeprowadzono na podstawie wyników pomiarów pH1 i pH2 (mierzonych odpowiednio po 45 min i 24 h od uboju),
a kryterium podziaáu stanowiáy wartoĞci graniczne zestawione w tabeli 1.
Tabela 1; Table 1
Kryterium podziaáu badanego miĊsa wieprzowego (m. longissimus) na grupy jakoĞci
Criterion for the classification of pork m. longissimus lumborum into quality groups
Kryterium
klasyfikacji
Criterion
for
classification
PSE
miĊso wodniste
exudative meat
pH1
pH2
5,8
5,5
Grupy jakoĞci miĊsa
Meat quality groups
CZ. PSE
RFN
miĊso czĊĞciowo
miĊso normalnej
PSE
jakoĞci
partly – PSE meat
normal meat
> 5,8
> 5,8
5,5
5,5–6,0
DFD
miĊso ciemne
dark meat
6,1
6,0
ħródáo; Source: FLOROWSKI i in. 2008, POSPIECH i in. 2011.
Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy uĪyciu programu Statgraphics 4.1. plus, przeprowadzając jednoczynnikową analizĊ wariancji (One-Way
ANOVA). IstotnoĞü Ğrednich weryfikowano na podstawie testu Tukeya (poziom
istotnoĞci p 0,05) wpáywu grupy jakoĞci miĊsa na wybrane wyróĪniki jakoĞci
technologicznej oraz zawartoĞci podstawowych skáadników chemicznych.
Wyniki i dyskusja
Parametrem pozwalającym w warunkach przemysáowych na przeprowadzenie
wstĊpnej klasyfikacji surowca na miĊso wolne od wad oraz miĊso o obniĪonej jakoĞci jest pH mierzone w 45 min po uboju (pH1). Jednak jak podaje POSPIECH [2000],
pomiar ten nie powinien byü uwaĪany za jedyny wyróĪnik Ğwiadczący o prawidáowej jakoĞci miĊsa, gdyĪ ksztaátowanie siĊ niektórych rodzajów wad zachodzi
22
w dáuĪszym czasie. W celu okreĞlenia, jakim dokáadnie przemianom ulegáo miĊso,
naleĪy stosowaü pomiar pH1 w poáączeniu z innymi pomiarami przeprowadzanymi
po procesie wycháadzania tusz. Jednym z oznaczeĔ stosowanych w celu stwierdzenia kierunku przebiegu zmian poubojowych w miĊsie jest pomiar pH wykonywany
w 24 h po uboju (pH2).
W niniejszych badaniach, zgodnie z przyjĊtym kryterium podziaáu zestawionym w tabeli 1, z 30 próbek miĊsa 14 zaklasyfikowano jako normalnej jakoĞci
(RFN – reddish-pink, firm, normal, nonexudative – czerwonaworóĪowe, twarde,
normalne, niecieknące). MiĊso zaklasyfikowane do tej grupy jakoĞci charakteryzowaáo siĊ najwyĪszym pH1 i pH2 w porównaniu z pozostaáymi grupami jakoĞci miĊsa. Jako miĊso obarczone wadą PSE zaklasyfikowano 7 próbek, charakteryzowaáo
siĊ ono najniĪszym Ğrednim pH1 i pH2 (tab. 2). Pozostaáa czĊĞü próbek, tj. 9 sztuk,
nie speániáa kryteriów przynaleĪnoĞci do ww. grup jakoĞci. Próbki te cechowaáy siĊ
pH1 charakterystycznym dla miĊsa normalnej jakoĞci, natomiast po 24 h od uboju
nastąpiáo szybkie jego obniĪenie do poziomu 5,5, charakterystycznego dla miĊsa
obarczonego wadą PSE. MiĊso to zaklasyfikowano do grupy czĊĞciowo PSE. Uzyskane w niniejszych badaniach wyniki byáy zbliĪone do podawanych w literaturze
[KOûWIN-PODSIADàA i in. 1998; STRZELECKI i BORZUTA 2002; BORZUTA i in. 2002,
2004; GRZEĝKOWIAK i in. 2004; STRZYĩEWSKI i in. 2008; CHMIEL i in. 2011].
CzĊsto stosowany w warunkach przemysáowych, w celu jakoĞciowej klasyfikacji miĊsa, jest pomiar przewodnoĞci elektrycznej (PE). Jednym z argumentów
przemawiających za jego stosowaniem jest szybkoĞü uzyskiwanych wyników. NajwyĪszą Ğrednią przewodnoĞcią elektryczną (PE1), mierzoną 90 min po uboju na wiszących póátuszach, cechowaáo siĊ miĊso zaklasyfikowane do grupy jakoĞci PSE.
Natomiast w przypadku miĊsa RFN i czĊĞciowo PSE wyróĪnik ten nie byá istotnie
zróĪnicowany (tab. 2). JednoczeĞnie stwierdzono znacznie mniejsze wartoĞci tego
wyróĪnika od podawanych przez BORZUTĉ i in. [2004]. W badaniach tych autorów
Ğrednia przewodnoĞü elektryczna miĊsa PSE mierzona 90 min po uboju ksztaátowaáa siĊ na poziomie 8,3 mS, w grupie miĊsa czĊĞciowo PSE – 4,7 mS, a w przypadku
miĊsa normalnego – 3,3 mS. Autorzy sugerują przyjĊcie wartoĞci 8 mS jako granicznej dla miĊsa PSE (o pH1 5,8), czego nie potwierdziáy wyniki uzyskane w niniejszej pracy. Otrzymane wyniki nie potwierdziáy równieĪ stwierdzenia, Īe miĊso
z wadą PSE (o pH1 5,8) uzyskuje w 90 min po uboju przewodnoĞü elektryczną
powyĪej 12 mS, na co wskazywaáy badania STRZELECKIEGO i in. [1995]. POSPIECH
i in. [2002] oraz BORZUTA i in. [2004] wykazali, Īe na uzyskiwane wartoĞci przewodnoĞci elektrycznej istotny wpáyw ma fakt, czy pomiaru dokonywano w póátuszy, czy w miĊĞniu po jego wyciĊciu. Stwierdzili oni dla miĊĞnia wykrojonego
z tuszy znacznie wiĊksze wartoĞci PE1 niĪ w przypadku pomiaru wykonywanego
w miĊĞniu pozostawionym w póátuszy. Ponadto ANTOSIK i in. [2003] stwierdzili, iĪ
róĪnice miĊdzy pomiarami prowadzonymi przez róĪnych autorów mogą wynikaü
z zastosowania róĪnych typów urządzeĔ wykorzystywanych do pomiaru PE. Uzyskana duĪa rozbieĪnoĞü wyników podwaĪa zasadnoĞü stosowania w niniejszych badaniach wyniku pomiaru przewodnoĞci elektrycznej jako wskaĨnika miĊsa PSE.
Pomiaru przewodnoĞci elektrycznej dokonano po 24 h wycháadzania póátusz
(PE2), po wykrojeniu z nich próbek miĊĞni wraz z koĞcią. Wedáug danych literaturowych [BORZUTA i POSPIECH 1999; STRZELECKI i BORZUTA 2002; BORZUTA i in.
2002] miĊso obarczone wadą PSE powinno cechowaü siĊ wyĪszą (w porównaniu
z miĊsem normalnym) przewodnoĞcią elektryczną mierzoną 24 h po uboju (PE2).
23
Tabela 2; Table 2
Wpáyw grupy jakoĞci na wybrane wáaĞciwoĞci technologiczne badanego miĊsa wieprzowego
Influence of the quality group on the selected technological properties of analyzed pork
Cecha
Feature
pH1
pH2
PE1
(mS)
PE2
(mS)
IloĞü wycieku
swobodnego
Drip loss
(%)
x
sd
min
max
x
sd
PSE
(n = 7)
min
max
CzĊĞciowo x
sd
PSE
Partly PSE min
(n = 9)
max
6,1 a
0,2
5,9
6,4
5,7 b
0,1
5,5
5,8
6,1 a
0,1
5,9
6,3
5,6 a
0,1
5,6
5,8
5,5 b
0,0
5,5
5,5
5,5 b
0,03
5,4
5,5
2,8 a
0,7
1,8
4,0
4,2 b
1,9
1,9
7,6
2,7 a
1,1
1,7
5,3
6,6 a
2,4
2,3
11,5
7,3 a
2,6
3,5
9,9
7,5 a
1,8
5,0
11,0
2,5 a
1,3
0,6
4,1
4,4 b
1,9
1,0
7,4
3,1 ab
1,2
1,5
4,9
RFN
(n = 14)
IloĞü
wycieku
po obróbce
termicznej
Thermal drip
(%)
4,9 ab
3,1
0,5
12,0
6,1 a
2,7
1,3
8,8
4,1 b
1,9
0,9
6,7
ZdolnoĞü
utrzymywania
wody wáasnej
Water-holding
capacity
(cm2·g–1)
16,6 a
1,6
16,4
18,2
19,7 b
2,3
17,0
22,8
19,3 b
2,3
15,5
23,1
x – wartoĞü Ğrednia; mean value; sd – odchylenie standardowe; standard deviation; min – wartoĞü minimalna; minimum value; max – wartoĞü maksymalna; maximimum value.
ĝrednie w kolumnie oznaczone tymi samymi literami nie róĪnią siĊ istotnie statystycznie przy Į 0,05;
means in columns marked with the same letters are not significantly different at Į 0.05.
W niniejszej pracy nie stwierdzono istotnych róĪnic w wartoĞciach Ğrednich PE2 badanych grup jakoĞci miĊsa, jednakĪe zaobserwowano tendencjĊ do przyjmowania
wartoĞci wiĊkszych w przypadku miĊsa PSE i czĊĞciowo PSE (tab. 2). Mogáo byü
to byü spowodowane duĪym rozrzutem oznaczonych wartoĞci PE2 w poszczególnych grupach jakoĞci.
Kolejnym waĪnym wyróĪnikiem oceny jakoĞci miĊsa jest iloĞü wycieku swobodnego. MiĊso obarczone wadą PSE charakteryzowaáo siĊ najwiĊkszą, natomiast
miĊso normalnej jakoĞci najmniejszą Ğrednią iloĞcią wycieku swobodnego (tab. 2).
Uzyskane wyniki byáy zbliĪone do danych literaturowych [WARNER i in. 1997; VAN
OECKEL i WARNANTS 2003; WARRIS i in. 2006; FLOROWSKI i in. 2008; DI LUCA i in.
2011]. Stwierdzonej w niniejszych badaniach zwiĊkszonej iloĞci wycieku swobodnego z miĊsa PSE towarzyszyáa równieĪ wiĊksza iloĞü wycieku po obróbce termicznej oraz pogorszona zdolnoĞü utrzymywania wody wáasnej. NajwiĊkszym wyciekiem po obróbce termicznej oraz najgorszą zdolnoĞcią utrzymywania wody wáasnej
charakteryzowaáo siĊ miĊso obarczone wadą PSE (tab. 2). Wyniki otrzymane przez
KOûWIN-PODSIADàĄ i in. [1998] w badaniach nad jakoĞcią i technologiczną wydajnoĞcią miĊsa normalnego i wadliwego wykazaáy, Īe próbki miĊsa PSE pozostawiaáy istotnie wiĊksze powierzchnie plam wycieku w stosunku do pozostawianych
przez próbki miĊsa RFN. Gorsza zdolnoĞü utrzymywania wody wáasnej w przypadku miĊsa obarczonego wadą PSE wiąĪe siĊ z czĊĞciową denaturacją biaáek miofibrylarnych w wyniku intensywnego przebiegu poubojowych zmian glikolitycznych (szybkie obniĪenie siĊ pH miĊsa przy jeszcze wysokiej temperaturze tuszy).
24
Zdenaturowane biaáka miĊĞniowe cechuje zmniejszona zdolnoĞü wiązania cząsteczek wody, w tym takĪe wody wáasnej [JOO i in. 1999; BOWKER i in. 2000; KOàCZAK 2007; BARBUT i in. 2008; HUFF-LONERGAN i in. 2010; POSPIECH i in. 2011].
Do oceny jakoĞci miĊsa wykorzystywany jest takĪe pomiar barwy, a gáównie jej jasnoĞci. W poáączeniu z pH1 i/lub pH2 daje moĪliwoĞü okreĞlenia z duĪym
prawdopodobieĔstwem rodzaju wystĊpującej wady. Wyniki badaĔ wielu autorów
wskazują na istnienie zaleĪnoĞci pomiĊdzy pH miĊsa a jasnoĞcią jego barwy, gdyĪ
miĊso PSE jest jaĞniejsze od miĊsa normalnego [BREWER i in. 2001, 2006; VAN OECKEL i WARNANTS 2003; WARRIS i in. 2006; STRZYĩEWSKI i in. 2008; CHMIEL i in.
2011]. Podobną tendencjĊ zaobserwowano takĪe w niniejszych badaniach. Na podstawie analizy statystycznej stwierdzono, Īe miĊso obarczone wadą PSE charakteryzowaáo siĊ najwyĪszą, a miĊso RFN najniĪszą jasnoĞcią (L*) barwy. W przypadku miĊsa czĊĞciowo PSE wyróĪnik ten przyjmowaá wartoĞci poĞrednie (tab. 3). Nie
stwierdzono istotnego zróĪnicowania fizycznych parametrów barwy a* i b* w obrĊbie poszczególnych grup jakoĞci miĊsa (tab. 3). JednoczeĞnie wykazano, Īe róĪnice jasnoĞci barwy badanych grup jakoĞci miĊsa nie wynikaáy z róĪnej zawartoĞci
barwników hemowych ogóáem, która niezaleĪnie od grupy jakoĞci miĊsa ksztaátowaáa siĊ na zbliĪonym poziomie (tab. 3).
Zarówno o jakoĞci kulinarnej, jak i technologicznej miĊsa Ğwiadczy m.in. zawartoĞü podstawowych skáadników chemicznych. Na podstawie przeprowadzonych
badaĔ nie stwierdzono istotnych róĪnic w zawartoĞci wody, biaáka ogóáem i táuszczu
pomiĊdzy badanymi grupami jakoĞci miĊsa wieprzowego pozyskanego z m. lonTabela 3; Table 3
Wpáyw grupy jakoĞci na skáadowe barwy oznaczone w skali CIEL*a*b*
badanego miĊsa wieprzowego
Influence of the quality group on the color components determined in CIEL*a*b*
scale of analyzed pork
Cecha
Feature
x
sd
RFN
min
max
x
sd
PSE
min
max
x
CzĊĞciowo sd
PSE
Partly PSE min
max
Skáadowe barwy w skali CIEL*a*b*
Color components in CIEL*a*b* scale
L*
a*
b*
49,8 a
2,6
45,4
55,9
53,8 b
2,5
50,2
56,8
51,6 ab
0,9
50,2
52,5
2,1 a
1,2
0,1
4,3
3,1 a
1,9
0,6
5,6
1,7 a
1,0
0,3
3,5
10,2 a
1,6
8,0
13,6
11,9 a
1,8
9,6
14,5
10,8 a
0,6
9,8
11,5
ZawartoĞü barwników
hemowych ogóáem
Total heme pigment content
(ppm heminy)
64,5 a
9,7
49,6
86,4
64,8 a
11,6
53,0
81,6
64,0 a
11,0
44,2
77,5
25
gissimus lumborum. ZawartoĞü poszczególnych skáadników chemicznych badanego
surowca przedstawiono w tabeli 4 i ksztaátowaáa siĊ ona na poziomie typowym dla
chudego miĊsa wieprzowego [FLOROWSKI 2011]. Badany surowiec charakteryzowaá siĊ Ğrednią wydajnoĞcią solankowania i obróbki termicznej na poziomie okoáo
80,1% (tab. 4). Podobnie jak w przypadku iloĞci wycieku po obróbce termicznej najwiĊksze ubytki masy stwierdzono w przypadku miĊsa PSE. W próbkach miĊsa czĊĞciowo PSE i normalnego Ğrednia wydajnoĞü byáa o 1,4–1,8 jednostki procentowej
wiĊksza w stosunku do miĊsa PSE (tab. 4). Jednak róĪnice te nie byáy istotne statystycznie (tab. 4). Uzyskane w niniejszych badaniach wartoĞci tego parametru byáy
mniejsze od danych przedstawionych w pracach innych autorów. W pracy KOûWIN-PODSIADàEJ i in. [1998] oznaczana wydajnoĞü obróbki termicznej dla miĊsa PSE
wynosiáa 91,0%, a dla miĊsa normalnego – ponad 94,0%. RównieĪ w badaniach
KAJAK i in. [2007] oznaczona wydajnoĞü obróbki termicznej byáa wyĪsza i wynosiáa
96,5% w przypadku miĊsa o pH2 < 5,5, a w grupie o pH2 5,5 wynosiáa 98,4%. Nieistotne róĪnice w wydajnoĞci solankowania i obróbki termicznej pomiĊdzy grupami
jakoĞci miĊsa, uzyskane w niniejszych badaniach, mogáy wiązaü siĊ z faktem zwiĊkszonej zdolnoĞci wiązania wody przez miĊso PSE w wyniku jego solankowania.
Badane miĊso cechowaáo siĊ podobną teksturą, o czym Ğwiadczyáy oznaczone wartoĞci siáy penetracji na zbliĪonym poziomie. MoĪna jedynie wskazaü na tendencjĊ do uzyskiwania wiĊkszych wartoĞci siáy penetracji w przypadku miĊsa PSE
Tabela 4; Table 4
Wpáyw grupy jakoĞci na zawartoĞü podstawowych skáadników chemicznych, wydajnoĞü
solankowania i obróbki termicznej oraz teksturĊ badanego miĊsa wieprzowego
Influence of the quality group on the basic chemical composition, cover brine
and cooking yield and texture of analyzed pork
Cecha
Feature
x
sd
RFN
min
max
x
sd
PSE
min
max
x
CzĊĞciowo sd
PSE
Partly PSE min
max
ZawartoĞü podstawowych skáadników
chemicznych
Basic chemical composition
(%)
woda
biaáko
táuszcz
water
protein
fat
72,7 a
22,1 a
4,9 a
2,1
1,4
2,3
68,0
19,0
2,3
77,6
23,7
10,5
72,5 a
22,2 a
4,6 a
0,9
1,6
1,5
71,0
19,1
3,1
73,9
23,7
6,9
72,0 a
21,7 a
5,5 a
1,4
1,3
1,8
70,1
18,7
2,3
74,1
22,8
7,9
WydajnoĞü procesu
solankowania
i obróbki termicznej
Cover brine and
cooking yield
(%)
Siáa
penetracji
Shear force
(N)
80,9 a
4,5
69,9
89,8
79,1 a
3,8
73,4
84,0
80,5 a
2,5
76,4
83,5
38,0 a
7,2
24,7
48,3
39,0 a
10,6
26,4
58,6
31,9 a
9,4
15,5
44,1
26
(tab. 4). MiĊso PSE po ugotowaniu staje siĊ twarde i áykowate na skutek wiĊkszej, w stosunku do miĊsa normalnego, utraty wody w procesie obróbki termicznej. Oznaczone w niniejszych badaniach Ğrednie wartoĞci pomiaru twardoĞci miĊsa
poszczególnych grup jakoĞci nie potwierdzają jednak tego stwierdzenia. Mimo iĪ
te same próbki miĊsa PSE przy oznaczaniu wydajnoĞci solankowania i obróbki termicznej odznaczaáy siĊ wiĊkszą utratą soku miĊĞniowego, w pomiarze siáy penetracji uzyskaáy twardoĞü zbliĪoną do miĊsa normalnego. Na duĪy rozrzut wyników,
a co za tym idzie – zatarcie siĊ róĪnic pomiĊdzy poszczególnymi grupami jakoĞci,
mógá mieü wpáyw proces solankowania oraz przeprowadzona obróbka termiczna.
W wyniku solankowania polepszyáa siĊ zdolnoĞü wiązania wody przez miĊso obarczone wadą PSE, a poprzez związanie wiĊkszej iloĞci wody zmniejszyáa siĊ jego
twardoĞü.
Wnioski
1.
2.
3.
4.
Badane miĊso wieprzowe (m. longissimus lumborum) obarczone wadą PSE
charakteryzowaáo siĊ wiĊkszą iloĞcią wycieku swobodnego, wycieku po obróbce termicznej, gorszą zdolnoĞcią utrzymywania wody wáasnej oraz jaĞniejszą barwą w porównaniu z miĊsem normalnym (RFN). Uzyskane wyniki
wskazują na ograniczoną przydatnoĞü technologiczną tego rodzaju surowca,
wynikającą m.in. ze skáonnoĞci do oddawania znacznej iloĞci wody zarówno
podczas przechowywania, jak i w trakcie obróbki termicznej.
Nie stwierdzono istotnych róĪnic w wydajnoĞci solankowania i obróbki termicznej oraz w sile penetracji badanych grup jakoĞci miĊsa wieprzowego,
co mogáo byü efektem poprawy zdolnoĞci wiązania wody przez miĊso PSE
w wyniku jego solankowania.
Badane miĊso wieprzowe róĪnych grup jakoĞci cechowaáo siĊ zbliĪoną zawartoĞcią podstawowych skáadników chemicznych (woda, biaáko i táuszcz) oraz
barwników hemowych ogóáem.
MiĊso PSE na skutek charakteryzujących je znacznych odchyleĔ barwy oraz
wiĊkszych iloĞci wycieku przechowalniczego i wycieku po obróbce termicznej nie powinno byü przeznaczane na cele kulinarne oraz do produkcji wyrobów grupy premium. Poprawa zdolnoĞci wiązania wody przez miĊso PSE
w wyniku jego solankowania Ğwiadczy o moĪliwoĞci zagospodarowania tego
surowca w innych produktach miĊsnych po zastosowaniu substancji funkcjonalnych, modyfikujących jego wáaĞciwoĞci technologiczne.
Literatura
ANTOSIK K., KRZĉCIO E., KOûWIN-POSIADàA M., ZYBERT A., SIECZKOWSKA H.,
MISZCZUK B., àYCZYēSKI A. 2003. Związek przewodnictwa elektrycznego z wybranymi cechami jakoĞci miĊsa wieprzowego. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 37
(4): 11–21.
BARBUT S., SOĝNICKI A.A., LONERGAN S.M., KNAPP T., CIOBANU D.C., GATCLIFFE L.J., HUFF-LONERGAN E., WILSON E.W. 2008. Progress in reducing the pale,
soft and exudative (PSE) problem in pork and poultry meat. Meat Sci. (79): 46–63.
27
BOROWY T., KUBIAK M. 2011. Wady jakoĞciowe miĊsa – CzĊĞü I. Gosp. MiĊs. 63
(1): 12–14.
BORZUTA K. 2005. Zmiany jakoĞciowe surowca wieprzowego w Polsce w ostatnim
dziesiĊcioleciu. Przem. SpoĪ. 59 (3): 36–39.
BORZUTA K., POSPIECH E. 1999. Analiza korzyĞci związanych ze wzrostem miĊsnoĞci tuczników oraz strat spowodowanych pogorszeniem jakoĞci miĊsa. Gosp. MiĊs.
51 (9): 36–40.
BORZUTA K., STRZELECKI J., GRZEĝKOWIAK E. 2002. Szybka przemysáowa metoda
selekcji jakoĞciowej póátusz wieprzowych. Gosp. MiĊs. 54 (1): 16–18.
BORZUTA K., GRZEĝKOWIAK E., LISIAK D., ROGALSKI J., STRZELECKI J. 2004.
PrzewodnoĞü elektryczna róĪnych grup jakoĞciowych miĊsa wieprzowego. Rocz.
Inst. Przem. MiĊsn. Tá. 41: 171–180.
BOWKER B.C., GRANT A.L., FORREST J.C., GERRARD D.E. 2000. Muscle metabolism and PSE pork. Proceedings of the American Society of Animal Science: #8.
BREWER M.S., ZHU L.G., BIDNER B., MEISINGER D.J., MCKEITH F.K. 2001. Measuring pork color: effects of bloom time, muscle, pH and relationship to instrumental
parameters. Meat Sci. 57: 169–176.
BREWER M.S., NOVAKOFSKI J., FREISE K. 2006. Instrumental evaluation of pH
effects on ability of pork chops to bloom. Meat Sci. 72: 596–602.
CHMIEL M., SàOWIēSKI M., DASIEWICZ K. 2011. Lightness of the color measured
by computer image analysis as a factor for assessing the quality of pork meat. Meat
Sci. 88: 566–570.
DI LUCA A., MULLEN A.M., ELIA G., DAVEY G., HAMILL R.M. 2011. Centrifugal
drip is an accessible source for protein indicators of pork ageing and water-holding
capacity. Meat Sci. 88: 261–270.
FLOROWSKI T. 2011. Surowce zwierzĊce i ich jakoĞü. Skáad chemiczny miĊsa. Zagadnienia ogólne. W: A. Pisula, E. Pospiech (red). MiĊso – Podstawy Nauki i Technologii. Wydawnictwo SGGW, Warszawa: 133–142.
FLOROWSKI T., PISULA A., ROLA M. 2008. Porównanie miĊsnoĞci i jakoĞci technologicznej miĊsa ĞwiĔ rasy puáawskiej i jej krzyĪówek z rasami wielka biaáa polska
i polska biaáa zwisáoucha. Med. Wet. 64 (5): 673–676.
GRZEĝKOWIAK E., BORZUTA K., STRZELECKI J., LISIAK D., ROGALSKI J. 2004.
Zmiany wybranych parametrów jakoĞci miĊsa w róĪnym czasie po uboju. Gosp.
MiĊs. 56 (5): 14–17.
HORSNEY M.C. 1956. The colour of cooked pork. J. Sci. Food Agri. 7 (9): 534.
HUFF-LONERGAN E., ZHANG W., LONERGAN S.M. 2010. Biochemistry of postmortem muscle – Lessons on mechanisms of meat tenderization. Meat Sci. 86: 184–195.
JOO S.T., KAUFFMAN R.G., KIM B.C., PARK G.B. 1999. The relationship of sarcoplasmic and myofibrillar protein solubility to colour and water-holding capacity in
porcine longissimus muscle. Meat Sci. 52: 291–297.
KAJAK K., PRZYBYLSKI W., JAWORSKA D., ROSIAK E. 2007. Charakterystyka jakoĞci technologicznej, sensorycznej i trwaáoĞci miĊsa wieprzowego o zróĪnicowanej
koĔcowej wartoĞci pH. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 1 (50): 26–34.
28
KOûWIN-PODSIADàA M., PRZYBYLSKI W., KACZOREK S., KRZĉCIO E. 1998. Quality and technological yield of PSE (Pale, Soft, Exudative)-, Acid- and Normal pork.
Polish J. Food Nutrition Sci. 48 (7): 217–222.
KOàCZAK T. 2007. Retencja wody w miĊsie. Gosp. MiĊs. 59 (10): 30–35.
PN-A-82109:2010 MiĊso i przetwory miĊsne – oznaczenie zawartoĞci táuszczu, biaáka i wody. Metoda spektrometrii transmisyjnej w bliskiej podczerwieni (NIT) z wykorzystaniem kalibracji na sztucznych sieciach neuronowych (ANN).
POSPIECH E. 2000. Diagnozowanie odchyleĔ jakoĞciowych miĊsa. Gosp. MiĊs. 52
(4): 68–71.
POSPIECH E., àYCZYēSKI A., KOûWIN-PODSIADàA M., GRZEĝ B., KRZĉCIO B., ZYBERT A. 2002. Factors influencing changes of electrical conductivity in M. longissimus dorsi of pig. Annals of Animal Sci. 2 (2): 349–351.
POSPIECH E., IWANOWSKA A., MONTOWSKA M. 2011. Surowce zwierzĊce i ich jakoĞü. JakoĞü surowca miĊsnego i jej uwarunkowania. Wady miĊsa i moĪliwoĞci ograniczenia ich negatywnego wpáywu na jakoĞü. W: A. Pisula, E. Pospiech (red). MiĊso
– Podstawy Nauki i Technologii. Wydawnictwo SGGW, Warszawa: 231–249.
STRZELECKI J., BORZUTA K. 2002. Objawy PSE w tuszy wieprzowej oraz przemysáowa metoda selekcji jakoĞciowej miĊsa. Gosp. MiĊs. 54 (12): 26–28.
STRZELECKI J., BORZUTA K., PIECHOCKI T., GRZEĝKOWIAK E. 1995. OkreĞlenie parametrów przewodnoĞci elektrycznej miĊsa wieprzowego róĪnej jakoĞci. Zesz. Nauk.
Przegl. Hodowl. 20: 89–100.
STRZYĩEWSKI T., BILSKA A., KRYSZTOFIAK K. 2008. ZaleĪnoĞü pomiĊdzy wartoĞcią
pH miĊsa a jego barwą. Nauka Przyroda Technol. 2 (2): 1–9.
TYBURCY A. 2006. Technologia miĊsa i jaj. Charakterystyka wáaĞciwoĞci technologicznych miĊsa. W: M. Mitek, M. SáowiĔski (red). Wybrane zagadnienia z technologii ĪywnoĞci. Wydawnictwo SGGW, Warszawa: 271–286.
URBAN S. 2005. JakoĞü miĊsa i przetworów miĊsnych. Gosp. MiĊs. 57 (3): 14–17.
VAN OECKEL M.J., WARNANTS N. 2003. Variation of the sensory quality within
the m. longissimus thoracis et lumborum of PSE and normal pork. Meat Sci. 63:
293–299.
WARNER R.D., KAUFFMAN R.G., GREASER M.L. 1997. Muscle protein changes post
mortem in relation to pork and quality traits. Meat Sci. 45: 339–352.
WARRIS P.D., BROWN S.N., PAĝCIAK P. 2006. The colour of the adductor as a predictor of pork quality in the loin. Meat Sci. 73: 565–569.
Sáowa kluczowe: wieprzowina, jakoĞü miĊsa, wada PSE
Streszczenie
W pracy porównano jakoĞü technologiczną miĊsa wieprzowego pozyskanego z m. longissimus lumborum zaklasyfikowanego do róĪnych grup jakoĞci. W badanym miĊsie oznaczono m.in. wybrane wyróĪniki jakoĞci technologicznej oraz
29
podstawowy skáad chemiczny. Dokonano takĪe pomiaru skáadowych barwy w skali
CIEL*a*b*. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, Īe miĊso wieprzowe
obarczone wadą PSE charakteryzowaáo siĊ istotnie wiĊkszą iloĞcią wycieku swobodnego i wycieku po obróbce termicznej, gorszą zdolnoĞcią utrzymywania wody wáasnej oraz jaĞniejszą barwą w porównaniu z miĊsem normalnej jakoĞci (RFN). MiĊdzy
badanymi grupami jakoĞci miĊsa nie stwierdzono natomiast istotnych róĪnic w zawartoĞci podstawowych skáadników chemicznych, barwników hemowych ogóáem,
wydajnoĞci solankowania i obróbki termicznej oraz sile penetracji. Stwierdzono, Īe
miĊso PSE w porównaniu z miĊsem RFN charakteryzowaáo siĊ gorszymi wáaĞciwoĞciami technologicznymi, co wiąĪe siĊ z ograniczonymi moĪliwoĞciami wykorzystania tego rodzaju surowca, zarówno do celów kulinarnych, jak i przetwórczych.
COMPARISON OF THE TECHNOLOGICAL QUALITY PROPERTIES
OF PORK CLASSIFIED INTO DIFFERENT QUALITY GROUPS
Marta Chmiel, Mirosáaw SáowiĔski, Krzysztof Dasiewicz, Katarzyna MoĞcicka
Division of Meat Technology, Department of Food Technology
Key words: pork, meat quality, PSE defect
Summary
The technological quality properties of pork obtained from m. longissimus lumborum classified into different quality groups was compared in this study. Selected
technological quality properties and basic chemical composition of meat and also
color components in CIEL*a*b* scale were determined. It was found that PSE meat
was characterized by a significantly higher drip loss, thermal drip, lower water-holding capacity and lighter color than normal meat (RFN). There was no significant differences between meat quality groups in basic chemical composition, total heme pigment content, cover brine and cooking yield and shear force. It was found that PSE
meat in comparison to RFN meat had lower technological quality properties, which
was associated with its limited possibilities to use as a culinary meat or for processing purposes.
Dr inĪ. Marta Chmiel
Katedra Technologii ĩywnoĞci
02-787 WARSZAWA
CZYNNIKI WYBORU WIN I PREFERENCJE
POLSKICH KONSUMENTÓW
Ewa Czarniecka-Skubina*, Agnieszka SzczepaĔska**, Maágorzata LeĞniewska**,
Sylwia Murawska**
*Zakáad Technologii Gastronomicznej, **Koáo Naukowe ĩywnoĞci i ĩywienia
WstĊp
Polscy konsumenci coraz czĊĞciej cenią smak i jakoĞü wina, potrafią sprecyzowaü swoje preferencje i oczekiwania dotyczące tego napoju, a takĪe są coraz
bardziej wyedukowani i Ğwiadomi oferty rynkowej. Obecnie wino zajmuje waĪną
pozycjĊ na rynku, jest elementem nowego stylu Īycia i sposobu myĞlenia [KINDERSLEY 2005].
Pomimo wystĊpujących na Ğwiecie róĪnic w preferencjach spoĪywania alkoholi pojawiają siĊ wspólne tendencje w zakresie wyboru rodzaju win, które wynikają z faktu wzajemnego przenikania siĊ kultur, globalizacji i liberalizacji handlu
[MAJCHRZAK-LEPCZYK 2008]. Obserwuje siĊ stopniowe odchodzenie konsumentów
od wysokoprocentowych alkoholi na rzecz niskoprocentowych. Widoczne jest teĪ
zainteresowanie kulturą spoĪywania win. Sprzyja temu wzrost zamoĪnoĞci spoáeczeĔstwa i wzrost dostĊpnoĞci wina na polskim rynku oraz powszechny pogląd, iĪ
konsumpcja wina moĪe przynieĞü wiele korzyĞci dla organizmu.
Stwierdzono pozytywny wpáyw wina na trawienie, ukáad krąĪenia, oĞrodkowy i obwodowy ukáad nerwowy oraz ukáad immunologiczny [GAWLIK i BIALIK
1998; CZECH i in. 2009]. Korzystne wáaĞciwoĞci zdrowotne przypisuje siĊ obecnoĞci w winie substancji biologicznie aktywnych, a szczególnie związków polifenolowych, które naleĪą do naturalnych antyoksydantów [MAûKIW 2003]. Wino
czerwone charakteryzuje siĊ wiĊkszą zawartoĞcią tych związków niĪ wino biaáe
[MALIK i CZECH 2005], równieĪ wina wytrawne pochodzące z Wáoch, Francji i Hiszpanii zawierają wiĊcej związków fenolowych niĪ wina z innych krajów [CZECH
i in. 2009; CZECH i MALIK 2012]. W czerwonym winie wystĊpują polifenole (kwercetyna, mirecetyna, katechina, epigallokatechina, proantycyjany: tanina), hamujące rozwój miaĪdĪycy i zapobiegające zakrzepicy krwi u ludzi [RENAULD i DE
LORGERIL 1992] oraz resweratrol, który wpáywa na obniĪenie ryzyka wystąpienia
chorób ukáadu krąĪenia i odgrywa waĪną rolĊ w prewencji chorób nowotworych
i ich terapii [KOPEû i in. 2011]. JuĪ niewielka iloĞü czerwonego wina moĪe zmniejszyü zawartoĞü wskaĨników stanu zapalnego, agregacjĊ páytek krwi i tworzenie
zakrzepów. SZAJDEK i BOROWSKA [2004] podają, Īe aktywnoĞü przeciwutleniająca
32
E. Czarniecka-Skubina, A. SzczepaĔska, M. LeĞniewska, S. Murawska
win czerwonych jest okoáo 6-krotnie wiĊksza niĪ win róĪowych i okoáo 17-krotnie
wiĊksza niĪ win biaáych.
Preferencje konsumentów zmieniają siĊ w czasie, a proces podejmowania
przez nich decyzji rynkowych jest determinowany róĪnymi czynnikami. Celem
podjĊtych badaĔ byáa analiza czynników warunkujących konsumpcjĊ wina oraz
okreĞlenie konsumenckich preferencji.
Materiaá i metody
Badania ankietowe przeprowadzono w 2011 roku wĞród 500 przypadkowych
dorosáych osób deklarujących spoĪywanie wina z róĪnych regionów Ğwiata. Badania byáy poprzedzone sondaĪem wĞród 30 klientów specjalistycznego sklepu z winami w Warszawie. CharakterystykĊ badanej populacji przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1; Table 1
Charakterystyka badanej populacji
Characteristic of the evaluated population
Respondenci biorący udziaá
Respondents take part
Cecha
populacji
Features
of population
Ogóáem; Total
Páeü; Gender
Wiek; Age
Wyksztaácenie
Education
Sytuacja
materialna
Financial
situation
Grupa
Group
w sondaĪu
in sounding
liczba
number
(n)
w badaniach
in survey
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
–
30
500
100
kobieta; women
14
357
71,4
27,4
mĊĪczyzna; men
16
137
brak odpowiedzi; no answer
–
6
1,2
18–20 lat; 18–20 years
0
64
12,8
21–30 lat; 21–30 years
21
308
61,6
31–40 lat; 31–40 years
3
54
10,8
41–50 lat; 41–50 years
6
44
8,8
51–60 lat; 51–60 years
0
18
3,6
powyĪej 61 lat; over 61 years
0
7
1,4
0
5
1,0
zawodowe; vocational school
0
3
0,6
Ğrednie; secondary school
18
242
48,4
39,4
wyĪsze; higher
12
197
0
58
11,6
bardzo dobra; very good
28
72
14,4
dobra; good
2
238
47,6
przeciĊtna; average
0
129
25,8
záa; bad
0
5
1,0
0
56
11,2
33
CZYNNIKI WYBORU WIN I PREFERENCJE POLSKICH KONSUMENTÓW
Do przeprowadzenia badaĔ zastosowano kwestionariusz ankietowy skáadający siĊ z dwóch czĊĞci. Pierwsza zawieraáa 14 pytaĔ dotyczących preferencji konsumentów, czĊstotliwoĞci spoĪywania win, czynników decydujących o zakupie win
i miejsc ich zakupu oraz okolicznoĞci, podczas których spoĪywane jest wino, wiedzy na temat wina i zasad jego serwowania. Druga czĊĞü kwestionariusza zawieraáa
4 pytania socjodemograficzne. Pytania w ankiecie miaáy charakter zamkniĊty, niektóre byáy wielokrotnego wyboru.
WiĊkszoĞü ankietowanych stanowiáy kobiety (71,4%) w wieku 21–30 lat
(61,6%), posiadające wyksztaácenie Ğrednie lub wyĪsze (87,8%) i sytuacjĊ materialną dobrą lub przeciĊtną (73,4%).
Do okreĞlenia czĊstotliwoĞci kupowania napojów alkoholowych spoĞród:
piwa, wina i wysokoprocentowych alkoholi (wódka, whisky itp.) wykorzystano
skalĊ, w której 1 – oznaczaáo bardzo czĊsto, 2 – czĊsto, 3 – rzadko, 0 – wcale
(tab. 2).
AnalizĊ statystyczną uzyskanych wyników przeprowadzono testem Chi2 z wykorzystaniem pakietu statystycznego „Statistica” PL dla Windows v.6.0. WystĊpowanie róĪnic statystycznie istotnych badano przy poziomie istotnoĞci p < 0,05.
Wyniki i dyskusja
Napoje alkoholowe najczĊĞciej kupowane przez respondentów
Analiza postĊpowania konsumenta na rynku napojów alkoholowych objĊáa
badanie czĊstotliwoĞci zakupów i spoĪycia. Stwierdzono, Īe najczĊĞciej kupowano piwo (1,62) i wino (1,89), a nastĊpnie napoje alkoholowe wysokoprocentowe
(2,30) – tabela 2.
Tabela 2; Table 2
NajczĊĞciej kupowane napoje alkoholowe przez respondentów
The most often alcoholic beverages purchased by respondents
WartoĞü Ğrednia*; Mean value
Odchylenie standardowe
Standard deviation
Mediana
Min–max
Piwo; Beer
1,62 ±0,83
1
0–3
Wino; Wine
1,89 ±0,80
2
0–3
Wysokoprocentowe napoje
alkoholowe
High percentage alcoholic
beverages
2,30 ±0,84
3
0–3
Napój alkoholowy
Alcoholic beverages
*1 – bardzo czĊsto, 2 – czĊsto, 3 – rzadko, 0 – wcale.
1 – very often, 2 – often, 3 – seldom, 0 – not at all.
Zakup napojów alkoholowych uzaleĪniony byá od páci i wieku badanych. Kobiety statystycznie istotnie czĊĞciej wybieraáy wino (p < 0,05), natomiast mĊĪczyĨni – wysokoprocentowe napoje alkoholowe (p < 0,05). Osoby w wieku do 20 lat
czĊĞciej wybieraáy piwo (p < 0,05), a osoby w wieku 41–60 lat – wino (p < 0,05)
– tabela 3.
34
Tabela 3; Table 3
Wpáyw czynników socjodemograficznych na wybór napojów alkoholowych
Effect of sociodemographic factors on the selection of alcoholic beverages
WartoĞü wspóáczynnika p
The value of the coefficient p
Wyszczególnienie
Specification
Páeü
Gender
Wiek
Age
Wyksztaácenie
Education
Sytuacja materialna
Financial status
Piwo; Beer
NS
0,00067
NS
NS
Wino; Wine
0,0000001
0,00003
NS
NS
Wysokoprocentowe
napoje alkoholowe
High percentage
alcoholic beverages
0,000017
NS
NS
NS
NS – zaleĪnoĞü nieistotna statystycznie; not statistically significant dependence.
NaleĪy podkreĞliü, Īe w ostatnich latach zmieniáa siĊ struktura spoĪycia napojów alkoholowych w Polsce. Od 1990 do 2010 roku zmalaáo spoĪycie wódek,
likierów i innych napojów alkoholowych (w przeliczeniu na 100%) z 3,8 do 3,2 litra na osobĊ rocznie, natomiast trzykrotnie wzrosáo spoĪycie piwa otrzymanego ze
sáodu o objĊtoĞciowej mocy alkoholu 0,5% i wiĊcej – z 30,5 l w 1990 roku do 90,5 l
w 2010 roku. Z kolei spoĪycie wina – z początkowego wzrostu z 7,4 litra w 1990
roku do 12 litrów w 2000 roku – zaczĊáo zmniejszaü siĊ i w latach 2009–2010 osiągnĊáo 7 litrów na osobĊ rocznie [Rynek wewnĊtrzny w 2009 roku 2010].
CzĊstotliwoĞü spoĪywania wina przez respondentów
Respondenci zazwyczaj piją wino kilka razy w miesiącu (31,8%) bądĨ okazjonalnie (21,2%) lub raz w miesiącu (20,2%) – rysunek 1.
Częstotliwość spożywania wina
Frequency of wine consumption
bez odpowiedzi; without answers
0,4
inne; others
1,4
okazjonalnie; ocasionally
21,2
kilka razy w roku; several times a year
10
kilka razy w miesiącu; several times per month
31,8
raz w miesiącu; once a month
20,2
raz w tygodniu; once a week
15
0
5
10
15
20
25
30
Odpowiedzi respondentów; respondents' answers (%)
Rys. 1.
Fig. 1.
CzĊstotliwoĞü spoĪywania wina przez respondentów (n = 500)
Frequency of consumption wine by respondents (n = 500)
35
35
Miejsca zakupu wina przez respondentów
Respondenci zarówno bĊdący klientami sklepu specjalistycznego z winami,
jak i przypadkowi wino zazwyczaj kupowali w supermarketach (58%), hipermarketach (29,2%) oraz maáych sklepach osiedlowych (29,2%). CzĊĞü osób kupowaáa
wino w dyskontach (22%) i sklepach specjalistycznych (21,2%) – tabela 4.
Tabela 4; Table 4
Miejsca zakupu wina przez respondentów
Places of purchase wine by respondents
Miejsca zakupu wina
Place of purchase wine
Klienci sklepu z winami
Customers of wine shop
Respondenci
Respondents
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
Sklep specjalistyczny
(lub winnice, winiarnie)
Specialty shop (or vineyard, wineries)
8
26,66
106
21,20
Maáe sklepy osiedlowe
Small local shops
4
13,33
145
29,20
Supermarkety; Supermarkets
18
60,00
290
58,00
Hipermarkety; Hypermarkets
13
43,33
146
29,20
Dyskonty; Discounts
4
13,33
110
22,00
Sklep internetowy; Online stores
0
0
12
2,40
Kiermasze z ĪywnoĞcią tradycyjną
Traditional food fairs
0
0
26
5,20
Inne; Others
0
0
11
2,20
Ogóáem; Total*
30
100
500
100
*Suma ocen przekracza 100%, gdyĪ zaznaczano wiĊcej niĪ 1 odpowiedĨ.
Total ratings exceeds 100% because then marked more than one answer.
Wybór miejsca zakupu wina byá uzaleĪniony od czynników demograficznych
badanych konsumentów. W sklepach specjalistycznych istotnie czĊĞciej kupowaáy osoby w wieku 41–50 lat, z wyksztaáceniem wyĪszym i o bardzo dobrej sytuacji materialnej. W supermarketach istotnie czĊĞciej wina kupowaáy kobiety o dobrej sytuacji materialnej, a w maáych sklepach osiedlowych i dyskontach – osoby
o przeciĊtnej lub dobrej sytuacji materialnej.
Wedáug MAJCHRZAK-LEPCZYK [2008] polscy konsumenci kupują wina w tradycyjnej formie sprzedaĪy (84%). Osoby o dobrej sytuacji materialnej korzystają
równieĪ z zakupów wina podczas degustacji w restauracjach i sklepach specjalistycznych (11%). Natomiast w sklepach internetowych wina kupuje jedynie 1%
badanych, gáównie kobiety, osoby w wieku do 34. roku Īycia, posiadające wyĪsze
wyksztaácenie. Ta forma sprzedaĪy wina nie jest w Polsce popularna. RównieĪ niniejsze badania wykazaáy niewielki odsetek konsumentów korzystających z tej formy sprzedaĪy (2,4%).
36
Wedáug agencji badawczej Nielsen [Rynki alkoholowe 2010] duĪą rolĊ dla rozwoju rynku wina w Polsce odgrywa miejsce sprzedaĪy. W latach 2008–2010 gáównym miejscem sprzedaĪy wina byáy supermarkety (o powierzchni 2500 m2), tam
wartoĞciowo stwierdzono najwyĪszą sprzedaĪ wina (40% rynku). Drugim w kolejnoĞci miejscem byáy hipermarkety (o powierzchni > 2500 m2), które generowaáy
sprzedaĪ 21,7% rynku. Trzecim, doĞü waĪnym miejscem byáy Ğrednie sklepy spoĪywcze (udziaá wartoĞciowy 15,2% rynku). Mniej istotne pod wzglĊdem sprzedaĪy
byáy natomiast sklepy winno-cukiernicze (8,3%), duĪe sklepy spoĪywcze (7,5%)
i maáe sklepy spoĪywcze (6,8%).
Cena zakupu wina przez respondentów
Respondenci obu badanych grup najczĊĞciej kupowali wino w cenie 21–30 zá
(42,4%) lub 31–40 zá (21,6%) – tabela 5.
Tabela 5; Table 5
Cena win najczĊĞciej kupowanych przez respondentów
Price of wine most often purchased by respondents
Cena zakupu wina
Purchase price of wine
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
Respondenci
Respondents
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
Do 10 zá; Up to 10 zá
0
0
15
3,00
11–20 zá
1
3,33
87
17,40
21–30 zá
20
66.67
212
42,40
31–40 zá
4
13,33
108
21,60
41–50 zá
1
3,33
46
9,20
51–70 zá
0
0
15
3,00
71–90 zá
3
10,00
8
1,60
PowyĪej 90 zá; Over 90 zl
1
3,33
5
1,00
Brak odpowiedzi; No answer
0
0
4
0,80
Ogóáem; Total
30
100
500
100
MAJCHRZAK-LEPCZYK [2008], badając 755 polskich konsumentów, teĪ stwierdziáa, Īe najwiĊcej osób kupuje wina z przedziaáu 21–30 zá (37%), 16–20 zá (27%),
30 zá (24%). Wedáug tej autorki na zakup wina konsumenci przeznaczają Ğrednio
25,33 zá. ZauwaĪyáa ponadto zaleĪnoĞü, Īe im wyĪsze wyksztaácenie konsumentów, tym wiĊkszą kwotĊ przeznaczają oni na zakup wina. Inne badania wskazują,
Īe najbardziej popularne wĞród polskich konsumentów są ceny wina pomiĊdzy 8
i 10 zá [Hurt & Detal 2011].
OkolicznoĞci, przy których konsumenci spoĪywają wino
Respondenci zwykle spoĪywali wino przy okazji spotkaĔ towarzyskich (80,6%
odpowiedzi), uroczystoĞci rodzinnych (66%) i podczas Ğwiąt (47%) – tabela 6.
37
Tabela 6; Table 6
OkolicznoĞci spoĪywania wina przez respondentów
Occasions of consumption wine by respondents
OkolicznoĞci spoĪywania wina
Occasions of consumption wine
Respondenci
Respondents
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
UroczystoĞü rodzinna
Family celebration
20
66,66
330
66,00
Do posiáku; For meal
12
40,00
193
38,60
Prezent; Gift
7
23,33
171
34,20
Spotkania towarzyskie; Party
18
60,00
403
80,60
Podczas Ğwiąt; During holidays
13
43,33
235
47,00
Bez okazji; Without occasion
0
0
168
33,60
Podczas degustacji wina
During a wine tasting
0
0
65
13,00
Inne; Others
0
0
1
0,20
Ogóáem; Total*
30
100
500
100
Powody zakupu wina przez respondentów
WiĊkszoĞü respondentów kupowaáo wino, gdyĪ po prostu je lubi (81,2% odpowiedzi) – rysunek 2. WĞród osób, które wskazaáy odpowiedĨ: inne powody zakupu wina (10,4%), deklarowano wykorzystywanie wina jako skáadnika potraw.
inne;
promocja;
interesuję się
promotion others 10,4
enoturystyką;
5,8
interest
lubię wino;
in enotourism 1,8
I like wine 81,2
tradycje rodzinne;
family traditions
12,4
przyzwyczajenie;
habits
6,8
większość moich
znajomych pije wina;
most of my friends
drink wine 9,8
Suma ocen przekracza 100%, gdyĪ zaznaczano wiĊcej niĪ 1 odpowiedĨ.
Rys. 2.
Fig. 2.
Powody kupowania wina przez respondentów (n = 500)
Reasons purchasing wine by the respondents (n = 500)
38
Do zakupu wina zachĊcają równieĪ respondentów róĪne formy promocji: obniĪki cen (59,2% odpowiedzi), moĪliwoĞü zakupu wiĊkszej pojemnoĞci za tĊ samą
cenĊ (46,4%), degustacje i prezentacje produktów przeprowadzane w sklepach specjalistycznych (30,2%) i w mniejszym stopniu doáączenie dodatkowych gadĪetów
(19,6%) oraz moĪliwoĞü wygrania nagrody (5,6%). Podobnie odpowiadali respondenci bĊdący klientami sklepu specjalistycznego z winami (wyniki nieprezentowane w formie tabel i rysunków).
MAJCHRZAK-LEPCZYK [2008] wskazuje, Īe konsumenci wina czĊsto podkreĞlają jako powody zakupu wina jego walory zdrowotne.
Czynniki determinujące zakup wina przez respondentów
Osoby badane dokonujące zakupu wina w sklepie specjalistycznym wskazywaáy, Īe kierują siĊ gáównie atrakcyjną ceną, a nastĊpnie wyglądem opakowania,
regionami winiarskimi i jakoĞcią produktu. Przypadkowi respondenci wskazywali
na walory smakowe wina (73,6%), jakoĞü (54,8%) i cenĊ (50%) – tabela 7.
Tabela 7; Table 7
Czynniki waĪne dla respondentów podczas zakupu wina
Factors important for respondents during purchasing wine
Determinanty zakupu
Determinants of purchase
AtrakcyjnoĞü cenowa (promocja)
Attractive price (promotion)
Respondenci
Respondents
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
20
66,67
250
50,00
JakoĞü; Quality
8
26,67
274
54,80
Marka; Brand
3
10,00
132
26,40
Miejsce sprzedaĪy; Place of purchase
1
3,33
40
8,00
Reklama; Advertising
4
13,33
15
3,00
Walory smakowe; Palatability
5
16,67
368
73,60
Regiony winiarskie; Wine regions
9
30,00
97
19,40
Prezentacja i degustacja w sklepie
Presentation and tasting in the shop
2
6,67
31
6,20
Dochód rodziny; Family income
0
0
24
4,80
Informacje na opakowaniu produktu
Information on product packaging
2
6,67
87
17,40
Wygląd opakowania
Design of the packaging
10
33,33
121
24,20
Przyzwyczajenia i nawyki; Habits
2
6,67
130
26,00
Wpáyw rodziny i znajomych
Family and friends influence
1
3,33
70
14,00
Inne; Others
0
0
7
1,40
Ogóáem; Total*
30
100
500
100
39
Czynniki determinujące zakup wina byáy uzaleĪnione od czynników demograficznych. Istotnie statystycznie czĊĞciej na atrakcyjnoĞü cenową i promocje,
jako waĪny element przy wyborze wina, wskazywaáy osoby w wieku 21–30 lat
(p = 0,00001), o wyksztaáceniu Ğrednim (p = 0,02011). Miejsce sprzedaĪy wina
byáo istotnym czynnikiem dla mĊĪczyzn (p = 0,01053), natomiast walory smakowe dla kobiet (p = 0,00154). Na przyzwyczajenia wskazywaáy istotnie czĊĞciej
osoby z wyksztaáceniem Ğrednim (p = 0,00444) i o bardzo dobrej sytuacji materialnej (p = 0,00335), a na regiony winiarskie osoby z wyksztaáceniem wyĪszym
(p = 0,00041). Wygląd opakowania miaá istotne znaczenie dla osób w wieku 18–20
i 21–30 lat (p = 0,01296). Natomiast dochody rodziny istotnie czĊĞciej braáy pod
uwagĊ osoby o przeciĊtnej sytuacji materialnej (p = 0,00014).
MAJCHRZAK-LEPCZYK [2008], badając 755 polskich konsumentów, stwierdziáa, Īe podczas zakupu wina zwracają oni przede wszystkim uwagĊ na jakoĞü (62%
osób), miejsce sprzedaĪy (34%), dostĊpnoĞü wina (31%), przyzwyczajenia (29%)
oraz cenĊ (23%). Takie czynniki, jak: marka (12%), walory smakowe (10%), opakowanie (6%) i reklama (5,3%), byáy wedáug tej autorki mniej istotne.
LOCKSHIN i in. [2006] podkreĞlają, Īe dla australijskich konsumentów podczas
zakupu wina najwaĪniejsze są: marka i wyróĪnienia oraz nagrody produktu, a mniej
waĪne region winiarski i cena. W innych badaniach LOCKSHIN i in. [2009] jako waĪne czynniki wyboru wina wymieniali markĊ, nagrody i cenĊ, natomiast elementy
opakowania: kolor i styl etykiety uwaĪali za najmniej istotne. Wedáug tych autorów
cena wina peáni waĪną rolĊ przy wyborze, gdy kupuje siĊ je z okazji kontaktów
biznesowych lub celebrowania waĪnych rocznic [LOCKSHIN i in. 2006]. Natomiast
niska cena jest waĪna w sytuacjach relaksu w domu, podczas nieformalnych imprez towarzyskich, grillowania. PodkreĞlają oni, Īe takie elementy, jak: cena, producent, marka, winnica, region, wyróĪnienia i rekomendacje, czĊsto wskazują na
jakoĞü wina.
Z kolei MTIMET i ALBISU [2006], przeprowadzając badania wĞród hiszpaĔskich konsumentów, wskazywali na pochodzenie i rocznik, jako cechy najwaĪniejsze podczas wyboru wina. NaleĪy podkreĞliü jednak, Īe Hiszpania to kraj o bogatych tradycjach winiarskich, stąd dla klientów w tym kraju mogą byü waĪne inne
czynniki. BARREIRO-HURLÉ i in. [2008], oprócz waĪnoĞci rocznika wina, podkreĞlają dodatkowo informacje zdrowotne, natomiast w dalszej kolejnoĞci – region,
pochodzenie i ekologiczne metody produkcji.
ORTH i KRŠKA [2002] wĞród czynników determinujących zakup wina wymieniają: rodzaj winogron, kraj i region pochodzenia, rocznik i typ wina. Mniej waĪne,
wedáug tych autorów, są: zamkniĊcie butelki, kolor, nagrody i wyróĪnienia, producent i metoda produkcji. Za najmniej istotne wskazywali: opakowanie, cenĊ i sposób przechowywania.
MUELLER i SZOLNOKI [2010] róĪnicują czynniki wpáywające na wybór wina
w zaleĪnoĞci od grupy konsumentów. Wedáug nich máodzi ludzie, niedoĞwiadczeni w konsumpcji wina, nie mają jeszcze zbudowanych mocnych preferencji, ale
po prostu lubią wino i dla nich waĪny jest przede wszystkim jego smak, podobnie
jak w niniejszych badaniach, w których braáy udziaá gáównie máode osoby. Wedáug
tych autorów konsumenci w starszym wieku, posiadający doĞwiadczenie z winem,
mają uksztaátowane gusta i w celu jego wyboru potrzebują wiĊcej informacji. Dla
nich opakowanie i marka to bardzo waĪne czynniki selekcji. Na waĪnoĞü informacji na etykiecie podczas zakupu wina wskazują równieĪ MUELLER i in. [2010].
40
Preferencje badanych respondentów dotyczące wina
Respondenci preferowali przede wszystkim wino czerwone (66,2%) oraz
wino póásáodkie (49,4%) – rysunek 3. Preferencje respondentów dotyczące wina
uzaleĪnione byáy od czynników demograficznych. Wina biaáe istotnie czĊĞciej
preferowali mĊĪczyĨni (p = 0,00904), wina wytrawne – osoby w wieku 41–60 lat
(p = 0,00015), o wyksztaáceniu wyĪszym (p = 0,03255), wina sáodkie i póásáodkie
– osoby w wieku 18–20 lat, ze Ğrednim wyksztaáceniem i przeciĊtnej sytuacji materialnej (p < 0,05), natomiast wina musujące – osoby o bardzo dobrej sytuacji materialnej (p = 0,01205).
Wino; wine
musujące; sparkling
26,2
półsłodkie; semi sweet
49,4
słodkie; sweet
25,2
półwytrawne; semi dry
36,4
wytrawne; dry
18,2
białe; white
39,4
czerwone; red
66,2
0
10
20
30
40
50
60
70
Rys. 3.
Fig. 3.
Wina preferowane przez respondentów (n = 500)
Wine preferred by respondents (n = 500)
Uzyskane wyniki odpowiadają tendencjom na polskim rynku. W 2010 roku
najlepiej sprzedającymi siĊ winami w Polsce byáy wina owocowe, generowaáy one
w 2010 roku 66% wolumenu wina, przy 18-procentowych udziaáach wartoĞciowych. Wina stoáowe stanowiáy w 2010 roku wartoĞciowo 61% rynku wina, wina deserowe i vermouth – 23%, natomiast wina musujące – 15% [Hurt & Detal 2011].
Stosowanie zasad serwowania wina przez respondentów
UmiejĊtnoĞü wáaĞciwego podawania wina jest bardzo waĪna. Aby wino rozwinĊáo i ukazaáo swoje walory smakowe i aromatyczne niezbĊdna jest znajomoĞü
podstawowych zasad dotyczących jego podawania. Serwowanie wina wymaga
wielu rytuaáów, począwszy od odpowiedniej temperatury, poprzez dobór kieliszków, odpowiednie otwieranie butelki, kolejnoĞü serwowania róĪnych win w czasie
posiáku, aĪ do wáaĞciwego doboru wina do potraw [CZARNIECKA-SKUBINA 2008].
Zapytano wiĊc respondentów, czy stosują te zasady podczas spoĪywania wina.
Wyniki przedstawiono w tabeli 8. Jak wynika z uzyskanych danych, zasady serwowania nie są znane wszystkim badanym. NajwiĊksza grupa respondentów wie, Īe
powinna scháadzaü wino biaáe i musujące (54,8%), jak równieĪ dobiera odpowiednie kieliszki do rodzaju wina (49,0%). Najmniej znane są takie rytuaáy, jak: próbowanie odrobiny wina po otwarciu przed zaserwowaniem pozostaáym osobom,
41
Tabela 8; Table 8
Stosowanie zasad serwowania wina przez respondentów
Rules of serving wine application by the respondents
Respondenci; Respondents
Zasady podawania wina
The rules of serving wine
Cháodzenie wina biaáego i musującego
Cooling white and saparkling wine
liczba
number
(n)
procent
percentage
(%)
274
54,80
Napowietrzanie wina czerwonego; Air inflow of red wine
154
30,80
Dobór win do potraw; The selection of wines to the dishes
189
37,80
Dobór kieliszków do rodzaju wina
The selection of the type of wine glasses
245
49,00
Stosowanie rytuaáów związanych z winem i posiadanie sprzĊtu
do otwierania wina
The use of wine rituals and have equipment for opening wine
82
16,40
Ogóáem; Total*
500
100
wiązanie serwetki na butelce do czerwonego i róĪowego wina. Niewielka grupa
osób posiada teĪ odpowiednie akcesoria do otwierania i serwowania wina, np. specjalny korkociąg czy cooler do scháadzania butelek.
Wiedza na temat wina
Źródła wiedzy o winach
Sources of knowledge about wines
Badani wiedzĊ na temat wina (rys. 4) czerpali gáównie od swoich znajomych
(56,8%) bądĨ z Internetu (45,6%). Rzadziej korzystali z doradztwa sprzedawców
wina (38,8% badanych) i czasopism (23,4%). Wymieniano równieĪ ksiąĪki (18,6%)
i telewizjĊ (11,8%).
inne; others
sprzedawcy wina; wine sellers
książki; books
znajomi; friends
czasopisma; journals
TV
internet
0
10 20 30 40 50
odpowiedzi respondentów
respondents' answers (%)
Rys. 4.
Fig 4.
ħródáa wiedzy respondentów o winach (n = 500)
Sources of knowledge of respondents about wines (n = 500)
60
42
Sposób zdobywania wiedzy o winie uzaleĪniony byá od wieku badanych. Osoby w wieku 18–30 lat istotnie czĊĞciej korzystaáy w tym celu z Internetu, natomiast
osoby w wieku 31–50 lat – z ksiąĪek i z wiedzy sprzedawców wina. Respondenci
deklarowali, Īe gdyby byáa moĪliwoĞü, chĊtnie poszerzyliby swoją wiedzĊ na temat
wina (77,4% odpowiedzi).
Wnioski
1.
2.
3.
Respondenci spoĪywali wino zazwyczaj kilka razy w miesiącu (31,8%) bądĨ
okazjonalnie (21,2%). WĞród win najczĊĞciej wybierali czerwone i póásáodkie, w cenie 21–40 zá (64% badanych). Konsumenci najczĊĞciej piją wina przy
okazji takich okolicznoĞci, jak: spotkania towarzyskie, uroczystoĞci rodzinne,
ĞwiĊta, ale równieĪ i bez okazji. Kupują je gáównie dlatego, Īe je lubią.
W hierarchii czynników decydujących o zakupie win najwaĪniejsze okazaáy
siĊ: walory smakowe, jakoĞü oraz cena. W dalszej kolejnoĞci wskazywano na
przyzwyczajenia i nawyki oraz wygląd opakowania, regiony winiarskie, markĊ i informacje na opakowaniu. Respondenci najczĊĞciej kupowali wina w supermarketach i hipermarketach.
Okoáo 80% badanych chciaáoby teĪ rozszerzyü swoją wiedzĊ na temat wina.
Na razie nieznaczna grupa badanych zna zasady serwowania wina i je stosuje.
Dotychczasowa wiedza na temat wina ogranicza siĊ do cháodzenia wina biaáego i musującego, czĊĞü osób wie, Īe powinno siĊ napowietrzyü wino czerwone i stosowaü róĪne kieliszki w zaleĪnoĞci od rodzaju wina.
Literatura
BARREIRO-HURLÉ J., COLOMBO S., CANTOS-VILLAR E. 2008. Is there a market for
functional wines? Consumer preferences and willingness to pay for resveratrol-enriched red wine. Food Quality and Preference 19 (4): 360–371.
CZARNIECKA-SKUBINA E. 2008. Obsáuga konsumenta w gastronomii i cateringu.
Wydaw. SGGW, Warszawa.
CZECH A., MALIK A. 2012. Content of Bioactive compounds in semi-dry red wine.
Journal of Elementology 2: 191–200.
CZECH A., MALIK A., PITUCHA I., WOħNICA A. 2009. Porównanie zawartoĞci związków bioaktywnych w winach czerwonych pochodzących z róĪnych krajów europejskich. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 4 (65): 142–148.
GAWLIK M., BIALIK J. 1998. WartoĞci zdrowotne substancji zawartych w winach.
Bromat. Chem. Toksykol. 4: 419–424.
HURT & DETAL 2011, 60, luty.
KINDERSLEY D. 2005. Wina Ğwiata. Wydawnictwo Hachette Livre Polska Sp. z o.o.,
Warszawa.
KOPEû A., PIĄTKOWSKA E., LESZCZYēSKA T., BIEĩANOWSKA-KOPEû R. 2011. Prozdrowotne wáaĞciwoĞci resweratrolu. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 5 (78):
5–15.
43
LOCKSHIN L., JARVIS W., d’HAUTEVILLE F., PERROUTY J.-P. 2006. Using simulations from discrete choice experiments to measure consumer sensitivity to brand,
region, price, and awards in wine choice. Food Quality and Preference 17 (3–4):
166–178.
LOCKSHIN L., MUELLER S., LOUVIERE J., FRANCIS L., OSIDACZ P. 2009. Development of a new method to measure how consumers choose wine. The Australian and
New Zealand Wine Industry Journal 24 (2): 35–40.
MAûKIW E. 2003. Wybrane skáadniki wina a ich znaczenie prozdrowotne. ĩyw.
Czáow. Met. 3/4: 1088–1096.
MAJCHRZAK-LEPCZYK J. 2008. Zachowania nabywcze konsumentów wina w Polsce
w Ğwietle badaĔ. ĝwiat Marketingu. Czasopismo internetowe, czerwiec.
MALIK A., CZECH A. 2005. Związki bioaktywne w wybranych winach czerwonych.
ĩyw. Czáow. Met. Supl. 1, cz. II: 1076–1081.
MTIMET N., ALBISU L.M. 2006. Spanish wine consumer behavior. A choice experiment approach. Agribusiness 22 (3): 343–362.
MUELLER S., SZOLNOKI G. 2010. The relative influence of packaging, labeling,
branding and sensory attributes on liking and purchase intent: consumers differ in
their responsiveness. Food Quality and Preference 21: 774–783.
MUELLER S., LOCKSHIN L., SALTMAN Y., BLANFORD J. 2010. Message on a bottle:
The relative influence of wine back label information on wine choice. Food Quality
and Preference 21: 22–32.
ORTH U.R., KRŠKA P. 2002. Quality signals in wine marketing: the role of exhibition
awards. International Food and Agribusiness Management Review 4: 385–397.
RENAULD S., DE LORGERIL M. 1992. Wine, alcohol, platelets and French Paradox
for coronary heart disease. Lancet 339: 1523–1526.
Rynek wewnĊtrzny w 2009 roku, 2010. GUS, Warszawa.
Rynki alkoholowe, listopad-grudzieĔ 2010. Nielsen, badanie panelu handlu detalicznego lipiec sierpieĔ 2008/2009/2010.
SZAJDEK A., BOROWSKA J. 2004. WáaĞciwoĞci przeciwutleniające ĪywnoĞci pochodzenia roĞlinnego. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 4 (41): 5–28.
Sáowa kluczowe:
konsument, preferencje, wina, czynniki wyboru
Streszczenie
Celem pracy byáo poznanie preferencji polskich konsumentów na rynku wina.
Przeprowadzono badania ankietowe wĞród 500 osób spoĪywających wina, poprzedzony sondaĪem wĞród 30 klientów specjalistycznego sklepu z winami. Na podstawie wyników badaĔ stwierdzono, Īe respondenci spoĪywali wino kilka razy w miesiącu. NajczĊĞciej kupowali wina w supermarketach i hipermarketach. WĞród win
zwykle wybierali czerwone i póásáodkie, w cenie 21–40 zá. Przy zakupie wina zwra-
44
cali gáównie uwagĊ na walory smakowe, jakoĞü i cenĊ, a w dalszej kolejnoĞci na
przyzwyczajenia i nawyki, wygląd opakowania, regiony winiarskie, markĊ i informacje na opakowaniu. Wina najczĊĞciej pili przy okazji takich okolicznoĞci,
jak: spotkania towarzyskie, uroczystoĞci rodzinne, ĞwiĊta, ale równieĪ i bez okazji.
Okoáo 80% badanych chciaáoby teĪ rozszerzyü swoją wiedzĊ na temat wina. Tylko
nieznaczna grupa badanych zna zasady serwowania wina i je stosuje.
FACTORS OF WINE SELECTION AND PREFERENCES
OF POLISH CONSUMER
Ewa Czarniecka-Skubina*, Agnieszka SzczepaĔska**, Maágorzata LeĞniewska**,
Sylwia Murawska**
*Department of Catering Technology, **Food and Nutrition Science Club
Key words:
consumer, preferences, wine, selection factors
Summary
The aim of this study was to know the preferences of Polish consumers in the
wine market. The study was conducted among 500 persons who consumed wine,
preceded by a survey among 30 customers of specialist wine shop. Based on the results it was found that respondents consumed the wine several times a month. The
respondents most often bought wine in supermarkets and hypermarkets. Among the
wines they usually chose red and semi-sweet, at a price level of 21–40 zl. Purchasing the wine consumers mostly pay attention to: taste, quality and price, and the
next: habits, appearance of packaging, wine regions, brand and labeling. They usually drank wine on the occasion such as: parties, family celebrations, holidays, but
also without occasion. Approximately 80% of respondents would like also to extend their knowledge of the wine. Only small group of respondents is familiar with
the rules of serving wine and used them.
Dr inĪ. Ewa Czarniecka-Skubina
Zakáad Technologii Gastronomicznej
02-787 Warszawa
OKREĝLENIE ZALEĩNOĝCI MIĉDZY WYBRANYMI
WàAĝCIWOĝCIAMI FIZYKOCHEMICZNYMI ZIEMNIAKÓW
I TEKSTURĄ CZIPSÓW ZIEMNIACZANYCH
GraĪyna Gozdecka, Joanna Kaniewska, Marek Isbrandt, Karolina Bandyszewska
Katedra Technologii i Aparatury Przemysáu Chemicznego i SpoĪywczego
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
WstĊp
Czipsy ziemniaczane w wielu krajach są jednym z najpopularniejszych smaĪonych produktów przekąskowych. Oprócz odpowiedniej barwy, zapachu i smaku [GRUDZIēSKA i ZGÓRSKA 2008; SALVADOR i in. 2009; MOZOLEWSKI i in. 2011],
najistotniejsza jest ich charakterystyczna krucha tekstura [KITA 2006; WÓJTOWICZ
i BAàTYN 2006; GONDEK i MARZEC 2009; ABONG i in. 2011]. Na jakoĞü czipsów
wpáywa wiele czynników, m.in. dobór parametrów procesu technologicznego, rodzaj táuszczu smaĪalniczego, a przede wszystkim zastosowany surowiec [LISIēSKA
1981; KITA i LISIēSKA 2004; KITA 2006]. Dobór odmian ziemniaków w zaleĪnoĞci
od celu ich przetwórstwa stanowi podstawĊ otrzymania wysokiej jakoĞci produktu. Odmiany przeznaczone na czipsy powinny charakteryzowaü siĊ maáą zdolnoĞcią przemian cukrów w czasie przechowywania, odpowiednią zawartoĞcią suchej
masy, skrobi, cukrów redukujących oraz maáą zdolnoĞcią do ciemnienia enzymatycznego surowych bulw [LISIēSKA 1981; MENDOZA i in. 2007]. O teksturze czipsów w duĪej mierze decyduje zawartoĞü skrobi w bulwach, a w mniejszym stopniu
pozostaáe skáadniki suchej masy [SEGNINI i in. 1999; KITA 2002]. ZawartoĞü skrobi powinna wynosiü od 16 do 21%, a dla odmian wczesnych – przynajmniej 12%.
Przy wiĊkszej zawartoĞci produkt jest zbyt twardy, przy mniejszej – zbyt táusty
i maáo chrupki [LISIēSKA 1981]. Tekstura dla materiaáów kruchych jest wyróĪnikiem krytycznym i do jej oceny przywiązuje siĊ duĪą wagĊ [ROJO i VINCENT 1999;
WILKINSON i in. 2000; SURMACKA-SZCZESNIAK 2002; JAKUBCZYK i MARZEC 2006;
GONDEK i MARZEC 2009]. Metody sensoryczne uwzglĊdniają wszystkie skáadowe
tej cechy, jednak ich stosowanie sprawia trudnoĞci z uwagi na czasocháonnoĞü, wysokie wymagania wobec panelu oceniającego oraz niejednoznacznoĞü definicji poszczególnych parametrów [SURMACKA-SZCZESNIAK 2002; LUYTEN i in. 2004; GONDEK i MARZEC 2009]. Ze wzglĊdu na wymienione problemy czĊsto przeprowadza
sie ocenĊ organoleptyczną, która jako metoda subiektywna nie daje powtarzalnych
wyników. Metody instrumentalne, w których mieszczą siĊ testy mechaniczne, są
szybsze, taĔsze i nie wymagają wysoko wykwalifikowanego personelu. WiąĪe siĊ
46
G. Gozdecka i in.
to z podejmowaniem badaĔ mających na celu zarówno próby opracowania metody
badania materiaáów kruchych, jak i poszukiwania związków miĊdzy sensorycznymi oraz mechanicznymi wyróĪnikami tekstury [ROUDAUT i in. 2002; MARZEC 2008;
GONDEK i MARZEC 2009; PANASIEWICZ 2010].
W pracy podjĊto próbĊ okreĞlenia związku pomiĊdzy wybranymi wáaĞciwoĞciami fizykochemicznymi ziemniaków, jakoĞcią organoleptyczną i wáaĞciwoĞciami mechanicznymi czipsów ziemniaczanych.
Materiaáy i metody
Czipsy do badaĔ otrzymano z trzech odmian ziemniaków: VR 808 (KWS Polska), Legenda oraz Inwestor (Pomorsko-Mazurska Hodowla Ziemniaka Sp. z o.o.
z siedzibą w StrzekĊcinie). Pierwsza z nich zostaáa wpisana do rejestru odmian na
początku 2012 roku. Jest to odmiana holenderska, Ğredniowczesna, jadalna, typ kulinarny BC. Odmiana Legenda jest odmianą polską, takĪe Ğredniowczesną i jadalną, typ kulinarny BC-C, w rejestrze odmian od 2010 roku. Wymienione odmiany
nadają siĊ do produkcji czipsów [CHOTKOWSKI i STYPA 2010; Przewodnik po odmianach... 2012]. Inwestor to odmiana polska, póĨna, skrobiowa, typ kulinarny C
(od 2005 roku w rejestrze). W opracowaniu CHOTKOWSKIEGO i STYPY [2010] odmiana Inwestor scharakteryzowana jest jako przydatna do produkcji suszów spoĪywczych, jednak WRÓBEL [2006] podaje, Īe nadaje siĊ równieĪ do przetwórstwa
na frytki i czipsy.
Ziemniaki myto i obierano rĊcznie, nastĊpnie krojono na plasterki o gruboĞci
okoáo 1,8–2,0 mm za pomocą elektrycznej szatkownicy. Otrzymane plasterki przemywano w zimnej wodzie i osuszano powierzchniowo. NastĊpnie smaĪono w oleju
rzepakowym o temperaturze okoáo 180°C, przez 5 minut, w stosunku 1 : 30. Czipsy
odsączano z nadmiaru táuszczu i bezpoĞrednio przeznaczano do badaĔ.
W ziemniakach oznaczono suchą masĊ (metodą suszarkową), zawartoĞü skrobi (metodą polarymetryczną), zawartoĞü cukrów redukujących (metodą Schoorla/Luffa) [KREàOWSKA-KUàAS 1993].
WáaĞciwoĞci teksturalne czipsów oceniano instrumentalnie metodą mechaniczną oraz organoleptycznie. Badania wáaĞciwoĞci mechanicznych czipsów wykonano przy uĪyciu maszyny wytrzymaáoĞciowej Zwick/Roell Z 0.5 z wykorzystaniem komory Kramera. Badanie przeprowadzono w warstwie wysokoĞci 3,5 cm.
PrĊdkoĞü badania wynosiáa 50 mm·min–1. Próby przeprowadzano do momentu
osiągniĊcia 50% odksztaácenia badanej warstwy czipsów. Wyznaczono maksymalną siáĊ (Fmax), która charakteryzuje twardoĞü materiaáu badanego, siáĊ pierwszego
pĊkniĊcia – kruchoĞü materiaáu (Fk) oraz pracĊ (W). Badania wykonywano w dziesiĊciu powtórzeniach.
OcenĊ organoleptyczną otrzymanych czipsów przeprowadzono na podstawie
PN-A-74780:1996 w skali 5-punktowej. OcenĊ przeprowadziá zespóá skáadający
siĊ z 20 osób, w którego skáad wchodziáo 10 kobiet i 10 mĊĪczyzn, bez wczeĞniejszego doĞwiadczenia w tego typu badaniach. Osoby te przed rozpoczĊciem oceny
zostaáy przeszkolone w zakresie sposobu jej przeprowadzenia. Oceniane czipsy zostaáy oznaczone literami A, B, C, tak by oceniający nie wiedzieli, z jakiej odmiany
ziemniaków zostaáy otrzymane.W czipsach oznaczono równieĪ zawartoĞü táuszczu
(metodą Soxhleta).
OKREĝLENIE ZALEĩNOĝCI MIĉDZY WYBRANYMI WàAĝCIWOĝCIAMI...
47
AnalizĊ statystyczną uzyskanych wyników przeprowadzono z wykorzystaniem programu STATISTICA 6.0. Do okreĞlenia zaleĪnoĞci miĊdzy zmiennymi zastosowano analizĊ korelacji liniowej (r).
Wyniki badaĔ i dyskusja
Odmiany ziemniaka róĪniáy siĊ istotnie statystycznie pod wzglĊdem zawartoĞci suchej masy, zawartoĞci skrobi i cukrów redukujących (tab. 1). NajwiĊkszą zawartoĞcią suchej masy i skrobi charakteryzowaáa siĊ odmiana skrobiowa Inwestor.
Najmniejszą zawartoĞü skrobi i cukrów redukujących posiadaáa odmiana holenderska VR 808. Odmiana Legenda charakteryzowaáa siĊ najwiĊkszą zawartoĞcią cukrów redukujących (powyĪej 0,25%).
Tabela 1; Table 1
Skáad chemiczny bulw ziemniaka
The chemical composition of potato tubers
Odmiana
Cultivar
VR 808
Legenda
Inwestor
Sucha masa
Dry matter
(%)
25,18 b ±0,59
(2,34)
22,53 a ±0,42
(1,86)
27,34 c ±0,73
(2,69)
Skrobia
Starch
(%)
13,76 a ±0,19
(1,35)
16,08 b ±0,75
(4,64)
20,77 c ±0,68
(3,27)
Cukry redukujące
Reducing sugars
(%)
0,034 a ±0,005
(14,49)
0,26 c ±0,009
(3,24)
0,12 b ±0,012
(10,08)
WartoĞci Ğrednie w kolumnie oznaczone tymi samymi literami nie róĪnią siĊ statystycznie istotnie przy
p < 0,05; mean values with the same letters in column are not significantly different at p < 0,05.
W nawiasach podano wartoĞci wspóáczynnika zmiennoĞci; values in parantheses are coefficients of
variation (%).
Czipsy dobrej jakoĞci nie powinny zawieraü wiĊcej niĪ 40% táuszczu [WÓJi GRZESZCZUK 2003]. Czipsy z odmiany Legenda charakteryzowaáy siĊ mniejszą zawartoĞcią táuszczu (okoáo 34%), a z odmian VR 808 i Inwestor
– jeszcze mniejszą (okoáo 30%).
WartoĞci siá maksymalnych (Fmax) badanych czipsów, uzyskane podczas testu
w komorze Kramera, w przeciwieĔstwie do siá pierwszego pĊkniĊcia (Fk), róĪniáy
siĊ istotnie miĊdzy sobą (tab. 2). W niektórych doniesieniach autorzy, analizując
wartoĞci siáy maksymalnej w róĪnych testach przeprowadzanych za pomocą róĪnych urządzeĔ, potwierdzają wpáyw odmiany ziemniaka na teksturĊ czipsów [KITA
2002; ABONG i in. 2011] NajwiĊkszą twardoĞcią (Fmax = 23,54 N) charakteryzowaáy
siĊ czipsy z odmiany Inwestor, a najmniejszą – z odmiany VR 808 (15,26 N). Wysokie wspóáczynniki zmiennoĞci siáy pierwszego pĊkniĊcia (Fk) wskazują na maáą
powtarzalnoĞü oznaczania tego parametru zastosowaną metodą. Tylko czipsy z odmian VR 808 i Legenda róĪnią siĊ istotnie wartoĞciami pracy Ğciskania (W).
Wyniki oceny organoleptycznej zamieszczono w tabeli 3. Oceniający na podobnym poziomie ocenili ksztaát i wielkoĞü oraz zapach wszystkich badanych czipsów. NajwyĪej oceniono barwĊ czipsów z odmiany VR 808 (4,40). Istotnie niĪsze
noty za barwĊ uzyskaáy czipsy z odmiany Legenda i Inwestor.
CIK-STOPCZYēSKA
48
G. Gozdecka i in.
Tabela 2; Table 2
WáaĞciwoĞci mechaniczne czipsów badanych w warstwie
Mechanical properties of potato chips tested in multi-layer
Czipsy
Chips
Fmax
(N)
Fk
(N)
W
(mJ)
VR 808
15,26 a ±2,26
(14,81)
6,89 a ±2,50
(36,30)
68,46 a ±21,97
(32,09)
Legenda
19,01 b ±2,23
(11,71)
7,18 a ±1,92
(26,73)
104,10 b ±18,36
(17,64)
Inwestor
23,54 c ±3,21
(13,62)
7,74 a ±0,89
(11,49)
84,58 ab ±16,53
(19,54)
W nawiasach podano wartoĞci wspóáczynnika zmiennoĞci; values in parantheses are coefficients of variation (%).
Tabela 3; Table 3
Ocena wáaĞciwoĞci organoleptycznych czipsów
(skala 5-punktowa, gdzie: 1 – záe, 5 – bardzo dobre)
Assessment of potato chips organoleptic properties
(5-point scale, where 1 – bad, 5 – very good)
Czipsy
Chips
Ksztaát
i wielkoĞü
Shape and
size
Barwa
Colour
Zapach
Smell
Smak
Taste
Tekstura
Texture
Ocena
ogólna
General
quality
VR 808
4,40a ±0,60
(13,60)
4,65b ±0,67
(14,43)
4,15a ±0,59
(14,15)
4,45b ±0,60
(13,59)
4,65b ±0,49
(10,52)
4,46b ±0,31
(6,99)
Legenda
4,05a ±0,60
(14,93)
3,0a ±0,80
(26,49)
3,90a ±0,64 3,75ab ±1,21 4,45b ±0,60
(16,43)
(32,23)
(13,59)
3,83a ±0,47
(12,25)
Inwestor
4,05a ±0,60
(14,43)
2,90a ±0,91
(31,45)
3,70a ±0,73
(19,80)
3,56a ±0,58
(16,36)
3,50a ±1,32
(37,65)
3,65a ±0,99
(27,10)
W nawiasach podano wartoĞci wspóáczynnika zmiennoĞci; values in parantheses are coefficients of variation (%).
Podobnie jak barwĊ wysoko oceniono smak czipsów z odmiany VR 808 i nieco niĪej z odmiany Legenda. Istotne róĪnice stwierdzono tylko pomiĊdzy smakiem
czipsów z odmiany VR 808 i Inwestor. Na podobnym poziomie oceniono konsystencjĊ czipsów z odmian VR 808 i Legenda, odpowiednio 4,65 i 4,45. Istotnie statystycznie niĪszą notĊ uzyskaáy czipsy z odmiany Inwestor (3,65). NajwyĪszą ocenĊ koĔcową uzyskaáy czipsy odmiany VR 808 (4,46) i byáa to róĪnica statystycznie
istotna w porównaniu z ocenami uzyskanymi przez czipsy z pozostaáych dwóch
odmian (tab. 3).
ZaleĪnoĞci miĊdzy wybranymi cechami okreĞlono, biorąc pod uwagĊ caáą badaną populacjĊ, i przedstawiono je w tabeli 4. Stwierdzono istotną statystycznie
ujemną korelacjĊ liniową (r = –0,53) pomiĊdzy zawartoĞcią cukrów redukujących
49
a barwą. Potwierdza to wyniki przeprowadzonych badaĔ przez innych autorów
[LISIēSKA 1981; MOZOLEWSKI 2003; GRUDZIēSKA i ZGÓRSKA 2008]. Na podstawie
analizy danych stwierdzono istotną statystycznie, ujemną korelacjĊ pomiĊdzy zawartoĞcią suchej masy i skrobi w bulwach ziemniaka a ocenianą organoleptycznie
teksturą czipsów (tab. 4). Związek pomiĊdzy tymi cechami wykazaáa m.in. KITA
[2006] i SEGNINI i in. [1999].
Tabela 4; Table 4
Wspóáczynniki korelacji liniowej (r) pomiĊdzy wybranymi cechami
badanych prób czipsów
Linear correlation coefficient (r) between choosing properties for all of the tested samples
WáaĞciwoĞci
mechaniczne i cechy
organoleptyczne
Mechanical and
organoleptical
properties
Skrobia
Starch
Cukry
redukujące
Reducing
sugars
Táuszcz
Fat
Tekstura
Texture
Ocena
ogólna
General
quality
0,31
0,80*
–
–0,04
–0,77*
–0,81*
–0,43
0,19
–
0,57*
–0,09
–0,33
–
–
–0,53*
–0,26
–
0,75*
Tekstura
Texture
–0,37*
–0,52*
–
0,22
–
0,70*
Ocena ogólna
General quality
–0,15
–0,58*
–
–0,08
–
–
Sucha
masa
Dry
matter
Fmax
W
Barwa
Colour
* Wspóáczynnik korelacji istotny statystycznie; statistically significant correlation coefficient.
Analizując wpáyw skáadu chemicznego bulw ziemniaka na badane wáaĞciwoĞci mechaniczne czipsów, stwierdzono istotną dodatnią korelacjĊ (0,80) pomiĊdzy
zawartoĞcią skrobi a siáą maksymalną (Fmax) oraz zawartoĞcią táuszczu w czipsach
a pracą (W) – 0,57. Nie stwierdzono natomiast istotnej korelacji pomiĊdzy suchą
masą a badanymi wáaĞciwoĞciami mechanicznymi. NajwyĪej oceniono czipsy, które w badaniu instrumentalnym uzyskiwaáy maáe wartoĞci siáy maksymalnej, co potwierdza analiza korelacji. Wykazaáa ona, Īe spoĞród badanych cech mechanicznych tylko Fmax koreluje istotnie z konsystencją ocenianą organoleptycznie. Jest to
ujemna korelacja (r = –0,77). Podobnie wysoka ujemna korelacja pojawia siĊ miĊdzy Fmax a oceną ogólną czipsów (r = –0,81). W tabeli 4 nie umieszczono parametru
Fk, poniewaĪ obliczone dla niego korelacje byáy nieistotne statystycznie.
Wnioski
1.
2.
SpoĞród badanych wáaĞciwoĞci mechanicznych tylko wartoĞci siáy maksymalnej róĪnicują istotnie czipsy z badanych odmian.
Nie stwierdzono istotnych róĪnic wartoĞci wyznaczonej siáy pierwszego pĊkniĊcia (Fk) pomiĊdzy badanymi czipsami, a wysokie wspóáczynniki zmiennoĞci powodują, Īe parametr ten nie jest miarodajny.
50
3.
4.
5.
G. Gozdecka i in.
Stwierdzono istotną ujemną korelacjĊ miĊdzy zawartoĞcią cukrów redukujących w bulwach ziemniaka (r = –0,53) a ich barwą ocenianą organoleptycznie.
Oceniana organoleptycznie tekstura czipsów jest istonie ujemnie skorelowana
z zawartoĞcią suchej masy i skrobi w bulwach ziemniaka.
Siáa maksymalna uzyskana proponowaną metodą instrumentalną jest istotnie
skorelowana z teksturą (r = –0,77) i oceną ogólną (r = –0,81) czipsów ziemniaczanych.
Literatura
ABONG G.O., OKOTH M.W., IMUNGI J.S., KABIRA J.N. 2011. Effect of slice Thickness and Frying Temperature on Color, Texture and Sensory Properties of Crisps
made from Four Kenyan Potato Cultivars. Am. J. Food Technol. 6 (9): 753–762.
CHOTKOWSKI J., STYPA I. 2010. Odmiany ziemniaków. Charakterystyka tabelaryczna. Zakáad Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka IHAR, Bonin (www.ihar.edu.pl/ing/
8aa32249.pdf).
GONDEK E., MARZEC A. 2009. WáaĞciwoĞci akustyczne i mechaniczne czipsów ziemniaczanych. InĪ. Rolnicza 2 (111): 43–48.
GRUDZIēSKA M., ZGÓRSKA K. 2008. Wpáyw zawartoĞci cukrów w bulwach ziemniaka na barwĊ czipsów. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 5 (60): 107–115.
JAKUBCZYK E., MARZEC A. 2006. WáaĞciwoĞci mechaniczne chrupkich/kruchych
ciastek. InĪ. Rolnicza 3: 31–38.
KITA A. 2002. The influence of potato chemical composition on crisp texture. Food
Chemistry 76: 173–179.
KITA A. 2006. Wpáyw wybranych parametrów technologicznych na jakoĞü smaĪonych produktów przekąskowych. Zeszyty Naukowe AR we Wrocáawiu 537.
KITA A., LISIēSKA G. 2004. Wpáyw rodzaju táuszczu smaĪalniczego na wáaĞciwoĞci
sensoryczne czipsów ziemniaczanych podczas przechowywania. ĩywnoĞü. Nauka.
Technologia. JakoĞü 1 (38): 55–64.
KREàOWSKA-KUàAS M. 1993. Badanie jakoĞci produktów spoĪywczych. PaĔstwowe
Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa.
LISIēSKA G. 1981. Wpáyw róĪnych czynników na skáad chemiczny bulw ziemniaka
i jakoĞü otrzymywanych z nich czipsów. Zeszyty Naukowe AR we Wrocáawiu, Rozprawy 31.
LUYTEN H., PLIJTER J.J., VAN VLIET T. 2004. Crispy/crunchy crusts of cellular solid foods: a literature review with discussion. Journal of Texture Studies. 35: 445–
–492.
MARZEC A. 2008. Tekstura ĪywnoĞci. CzĊĞü I – Wybrane metody instrumentalne.
Przemysá SpoĪywczy 2: 12–15.
MENDOZA F., DEJMEK P., AGUILERA J.M. 2007. Colour and image texture analysis
in classification of commercial potato chips. Food Research International 40: 1146–
–1154.
51
MOZOLEWSKI W. 2003. Badanie związków miĊdzy jakoĞcią odmian ziemniaka a jakoĞcią czipsów i frytek. Rozprawa habilitacyjna. Wydawnictwo UWM, Olsztyn.
MOZOLEWSKI W., WIECZOREK J., POMIANOWSKI J.F. 2011. Badania jakoĞci czipsów solonych. InĪ. Ap. Chem. 3 (50): 53–54.
PANASIEWICZ M. 2010. Nowoczesne metody badaĔ i oceny cech tekstualnych surowców i wyrobów miĊsnych. RzeĨnik Polski 1: 22–25.
PN-A-74780:1996 Przetwory ziemniaczane – smaĪone przekąski ziemniaczane.
Przewodnik po odmianach ziemniaka, 2012 (http://www.kws.pl/ca/fr/dqek/?
callerid =aaaaaaaaaaaaxku).
ROJO F.J., VINCENT J.F.V. 2009. Objective and subjective measurement of the crispness of crisps from four potato varieteies. Engineering Failure Analysis 16: 2698–
–2704.
ROUDAUT G., DACREMONT C., VALLES PAMIES B., COLAS B., LE MESTE M. 2002.
Crispness: critical review on sensory and material science approaches. Trends in
Food Science and Technology 13: 217–227.
SALVADOR A., VARELA P., SANZ T., FISZMAN S.M. 2009. Understanding potato chips
crispy texture by simultaneous fracture and acoustic measurements, and sensory
analysis. LWT – Food Sci. Technol. 42: 763–767.
SEGNINI S., DEJMEK P., ÖSTE R. 1999. Relationship between instrumental and sensory analysis of texture and color of potato chips. J. Texture Studies 30: 677–690.
SURMACKA-SZCZESNIAK A. 2002. Texture is a sensory property. Food Quality and
Preference 13: 215–225.
WILKINSON C., DIJKSTERHUIS G.B., MINEKUS M. 2000. From food structure to texture. Trends Food Science Technology 11: 442–450.
WÓJCIK-STOPCZYēSKA B., GRZESZCZUK M. 2003. Badanie jakoĞci prób czipsów
ziemniaczanych pochodzących z sieci handlowej. Acta Sci. Pol. 2 (2): 139–147.
WÓJTOWICZ A., BALTYN P. 2006. Ocena wybranych cech jakoĞciowych popularnych przekąsek ziemniaczanych. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 2 (47): 112–
–123.
WRÓBEL S. 2006. Wysyp odmian. Farmer.pl (www.farmer.pl/produkcja-roslinn/okopowe/ziemniaki/wysyp-odmian,983.html).
Sáowa kluczowe:
wáaĞciwoĞci mechaniczne, skáad chemiczny, czipsy ziemniaczane, jakoĞü organoleptyczna
Streszczenie
W pracy badano wáaĞciwoĞci mechaniczne czipsów otrzymanych z trzech odmian ziemniaka. W bulwach ziemniaka okreĞlono zawartoĞü suchej masy, skrobi
i cukrów redukujących, w czipsach oznaczono zawartoĞü táuszczu. Przeprowadzono ocenĊ organoleptyczną czipsów. Uzyskane wyniki poddano analizie korelacji.
52
G. Gozdecka i in.
Badania wáaĞciwoĞci mechanicznych czipsów wykonano z wykorzystaniem komory Kramera. Wyznaczono maksymalną siáĊ (Fmax), siáĊ pierwszego pĊkniĊcia
(Fk – kruchoĞü materiaáu) oraz pracĊ (W). Czipsy z poszczególnych odmian ziemniaka róĪniáy siĊ pod wzglĊdem wáaĞciwoĞci mechanicznych. Stwierdzono istotną,
dodatnią korelacjĊ pomiĊdzy zawartoĞcią skrobi a Fmax oraz zawartoĞcią táuszczu
w czipsach a pracą (W). SpoĞród badanych cech mechanicznych tylko Fmax jest
istotnie powiązana (korelacja ujemna) z teksturą ocenianą organoleptycznie i oceną
ogólną czipsów.
RELATIONSHIP BETWEEN SELECTED PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES
OF POTATO TUBERS AND TEXTURE OF POTATO CHIPS
GraĪyna Gozdecka, Joanna Kaniewska, Marek Isbrandt, Karolina Bandyszewska
Department of the Chemical and Food Technology and Apparatus
University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz
Key words:
mechanical properties, potato chips, organoleptic quality
Summary
In this paper the mechanical properties of potato chips made from three potatoes cultivars were studied. Content of dry weight, starch and reducing sugars
in potato tubers were determined. Content of fat were determined in potato chips.
Organoleptic assessment of obtained chips was also conducted. The study of the
mechanical properties of chips made by using Kramer chamber. Maximum force
(Fmax), which characterizes tested material hardness, strength, first crack (Fk – the
fragility of the material) and work (W) were determined. Chips from different potato cultivars differed in terms of mechanical properties. Analyzing the impact of the
chemical composition of potato tubers on the mechanical properties tested showed
significant positive correlation (0.80) between the starch content and the Fmax and
also the fat content in chips and work (W) (0.57). Among the studied mechanical
properties only Fmax, correlates significantly (negative correlation) with the consistency and organoleptic evaluation assessed the overall chips.
Dr inĪ. GraĪyna Gozdecka
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy
Wydziaá Technologii i InĪynierii Chemicznej
ul. Seminaryjna 3
85-326 BYDGOSZCZ
ZASTOSOWANIE OCENY KONSUMENCKIEJ
W OPRACOWANIU NOWYCH WYROBÓW SPOĩYWCZYCH
NA PRZYKàADZIE BATONU TYPU MUSLI
Danuta Jaworska, Aleksandra Pruska
Katedra Technologii Gastronomicznej i Higieny ĩywnoĞci
WstĊp
Panująca wĞród spoáeczeĔstwa moda na prowadzenie zdrowego i aktywnego
stylu Īycia i bycia „fit” powoduje zainteresowanie ĪywnoĞcią, która pomaga w zachowaniu dobrego samopoczucia i sprawnoĞci fizycznej. Natomiast duĪy pospiech,
kieruje konsumentów w stronĊ ĪywnoĞci gotowej do spoĪycia, którą moĪna szybko zaspokoiü gáód. Do tego typu produktów naleĪą wyroby przekąskowe, takie jak
batony zboĪowe, w tym batony musli, które są jedynie czĊĞcią segmentu batonów.
Rynek zdrowych przekąsek, mimo kryzysu, wciąĪ roĞnie. Wzrost ten spowodowany jest gáównie pojawianiem siĊ w tej grupie nowych produktów. SprzedaĪ batonów zboĪowych jest jednym z najszybciej wzrastających na przestrzeni ostatnich
lat, szczególnie w krajach rozwijających siĊ [PYCZAK-BRULIēSKA 2006]. Jak podają
analizy rynkowe, sprzedaĪ batonów zboĪowych w Polsce wciąĪ wzrasta [TUREK
i RATAJCZAK 2007; salesnews.pl. 2012].
Producenci teĪ coraz czĊĞciej wprowadzają na rynek tego typu produkty z wykorzystaniem surowców ekologicznych [STUS 2008]. PodkreĞlają naturalne pochodzenie swoich produktów, ich niski stopieĔ przetworzenia, zawartoĞü owoców, orzechów, nasion, wychodząc tym samym naprzeciw oczekiwaniom konsumentów.
Dokáadne poznanie czynników wpáywających na akceptacjĊ konsumencką,
a takĪe zaleĪnoĞci wystĊpujących miĊdzy nimi daje wiĊksze szanse osiągniĊcia
sukcesu podczas wprowadzania nowoĞci na rynek czy modyfikacji produktów istniejących na rynku [CZARNIECKA-SKUBINA i JAWORSKA 2007; BARYàKO-PIKIELNA
i MATUSZEWSKA 2009; JOHANN 2011]. Akceptacja ĪywnoĞci jest uwarunkowana
wieloma czynnikami. Są one od czasu wprowadzenia gospodarki wolnorynkowej
przedmiotem szerokiego zainteresowania producentów ĪywnoĞci. Sensoryczne badania konsumenckie powinny stanowiü waĪne narzĊdzie oceny pracy technologów
i innych specjalistów zaangaĪowanych w projektowanie produktów, gdyĪ są jednym z najlepszych sposobów badania poĪądalnoĞci i preferencji wzglĊdem produktów [BOMBOL i DĄBROWSKA 2006]. Wymagania i finalna akceptacja produktu przez
konsumentów decyduje o jego akceptacji bądĨ odrzuceniu [SOLHEIM i MCEVAN
1996]. Uzyskane wyniki takich badaĔ mogą wskazaü na koniecznoĞü dalszej mo-
54
D. Jaworska, A. Pruska
dyfikacji wyrobu przed wprowadzeniem go na rynek; mogą pomóc producentowi
w podjĊciu wáaĞciwej decyzji, chroniąc go przed ekonomiczną poraĪką.
W ostatnich latach konsumenci mają do czynienia z coraz bogatszym asortymentem produktów, dodatkowo co najmniej poáowa zakupów dokonywana jest
impulsowo, produkt musi wiĊc wzbudziü zainteresowanie potencjalnego nabywcy,
a w przypadku pierwszego zakupu dominującą rolĊ w tym wzglĊdzie przypisuje
siĊ wáaĞnie opakowaniu [ZIEMNICKA-NIEWCZAS 2007]. Cechami, które w takim samym stopniu wpáywają na zakup produktu, jak sam wyrób lub jego cena, są wygląd i funkcjonalnoĞü opakowania. Wedáug opinii JANKOWSKIEGO [2007] istnieje
duĪe prawdopodobieĔstwo, iĪ jeĞli opakowanie nie uzyska odpowiedniej akceptacji
konsumenta, produkt nie zostanie nabyty. Grafika opakowania powinna zaleĪeü od
rodzaju produktu, a odpowiedni dobór barw ma istotne znaczenie w jego postrzeganiu przez konsumenta (choü nie zawsze uĞwiadomiony) [SZNAJDER i SENAUER
1998; HALES 1999; GÓRSKA-WARSEWICZ 2003]. PoniewaĪ barwa ma istotny wpáyw
na wraĪenia i zachowanie czáowieka, zatem kaĪde opakowanie powinno mieü doborze przemyĞlaną kolorystykĊ podkreĞlającą walory produktu [JERZYK 2006]. Bardzo waĪnym detalem plastycznym opakowania są czĊsto ilustracje przedstawiające obraz produktu. Zdaniem MRUKA [1999] ilustracja produktu powinna wywoáaü
w kliencie pragnienie dokonania zakupu oraz umoĪliwiaü identyfikacjĊ wyrobu,
bez koniecznoĞci czytania napisów.
Wiadomo, Īe producenci ĪywnoĞci powinni wychodziü naprzeciw oczekiwaniom konsumentów i speániaü ich potrzeby, bo bez akceptacji konsumentów nie
odniosą zamierzonych sukcesów. Dlatego celem pracy byáa ocena jakoĞci batonu
przekąskowego musli, jako przykáadu nowego produktu wprowadzanego na rynek,
na podstawie wyników sensorycznych badaĔ konsumenckich. Dodatkowo ocenie
poddano opakowanie produktu oraz zainteresowanie konsumentów nabywaniem
badanego batonu.
Materiaá i metody
Materiaá i organizacja badaĔ
Zasadniczy materiaá do badaĔ stanowiá baton energetyczny typu musli wraz
z jego opakowaniem na potrzeby niniejszej pracy oznaczony kodem A. JakoĞü sensoryczna badanego produktu A, a takĪe jego opakowanie zostaáo ocenione w odniesieniu do produktu, oznaczonego w pracy jako baton B, wprowadzonego wczeĞniej
przez tego samego producenta, którego wielkoĞü sprzedaĪy zostaáa oceniona jako
zadowalająca. W tabeli 1 przedstawiono skáad surowcowy oraz wartoĞü odĪywczą
w 100 g wymienionych batonów na podstawie deklaracji producenta.
PoniewaĪ baton A dedykowany zostaá w szczególnoĞci osobom o zwiĊkszonym zapotrzebowaniu energetycznym (uzyskaá miĊdzy innymi takĪe rekomendacjĊ Polskiego Związku Narciarskiego), zatem I etap badaĔ zostaá przeprowadzony
wĞród 181-osobowej grupy uczestników Biegu Piastów, najwiĊkszego masowego
biegu narciarskiego w Polsce.
Po zestawieniu uzyskanych wyników I etapu, ze szczególnym wskazaniem
uwag o charakterze krytycznym, producent dokonaá moĪliwych modyfikacji i przeprowadzony zostaá II etap badania (produkt po modyfikacji oznaczono AA). W etapie oceny uczestniczyáa 181-osobowa grupa máodych konsumentów, studentów
ZASTOSOWANIE OCENY KONSUMENCKIEJ W OPRACOWANIU NOWYCH WYROBÓW... 55
Tabela 1; Table 1
Skáad surowcowy, wartoĞü energetyczna zawartoĞü biaáka, táuszczu, wĊglowodanów
oraz báonnika w badanych próbkach batonów
Components, energetic value, protein, carbohydrates, fat and fiber content
in tested samples
Skáad surowcowy
Components
Baton; Bar A
Baton; Bar B
melasa, páatki kukurydziane, páatki
owsiane, páatki jĊczmienne, morele
suszone, rodzynki, jabáko suszone,
páatki pszenne, olej kokosowy, mąka
pszenna razowa, ekspandowane
ziarno amarantusa, sezam,
siemiĊ lniane, wiórki kokosowe,
wodorowĊglan amonu
páatki owsiane, melasa, táuszcz
roĞlinny, páatki kukurydziane,
rodzynki, ziarna sezamu, wiórki
kokosowe, siemiĊ lniane,
ekspandowane ziarna amarantusa,
mąka pszenna razowa, biaáka jaj
w proszku, sól kuchenna
WartoĞü kaloryczna
Caloric value
kJ (kcal)
1543 (365)
1777 (424)
Biaáko; Protein (g)
6,0
10,0
WĊglowodany
Carbohydrates (g)
69,0
52 ,0
Táuszcz; Fat (g)
7,0
19,6
Báonnik; Fibre (g)
6,0
4,4
Wydziaáu Nauk o ĩywieniu Czáowieka i Konsumpcji, deklarujących okazjonalne
nabywanie tego typu produktów. W II etapie badania baton AA zostaá oceniany
w zestawieniu z produktem B tej firmy – ze wzglĊdów technicznych ocena batonu B nie byáa moĪliwa podczas sportowej imprezy masowej.
Metodyka przeprowadzonych badaĔ
Metoda parzysta. Celem zastosowania metody parzystej byáo wstĊpne okreĞlenie ogólnej róĪnicy w jakoĞci próbek batonów poddanych ocenie typu preferencji. Metoda parzysta zostaáa zastosowana do zbadania róĪnic w preferencji miĊdzy
batonami A i B. Oceniający byli proszeni o wskazanie na jedną z badanych próbek,
którą bardziej preferują. Oceniający nie mogli udzielaü odpowiedzi, Īe obydwie
próbki preferują w tym samym stopniu.
Metoda skalowania. Do oceny stopnia poĪądalnoĞci batonów A, AA i B zastosowano klasyczną dziewiĊciostopniową skalĊ hedoniczną [PERYAM i PILGRIM
1957] z oznaczeniami brzegowymi „9 – wyjątkowo poĪądana”, i „1 – wyjątkowo
niepoĪądana”.
Postawy konsumentów dotyczące wyglądu zaproponowanych opakowaĔ do
ocenianyh produktów oraz zainteresowanie nabywaniem przez nich produktów AA
i B okreĞlono przy zastosowaniu 5-punktowej skali z oznaczeniami: 1 – „zdecydowanie nie”, 5 – „zdecydowanie tak”.
Charakterystyka populacji biorącej udziaá w badaniu. W pierwszym etapie badaĔ produktu A wziĊáo udziaá 181 osób (62% mĊĪczyzn i 38% kobiet), które wyraziáy zgodĊ na udziaá w ocenie. Poáowa oceniających (49%) miaáa powyĪej
40 lat. W II etapie w ocenie produktu AA i B wziĊáo udziaá równieĪ 181 osób (86%
56
kobiet i 14% mĊĪczyzn). WiĊkszoĞü oceniających byáa w wieku poniĪej 40 lat.
Osoby, które wziĊáy udziaá w badaniu, deklarowaáy, Īe są konsumentami batonów
zboĪowych.
Przygotowanie i prezentacja próbek do badaĔ. W I etapie badaĔ, ze wzglĊdu na specyfikĊ miejsca przeprowadzania tego etapu, baton A byá rozdawany konsumentom w caáoĞci w jego oryginalnym opakowaniu. Oceniający byli proszeni
o dokonanie oceny sensorycznej otrzymanego produktu.
Próbki do II etapu badaĔ AA i B przygotowywane byáy w dniu oceny. W tym
celu wyjmowano produkty z opakowaĔ oryginalnych, dzielono na poáowĊ (po okoáo 25 g) i zamykano w bezwonnych, przezroczystych, plastikowych pojemnikach.
NastĊpnie próbki kodowano. Opakowania ocenianych produktów równieĪ kodowano i poddawano ocenie. KaĪdy oceniający otrzymywaá do oceny dwie zakodowane próbki i dwa opakowania produktów.
Warunki oceny. Pierwszy etap badaĔ przeprowadzony zostaá w terenie, dlatego teĪ nie byáo wpáywu na warunki oceny. Badania wstĊpne i II etap badaĔ odbyáy
siĊ w pomieszczeniach Katedry Techniki i Technologii Gastronomicznej SGGW.
Sale laboratoryjne byáy równomiernie oĞwietlone Ğwiatáem dziennym. W czasie
trwania oceny zminimalizowano haáas, Īeby nie rozpraszaü oceniających oraz ograniczono ich wzajemne porozumiewanie siĊ.
Metody statystyczne. Zebrane wyniki badaĔ opracowano za pomocą arkusza
kalkulacyjnego Microsoft Office Excel 2003 i Statistica 8.0. IstotnoĞü róĪnic okreĞlono, stosując jednoczynnikową analizĊ wariancji.
Wyniki i dyskusja
Etap badaĔ wstĊpnych
Wyniki oceny testu preferencji konsumentów (n = 100) wzglĊdem ocenianych
batonów, uzyskane z wykorzystaniem metody parzystej, wskazaáy, Īe wiĊkszoĞü
konsumentów preferowaáa produkt B (62 wskazania), podczas gdy produkt A uzyskaá 38 wskazaĔ. Wynik ten Ğwiadczyá o tym, Īe potencjalnie produkt B bardziej
odpowiada oczekiwaniom konsumenta w porównaniu z nowym produktem A.
Ocena jakoĞci sensorycznej batona A w I etapie badaĔ
Aby oceniü stopieĔ akceptacji produktu A badania przeprowadzono wĞród
grupy docelowej (181-osobowej grupy osób biorących udziaá w narciarskich zawodach biegowych). Ze wzglĊdu na warunki oceny nie byáo moĪliwe ocenianie dwóch
produktów. Uzyskana Ğrednia ocen przypadku produktu A wyniosáa 6,2. Rozkáad
uzyskanych wyników z uwzglĊdnieniem stopni skali hedonicznej przedstawiono na
rysunku 1. Wynik ten wskazuje, Īe jakoĞü produktu byáa poĪądana wĞród 46% oceniających. Grupa 18% ogóáu osób oceniáa produkt jako bardzo i wybitnie poĪądany. Produkt uzyskaá oceny poniĪej 5 i 5 w przypadku 11% konsumentów biorących
udziaá w badaniu (rys. 1).
Konsumenci zostali poproszeni takĪe o zgáoszenie uwag dotyczących ocenianego produktu. Grupa 27% oceniających nie miaáa Īadnych uwag na temat jakoĞci
sensorycznej ocenianego produktu. Pozytywne opinie gáównie dotyczyáy dobrego smaku ocenianego produktu (15% wskazaĔ). SpoĞród 231 zgáoszonych uwag
50
Częstotliwość; Frequency (%)
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
9
8
3
7
2
6
4
5
Stopnie skali hedonicznej; Degree of hedonic scale (1–9)
A
1
AA
WyjaĞnienie stopni skali / Explanation of scale degree: 9 – wyjątkowo poĪądana; like extremely, 8 – bardzo poĪądana; like very much, 7 – Ğrednio poĪądana; like moderately, 6 – nieco poĪądana; like slightly, 5 – ani poĪądana, ani niepoĪądana; neither like nor dislike, 4 – nieco niepoĪądana; dislike slightly,
3 – Ğrednio niepoĪądana; dislike moderately, 2 – bardzo niepoĪądana; dislike very much, 1 – wyjątkowo
niepoĪądana; dislike extremely.
Rys. 1.
StopieĔ akceptacji konsumenckiej batona A i AA z uwzglĊdnieniem poszczególnych stopni skali hedonicznej (n = 181)
Results of consumer acceptance of product A and AA in the terms of the degree
of the hedonic scale (n = 181)
Fig. 1.
wiĊkszoĞü (83%) miaáa charakter negatywny. Uwagi negatywne pogrupowano
i przedstawiono w postaci graficznej jako procent wskazaĔ oceniających (rys. 2).
NajwiĊcej konsumentów zgáaszaáo uwagi dotyczące nadmiernej twardoĞci produktu (19% wskazaĔ), nastĊpnie jego zbyt duĪej „wielkoĞci”, tj. nieodpowiedniego
ksztaátu produktu, utrudniającego jego konsumpcjĊ (15% wskazaĔ), oraz jego zbyt
suchej tekstury (10% wskazaĔ).
30
25
20
15
10
5
0
zbyt duży
too big
zbyt twardy
too tough
zbyt suchy
too dry
bez smaku przypalony
bland
burned
A
Rys. 2.
Fig. 2.
za słodki niesmaczny
too sweet
no tasty
AA
Konsumenckie uwagi o charakterze negatywnym odnoĞnie do badanego batona
A i AA
Consumer negative remarks regarding tested product A and AA
58
Ocena jakoĞci sensorycznej batona AA w II etapie badaĔ
Wyniki I etapu badania skáoniáy producenta do dokonania modyfikacji batona
A, która polegaáa na wiĊkszym rozdrobnieniu nasion (skáadników) produktu, ta cecha wydawaáa siĊ obniĪaü ocenĊ badanego produktu A. WielkoĞci batonu nie zmieniono ze wzglĊdu na wyĪsze koszty w procesie produkcji. Baton po zastosowanym
dodatkowym zabiegu technologicznym ponownie poddano ocenie. ĝrednia z ocen
produktu AA w drugim etapie badania, uzyskana z zastosowaniem metody hedonicznej, okazaáa siĊ byü niĪsza (5,5) niĪ przed jego zmianą (6,2). Rozkáad uzyskanych ocen z uwzglĊdnieniem stopni skali hedonicznej przedstawiono na rysunku 1
jako porównanie w stosunku do ocenianego produktu A.
Produkt AA uzyskaá na tym etapie wysokie oceny w przypadku 36% konsumentów, Ğrednie w przypadku 47% osób, natomiast niskie w przypadku 15% osób
uczestniczących w badaniu. WĞród ocen zaklasyfikowanych do wysokich najwiĊcej byáo okreĞleĔ jakoĞci sensorycznej produktu jako poĪądana (23% wskazaĔ),
wĞród Ğrednich – jako nieco niepoĪądana (15% wskazaĔ). Zgáaszane przez konsumentów pozytywne opinie byáy bardzo róĪne. NajczĊĞciej wymieniano: poĪądaną smakowitoĞü (14% wskazaĔ), odpowiednią sáodkoĞü (9% wskazaĔ), przyjemną
teksturĊ (8% wskazaĔ) oraz odpowiednią wilgotnoĞü (5% wskazaĔ).
Podobnie jak w I etapie uwagi negatywne pogrupowano i przedstawiono
w postaci graficznej jako procent wskazaĔ oceniających (rys. 2). WiĊkszoĞü negatywnych uwag byáa zbieĪna w obu etapach badaĔ. Analizując wyniki, zauwaĪono,
Īe zmniejszyáa siĊ istotnie liczba negatywnych uwag odnoĞnie do twardoĞci batonu.
W tym przypadku zasadniczo wzrosáa liczba uwag dotycząca nadmiernej suchoĞci
produktu (z 10 do 30%) oraz wraĪenia przypalenia (z 5 do 9%). Byü moĪe rozdrobnienie nasion powinno byü powiązane ze skróceniem obróbki cieplnej batonu,
a brak uwzglĊdnienia tego faktu spowodowaá nasilenie tych negatywnych uwag odnoĞnie do produktu AA, czyli wraĪenia suchoĞci i not przypalenia.
Porównanie jakoĞci sensorycznej batona AA w odniesieniu do batonu A i B
Stopnie skali; Degree of scale (1–9)
Porównanie Ğredniego stopnia akceptacji badanych produktów wykazaáo, Īe
baton B byá istotnie wyĪej oceniony (p < 0,05) w porównaniu z batonem AA. Ocena
batonu B byáa równieĪ wyĪsza od oceny batonu A, chociaĪ obliczona róĪnica okazaáa siĊ nieistotna statystycznie (rys. 3).
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Baton A
Rys. 3.
Fig. 3.
Baton AA
Baton B
Porównanie wyników stopnia akceptacji konsumenckiej badanych produktów
(n = 181)
Comparison of acceptance degree of tested samples (n = 181)
Podsumowując, naleĪy stwierdziü, Īe zabiegi technologiczne zastosowane
przez producenta spowodowaáy obniĪenie stopnia akceptacji batona AA w odniesieniu do produktu A, który w pierwszym etapie uzyskaá o 29% wiĊcej ocen wysokich (oceny 7, 8 i 9) w stosunku do drugiego etapu badania (rys. 1). Uzyskana niĪsza ocena zmodyfikowanego batona A wskazaáa, Īe zabiegi zastosowane
przez producenta nie przyniosáy zamierzonych rezultatów. NaleĪy zauwaĪyü, Īe
duĪa liczba oceniających z pierwszego etapu uprawiaáa aktywnie sport, dlatego teĪ
oczekiwaáa produktu, który nie tylko dodawaáby energii, ale takĪe byáby wygodny
w konsumpcji w trakcie uprawiania sportu, czyli o odpowiednim ksztaácie, wilgotnoĞci, twardoĞci. Natomiast grupa oceniających produkt po zmodyfikowaniu preferowaáa produkt z caáymi ziarnami i widocznymi skáadnikami receptury. StopieĔ
rozdrobnienia skáadników batonu AA w II etapie okazaá siĊ zbyt wysoki. NaleĪy
zaznaczyü, Īe osoby biorące udziaá w II etapie badaĔ to teĪ byli konsumenci deklarujący nabywanie tego typu produktów.
Ocena opakowaĔ oraz ocena zainteresowania nabywaniem ocenianych batonów
Wyniki oceny konsumenckiej wykazaáy, Īe opakowanie batona A nie byáo
akceptowane przez poáowĊ osób uczestniczących w ocenie (51%), z czego 15%
oceniających wskazaáo odpowiedĨ „zdecydowanie nie”, a 36% – „raczej nie”. Zupeánie inną postawĊ konsumentów zaobserwowano odnoĞnie do opakowania batona B. Opakowanie batona B podobaáo siĊ zdecydowanej wiĊkszoĞci oceniających
– odpowiedzi „zdecydowanie tak” i „raczej tak” stanowiáy 86% (rys. 4).
zdecydowanie tak
definitely yes
raczej tak
probably yes
ani tak, ani nie
neither yes nor no
raczej nie
probably no
zdecydowanie nie
defintely no
0
5
10
15
20
25
30
35
produkt; product AA
Rys. 4.
Fig. 4.
40
45
50
produkt; product B
Wyniki stopnia akceptacji opakowania badanych produktów (n = 181)
Results of acceptance level of tested packages of product (n = 181)
Wedáug oceniających opakowanie batona A nie speániáo funkcji opisanych na
wstĊpie, czyli miaáo nieodpowiednią grafikĊ i kolorystykĊ. Gáówną przyczyną negatywnej oceny byáy barwy opakowania, które zdaniem oceniających byáy „zbyt
smutne, szare” i przez to „maáo atrakcyjne”. Wedáug 16% oceniających opakowanie to nie przyciągnĊáoby uwagi klientów, a takĪe nie zachĊciáoby ich do nabycia
60
tego produktu (12% oceniających). CzĊĞü stwierdziáa, Īe zawartoĞü takiego opakowania kojarzy im siĊ z produktem typu instant. KilkanaĞcie osób (15% ogóáu) uwaĪaáo takĪe, Īe opakowanie to nie przypomina opakowania produktu spoĪywczego.
Natomiast kilku osobom (5%) przeszkadzaá fakt, Īe nie widaü byáo zawartoĞci opakowania.
JeĞli chodzi o zainteresowanie nabywaniem ocenianych batonów, to konsumenci deklarowali wiĊksze zainteresowanie nabywaniem produktu B. Produkt
ten zdecydowanie chciaáoby kupowaü 18% konsumentów, a „raczej tak” – 50,5%.
W przypadku drugiego ocenianego produktu (AA) wiĊkszoĞü oceniających nie wyraziáa zainteresowania zakupem (54% wskazaĔ), w tym 21% udzieliáo odpowiedzi
„zdecydowanie nie” i 33% osób – „raczej nie” (rys. 5).
zdecydowanie tak
definitely yes
raczej tak
probably yes
ani tak, ani nie
neither yes nor no
raczej nie
probably no
zdecydowanie nie
defintely no
0
10
20
30
40
50
60
produkt; product AA
Rys. 5.
Fig. 5.
produkt; product B
Deklaracje oceniających odnoĞnie do zainteresowania nabywaniem produktu
AA i B (n = 181)
Consumer’s statements regarding willingness of tested products AA and B purchase (n = 181)
Przeprowadzone badania wáasne potwierdzają, Īe wykorzystanie sensorycznych badaĔ konsumenckich jest Ĩródáem cennej wiedzy dla producenta. Zastosowanie analizy sensorycznej okazaáo siĊ pomocne na etapie badaĔ pilotaĪowych,
poniewaĪ pozwoliáo na identyfikacjĊ róĪniü miĊdzy zasadniczym materiaáem badawczym a produktem wytwarzanym wczeĞniej przez producenta. WaĪne miejsce
badaĔ konsumenckich w badaniach pilotaĪowych potwierdzają teĪ SIDEL i STONE
[1993] oraz MATUSZEWSKA [1992]. WyjątkowoĞü informacji uzyskanych z zastosowaniem badaĔ sensorycznych sprawia, Īe są one nieocenionym narzĊdziem badaĔ
nad powodzeniem nowych produktów na rynku. Wykorzystując badania sensoryczne, moĪna uzyskaü informacje, czy modyfikacja produktu wpáynie na podniesienie jego ogólnej akceptacji [MATUSZEWSKA 1992]. Zastosowanie metod sensorycz-
nych w badaniach konsumenckich dostarcza takĪe odpowiedzi na pytania, jakie
wyróĪniki jakoĞciowe i ich wzajemne powiązania wpáywają na konkretne reakcje
konsumenta na dany produkt [BARYàKO-PIKIELNA i KOSTYRA 2004]. Prowadzenie
badaĔ konsumenckich jest istotne równieĪ dlatego, Īe dziĊki nim moĪna poznaü
zachowania i preferencje konsumentów, które są decydującym czynnikiem wyboru
i akceptacji ĪywnoĞci. Informacje uzyskane w badaniach konsumenckich są cenną
wskazówką podczas opracowywania planu marketingowego oraz wprowadzania
nowych produktów na rynki i mają na celu ograniczenie ryzyka poraĪki.
Po analizie uzyskanych odpowiedzi producent podjąá decyzjĊ o produkcji batonu w wersji A, ale zastosowaá zupeánie inne opakowanie.
Wnioski
1.
2.
3.
Na podstawie uwag zgáoszonych w pierwszym etapie badaĔ i zastosowaniu
modyfikacji technologicznej w odniesieniu do badanego produktu stwierdzono brak zamierzonego efektu w postaci podwyĪszenia jego jakoĞci sensorycznej. Przyczyną uzyskania niskiego stopnia akceptacji badanego produktu byá
jego nieatrakcyjny wygląd, barwa i zbyt duĪy stopieĔ rozdrobnienia ziaren
zbóĪ.
Porównanie jakoĞci sensorycznej batona A po modyfikacji z produktem B
wykazaáo niĪsze preferencje odnoĞnie do badanego produktu w porównaniu
z produktem B bĊdącym juĪ w ofercie tej firmy. Dodatkowo w opinii oceniających opakowanie batona A nie podobaáo siĊ, nie zwracaáo uwagi i nie wzbudzaáo chĊci zakupu produktu, w przeciwieĔstwie do opakowania produktu B.
Zastosowanie badaĔ konsumenckich okazaáo siĊ byü uĪytecznym narzĊdziem
pozwalającym na poznanie zachowaĔ i postaw konsumentów odnoĞnie do badanego produktu, a takĪe byáo pomocne dla producenta w podjĊciu wáaĞciwych dziaáaĔ na etapie projektowania wyrobu.
Literatura
BARYàKO-PIKIELNA N., KOSTYRA E. 2004. Wspóáczesne trendy wyboru i akceptacji
ĪywnoĞci. Przemysá SpoĪywczy 58, 12: 3–10, 31.
BARYàKO-PIKIELNA N., MATUSZEWSKA I. 2009. Sensoryczne badania ĪywnoĞci.
Podstawy, metody, zastosowania. Wydawnictwo Naukowe PTTĩ, Kraków.
BOMBOL M., DĄBROWSKA A. 2006. Zachowania konsumentów na rynku produktów
ĪywnoĞciowych. Handel WewnĊtrzny, nr spec.: 24–31.
CZARNIECKA-SKUBINA E., JAWORSKA D. 2007. Wykorzystanie badaĔ konsumenckich
do projektowania i oceny nowych produktów ĪywnoĞciowych. ĩywienie Czáowieka
i Metabolizm 34, 3/4: 909–914.
GÓRSKA-WARSEWICZ H. 2003. Opakowania na rynku ĪywnoĞci. Przemysá SpoĪywczy 57, 8: 66–67, 85.
HALES C.F. 1999. Opakowanie jako instrument marketingu. Polskie Wydawnictwo
Ekonomiczne, Warszawa.
62
JANKOWSKI S. 2007. Walory wizualne opakowaĔ. Opakowanie 52, 3: 46–47.
JERZYK E. 2006. Nowoczesne opakowanie – design, funkcjonalnoĞü i informacje.
Opakowanie 51, 2: 24–26.
JOHANN M. 2011. Marketing sensoryczny. PostĊpy Techniki Przetwórstwa SpoĪywczego 2: 137–140.
MATUSZEWSKA I. 1992. Sensoryczne metody ocen konsumenckich – charakterystyka
i zastosowanie. Przemysá SpoĪywczy 46, 7: 166–169.
MRUK H. 1999. Opakowanie jako element strategii marketingowej. Opakowanie 44,
2: 6–10.
PERYAM D.R., PILGRIM F.J. 1957. Hedonic scale method of measuring food preferences. Food Technology 11: 9—14.
PYCZAK-BRULIēSKA M. 2006. Trendy. Batony musli w górĊ (pl.nielsen.com).
SIDEL J.L., STONE H. 1993. The role of sensory evaluation in the food industry. Food
Quality and Preference 4: 63–73.
SOLHEIM R., MCEWAN J. 1996. Badania konsumenckie – metody i zastosowania.
Przemysá SpoĪywczy 50, 12: 6–9.
STUS M. 2008. Coraz wiĊcej „zdrowych” sáodyczy. Przegląd Piekarski i Cukierniczy
54, 5: 60–63.
SZNAJDER M., SENAUER B. 1998. Zmieniający siĊ konsument ĪywnoĞci. Wydaw. Horyzont, PoznaĔ.
TUREK K., RATAJCZAK J. 2007. Rynek sáodyczy i sáonych przekąsek (www.poradnikhandlowca.com.pl).
ZIEMNICKA-NIEWCZAS J. 2007. Opakowanie Ĩródáem sukcesu. Opakowanie 52, 2:
30–32.
Sáowa kluczowe:
projektowanie wyrobu, batony musli, ocena konsumencka
Streszczenie
Celem pracy byáa ocena jakoĞci batonu przekąskowego musli, jako przykáadu
nowego produktu na rynku, z wykorzystaniem sensorycznych badaĔ konsumenckich. Badanie zostaáo przeprowadzone w dwóch grupach konsumentów (po 181
osób): pierwszą grupĊ stanowiáy osoby biorące udziaá w narciarskich zawodach
biegowych i drugą máodzi konsumenci deklarujący nabywanie tego typu wyrobów.
Po analizie pierwszej czĊĞci wyników i na podstawie negatywnych uwag zgáoszonych w pierwszym etapie badaĔ, a nastĊpnie po zastosowaniu modyfikacji technologicznej batonu przez producenta oceniano go powtórnie. W drugim etapie badania stwierdzono brak zamierzonego efektu w postaci podwyĪszenia jego jakoĞci
sensorycznej. Przyczyną uzyskania niskiego stopnia akceptacji badanego produktu
w drugim etapie badania byá jego nieatrakcyjny wygląd, barwa i zbyt duĪy stopieĔ
rozdrobnienia ziaren zbóĪ. Zastosowanie badaĔ konsumenckich okazaáo siĊ byü
uĪytecznym narzĊdziem pozwalającym poznanie zachowaĔ i postaw konsumentów
odnoĞnie do badanego produktu, a takĪe byáo pomocne dla producenta w podejmowaniu wáaĞciwych dziaáaĔ na etapie projektowania wyrobu.
CONSUMER STUDY FOR FOOD PRODUCT DEVELOPMENT ON THE
EXAMPLE OF MUESLI BARS
Danuta Jaworska, Aleksandra Pruska
Department of Food Gastronomy and Food Hygiene
Warsaw Agricultural University of Life Sciences – SGGW
Key words:
product development, muesli bars, consumer study
Summary
The aim of this study was to estimate quality of two kind of snack (muesli
bars) as a new product on the local market, using consumer study (sensory assessment). The test was conducted in two groups, both consisting of 181 consumers: the
first group of people taking part in a ski running competition and second group of
cereal snack consumers. After analysis of the first part of consumer sensory results
and implementing technological modification regarding consumers remarks, the
increase of product quality was not found. The main reason of the obtained result
could be unattractive appearance, colour and too high degree of cereal grains fragmentation. Using consumer studies was a proper tool for estimation of the sensory
quality of the tested products. It was also helpful for the producer in the stage of
food product development, thanks to the study the producer could take a appropriate marketing decision.
Mgr inĪ. Aleksandra Pruska
Katedra Technologii Gastronomicznej i Higieny ĩywnoĞci
02-787 WARSZAWA
WPàYW STĉĩENIA KWASU NADOCTOWEGO
NA ZDOLNOĝû KIEàKOWANIA NASION RZODKIEWKI
Joanna Kaniewska, Marta Páaczkowska, Wojciech Poüwiardowski
Katedra Technologii i Aparatury Przemysáu Chemicznego i SpoĪywczego
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
WstĊp
Nasiona bardzo czĊsto zawierają na swej okrywie lub – w przypadku jej
uszkodzenia – nawet na powierzchni liĞcieni patogeny, takie jak: bakterie, wirusy czy grzyby, których rozwój powoduje opóĨnienie kieákowania i nieprawidáowy
rozwój roĞliny lub caákowitą utratĊ zdolnoĞci kieákowania, uniemoĪliwiającą rozwój wegetatywny roĞliny. Gleba, w której wysiewa siĊ nasiona, moĪe takĪe zawieraü organizmy, które poraĪają nasiona i rozwijające siĊ roĞliny [MUNKVOLD i in.
2006]. ZakaĪenia te przenoszone są na rozwijające siĊ roĞliny, zmniejszając ich
wartoĞü i plony. Ochrona nasion i roĞlin przed mikroorganizmami chorobotwórczymi jest jednym z kierunków badaĔ inĪynierii rolniczej [STRANG 2005]. NajczĊĞciej
do ochrony materiaáu siewnego stosuje siĊ Ğrodki chemiczne, które mają na celu redukcjĊ lub eliminacjĊ czynników chorobotwórczych: bakterii, grzybów, wirusów,
szkodników.
OdkaĪanie nasion Ğrodkami chemicznymi powinno byü skuteczne w eliminacji
mikroorganizmów powodujących choroby roĞlin, ale takĪe bezpieczne w stosunku
do nasion, Ğrodowiska oraz ludzi i niedrogie w stosowaniu. Obecnie stosowane powierzchniowo Ğrodki do dezynfekcji nasion to: podchloryn sodu czy wapnia, kwas
octowy, kwas nadoctowy, kwas solny, nadtlenek wodoru, ozon czy ditlenek chloru
[KRAWCZYK i in. 2009; KANIEWSKA i in. 2010; POûWIARDOWSKI i in. 2010].
Kwas nadoctowy (PAA) jest silnym utleniaczem oddziaáującym na wiele mikroorganizmów [ZHAO i in. 2007]. Znalazá szerokie zastosowanie jako Ğrodek dezynfekujący w wielu gaáĊziach przemysáu spoĪywczego, np. przy myciu owoców
i warzyw, myciu powierzchni i opakowaĔ w browarnictwie czy mleczarstwie, wykorzystaniu przy usuwaniu biofilmów [BIERING 2003; PIEPIÓRKA 2008].
Prowadzone są równieĪ badania nad zastosowaniem roztworów kwasu nadoctowego w nasiennictwie. RAJKOWSKI i ASHURST [2009] do produkcji bezpiecznych
mikrobiologicznie kieáków lucerny stosowali 1-, 2- i 3-procentowy kwas nadoctowy. Uzyskano redukcjĊ wystĊpowania bakterii Salmonella o 1,5 log. Prowadzono
takĪe badania nad wypáywem kwasu nadoctowego na nasiona arbuza poraĪonego
bakteryjną plamistoĞcią (BFB) [HOPKINS i in. 2003]. Zastosowanie roztworu kwa-
66
J. Kaniewska, M. Páaczkowska, W. Poüwiardowski
su nadoctowego o stĊĪeniach od 320 do 16 800 g·ml–1 spowodowaáo eliminacjĊ
bakterii Acidovorax avenae i nie wpáynĊáo negatywnie na ĪywotnoĞü nasion arbuza,
a w wybranych stĊĪeniach PAA istotnie ją poprawiáo.
Celem pracy byáo zbadanie wpáywu roztworów kwasu nadoctowego
(CH3COOOH) na nasiona rzodkiewki (Raphanus sativus L.) odmiany Mila.
Materiaáy i metody
Badano ĪywotnoĞü nasion poddanych dziaáaniu kwasu nadoctowego o stĊĪeniu od 25 do 500 ppm w czasie od 5 do 360 minut. Materiaá do badaĔ stanowiáy
nasiona rzodkiewki (Raphanus sativus L.) odmiany Mila o zdolnoĞci kieákowania
wynoszącej 78%.
W badaniach stosowano preparat zawierający 15% kwasu nadoctowego
o handlowej nazwie Steridial W-15. Roztwór handlowy po uprzednim sprawdzeniu stĊĪenia PAA rozcieĔczano wodą destylowaną do zawartoĞci 25, 50, 125, 250
i 500 ppm kwasu nadoctowego. Oznaczanie zawartoĞci kwasu nadoctowego przebiegaáo wedáug procedury chiĔskiej normy GB 19104-2008. Pierwszy etap stanowi
manganometryczne oznaczenie nadtlenku wodoru. Po redukcji H2O2 nastĊpuje drugi etap, w którym zawartoĞü kwasu nadoctowego sprawdza siĊ za pomocą chemicznej analizy jodometrycznej. OznaczeĔ dokonywano w dwóch powtórzeniach.
Badania prowadzono w dwóch etapach. Pierwszy etap obejmowaá analizĊ
zmian stĊĪenia kwasu nadoctowego w przygotowanych roztworach w czasie 48 godzin od ich sporządzenia. Badano takĪe spadek zawartoĞci PAA w 10-procentowych
zawiesinach nasion rzodkiewki w czasie do 6 godzin. Drugi etap stanowiáy badania
jakoĞci nasion po obróbce w roztworach kwasu nadoctowego o zawartoĞci 25, 50,
125, 250 i 500 ppm PAA. Nasiona po moczeniu w roztworach kieákowano na bibule, oznaczając zdolnoĞü kieákowania po 3 i 6 dniach oraz zawartoĞü siewek nienormalnych zgodnie z normą PN-R-65950:1994. Wyniki przedstawiono jako Ğrednie.
W statystycznej ocenie wyników korzystano z jednoczynnikowej analizy wariancji,
a istotnoĞü róĪnic Ğrednich oznaczano za pomocą testu Tukeya przy poziomie istotnoĞci p < 0,05. ObliczeĔ dokonano w programie MS Office Excel 2003.
Zmiana zawartoĞci kwasu nadoctowego
Po sporządzeniu roztworów o 25, 50, 125, 250 i 500 ppm PAA przez 48 godzin
oznaczano zawartoĞü kwasu nadoctowego. Po 48 godzinach stĊĪenie roztworów
spadáo Ğrednio do 90% stĊĪenia początkowego. Roztwory byáy przetrzymywane
bez dostĊpu Ğwiatáa, w temperaturze pokojowej. Wyniki przedstawiono w tabeli 1
i na wykresie (rys. 1).
Od 12. godziny przechowywania zauwaĪono niewielki spadek zawartoĞci
kwasu nadoctowego. Takie zachowanie siĊ wodnych roztworów moĪe przemawiaü
za stosowaniem ich w przemyĞle. Badania wodnych roztworów ditlenku chloru
wykorzystywanych do odkaĪania nasion rzodkiewki wykazaáy ich mniejszą stabilnoĞü. Po 48 godzinach przechowywania stĊĪenie ClO2 w czystych roztworach malaáo do okoáo 60% zawartoĞci początkowej. KANIEWSKA i in. [2010] zaobserwowali, Īe obecnoĞü ditlenku chloru spadáa o poáowĊ po 7 dniach.
67
WPàYW STĉĩENIA KWASU NADOCTOWEGO...
Tabela 1; Table 1
Zmiana stĊĪenia roztworów kwasu nadoctowego w czasie przechowywania
Changing of peracetic acid concentration during storage
Czas przechowywania
Storage time
(min)
StĊĪenie kwasu nadoctowego w sporządzonych roztworach
Peracetic acid concentration in prepared solutions
(ppm)
0
500,0
250,0
125,0
50,0
25,0
5
463,0
236,3
122,0
48,8
24,4
15
462,0
221,2
116,5
48,1
24,1
30
461,9
218,3
112,7
47,1
23,7
60
461,5
216,5
111,4
46,5
23,3
180
458,8
214,7
109,9
46,5
22,9
360
458,4
212,5
109,6
46,2
22,9
720
455,2
210,9
109,0
46,0
22,8
1440
455,2
210,9
108,3
46,0
22,8
2880
455,2
210,9
108,3
46,0
22,8
100
Zawartość kwasu nadoctowego (%)
Content of peracetic acid (%)
95
90
85
500 ppm
80
250 ppm
75
125 ppm
70
65
50 ppm
60
25 ppm
55
50
0
Rys. 1.
Fig. 1.
6
12
18
24
30
Czas przechowywania (h)
Storage time (h)
36
42
48
Zmiana zawartoĞci kwasu nadoctowego w wodnych roztworach w czasie
Changing of peracetic acid in aqueous solutions during storage
Obserwowano zmianĊ stĊĪenia kwasu nadoctowego dla zawiesiny nasion
rzodkiewki. W tym celu do przygotowanych roztworów o stĊĪeniach początkowych 25, 50, 125, 250 i 500 ppm PAA dodawano nasiona rzodkiewki, tak aby stanowiáy 10% wagowych mieszaniny. Podczas moczenia nasion zawartoĞü kwasu
nadoctowego maleje Ğrednio do 25% jego początkowej zawartoĞci w roztworach.
NajwiĊkszy spadek stĊĪenia kwasu nadoctowego zaobserwowano w przypadku
roztworu o stĊĪeniu początkowym 500 ppm PAA. Wyniki zestawiono w tabeli 2
i na wykresie (rys. 2).
68
Tabela 2; Table 2
Zmiana zawartoĞci kwasu nadoctowego w 10-procentowych zawiesinach nasion rzodkiewki
Changing of peracetic acid content in 10% radish seed suspensions
Czas
ekspozycji
Exposure time
(min)
0
5
15
30
60
180
360
StĊĪenie kwasu nadoctowego w 10-procentowej zawiesinie nasion rzodkiewki
Peracetic acid concentration in 10% radish seed suspensions
(ppm)
500,0
496,9
457,3
419,3
347,1
195,7
80,3
250,0
249,7
237,5
207,7
171,9
119,2
66,4
125,0
124,5
104,0
103,0
84,0
51,9
27,4
50,0
46,0
40,8
37,5
25,9
17,5
17,5
25,0
22,1
20,1
18,0
16,7
11,3
6,6
Zawartość kwasu nadoctowego
Peracetic acid content (%)
100
90
500 ppm
80
250 ppm
70
125 ppm
60
50 ppm
50
25 ppm
40
30
20
10
0
0
Rys. 2.
Fig. 2.
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Czas ekspozycji (h)
Exposure time (h)
4
4,5
5
5,5
6
ZawartoĞü kwasu nadoctowego (PAA) w czasie moczenia w 10-procentowych
zawiesinach nasion rzodkiewki
Peracetic acid (PAA) content during soaking in 10% radish seed suspensions
ZawartoĞü kwasu nadoctowego w czasie moczenia maleje 4-krotnie po 6 godzinach. Rozkáad PAA ma związek z dziaáaniem na zanieczyszczenia obecne na
powierzchni nasion.
Badania wpáywu kwasu nadoctowego na zdolnoĞü kieákowania nasion
Nasiona, które stanowiáy 10-procentową zawiesinĊ, po 5, 15, 30, 60, 180
i 360 minutach oddzielano od roztworów, trzykrotnie obmywano wodą destylowaną przez 15 minut i suszono. Z tak przygotowanych nasion pobierano 3 × 100 sztuk
i testowano ich ĪywotnoĞü. Wyniki zestawiono w tabeli 3.
69
Tabela 3; Table 3
Kieákowanie nasion rzodkiewki moczonych w roztworach wodnych kwasu nadoctowego
Germination of radish seeds soaked in peracetic acid solution
Czas
obróbki
Treatement
time
(min)
StĊĪenie kwasu nadoctowego
Peracetic acid concentration
(ppm)
25
ZK3
(%)
50
ZK6
(%)
NN
(%)
ZK3
(%)
ZK6
(%)
125
NN
(%)
ZK3
(%)
ZK6
(%)
250
500
NN
(%)
ZK3
(%)
ZK6
(%)
NN
(%)
ZK3
(%)
ZK6
(%)
NN
(%)
5
52 bc 73 b
0a
45 ab 71 a
3b
42 a 75 ab
3b
19 b
61 b
13 b
23b
58 b
26 b
15
54 abc 69 bc
1a
31 abc 57 b
4 bc
39 a
70 b
7 bc
18 b
58 b
17 b
14 b
28 c
45 c
30
51 b 71 bc
1a
26 bc 51 bc 6 bc
38 a 71 bc
6b
11 c
30 c
27 c
8c
17 d
43 c
60
69 a
0a
22 c 44 bcd 3 b
40 a
0d
6d
16 b
0d
4e
20 b
180
360
86 a
51 b 73 abc
56 abc 66 c
KONTROLA 43 c
78 b
75 ac 14 bc
2a
14 d 45 cd
9c
1b
7d
10 c
0d
0e
0a
0d
0f
0a
0a
17 cd 32 d
7c
0b
5d
14 c
0d
0e
0a
0d
0f
0a
0a
43 a
0a
43 a
78 a
0a
43 a
78 a
0a
43 a
78 a
0a
78 a
ZK3 – zdolnoĞü kieákowania po 3. dniu; germination capacity after 3 days; ZK6 – zdolnoĞü kieákowania po
6. dniu; germination capacity after 6 days; NN – nasiona nienormalne; abnormal seed.
a, b, c, d, e, f – grupy jednorodne statystycznie dla danych parametrów przy p < 0,05 w kolumnach; statistic homogenueous groups by p < 0.05 in columns.
Wraz ze wzrostem stĊĪenia i wydáuĪeniem czasu przetrzymywania nasion
rzodkiewki w wodnych roztworach kwasu nadoctowego ĪywotnoĞü nasion pogarsza siĊ. Im wiĊksza zawartoĞü PAA, tym wiĊcej obecnych byáo siewek nienormalnych, czyli niedających zdrowej roĞliny. Najlepszy rezultat uzyskano przy obróbce
nasion rzodkiewki w roztworze o stĊĪeniu 25 ppm kwasu nadoctowego. Nie tylko
zaobserwowano wzrost zdolnoĞci kieákowania, czyli parametru opisującego iloĞü
nasion dających zdrowe siewki, ale takĪe wzrosáa energia kieákowania, mówiąca
o udziale nasion, które kieákują w ciągu krótkiego czasu.
Godzinne traktowanie wodnym roztworem o zawartoĞci 25 ppm PAA nie pogorszyáo zdolnoĞci kieákowania nasion w stosunku do nasion niepoddanych obróbce. Nasiona rzodkiewki charakteryzowaáy siĊ zdolnoĞcią kieákowania na poziomie
86%. PoprawĊ zdolnoĞci kieákowania uzyskaá HOPKINS i in. [2003] w przypadku
traktowania nasion arbuza. Po obróbce nasion przez 30 minut w roztworze PAA
o stĊĪeniach 320–1600 ppm iloĞü nasion kieákujących wzrosáa istotnie z 86% do
nawet 98%. Badano wpáyw innych Ğrodków chemicznych na nasiona rzodkiewki
[KANIEWSKA i in. 2010]. Uzyskano wzrost zdolnoĞci kieákowania z 51 do 74% po
godzinnej obróbce w roztworze ditlenku chloru o stĊĪeniu 200 ppm.
Wnioski
1.
2.
Traktowanie nasion rzodkiewki wodnym roztworem kwasu nadoctowego
o stĊĪeniu 25 ppm nie wpáywa na pogorszenie ich parametrów jakoĞciowych.
Obróbka nasion rzodkiewki za pomocą PAA pozwoliáa na uzyskanie zdolnoĞci kieákowania tych nasion na poziomie 86%, dopuszczającym materiaá siewny do obrotu.
70
3.
4.
Nasiona rzodkiewki poddane godzinnej obróbce w wodnym roztworze kwasu
nadoctowego o stĊĪeniu 25 ppm nie powodują powstawania siewek nienormalnych.
Wodne roztwory kwasu nadoctowego w zakresie stĊĪeĔ 25–500 ppm po okoáo
12 godzinach od sporządzenia charakteryzują siĊ 90-procentową zawartoĞcią
PAA w stosunku do stĊĪenia początkowego i przez kolejne 36 godzin stĊĪenie
nie ulegáo zmianie.
Literatura
BIERING H. 2003. 100 lat kwasu nadoctowego. Stara substancja z nowymi perspektywami. CzĊĞü II. Higiena 5(2): 15–17.
GB 19104-2008 Metodyka oznaczania zawartoĞci kwasu nadoctowego.
HOPKINS D.L., THOMPSON C.M., HILGREN J., LOVIC B. 2003. Wet seed treatment
with peroxyacetic acid for the control of bacterial fruit blotch and other seedborne
diseases of watermelon. Plant Disease 87: 1495–1499.
KANIEWSKA J., DOMORADZKI M., POûWIARDOWSKI W. 2010. Przygotowywanie nasion do produkcji kieáków konsumpcyjnych. Acta Agrophysica 16 (2): 315–325.
KRAWCZYK K., MAûKOWIAK-SOCHACKA A., ZWOLIēSKA A. 2009. Wpáyw powszechnie stosowanych metod dezynfekcji na kieákowanie nasion pomidora. Progress in
Plant Protection / PostĊpy w Ochronie RoĞlin 49 (3): 1291–1297.
MUNKVOLD G., SWEETS L., WINTERSTEEN W. 2006. Iowa Commercial Pesticide
Applicator Manual. Category 4. Seed Treatment. Publish Iowa State University of
Science and Technology: 7–12.
PIEPIÓRKA J. 2008. Analiza zanieczyszczeĔ oraz dobór Ğrodków myjąco-dezynfekujących. Przemysá SpoĪywczy 62 (2): 20–26.
PN-R-65950:1994 Materiaá siewny. Metoda badania nasion.
POûWIARDOWSKI W., KANIEWSKA J., DOMORADZKI M., KORPAL W. 2010. OdkaĪanie nasion marchwi podchlorynem sodowym. Zeszyty Problemowe PostĊpów Nauk
Rolniczych 546: 279–285.
RAJKOWSKI K.T., ASHURST K. 2009. Use of 1% peroxyacetic acid sanitizer in an airmixing wash basin to remove bacterial pathogens from seeds. Foodborne Pathogenes
and Disease 6 (9): 1041–1046.
STRANG H. 2005. Changes and Challenges Facing Modern Crop Protection. New
Discoveries in Agrochemicals. Chapter 1: 2–16.
ZHAO X., ZHANG T., ZHOU Y., LIU D. 2007. Preparation of peracetic acid from hydrogen peroxide. Part I: Kinetics for peracetic acid synthesis and hydrolysis. Journal
of Molecular Catalysis A: Chemical 271: 246–252.
Sáowa kluczowe:
71
nasiona rzodkiewki, kwas nadooctowy, jakoĞü nasion
Streszczenie
W pracy podjĊto badania kwasu nadoctowego (PAA) i wpáywu jego wodnych
roztworów na jakoĞü nasion rzodkiewki (Raphanus sativus L.) odmiany Mila. Sporządzono roztwory o zawartoĞci 25, 50, 125, 250 i 500 ppm CH3COOOH. Scharakteryzowano trwaáoĞü kwasu nadoctowego w czasie przechowywania i w czasie odkaĪania 10-procentowych zawiesin nasion. Wpáyw na jakoĞü nasion badano,
analizując ich kieákowanie. Wyznaczono zdolnoĞü kieákowania nasion przetrzymywanych w wodnych roztworach kwasu nadoctowego w czasie od 5 do 360 minut.
StĊĪenie kwasu nadoctowego w wodnych roztworach maleje do okoáo 90% stĊĪenia początkowego w czasie 48 godzin od przygotowania. W przypadku 10-procentowych zawiesin nasion rzodkiewki maleje do Ğrednio 25% jego początkowej
zawartoĞci. JakoĞü nasion nie pogorszyáa siĊ w porównaniu z nasionami niepoddanymi obróbce po 60 minutach w roztworze o zawartoĞci 25 ppm PAA. ZdolnoĞü
kieákowania po 6. dniu wynosiáa 86%. Wraz z wydáuĪeniem czasu obróbki i zawartoĞci PAA zwiĊksza siĊ iloĞü siewek nienormalnych.
INFLUENCE OF PERACETIC ACID SOLUTIONS ON RADISH SEED
QUALITY
Joanna Kaniewska, Marta Páaczkowska, Wojciech Poüwiardowski
Department of the Chemical and Food Technology and Apparatus
University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz
Key words:
radish seed, peracetic acid, seeds quality
Summary
This work presents the study of peracetic acid (PAA) and its impact on the
quality radish seeds (Raphanus sativus L.) cultivar Mila. Prepared solutions contained 25, 50, 125, 250 and 500 ppm CH3COOOH. Stability of peracetic acid during
storage and during decontamination of 10% suspensions of seeds was characterized.
Effect on seed quality was studied by analyzing their germination. Germination capacity of treated in peracetic acid solution over a period of 5 to 360 min was studied. The concentration of peracetic acid in aqueous solutions decreases to about
90% of the initial concentration within 48 hours of preparation. In the case of 10%
radish seed suspensions decreases to approximately 25% of its initial content. Seed
quality has not changed after 60 minutes soaking in the solution containing 25 ppm
PAA in comparison with not treated seeds. Germination capacity after 6 days was
86%. With the increase in processing time and the content of PAA increases the
number of abnormal seedlings.
72
Mgr inĪ. Joanna Kaniewska
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy
Wydziaá Technologii i InĪynierii Chemicznej
ul. Seminaryjna 3
85-326 BYDGOSZCZ
email: [email protected]
ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII FT-IR
DO MONITOROWANIA REAKCJI TRANSESTRYFIKACJI
OLEJU RZEPAKOWEGO METANOLEM
Magdalena Reder, Katarzyna Sujka, Piotr KoczoĔ
Katera Chemii
WstĊp
Spektroskopia w podczerwieni polega na rejestracji i analizie widm oscylacyjnych badanych substancji. Wprowadzenie transformacji Fouriera (FT-IR) umoĪliwiáo szybszą, wygodniejszą i bardziej dokáadną rejestracjĊ, a nastĊpnie obróbkĊ
uzyskanych danych spektralnych. FT-IR pozwala na Ğledzenie zmian, jakim ulegają
róĪne wiązania podczas przebiegu reakcji chemicznych, oraz identyfikacjĊ produktów powstaáych w wyniku tych reakcji [VAN DE VOORT i in. 1998].
Transestryfikacja táuszczów metanolem jest powszechnie stosowana do produkcji estrów metylowych kwasów táuszczowych (FAME – Fatty Acid Methyl
Esters), wykorzystywanych jako biopaliwo do silników wysokoprĊĪnych (biodiesel). Substratami reakcji mogą byü róĪne rodzaje olejów jadalnych, w Polsce zazwyczaj stosuje siĊ olej rzepakowy. W ostatnich latach do produkcji biodiesla zapoczątkowano wykorzystywanie odpadowych olejów jadalnych, takich jak oleje
posmaĪalnicze [SZEJA i in. 2005; MOSIO-MOSIEWSKI i in. 2007]. NajczĊĞciej stosowanymi katalizatorami reakcji transestryfikacji są substancje zasadowe (np.
KOH, NaOH, CH3ONa i CH3OK). Interakcja katalizatora z alkoholem prowadzi
do powstania aktywnego alkoholanu, który przyáącza siĊ do grupy karbonylowej
táuszczu, tworząc póáprodukt. NastĊpnie w wyniku przegrupowania elektronów nastĊpuje rozpad póáproduktu na anion diglicerydowy oraz ester metylowy kwasu
táuszczowego. Proces zachodzi cyklicznie do momentu powstania gliceryny oraz
estrów metylowych kwasów táuszczowych [MEHER 2006].
W ostatnich latach przeprowadzono wiele badaĔ nad zastosowaniem spektroskopii w bliskiej i Ğredniej podczerwieni do Ğledzenia procesu otrzymywania biodiesla [MOCKEL i THOMAS 1992; KNOTHE 2000; ZAGONEL i in. 2004; ZHENG i in.
2004; SIATIS i in. 2006]. Jedną z kluczowych zalet metody jest moĪliwoĞü wykorzystania jej do szybkiej analizy at-line oraz on-line.
Celem niniejszej pracy byáo okreĞlenie moĪliwoĞci zastosowania spektroskopii FT-IR do monitorowania reakcji transestryfikacji, bez potrzeby przygotowania
próbki przed analizą.
74
M. Reder, K. Sujka, P. KoczoĔ
Materiaá i metody
Materiaáem do badaĔ byáy dwie marki rafinowanego oleju rzepakowego wiodących polskich producentów. Oleje zostaáy zakupione w sklepach na terenie Warszawy.
Reakcje transestryfikacji prowadzono przez 1 godzinĊ w temperaturze 60°C,
w kolbie stoĪkowej na 100 ml umieszczonej w áaĨni wodnej z wytrząsarką. Do
podgrzanego (do 60°C) oleju roĞlinnego dodawano roztwór wodorotlenku potasu
(cz., zawartoĞü min 85%) w alkoholu metylowym (cz.d.a., zawartoĞü min 99,99%).
Reagenty zmieszano w stosunku molowym (olej/alkohol/katalizator): 1/7,4/0,3.
Reakcje przeprowadzono w trzech powtórzeniach.
RejestracjĊ widm w podczerwieni przeprowadzono, wykorzystując technikĊ
transmisyjną w filmie pomiĊdzy páytkami KRS. Oznaczenia wykonano za pomocą
spektrometru Perkin Elmer System 2000, sterowanego programem komputerowym
GRAMS Research. Zastosowano zakres spektralny od 4000 cm–1 do 370 cm–1 oraz
rozdzielczoĞü 4 cm–1.
Widma mieszaniny reakcyjnej rejestrowano:
przed rozpoczĊciem reakcji,
po 15 minutach od rozpoczĊcia reakcji (górna frakcja),
po 60 minutach od rozpoczĊcia reakcji (górna frakcja).
ObróbkĊ graficzną widm wykonano w programie komputerowym Thermo
GRAMS AI.
Wyniki i dyskusja
Po 15 minutach od rozpoczĊcia reakcji zaobserwowano rozdziaá na dwie frakcje: górną – estrową, oraz dolną – glicerynową. Gliceryna, bĊdąca produktem odpadowym, przechodzi z górnej frakcji do dolnej na drodze sedymentacji. Proces ten
moĪe trwaü do 16 godzin po zakoĔczeniu reakcji. Dolna frakcja mieszaniny reakcyjnej, oprócz gliceryny, zawiera równieĪ od 40 do 60% skáadników, takich jak: metanol, wolne kwasy táuszczowe czy mydáa [KOTOWSKI i in. 1994; MATYSCHOK 2001].
Wedáug informacji dostĊpnych w literaturze w zakresie spektralnym 1800–
1050 cm–1 (rys. 1) istnieje kilka charakterystycznych pasm w podczerwieni, pozwalających odróĪniü estry metylowe kwasów táuszczowych od odpowiadających im
triacylogliceroli. Pasma te wystĊpują przy czĊstoĞciach: 1730, 1436, 1377, 1363
i 1100 cm–1 [ZAGONEL i in. 2004; ZHENG i in. 2004; SIATIS i in. 2006]. W obrĊbie
tych zakresów spektralnych zaobserwowano róĪnice pomiĊdzy widmami badanych
mieszanin reakcyjnych, jednak nie byáy one proporcjonalne do wzrastającej iloĞci
FAME w próbce, wynikającej z przebiegu reakcji. Próbki górnej frakcji mieszaniny reakcyjnej pobrane do oznaczenia w podczerwieni nie zostaáy poddane Īadnym procesom oczyszczania przed rejestracją widm. Oznacza to, Īe badana ciecz,
oprócz utworzonych FAME, zawieraáa równieĪ niewielką iloĞü metanolu, gliceryny, katalizatora oraz mono- i diacylogliceroli. ObecnoĞü tych związków mogáa byü
przyczyną sáabej korelacji danych opisujących przebieg reakcji z danymi spektralnymi z tych zakresów.
ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII FT-IR DO MONITOROWANIA REAKCJI...
75
15 min
przed estryfikacją
Rys. 1.
Fig. 1.
Widmo RSO_1 przed estryfikacją oraz po 15 minutach od rozpoczĊcia reakcji
w zakresie spektralnym 1800–1050 cm–1
The spectrum of RSO_1, after 15 minutes since reaction start, in spectral range
1800–1050 cm–1
Zaobserwowano istotne zmiany w zakresie spektralnym 1620–1520 cm–1 (rys. 2).
Wraz z wydáuĪeniem czasu reakcji zanotowano wyraĨny wzrost intensywnoĞci pasma przy czĊstoĞci 1569 cm–1. ZaleĪnoĞü ta wystąpiáa w przypadku obu badanych
olejów rzepakowych. Wedáug danych literaturowych w tym zakresie spektralnym
wystĊpuje pasmo asymetrycznych drgaĔ rozciągających C–O w jonie karboksylanowym. Absorbcja ta wynika z mezomerii, która spowodowana jest równocennoĞcią
wiązaĔ C–O w grupie karboksylowej [ZIELIēSKI i RAJCA 2000; IBRAHIM i in. 2005].
przed estryfikacją
15 min
30 min
45 min
60 min
Rys. 2.
Fig. 2.
Widmo RSO_1 w zakresie spektralnym 1620–1520 cm–1
The spectrum of RSO_1 in spectral range 1620–1520 cm–1
W przypadku jednego z badanych olejów rzepakowych (RSO_1) w zakresie
spektralnym 660–380 cm–1 wystąpiáy róĪnice pomiĊdzy widmami mieszanin reakcyjnych pobranych w okreĞlonych odstĊpach czasu od rozpoczĊcia transestryfikacji. Oleje rzepakowe wykorzystane w pracy pochodziáy od dwóch róĪnych producentów i moĪliwe jest, Īe nieznacznie róĪniáy siĊ skáadem kwasów táuszczowych,
a tym samym strukturą atomów w áaĔcuchu wĊglowym. Byü moĪe niewielka róĪnica w skáadzie jest powodem braku zmian w zakresie spektralnym 660–380 cm–1
w przypadku drugiego oleju rzepakowego.
76
ZauwaĪono zmiany w paĞmie o liczbie falowej 588 cm–1. Po 15, 30, 45 minutach od rozpoczĊcia reakcji zaobserwowano zmianĊ ksztaátu pasma, po 60 minutach, w porównaniu z poprzedzającymi punktami pomiarowymi, intensywnoĞü
pasma ulegáa znacznemu zwiĊkszeniu (rys. 3). Analogiczne zmiany wystąpiáy równieĪ w przypadku pasma przy czĊstoĞci 439 cm–1 (rys. 4).
przed estryfikacją
15 min
30 min
45 min
60 min
Rys. 3.
Fig. 3.
przed estryfikacją
15 min
30 min
45 min
60 min
Rys. 4.
Fig. 4.
Podsumowanie
Na widmach badanych mieszanin w zakresie spektralnym 1640–1500 cm–1
wystąpiáy róĪnice związane z czasem przebiegu reakcji transestryfikacji. Wskazuje
to na moĪliwoĞü wykorzystania tego zakresu spektralnego do monitorowania przebiegu reakcji. Zmiany w wyĪej wymienionym zakresie spektralnym są związane
z powstawaniem lub zanikaniem wiązaĔ chemicznych, a wiĊc tworzeniem siĊ nowych związków chemicznych i degradacją związków obecnych w badanych mieszaninach.
ZASTOSOWANIE SPEKTROSKOPII FT-IR DO MONITOROWANIA REAKCJI...
77
Przy czĊstoĞciach 1730, 1436, 1377, 1363 i 1100 cm–1 nie zanotowano zmian
proporcjonalnych do wzrastającej iloĞci FAME w próbkach badanych mieszanin
reakcyjnych. Wskazuje to na fakt, Īe informacje z tego zakresu spektralnego nie
mogą byü wykorzystane do kontroli transestryfikacji bez wczeĞniejszego przygotowania próbki do analizy.
RóĪnice spektralne w zakresie 660–380 cm–1 zaobserwowano tylko dla jednego z badanych olejów rzepakowych (RSO_1), najprawdopodobniej zakres ten
jest przydatny do kontrolowania przebiegu transestryfikacji w przypadku tego tylko oleju.
Literatura
IBRAHIM M., ABDALLAH N., DIAA ELDIN K. 2005. Density functional theory and
FTIR spectroscopic study of carboxyl group. Indian J. Pure Appl. Phys. 43 (12): 911–
917.
KNOTHE G. 2000. Monitoring a Progressing Transesterification Reaction by FiberOptic Near Infrared Spectroscopy with Correlation to 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. J. Am. Oil Chem. Soc. 77 (5): 489–193.
KOTOWSKI W., LUCKE B., TIETZE B., PETRACH A. 1994. Reestryfikacja i fluidalny
kraking katalityczny oleju rzepakowego. Przemysá Chem. 128 (4): 128–131.
MATYSCHOK H. 2001. Odnawialne oparte na olejach roĞlinnych alternatywne paliwa dla silników wysokoprĊĪnych. Chemik 59 (3): 59–65.
MEHER L.C., VIDYA-SAGAR D., NAIK S.N. 2006. Technical aspects of biodiesel production by transesterification. Renew. Sust. Energ. Rev. 10: 248–268.
MOCKEL W.D., THOMAS M.P. 1992. Determination of transesterification reaction
endpoint using NIR spectroscopy. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 1681: 220–230.
MOSIO-MOSIEWSKI J., MORAWSKI I., WARZAàA M. 2007. Biopaliwa z táuszczów odpadowych. Przemysá Chem. 86 (5): 391–396.
SIATIS N.G., KIMBARIS A.C., PAPPAS C.S., TARANTILLIS P.A., POLISSIOU M.G.
2006. Improvement of Biodiesel Production Based on the Application of Ultrasound:
Monitoring of the Procedure by FTIR Spectroscopy. J. Am. Oil Chem. Soc. 83 (1):
53–57.
SZEJA W., HEHLMAN J., GLADOS M., BORODEēKO A. 2005. Proces ciągáego otrzymywania estrów metylowych kwasów táuszczowych. Przemysá Chem. 84 (6): 414–
–416.
VAN DE VOORT F.R., SEDMAN J., ASHRAF A., ISMAIL A.A. 1998. Edible oil analysis
by FTIR spectroscopy. Lab. Robot. Autom. 8 (4): 205–212.
ZAGONEL G.F., PERALTA-ZAMORA P., RAMOS L.P. 2004. Multivariate monitoring of
soybean oil ethanolysis by FTIR. Talanta 63 (4): 1021–1025.
ZHENG S., MCLEAN D.D., KATES M. 2004. A comparison of attenuated total reflectance-FTIR spectroscopy and GPC for monitoring biodiesel production. J. Am. Oil
Chem. Soc. 81 (6): 599–603.
ZIELIēSKI W., RAJCA A. 2000. Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych. WNT, Warszawa.
78
Sáowa kluczowe:
podczerwieĔ, spektroskopia, transestryfikacja, FT-IR, oleje
jadalne
Streszczenie
W pracy podjĊto próbĊ okreĞlenia moĪliwoĞci zastosowania spektroskopii
FT-IR do monitorowania reakcji transestryfikacji oleju rzepakowego, bez potrzeby
przygotowania próbki przed analizą. Materiaáem do badaĔ byáy dwie marki rafinowanego oleju rzepakowego. ReakcjĊ transestryfikacji prowadzono w 60°C przez
godzinĊ. Widma mieszanin reakcyjnych rejestrowano: przed reakcją oraz po 15, 30,
45 i 60 minutach od rozpoczĊcia reakcji, w zakresie spektralnym 4000–380 cm–1.
Analiza spektralna wykazaáa, Īe w zakresie spektralnym 1640–1500 cm–1 wystąpiáy róĪnice pomiĊdzy widmami badanych mieszanin, proporcjonalne do czasu transestryfikacji.
THE APPLICATION OF FT-IR SPECTROSCOPY FOR MONITORING
TRANSESTERIFICATION OF RAPESEED OIL USING METHANOL
AND POTASSIUM METHYLATE AS CATALYST
Magdalena Reder, Katarzyna Sujka, Piotr KoczoĔ
Department of Chemistry
Key words:
spectroscopy, infrared, FT-IR, transesterification, edible oils
Summary
The aim of this research was to define the possibility of application of FT-IR
spectroscopy for monitoring transesterification reaction, without the need of sample
preparation prior to analysis. The study was performed using two different brands
of refined rapeseed oils. Transesterification was carried out in 60°C for 1 hour,
samples of reaction mixture were collected for spectra registration before the reaction had started and after 15, 30, 45, 60 minutes since reaction started. Spectra of
samples were registered in spectral range 4000–380 cm–1. Spectral analysis showed
that differences occurred between the spectra of studied mixtures in spectral range
1640–1500 cm–1. Those changes were relative to reaction time.
Mgr inĪ. Magdalena Reder
Zakáad Chemii ĩywnoĞci
02-776 WARSZAWA
PROCESOWA CHARAKTERYSTYKA LIOFILIZACJI
PIECZAREK WYKONANA Z WYKORZYSTANIEM
RÓĩNICOWEJ KALORYMETRII SKANINGOWEJ
Maágorzata Serowik
Instytut InĪynierii Rolniczej
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocáawiu
WstĊp
Zakres zmian fizycznych, biochemicznych, chemicznych i mikrobiologicznych, zachodzących w czasie przechowywania ĪywnoĞci, moĪna ograniczyü
w znacznym stopniu przez zmniejszenie zawartoĞci wody lub przeprowadzenie
wody wolnej w wodĊ związaną, niedostĊpną dla wymienionych przemian pogarszających jakoĞü ĪywnoĞci [SIKORSKI 2000]. Jednym ze sposobów konserwacji
ĪywnoĞci i materiaáów biologicznych jest liofilizacja. DziĊki temu, Īe produkt jest
suszony ze stanu zamroĪonego i w niskiej temperaturze nie ulegają degradacji jego
najcenniejsze skáadniki (witaminy, biaáka, skáadniki mineralne) oraz zachowywane są wáaĞciwoĞci organoleptyczne. ZnajomoĞü temperatury przemian fazowych
skáadników ĪywnoĞci uáatwia dobór optymalnych parametrów procesu suszenia,
a tym samym pozwala zmniejszyü koszty procesu [CIURZYēSKA i in. 2011]. Temperatura zeszklenia (Tg) jest jedną z waĪnych wielkoĞci charakteryzujących bezpostaciowe ciaáo staáe [PAàACHA i SITKIEWICZ 2008] i od lat przyciąga zainteresowanie badaczy [KUMAGAI 2009]. WartoĞü temperatury zeszklenia wysuszonego
materiaáu biologicznego okreĞla optymalne warunki, które zapewniają stabilnoĞü
produktu [ABBAS i in. 2010]. Powszechnie wykorzystywaną termoanalityczną techniką pomiarową do mierzenia Tg jest DSC (Differential Scanning Calorimetry).
Istotą analizy termicznej jest charakterystyka okreĞlonych cech materiaáu w funkcji
temperatury i czasu, przy zaáoĪonym programie temperaturowym. Pod wpáywem
zmian temperatury (ogrzewanie, cháodzenie) materiaáy zmieniają swoje ciepáo wáaĞciwe oraz mogą ulegaü przemianom fizycznym (np. zeszklenie, odszklenie, krystalizacja, topnienie, przemiany polimorficzne lub chemiczne) [SZECHYēSKA-HEDBA i HEDBA 2011].
W badaniach wykorzystano grzyby wyĪsze, poniewaĪ stanowią one cenne
Ĩródáo witamin, nienasyconych kwasów táuszczowych, biaáka, báonnika. MoĪna
wykorzystaü je w produkcji ĪywnoĞci funkcjonalnej oraz nutraceutyków [KALBARCZYK i RADZKI 2009].
80
M. Serowik
Celem pracy byáo scharakteryzowanie krzywych przemian za pomocą funkcji
matematycznych, wyznaczenie temperatury Tg’ dla pieczarek, zapewniającej stabilnoĞü podczas sublimacji krysztaáów lodu oraz okreĞlenie wilgotnoĞci krytycznej
wyznaczającej początek okresu dosuszania.
Materiaá i metody
Materiaáem poddanym badaniom byáy pieczarki uprawne dwuzarodnikowe
(Agaricus bisporus) odmiany kremowej. Plastry pieczarek zamraĪano w komorze
zamraĪalniczej z szybkoĞcią 1°C·min–1. do temperatury –25°C, a nastĊpnie suszono sublimacyjnie. Podczas procesu liofilizacji temperatura páyty grzejnej wynosiáa 30°C, a ciĞnienie w komorze suszenia utrzymywano na poziomie 25 Pa. Proces
suszenia prowadzono przez 24 h, koĔcowa wilgotnoĞü pieczarek wynosiáa 10%.
NastĊpnie materiaá poddawano odpowiednio dosuszaniu lub nawilĪaniu celem uzyskania Īądanego przedziaáu wilgotnoĞci (2,5–91,0%). Eksperymenty prowadzono,
wykorzystując metodĊ róĪnicowej kalorymetrii skaningowej za pomocą zestawu
firmy Mettler Toledo DSC 821. Próbki do badaĔ wycinano z czĊĞci kapeluszowej
pieczarek w postaci cienkich krąĪków, a nastĊpnie umieszczano je w aluminiowych
tygielkach. Pojemniki napeánione badanym materiaáem osadzano w gáowicy kalorymetru obok pustego naczyĔka wzorcowego. Próbki zamraĪano do temperatury
–80°C, a nastĊpnie ogrzewano do 90°C, przy prĊdkoĞci skanowania w obu procesach 5°C·min–1. Przebieg topnienia rejestrowano w ukáadzie wspóárzĊdnych strumieĔ ciepáa – temperatura. Uzyskane krzywe wykorzystano do wyznaczenia temperatury zeszklenia i topnienia. TemperaturĊ topnienia odczytano jako szczyt piku
endotermicznego, natomiast zmiana przebiegu linii bazowej termogramu oznacza
temperaturĊ przemiany szklistej (Tg – midpoint).
Wyniki i dyskusja
Przemiany fazowe w liofilizowanych pieczarkach ilustruje rysunek 1, na którym wykreĞlono przebieg wyznaczonej temperatury zeszklenia (Tg’) i topnienia
(Tm) w funkcji wilgotnoĞci materiaáu.
Krzywa topnienia (Tm) okreĞla stan równowagi pomiĊdzy cieczą i krysztaáami lodu. PoniĪej linii temperatury zeszklenia (Tg’) koĔczy siĊ wzrost krysztaáów
lodu, a pozostaáy roztwór miĊdzykrystaliczny uzyskuje maksymalne stĊĪenie substancji rozpuszczonych i wykazuje cechy materiaáu amorficznego (szkáa). Dalsze
obniĪanie temperatury pociąga za sobą przecháodzenie zagĊszczonej cieczy i szybki wzrost jej lepkoĞci. PomiĊdzy krysztaáami lodu tworzy siĊ struktura podobna do
szkáa. Krzywa zeszklenia (Tg) wyznacza granicĊ pomiĊdzy materiaáem zawierającym mieszaninĊ krysztaáów lodu i szkáa a szkáem. Wraz ze spadkiem wilgotnoĞci
pieczarek nastĊpuje obniĪenie temperatury topnienia (Tm). Jest to spowodowane
wzrostem koncentracji soli mineralnych i zawartych skáadników rozpuszczalnych.
ZaleĪnoĞü tej temperatury od wilgotnoĞci badanego materiaáu dobrze opisuje funkcja logarytmiczna w postaci Tm = 17,173 lnW – 74,089, gdzie R2 = 0,995. WartoĞü temperatury zeszklenia (Tg’) nie zaleĪy w znacznym stopniu od wilgotnoĞci pieczarek i ksztaátuje siĊ ona na poziomie –34°C. Krzywą zaleĪnoĞci Tg’ od
81
PROCESOWA CHARAKTERYSTYKA LIOFILIZACJI PIECZAREK...
t (°C)
45
Tm
Tg'
30
Tg
15
0
–15
–30
–45
–60
90
Rys. 1.
Fig. 1.
80
70
60
50
40
30
20
10
0
W (%)
Wpáyw temperatury na przemiany fazowe wody dla pieczarek
The effect of temperature on water phase changes of for mushrooms
wilgotnoĞci materiaáu przybliĪono funkcją liniową postaci Tg’ = –0,064W – 30,505
(R2 = 0,8890). Usuwanie wilgoci z materiaáu powoduje wzrost temperatury zeszklenia amorficznej matrycy (Tg). Dla pieczarek wartoĞü Tg dobrze opisuje równanie Tg = –50,384 + 92,288 exp (–W/7,213), przy wspóáczynniku R2 = 0,999. Jest
to spowodowane rosnącym usieciowaniem, co pociąga za sobą ograniczenie ruchów wewnątrzcząsteczkowych i miĊdzycząsteczkowych w badanym materiale roĞlinnym. WilgotnoĞü materiaáu w punkcie przeciĊcia krzywych (Tg = Tg’) nazwana
jest wilgotnoĞcią krytyczną (Wkr). Woda zawarta w materiale o mniejszej wilgotnoĞci niĪ Wkr tworzy wraz ze związkami w niej rozpuszczonymi roztwór caákowicie amorficzny, czyli pozbawiony wody w formie krystalicznej [ROOS 1995].
Wyznaczona w badaniach wáasnych wartoĞü wilgotnoĞci krytycznej pieczarek wynosi 12%. W tabeli 1 zestawiono wyniki badaĔ wykonanych dla czosnku i selera
[KRAMKOWSKI 2001a, b] z wynikami badaĔ wáasnych przeprowadzonych dla pieczarek.
RozbieĪnoĞü wyników eksperymentów wykonanych dla pieczarek, czosnku
i selera potwierdza záoĪony charakter przemian chemicznych wody, zachodzących
w materiaáach roĞlinnych, oraz znaczący wpáyw temperatury na zachowanie ich
struktury, jak równieĪ na trwaáoĞü podczas przechowywania juĪ wysuszonego produktu zapewniającą wysoką jakoĞü.
Na termografach DSC zaobserwowano równieĪ pojawienie siĊ dodatkowych
pików przemian fazowych dla pieczarek (rys. 2). Przemiany byáy charakterystyczne dla pieczarek suszonych metodą sublimacyjną. WystĊpują one w przedziale temperatury dodatniej, dla wilgotnoĞci materiaáu nieprzekraczającej 55%. W tabeli 2
zestawiono temperaturĊ wystĊpowania piku przemiany dla kaĪdej wilgotnoĞci.
82
M. Serowik
Tabela 1; Table 1
Równania regresji charakteryzujące przebieg zaleĪnoĞci temperatury
pieczarek, czosnku [KRAMKOWSKI 2001a] i selera [KRAMKOWSKI 2001b]
od ich wilgotnoĞci i odpowiadające im wartoĞci wspóáczynnika determinacji R2
Regression equations characterizing the course of the relation between temperature
of mushrooms, garlic [KRAMKOWSKI 2001a] and celery [KRAMKOWSKI 2001b]
and their moisture contents, and the corresponding values of determination coefficient R2
Pieczarki
Mushrooms
Czosnek
Garlic
Seler
Celery
Tg’ = –0,064W – 30,505
R2 = 0,8890
Tg’ = 0,0009x2 + 0,182x í
– 17,496
R2 = 0,981
brak danych
Tm = 17,173ln(W) – 74,089
R2 = 0,995
Tm = í0,0079x2 + 1,2464x í
– 48,436
R2 = 0,965
Tm = í67,173x2 + 127,89x í
– 60,622
R2 = 0,967
Tg = í50,384 +
+ 92,288 exp (–W/7,213)
R2 = 0,999
–
brak danych
Wkr = 12%
Wkr = 26%
Wkr = 22%
Rys. 2.
Fig. 2.
Wykresy przemian fazowych pieczarek o róĪnej wilgotnoĞci: a = 7,5%;
b = 11,8%; c = 19,6%; d = 24,0%; e = 51,5%; f = 53,5%
Diagrams of phase changes mushrooms for different moisture: a = 7,5%;
b = 11,8%; c = 19,6%; d = 24,0%; e = 51,5%; f = 53,5%
83
Tabela 2; Table 2
Temperatura wystĊpowania piku w przemianie fazowej
dla pieczarek przy wybranej wilgotnoĞci
Temperatures for the occurrence of the peak in the phase change
for mushrooms at selected moisture contents
Oznaczenia krzywych na termogramach DSC (rys. 2)
Curves on DSC thermograms (Fig. 2)
a
b
c
d
e
f
W (%)
t (°C)
7,5
11,8
19,6
24,0
51,5
53,5
89,96
89,46
79,58
76,32
41,28
36,01
Zachodząca przemiana jest przemianą odwracalną. Wraz ze wzrostem zawartoĞci wody w pieczarkach pik przemiany przesuwa siĊ ku niĪszej temperaturze.
Dla wilgotnoĞci 7,5% szczyt piku przemiany odczytano dla temperatury 89,96°C,
natomiast dla wilgotnoĞci 53,5% pik przesunąá siĊ ku niĪszej wartoĞci temperatury
(36,01°C). Powierzchnia piku ma tendencjĊ malejącą wraz ze wzrostem wilgotnoĞci analizowanego materiaáu. WystĊpowania dodatkowej przemiany nie stwierdzono w przypadku analizy innych materiaáów roĞlinnych. Prawdopodobnie jest to
związane z nietypową budową pieczarek jako przedstawiciela grzybów. Zasadnicza
róĪnica polega na tym, Īe materiaáem budulcowym roĞlin jest celuloza, w grzybach
tĊ funkcjĊ peáni chityna, z kolei materiaáem zapasowym w roĞlinach jest skrobia,
a w grzybach mannit. Na wystĊpowanie piku moĪe wiĊc mieü wpáyw odmienny
skáad chemiczny wewnĊtrznej struktury tkanki roĞlinnej.
Wnioski
1.
2.
3.
4.
5.
WartoĞü temperatury zeszklenia stĊĪonego roztworu miĊdzykrystalicznego
(Tg’) dla pieczarek ksztaátuje siĊ Ğrednio na poziomie –34°C. Utrzymanie materiaáu w tej temperaturze podczas pierwszego okresu dosuszania zapewnia
stabilnoĞü struktury i ogranicza niszczące dziaáanie krysztaáów lodu.
Wyznaczona wartoĞü wilgotnoĞci krytycznej pieczarek wynosi okoáo 12%
masowych. Otrzymana wartoĞü potwierdza dane literaturowe, wedáug których
zawartoĞü wody w suszonych grzybach nie powinna przekraczaü 12%. Jest to
wielkoĞü charakteryzująca początek okresu dosuszania materiaáu.
Temperatura zeszklenia (Tg’) i temperatura topnienia (Tm) dają siĊ scharakteryzowaü za pomocą równaĔ matematycznych o wysokim wspóáczynniku determinacji R2.
Wyniki badaĔ wáasnych dla pieczarek w zestawieniu z wynikami uzyskanymi
przez innych autorów dla czosnku i selera zachowują podobny przebieg krzywych Tg’, Tm i Tg, lecz w innym zakresie temperatury i wilgotnoĞci.
Na krzywych przebiegu ciepáa wáaĞciwego pieczarek zaobserwowano dodatkowe piki przemiany, co nie jest charakterystyczne dla wybranych materiaáów
porównawczych – czosnku i selera.
84
M. Serowik
Literatura
ABBAS K.A., LASEKAN O., KHALIL S. 2010. The significance of glass transition temperature in processing of selected fried food products: A review. Modern Applied
Science 4, 5.
CIURZYēSKA A., LENART A., SIEMIĄTKOWSKA M. 2011. Wpáyw odwadniania osmotycznego na barwĊ i wáaĞciwoĞci mechaniczne liofilizowanych truskawek. Acta
Agrophysica 17 (1): 17–32.
KALBARCZYK J., RADZKI W. 2009. Uprawiane grzyby wyĪsze jako cenny skáadnik
diety oraz Ĩródáo substancji aktywnych biologicznie. Herba Polonica 55, 4.
KRAMKOWSKI R., KAMIēSKI E., SEROWIK M. 2001a. Characterisation of garlic freeze drying with the use of differential scanning calorimetry. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Food Science and Technology 4, 2.
KRAMKOWSKI R., GAWLIK P., PEROē S. 2001b. Wykorzystanie róĪnicowej kalorymetrii skaningowej do okreĞlenia optymalnych parametrów suszenia sublimacyjnego
selera korzeniowego. InĪynieria Rolnicza 12 (32): 145–151.
PAàACHA Z., SITKIEWICZ I. 2008. Temperatura przemiany szklistej – parametr stabilnoĞci ĪywnoĞci. Przemysá SpoĪywczy 9: 32–37.
ROOS Y. 1995. Characterization of Food Polymers Using State Diagrams. Journal of
Food Engineering 24: 339–360.
SIKORSKI Z.E. i in. 2000. Chemia ĪywnoĞci. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne,
Warszawa.
SZECHYēSKA-HEDBA M., HEDBA M. 2011. Analiza termiczna w badaniach materiaáów biologicznych. Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej. ĝrodowisko 6.
Sáowa kluczowe:
liofilizacja, róĪnicowa kalorymetria skaningowa (DSC), pieczarki, temperatura topnienia, temperatura zeszklenia
Streszczenie
Wykonano procesową charakterystykĊ liofilizacji pieczarek z wykorzystaniem róĪnicowej kalorymetrii skaningowej DSC. Badaniom poddano pieczarki
rasy kremowa (Agaricus bisporus) o wilgotnoĞci w zakresie od 2,5 do 91,0% i temperaturze od –80 do 90°C. Przemiany fazowe wody zawartej w badanym materiale
rozpatrywano na poziomie krystalizacji (przejĞcie wody w lód) oraz witryfikacji
(przejĞcie zagĊszczonego roztworu miĊdzykrystalicznego w bezpostaciowe ciaáo
staáe). TemperaturĊ topnienia krysztaáów lodu (Tm) oraz temperaturĊ zeszklenia
(Tg’) odczytywano z zarejestrowanych termografów. TemperaturĊ zeszklenia i temperaturĊ topnienia scharakteryzowano za pomocą równaĔ matematycznych ĞciĞle
związanych z wilgotnoĞcią pieczarek. Dla pieczarek wyznaczono wilgotnoĞü krytyczną stanowiącą początek okresu dosuszania.
85
CHARACTERISATION OF MUSHROOMS FREEZE DRYING PROCESS
WITH THE USE OF DIFFERENTIAL SCANNING CALORIMETRY
Maágorzata Serowik
Institute of Agricultural Engineering
Wroclaw University of Environmental and Sciences
Key words:
freeze-drying process, differential scanning calorimetry (DSC), cultivated mushrooms, melting temperature, vitrification temperature
Summary
A process characterization of mushroom freeze drying was performed with
the use of differential scanning calorimetry DSC. The studies referred to cultivated
mushrooms of the cream variety (Agaricus bisporus) with moisture contents ranging from 2.5 to 91.0% wet basis and the temperature from –80 to 90°C. Phase transformations of water contained in the studied material were observed on the level
of crystallization (transition of water into ice) and vitrification (transition of condensed intercrystalline solution into the amorphous solid). The melting temperature
of ice crystals and the vitrification temperature (Tg’) were read from the registered
thermographs. Vitrification temperature and melting temperature were characterized by means of mathematical equations closely connected with the moisture of
cultivated mushrooms. The critical moisture content constituting the beginning of
the drying-up period was determined for mushrooms.
Mgr inĪ. Maágorzata Serowik
Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocáawiu
Instytut InĪynierii Rolniczej
ul. CheámoĔskiego 37/41
51-630 WROCàAW
WPàYW DODATKU PàATKÓW JĉCZMIENNYCH
NA JAKOĝû CIASTA I PIECZYWA PSZENNEGO
Maágorzata Sobczyk
Zakáad Technologii ZbóĪ
WstĊp
Pieczywo w codziennej diecie czáowieka stanowi okoáo 70% wszystkich spoĪywanych produktów zboĪowych i jest niezwykle waĪne, jaki rodzaj pieczywa
spoĪywamy. Znaczny udziaá pieczywa w caáodobowej racji pokarmowej wymaga
dobrego zbilansowania w nim skáadników odĪywczych, energetycznych, budulcowych i regulujących, niezbĊdnych do prawidáowego funkcjonowania organizmu
[KAWKA 2010]. W ostatnich latach obserwuje siĊ coraz szersze zastosowanie tzw.
zbóĪ niechlebowych (owies i jĊczmieĔ) oraz nasion roĞlin prozdrowotnych, które oprócz walorów smakowo-zapachowych podnoszą wartoĞü odĪywczą pieczywa
[BAIK i ULLRICH 2008; KAWKA 2009; DZIKI i in. 2010; SOBCZYK i in. 2010].
JĊczmieĔ, w odróĪnieniu od zbóĪ chlebowych, cechuje siĊ mniejszą zawartoĞcią sacharydów, w szczególnoĞci skrobi, oraz wiĊkszą iloĞcią nieskrobiowych
polisacharydów: ȕ-glukanów i pentozanów, stanowiących istotne skáadniki báonnika pokarmowego [KAWKA 2010]. Udokumentowano, Īe rozpuszczalne substancje
báonnika pokarmowego korzystnie oddziaáują na ukáad pokarmowy, wskaĨnik glikemiczny i gospodarkĊ lipidową w organizmie czáowieka [MARKLINDER i in. 1996;
OTLES i CAGINDI 2006; BAIK i ULLRICH 2008; KAWKA i GÓRECKA 2010]. W ostatnich latach w FDA (Food and Drug Administration – Agencja ds. ĩywnoĞci i Leków) udowodniono [IZYDORCZYK i in. 2008], Īe ziarno jĊczmienia oraz jego przetwory zmniejszają ryzyko choroby wieĔcowej.
Stosowanie produktów z jĊczmienia, jako zamienników mąki chlebowej w produkcji pieczywa, wymaga modyfikacji zarówno receptur, jak i procesu technologicznego. Rodzaj produktu jĊczmiennego, jego procentowy udziaá w masie ciasta,
metoda prowadzenia ciasta wpáywają na zróĪnicowanie wskaĨników jakoĞciowych
ciasta oraz pieczywa [CZUBASZEK i KAROLINI-SKARADZIēSKA 2005; BAIK i ULLRICH
2008; KAWKA i GÓRECKA 2010]. Obecnie są trzy argumenty przemawiające za stosowaniem produktów z jĊczmienia bogatych m.in. w báonnik pokarmowy do wyrobów piekarskich, a mianowicie: zwiĊkszenie zawartoĞci báonnika pokarmowego,
zmniejszenie wartoĞci energetycznej wyrobu i przedáuĪenie ĞwieĪoĞci. Dodawanie
jednak zbyt duĪej iloĞci produktów jĊczmiennych moĪe siĊ przyczyniaü do nieko-
88
M. Sobczyk
rzystnych zmian cech fizyczno-chemicznych, stąd wydaje siĊ celowe okreĞlenie
iloĞci i rodzaju produktów jĊczmiennych dodawanych do produkcji pieczywa.
Celem pracy byáo zbadanie wpáywu dodatku caáych i rozdrobnionych báyskawicznych páatków jĊczmiennych na jakoĞü ciasta i pieczywa pszennego.
Materiaá i metody
Materiaá badawczy stanowiáo pieczywo uzyskane z mąki pszennej „Szymanowskiej” typu 550 z 5-, 10-, 15-procentowym dodatkiem páatków jĊczmiennych
báyskawicznych caáych i rozdrobnionych w stosunku do mąki.
Mąka pszenna pochodziáa z „Polskich Máynów” S.A., a báyskawiczne páatki
jĊczmienne z firmy Melvit S.A. Páatki byáy dodawane w postaci naturalnej (w caáoĞci) i rozdrobnionej w máynku typu Wĩ-1.
WáaĞciwoĞci fizyczno-chemiczne mąki okreĞlono, oznaczając: wilgotnoĞü –
metodą suszenia [PN-ISO 712:2002], zawartoĞü biaáka ogóáem metodą Kiejdahla
(N × 5,7) przy zastosowaniu aparatu Foss Tecator typ 1002 [PN-75/A-04018], wydajnoĞü i jakoĞü glutenu mokrego [PN-93/A-74042/03] oraz kwasowoĞü metodą
miareczkową [PN-60/A-74007].
Charakterystyka reologiczna ciasta pszennego i pszenno-jĊczmiennego obejmowaáa analizĊ farinograficzną przy uĪyciu farinografu Brabendera. InterpretacjĊ
farinografów przeprowadzono metodą AACC [PN-ISO 5530-1:1999], a liczbĊ opadania – w aparacie Falling Number1400 [PN-ISO 3093: 1996/A21:2000]. Próbny
wypiek przeprowadzono metodą jednofazową, dodając do mąki 3% droĪdĪy i 1,5%
soli oraz wodĊ do uzyskania wydajnoĞci ciasta 165%. NastĊpnie ciasto poddawano fermentacji przez 90 min w 30°C, z przebiciem po 60 min. Dzielono je na kĊsy
o masie 250 g i umieszczano w foremkach. Czas rozrostu koĔcowego byá uzaleĪniony od dodatku, trwaá do momentu wyroĞniĊcia kĊsa powyĪej 1 cm nad foremkĊ.
Wypiek prowadzono przez 30 min w temperaturze 230°C.
Uzyskane pieczywo waĪono dwa razy: bezpoĞrednio po wyjĊciu z pieca i po
24 h od wypieku w celu okreĞlenia straty piecowej caákowitej. ObjĊtoĞü pieczywa
mierzono z uĪyciem materiaáów sypkich (nasion rzepaku) [JAKUBCZYK i HABER
1983]. Zmierzono równieĪ porowatoĞü miĊkiszu oraz jego twardoĞü po 24, 48 i 72
godzinach przechowywania pod folią. Pomiar przeprowadzono na analizatorze tekstury TA-XT2i z programem komputerowym Stable Micro System. Podczas oznaczenia siáy Ğciskania uĪyto trzpienia cylindrycznego o Ğrednicy 25 mm, który zagáĊbiaá siĊ w miĊkisz kromki z prĊdkoĞcią 1 mm na 1 s.
Uzyskane wyniki opracowano statystycznie, korzystając z programu Statgraphics Plus 4.1. OcenĊ istotnoĞci róĪnic pomiĊdzy wartoĞciami Ğrednimi okreĞlano
za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji przy poziomie istotnoĞci Į = 0,05,
a najmniejszą istotną róĪnicĊ wyznaczono testem Tukeya.
Wyniki i dyskusja
Mąka jest gáównym skáadnikiem pieczywa, co powoduje, Īe jej jakoĞü ma
decydujący wpáyw na uzyskany produkt. Jej cechy fizyczno-chemiczne pozwalają
oceniü, jakie moĪe byü jej przeznaczenie. W tabeli 1 przedstawiono wyniki oceny
jakoĞci mąki pszennej typu 550.
89
WPàYW DODATKU PàATKÓW JĉCZMIENNYCH...
Tabela 1; Table 1
Wyniki oceny jakoĞci mąki pszennej typu 550
Results of wheat flour type 550 quality evaluation
Lp.
No
Cecha mąki
Flour parametr
Jednostka
Unit
WartoĞci Ğrednie
Mean values
1
WilgotnoĞü
Moisture
%
14,4
2
ZawartoĞü biaáka ogóáem
Protein content
%
10,5
3
ZawartoĞü glutenu mokrego
Wet gluten yield
%
28,7
4
RozpáywalnoĞü glutenu
Gluten spreadability
mm
5,2
5
Liczba glutenowa
Gluten number
–
47,7
6
ElastycznoĞü glutenu
Gluten elasticity
°elastycznoĞci
°elastic
II
7
KwasowoĞü
Acidity
°kw
2,9
Podstawowym parametrem Ğwiadczącym o jakoĞci mąki jest jej wilgotnoĞü,
która zgodnie z wymaganiami zamieszczonymi w normie PN-A-74022:2003 nie
powinna przekraczaü 15%. Badana mąka cechowaáa siĊ wilgotnoĞcią 14,4%.
ZawartoĞü biaáka ogóáem jest waĪnym wskaĨnikiem cech fizyczno-chemicznych mąki i wpáywa na jej wartoĞü wypiekową. Badana mąka zawieraáa 10,5%
biaáka ogóáem. SpoĞród biaáek mąki pszennej najwaĪniejsze są biaáka proste, gliadyna i glutenina, które w poáączeniu z wodą tworzą kompleks zwany glutenem.
To wáaĞnie wydajnoĞü i jakoĞü glutenu zapewniają ciastu elastycznoĞü i pozwalają
uzyskaü gąbczastą strukturĊ miĊkiszu pieczywa. W przypadku mąki pszennej typu
550 wydajnoĞü glutenu nie powinna byü mniejsza niĪ 25%. Z badanej mąki wymyto 28,7% glutenu mokrego, co byáo zgodne z wymaganiami zawartymi w normie
PN-A-74022:2003. Z charakterystyki parametrów jakoĞciowych stosowanej mąki
pszennej typu 550 wynika, Īe wykazywaáa ona dobre wáaĞciwoĞci wypiekowe wymagane do produkcji pieczywa pszennego [AMBROZIAK 1998; PN-A-74022:2003]
potwierdzają to takĪe wyniki analizy farinograficznej (tab. 2).
Jedną z najwaĪniejszych cech ciasta, szczególnie z punktu widzenia opáacalnoĞci produkcji, jest wodocháonnoĞü, czyli zdolnoĞü mąki do wiązania wody przy
zachowaniu optymalnej konsystencji ciasta. ZaleĪy ona przede wszystkim od iloĞci
i jakoĞci substancji biaákowych odpowiedzialnych za tworzenie siatki glutenowej,
skrobi i granulacji mąki, a takĪe obróbki termicznej produktów jĊczmiennych stosowanych jako jej zamienniki [PIESIEWICZ i in. 1998; KAWKA 2004; BAIK i ULLRICH
2008].
UĪyta w badaniach mąka wykazywaáa Ğrednią (54,9%) wodocháonnoĞü, co
mogáo byü przyczyną Ğredniej zawartoĞci biaáka i Ğredniej jego jakoĞci. ĝrednia zawartoĞü glutenu i jego Ğrednia jakoĞü mogáy byü przyczyną nie za dáugich czasów
rozwoju i staáoĞci ciasta, odpowiednio 2,3 i 6,6 min (tab. 2). Suma tych dwóch czasów decyduje o tolerancji ciasta na mieszenie. DuĪa tolerancja na mieszenie ciasta
90
M. Sobczyk
Tabela 2; Table 2
Wyniki analizy farinograficznej ciasta z mąki pszennej typu 550
Farinograph analysis of dough with wheat flour of the 550 type
Cecha mąki / ciasta
Parametr flour / dough
WodocháonnoĞü
Water absorption
Jednostka
Unit
Próba
kontrolna
Control
sample
Próba z dodatkiem rozdrobnionych
páatków jĊczmiennych
Sample with the addition of milled
baerley flakes
5%
10%
15%
%
54,9 a
59,3 a
63,6 b
66,6 b
Czas rozwoju ciasta
Development time of dough
min
2,3 a
2,3 a
15,4 b
6,3 c
Czas staáoĞci ciasta
Stability time of dough
min
6,6 a
18,3 b
9,9 c
3,1 d
OpornoĞü ciasta na mieszenie
Resistance time of dough
min
8,9 a
20,6 b
25,3 c
9,4a
RozmiĊkczenie ciasta
Degree of softening of dough
j.B.
15 a
10 b
11 b
16 a
Liczba jakoĞci
Quality number
–
200 a
200 a
200 a
193 a
Liczba opadania
Falling number
s
313 a
303 b
323 c
313 a
WartoĞci Ğrednie oznaczone róĪnymi literami róĪnią siĊ statystycznie istotnie na poziomie Į = 0,05; mean
values in the rows with different superscripts are significantly different at Į = 0.05.
(8,9 min) z uĪytej w badaniach mąki wskazywaáa na dobre wáaĞciwoĞci lepkosprĊĪyste ciasta. Dodatek 5, 10, 15% rozdrobnionych páatków jĊczmiennych do mąki
pszennej powodowaá uzyskanie ciasta o odmiennej charakterystyce farinograficznej niĪ ciasto z mąki pszennej (tab. 2). ZwiĊkszenie udziaáu produktów jĊczmiennych w mieszankach z mąką chlebową powodowaá wzrost jej wodocháonnoĞci,
a tym samym wpáywaá na zwiĊkszenie wydajnoĞci ciasta i jego tolerancji fermentacyjnej [KAWKA 2004, 2010].
Liczba opadania jest kolejnym wskaĨnikiem jakoĞciowym mąki. Na jej podstawie oceniana jest aktywnoĞü enzymów amylolitycznych zawartych w badanej
próbce, natomiast aktywnoĞü enzymów wskazuje na wartoĞü wypiekową badanej
mąki [JAKUBCZYK i HABER 1983; GAJEWSKA i ROTHKAEHL 2008]. Optymalna wartoĞü liczby opadania dla mąki o dobrej wartoĞci wypiekowej waha siĊ w granicach
175—280 s. Dodatek 10% páatków jĊczmiennych powodowaá wzrost liczby opadania (tab. 2) w stosunku do próby kontrolnej o 3,2% i wzrost ten byá istotnie statystyczny.
Strata piecowa wskazuje na ubytek masy podczas wypieku wyraĪony w procentach. ZaleĪy on od iloĞci utraconej podczas wypieku wody oraz substancji lotnych: CO2, alkoholu i kwasów lotnych. Z punktu widzenia technologii piekarskiej
jest to strata, którą naleĪy minimalizowaü. Nie moĪna jednak go zredukowaü caákowicie, poniewaĪ wówczas nie zostanie wyksztaácona skórka oraz nie nastąpi prawidáowy wypiek. Strata piecowa uzyskanego pieczywa mieĞciáa siĊ w przedziale
od 11,7 do 13,4% (tab. 3). WydajnoĞü pieczywa, niezaleĪnie od postaci stosowa-
91
nych páatków jĊczmiennych (caáych czy rozdrobnionych), nie róĪniáa siĊ istotnie od
próby kontrolnej. Dodatek 15% páatków rozdrobnionych i 5% caáych nieznacznie
zmniejszaá stratĊ piecową i zmiana ta byáa istotnie statystyczna. Natomiast strata
piecowa i strata piecowa caákowita zaleĪaáy od formy, w jakiej zastosowano páatki
(tab. 3).
Tabela 3; Table 3
Wpáyw dodatku páatków jĊczmiennych na cechy pieczywa pszennego
Influence of addition of baerley flakes on wheat bread features
Strata
Strata
WydajnoĞü PorowatoĞü
piecowa
piecowa
pieczywa
miĊkiszu
caákowita
Baking
Yield
Structure
Total
loss
of bread
of crumb
baking loss
(%)
(%)
(%)
(%)
Badana cecha
Parameters determined
Próba kontrolna
Control sample
Próba z dodatkiem
rozdrobnionych páatków
jĊczmiennych
Sample with the addition
of milled baerley flakes
Próba z dodatkiem
nierozdrobnionych
páatków jĊczmiennych
Sample with the addition
of unmilled baerley
flakes
12,4 a
17,3 a
ObjĊtoĞü
100 g
pieczywa
Volume
of 100g
bread
(cm3)
136,5 a
74,0 a
305,3 a
5%
12,8 a
16,3 b
138,1 a
80,0 b
269,9 b
10%
12,2 a
16,1 b
138,5 a
70,0 a
245,3 c
15%
11,8 b
15,5 c
139,3 a
68,0 c
226,8 d
5%
11,7 b
16,3 b
138,2 a
75,0 a
301,6 a
10%
13,4 c
17,7 a
135,8 a
76,5 a
273,6 ab
15%
13,1 c
17,4 a
136,3 a
72,0 a
258,7 c
W pracach badawczych [KAWKA 2004; CZUBASZEK 2008; BAIK i ULLRICH
2008] wykazano, Īe dodatek zbóĪ niechlebowych w iloĞci do 10% w mieszance
z mąką pszenną nie powoduje zmniejszenia objĊtoĞci pieczywa, jak równieĪ nie
zmienia charakterystyki jego miĊkiszu. ZwiĊkszenie ich udziaáu w masie ciasta
znacząco wpáywa na zmniejszenie objĊtoĞci pieczywa (tab. 3). I tak w przypadku
páatków jĊczmiennych rozdrobnionych, niezaleĪnie od wielkoĞci dodatku, stwierdzono istotne statystycznie zmiany objĊtoĞci pieczywa wzglĊdem próby kontrolnej.
ObjĊtoĞü malaáa Ğrednio od 1,2 do 26,0% w stosunku do próby kontrolnej. PorowatoĞü miĊkiszu badanego pieczywa utrzymywaáa siĊ na poziomie 72–80%. PowyĪsze obserwacje są zgodne z sugestiami innych autorów [KNUCKLES i in. 1997;
NEWMAN i in. 1998; KAWKA 2004; KAWKA i GÓRECKA 2010], którzy podają, Īe
w ciastach z udziaáem produktów ze zbóĪ niechlebowych ukáad biaákowy jest osáabiony i ma mniejszą zdolnoĞü do zatrzymywania gazów.
Pieczywo podczas przechowywania ulega szeregowi kompleksowych zmian,
które prowadzą do pogorszenia jakoĞci wypieczonego produktu poprzez utratĊ przez niego ĞwieĪoĞci. WĞród tych zmian wymienia siĊ: niekorzystne zmiany
cech sensorycznych, niekorzystne zmiany struktury miĊkiszu, który staje siĊ twar-
92
M. Sobczyk
dy, kruszący i suchy, niekorzystne zmiany skórki, która staje siĊ matowa i miĊkka, wzrost stopnia rekrystalizacji skrobi poáączony ze spadkiem jej rozpuszczalnoĞci oraz obniĪeniem zdolnoĞci wiązania wody [FIK 2004; SZAJEWSKA i CEGLIēSKA
2004; MARZEC i in. 2007].
Proces ten nazywany jest czerstwieniem pieczywa, ograniczającym jego przydatnoĞü konsumpcyjną. Czerstwienie pieczywa jest procesem bardzo záoĪonym.
SzybkoĞü postĊpowania tego procesu zaleĪy od czynników wynikających z procesu technologicznego, rodzaju pieczywa, a takĪe uĪytych dodatków i warunków
przechowywania [SZAJEWSKA i CEGLIēSKA 2004; MARZEC i in. 2007].
Za przyczynĊ procesu czerstwienia uznaje siĊ czĊĞciowo zmiany zachodzące
w ukáadach koloidalnych, które prowadzą do migracji wody z miĊkiszu do skórki.
Ponadto istotny wpáyw na ten proces mają przemiany frakcji skrobi [FIK 2004; SZAJEWSKA i CEGLIēSKA 2004; MARZEC i in. 2007].
W celu okreĞlenia wpáywu dodatku páatków báyskawicznych jĊczmiennych
caáych i rozdrobnionych na proces starzenia siĊ pieczywa i jego przydatnoĞü konsumpcyjną zbadano zmiany twardoĞci miĊkiszu pieczywa podczas jego przechowywania przez 24, 48 i 72 godziny. Stwierdzono, Īe wzrost udziaáu páatków jĊczmiennych powodowaá zwiĊkszenie twardoĞci miĊkiszu (rys. 1) Ğrednio od okoáo 4,4
do 14,0 N, przy czym najwiĊkszy wzrost twardoĞci (o 9,7 N) zaobserwowano przy
C
14,0
D
B
12,0
10,0
A
C
A
A
8,0
B
b
b
E
6,0
4,0
C
A
c
C D
D
b
d
a
a
2,0
0,0
K
A
B
C
D
E
F
twardość po 1 dobie – hardness after 1 day
twardość po 2 dobie – hardness after 2 day
twardość po 3 dobie – hardness after 3 days
ObjaĞnienia; Explanatory notes:
K – próba kontrolna; control sample,
A – dodatek 5% páatków jĊczmiennych rozdrobnionych; the addition of 5% of milled barley flakes,
B – dodatek 10% páatków jĊczmiennych rozdrobnionych; the addition of 10% of milled barley flakes,
C – dodatek 15% páatków jĊczmiennych rozdrobnionych; the addition of 15% of milled barley flakes,
D – dodatek 5% páatków jĊczmiennych nierozdrobnionych; the addition of 5% of unmilled barley flakes,
E – dodatek 10% páatków jĊczmiennych nierozdrobnionych; the addition of 10% of unmilled barley flakes,
F – dodatek 15% páatków jĊczmiennych nierozdrobnionych; the addition of 15% of unmilled barley flakes.
Rys. 1.
Fig. 1.
Zmiany twardoĞci miĊkiszu pieczywa w trakcie przechowywania
Changes of crumb’s bread hardness during storage
93
15-procentowym dodatku páatków jĊczmiennych rozdrobnionych, po 72 godzinach przechowywania, co stanowi wzrost o 225% w stosunku do próby kontrolnej.
Wzrost udziaáu wody w mące powoduje otrzymanie pieczywa o mniejszej twardoĞci miĊkiszu [RÓĩYàO i in. 2009; DZIKI i in. 2010]. Jednak w badanym pieczywie,
pomimo istotnego wzrostu wodocháonnoĞci mąki na skutek dodatku rozdrobnionych páatków jĊczmiennych, nie stwierdzono takiej zaleĪnoĞci. ZwiĊkszenie twardoĞci miĊkiszu z dodatkiem páatków jĊczmiennych moĪe byü spowodowane spadkiem objĊtoĞci pieczywa, a tym samym wzrostem gĊstoĞci na skutek dodatku do
mąki pszennej produktów jĊczmiennych.
Wnioski
1.
2.
3.
4.
5.
W wyniku oceny farinograficznej stwierdzono, Īe wraz ze wzrostem dodatku
báyskawicznych páatków jĊczmiennych wodocháonnoĞü mąki wzglĊdem próby kontrolnej rosáa. Otrzymane ciasta cechowaáy siĊ lepszymi wáaĞciwoĞciami reologicznymi (dáuĪszym czasem rozwoju i staáoĞci oraz mniejszym rozmiĊkczeniem).
Technologia produkcji pieczywa z dodatkiem báyskawicznych páatków jĊczmiennych caáych i rozdrobnionych nie wymaga zmian w stosunku do technologii produkcji pieczywa z samej mąki pszennej, na co wskazuje brak istotnych róĪnic statystycznych w wydajnoĞci pieczywa.
Potwierdziáy siĊ badania innych autorów, dotyczące wpáywu produktów jĊczmiennych na zmniejszenie siĊ objĊtoĞci pieczywa.
Wraz ze wzrostem udziaáu páatków jĊczmiennych nastĊpowaá spadek objĊtoĞci uzyskanego pieczywa Ğrednio od 3,7 do 78,5 cm3·100 g–1 w stosunku do
próby kontrolnej.
Dodatek caáych i rozdrobnionych páatków jĊczmiennych báyskawicznych powodowaá zwiĊkszenie twardoĞci miĊkiszu pieczywa w stosunku do próby
kontrolnej w trakcie jego przechowywania.
Literatura
AMBROZIAK Z. 1998. Piekarstwo i cukiernictwo. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa.
BAIK B.K., ULLRICH S.E. 2008. Barley for food: Characteristics, improvement, and
renewed interest (Review). J. Cereal Sci. 48: 233–242.
CZUBASZEK A. 2008. Charakterystyka technologiczna mieszanek mąki pszennej
z produktami przemiaáu owsa. Zesz. Nauk. Uniw. Przyrod. we Wrocáawiu, Rozpr.
CCLIII, 564: 1–85.
CZUBASZEK A., KAROLINI-SKARADZIēSKA Z. 2005. Effects of wheat flour supplementation with oat products on dough and bread quality. Journal of Food and Nutrition Sciences 14/55 (3): 281–286.
DZIKI D., SIASTAàA M., LASKOWSKI J. 2010. Zmiany wáaĞciwoĞci fizycznych pieczywa pszennego pod wpáywem dodatku mąki sojowej. Acta Agrophysica 15 (1): 91–
–100.
94
M. Sobczyk
FIK M. 2004. Czerstwienie pieczywa i sposoby przedáuĪania jego ĞwieĪoĞci. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 2 (39): 5–22.
GAJEWSKA A., ROTHKAEHL J. 2008. Nowa norma na oznaczenie liczby opadania.
Przegląd ZboĪowo-Máynarski 56 (3): 6–7.
IZYDORCZYK M.S., CHORNICK T.L., PAULLEY F.G., EDWARDS N.M., DEXTER J.E.
2008. Physicochemical properties of hull-less barley fibre-rich fractions varying in
particie size and their potential as functional ingredients in two-layer flat bread.
Food Chemistry 108 (2): 561–571.
JAKUBCZYK T., HABER T. 1983. Analiza zbóĪ i przetworów zboĪowych. Wydawnictwo SGGW-AR, Warszawa.
KAWKA A. 2004. JĊczmieĔ i jego produkty. Charakterystyka, otrzymywanie i wykorzystanie w Īywieniu czáowieka. Roczniki AR PoznaĔ, Rozpr. Nauk. 342: 1–78.
KAWKA A. 2009. MoĪliwoĞci wzbogacania wartoĞci odĪywczych, dietetycznych
i funkcjonalnych pieczywa. W: ĩywnoĞü wzbogacona i nutraceutyki (red. P. GáĊbczyĔski, G. Jaworska). Polskie Towarzystwo Technologów ĩywnoĞci, Kraków: 109–
–122.
KAWKA A. 2010. Wspóáczesne trendy w produkcji piekarskiej – wykorzystanie owsa
i jĊczmienia jako zbóĪ niechlebowych. ĩywnoĞü. Nauka. JakoĞü. Technologia 3 (70):
25–43.
KAWKA A., GÓRECKA D. 2010. Porównanie skáadu chemicznego pieczywa pszenno-owsianego i pszenno-jĊczmiennego z udziaáem zakwasów fermentowanych starterem LV2. ĩywnoĞü. Nauka. JakoĞü. Technologia 3 (70): 44–55.
KNUCKLES B.E., HUDSON C.A., CHIU M.M., SAYRE R.N. 1997. Effect of ȕ-glucan
barley fractions in high-f iber bread and pasta. Cereal Foods World 42: 94–99.
MARKLINDER I., JOHANSSON L., HAGLUND A., NAGEL-HELD B., SEIBEL W. 1996.
Effects of flour from different barley varieties on barley sour dough bread. Food Quality and Preference 7 (3–4): 275–284.
MARZEC A., LEWICKI P.P., PIETROWSKA A. 2007. Badanie procesu czerstwienia pieczywa metodą emisji akustycznej. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 2 (51): 72–
79.
NEWMAN R.K., ORE K.C., ABBOT J., NEWMAN W. 1998. Fiber enrichment of baked
products with barley milling fraction. Cereal Foods World 43: 23–25.
OTLES S., CAGINDI O. 2006. Cereal based functional foods and nutraceuticals. Acta
Scientiarum Polonorum, Technologia Alimenariat 5 (1): 107–112.
PIESIEWICZ H., SADKIEWICZ K., AMBROZIAK Z. 1998. WodocháonnoĞü mąki – niedoceniony wskaĨnik jakoĞci mąki. Przegląd Piekarski i Cukierniczy 46 (3): 5.
PN-60/A-74007 Przetwory zboĪowe. Oznaczanie kwasowoĞci.
PN-ISO 712:2002 ZboĪa i przetwory zboĪowe. Oznaczanie wilgotnoĞci.
PN-75/A-04018 Produkty rolniczo-ĪywnoĞciowe. Oznaczanie azotu metoda Kjeldahla i przeliczanie na biaáko (zmiana Az3: 2003).
95
PN-93/A-74042/03 Ziarno zbóĪ i przetwory zboĪowe. Oznaczanie iloĞci i jakoĞci
glutenu.
PN-A-74022:2003 Przetwory zboĪowe. Mąka pszenna.
PN-ISO 3093 ZboĪa. Oznaczanie liczby opadania.
PN-ISO 5530-1:1999 Mąka pszenna. Fizyczne wáaĞciwoĞci ciasta. Oznaczanie wodocháonnoĞci i wáaĞciwoĞci reologicznych za pomocą farinografu.
RÓĩYàO R., DZIKI D., LASKOWSKI J. 2009. Ocena cech tekstury pieczywa wykonanego z róĪnym udziaáem wody. Acta Agrophysica 13 (3): 761–769.
SOBCZYK M., HABER T., WITKOWSKA K. 2010. Wpáyw dodatku páatków owsianych
na jakoĞü ciasta i pieczywa pszennego. Acta Agrophysica 16 (2): 423–433.
SZAJEWSKA A., CEGLIēSKA A. 2004. Czerstwienie pieczywa. Przegląd Piekarski
i Cukierniczy 52 (3): 6–7.
Sáowa kluczowe:
pieczywo pszenne, páatki jĊczmienne, tekstura
Streszczenie
Celem pracy byáo zbadanie wpáywu dodatku caáych i rozdrobnionych báyskawicznych páatków jĊczmiennych na jakoĞü ciasta i pieczywa pszennego. Badaniom
poddano mąkĊ pszenną oraz jej mieszanki pszenno-jĊczmienne, przy czym páatki
byáy dodawane w iloĞci 5, 10 i 15% w postaci rozdrobnionej, a takĪe w caáoĞci.
W mące pszennej typu 550 zbadano podstawowe wáaĞciwoĞci fizyczno-chemiczne.
Przeprowadzono równieĪ analizĊ farinograficzną oraz liczbĊ opadania dla ciasta
pszennego oraz ciast pszenno-jĊczmiennych. Stwierdzono, Īe w miarĊ zwiĊkszania dodatku páatków jĊczmiennych wzrasta wodocháonnoĞü mąki i liczba opadania.
NastĊpnie zostaá przeprowadzony próbny wypiek laboratoryjny metodą jednofazową. Zaobserwowano, Īe wzrost udziaáu páatków jĊczmiennych powodowaá spadek
objĊtoĞci uzyskanego pieczywa. Otrzymane pieczywo przechowywano przez 24,
48 i 72 godziny. W trakcie przechowywania badano zmiany tekstury miĊkiszu uzyskanego pieczywa. Stwierdzono, Īe dodatek obu postaci páatków báyskawicznych
jĊczmiennych (caáych i rozdrobnionych) powodowaá istotne statystycznie zmiany
twardoĞci miĊkiszu pieczywa w stosunku do próby kontrolnej.
THE INFLUENCE OF AN ADDITION OF BARLEY FLAKES
ON THE QUALITY OF DOUGH AND OF WHEAT BREAD
Maágorzata Sobczyk
Division of Cereal Technology
96
Key words:
M. Sobczyk
wheat bread, oat flakes, texture
Summary
The aim of this work was to analyse the influence of the addition of milled
and unmilled instant barley flakes on the quality of dough and wheat bread. The
research was carried out on pure wheat flour and on mixtures of wheat flour and
barley flakes; barley flakes, both milled and unmilled, were added in the amount of
5, 10 and 15%. The basic physical and chemical characteristics of wheat flour type
550 were determined. Moreover, the study included a pharinographic analysis and
an estimation of falling number for wheat and wheat-oat bread. It was found that
together with the growth of the addition of oat flakes the flour water absorption and
falling number increased. Next, a trial baking was conducted using the monophase
method. It was observed that increased rate of oat flakes addition caused a decrease
in volume of the bread. The bread was stored for 24, 48 and 72 hours. During the
storage a test was performed assessing the changes of the bread crumb. It was noted
that the addition of both milled and unmilled express oat flakes did not cause any
statistically significant changes in the crumb after the 24 h storage in relation to the
wheat bread; only the addition of 5% of milled oat flakes produced a 37% decrease
of the crumb hardness. Longer storage caused an increase of crumb hardness; however, it was lesser than for the control sample and statistically significant.
Dr inĪ. Maágorzata Sobczyk
Wydziaá Nauk o ĩywnoĞci
Zakáad Technologii ZbóĪ
02-787 WARSZAWA
ZMIANY ZAWARTOĝCI CHLOROFILU ORAZ POLIFENOLI
PODCZAS PRZECHOWYWANIA SUSZONYCH
MIKROFALOWO-KONWEKCYJNIE LIĝCI PIETRUSZKI
Magdalena ĝledĨ, Dorota Witrowa-Rajchert
Katedra InĪynierii ĩywnoĞci i Organizacji Produkcji
WstĊp
Pietruszka zwyczajna jest najczĊĞciej uprawiana jako roĞlina jednoroczna, rosnąca od wiosny do jesieni, osiągająca wysokoĞü do 0,8 m [CHARLES 2004]. W Polsce ceniona jest przede wszystkim ze wzglĊdu na duĪą zawartoĞü witamin i związków mineralnych oraz oryginalny aromat, jaki nadaje potrawom. LiĞcie pietruszki
są Ĩródáem przeciwutleniaczy (gáównie polifenoli) oraz chlorofili, a w porównaniu
z innymi gatunkami surowców zielarskich zawierają znaczną iloĞü witaminy C, witaminy A oraz Īelaza. Jak podaje KUNACHOWICZ i in. [2005], zawartoĞü witaminy C
w liĞciach pietruszki wynosi 177,7 mg w 100 g czĊĞci jadalnych.
Konserwacja liĞci przyprawowych odbywa siĊ przede wszystkim poprzez suszenie strumieniem gorącego powietrza (metoda konwekcyjna), które moĪe byü
prowadzone w warunkach naturalnych (suszarnie polowe) lub w suszarkach z wymuszonym obiegiem powietrza [KARWOWSKA i PRZYBYà 2005]. W obu przypadkach proces jest dáugotrwaáy, co przekáada siĊ na niską jakoĞü otrzymanych suszy
[DI CESARE i in. 2004; ALIBAS 2010]. Ponadto duĪe zuĪycie energii w procesach
konwekcyjnych przyczynia siĊ do wiĊkszego zainteresowania innymi technikami
suszenia, w tym wykorzystującymi promieniowanie mikrofalowe, jako dodatkowe
Ĩródáo ciepáa, którego zastosowanie skraca czas suszenia [ALIBAS 2010]. BezpoĞrednio po suszeniu konwekcyjnym wspomaganym mikrofalami materiaá roĞlinny
charakteryzuje siĊ wysokim stopniem zatrzymania skáadników biologicznie aktywnych oraz niewielkimi zmianami barwy [ALIBAS 2010; ARSLAN i in. 2010; SARIMESELI 2011].
W trakcie przechowywania róĪnych surowców zielarskich dochodzi do strat
witaminy C, ȕ-karotenu, chlorofilu [NEGI i ROY 2001], utraty substancji aromatycznych oraz zmian barwy [ARABHOSSEINI i in. 2009]. W materiale zachodzą równieĪ procesy nieenzymatycznego brązowienia [NEGI i ROY 2001]. Na najbardziej
niekorzystne zmiany naraĪone są surowce olejkowe, których substancje aromatyczne ulatniają siĊ oraz ulegają utlenianiu, szczególnie gdy wáoski wydzielnicze
zlokalizowane są na powierzchni liĞci [HOàUBOWICZ-KLIZA 2007]. Podobnie áatwo
98
M. ĝledĨ, D. Witrowa-Rajchert
utleniane są polifenole [MANACH i in. 2004]. Przechowywanie w niskiej temperaturze oraz dodatkowe opakowanie produktu zmniejszają szybkoĞü przemian [NEGI
i ROY 2001; PERERA 2005]. TakĪe metoda [NEGI i ROY 2001] oraz parametry suszenia [ARABHOSSEINI i in. 2009] mają wpáyw na przemiany związków bioaktywnych
w czasie przechowywania. LiĞcie przyprawowe suszone konwekcyjnie charakteryzowaáy siĊ wyĪszym stopniem zatrzymania chlorofilu w trakcie skáadowania niĪ
suszone na sáoĔcu [NEGI i ROY 2001]. Z drugiej strony HOSSAIN i in. [2010] nie odnotowali wpáywu metody suszenia na stabilnoĞü polifenoli w rozmarynie, oregano,
majeranku, szaáwii, bazylii i tymianku.
RZĄCA i WITROWA-RAJCHERT [2010] wykazaáy na przykáadzie jabáek, Īe pomimo ich wysokiej jakoĞci bezpoĞrednio po suszeniu mikrofalowo-konwekcyjnym,
w trakcie przechowywania nastĊpuje znaczące zmniejszenie zawartoĞci polifenoli oraz aktywnoĞci przeciwutleniającej, dlatego teĪ przechowywanie powinno byü
nieodáącznym elementem oceny doboru metody suszenia dla danego produktu.
Celem pracy byáo okreĞlenie zmian zawartoĞci chlorofili i polifenoli w trakcie
przechowywania suszonych mikrofalowo-konwekcyjnie liĞci pietruszki.
Materiaá doĞwiadczalny stanowiáa pietruszka naciowa (Petroselinum crispum), pochodząca z plantacji zlokalizowanych w KraĞniczej Woli, koáo Grodziska Mazowieckiego. RoĞliny uprawiane byáy metodą hydroponiczną. Surowiec
w formie caáej roĞliny zakupiono w grudniu 2010 roku. Pietruszka do czasu eksperymentu byáa przechowywana w temperaturze pokojowej, z dostĊpem do Ğwiatáa sáonecznego (zgodnie z deklaracją producenta). BezpoĞrednio przed suszeniem
zrywano zdrowe, dojrzaáe, jednorodne pod wzglĊdem barwy i dojrzaáoĞci liĞcie pozbawione áodyg.
Proces suszenia przeprowadzono w laboratoryjnej suszarce mikrofalowo-konwekcyjnej, przy zastosowaniu mocy mikrofal 300 W oraz szybkoĞci przepáywu i temperatury powietrza wynoszących odpowiednio 0,8 m·s–1 oraz 40°C. ObciąĪenie sita wyniosáo 0,50 kg·m–2. W czasie suszenia dokonywano co 3 minuty pomiaru masy materiaáu (z dokáadnoĞcią do 0,1 g). Proces prowadzono do staáej masy
produktu, siedmiokrotnie powtarzając doĞwiadczenie.
ZawartoĞü suchej substancji surowców ĞwieĪych oraz wysuszonych oznaczano zgodnie z normą PN-ISO 930:1999.
Wysuszone metodą mikrofalowo-konwekcyjną liĞcie pietruszki, pochodzące
z suszeĔ prowadzonych przy tych samych parametrach, wymieszano i zapakowano w torebkĊ z tworzywa sztucznego (PA/PE o gruboĞci 70 MY), usuwając 70%
powietrza oraz zgrzewając za pomocą pakowaczki próĪniowej firmy TEPRO. Tak
przygotowany materiaá przechowywano przez 3 dni w celu ujednolicenia zawartoĞci wody w caáej masie. NastĊpnie suszone liĞcie przepakowano w mniejsze torebki, równieĪ usuwając 70% powietrza, po czym przechowywano przez 3 miesiące
w 3 róĪnych wysokoĞciach temperatury: 4, 25 i 40°C, bez dostĊpu Ğwiatáa. Po 2 tygodniach oraz po 1 i 3 miesiącach przechowywania oznaczano zawartoĞü chlorofilu
i związków fenolowych w suszonych liĞciach pietruszki.
ZawartoĞü polifenoli ogóáem oznaczano w ĞwieĪych, suszonych liĞciach pietruszki oraz w trakcie ich przechowywania, zgodnie z metodą Folina-Ciocalteusa,
ZMIANY ZAWARTOĝCI CHLOROFILU ORAZ POLIFENOLI...
99
wykorzystując jako wzorzec kwas galusowy [SINGLETON i ROSSI 1965]. Pomiaru
absorbancji roztworu dokonano w spektrofotometrze HeȜios ThermoSpectronic Ȗ,
przy dáugoĞci fali 750 nm. Oznaczenie przeprowadzono w czterech powtórzeniach.
ZawartoĞü chlorofilu ogóáem (sumy chlorofilu a i b) oznaczono metodą zaproponowaną przez LICHTENTHALER i BUSCHMANN [2005], polegającą na ekstrakcji
chlorofili oraz spektrofotometrycznym pomiarze absorbancji roztworu przy róĪnych dáugoĞciach fali. ZawartoĞü chlorofilu a (Cchl(a)) i chlorofilu b (Cchl(b)) okreĞlono na podstawie zaleĪnoĞci (g·ml–1):
Cchl ( a ) = 12, 25 ⋅ A(663) − 2, 79 ⋅ A(647)
Cchl (b ) = 21,50 ⋅ A(647) − 5,10 ⋅ A(663)
gdzie: A(663), A(647) – absorbancja przy dáugoĞci fali odpowiednio 663 i 647 nm.
Wzory opierają siĊ na wspóáczynniku absorbancji wáaĞciwej chlorofilu a i b.
WartoĞü absorbancji wáaĞciwej chlorofilu a, przy dáugoĞci fali 663 nm, wynosi
86,3 l·g–1·cm–1, a przy dáugoĞci 645 nm – 20,49 l·g–1·cm–1, natomiast w przypadku
chlorofilu b odpowiednio: 11,2 i 49,18 l·g–1·cm–1.
KoĔcowe wyniki, po uwzglĊdnieniu objĊtoĞci ekstraktu oraz nawaĪki liĞci
pietruszki, podawano w miligramach na gram suchej substancji. Oznaczenie przeprowadzono w czterech powtórzeniach.
Analiza statystyczna wyników obejmowaáa jednoczynnikową analizĊ wariancji (ANOVA), wykonaną przy wykorzystaniu oprogramowania Statgraphics Plus
5.1. JednorodnoĞü wariancji zostaáa sprawdzona testem Levene’a. W celu wyznaczenia grup jednorodnych, nieróĪniących siĊ w ujĊciu statystycznym (oznaczonych
na wykresach jednakowymi literami), zastosowano test Tukeya. Analiza korelacji liniowej Pearsona umoĪliwiáa okreĞlenie stopnia i kierunku korelacji badanych
wyróĪników, natomiast dwuczynnikowa analiza wariancji bez powtórzeĔ, przeprowadzona w programie MS Office Excel 2007, pozwoliáa na oszacowanie, który czynnik (czas lub temperatura przechowywania) w wiĊkszym stopniu wpáynąá
na zmianĊ zawartoĞci skáadników biologicznie aktywnych. Im mniejsza byáa otrzymana wartoĞü p-Value, tym wiĊkszy byá wpáyw danego czynnika. Wszystkie analizy przeprowadzono przy poziomie istotnoĞci Į = 0,05.
Wyniki i dyskusja
ĝwieĪe liĞcie pietruszki suszono metodą mikrofalowo-konwekcyjną od zawartoĞci wody 8,09 kg H2O·kg–1 s.s. (89%) do 0,06 kg H2O·kg–1 s.s. (6%). Czas
suszenia, przy zastosowaniu mocy mikrofal 300 W i temperatury powietrza 40°C,
wyniósá 18 minut. ĝwieĪe liĞcie pietruszki zawieraáy 21,83 ±2,42 mg·g–1 s.s. polifenoli (w przeliczeniu na kwas galusowy) oraz 16,40 ±0,53 mg·g–1 s.s. chlorofilu a i 5,87 ±0,08 mg·g–1 s.s. chlorofilu b (tab. 1). W czasie suszenia zauwaĪono tendencjĊ do zmniejszania siĊ zawartoĞci polifenoli, wynoszącą 7%, jednak
analiza statystyczna nie wykazaáa istotnych strat. Natomiast, jako efekt dziaáania
podwyĪszonej temperatury i obecnoĞci tlenu w trakcie suszenia, zaobserwowano
100
Tabela 1; Table 1
ZawartoĞü polifenoli oraz chlorofilu a i b w ĞwieĪych i suszonych mikrofalowo-konwekcyjnie liĞciach pietruszki (Ğrednia ± odchylenie standardowe)
Phenolic and chlorophyll a and b content in fresh and microwave-convective
dried parsley leaves (average ± standard deviation)
ĝwieĪe liĞcie pietruszki
Fresh parsley leaves
Suszone liĞcie pietruszki
Dried parsley leaves
ZawartoĞü polifenoli
(mg kwasu galusowego·g–1 s.s.)
21,8 ±2,4 a
20,3 ±0,1 a
ZawartoĞü chlorofilu a (mg·g–1 s.s.)
16,4 ±0,5 a
14,4 ±0,1 b
ZawartoĞü chlorofilu b (mg·g–1 s.s.)
5,9 ±0,1 a
5,2 ±0,2 b
ZawartoĞü związku
Content of compound
Te same litery oznaczają grupy jednorodne w ujĊciu statystycznym (Į = 0,05); the same letters mean homogenous groups in statistically approach (Į = 0.05).
znaczące zmniejszenie siĊ zawartoĞci chlorofilu a, jak równieĪ chlorofilu b, wynoszące w obu przypadkach 12%. PowyĪsze wyniki wskazują na bardzo wysoki
stopieĔ zatrzymania skáadników aktywnych w suszonej mikrofalowo-konwekcyjnie pietruszce. CHAN i in. [2009] donoszą, Īe suszone mikrofalowo liĞcie imbiru
zawieraáy od 36 do 58% mniej polifenoli, natomiast porównywalne wyniki degradacji chlorofilu a i b, wynoszące odpowiednio 17 i 13%, zaobserwowali WITROWA-RAJCHERT i in. [2009] w suszonym mikrofalowo-konwekcyjnie oregano.
W trakcie przechowywania surowców zielarskich polifenole w nich zawarte są degradowane gáównie na skutek utleniania [MANACH i in. 2004]. ZawartoĞü
polifenoli w czasie 3-miesiĊcznego okresu przechowywania suszonych liĞci pietruszki w temperaturze cháodniczej (4°C), pokojowej (25°C) oraz w cieplarce
(40°C) nieznacznie siĊ zmniejszyáa (rys. 1). Dwuczynnikowa analiza wariancji
nie wykazaáa istotnego wpáywu temperatury (p-Value 0,872) ani czasu przechowywania (p-Value 0,314) na ich zawartoĞü, jednakĪe po 3 miesiącach wiĊksze
straty polifenoli zanotowano w wyĪszej temperaturze (40°C), co dotyczyáo interakcji temperatury i czasu przechowywania. Suszona pietruszka przechowywana
w warunkach cháodniczych cechowaáa siĊ wysokim stopniem zachowania analizowanych związków przeciwutleniających, na poziomie 100%. StabilnoĞü polifenoli w niskiej temperaturze zaobserwowano równieĪ podczas przechowywania
tymianku, oregano, bazylii, majeranku i szaáwii [HOSSAIN i in. 2010], niezaleĪnie
od metody suszenia. W niniejszych badaniach znaczące zmniejszenie zawartoĞci
polifenoli po 3 miesiącach zaobserwowano w pietruszce przechowywanej w wysokiej temperaturze (40°C). Strata ta wyniosáa 10% w stosunku do liĞci bezpoĞrednio po suszeniu. Z kolei RZĄCA i WITROWA-RAJCHERT [2010] wykazaáy, Īe
jabáka suszone metodą mikrofalowo-konwekcyjną charakteryzowaáy siĊ wysokim stopniem zatrzymania polifenoli w czasie suszenia, wynoszącym 71%, jednak w trakcie przechowywania dochodziáo do znaczącej degradacji polifenoli,
istotnej statystycznie juĪ po 1 miesiącu przechowywania i pogáĊbiającej siĊ wraz
z wydáuĪeniem czasu. Zatem okazuje siĊ, Īe metoda suszenia powinna byü dobierana w zaleĪnoĞci od surowca, aby zagwarantowaü wysoką jego jakoĞü w caáym
okresie przechowywania.
101
Zawartość polifenoli
(mg kwasu galusowego·g–1 s.s.)
Phenolic content
(mg gallic acid·g–1 d.m.)
bc
ab
30,00
ab
bc
c
ab
a
4
25
10,00
40
0,00
2 tygodnie
2 weeks
1 miesiąc 3 miesiące
1 month 3 months
Czas przechowywania
Time of storage
Fig. 1.
ab
ab
20,00
0
Rys. 1.
ab
ab
ab
Temperatura
przechowywania
Storage
temperature
(°C)
ZawartoĞü polifenoli w trakcie przechowywania suszonych mikrofalowo-konwekcyjnie liĞci pietruszki; a, b, c – te same litery oznaczają grupy jednorodne
w ujĊciu statystycznym (Į = 0,05)
Phenolic content during storage of microwave-convective dried parsley leaves;
a, b, c – the same letters mean homogenous groups in statistically approach
(Į = 0.05)
W trakcie przechowywania początkowo odnotowano istotny wzrost zawartoĞci polifenoli, wynoszący 12% po 2 tygodniach przechowywania w 25°C oraz 22%
po miesiącu przechowywania w 40°C. ZwiĊkszenie zawartoĞci związków fenolowych zaobserwowano równieĪ w cebuli [BENKEBLIA 2000], a takĪe w truskawkach
[AYALA-ZAVALA i in. 2004]. Prawdopodobnie wynika to z powstawania w czasie
przechowywania związków niebĊdących polifenolami, ale reagujących z odczynnikiem Folina-Ciocalteu’a. Wykorzystywana metoda oznaczania związków fenolowych jest maáo specyficzna, a obecnoĞü w materiale takich skáadników, jak: kwas
askorbinowy, cukry, aminokwasy, biaáka i aminy aromatyczne, moĪe znacząco zawyĪaü wynik oznaczenia [OSZMIAēSKI 2007].
W zakresie temperatury 4–25°C nie zaobserwowano statystycznie istotnych
strat chlorofilu a (rys. 2) oraz chlorofilu b (rys. 3). Po trzech miesiącach przechowywania w temperaturze pokojowej (25°C) zawartoĞü chlorofilu a zmniejszyáa
siĊ od Ğredniej wartoĞci 14,38 ±0,11 mg·g–1 s.s., bezpoĞrednio po procesie suszenia, do 13,70 ±0,21 mg·g–1 s.s., co odpowiadaáo zawartoĞci 95% chlorofilu a przed
przechowywaniem. Zatrzymanie na tym samym poziomie zaobserwowano takĪe
podczas przechowywania w temperaturze 4°C, której odpowiadaá spadek zawartoĞci chlorofilu a do wartoĞci 13,66 ±0,12 mg·g–1 s.s. Z kolei zawartoĞü chlorofilu b bezpoĞrednio po suszeniu wyniosáa 5,19 ±0,20 mg·g–1 s.s. Przechowywanie
w temperaturze 4 i 25°C nie spowodowaáo istotnej zmiany jego zawartoĞci, która
po 3 miesiącach wyniosáa odpowiednio 5,26 ±0,07 i 5,42 ±0,01 mg·g–1 s.s. WartoĞci te potwierdzają doniesienia OLADELE i ABORISADE [2009], wedáug których
zachowanie chlorofilu w suszonym szpinaku wyniosáo 98% po 3 miesiącach przechowywania w 28°C, niezaleĪnie od metody suszenia (na sáoĔcu, w zaciemnionym pomieszczeniu oraz w warunkach konwekcji naturalnej). Z kolei wedáug badaĔ NEGI i ROY [2001] 3-miesiĊczne przechowywanie w temperaturze pokojowej
skutkowaáo 37-procentową degradacją chlorofilu w liĞciach buraka i amarantusa suszonych metodą konwekcyjną. Z kolei cháodnicze warunki ograniczyáy straty
102
Zawartość chlorofilu a (mg·g–1 s.s.)
Chlorophyll a content (mg·g–1 d.m.)
c
Rys. 2.
Fig. 2.
bc
c
c
15,00
bc
c
bc
bc
a
4
10,00
25
5,00
40
0,00
0
2 tygodnie 1 miesiąc 3 miesiące
2 weeks
1 month
3 months
Czas przechowywania
Time of storage
Temperatura
przechowywania
Storage
temperature
(°C)
ZawartoĞü chlorofilu a w trakcie przechowywania suszonych mikrofalowo-konwekcyjnie liĞci pietruszki; a, b, c – te same litery oznaczają grupy jednorodne
Chlorophyll a content during storage of microwave-convective dried parsley
leaves; a, b, c – the same letters mean homogenous groups in statistically approach (Į = 0.05)
Zawartość chlorofilu b (mg·g–1 s.s.)
Chlorophyll b content (mg·g–1 d.m.)
Fig. 3.
bc
b
b
b
Rys. 3.
bc
b
b
6,00
b
b
b
b
b
b
ab
a
4
4,00
25
2,00
40
0,00
0
2 tygodnie 1 miesiąc 3 miesiące
2 weeks
1 month
3 months
Czas przechowywania
Time of storage
Temperatura
przechowywania
Storage
temperature
(°C)
ZawartoĞü chlorofilu b w trakcie przechowywania suszonych mikrofalowo-konwekcyjnie liĞci pietruszki; a, b – te same litery oznaczają grupy jednorodne
Chlorophyll b content during storage of microwave-convective dried parsley
leaves; a, b – the same letters mean homogenous groups in statistically approach
(Į = 0.05)
chlorofilu odpowiednio do 2 i 20%. Suszenie zdecydowanie poprawia zatrzymanie
chlorofilu, poniewaĪ jest to związek trwaáy w systemach o maáej aktywnoĞci wody
[LAJOLLO i in. 1971].
Dwuczynnikowa analiza wariancji bez powtórzeĔ nie wykazaáa istotnego
wpáywu czasu (p-Value > 0,05) oraz temperatury przechowywania (p-Value > 0,05).
Jednak wyraĨnie wiĊksze straty barwnika nastĊpowaáy w 40°C, co potwierdziáa jednoczynnikowa analiza wariancji dla interakcji obu czynników. Wysoka temperatura
w trakcie 3-miesiĊcznego przechowywania skutkowaáa istotnym zmniejszeniem zawartoĞci dwóch gáównych typów chlorofilu. W przypadku chlorofilu a juĪ po mie-
103
siącu zanotowano znaczącą degradacjĊ, wynoszącą 11% w stosunku do wartoĞci
przed przechowywaniem. Straty te pogáĊbiáy siĊ z czasem i po 3 miesiącach wyniosáy 31%. Po tym okresie znaczący byá takĪe ubytek chlorofilu b (13%). W ostatnim
dniu przechowywania w 40°C pietruszka zawieraáa 9,98 ±0,51 mg·g–1 s.s. chlorofilu a oraz 4,54 ±0,31 mg·g–1 s.s. chlorofilu b. ZawartoĞü chlorofilu a w pietruszce
przechowywanej w tej temperaturze stanowiáa Ğrednio 73% jego zawartoĞci obecnej w pietruszce przechowywanej w temperaturze 4 oraz 25°C. Z kolei chlorofil b
stanowiá odpowiednio 86 i 84% zawartoĞci w suszu przechowywanym w wymienionych warunkach. Chlorofil a byá zatem mniej stabilny w czasie przechowywania
w porównaniu z chlorofilem b, co zaobserwowali równieĪ WITROWA-RAJCHERT i in.
[2009] oraz DI CESARE i in. [2004] po procesie suszenia.
Wraz z degradacją chlorofilu a znacząco zwiĊkszaáa siĊ zawartoĞü związków
fenolowych (p-Value < 0,05). Wspóáczynnik korelacji dla tej zaleĪnoĞci wyniósá
r = –0,813. Jak juĪ wspomniano, prawdopodobnie wynika to z obecnoĞci innych
związków, nienaleĪących do grupy polifenoli, które powstają w miarĊ degradacji
chlorofilu a.
Wnioski
LiĞcie pietruszki zarówno po suszeniu mikrofalowo-konwekcyjnym, jak
i w trakcie przechowywania cechowaáy siĊ bardzo dobrym stopniem zachowania
polifenoli oraz chlorofili. Straty byáy wiĊksze w odniesieniu do chlorofilu a niĪ
chlorofilu b. Nie zanotowano istotnego wpáywu czasu i temperatury przechowywania na zawartoĞü związków aktywnych, jednak oba te czynniki jednoczeĞnie wpáynĊáy na najwiĊkszą degradacjĊ polifenoli oraz chlorofilu a i b w najwyĪszej temperaturze. Konieczne jest zatem zapewnienie temperatury nie wyĪszej niĪ 25°C
podczas przechowywania suszonych liĞci pietruszki, aby zachowaü staáą, powtarzalną jakoĞü zióá.
Literatura
ALIBAS I. 2010. Determination of drying parameters, ascorbic acid contents and
color characteristics of nettle leaves during microwave-, air- and combined microwave-air-drying. Journal of Food Process Engineering 33: 213–233.
ARABHOSSEINI A., HUISMAN W., VAN BOXTEL A., MÜLLER J. 2009. Modeling of thin
layer drying of tarragon (Artemisia dracunculus L.). Industrial Crops and Products
29: 53–59.
ARSLAN D., ÖZCAN M.M., OKYAY MENGEù H. 2010. Evaluation of drying methods
with respect to drying parameters, some nutritional and colour characteristics of
peppermint (Mentha x piperita L.). Energy Conversion and Management 51: 2769–
–2775.
AYALA-ZAVALA J.F., WANG S.Y., WANG C.Y, GONZÁLEZ-AGUILAR G.A. 2004.
Effect of storage temperatures on antioxidant capacity and aroma compounds in
strawberry fruit. Lebensmittel-Wissenschaft und Technologie 37: 687–695.
104
BELL L.N. 2007. Moisture effects on food’s chemical stability. In: Water Activity in
Foods. Fundamentals and Applications (ed. G.V. Barbosa-Cánovas, A.J. Fontana Jr.,
S.J. Schmidt, T.P. Labuza). IFT Press: 173–198.
BENKEBLIA N. 2000. Phenylalanine ammonia-lyase, peroxidase, pyruvic acid and total phenolics variations in onion bulbs during long-term storage. Lebensmittel-Wissenschaft und Technologie 33: 112–116.
CHAN E.W.C., LIM Y.Y., WONG S.K., LIM K.K., TAN S.P., LIANTO F.S., YONG M.Y.
2009. Effects of different drying methods on the antioxidant properties of leaves and
tea of ginger species. Food Chemistry 113: 166–172.
CHARLES D.J. 2004. Parsley. In: Handbook of herbs and spices (ed. K.V. Peter).
Woodhead Publishing Limited and CRC Press LLC, 2: 230–242.
DI CESARE L.F., FORNI E., VISCARDI D., NANI R.C. 2004. Influence of drying techniques on the volatile phenolic compounds, chlorophyll and colour of oregano Origanum vulgare L. ssp. Prismaticum gaudin). Italian Journal of Food Science XVI
(2): 165–175.
ELBE J.H., SCHWARTZ S.J. 1996. Colorants. In: Food Chemistry (ed. O.R. Fennema). Marcel Dekker, New York: 651–722.
HOàUBOWICZ-KLIZA G. 2007. Alternatywna uprawa zióá na ziele i liĞcie. Wydawnictwo Instytutu Uprawy NawoĪenia i Gleboznawstwa, Puáawy.
HOSSAIN M.B., BARRY-RYAN C., MARTIN-DIANA A.B., BRUNTON N.P., 2010. Effect
of drying method on the antioxidant capacity of six Lamiaceae herbs. Food Chemistry 123: 85–91.
KARWOWSKA K., PRZYBYà J. 2005. Suszarnictwo i przetwórstwo zióá. Wydawnictwo
SGGW, Warszawa.
KUNACHOWICZ H., PRZYGODA B., NADOLNA I., IWANOW K. 2005. Tabele skáadu
i wartoĞci odĪywczej ĪywnoĞci. Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa.
LAJOLLO F., TANNENBAUM S.R., LABUZA T.P. 1971. Reaction at limited water concentration. 2. Chlorophyll degradation. Journal of Food Science 36(6): 850–853.
LICHTENTHALER H.K., BUSCHMANN C. 2005. Chlorophylls and carotenoids:
measurement and characterization by UV-VIS Spectroscopy. In: Handbook of Food
Analytical Chemistry: Pigments, Colorants, Flavors, Texture and Bioactive Food
Components (ed. R.E. Wrolstad, T.E. Acree, E.A. Decker, M.H. Penner, D.S. Reid,
S.J. Schwartz, C.F. Shoemaker, D. Smith, P. Sporns). John Wiley & Sons: 171–
–178.
MANACH C., SCALBERT A., MORAND C., RÉMÉSY C., JIMÉNEZ L. 2004. Polyphenols: food sources and bioavailability. The American Journal of Clinical Nutrition
79: 727–747.
MICHALCZYK M., MACURA R. 2008. Wpáyw warunków przechowywania na jakoĞü
wybranych, dostĊpnych w obrocie handlowym, maáo przetworzonych produktów warzywnych. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 3 (58): 96–107.
NEGI P.S., ROY S.K. 2001. Effect of drying conditions on quality of green leaves during long term storage. Food Research International 34: 283–287.
105
OLADELE O.O., ABORISADE A.T. 2009. Influence of different drying methods and
storage on the quality of Indian spinach (Basella rubra L.). American Journal of
Food Technology 4 (2): 66–70.
OSZMIAēSKI J. 2007. Metody oznaczania wáaĞciwoĞci przeciwutleniających. W: Przeciwutleniacze w ĪywnoĞci. Aspekty zdrowotne, technologiczne, molekularne i analityczne (red. W. Grajek). Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa: 519–532.
PERERA C.O. 2005. Selected quality attributes of dried foods. Drying Technology
23: 717–730.
PN-ISO 930:1999 Zioáa i przyprawy – Oznaczanie popioáu nierozpuszczalnego
w kwasie.
RZĄCA M., WITROWA-RAJCHERT D. 2010. Zmiany zdolnoĞci przeciwrodnikowej
i zawartoĞci polifenoli w suszach jabákowych podczas przechowywania. Zeszyty Problemowe PostĊpów Nauk Rolniczych 552: 217–225.
SARIMESELI A. 2011. Microwave drying characteristics of coriander (Coriandrum
sativum L.) leaves. Energy Conversion and Management 52: 1449–1453.
SCHIFFMANN R.F. 2006. Microwave and Dielectric Drying. In: Handbook of Industrial Drying (ed. A.S. Mujumdar). CRC Press, New York: 285–305.
SINGLETON V.L., ROSSI J.A. 1965. Colorimetry of total phenolic with phosphomolibdic-phosphotungstic acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture 16:
144–158.
WITROWA-RAJCHERT D., HANKUS M., PAWLAK E. 2009. Wpáyw metody suszenia
na zawartoĞü chlorofilu i barwĊ oregano oraz bazylii. InĪynieria i Aparatura Chemiczna 1: 70–71.
Sáowa kluczowe:
liĞcie pietruszki, suszenie mikrofalowo-konwekcyjne, chlorofile, polifenole
Streszczenie
W pracy przeanalizowano zmiany zawartoĞci polifenoli i chlorofili w liĞciach
pietruszki jako efekt procesu suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego oraz przechowywania suszu w róĪnej temperaturze przez okres 3 miesiĊcy. Zaobserwowano wysoki stopieĔ zatrzymania polifenoli oraz chlorofili po procesie suszenia konwekcyjnego wspomaganego promieniowaniem mikrofalowym, wynoszący odpowiednio
93 oraz 88%. Po trzech miesiącach odnotowano nieistotne statystycznie zmiany
zawartoĞci skáadników biologicznie aktywnych w temperaturze 4 i 25°C. Retencja
wyniosáa w przypadku polifenoli i chlorofilu b okoáo 100%, a w przypadku chlorofilu a í 95%. Jedynie w najwyĪszej temperaturze (40°C) degradacja związków
fenolowych oraz chlorofilu a i b byáa istotna statystycznie i wyniosáa w ostatnim
dniu przechowywania odpowiednio 10, 31 i 13% w stosunku do wartoĞci bezpoĞrednio po suszeniu.
106
CHLOROPHYLL AND PHENOLIC CONTENTS CHANGES DURING
STORAGE OF MICROWAVE-CONVECTIVE DRIED PARSLEY LEAVES
Magdalena ĝledĨ, Dorota Witrowa-Rajchert
Department of Food Engineering and Process Management
Key words:
parsley leaves, microwave-convective drying, chlorophylls, polyphenols
Summary
The study examined changes in the content of polyphenols and chlorophyll
in parsley leaves as a result of microwave-convective drying and storing at different temperatures for a period of 3 months. The high retention of polyphenols and
chlorophyll after the convective drying process enhanced by microwave radiation,
amounting to 93 and 88%, respectively, was observed. After three months, there
was a lack of significant changes in the content of biologically active ingredients at
4 and 25°C. Retention of polyphenols and chlorophyll b was approximately 100%,
while in the case of chlorophyll a í 95%. Only at the highest temperature (40°C)
degradation of phenolic compounds, chlorophyll a and b was significant and at the
last day of storage equalled 10, 31 and 13%, respectively, relative to the value directly after drying.
Mgr inĪ. Magdalena ĝledĨ
02-776 WARSZAWA
DOSKONALENIE WARUNKÓW HYDROLIZY
ENZYMATYCZNEJ POLISACHARYDÓW ZAWARTYCH
W SàOMIE RZEPAKOWEJ1
Karolina ĝwiątek, Maágorzata Lewandowska, Magdalena ĝwiątek,
Wáodzimierz Bednarski
Katedra Biotechnologii ĩywnoĞci
Uniwersytet WarmiĔsko-Mazurski w Olsztynie
WstĊp
Jednym z gáównych problemów technologicznych podczas fermentacji surowców lignocelulozowych jest záoĪonoĞü ich budowy, co powoduje, Īe niezbĊdne jest
ich przygotowanie, które decyduje o efektywnoĞci procesu. Destabilizacja struktury surowca powinna zapewniü wysoki poziom dostĊpu do celulozy i hemicelulozy, jak równieĪ brak lub minimalne pozostaáoĞci ligniny oraz inhibitorów, które zakáócają proces hydrolizy polisacharydów. WyróĪnia siĊ cztery gáówne grupy
metod wstĊpnej obróbki surowców lignocelulozowych: fizyczne, fizykochemiczne,
chemiczne i biologiczne. W zaleĪnoĞci od zastosowanej metody zachodzą róĪne
przemiany w obrĊbie kompleksu lignocelulozowego. Z uwagi na duĪą róĪnorodnoĞü surowców lignocelulozowych oraz róĪnice w ich wáaĞciwoĞciach fizycznych
i chemicznych niezbĊdne jest opracowanie takich sposobów postĊpowania, które
gwarantowaáyby uzyskanie poĪądanych rezultatów przy minimalnych nakáadach
finansowych [DA COSTA SOUSA i in. 2009; KRISTENSEN 2009].
Ostatnio przeprowadzono wiele badaĔ dotyczących oceny moĪliwoĞci stosowania enzymów w procesach biokonwersji lignocelulozy. Enzymatyczna hydroliza
wstĊpnie przygotowanych materiaáów lignocelulozowych obejmuje reakcje mające
na celu przeksztaácenie celulozy do glukozy oraz hemicelulozy do pentoz (ksylozy
i arabinozy) i heksoz (glukozy, galaktozy i mannozy). Konwersja celulozy i hemicelulozy katalizowana jest odpowiednio przez celulazy i hemicelulazy. Celulazy
odgrywają tu znaczącą rolĊ, poniewaĪ katalizują proces rozkáadu celulozy do cukrów fermentujących. Enzymami biorącymi udziaá w hydrolizie celulozy są: endoglukanazy, egzoglukanazy oraz ȕ-glukozydazy. Endoglukanazy katalizują losowo
rozkáad wewnĊtrznych wiązaĔ áaĔcucha celulozy, natomiast egzoglukanazy atakują
koĔce áaĔcucha, uwalniając cząsteczki celobiozy [KUMAR i in. 2008]. Degradacja
1
Praca naukowa finansowana ze Ğrodków na naukĊ w latach 2010–2013 jako projekt badawczy.
108
K. ĝwiątek i inni
celulozy jest utrudniona ze wzglĊdu na wystĊpowanie wewnĊtrznych i zewnĊtrznych wiązaĔ wodorowych, które stabilizują wáókna celulozy [MALHERBE I CLOETE
2002]. Proces hydrolizy celulozy skáada siĊ z nastĊpujących etapów: adsorpcji celulazy na powierzchni celulozy, degradacji celulozy do cukrów prostych oraz desorpcji celulazy z powierzchni materiaáu poddawanego hydrolizie [KULIKOWSKA
i KLIMKOWSKI 2008].
Hemiceluloza moĪe byü rozkáadana przez róĪne enzymy. Ksylan ulega hydrolizie pod wpáywem enzymów, takich jak endoksylanaza i ȕ-ksylozydaza, które powodują jego degradacjĊ do ksylooligosacharydów. Z kolei Į-glukuronidaza, Į-arabinofuranozydaza i esteraza acetyloksylanu odszczepiają boczne grupy
i áaĔcuchy heteroksylanu, natomiast za hydrolizĊ glukomannanu odpowiadają
ȕ-mannanaza i ȕ-mannozydaza. EfektywnoĞü hydrolizy polisacharydów substratów lignocelulozowych uwarunkowana jest ich skutecznym przygotowaniem oraz
precyzyjnym doborem kompleksu enzymów [KUMAR i in. 2009].
Gáównym Ĩródáem handlowych preparatów celulaz są grzyby strzĊpkowe,
w szczególnoĞci celulolityczne szczepy naleĪące do rodzaju Trichoderma. Najbardziej reprezentatywnymi przedstawicielami są T. viride, T. longibrachiatum, T. reesei. Produkowane obecnie na skalĊ przemysáową preparaty celulaz bazują gáównie
na genetycznie zmodyfikowanych mutantach T. reesei. Grzyby z rodzaju Aspergillus, najczĊĞciej wykorzystywane w produkcji przemysáowej, mogą byü przydatne jako Ĩródáo pozyskiwania ȕ-glukozydazy, ksylanazy i ksyloglukanazy. RównieĪ
grzyby z rodzaju Penicillium mogą byü alternatywnym producentem enzymów
z grupy celulaz. Enzymy tych grzybów są mniej podatne na hamujący wpáyw inhibitorów, charakteryzują siĊ takĪe mniejszym powinowactwem do ligniny [GUSAKOV 2011]. Innym waĪnym Ĩródáem enzymów celulolitycznych są bakterie, zarówno tlenowe, jak i beztlenowe. Bakterie razem z grzybami zajmują w przyrodzie
centralne miejsce w biodegradacji biomasy roĞlinnej, z uwagi na ich zdolnoĞü do
tworzenia odpowiednich nanokompleksów ukáadów enzymatycznych. Przykáadem
takich tlenowych promieniowców mogą byü Cellulomonas i Thermobifida. Natomiast beztlenowce, takie jak Clostridium i Ruminococcus, mogą produkowaü specjalne kompleksy celulaz, zwane cellulosomami. Pomimo istotnych zalet, jak przeĪywalnoĞü w wyĪszej temperaturze i lepsze przystosowanie do trudnych warunków,
bakterie nie mogą konkurowaü z mutantami grzybów, gdyĪ poziom ekspresji biaáka
tych mikroorganizmów jest za niski [WILSON 2009; GUSAKOV 2011].
Celem przeprowadzonych badaĔ byáo okreĞlenie przydatnoĞci celulolitycznych preparatów enzymatycznych, skomponowanych w róĪnych zestawieniach, do
wydajnej hydrolizy polisacharydów sáomy rzepakowej. Efekty hydrolizy oceniano
na podstawie stĊĪenia wydzielonych cukrów, moĪliwych do wykorzystania przez
droĪdĪe w procesie fermentacji alkoholowej.
Materiaá i metody
Materiaáem doĞwiadczalnym byáa sáoma rzepakowa (Brassica napus L. var. napus), pochodząca z Gospodarstwa Rolnego w Pacóátowie AUREPIO AGRA Sp. z o.o.,
w postaci wysuszonej, o zawartoĞci 95,1% suchej masy. Surowiec poddano procesowi kilkustopniowego mielenia (máyn tnący Retsch SM100, 2007 r., Niemcy), do
poziomu rozdrobnienia 1–2 mm. OkreĞlono udziaá poszczególnych frakcji wáókna
DOSKONALENIE WARUNKÓW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ...
109
w sáomie rzepakowej, stosując urządzenie FibertecTM 1020 (FOSS, 2011 r., Chiny);
oznaczono: zawartoĞü wáókna neutralno-detergentowego (NDF) wedáug Van Soest’a
[VAN SOEST i in. 1991], zawartoĞü wáókna kwaĞno-detergentowego (ADF) oraz zawartoĞü ligniny kwaĞno-detergentowej (ADL) [PN-EN ISO 13906]. ZawartoĞü celulozy wyznaczono z róĪnicy pomiĊdzy udziaáem frakcji ADF i ADL, natomiast zawartoĞü hemicelulozy – z róĪnicy pomiĊdzy udziaáem frakcji NDF i ADF.
SáomĊ rzepakową poddano chemicznej obróbce w warunkach: temperatura
121°C, czas 1 h, dodatek NaOH 0,1g·g–1 s.s. substratu (parametry te wyznaczono
na podstawie wczeĞniejszych badaĔ przeprowadzonych w Katedrze Biotechnologii
ĩywnoĞci). Materiaá po obróbce i korekcie kwasowoĞci Ğrodowiska do pH 5,0 (za
pomocą 99-procentowego kwasu octowego) poddano hydrolizie enzymatycznej.
StĊĪenie substratu lignocelulozowego w zawiesinie ustalono na poziomie 10% s.s.
(w/w), co zapewniáo moĪliwoĞü mieszania medium w czasie reakcji. ReakcjĊ prowadzono w czasie 72 h, w temperaturze 50°C, w kolbach stoĪkowych o pojemnoĞci
500 cm3, zawierających 100 g medium reakcyjnego, z zastosowaniem wytrząsania
(250 obr·min–1; inkubator Innova 40, New Brunswick, 2010 r., USA), przy uĪyciu
6 ustalonych kompozycji preparatów enzymatycznych (wedáug tab. 1). Oceniano
dwa rodzaje celulaz: Celluclast 1.5L (Novozymes, nr kat. SIGMA C2730) i celulazĊ z Trichoderma longibrachiatum (nr kat. SIGMA C9748) oraz dwa preparaty ksylanaz: Pentopan Mono BG – ksylanaza z Thermomyces lanuginosus (Novozymes,
nr kat. SIGMA X2753) i ksylanazĊ z Trichoderma longibrachiatum (nr kat. SIGMA X2629). We wszystkich wariantach procesu hydrolizy zastosowano dodatek
celobiazy (Novozyme 188, Novozymes, nr kat. SIGMA C6105) w celu rozkáadu
powstającej celobiozy (hamującej aktywnoĞü celulaz) do glukozy.
Tabela 1; Table 1
Kompozycje stosowanych preparatów enzymatycznych
The compositions of the enzyme preparations used
Nr; No
1
Kompozycje preparatów enzymatycznych
The compositions of the enzyme preparations
Celluclast 1.5L + celobioza
2
Celluclast 1.5L + Pentopan Mono BG + celobiaza
3
Celluclast 1.5L + ksylanaza z T. longibrachiatum + celobiaza
4
celulaza z T. longibrachiatum + celobiaza
5
celulaza z T. longibrachiatum + Pentopan Mono BG + celobiaza
6
celulaza z T. longibrachiatum + ksylanaza z T. longibrachiatum + celobiaza
Preparaty enzymatyczne stosowano w nastĊpujących dawkach: Celluclast
1.5L – 15 FPU·g–1 s.s. sáomy, celulaza z Trichoderma longibrachiatum – 15 U·g–1
s.s. sáomy, Pentopan Mono BG – 15 FXU·g–1 s.s. sáomy, ksylanaza z T. longibrachiatum – 15 FXU·g–1 s.s. sáomy, celobiaza (Novozyme 188) – 30 CBU·g–1 s.s. sáomy. AktywnoĞü enzymów byáa wyraĪana nastĊpująco: 1 FPU – iloĞü enzymu uwalniająca 1 ȝmol glukozy z bibuáy Whatman no. 1, w czasie 1 minuty, 1 U – iloĞü
enzymu uwalniająca 1 ȝmol glukozy z celulozy w czasie 1 h (warunki reakcji:
pH 5,0; temperatura 37°C, czas inkubacji 2 h), 1 FXU – iloĞü enzymu uwalniająca
1 mol ksylozy z ksylanu w czasie 1 minuty (warunki reakcji: pH 4,5; tempera-
110
K. ĝwiątek i inni
tura 30°C), 1 CBU – iloĞü enzymu przeksztaácająca 1 mol celobiozy do 2 moli
glukozy w ciągu 1 minuty (warunki reakcji: pH 4,8; temperatura 50°C). Podczas
hydrolizy zastosowano dodatek azydku sodu (0,1%) celem wyeliminowania potencjalnych zakaĪeĔ mikrobiologicznych. W czasie reakcji okresowo pobierano próbki
do analizy. Efekty hydrolizy okreĞlano na podstawie stĊĪenia uwolnionych cukrów
redukujących, oznaczonych przy uĪyciu metody z kwasem 3,5-dinitrosalicylowym
[MILLER 1959]. Porównawczo przeprowadzono hydrolizĊ materiaáu natywnego.
Wyniki i dyskusja
EfektywnoĞü hydrolizy enzymatycznej surowców lignocelulozowych uzaleĪniona jest od ich rodzaju, stopnia dojrzaáoĞci, skáadu chemicznego oraz sposobu wstĊpnej obróbki. Rozdrabnianie prowadzi do zmniejszenia wielkoĞci cząstek
i czĊĞciowego zniszczenia krystalicznej struktury celulozy, co uáatwia dostĊp enzymów do kompleksu polisacharydów, a takĪe powoduje zwiĊkszenie wraĪliwoĞci
substratu na dziaáanie czynników chemicznych. Redukcja wielkoĞci cząstek sáomy
pszennej do wartoĞci 53–149 ȝm pozwala na zwiĊkszenie wydajnoĞci uwalniania
glukozy i ksylozy po 24-godzinnej hydrolizie enzymatycznej odpowiednio o 39%
i 20% w porównaniu z próbami odniesienia (cząstki o dáugoĞci 2–4 cm) [PEDERSEN i MEYER 2009; DA COSTA SOUSA i in. 2009]. WstĊpne traktowanie lignocelulozy alkaliami, takimi jak: wodorotlenek wapnia, amoniak czy wodorotlenek sodu,
powoduje degradacjĊ wiązaĔ áączących ligninĊ z pozostaáymi polimerami, co jest
przyczyną czĊĞciowego upáynnienia kompleksu, a takĪe usuniĊcia czĊĞci ligniny.
Wymienionym zmianom towarzyszy równieĪ zwiĊkszenie dostĊpnoĞci celulozy dla
enzymów hydrolitycznych [ALVIRA i in. 2010]. We wczeĞniej prowadzonych badaniach wáasnych ustalono warunki wstĊpnej obróbki badanego substratu oraz parametry prowadzenia hydrolizy enzymatycznej.
DoĞwiadczenia opisane w niniejszej pracy dotyczyáy doboru najefektywniej
wspóádziaáającej kombinacji preparatów enzymatycznych, charakteryzującej siĊ
wydajnym uwalnianiem cukrów fermentujących ze sáomy rzepakowej. Udziaá podstawowych frakcji (celulozy, hemicelulozy i ligniny) w suchej masie sáomy rzepakowej wynosiá odpowiednio: 49,2; 12,2 i 14,9%, przy czym áączna zawartoĞü celulozy i hemicelulozy – polisacharydów stanowiących potencjalne Ĩródáo cukrów
fermentujących – ksztaátowaáa siĊ na poziomie 61,4%.
Przeprowadzenie 72-godzinnej hydrolizy substratu natywnego (próba kontrolna) pozwoliáo na uzyskanie stĊĪenia uwolnionych cukrów redukujących na poziomie 10,68–16,39 g·dm–3 hydrolizatu, a najwiĊksze ich stĊĪenie osiągniĊto przy
zastosowaniu kompozycji, w której skáadzie znalazáa siĊ ksylanaza z T. longibrachiatum – zarówno w skojarzeniu z celulazą Celluclast 1.5L (rys. 1), jak i z celulazą
z T. longibrachiatum (rys. 2). Zastosowanie wymienionych kombinacji pozwoliáo
na uzyskanie wydajnoĞci hydrolizy polisacharydów w odniesieniu do wartoĞci teoretycznej, wyznaczonej na podstawie stĊĪenia celulozy i hemicelulozy w materiale
natywnym, na poziomie odpowiednio 22,0 i 24,0%. Najmniej korzystne okazaáo siĊ
zastosowanie kompozycji Celluclast 1.5L i celobiaza: po 72 h procesu ich stĊĪenie
w hydrolizacie wynosiáo 10,68 g cukrów·dm–3, co dowodzi istotnej roli enzymów
degradujących hemicelulozĊ podczas biokonwersji kompleksu lignocelulozowego
(rys. 1).
111
–3
Stężenie uwolnionych cukrów redukujących (g·dm )
–3
The concentration of released reducing sugars (g·dm )
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
6
12
18
24
1
Rys. 1.
Fig. 1.
30
36 42 48
Czas; Time [h]
2
3
1
54
2
60
66
72
78
3
PostĊp hydrolizy enzymatycznej sáomy rzepakowej natywnej (symbole puste)
oraz po obróbce wstĊpnej (NaOH – 0,1 g·g s.s. materiaáu, temperatura – 121°C,
czas – 1 h) (symbole peáne), z zastosowaniem trzech kombinacji preparatów
enzymatycznych (nr 1, 2 i 3 wedáug tabeli 1), w czasie 72 h eksperymentu, wyraĪony stĊĪeniem cukrów redukujących w hydrolizacie
Enzymatic hydrolysis rate of untreated (empty symbols) and pretreated rape
straw (addition of NaOH 0,1 g·g–1 d.m. of substrate, temperature 121°C, time
1 h) (filled symbols), with the use of three combinations of enzyme preparations (no. 1, 2, 3 according to table 1), during 72-hour experiment, expressed as
reducing sugars concentration in hydrolysate
Hydroliza enzymatyczna wstĊpnie przygotowanej sáomy rzepakowej, prowadzona z udziaáem kaĪdej z proponowanych kompozycji preparatów enzymatycznych, pozwoliáa uzyskaü trzykrotnie wiĊkszą zawartoĞü cukrów redukujących po
72 h procesu niĪ hydroliza substratu natywnego. JuĪ w początkowym etapie procesu zauwaĪono wysoką skutecznoĞü stosowania kompozycji preparatów enzymatycznych – celulazy z Trichoderma longibrachiatum, ksylanazy z T. longibrachiatum i celobiazy (rys. 2). Zastosowanie tej kombinacji spowodowaáo uwolnienie
32,27 g cukrów·dm–3 hydrolizatu juý po 12 h procesu, by w koĔcowym etapie osiągnąü najwiĊkszą z odnotowanych we wszystkich doĞwiadczeniach wartoĞü: 48,82 g
cukrów redukujących·dm–3.
NajniĪsze stĊĪenie cukrów fermentujących w hydrolizacie (33,42 g·dm–3) uzyskano w doúwiadczeniu z udziaĤem kompleksu preparatów Celluclast 1.5L i celobiaza (rys. 1). W eksperymencie z udziaáem kompozycji preparatów celulazy i ksylanazy z Trichoderma longibrachiatum z celobiazą uzyskano wydajnoĞü hydrolizy
polisacharydów sáomy rzepakowej na poziomie 71,6% (rys. 3), co oznacza zwiĊkszenie jej efektywnoĞci Ğrednio o 45% w porównaniu z rezultatami doĞwiadczenia
z zastosowaniem preparatów Celluclast 1.5L i celobiaza. MoĪna wiĊc stwierdziü,
Īe najskuteczniej dziaáającym kompleksem enzymów okazaá siĊ zestaw celulaz
i hemicelulaz z T. longibrachiatum i celobiazy, co Ğwiadczy o ich synergistycznym
dziaáaniu.
112
–3
Stężenie uwolnionych cukrów redukujących (g·dm )
–3
The concentration of released reducing sugars (g·dm )
K. ĝwiątek i inni
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
6
12
18
24
4
Rys. 2.
Fig. 2.
30
5
36 42 48
Czas; Time [h]
6
4
54
5
60
66
72
78
6
PostĊp hydrolizy enzymatycznej sáomy rzepakowej natywnej (symbole puste)
oraz po obróbce wstĊpnej (NaOH – 0,1 g·g–1 s.s. materiaáu, temperatura – 121°C,
czas – 1 h) (symbole peáne), z zastosowaniem trzech kombinacji preparatów enzymatycznych (nr 4, 5 i 6 wg tabeli 1), w czasie 72 h eksperymentu, wyraĪony
stĊĪeniem cukrów redukujących w hydrolizacie
Enzymatic hydrolysis rate of untreated (empty symbols) and pretreated rape
straw (addition of NaOH 0,1 g·g–1 d.m. of substrate, temperature 121°C, time
1 h) (filled symbols), with the use of three combinations of enzyme preparations (no. 4, 5, 6 according to table 1), during 72-hour experiment, expressed as
reducing sugars concentration in hydrolysate
Na rysunku 3 przedstawiono wyniki ilustrujące efektywnoĞü 72-godzinnej hydrolizy enzymatycznej sáomy rzepakowej. Jak wspomniano wczeĞniej, najkorzystniejszą z przebadanych kompozycji enzymów okazaáa siĊ kombinacja preparatów,
które pochodziáy z grzybów T. longibrachiatum. Szczególnie istotną rolĊ moĪna
przypisaü preparatowi ksylanaz, którego zestawienie z celulazami preparatu Celluclast 1.5L (kompozycja 3) skutkowaáo korzystnym stopniem hydrolizy polisacharydów, tj. 67,1%.
Prawdopodobnie w preparacie ksylanazy z T. longibrachiatum aktywne są
równieĪ inne hemicelulazy, które sprzyjają kompleksowej hydrolizie badanego
surowca lignocelulozowego. Dodatkowo naleĪy zaznaczyü, Īe wstĊpna obróbka
alkaliami sprzyja poprawie podatnoĞci na hydrolizĊ kompleksu polisacharydów zawartych w substracie.
MCINTOSH I VANCOV [2010] badali wpáyw wstĊpnego traktowania alkaliami
sáomy sorgo (Sorghum bicolor) na efektywnoĞü hydrolizy enzymatycznej tak przetworzonego materiaáu. DoĞwiadczenia hydrolizy poprzedzono obróbką substratu,
stosując zmienne parametry w zakresie: stĊĪenia NaOH (od 0 do 2,0% (w/v)), temperatury (60 i 121°C) oraz czasu jej trwania (30, 60 i 90 min). ReakcjĊ hydrolizy
enzymatycznej polisacharydów prowadzono przez 48 h w warunkach: temperatura 50°C, pH 5,0, wytrząsanie (150 rpm), z zastosowaniem kombinacji preparatów
oferowanych przez firmĊ Novozymes: celulazy (NS50013), ksylanazy (NS50030)
i ȕ-glukozydazy (NS50010). StĊĪenie rozdrobnionej sáomy w zawiesinie ustalono
80
Wydajność; Yield (%)
60
50
71,6
67,1
70
55,2
49,3
49,0
113
50,6
40
30
20
15,7
17,6
1
2
20,6
24,0
3
4
5
Nr kompozycji; No of composition
6
22,0
19,0
10
0
hydroliza natywnego surowca; hydrolysis of untreated substrate
obróbka z udziałem NaOH; pretreatment with NaOH
Rys. 3.
Fig. 3.
Porównanie wydajnoĞci 72-godzinnej hydrolizy enzymatycznej sáomy rzepakowej natywnej i po obróbce z udziaáem NaOH, przeprowadzonej z zastosowaniem szeĞciu kompozycji preparatów enzymatycznych. WydajnoĞü hydrolizy
celulozy i hemicelulozy obliczono w odniesieniu do wartoĞci teoretycznej wyznaczonej na podstawie zawartoĞci celulozy i hemicelulozy w materiale natywnym (61,4%)
The comparison of the efficiency of 72-hour enzymatic hydrolysis of untreated
and pretreated (NaOH) rape straw, conducted with the use of six compositions
of enzyme preparations. The efficiency of cellulose and hemicellulose hydrolysis was calculated in relation to the theoretical value determined based on the
content of cellulose and hemicellulose in the native substrate (61,4%)
na poziomie 5% s.s. Zaobserwowano, Īe zastosowanie, oprócz celulazy, preparatów ksylanazy i ȕ-glukozydazy pozwoliáo na zwiĊkszenie skutecznoĞci hydrolizy
polisacharydów sáomy sorgo, przy jednoczesnym 4-krotnym zmniejszeniu dawki
celulazy. Maksymalną wydajnoĞü hydrolizy celulozy i hemicelulozy (95%) uzyskano przy zastosowaniu enzymów w nastĊpujących dawkach: celulaza – 5,0 FPU·g–1
substratu, ȕ-glukozydaza – 7,5 CBU·g–1 substratu, ksylanaza – 1,5 FXU·g–1 substratu.
LU i in. [2010] przeprowadzili badania z wykorzystaniem sáomy kukurydzianej, którą poddano wstĊpnej obróbce metodą eksplozji pary, a w dalszej kolejnoĞci neutralizowano lub przepáukiwano wodą. Cytowani autorzy oceniali równieĪ
wpáyw stĊĪenia substratu w Ğrodowisku reakcyjnym na wydajnoĞü uwalniania cukrów fermentujących. HydrolizĊ prowadzono przez 96 h, w temperaturze 50°C,
pH 4,8, z zastosowaniem wytrząsania, stosując mieszankĊ kwaĞnych celulaz (Global Green Tech, Chiny). StĊĪenie substratu lignocelulozowego w zawiesinie ustalono w zakresie 10–30% s.s. (w/w). Zaobserwowano, Īe koncentracja substratu w medium reakcyjnym ma niewielki wpáyw na efektywnoĞü konwersji polisacharydów
sáomy. Najkorzystniejsze rezultaty uzyskano przy zastosowaniu stĊĪenia substratu
na poziomie 30%, co pozwoliáo na otrzymanie 103,3 g glukozy·dm–3 hydrolizatu
(stopieĔ konwersji celulozy do glukozy wyniósá 72,5%) [LU i in. 2010].
SAHA i in. [2005] przeprowadzili hydrolizĊ enzymatyczną sáomy pszennej
uprzednio traktowanej 0,75% roztworem kwasu siarkowego. Zastosowano kompleks enzymów: celulazĊ z Triochoderma reesei, ȕ-glukozydazĊ z Aspergillus niger
i ksylanazĊ z Trichoderma longibrachiatum. Proces hydrolizy prowadzono w tem-
114
K. ĝwiątek i inni
peraturze 45°C, przy pH 5,0, w czasie 72 h. Wymieniony zestaw enzymów okazaá
siĊ najkorzystniejszy ze wszystkich zastosowanych w doĞwiadczeniu, czego dowodzi uzyskany stopieĔ konwersji celulozy do glukozy na poziomie 81% (565 mg
cukrów redukujących·g–1 surowca).
Porównując badania przeprowadzone w ramach niniejszej pracy, moĪna
stwierdziü, Īe zastosowanie najkorzystniejszej kompozycji enzymów pozwoliáo na
uzyskanie koncentracji monosacharydów w hydrolizacie w iloĞci 488 mg·g–1 surowca.
Wnioski
Wyniki przeprowadzonych badaĔ wskazują, iĪ preparaty celulaz: Celluclast
1.5L i celulaza z Trichoderma longibrachiatum są przydatne w procesie hydrolizy
enzymatycznej surowców lignocelulozowych. WiĊkszą skutecznoĞcią charakteryzuje siĊ preparat otrzymany z gatunku T. longibrachiatum.
Istotny wpáyw na przebieg hydrolizy ma zastosowanie preparatów ksylanaz.
W badaniach zastosowano preparaty ksylanaz: Pentopan Mono BG i ksylanazĊ
z T. longibrachiatum, z których ta ostatnia odegraáa kluczową rolĊ w uzyskaniu
wysokiego poziomu wydajnoĞci hydrolizy polisacharydów. Jej wysoką skutecznoĞü potwierdza korzystne stĊĪenie monosacharydów w mediach poreakcyjnych
(45,7–48,8 g·dm–3), a takĪe róĪnica pomiĊdzy efektami dziaáania kompozycji enzymatycznych bez udziaáu ksylanaz oraz kompozycji enzymatycznych z ich udziaáem. Za najkorzystniejszą kompozycjĊ enzymów uznano: celulazĊ z Trichoderma
longibrachiatum, ksylanazĊ z T. longibrachiatum i celobiazĊ, co dowodzi ich skutecznego synergistycznego dziaáania.
Preparaty enzymatyczne pozyskiwane z T. longibrachiatum pozwalają na
uzyskanie wysokiego stopnia konwersji polisacharydów surowca lignocelulozowego do cukrów fermentujących. Przedstawione rezultaty badaĔ potwierdziáy równieĪ koniecznoĞü stosowania obróbki wstĊpnej w biotechnologicznym przetwarzaniu sáomy rzepakowej.
Literatura
ALVIRA P., TOMÁS-PEJÓ E., BALLESTEROS M., NEGRO M.J. 2010. Pretreatment
technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis: A review. Bioresource Technology 101: 4851–4861.
DA COSTA SOUSA L., CHUNDAWAT S.P.S., BALAN V., DALE B.E. 2009. ‘Cradle-to-grave’ assessment of existing lignocellulose pretreatment technologies. Curr.
Opin. Biotechnol. 20: 339–347.
GUSAKOV A.V. 2011. Alternatives to Trichoderma reesei in biofuel production. Trends
in Biotechnology 29 (9): 419–425.
KRISTENSEN J. B. 2009. Enzymatic hydrolysis of lignocelluloses. Substrate interactions and high solids loadings. Forest & Landscape Research 42: 7.
115
KULIKOWSKA D., KLIMOWSKI K. 2008. Produkcja bioetanolu z odpadów lignocelulozowych – moĪliwoĞci i ograniczenia. Cz. II. Hydroliza i fermentacja. Gaz, Woda
i Technika Sanitarna 2: 24–28.
KUMAR R., SINGH S., SINGH O.V. 2008. Bioconversion of lignocellulosic biomass:
biochemical and molecular perspectives. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 35: 377–
–391.
KUMAR R., MAGO G., BALAN V., WYMAN C.E. 2009. Physical and chemical characterizations of corn stover and poplar solids resulting from leading pretreatment
technologies. Bioresour. Technol. 100: 3948–3962.
LU Y., WANG Y., XU G., CHU J., ZHUANG Y., ZHANG S. 2010. Influence of High Solid
Concetration on Enzymatic Hydrolysis and Fermantation of Steam-Exploded Corn
Stover Biomass. Appl. Biochem. Biotechnol. 160: 360–369.
MALHERBE S., CLOETE T.E. 2002. Lignocellulose biodegradation: Fundamentals
and applications. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology 1: 105–
–114.
MCINTOSH S., VANCOV T. 2010. Enhanced enzyme saccharification of Sorghum bicolor straw using dilute alkali pretreatment. Bioresour. Technol. 101: 6718–6727.
MILLER G.L. 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 31 (3): 426–428.
PEDERSEN M., MEYER A.S. 2009. Influence of substrate particle size and wet oxidation on physical surface structures and enzymatic hydrolysis of wheat straw. Biotechnol. Prog. 25: 399–408.
SAHA B.C., ITEN L.B., COTTA M.A., WU Y.V. 2005. Dilute acid pretreatment, enzymatic saccharification and fermentation of wheat straw to ethanol. Proc. Biochem.
40: 3693–3700.
VAN SOEST P.J., ROBERTSON J.B., LEWIS B.A. 1991. Methods for dietary fiber, neutral detergent fiber and nonstarch polysaccharides in relation to animal nutrition.
Journal of Dairy Science 74: 3583–3597.
WILSON D.B. 2009. Cellulases and biofuels. Curr. Opin. Biotechnol. 20: 295–299.
Sáowa kluczowe:
lignoceluloza, sáoma rzepakowa, hydroliza enzymatyczna,
ksylanaza
Streszczenie
Przeprowadzono badania, których celem byáo okreĞlenie wpáywu róĪnych
kompozycji preparatów celulolitycznych na efektywnoĞü procesu hydrolizy enzymatycznej polisacharydów sáomy rzepakowej po wstĊpnej obróbce alkalicznej.
SkutecznoĞü ich dziaáania oceniono na podstawie stĊĪenia cukrów prostych uwolnionych w trakcie reakcji enzymatycznej oraz wydajnoĞci obliczonej w odniesieniu
do sumy polisacharydów zawartych w surowcu natywnym. Najkorzystniejszym ze-
116
K. ĝwiątek i inni
stawem okazaáa siĊ kombinacja preparatów pochodzących z grzybów Trichoderma
longibrachiatum. Wykazano istotne znaczenie ksylanaz z T. longibrachiatum, których obecnoĞü sprzyjaáa poprawie efektywnoĞci hydrolizy polisacharydów o 37–
45% w porównaniu z doĞwiadczeniami bez ich udziaáu. Wyniki przeprowadzonych
badaĔ potwierdziáy równieĪ koniecznoĞü stosowania obróbki wstĊpnej podczas
przetwarzania substratów lignocelulozowych.
THE IMPROVEMENT OF THE CONDITIONS
OF ENZYMATIC HYDROLYSIS OF LIGNOCELLULOSIC
SUBSTRATE POLYSACCHARIDES
Karolina ĝwiątek, Maágorzata Lewandowska, Magdalena ĝwiątek,
Wáodzimierz Bednarski
Chair of Food Biotechnology
University of Warmia and Mazury, Olsztyn
Key words:
lignocellulose, rape straw, enzymatic hydrolysis, xylanase
Summary
Research evaluating the impact of different compositions of cellulolytic preparations on the efficiency of enzymatic hydrolysis of polysaccharides of alkali pretreated rape straw was carried out. The effectiveness of the used compositions was
assessed based on the amount of reducing sugars released during the enzymatic reaction and the yield calculated in relation to the sum of polysaccharides contained
in the native substrate. The combination of the preparations derived from the fungus
Trichoderma longibrachiatum was the most favorable. It was stated that xylanases
from T. longibrachiatum were essential, allowing to improve the efficiency of hydrolysis of polysaccharides by 37–45% compared to experiments without their participation. The results of the conducted research also confirmed the necessity of the
pretreatment step in the processing of lignocellulosic substrates.
Mgr inĪ. Karolina ĝwiątek
Katedra Biotechnologii ĩywnoĞci
Uniwersytet WarmiĔsko-Mazurski
ul. Heweliusza 1
10-718 OLSZTYN
WPàYW ROZDRABNIACZA NA WàAĝCIWOĝCI FIZYCZNE
ĝRUTY PSZENNEJ
Józef Warechowski*, Maágorzata Warechowska**, Krzysztof KoĨniewski
*Katedra InĪynierii i Aparatury Procesowej, **Katedra Podstaw BezpieczeĔstwa
Uniwersytet WarmiĔsko Mazurski w Olsztynie
WstĊp
Ziarno pszenicy wykorzystywane na cele paszowe lub Īywieniowe przewaĪnie poddawane jest procesowi rozdrabniania. Z tego powodu jest to podstawowy
proces w przetwórstwie zbóĪ. Szczególnie záoĪony jest proces przemiaáu, w którym
na początkowym etapie nastĊpuje oddzielenie od siebie bielma i okrywy owocowo-nasiennej. W kolejnych etapach tego procesu nastĊpuje zmniejszenie cząstek uzyskanych frakcji do rozmiarów nie wiĊkszych niĪ 200 m [POSNER 2003] i wymieszanie ich w odpowiednich proporcjach [JURGA 2009].
Produkty przemiaáu poddawane są dalszym zabiegom, jak: sortowanie, magazynowanie, transport, mieszanie i inne [IZYDORCZYK i DEXTER 2004]. Z tego powodu istnieje potrzeba poznania wáaĞciwoĞci fizycznych produktów przemiaáu, niezbĊdnych na etapie projektowania urządzeĔ i aparatów oraz doboru parametrów
pracy maszyn.
WáaĞciwoĞci produktów przemiaáu, a w szczególnoĞci mąki zaleĪą zarówno
od wáaĞciwoĞci fizycznych ziarna, jak i zastosowanej metody rozdrabniania. WáaĞciwoĞci fizyczne ziarna zaleĪą od czynników genetycznych [EDWARDS i in. 2010]
i warunków Ğrodowiskowych [CASTAGNA i in. 1996; WEIGHTMAN i in. 2008; WILSON i in. 2008]. W przetwórstwie zbóĪ szczególnie istotna jest technologia przemiaáu, decydująca o wydajnoĞci i jakoĞci produktów przemiaáu, m.in. o zawartoĞci
popioáu i barwie mąki [JURGA 2009]. W duĪej mierze związana jest ona z cechami morfologicznymi ziarna, o ile przemiaá odbywa siĊ w podobnych warunkach
[ZHANG i in. 2005].
Na wyposaĪeniu laboratoriów znajduje siĊ sprzĊt pomiarowy róĪnych producentów. W szczególnoĞci są to máyny o podobnej konstrukcji i sposobie rozdrabniania próbki. Mimo to w kaĪdej metodyce oznaczania wáaĞciwoĞci technologicznych
surowców zboĪowych wprost podany jest model máyna, którym naleĪy rozdrobniü
ziarno [PN-A-74013:1993; PN-A-74042/03:1993; PN-ISO 3093:1996/AZ1:2000].
MoĪe byü to uzasadnione merytorycznie lub wynikaü z niedoskonaáoĞci danej metodyki.
KoniecznoĞü stosowania máyna konkretnego producenta moĪna oceniü poprzez wykonanie przemiaáu danego surowca na róĪnych urządzeniach i wyznacze-
118
J. Warechowski, M. Warechowska, K. KoĨniewski
nie wáaĞciwoĞci fizycznych otrzymanych produktów przemiaáu, a nastĊpnie przeprowadzenie analizy statystycznej wyników. Szczególnie waĪna jest analiza róĪnic
miĊdzy wáaĞciwoĞciami fizycznymi Ğruty uzyskanej z porównywanych máynów, ze
zwróceniem uwagi na cechy fizyczne mogące mieü bezpoĞredni związek z oznaczaną wáaĞciwoĞcią. MoĪe to byü na przykáad powierzchnia wáaĞciwa powiązana
z kinetyką procesów dyfuzyjnych, takich jak: rozpuszczanie, suszenie i ekstrakcja
materiaáów granularnych. Pomiar powierzchni wáaĞciwej moĪliwy jest na przykáad
metodami sorpcji fizycznej cząstek gazów na powierzchni materiaáu próbki. MoĪliwe jest równieĪ jej oszacowanie na podstawie analizy skáadu granulometrycznego
próbki materiaáu.
Celem przeprowadzonych badaĔ byáo okreĞlenie wpáywu uĪytego rozdrabniacza na wáaĞciwoĞci fizyczne Ğruty pszennej. W szczególnoĞci sprawdzenie, czy
máyny o podobnej konstrukcji i parametrach mechanicznych oraz zbliĪonych parametrach pracy wytwarzają ĞrutĊ o porównywalnych wáaĞciwoĞciach fizycznych.
Materiaá do badaĔ stanowiáo ziarno pszenicy jarej odmiany Radunia. Ziarno
pochodziáo z doĞwiadczenia polowego przeprowadzonego w Zakáadzie Dydaktyczno-DoĞwiadczalnym w Tomaszkowie w 2009 roku. Przed pomiarami oznaczano
jego wilgotnoĞü [PN-EN ISO 712:2009], która wynosiáa okoáo 12% i dowilĪano do
wilgotnoĞci 15% przez dodatek wody w iloĞci obliczonej na podstawie bilansu masowego. Ziarno leĪakowaáo przez 48 godzin w temperaturze 15°C.
Przemiaá laboratoryjny ziarna przeprowadzono na dwóch máynach czterowalcowych. UĪyte w badaniach máyny pochodzące od róĪnych producentów, Quadrumat Junior firmy Brabender (QJ) i máyn walcowy z firmy Sadkiewicz (SK), charakteryzują siĊ taką samą liczbą walców, ich Ğrednicami i dáugoĞciami. Liczba zĊbów
(róĪna w walcach danej pary) i ich kąt pochylenia w walcach poszczególnych stopni rozdrabniających są porównywalne w obu máynach. RóĪnią siĊ szerokoĞciami
szczelin miĊdzy walcami i wyprzedzeniem początkowych stopni. W celu umoĪliwienia porównania produktów przemiaáu jeden z máynów (QJ) na czas badaĔ pozbawiono zainstalowanego fabrycznie sita odsiewacza cylindrycznego.
Kąt naturalnego usypu z pryzmy stoĪkowej mierzono zgodnie z normą PN-74/Z-04002/07. Rozkáad wielkoĞci cząstek przemielonego ziarna (Ğruty pszennej) oznaczono iloĞciowo metodą dyfrakcji laserowej (Laser Diffraction Analysis
– LDA) w analizatorze Malvern Mastersizer 2000. Pomiar wykonywano zgodnie
z metodyką GEA Niro analytical method A 8 c – Particle Size Distribution by Laser (Malvern), w szeĞciu powtórzeniach. Przeprowadzono analizĊ skáadu granulometrycznego mlewa, a nastĊpnie obliczono Ğredni wymiar cząstki wedáug wzoru
[VELU i in. 2006]:
d =
n
¦ϕ d
i =1
i
i
gdzie:
Mi – udziaá frakcji wymiarowej i w badanej próbie (kgkg–1),
di – Ğredni rozmiar cząstek frakcji i (m).
(1)
WPàYW ROZDRABNIACZA NA WàAĝCIWOĝCI FIZYCZNE ĝRUTY PSZENNEJ
119
ZróĪnicowanie Ğruty pod wzglĊdem wielkoĞci cząstek wyraĪano w postaci wzglĊdnej szerokoĞci rozkáadu (SPAN). Najpierw wyznaczano rozmiary cząstek odpowiadające przesiewowi 10%, 50% i 90% – odpowiednio: d(0,1), d(0,5)
i d(0,9). Rozmiary te wyznaczono z funkcji kumulacyjnej skáadu ziarnowego produktu przemiaáu. WzglĊdną szerokoĞü rozkáadu (SPAN) wyznaczono jako:
SPAN =
d ( 0,9 ) − d ( 0,1)
d ( 0,5 )
(2)
gdzie: d(0,1), d(0,5) i d(0,9) – rozmiary cząstek odpowiadające przesiewowi odpowiednio 10%, 50% i 90% (m).
W praktyce przemysáowej w automatycznych systemach kontroli jakoĞci produkcji i sterowania procesami rozmiary d(0,1) i d(0,9) wykorzystuje siĊ do identyfikowania najmniejszych i najwiĊkszych cząstek ukáadów granularnych.
GĊstoĞü nasypową (ȡL) wyznaczano metodą z wykorzystaniem cylindra miarowego [Analytical Method A 2 a – Powder bulk density; WESTERGAARD 2004].
Do kaĪdego z pomiarów wykorzystywano reprezentatywną próbkĊ badanej Ğruty
o objĊtoĞci okoáo 100 cm3, którą przenoszono do cylindra miarowego o pojemnoĞci 250 cm3. ObjĊtoĞü odczytywano ze skali cylindra, a masĊ waĪono wagą WLC 2
(d = 0,01 g). GĊstoĞü wyraĪano jako iloraz masy próbki i jej objĊtoĞci.
Wspóáczynniki Hausnera (HR) i Carra (CI) produktów przemiaáu wyznaczono z nastĊpujących wzorów [SVAROVSKY 1987]:
ρZ
ρL
(3)
ρZ − ρL
⋅ 100%
ρZ
(4)
HR =
CI =
gdzie:
ȡL – gĊstoĞü nasypowa luĨna (kgm–3),
ȡZ – gĊstoĞü nasypowa zwarta (kgm–3).
GĊstoĞü nasypową zwartą (ȡZ) wyznaczano analogicznie jak gĊstoĞü nasypową luĨną, z tą róĪnicą, Īe cylinder miarowy z próbką poddawano wstrząsom na
wytrząsarce Analysette 22 (Fritsch) przez 5 min, po czym odczytywano objĊtoĞü
zajmowaną przez znajdującą siĊ w nim ĞrutĊ.
Przeprowadzono analizĊ statystyczną otrzymanych wyników. AnalizĊ wariancji wykonano za pomocą programu STATISTICA® for Windows v. 10 (StatSoft
Inc.). IstotnoĞü róĪnic miĊdzy Ğrednimi okreĞlono, stosując test Tukeya. Hipotezy
statystyczne testowano na poziomie istotnoĞci Į = 0,05.
Wyniki i dyskusja
Produkty przemiaáu otrzymane z róĪnych máynów róĪniáy siĊ istotnie miĊdzy
sobą pod wzglĊdem wáaĞciwoĞci fizycznych (tab. 1). Jedynie wartoĞci HR oraz CI
nie wykazywaáy istotnych róĪnic.
120
Tabela 1; Table 1
Charakterystyka cech fizycznych Ğruty pszennej
Characteristics of the physical properties of wheat middlings
Kąt tarcia zewnĊtrznego
External angle of friction
WáaĞciwoĞü
Property
Į
Máyn
Mill
QJ
SK
ĝrednie
Average
XĞr
stal
steel
AISI
316
stainless
steel
szkáo
glass
dp
SPAN
ȡu
HR
CI
°
°
°
°
m
–
kg·m–3
–
–
42 a
48 a
43 a
51 a
202 a
8,18 a
595 a
1,280 a
21,9 a
SD
1,0
0,9
2,0
1,2
11,5
0,410
6,9
0,0058
0,35
XĞr
40 b
35 b
31 b
46 b
592 b
2,25 b
649 b
1,300 a
23,0 a
SD
0,2
0,5
0,4
0,9
18,3
0,041
16,3
0,0343
2,09
XĞr
41
41
37
49
397
5,22
622
1,290
22,4
SD
1,1
6,8
6,5
3,0
204,2
3,106
30,4
0,0258
1,56
WartoĞci oznaczone w poszczególnych kolumnach tymi samymi literami nie róĪnią siĊ istotnie na poziomie Į = 0,05; differences of values in columns (for the given variety) marked with the same letters are
insignificant at Į = 0.05.
ĝruty z obu máynów charakteryzowaáy duĪe wartoĞci kąta naturalnego usypu (42° i 40°), przypisywane materiaáom ziarnistym semikohezyjnym [SVAROVSKY
1987]. ĝwiadczą one o wystĊpowaniu silnych oddziaáywaĔ miĊdzy cząstkami materiaáu [WOUTERS i GELDART 1996].
Kąt tarcia zewnĊtrznego równieĪ przyjmowaá duĪe i zróĪnicowane wartoĞci – od 31° w przypadku tarcia Ğruty z máyna SK o stal nierdzewną polerowaną
do 51° dla pary ciernej szkáo-Ğruta z máyna QJ. W przypadku Ğruty z obu máynów najmniejsze wartoĞci kąta tarcia uzyskano dla polerowanej stali nierdzewnej,
a najwiĊksze – w przypadku poĞlizgu po powierzchni szklanej. Kąty tarcia o blachĊ stalową przyjmowaáy wartoĞci poĞrednie. Wszystkie kąty tarcia zewnĊtrznego
Ğruty z máyna SK przyjmowaáy wartoĞci istotnie mniejsze niĪ Ğruty z máyna QJ.
MoĪe to wynikaü z niewielkiego udziaáu drobnych frakcji ziarnowych, co powoduje zmniejszenie powierzchni kontaktu próbki z powierzchnią cierną, wywoáując
poĞlizg w warunkach wiĊkszego naprĊĪenia normalnego [HORABIK 2001].
ĝrednia wartoĞü gĊstoĞci usypowych Ğruty z badanych máynów wynosiáa
622 kg·m–3. WartoĞci gĊstoĞci usypowych Ğruty róĪniáy siĊ miĊdzy sobą o prawie
10%, w zaleĪnoĞci od máyna, w którym je uzyskano. Mniejszą wartoĞü miaáa gĊstoĞü usypowa Ğruty uzyskanej z máyna QJ. GĊstoĞü usypowa Ğruty z máyna QJ
charakteryzowaáa siĊ teĪ ponad dwa razy mniejszą zmiennoĞcią, wyraĪoną odchyleniem standardowym, niĪ ta z máyna SK.
Stwierdzono istotne róĪnice w skáadzie granulometrycznym Ğruty z ziarna
rozdrabnianego na róĪnych máynach (rys. 1). Skáad granulometryczny Ğruty uzyskanej z badanych máynów charakteryzowaá siĊ bardzo duĪą rozpiĊtoĞcią wielkoĞci cząstek – od 0,5–2,0 ȝm do 2500 ȝm. WiĊkszą szerokoĞü, wyraĪoną SPAN-em,
uzyskiwaáy produkty przemiaáu z máyna QJ – prawie 4-krotnie wiĊkszą niĪ w przypadku Ğrut z máyna SK.
Bardziej záoĪonym skáadem frakcyjnym charakteryzowaáa siĊ Ğruta z máyna
QJ. Skáadaá siĊ on z 5 frakcji o doĞü równomiernych udziaáach. Udziaá trzech gáów-
Rys. 1.
Fig. 1.
121
Skáad granulometryczny Ğruty z ziarna pszenicy Radunia rozdrabnianego
w máynach walcowych róĪnych producentów
Particle size distribution of grinding products of wheat Radunia grain grinding
in roller mills of different manufacturers
nych frakcji (o wielkoĞci cząstek 20, 150 i 700 ȝm) zawieraá siĊ w przedziale 2,2–
–3,2%, przy czym najwiĊkszy byá udziaá frakcji o wielkoĞci cząstek 20 ȝm. Frakcja
o cząstkach wielkoĞci 4 ȝm stanowiáa tylko okoáo 1% Ğruty, a frakcja o cząstkach
wielkoĞci 0,7 ȝm wystĊpowaáa w iloĞciach Ğladowych. Máyn QJ pozwalaá uzyskaü
cząstki o rozmiarze minimalnym, 4 razy mniejszym niĪ máyn SK. Skáad frakcyjny
Ğruty z máyna SK byá róĪny od uzyskanego na máynie QJ (rys. 1). Z máyna SK uzyskiwano gáównie frakcjĊ o wielkoĞci cząstek 800 ȝm, z niewielkim udziaáem frakcji o rozmiarach cząstek 4, 20 i 100 ȝm, z których najwiĊkszy udziaá miaáa frakcja
o cząstkach wielkoĞci 20 ȝm (okoáo 1,5%). PowyĪsze dane upowaĪniają do stwierdzenia, Īe Ğruta otrzymywana z máyna SK miaáa rozkáad dwumodalny, zawierający
frakcjĊ gáówną o cząstkach wielkoĞci 800 ȝm i dodatkową o cząstkach wielkoĞci
20 ȝm. WiĊksze zróĪnicowanie wielkoĞci cząstek w Ğrutach otrzymywanych z máyna QJ wpáywa na zwiĊkszenie powierzchni wáaĞciwej w porównaniu z produktami
przemiaáu uzyskiwanymi z máyna SK. MoĪe to byü powodem róĪnego zachowania
siĊ Ğruty i uzyskanej z niej mąki podczas operacji technologicznych, w których zachodzą zjawiska o charakterze dyfuzyjnym.
Wspóáczynniki Hausnera (HR) i Carra (CI) interpretowane są jako wskaĨniki charakteryzujące wáaĞciwoĞci reologiczne materiaáu ziarnistego. Analiza statystyczna wyników nie wykazaáa moĪliwoĞci identyfikacji máyna uĪytego do rozdrabniania na podstawie tych cech. WartoĞci HR uzyskanej Ğruty zawieraáy siĊ
w przedziale 1,250–1,400, co pozwala zaklasyfikowaü je do grupy materiaáów semikohezyjnych [SVAROVSKY 1987]. WskaĨnik CI, przyjmujący wartoĞci w zakresie 18–23%, równieĪ wskazuje na semikohezyjne wáaĞciwoĞci Ğrut uzyskiwanych
z obu badanych máynów [WOULTERS i GELDART 1996].
Analiza korelacji wáaĞciwoĞci fizycznych produktów przemiaáu wykazaáa
doĞü silną ujemną korelacjĊ miĊdzy stopniem rozdrobnienia a HR oraz CI (tab. 2).
ĝredni rozmiar cząstek nie wykazywaá istotnej korelacji z tymi wskaĨnikami, czego moĪna by oczekiwaü z powodu zaleĪnoĞci definicyjnej miĊdzy Ğrednim rozmia-
–3
CI (–)
HR (–)
ȡu (kgm )
i (–)
SPAN (–)
dp (m)
Szkáo
Glass
AISI 316
Stainless steel
Stal
Steel
Į (°)
Wyszczególnienie
Specification
Kąt tarcia
zewnĊtrznego
External angle
of friction
(°)
Į
(°)
0,7618
Stal
Steel
0,9767
0,7513
AISI 316
Stainless
steel
0,8850
0,9394
0,6935
Szkáo
Glass
Kąt tarcia zewnĊtrznego
External angle of friction
(°)
–0,9363
–0,9770
–0,9946
–0,7757
dp
(m)
–0,9365
–0,9906
0,9345
0,9436
0,9323
0,9575
0,7410
i
(–)
0,9477
0,9633
0,9847
0,7750
SPAN
(–)
–0,9569
–0,9212
0,9070
–0,9227
–0,9049
–0,9102
–0,7494
ȡu
(kgm–3)
Statystycznie istotne wartoĞci wspóáczynników korelacji liniowej
pomiĊdzy badanymi cechami
Statistically significant linear correlation coefficients between the measured features
0,6717
–0,6736
HR
(–)
0,9997
0,6582
–0,6602
CI
(–)
Tabela 2; Table 2
123
rem cząstek produktu przemiaáu a stopniem rozdrobnienia ziarna (i = dzdp–1). Silne
skorelowanie miĊdzy sobą wszystkich kątów tarcia moĪna interpretowaü zaleĪnoĞcią ich od wáaĞciwoĞci kohezyjnych analizowanych produktów przemiaáu, co nie
uwidoczniáo siĊ jednak w postaci istotnej korelacji kątów tarcia zewnĊtrznego ze
wskaĨnikami cech reologicznych. Silna dodatnia korelacja SPAN z kątami tarcia
zewnĊtrznego moĪe wynikaü z faktu, Īe wiĊksza róĪnorodnoĞü wymiarowa cząstek powoduje przemieszczanie siĊ cząstek drobnych w szczeliny miĊdzy cząstkami „grubymi” i wzajemne klinowanie siĊ tak utworzonych ukáadów geometrycznych. Bardzo silną, ujemną korelacjĊ miĊdzy gĊstoĞcią usypową a SPAN-em moĪna
próbowaü táumaczyü zawieszaniem siĊ cząstek Ğruty na sobie i tworzeniem w ten
sposób luĨnych struktur przestrzennych. Taka interpretacja jest jednak sprzeczna
z wyĪej przytoczonym táumaczeniem korelacji SPAN – kąty tarcia zewnĊtrznego.
W celu wyciągniĊcia miarodajnych wniosków w tym zakresie niezbĊdne wydaje
siĊ wykonanie badaĔ uzupeániających.
Bardzo silna dodatnia korelacja miĊdzy wspóáczynnikiem Hausnera a indeksem Carra wynika z faktu, Īe obydwa te indeksy charakteryzują tĊ samą cechĊ materiaáu ziarnistego, jaką jest zdolnoĞü páyniĊcia.
Wnioski
1.
2.
3.
WáaĞciwoĞci fizyczne Ğruty uzyskanej z wykorzystaniem róĪnych badanych
máynów róĪnią siĊ istotnie.
ĝruta pszenna charakteryzuje siĊ duĪą kohezyjnoĞcią, niezaleĪnie od modelu
máyna walcowego uĪytego do rozdrabniania ziarna.
ĝruty pszenne otrzymywane z máyna QJ charakteryzują siĊ wiĊkszą powierzchnią wáaĞciwą niĪ uzyskane z máyna SK.
Literatura
CASTAGNA R., MINOIA C., PORFIRI O., ROCCHETTI G. 1996. Nitrogen level and
seeding rate effects on the performance of hulled wheats Triticum monococcum L.,
T. dicoccum Schübler and T. spelta L. evaluated in contrasting agronomic environments. Journal Agronomy & Crop Science 176: 173–181.
EDWARDS M.A., OSBORNE B.G., HENRY R.J. 2010. Puroindoline genotype, starch
granule size distribution and milling quality of wheat. Journal of Cereal Science 52:
14–320.
HORABIK J. 2001. Charakterystyka wáaĞciwoĞci fizycznych roĞlinnych materiaáów
sypkich istotnych w procesie skáadowania. Acta Agrophysica 54: 84–93.
IZYDORCZYK M.S., DEXTER J.E. 2004. Barley: Milling and processing. In: Encyclopedia of Grain Science. W. Colin (ed.) Elsevier, Oxford: 57–68.
JURGA 2009. WáaĞciwoĞci fizyczne i zmiany jakoĞci mąki pszennej. Przegląd ZboĪowo-Máynarski 10: 35–38.
PN-74/Z-04002.07 Ochrona czystoĞci powietrza. Badania fizycznych wáasnoĞci pyáów. Oznaczanie kąta nasypu pyáu.
124
PN-A-74013:1993 Pszenica. Oznaczenie wskaĨnika sedymentacji. Test Zeleny’ego.
PN-A-74042/03:1993 Ziarno zbóĪ i przetwory zboĪowe. Oznaczanie glutenu mokrego za pomocą urządzenia mechanicznego. Mąka pszenna.
PN-EN ISO 712:2009 Ziarno zbóĪ i przetwory zboĪowe. Oznaczanie wilgotnoĞci.
PN-ISO 3093:1996/AZ1:2000 ZboĪa. Oznaczanie liczby opadania w aparacie Falling Number 1400.
POSNER E.S. 2003. Principles of Milling. Encyclopedia of Food Science, Food Technology and Nutrition. Book Chapter. Academic Press, Harcourt Brace Jovanovich
Publishers, London.
SVAROVSKY L. 1987. Powder Testing Guide: Methods of measuring the physical properties of bulk powders. Elsevier Applied Science Publishers Ltd., London and New
York.
VELU V., NAGENDER A., PRABHAKARA RAO P.G., RAO D.G. 2006. Dry milling characteristic of microwave dried maize grains. Journal of Food Engineering 74: 30–36.
WEIGHTMAN R.M., MILLAR S., ALAVA J., FOULKES M.J., FISH L., SNAPE J.W.
2008. Effects of drought and the presence of the 1BL/1RS translocation on grain vitreosity, hardness and protein content in winter wheat. Journal of Cereal Science 47:
457–468.
WESTERGAARD V. 2004. Technologia mleka w proszku. Odparowanie i suszenie rozpyáowe. Niro A/S. Kopenhaga, Dania.
WILSON J.D., BECHTEL D.B., WILSON G.W.T., SEIB P.A. 2008. Bread quality of
spelt wheat and its starch. Cereal Chemistry 85: 629–638.
WOUTERS I., GELDART D. 1996. Characterising semi-cohesive powders using angle
of repose. Particle and Particle Systems Characterisation 13 (4): 254–259.
ZHANG Y., QUAIL K., MUGFORD D.C., HE Z. 2005. Milling quality and white salt
noodle color of chinese winter wheat cultivars. Cereal Chemistry 82: 633–638.
Sáowa kluczowe:
wáaĞciwoĞci fizyczne, pszenica, rozdrabnianie, skáad granulometryczny
Streszczenie
W pracy badano wpáyw zastosowanego máyna walcowego na wáaĞciwoĞci fizyczne Ğruty pszennej. Rozdrabniano ziarno pszenicy odmiany Radunia na dwóch
máynach. Byáy to máyny walcowe z czterema walcami roboczymi: Quadrumat Junior firmy Brabender oraz SK firmy Sadkiewicz. OkreĞlono podstawowe wáaĞciwoĞci fizyczne uzyskanej Ğruty, takie jak: kąt naturalnego usypu, kąt tarcia zewnĊtrznego o metal i szkáo, gĊstoĞü usypowa, parametry opisujące skáad granulometryczny
i parametry charakteryzujące cechy reologiczne Ğruty. Skáad granulometryczny Ğruty wyznaczono za pomocą urządzenia Mastersizer 2000. Uzyskane wyniki poddano
analizie statystycznej – okreĞlono istotnoĞü róĪnic miĊdzy Ğrednimi i wyznaczono
125
korelacje miĊdzy badanymi wáaĞciwoĞciami fizycznymi. W wyniku rozdrabniania
uzyskano produkty przemiaáu o wyraĨnie róĪnym skáadzie granulometrycznym, zaleĪnym od uĪytego máyna. Uzyskane wyniki wskazują, Īe mimo podobnej budowy
máynów i metody rozdrabniania uzyskane Ğruty wykazywaáy istotne zróĪnicowanie
pod wzglĊdem wáaĞciwoĞci fizycznych.
MILL’S INFLUENCE ON PHYSICAL PROPERTIES OF WHEAT’S
MIDDLINGS
Józef Warechowski*, Maágorzata Warechowska**, Krzysztof KoĨniewski
*Chair of Process Engineering and Equipment, **Chair of Fundamentals of Safety
University of Warmia and Mazury in Olsztyn
Key words:
physical properties, wheat, milling, particle size distribution
Summary
In this paper it has studied the influence of used roller mill on the wheat middlings. Wheat Radunia has been milled on two mills. There were roller mills with
fours working rollers: Quadrumat Junior by Brabender and SK by Sadkiewicz. Basics physical properties of obtained milling’s products were defined, such as: angle of repose, angle of external friction (metal and glass), bulk density, parameters
describing granulometric composition and parameters describing rheological properties of the middlings. Granulometric composition of milling product was determined by means of device Mastersizer 2000. Obtained results have been subjected
to statistical analysis: least significant differences between means was calculated
and relationships between studied physical properties were designated. As a result
of milling, obtained middlings substantially differ with particle size distributions.
Obtained results clearly indicate, that despite similar construction used mills and
similar crumbling method, the resulting middlings significant differs in physical
properties.
Dr inĪ. Józef Warechowski
Uniwersytet WarmiĔsko-Mazurski
Katedra InĪynierii i Aparatury Procesowej
ul. Oczapowskiego 7
10-957 OLSZTYN
MODELOWANIE MATEMATYCZNE KINETYKI SUSZENIA
MIKROFALOWO-KONWEKCYJNEGO LIĝCI BAZYLII
Artur Wiktor, Karina àuczywek, Dorota Witrowa-Rajchert
WstĊp
Gáównym celem suszenia ĪywnoĞci jest zmniejszenie zawartoĞci wody, co
umoĪliwia jej dáugie i bezpieczne przechowywanie. WĞród dodatkowych zalet tej
metody utrwalania ĪywnoĞci najczĊĞciej wymienia siĊ redukcjĊ kosztów magazynowania i transportu, dziĊki zmniejszonej objĊtoĞci i masie suszy w porównaniu
z surowcem. Suszenie umoĪliwia takĪe zagospodarowanie nadwyĪek produkcyjnych surowca w przypadku jego obfitych zbiorów oraz nadawanie specyficznych
wáaĞciwoĞci produktom [JANOWICZ i FRONCKIEWICZ 2011].
MoĪliwoĞci Polski w zakresie produkcji zióá szacowane są na 35 000 t
[HOàUBOWICZ-KLIZA 2007], a wielkoĞü krajowego rynku produktów zielarskich
wycenia siĊ na okoáo 250 mln € [JAMBOR 2007]. Suszenie zióá pozostaje zatem tematem aktualnym i wartym zainteresowania. Proces ten naleĪy do jednej z najbardziej energocháonnych operacji jednostkowych przemysáu spoĪywczego. Wysoka
energocháonnoĞü wiąĪe siĊ takĪe z duĪą emisją substancji wpáywających niekorzystnie na Ğrodowisko naturalne. Oznacza to, Īe kaĪde dziaáanie, mogące skróciü czas trwania procesu technologicznego, korzystnie wpáywa na rachunek ekonomiczny przedsiĊbiorstwa oraz Ğrodowisko naturalne. NajczĊĞciej krótszy czas
ekspozycji ĪywnoĞci na dziaáanie wysokiej temperatury pozytywnie wpáywa takĪe
na jej jakoĞü. PoniewaĪ zioáa są cennym Ĩródáem wielu witamin, przeciwutleniaczy
oraz lotnych substancji aromatycznych – substancji termolabilnych, zatem skrócenie czasu suszenia oznacza wiĊkszą retencjĊ tych skáadników w zioáach [MOHAMED
2005]. JednakĪe zarówno zbyt krótkie, jak i zbyt dáugie prowadzenie procesu moĪe
przynieĞü skutki odwrotne od zamierzonych. W związku z tym wybór odpowiedniej technologii przetwórczej, wszĊdzie tam gdzie to moĪliwe, powinien uwzglĊdniaü optymalizacjĊ czasu trwania poszczególnych operacji. Modelowanie matematyczne uáatwia tĊ czĊĞü projektowania procesu, umoĪliwiając prognozowanie oraz
iloĞciowy opis jego przebiegu.
128
A. Wiktor, K. àuczywek, D. Witrowa-Rajchert
Celem pracy byá wybór odpowiedniego modelu matematycznego, opisującego proces suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego bazylii, wyznaczenie efektywnych wspóáczynników dyfuzji wody oraz wartoĞci energii aktywacji, w zaleĪnoĞci
od mocy mikrofal oraz temperatury powietrza suszącego.
Materiaá i metody
W eksperymencie wykorzystano ĞwieĪe, caáe liĞcie bazylii (Osicum basillicum), pochodzące z plantacji przemysáowej Swedaponic Polska, mieszczącej siĊ
w KraĞniczej Woli koáo Grodziska Mazowieckiego. Do badaĔ uĪyto roĞlin zdrowych, o jednakowym stopniu dojrzaáoĞci wegetacyjnej.
Proces suszenia zióá przeprowadzono w laboratoryjnej suszarce mikrofalowo-konwekcyjnej przy zastosowaniu zmiennych wartoĞci mocy mikrofal (150, 200,
300 W) oraz temperatury (20, 30, 40°C), przy prostopadáym do materiaáu przepáywie powietrza o prĊdkoĞci 0,5 m·s–1. Materiaá ukáadano na sicie sprzĊĪonym z wagą elektroniczną (AXIS), umoĪliwiającą pomiar masy. ObciąĪenie sita wynosiáo
0,483 kg·m–2. Podczas suszenia co 3 minuty, przy uĪyciu oprogramowania PROMIS, rejestrowano masĊ i temperaturĊ materiaáu. Proces koĔczono, gdy masa surowca nie zmieniaáa siĊ. Uznano, Īe masa ta odpowiadaáa równowagowej zawartoĞci wody (ur). Suszenie wykonano w dwóch powtórzeniach.
Oznaczanie zawartoĞci suchej substancji przeprowadzono zgodnie z normą
PN-91 R/87019 poprzez wysuszenie okreĞlonej nawaĪki w temperaturze 80°C do
uzyskania staáej masy.
W celu przedstawienia kinetyki procesu suszenia obliczono wzglĊdną zawartoĞü wody z nastĊpującego wzoru:
MR =
gdzie:
MR –
ur –
u0 –
uĲ –
uτ − ur
u0 − u r
wzglĊdna zawartoĞü wody (–),
równowagowa zawartoĞü wody (g H2O·g–1 s.s.),
początkowa zawartoĞü wody (g H2O·g–1 s.s.),
zawartoĞü wody po czasie Ĳ (g H2O·g–1 s.s.).
Do matematycznego opisu krzywych suszenia zastosowano 9 spotykanych
w literaturze róĪnych modeli przedstawionych w tabeli 1. AnalizĊ regresji krzywych suszenia oraz wyliczenie szybkoĞci suszenia przeprowadzono przy wykorzystaniu programów Table Curve 2D v 5.01 oraz arkusza kalkulacyjnego Microsoft
Excel 2007.
Efektywny wspóáczynnik dyfuzji wody (Deff) wyznaczono metodą regresji na
podstawie równania (nr 9, tab. 1), opisującego dyfuzjĊ nieustaloną w páycie nieskoĔczonej na podstawie II prawa Ficka. Równanie to jest sáuszne przy zaáoĪeniu,
Īe efektywny wspóáczynnik dyfuzji jest staáy podczas procesu suszenia oraz Īe
skurcz suszarniczy jest nieistotny [RAMASWAMY i NSONZI 1998].
Korzystając z zaleĪnoĞci [AKPINAR i in. 2003]:
Deff
§ ET ·
D0 exp ¨ a ¸
© RTa ¹
129
MODELOWANIE MATEMATYCZNE KINETYKI SUSZENIA...
Tabela 1; Table 1
Modele matematyczne uĪyte do opisania przebiegu kinetyki procesu suszenia bazylii
Mathematical models used to evaluate the drying kinetics of basil
Równanie
Equation
ħródáo
Source
Numer
Number
Nazwa modelu
Model
1
Newtona
MR
exp( k W )
DEMIR i in. 2004
2
Pagea
MR
exp( k W a )
SARIMESELI 2011
3
Hendersona
i Pabisa
a exp(k W )
RAHMAN i in. 1997
4
Logarytmiczny
5
Midilliego i in.
6
Wanga
i Singha
7
Logistyczny
8
Dwuczynnikowy
9
Uproszczone II
prawo Ficka
MR
a exp( k W ) b
MR
a exp(k W c ) b W
MIDILLI i in. 2002
1 a W b W 2
WANG i SINGH 1978
b
a

1
exp
k W SOYSAL i in. 2006
a exp k W b exp ki W ARSLAN i in. 2010
§ S 2 Deff W ·
exp ¨ ¸
S
4 L2 ¹
©
RAMASWAMY i NSONZI
1998
MR
MR
MR
MR
SARIMESELI 2011
MR
8
2
k, ki í wspóáczynniki suszarnicze (min–1); a, b, n í parametry modelu; Ĳ – czas (s); Deff – efektywny
wspóáczynnik dyfuzji wody (m2·s–1); L – poáowa gruboĞci materiaáu (m).
gdzie:
Do – przedwykáadniczy parametr równania Arrheniusa (m2·s–1),
EaT – energia aktywacji dyfuzji wody w zaleĪnoĞci od temperatury (J·mol–1),
R – staáa gazowa (8,314 J·mol–1·K–1),
T – temperatura (K),
oraz po zlogarytmowaniu powyĪszego równania i przedstawieniu temperatury jako
1/Ta, uzyskane zaleĪnoĞci opisano funkcją liniową o wspóáczynniku kierunkowym
KT równym:
Ea
KT
Ta
NastĊpnie z wartoĞci KT obliczono energiĊ aktywacji (Ea) w funkcji temperatury. Dodatkowo, korzystając z zaleĪnoĞci:
Deff
§ E pm ·
D0 exp ¨ a ¸
p ¹
©
gdzie:
m – masa surowca uĪytego do suszenia (g),
p – moc wyjĞciowa mikrofal (W),
Eap – energia aktywacji dyfuzji wody w zaleĪnoĞci od mocy mikrofal (W·g–1),
oraz po zlogarytmowaniu powyĪszego równania i okreĞleniu m/p, uzyskane zaleĪnoĞci opisano funkcją liniową o wspóáczynniku kierunkowym Kp równym:
130
Ea m
p
Kp
Z wartoĞci Kp obliczono energiĊ aktywacji (Ea) w funkcji mocy mikrofal.
ObliczeĔ dokonano przy uĪyciu oprogramowania Table Curve 2D v 5.01 oraz
arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel 2007.
W celu wyboru modelu najlepiej opisującego uzyskane dane wyznaczono
Ğredni báąd kwadratowy RMSE, wartoĞci zredukowanego testu Ȥ2 oraz wspóáczynniki zmiennoĞci resztowej Ve, korzystając z zaleĪnoĞci:
N
¦ MR
i, p
i 1
RMSE
F
¦ MR
i 1
i, p
MRi ,e 2
N n
Ve
gdzie:
MRi,p –
MRi,e –
N
–
n
–
Y
–
2
N
N
2
MRi ,e 100%
F2
Y
wyliczona (przewidywana) wartoĞü wzglĊdnej zawartoĞci wody,
eksperymentalna wartoĞü wzglĊdnej zawartoĞci wody,
liczba obserwacji,
liczba parametrów w równaniu modelu,
Ğrednia eksperymentalna wartoĞü wzglĊdnej zawartoĞci wody MR.
Dwuczynnikową analizĊ wariancji bez powtórzeĔ wykonano w celu okreĞlenia wpáywu mocy mikrofal i temperatury powietrza wlotowego na wartoĞü parametrów wystĊpujących w modelu wybranym do opisu kinetyki suszenia oraz na wartoĞü efektywnego wspóáczynnika dyfuzji wody. AnalizĊ tĊ wykonano, korzystając
z arkusza kalkulacyjnego MS Excel 2007, przy poziomie istotnoĞci Į = 0,05.
Wyniki i dyskusja
Rysunek 1 przedstawia czas suszenia bazylii w zaleĪnoĞci od parametrów zastosowanych w eksperymencie. ZwiĊkszenie zarówno mocy mikrofal, jak i temperatury wlotowej powietrza suszącego skracaáo czas prowadzenia procesu. NajdáuĪej (102 min) suszenie trwaáo, gdy moc mikrofal wynosiáa 150 W, a temperatura
powietrza suszącego 20°C. ZwiĊkszenie mocy mikrofal do 300 W oraz temperatury
do 40°C skróciáo czas procesu do 15 minut. Oznacza to, Īe suszenie przy zastosowaniu tych parametrów skróciáo czas o 85% w porównaniu z sytuacją, gdy zarówno
moc mikrofal, jak i temperatura byáy dwukrotnie mniejsze.
Tabela 2 przedstawia wyniki analizy regresji przeprowadzonej odpowiednio
dla kaĪdego zestawu badanych parametrów suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego
bazylii, oznaczonych nastĊpująco: b_150_20 – bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal 150 W i temperaturze powietrza 20°C; b_150_30
– bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal 150 W i tem-
131
120
czas
time (min)
100
80
20°C
60
30°C
40
40°C
20
0
Rys. 1.
Fig. 1.
150 W
200 W
300 W
Czas suszenia liĞci bazylii w zaleĪnoĞci od parametrów procesu
Drying time of basil leaves depending on the parameters of the process
peraturze powietrza 30°C; b_150_40 – bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal 150 W i temperaturze powietrza 40°C; b_200_20 – bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal 200 W i temperaturze
powietrza 20°C; b_200_30 – bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy
mocy mikrofal 200 W i temperaturze powietrza 30°C; b_200_40 – bazylia suszona
mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal 200 W i temperaturze powietrza
40°C; b_300_20 – bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal 300 W i temperaturze powietrza 20°C; b_300_30 – bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal 300 W i temperaturze powietrza 30°C;
b_300_40 – bazylia suszona mikrofalowo-konwekcyjnie przy mocy mikrofal
300 W i temperaturze powietrza 40°C.
Na podstawie analizy wspóáczynników determinacji (R2) moĪna stwierdziü,
Īe wiĊkszoĞü z zastosowanych modeli matematycznych dobrze opisywaáa dane doĞwiadczalne. WartoĞci R2 mieĞciáy siĊ w zakresie od 0,849 do 0,999, przy czym najmniejszą wartoĞü zanotowano w przypadku modelu nr 4, który opisywaá suszenie
przy parametrach 150 W i 40°C. RównieĪ maáe wartoĞci RMSE oraz Ȥ2, wahające
siĊ odpowiednio w granicach od 0,0053 do 0,1281 oraz od 0,00003 do 0,02051,
wskazują na dobre dopasowanie wybranych modeli matematycznych. Wspóáczynnik zmiennoĞci resztowej wskazuje, o ile procent Ğredniej arytmetycznej empirycznej wzglĊdnej zawartoĞci wody (MR) wartoĞci przewidywane danym modelem odchylają siĊ od doĞwiadczalnej wzglĊdnej zawartoĞci wody. Na ogóá przyjmuje siĊ,
Īe wartoĞci wspóáczynnika zmiennoĞci resztowej, wynoszące do 20%, informują
o praktycznej moĪliwoĞci zastosowania danego modelu matematycznego. W opisywanym eksperymencie Ve przyjmowaáo wartoĞci od 2 do 42%. Najmniejszymi
wartoĞciami wspóáczynnika zmiennoĞci resztowej charakteryzowaá siĊ model nr 5
oraz nr 2. JednakĪe ze wzglĊdu na fakt, Īe w niektórych przypadkach (b_150_40,
b_200_30, b_300_40) na podstawie modelu nr 5 (model Midilliego i in.) przewidywano ujemne wartoĞci wzglĊdnej zawartoĞci wody (a w przebiegu krzywej suszenia
obserwowano ekstremum) za optymalny uznano model Pagea [SARIMESELI 2011].
Warto jednak zauwaĪyü, Īe w wielu publikacjach naukowych model MIDILLIEGO i in. [2002] wystĊpuje jako model najlepiej opisujący dane uzyskane doĞwiadczelnie [JAKUBCZYK 2009; AMIRI CHAYJAN i in. 2011]. Model WANGA i SINGHA
[1978] okazaá siĊ najmniej przydatny do opisu otrzymanych danych. W wiĊkszoĞci przypadków w przewidywanych tym równaniem krzywych obserwowano minimum (ekstremum), podobnie jak w wymienionych wczeĞniej przypadkach opisywanych przez model MIDILLIEGO i in. [2002].
132
Tabela 2; Table 2
Wyniki analizy statystycznej matematycznego modelowania kinetyki suszenia liĞci bazylii
Statistic analysis of mathematical modeling of basil’s drying kinetics
Numer; Number
1
2
3
4
5
Próbka; Sample
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
R2
0,969
0,965
0,958
0,961
0,957
0,976
0,987
0,972
0,967
0,973
0,997
0,993
0,999
0,997
0,999
0,999
0,999
0,999
0,974
0,974
0,964
0,970
0,966
0,980
0,989
0,975
0,969
0,978
0,972
0,849
0,969
0,947
0,979
0,989
0,947
0,968
0,988
0,997
–
0,998
–
0,999
0,999
0,999
–
RMSE
0,0479
0,0588
0,0678
0,0665
0,0702
0,0523
0,0375
0,0590
0,0671
0,0442
0,0177
0,0278
0,0122
0,0174
0,0070
0,0094
0,0083
0,0118
0,0442
0,0506
0,0618
0,0577
0,0625
0,0478
0,0353
0,0553
0,0643
0,0399
0,0529
0,1281
0,0591
0,0780
0,0486
0,0365
0,0813
0,0648
0,0302
0,0145
–
0,0114
–
0,0053
0,0090
0,0080
–
Ȥ2
0,00236
0,00362
0,00493
0,00477
0,00535
0,00304
0,00158
0,00398
0,00541
0,00207
0,00034
0,00089
0,00017
0,00036
0,00006
0,00011
0,00009
0,00021
0,00207
0,00282
0,00440
0,00388
0,00461
0,00286
0,00160
0,00408
0,00621
0,00174
0,00324
0,02051
0,00445
0,00790
0,00338
0,00200
0,01058
0,00840
0,00094
0,00022
–
0,00014
–
0,00003
0,00009
0,00007
–
Ve (%)
22,9
23,1
20,6
21,8
22,5
19,5
14,0
20,2
20,3
21,4
7,1
8,8
4,2
5,9
2,8
3,8
3,1
4,0
21,5
20,4
19,5
19,7
20,9
18,9
14,1
20,4
21,8
19,7
21,8
42,0
21,1
27,4
20,6
15,8
32,9
25,3
14,4
5,7
–
3,8
–
2,0
3,4
2,8
–
133
Tabela 2; Table 2 – cont.
Numer; Number
6
7
8
9
Próbka; Sample
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
b_150_20
b_150_30
b_150_40
b_200_20
b_200_30
b_200_40
b_300_20
b_300_30
b_300_40
R2
–
–
–
–
–
–
–
–
–
0,974
0,975
0,964
0,971
0,966
0,980
0,989
0,976
0,969
0,977
0,975
0,964
0,971
0,966
0,980
0,989
0,975
0,969
0,973
0,974
0,964
0,971
0,966
0,980
0,989
0,975
0,969
RMSE
–
–
–
0,0308
–
–
–
–
–
0,0442
0,0506
0,0618
0,0577
0,0625
0,0478
0,0353
0,0553
0,0643
0,0410
0,0506
0,0618
0,0577
0,0625
0,0478
0,0353
0,0553
0,0643
0,0442
0,0506
0,0618
0,0577
0,0625
0,0478
0,0353
0,0553
0,0643
Ȥ2
–
–
–
0,00121
–
–
–
–
–
0,00214
0,00296
0,00477
0,00423
0,00507
0,00327
0,00187
0,00489
0,00828
0,00190
0,00313
0,00521
0,00466
0,00564
0,00382
0,00224
0,00612
0,01242
0,00207
0,00282
0,00440
0,00388
0,00461
0,00286
0,00160
0,00408
0,00621
Ve (%)
–
–
–
11,00
–
–
–
–
–
21,8
20,9
20,3
20,5
21,9
20,2
15,2
22,4
25,2
20,5
21,5
21,2
21,6
23,1
21,9
16,7
25,0
30,8
21,5
20,4
19,5
19,7
20,9
18,9
14,1
20,4
21,8
Tabele 3 i 4 przedstawiają wartoĞci wspóáczynników wystĊpujących w równaniu modelu Pagea otrzymanych w wyniku analizy regresji otrzymanych krzywych. Dwuczynnikowa analiza wariancji bez powtórzeĔ wykazaáa, Īe nie ma istotnego wpáywu wysokoĞci temperatury na wartoĞü zarówno wspóáczynnika k, jak i a
(wartoĞü-p odpowiednio 0,435 i 0,203). Dodatkowo nie stwierdzono wpáywu mocy
mikrofal na wartoĞü wspóáczynnika a (wartoĞü-p = 0,446). W przypadku wartoĞci
wspóáczynnika k zaobserwowano statystycznie istotny wpáyw mocy uĪytych mikrofal na jego wartoĞü (wartoĞü-p = 0,028). Na podstawie wartoĞci-p moĪna takĪe
stwierdziü, Īe parametr k w wiĊkszym stopniu uzaleĪniony jest od mocy mikrofal,
natomiast wspóáczynnik a bardziej zaleĪy od temperatury.
134
Tabela 3; Table 3
WartoĞci wspóáczynnika suszarniczego k wystĊpującego w modelu nr 2
opisującym przebieg suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego bazylii
Drying coefficient k values of 2nd model describing the course of microwave
convective drying of basil
k (min–1)
20°C
30°C
40°C
150 W
0,0285
0,0136
0,0166
200 W
0,0187
0,019
0,0514
300 W
0,0841
0,0564
0,0654
Tabela 4; Table 4
WartoĞci parametru a wystĊpującego w modelu nr 2 opisującym przebieg
suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego bazylii
Parameter a values of 2 model describing the course of microwave convective
drying of basil
a (–)
20°C
30°C
40°C
150 W
1,193
1,509
1,484
200 W
1,545
1,563
1,462
300 W
1,301
1,519
1,579
Warto takĪe zauwaĪyü, Īe parametr k wystĊpujący w równaniu modelu Pagea
interpretowany jest jako wspóáczynnik suszarniczy, którego fizyczny wymiar áączony jest z szybkoĞcią suszenia.
Rysunki 2, 3 oraz 4 przedstawiają porównanie eksperymentalnych oraz przewidywanych modelem Pagea krzywych suszenia liĞci bazyli, w zaleĪnoĞci od mocy
mikrofal oraz temperatury powietrza wprowadzonego do suszarki. Analiza tych
krzywych pozwala stwierdziü, Īe zarówno zwiĊkszenie mocy mikrofal, jak i temperatury wpáywa na kinetykĊ suszenia liĞci bazylii. Przykáadowo próbki suszone przy
Rys. 2.
Fig. 2.
DoĞwiadczalne oraz przewidywane (na podstawie modelu Page) krzywe suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego (przy staáej temperaturze powietrza dolotowego 20°C) liĞci bazylii
Experimental and forecasted (based on Page model) drying curves of basil microwave assisted convective drying (constant temperature of inlet air 20°C)
Rys. 3.
Fig. 3.
Rys. 4.
Fig. 4.
135
DoĞwiadczalne oraz przewidywane (na podstawie modelu Pagea) krzywe suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego (przy staáej temperaturze powietrza dolotowego 30°C) liĞci bazylii
DoĞwiadczalne oraz przewidywane (na podstawie modelu Page) krzywe suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego (przy staáej temperaturze powietrza dolotowego 40°C) liĞci bazylii
mocy mikrofal 150 W w temperaturze 20°C potrzebowaáy 33 minuty, aby osiągnąü
wzglĊdną zawartoĞü wody wynoszącą 0,11, podczas gdy zwiĊkszenie mocy mikrofal do 200 W skróciáo ten czas do 21 minut.
TakĪe zwiĊkszenie temperatury powietrza, przy zastosowaniu tej samej mocy
mikrofal, przyspieszyáo proces suszenia – czas potrzebny do osiągniĊcia przez
próbki wzglĊdnej zawartoĞci wody równej 0,06 wynosiá 24 i 15 minut, gdy bazylia byáa suszona odpowiednio w 30 i 40°C, przy mocy mikrofal 200 W. MoĪna
zatem stwierdziü, Īe zarówno przebieg krzywych, jak i wartoĞci parametrów wystĊpujących w równaniu Pagea Ğwiadczą o intensyfikacji procesu zarówno poprzez
zwiĊkszenie mocy mikrofal, jak i podwyĪszenie temperatury powietrza. Podobne
zaleĪnoĞci w przypadku suszenia spienionego przecieru jabákowego zanotowaáy
JAKUBCZYK [2009], JAKUBCZYK I WNOROWSKA [2008] oraz SEIIEDLOU i in. [2010].
136
Rysunek 5 przedstawia szybkoĞü suszenia w funkcji zawartoĞci wody w zaleĪnoĞci od parametrów suszenia. NajwiĊkszą początkową (oraz przez caáy czas procesu) szybkoĞcią suszenia (0,1347 min–1) charakteryzowaáy siĊ liĞcie bazylii suszone przy mocy mikrofal 300 W i temperaturze powietrza 40°C, najmniejszą (0,0333
min–1) bazylia oznaczona jako b_150_30. Oznacza to, Īe dwukrotne zwiĊkszenie
mocy mikrofal oraz podwyĪszenie temperatury o 10°C skutkowaáo ponad 3-krotnym wzrostem początkowej szybkoĞci suszenia. Wyáącznie w przypadku doĞwiadczeĔ b_200_20, b_200_30, b_150_30 i b_150_40 zaobserwowano bardzo krótki
pierwszy okres suszenia, charakteryzujący siĊ staáą szybkoĞcią suszenia. Analiza
pozostaáych krzywych szybkoĞci suszenia wykazaáa, Īe proces zaczynaá siĊ od drugiego okresu suszenia.
Rys. 5.
Fig. 5.
SzybkoĞü suszenia liĞci bazylii w zaleĪnoĞci od parametrów procesu
Drying rate of basil depending on the parameters of the process
Wytáumaczenia takiego zjawiska moĪna upatrywaü w duĪej mocy zastosowanych mikrofal oraz wysokiej temperaturze powietrza, dziĊki czemu liĞcie byáy
intensywnie ogrzewane w caáej objĊtoĞci. Z kolei fakt niezaobserwowania pierwszego okresu suszenia w przypadku eksperymentu b_150_20 moĪna wytáumaczyü
dopasowaniem do danych eksperymentalnych modelu nr 2, na podstawie którego
obliczano szybkoĞü suszenia. W tym przypadku wspóáczynnik zmiennoĞci resztowej wynosiá ponad 21%, co Ğwiadczy o ograniczonej moĪliwoĞci zastosowania
tego równania do opisu przebiegu krzywej suszenia.
ZaleĪnoĞü pomiĊdzy efektywnym wspóáczynnikiem dyfuzji wody a temperaturą oraz mocą uĪytych mikrofal przedstawiono na rysunku 6. WartoĞci Deff wynosiáy od 0,93 do 3,33·10–10 m2·s–1. Na ogóá efektywny wspóáczynnik dyfuzji wody
w ĪywnoĞci przyjmuje wartoĞci rzĊdu 10–11 do 10–9 m2·s–1 [AGHBASHLO i in. 2008].
W omawianym eksperymencie najwiĊksze wartoĞci obserwowano w przypadku próbek suszonych przy zastosowaniu mocy mikrofal 300 W. ZwiĊkszenie mocy
mikrofal z 200 do 300 W powodowaáo wzrost efektywnego wspóáczynnika dyfuzji
wody o 35–85%. Oznacza to, Īe stosując wyĪsze moce mikrofal, moĪna obniĪyü
temperaturĊ powietrza, nie wpáywając przy tym na wartoĞü wspóáczynnika dyfuzji
wody.
Sytuacja taka umoĪliwia ksztaátowanie wáaĞciwoĞci produktu oraz wpáywa na
retencjĊ termolabilnych, cennych Īywieniowo związków bioaktywnych, obecnych
w duĪej iloĞci w zioáach. Z kolei podwyĪszenie temperatury z 20 do 40°C, przy
Rys. 6.
Fig. 6.
137
WartoĞü efektywnego wspóáczynnika dyfuzji wody w zaleĪnoĞci od parametrów suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego bazylii
The values of effective water diffusion coefficient depending on the microwave
assisted convective drying of basil
staáej mocy mikrofal, zwiĊkszaáo Deff o 22–67%. Dwuczynnikowa analiza wariancji
bez powtórzeĔ potwierdziáa, Īe wiĊkszy (istotny statystycznie) wpáyw na wartoĞü
efektywnego wspóáczynnika dyfuzji wody ma moc mikrofal (wartoĞü-p = 0,0013)
niĪ temperatura – nieistotny statystycznie (wartoĞü-p = 0,0057). Podobne wyniki otrzymali MIRZAEE i in. [2009], badając zmiany wspóáczynnika dyfuzji wody
w moreli, w zaleĪnoĞci od temperatury oraz prĊdkoĞci powietrza podczas suszenia
konwekcyjnego. Autorzy stwierdzili, Īe dwukrotny wzrost temperatury zwiĊksza
efektywny wspóáczynnik wody blisko szeĞciokrotnie.
Na rysunku 7 przedstawiono energiĊ aktywacji dyfuzji wody w zaleĪnoĞci od
mocy mikrofal.
Rys. 7.
Fig. 7.
WartoĞü energii aktywacji dyfuzji wody (Ea) w zaleĪnoĞci od mocy mikrofal
zastosowanych podczas suszenia liĞci bazylii
The values of water diffusion activation energy (Ea) depending on the input
power of microwaves during drying of basil
Parametr ten okreĞla, jaką iloĞü energii naleĪy dostarczyü, aby na drodze dyfuzji usunąü 1 mol wody z materiaáu. WartoĞci energii aktywacji ĪywnoĞci mieszczą siĊ na ogóá w granicach 12,7–110 kJ·mol–1 [AGHBASHLO i in. 2008]. Na ogóá
wartoĞü tego parametru jest mniejsza w przypadku materiaáów bardzo porowatych, w których dyfuzja, jako sposób przenoszenia masy, odgrywa znaczącą rolĊ
138
Rys. 8.
Fig. 8.
WartoĞü energii aktywacji dyfuzji wody (Ea) w zaleĪnoĞci od temperatury powietrza dolotowego podczas suszenia bazylii
The values of water diffusion activation energy (Ea) depending on temperature
of inlet air during drying of basil
[MARINOS-KOURIS i MAROULIS 2006]. W przypadku bazylii najmniejszą wartoĞü
energii aktywacji (7,54 kJ·mol–1) zanotowano, gdy moc mikrofal wynosiáa 300 W,
najwiĊkszą zaĞ (19,45 kJ·mol–1), gdy moc byáa równa 200 W.
Zaobserwowano takĪe, Īe temperatura wpáywa na wartoĞü energii aktywacji
dyfuzji wody, wyznaczoną na podstawie mikrofal o róĪnej mocy. Najmniejszą wartoĞü energii aktywacji zanotowano w przypadku próbek suszonych w temperaturze
30°C (rys. 8).
Wnioski
1.
2.
3.
4.
5.
Wraz ze wzrostem mocy mikrofal i temperatury (w badanym zakresie parametrów) powietrza suszącego skróceniu ulegaá czas suszenia bazylii.
Przebieg suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego bazylii (przy zastosowaniu
badanych parametrów) najlepiej opisywaá model Pagea.
ZwiĊkszenie mocy mikrofal istotnie (w badanym zakresie parametrów) zwiĊksza wartoĞü efektywnego wspóáczynnika dyfuzji wody w bazylii – maksymalnie o 172%. Wzrost temperatury (w badanym zakresie parametrów) prowadzi do zwiĊkszenia efektywnego wspóáczynnika dyfuzji wody maksymalnie
o 67%.
ZwiĊkszenie mocy mikrofal pozwala obniĪyü temperaturĊ powietrza, nie
zmieniając przy tym efektywnego wspóáczynnika dyfuzji wody (w badanym
zakresie parametrów).
WartoĞü energii aktywacji dyfuzji wody (w badanym zakresie parametrów)
zaleĪy od mocy mikrofal oraz temperatury powietrza.
Literatura
AGHBASHLO M., KIANMEHR M.H., SAMIMI-AKHIJAHANI H. 2008. Influence of drying conditiond on the effective moisture diffusivity, energy of activation and energy
139
consumption during the thin-layer drying of beriberi fruit (Beriberidaceae). Energy
Conversion and Management 49: 2865–2871.
AKPINAR E., MIDILLI A., BICER Y. 2003. Single layer drying behavior of potato slices in a convective cyclone and mathematical modeling. Energy Conversion and Management 40: 1689–1705.
AMIRI CHAYJAN R., AMIRI PARIAN J., ESNA-ASHARI M. 2011. Modeling of moisture
diffusivity, activation energy and specific energy consumption of high moisture corn
in a fixed and fluidized bed convective dryer. Spanish Journal of Agricultural Research 9: 28–40
ARSLAN D., ÖZCAN M.M., OKYAY MENGEù H. 2010. Evaluation of drying methods
with respect to drying parameters, some nutritional and colour characteristics of
peppermint (Mentha x piperita L.). Energy Conversion and Management 51: 2769–
–2775.
DEMIR V., GUNHAN T., YAGCIOGLU A.K., DEGIRMENCIOGLU A. 2004. Mathematical
modeling and the determination of some quality parameters of air-dried bay leaves.
Biosystems Engineering 88: 325–335.
HOàUBOWICZ-KLIZA G. 2007. Alternatywna uprawa zióá na przyprawy. Wydaw.
IUNG, Puáawy.
JAKUBCZYK E. 2009. Charakterystyka suszenia konwekcyjno-mikrofalowego spienionego przecieru jabákowego. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 62: 109–118.
JAKUBCZYK E., WNOROWSKA E. 2008. Wpáyw temperatury powietrza na przebieg
suszenia spienionego zagĊszczonego soku jabákowego. ĩywnoĞü. Nauka. Technologia. JakoĞü 59: 199–206.
JAMBOR J. 2007. Zielarstwo w Polsce – stan obecny i perspektywy rozwoju. PostĊpy
Fitoterapii 2: 78–81.
JANOWICZ M., FRONCKIEWICZ E. 2011. Wpáyw wstĊpnego blanszowania lub zamraĪania na odwadnianie osmotyczne dyni. Zeszyty Problemowe PostĊpów Nauk Rolniczych 558: 93–102.
MARINOS-KOURIS D., MAROULIS Z.B. 2006. Transport Properties in the Drying of
Solids. In: Handbook of Industrial Drying (ed. A.S. Mujumdar). Taylor & Francis
Group, New York: 606–631.
MIDILLI A., KUCUK H., YAPAR Z. 2002. A new model for single layer drying. Drying
Technology 20: 1503–1513.
MIRZAEE E., RAFIEE S., KEYHANI A., EMAM-DJOMEH Z. 2009. Determining of moisture diffusivity and activation energy in drying of apricots. Research in Agricultural
Engineering 55: 114–120.
MOHAMED L.A., KOUHILA M., JAMALI A., LAHSASNI S., KECHAOU N., MAHROUTZ M. 2005. Single layer drying behaviour Citrus aurantium leaves under forced
convection. Energy Conversion and Management 46: 1473–1383.
PN-91 R/87019 Surowce zielarskie. Pobieranie próbek i metody badaĔ.
RAHMAN M.S., PERERA C.O., THEBAUD C. 1997. Desorption isotherm and heat
pump drying kinetics of peas. Food Research International 30: 485–491.
140
RAMASWAMY H.S., NSONZI F. 1998. Convective air drying kinetics of osmotically
pre-treated blueberries. Drying Technology 16: 743–759.
SARIMESELI A. 2011. Microwave drying characteristics of coriander (Coriandrum
sativum L.) leaves. Energy Conversion and Management 52: 1449–1453.
SEIIEDLOU S., GHASEMZADEH H.R., HAMDAMI N., TALATI F., MOGHADDAM M.
2010. Convective drying of apple: mathematical modeling and determination of some
quality parameters. International Journal of Agriculture & Biology 12: 171–178
SOYSAL Y., ÖZTEKIN S., EREN Ö. 2006. Microwave drying of parsley: modeling, kinetics, and energy aspects. Biosystems Engineering 93: 403–413.
WANG C.Y., SINGH R.P. 1978. Use of variable equilibrium moisture content in modeling rice drying. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers
11: 668–672.
Sáowa kluczowe:
bazylia, suszenie mikrofalowo-konwekcyjne, modelowanie
matematyczne
Streszczenie
Celem pracy byáo modelowanie matematyczne kinetyki suszenia mikrofalowo-konwekcyjnego liĞci bazylii. Proces realizowano przy zastosowaniu mocy
mikrofal 150–300 W i temperatury powietrza 20–40°C. W celu matematycznego
opisu otrzymanych danych zastosowano 9 czĊsto spotykanych w literaturze modeli. Opierając siĊ na II prawie Ficka, wyznaczono efektywny wspóáczynnik dyfuzji
wody. Z kolei bazując na równaniu Arrheniusa, okreĞlono energiĊ aktywacji dyfuzji wody w zaleĪnoĞci od mocy mikrofal oraz temperatury powietrza. Stwierdzono,
Īe zwiĊkszenie zarówno mocy mikrofal, jak i temperatury powietrza skraca czas
trwania procesu. Podobną zaleĪnoĞü, w wiĊkszoĞci eksperymentów, zaobserwowano w przypadku wartoĞci efektywnego wspóáczynnika dyfuzji wody. SpoĞród zastosowanych modeli przebieg krzywych suszenia bazylii najlepiej opisywaá model
Pagea, w którym wartoĞü staáej suszarniczej (k) zaleĪaáa istotnie od mocy mikrofal.
NajwyĪszą energiĊ aktywacji dyfuzji wody zanotowano w przypadku temperatury
20°C i mocy mikrofal 200 W.
141
MATHEMATICAL MODELING OF MICROWAVE ASSISTED CONVECTIVE
DRYING OF BASIL LEAVES
Artur Wiktor, Karina àuczywek, Dorota Witrowa-Rajchert
Department of Food Engineering and Process Management
Warsaw University of Life Sciences SGGW
Key words:
basil, microwave assisted convective drying, mathematical modeling
Summary
The aim of this work was the mathematical modeling of microwave assisted
convective drying of basil leaves. The process was carried out at 150–300 W of
microwaves input power and at 20–40°C of inlet air temperature. In order to describe the gained data, 9 common used in the literature mathematical models were
selected. Based on the II Fick’s law the effective moisture diffusion coefficient were
calculated. Moreover, the Arrhenius equations was used to compute the water diffusion activation energy depending on air temperature and microwave input power. It
was stated, that the increase of both microwave power and air temperature reduces
the time of the process. Analogical relationship was observed in case of effective
moisture diffusion coefficient. Page model was selected as the best to evaluate the
kinetics of drying. In this model, k value dependent significantly on the input power
of microwaves. The highest water diffusion activation energy was characteristic for
20°C and 200 W.
Mgr inĪ. Artur Wiktor
02-776 WARSZAWA

zppnr 570 - Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych

Transkrypt

Podobne dokumenty

Park Narodowy Katmai