zppnr 575 - Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych

Transkrypt

ZESZYTY PROBLEMOWE
POSTĘPÓW
NAUK ROLNICZYCH
ZESZYT
575
ISSN 0084-5477
0084 5477
WARSZAWA 2013
ZESZYTY PROBLEMOWE
POSTĘPÓW
NAUK ROLNICZYCH
Z e s z y t 575
Wydział Nauk o Żywności
Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
2013
© Wydział Nauk o Żywności, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
RADA REDAKCYJNA
Andrzej Lenart – przewodniczący
André Chwalibog (Dania)
Rui Costa (Portugalia)
Marco Dalla Rosa (Włochy)
Frédéric Debeaufort (Francja)
Jesus Frias (Irlandia)
Józef Horabik
Tadeusz Kudra (Kanada)
Jan Łabętowicz
Jan Niemiec
Edward Pierzgalski
KOMITET REDAKCYJNY
Dorota Witrowa-Rajchert – redaktor naczelna
Mirosław Słowiński – zastępca redaktor naczelnej
Ewa Gondek – sekretarz
ADRES REDAKCJI
Wydział Nauk o Żywności SGGW w Warszawie
ul. Nowoursynowska 159c
02-776 Warszawa
Opracowanie redakcyjne – Agata Kropiwiec, Elżbieta Wojnarowska
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 – sprzedaż), fax 22 593 55 21
e-mail: [email protected]
www.wydawnictwosggw.pl
Druk: POLIMAX s.c., ul. Nowoursynowska 161 L, 02-787 Warszawa
Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
nr 575, 2013, 3–11
WYDAJNOŚĆ RZEŹNA STRUSI I UZYSK WYBRANYCH
ELEMENTÓW KULINARNYCH
Lech Adamczak, Tomasz Florowski, Marta Chmiel, Dorota Pietrzak
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Streszczenie. Celem badań było określenie wydajności rzeźnej i uzysku elementów kulinarnych strusi pogłowia krajowego. Badania oparto na analizie danych zawartych w dokumentacji z uboju 1043 sztuk strusi w przemysłowym zakładzie ubojowym. Określono
średnią masę ubijanych ptaków, masę tuszy, wydajność rzeźną oraz uzyski poszczególnych elementów rozbiorowych. Stwierdzono, że uboje prowadzone w polskich warunkach
przemysłowych charakteryzuje nieco niższa wydajność rzeźna niż podawana w literaturze
światowej (56,7% vs. 58–64%). Podczas rozbiorów tusz strusich stwierdzono znacznie
niższe uzyski mięsa zarówno w stosunku do masy ptaka, jak i masy tuszy niż podawane
w literaturze. Nie wynikało to z nadmiernego otłuszczenia tusz, ponieważ uzysk tłuszczu
był zbliżony do danych literaturowych. Powodem takich różnic mógł być natomiast proces
starannego odbłaniania poszczególnych elementów anatomicznych powodujący powstawanie znacznej ilości błon z mięsem (8,8% w stosunku do masy tuszy). Ujemne współczynniki korelacji pomiędzy masą ptaka a jego wydajnością rzeźną wskazują na potrzebę
pozyskiwania optymalnej ekonomicznie masy ubojowej, mimo większej ilości mięsa pozyskiwanego od cięższych ptaków.
Słowa kluczowe: struś, wydajność rzeźna, uzysk elementów kulinarnych
WSTĘP
Cechy sensoryczne mięsa strusiego i jego dość egzotyczne pochodzenie sprawiają, iż wciąż jest ono drogie i ekskluzywne. Wpływ ma na to również rosnący popyt
wielokrotnie przekraczający podaż. Dlatego dąży się do użytkowania ptaków o coraz
większej wydajności rzeźnej, z których można pozyskiwać więcej poszukiwanego na
rynku mięsa.
Adres do korespondencji – Corresponding author: Lech Adamczak, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Zakład Technologii Mięsa, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa, e-mail: [email protected]
4
L. Adamczak, T. Florowski, M. Chmiel, D. Pietrzak
W Europie Zachodniej, w porównaniu z Polską, mięso strusie jest bardziej popularne
i stosunkowo łatwo dostępne. Większa jego popularność wynika również z relatywnie
niższej ceny w stosunku do dochodów mieszkańców tej części Europy. Staje się ono
tam coraz powszechniejszym elementem diety także dlatego, że charakteryzuje się niską
zawartością cholesterolu i korzystnym profilem kwasów tłuszczowych. Relatywnie wysoka cena mięsa strusiego powoduje, że będzie ono spożywane właśnie z uwagi na jego
wysokie walory sensoryczne oraz wartość odżywczą [Harris i in. 1994, Paleari i in. 1995,
1998, Ferrara i in. 2002, Makała 2003, Lisitsyn i in. 2007].
Badania dotyczące wartości rzeźnej strusi oraz wydajności rzeźnej poszczególnych
elementów tuszy strusia prowadzone na podstawie krajowego pogłowia tych zwierząt
są mało kompleksowe. Należy podkreślić, że warunki środowiskowe (klimatyczne
oraz sposób żywienia) są uważane za czynnik kształtujący ogólnie pojmowaną wartość
rzeźną.
Informacje dotyczące wydajności rzeźnej oraz uzysków elementów rozbiorowych
mogą być użyteczne dla hodowców i producentów mięsa strusiego, którzy mogliby precyzyjnie określić kierunek użytkowy ptaków oraz przeprowadzić poprawne kalkulacje
ekonomiczne opłacalności produkcji.
Celem badań było określenie wydajności rzeźnej i uzysku poszczególnych elementów
kulinarnych ze strusi pogłowia krajowego.
MATERIAŁ I METODY
Materiał do badań stanowiły strusie pogłowia krajowego ubijane w Polish Farm Meat
Zakłady Mięsne Stanisławów. Analizę wydajności rzeźnej oparto na dokumentacji zakładowej zawierającej dane na temat zbiorczych uzysków mięsa z anatomicznego rozbioru
tusz 1043 strusi (po kilkadziesiąt sztuk w partii) prowadzonego według zaleceń World
Ostrich Assotiation (WOA). Do analizy wykorzystano dane z 18 ubojów. Liczebność
ptaków w partii ubojowej była różna i wynosiła od 18 do 123 sztuk. Na podstawie dokumentów handlowych możliwe było określenie masy żywca ubijanego w ramach jednej
partii (średniej masy ubijanych strusi) oraz ilości pozyskanego tłuszczu zewnętrznego,
który jest usuwany na linii ubojowej. Na podstawie tych danych oraz średniej masy tuszy
„ciepłej” (tzw. WBC – „waga bita ciepła” określa masę tuszy przed wychłodzeniem)
wyliczono średnie wartości wydajności rzeźnej dla jednego ptaka, a wyniki poddano analizie statystycznej (wartość średnia i odchylenie standardowe).
Wykorzystanie wysokiej wartości kulinarnej mięsa pozyskanego z poszczególnych
elementów tuszki strusia jest możliwe dzięki jej rozbiorowi anatomicznemu. Polega on,
według World Ostrich Association (WOA), na wypreparowaniu 17 najcenniejszych mięśni, które następnie podlegają dokładnemu doczyszczeniu i odbłonieniu [Purdue University 2010]. Wśród pozyskiwanych mięśni wyróżnia się: m. iliofiburalis, m. iliofemoralis,
m. ambiens, m. iliofemoralis externus, m. obturatorius medialis, m. flexor cruris lateralis,
m. flexor cruris medialis, m. iliotibialis lateralis, m. iliotibialis cranialis, m. pubo-ishiofemoralis, m. femorotibialis medius, m. femorotibialis externus, m. obturatorius medialis,
m. gastrocnemius pars interna, m. gastrocnemius pars media, m. gastrocnemius pars
externa, m. fibularis longus.
Wydajność rzeźna strusi i uzysk wybranych elementów kulinarnych
5
Na podstawie dokumentacji nie można jednak przeprowadzić analizy uzysków poszczególnych mięśni. Było to spowodowane grupowaniem wybranych mięśni wynikającym z konieczności realizacji celów handlowych uwzględniających zbliżoną ich
kruchość w poszczególnych grupach (grupa I – najbardziej kruche, grupa IV – najmniej
kruche):
I – m. ambiens, m. iliofemoralis externus, m. obturatorius medialis (część tzw. Long
Filet),
II – m. flexor cruris medialis, m. pubo-ishio-femoralis, m. femorotibialis externus,
III – m. obturatorius medialis (część tzw. Long Steak), m. gastrocnemius pars media,
IV – m. gastrocnemius pars interna, m. gastrocnemius pars externa,
V – pozostałe niewymienione w podstawowym podziale mięśnie podudzia.
W niniejszej pracy uzyski poszczególnych mięśni lub grup mięśni skorelowano z masą przyżyciową strusi z wykorzystaniem programu Statgraphics 4.0. W przypadku korelacji istotnych wyliczono równania regresji.
WYNIKI I DYSKUSJA
Średnia masa strusi kierowanych do uboju wyniosła 104,1 kg (tab. 1). Przeważa
pogląd, że strusie powinny być ubijane między 12. a 14. miesiącem życia, po osiągnięciu masy ciała ok. 95–100 kg, a więc nieco niższej niż zaobserwowana średnia dla
badanej populacji [Horbańczuk i in. 1996, Niekierk i Müller 1996, Sales 1998]. Jones
i inni [1995], Horbańczuk [1998] oraz Kijowski [1999] podają, że najbardziej uzasadnione ekonomicznie, ze względów hodowlanych, jest ubijanie ptaków przy masie ciała
85 kg, gdyż osiąga się wtedy najlepsze wykorzystanie paszy w całym okresie tuczu,
tzn. 3,6–3,9 kg paszy/kg przyrostu.
Tabela 1. Średnia masa przyżyciowa, WBC oraz uzyski mięsa i tłuszczu
Table 1. The average live weight, hot carcass weight and yield of meat and fat
Masa ptaka
Bird weight
[kg]
WBC
Carcass weight
[kg]
Mięso ogółem
Total meat
[kg]
Tłuszcz
Fat
[kg]
x
104,1
59,0
24,9
11,1
sd
4,1
2,0
1,1
0,9
x – wartość średnia / mean value; sd – odchylenie standardowe / standard deviation
Masa tuszy (WBC) wynosiła średnio 59,0 kg. Ilość tłuszczu pozyskanego w trakcie
uboju wynosiła natomiast średnio 11,1 kg. W bilansie uwzględniono zarówno tłuszcz zewnętrzny usuwany na linii ubojowej, jak również tłuszcz pozyskiwany w trakcie rozbioru. Morris i inni [1995b] podają, że ilość tłuszczu pozyskiwana z tuszy strusia kształtuje
się na poziomie około 9,1 kg, z kolei według Horbańczuka [2003] ilość pozyskiwanego
tłuszczu może osiągać wartość 12,2 kg. Podawane przez tych autorów dane nie dotyczą
strusi hodowanych na terenie Polski. Masa pozyskanego w niniejszych badaniach mięsa
wynosiła średnio 24,9 kg. Według Makały [2003], ze strusia o masie 100 kg otrzymuje
nr 575, 2013
6
się średnio 35 kg mięsa, czyli znacząco więcej. Różnica wynika zapewne z faktu, iż
ilość mięsa w warunkach zakładowych była określana po dokładnym doczyszczeniu elementów rozbiorowych i ich odbłonieniu. Mięso ważone było po zakończeniu rozbioru,
który uwzględniał m.in. dokładne oddzielenie wszystkich zbędnych części (błon, ścięgien i wiązadeł). Tak więc w masę pozyskanego mięsa nie zostały wliczone wszystkie
przynależne mięśniom tkanki.
Średnia wydajność rzeźna strusi wynosiła 56,7% (tab. 2). Według różnych źródeł
parametr ten wahał się w zakresie 58–64% [Anonim 1996, Hilmes i Merkel 2001, Sabbioni i in. 2003]. Girolami i inni [2003] tłumaczyli uzyskaną w swoich badaniach wyższą wydajność (58,6%) porównywaną z niższą podawaną przez Pollok i innych [1997]
– 49% zastosowaniem odmiennej technologii uboju strusi, związanej przede wszystkim
z ewentualnym usuwaniem tłuszczu zewnętrznego i niewliczaniem go do ogólnej wydajności rzeźnej. Według Balog i Almeida Paz [2007], wydajność rzeźna strusi może nie
przekraczać nawet 42%. Wpływ na nią mają zarówno cechy genetyczne, jak i systemy
hodowli i uboju strusi [Morris i in. 1995a, Fischer i in. 2000, Nitzan i in. 2002]. Decydujący wpływ może mieć również odpowiednie przygotowanie ptaka do uboju (głodówka
przedubojowa).
Niższe uzyski masowe mięsa przełożyły się również na niski procentowy udział mięsa w masie żywego ptaka, który wynosił 23,9%. Według Horbańczuka [2003], procentowa zawartość mięsa w tuszy kształtuje się na poziomie około 35%.
Tabela 2. Wydajność ubojowa, procentowy uzysk mięsa ogółem oraz tłuszczu w stosunku do masy
przyżyciowej
Table 2. The carcass yield, percentage yield of meat total and fat compared to live weight
Wydajność ubojowa
Carcass yield [%]
Mięso ogółem
Total meat [%]
Tłuszcz
Fat [%]
x
56,7
23,9
10,7
sd
1,5
1,2
0,9
Średnia zawartość mięsa w tuszy wynosiła 42,2% (tab. 3). Jest to wynik znacząco niższy niż podawany przez Horbańczuka [2003] kształtujący się na poziomie 56,2%. Różnice te nie były spowodowane nadmiernym otłuszczeniem ptaków ubijanych w warunkach
przemysłowych, ponieważ autor podaje zbliżoną do uzyskanych w niniejszych badaniach
Tabela 3. Procentowy udział mięsa i tłuszczu w tuszy
Table 3. Meat and fat percentage in the carcass
Mięso ogółem
Total meat [%]
Tłuszcz
Fat [%]
x
42,2
18,8
sd
1,7
1,2
7
zawartość tłuszczu w tuszy wynoszącą 19,6%. Znacznie niższa zawartość mięsa w tuszy
mogła wynikać z gorszego rozwoju układu mięśniowego spowodowanego np. odmiennym sposobem żywienia czy też ograniczoną wielkością wybiegów w polskich warunkach hodowlanych, jak i czynnikami związanymi z warunkami klimatycznymi hodowli
w Polsce.
Szczegółowe pomiary masy 10 najważniejszych mięśni w tuszy strusia przeprowadzili Morris i inni [1995b], którzy stwierdzili większy uzysk mięśnia m. fibularis longus
w porównaniu do niniejszych badań (2,59 vs. 2,3 kg). Mięśnie m. iliofiburalis i m. iliofemoralis według Morrisa i innych [1995b] ważyły odpowiednio 3,49 i 0,95 kg, a m. iliotibialis cranialis – 1,41 kg. Według danych zakładowych wykorzystanych w niniejszych
badaniach, uzysk tych mięśni wyniósł odpowiednio 2,9, 0,9 i 1,0 kg. Podobnie niższe
wartości zaobserwowano także dla pozostałych mięśni. Stosunkowo niskie uzyski masowe mięśni można wytłumaczyć bardzo dokładną obróbką końcową (odbłanianie mechaniczne). Uzyskanie elementu całkowicie pozbawionego tkanek innych niż mięśniowa
obarczone jest dużymi stratami powstającymi na odbłoniarce. Podczas usuwania błony
omięsnej ścinane są także duże ilości mięsa – w omawianym przypadku uzyskuje się
ponad 5 kg drobno rozdrobnionej mieszaniny błon, ścięgien i mięsa (określonej na potrzeby niniejszej pracy jako błony). Uzyski masowe poszczególnych mięśni i grup mięśni
przedstawiono w tabeli 4.
Tabela 4. Uzyski poszczególnych elementów kulinarnych i grup mięśni
Table 4. Yields of particular culinary cuts and muscle groups
m. obturatorius medialis,
m. gastrocnemius pars media
[kg]
m. gastrocnemius pars interna,
m. gastrocnemius pars externa
[kg]
m. ambiens,
m. iliofemoralis externus,
m. obturatorius medialis
[kg]
1,3
2,8
1,8
x
sd
0,1
0,1
0,1
m. iliofiburalis
[kg]
m. iliofemoralis
[kg]
m. fibularis longus
[kg]
x
2,9
0,9
2,3
sd
1,2
0,1
0,2
m. flexor cruris lateralis
[kg]
m. iliotibialis lateralis
[kg]
m. iliotibialis cranialis
[kg]
0,7
2,6
1,0
0,1
0,1
0,1
m. femorotibialis medius
[kg]
pozostałe niewymienione
mięśnie podudzia
other muscles from drumstick
[kg]
x
sd
m. flexor cruris medialis,
m. pubo-ishio-femoralis,
m. femorotibialis
[kg]
x
1,3
1,7
0,1
sd
0,1
0,1
0,01
nr 575, 2013
8
Uzysk mięsa I klasy (17 najcenniejszych mięśni), po zsumowaniu, został określony
na około 19,4 kg (tab. 5). Jest to zgodne z danymi spotykanymi w literaturze. Cooper
[2000] określa średnią masę mięśni tej klasy na 10–20 kg. W zestawieniu powyższych
danych z wynikami przeprowadzonych pomiarów należy zwrócić uwagę na duże straty mięsa ponoszone w trakcie przygotowywania produktu finalnego (filety oraz steki).
Mięśnie, które nie podlegają wypreparowaniu są rozdrabniane i w zależności od jakości
kawałków przeznaczane są na mięso gulaszowe lub mięso drobne przerobowe. Ich łączny
uzysk w niniejszych badaniach oszacowano na poziomie 5,4 kg (tab. 5).
Tabela 5. Uzyski poszczególnych klas mięsa
Table 5. Yields of particular meat classes
Mięso kl. I
Meat cl. I
[kg]
Mięso drobne
Meat trimmings
[kg]
Mięso gulaszowe
Goulash meat
[kg]
Błony
Membranes
[kg]
x
19,4
2,9
2,5
5,2
sd
0,8
0,7
0,4
0,4
Po przeprowadzeniu analizy korelacji między średnią masą strusia a masą mięśni
oraz masą mięśni w grupach o zbliżonej kruchości (tab. 6) stwierdzono istotną korelację
między średnią masą ptaka i WBC. Ze średnią masą ptaka istotnie korelowała masa następujących mięśni: m. iliofibularis, m. iliotibialis lateralis, m. fibularis longus i m. gastrocnemius. Korelacje pomiędzy średnią masą ptaka a jego wydajnością rzeźną miały
ujemny współczynnik, co świadczy o negatywnym wpływie dużej masy ubojowej strusi
na ich wydajność rzeźną.
WNIOSKI
Hodowane w polskich warunkach strusie charakteryzuje nieco niższa wydajność rzeźna niż podawana w literaturze światowej (56,7% vs. 58–64%). Stwierdzono znacznie niższe uzyski mięsa zarówno w stosunku do masy przyżyciowej ptaka, jak i masy tuszy niż
podawane w literaturze. Nie wynika to z nadmiernego otłuszczenia tusz, ponieważ uzyski
tłuszczu były zbliżone do danych literaturowych. Powodem takich różnic może być natomiast proces starannego odbłaniania poszczególnych elementów anatomicznych powodujący powstawanie znacznej ilości błon z mięsem (8,8% w stosunku do masy tuszy).
Ujemne współczynniki korelacji pomiędzy masą ptaka a wydajnością rzeźną wskazują
na potrzebę ustalenia optymalnej ekonomicznie masy ubojowej mimo większej ilości
mięsa pozyskiwanego od cięższych ptaków (poddając analizie również koszty związane
z utrzymaniem ptaków).
mpt – masa ptaka / bird weight
–
0,16
regresja – regression
0,539
współczynnik korelacji
correlation coefficient
–
0,23
0,349
błony – membranes
tłuszcz – fat
p-Value
y = 0,59 + 0,02 × mpt
0,73
0,001
y = 0,55 + 0,02 × mpt
0,68
0,002
m. fibularis longus
p-Value
y = 0,24 + 0,02 × mpt
–
0,74
0,001
m. gastrocnemius pars
interna,
m. gastrocnemius pars
externa
0,43
0,075
m. iliotibialis lateralis
m. flexor cruris medialis,
m. pubo-ishio-femoralis,
m. femorotibialis externus
p-Value
y = 0,44 + 0,03 × mpt
0,74
0,000
m. iliofiburalis
y = 20,84 + 0,36 × mpt
0,73
0,001
p-Value
WBC – Hot carcass weight
–
0,44
0,067
mięso I klasy – meat cl. I
–
0,40
0,105
pozostałe mięśnie podudzia
– other muscles from
drumstick
y = 0,07 + 0,01 × mpt
0,67
0,003
m. iliotibialis cranialis
–
0,19
0,448
m. iliofemoralis
–
0,31
0,206
mięso ogółem – total meat
–
–0,25
0,327
mięso gulaszowe – goulash
meat
y = 0,93 + 0,01 × mpt
0,50
0,036
m. femorotibialis medius
y = 0,72 + 0,01 × mpt
0,49
0,038
m. ambiens,
m. iliofemoralis externus,
m. obturatorius medialis
Tabela 6. Analiza korelacji pomiędzy masą ptaka a WBC, wydajnością rzeźną i masą poszczególnych elementów kulinarnych
Table 6. Analysis of the correlation between the bird weight, hot carcass weight, carcass yield and weight of particular carcass cuts
Masa ptaka – Bird weight
y = 79,91 – 0,22 × mpt
–0,55
0,018
wydajność rzeźna – carcass
yield
–
0,03
0,911
mięso drobne – meat
trimmings
y = 0,14 + 0,01 × mpt
0,68
0,002
m. obturatorius medialis,
m. gastrocnemius pars media
y = 0,26 + 0,01 × mpt
0,47
0,049
m. flexor cruris lateralis
10
LITERATURA
Anonim, 1996. Struś – egzotyka w przemyśle mięsnym. Mięso i Wędliny (5), 32–36.
Balog A., Almeida Paz I.C.L., 2007. Ostrich (Struthio camellus) carcass yield and meat quality
parameters. Revista Brasileira de Ciencia Avicola 9 (4), 215–220.
Cooper R.G., 2000. Fleisch vom Vogel Strauss T.1. Fleischwirtschaft (7), 18–22.
Ferrara L., Montesano D., Cataldo S., 2002. The dietetic value of ostrich meat. 48th International
Congress of Meat Science and Technology. Roma, vol. 2, 986.
Fisher P., Hoffman L.C., Mellet F.D., 2000. Processing and nutritional characteristics of value added ostrich products. Meat Sci. 55, 251–254.
Girolami A., Marsico I., D’Andrea G., Braghieri A., Napolitano F., Cifuni G.F., 2003. Fatty acid
profile, cholesterol content and tenderness of ostrich meat as influenced by age of slaughter and muscle type. Meat Sci. 64, 309–315.
Harris S.D., Morris C.A., May S.G., Jackson D.S., Lucia L.M., Hale S.D., Miller R.K., Keeton J.T.,
Savell J.W., Acuff G.R., 1994. Ostrich meat industry development. Final report American
ostrich association. Texas Agricultural Extension Service. College Station. Texas, 2–40.
Hilmes Ch., Merkel H., 2001. Straussenschlachtung sicher gestalten. Fleischwirtschaft (12), 21–24.
Horbańczuk J., 1998. Wybrane aspekty mięsnego użytkowania strusi. Przegląd Hodowlany (10),
22–23.
Horbańczuk J., 2003. Struś afrykański. Wyd. Auto-Graf. Warszawa, 38–50.
Horbańczuk J., Celeda T., Armatowski S., Michnowska K., 1996. Znaczenie i wykorzystanie produktów uzyskiwanych od strusi (Struthio camelus). Przegląd Hodowlany (2), 21–25.
Jones S.D., Robertson W.M., Brereton D., 1995. The ostrich as a meat animal. Agriculture and Agri
– Food Canada. Lacombe Research Centre. Canada, 6–37.
Kijowski J., 1999. Struś na talerzu. Przegląd Gastronomiczny, (5), 6–9.
Lisitsyn A.B., Ustianova A.V., Lazutin D.A., 2007. Analysis of potentials for use of ostrich meat
for production of dietetic and children foods. 53th International Congress of Meat Science
and Technology. Pekin, 593–594.
Makała H., 2003. Mięso strusia – nowy surowiec w przetwórstwie mięsa. Gospodarka Mięsna 55
(9), 28–31.
Morris C.A., Harris S.D., May S.G., Hale D.S., Jackson T.C., Lucia L.M., Miller R.K., Keeton J.T.,
Acuff G.R., Savell J.W., 1995a. Ostrich slaughter and fabrication. 2. carcass Weights,
fabrication Yields and Muscle Color Evaluation. Poultry Sci. (74), 1688–1692.
Morris C.A., Harris S.D., May S.G., Hale D.S., Jackson T.C., Lucia L.M., Miller R.K., Keeton J.T.,
Acuff G.R., Savell J.W., 1995b. Ostrich slaughter and fabrication. 1. Slaughter Yields of
Carcasses and Effects of Electrical Stimulation on Post-Mortem pH. Poultry Sci. (74),
1683–1687.
Niekierk B.D.H., Müller U.T., 1996. Maximizing growth of the ostrich for slaughter. Proceedings
of the World Ostrich Congress. Hengelo, The Netherlands, November 14–16, 53–60.
Nitzan R., Barkai D., Nitzan Z., Landau S., 2002. Intake, growth and carcass characteristics of
young ostriches given concentrates with and without pasture. Anim. Sci. 74, 71–79.
Paleari M.A., Camisasca S., Beretta G., Penon P., Corsico P., Bertolo G., Crive G., 1998. Ostrich
meat: physico-chemical characteristic and comparison with turkey and bovine meat. Meat
Sci. 48, 205–210.
Paleari M.A., Corsico P., Beretta G., 1995. The ostrich: breeding, reproduction, slaughetering and
nutritional value of the meat. Fleischwirtschaft 75, 1120–1123.
Pollok K.D., Hale D.S., Miller R.K., Angel R., Blue-McLendon A., Baltmanis B., Keeton J.T.,
1997. Ostrich slaughter and by-product yields. American Ostrich 4, 31–35.
Purdue University, 2010. Ostrich muscle identification, http://ag.ansc.purdue.edu/poultry/ratite/ostrich.pdf (data dostępu: 18.10.2010).
11
Sabbioni A., Superchi P., Sussi C., Quarantelli A., Bracchi P.G., Pizza A., Barbieri G., Beretti V.,
Zanon A., Zambiri E.M., Renzi M., 2003. Factors affecting ostrich meat composition
and quality. Annali della Facolta di Medicina Veterina del Studi di Parma (Vol. XXIII),
243–252.
Sales J., 1998. Fatty acid composition and cholesterol content of different ostrich muscles. Meat
Sci. 49, 489–492.
THE CARCASS YIELD OF OSTRICH AND YIELDS OF SELECTED CULINARY
CUTS
Summary. The aim of the study was to determine the carcass yield and yields of carcass
culinary cuts of ostriches from domestic population. The study was based on analysis of
data obtained from the slaughter documentation of the 1043 ostriches slaughtered in industrial plant. The average weight of the slaughtered birds, carcass weight, carcass yield
and yields of particular carcass cuts were determined. It was found that the slaughtering
conducted in Polish industrial conditions were characterized by slightly lower carcass yield
than reported in the scientific literature (56.7% vs. 58–64%). It was determined that during
dressings of ostrich carcasses yields of meat total were significantly lower both in relation
to bird weight and carcass weight than reported in the literature. It was not a result of excessive carcasses fatness because yields of fat were similar to the literature data. The reasons
of these differences could be de-sinewing particular carcass cuts causing the formation of
a significant quantity of membranes including considerable amount of trimmings (8.8%
relative to the carcass weight). The negative correlation coefficients between bird weight
and carcass yield indicates the need for obtaining the economically optimal bird weight
in spite of higher amount of meat harvested from heavier birds.
Key words: ostrich, carcass yield, yields of culinary cuts
nr 575, 2013
nr 575, 2013, 13–21
INSTRUMENTALNA OCENA AKUSTYCZNYCH
I MECHANICZNYCH WYRÓŻNIKÓW TEKSTURY
CIASTEK KRUCHYCH Z INULINĄ
Arleta Błońska, Agata Marzec, Anika Błaszczyk
Streszczenie. Celem pracy była instrumentalna ocena akustycznych i mechanicznych
wyróżników tekstury ciastek kruchych z udziałem cukru 37,0; 35,2; 33,3% (w stosunku
do mąki) oraz inuliny 0; 1,8; 3,7% (w stosunku do mąki). Ciastka poddano procesowi trójpunktowego łamania w maszynie wytrzymałościowej ZWICK 1445 z prędkością
20 mm·min–1, jednocześnie rejestrując emisję akustyczną metodą kontaktową (czujnik
4381V firmy Brüel & Kjær). Oznaczono parametry mechaniczne: siłę i pracę łamania
oraz akustyczne: amplitudę, liczbę zdarzeń emisji akustycznej, energię akustyczną.
Wartości akustycznych i mechanicznych wyróżników tekstury ciastek kruchych zależą
od udziału inuliny w ich recepturze. Dodatek inuliny 1,8% spowodował słabszą emisję
akustyczną oraz obniżenie siły i pracy łamania. Ciastka o udziale cukru 35,2% i inuliny
1,8% miały teksturę najbardziej podobną do próbki kontrolnej (cukier 37%, inulina 0%).
Obniżenie udziału cukru z 37 do 33,2% (w stosunku do mąki) i dodatek inuliny spowodował, że ciastka były twardsze i generowały silniejszą emisję akustyczną niż ciastka
kontrolne.
Słowa kluczowe: ciastka kruche, inulina, emisja akustyczna, właściwości mechaniczne
WSTĘP
Ciastka kruche są popularnym produktem, spożywanym niemal przez wszystkich
ludzi, bez względu na ich poziom zamożności. W Polsce spożycie ciastek wynosi około 4,5 kg/osobę/rok i ciągle rośnie. Roczne spożycie wyrobów ciastkarskich
Adres do korespondencji – Corresponding author: Arleta Błońska, Szkoła Główna Gospodarstwa
Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji
Produkcji, ul. Nowoursynowska 159c, 02-787 Warszawa, e-mail: [email protected]
14
A. Błońska, A. Marzec, A. Błaszczyk
w Wielkiej Brytanii wynosi 11 kg, a w Irlandii 15 kg. Powszechna popularność ciastek spowodowana jest ich niską ceną, dobrą jakością odżywczą, dostępnością w różnych smakach oraz długim okresem trwałości. Ciastka kruche charakteryzują się
dużą zawartością cukru i tłuszczu oraz niską wilgotnością na poziomie 1–5% [Chevallier i in. 2000]. Obecnie konsumenci oczekują żywności o zmniejszonej wartości
kalorycznej.
Reformulacja tradycyjnych produktów, takich jak ciastka kruche, może być użytecznym narzędziem do zapewnienia ludności zdrowszych przekąsek [Tarancón i in.
2013]. Jednak to pociąga za sobą zmiany właściwości strukturalnych i jakości sensorycznej.
Tłuszcz w produktach ciastkarskich pełni wiele funkcji, nadaje i poprawia smak,
wpływa na teksturę, intensyfikuje uczucie kruchości i percepcję produktu w czasie jedzenia [Zoulias i in. 2002]. Cukier natomiast pozwala na wprowadzenie powietrza do
tłuszczu podczas przygotowania ciasta, zmniejsza także lepkość ciasta, zapewnia słodycz, wpływa na strukturę i teksturę gotowych wyrobów [Maache-Rezzoug i in. 1998].
Od zawartości cukru w ciastkach zależy ich twardość, kruchość i objętość. W wyrobach
ciastkarskich najczęściej stosowana sacharoza może być zastąpiona substancjami słodzącymi, słodszymi i mniej kalorycznymi, takimi jak: sacharyna, acesulfam – K, aspartam. Cukier można również zastąpić tzw. wypełniaczem (na przykład maltodekstryną
z sukralozą), który ma właściwości funkcjonalne oraz korzystnie wpływa na teksturę
ciastek i ich smak [Savitha i in. 2008].
Ponadto, coraz częściej stosowane są prebiotyki, których przykładem jest inulina
posiadająca różne właściwości technologiczne w zależności od struktury chemicznej. Inulina o krótkim łańcuchu jest rozpuszczalna, słodka i stosowana do częściowej zamiany sacharozy [Villegas i in. 2010]. Z kolei inulina o długim łańcuchu jest
trudniej rozpuszczalna, bardziej lepka i może być stosowana do wytwarzania ciastek
o obniżonej zawartości tłuszczu [Tárrega i in. 2011]. Inulina nie ulega trawieniu, stymuluje rozwój bifidobakterii i obniża poziom bakterii niekorzystnych w przewodzie
pokarmowym, dlatego też stosowana jest na świecie jako składnik żywności funkcjonalnej [Kelly 2008]. Inulina zaliczana jest do składników rozpuszczalnego błonnika
pokarmowego, który dociera w niezmienionej formie do jelita grubego, ponieważ nie
jest trawiony w jelicie cienkim. Badania na szczurach wykazały, że zastosowanie diet
zawierających fruktany (inuliny, oligofruktozy) spowodowało istotnie większą biodostępność wapnia i magnezu [Gibson i Rastall 2006]. Inulina stosowana w produkcji spożywczej pełni rolę czynnika teksturo- oraz strukturotwórczego, wpływającego
pozytywnie na konsystencję i smarowność, podkreślającego smak i zapach produktu,
a także stabilizującego emulsje i piany. Zastosowanie inuliny do produkcji wyrobów
ciastkarskich pozwala na zmniejszenie ich kaloryczności, zwiększenie objętości i poprawę tekstury.
Celem pracy była instrumentalna ocena akustycznych i mechanicznych wyróżników tekstury ciastek kruchych, w których tłuszcz częściowo zastąpiono inuliną.
Instrumentalna ocena akustycznych i mechanicznych wyróżników tekstury ciastek...
15
MATERIAŁ I METODY
Materiał badany stanowiły ciastka kruche wypiekane w warunkach laboratoryjnych.
Receptura próbki kontrolnej C1 pochodziła z warszawskiej cukierni. Ciastka zawierały
w swoim składzie: mąkę pszenną typ 500 (wilgotność – 14%), margarynę (zawartość
tłuszczu – 82%), cukier puder, śmietanę (zawartość tłuszczu – 36%), cukier wanilinowy, kwaśny węglan amonu oraz dodatek inuliny Orafti GR (tab. 1).
Składniki sypkie przesiewano przez sito i za pomocą miksera Zelmer Symbiofitline
(Polska), stosując program 1, połączono je z tłuszczem. Po 3 minutach mieszania dodawano śmietanę i stosując program 4, mieszano kolejne 5 minut. Po wymieszaniu, ciasto
schładzano przez 30 minut w zamrażarce Gorenje (Polska), w temperaturze –24°C. Następnie ciasto wałkowano na placki o grubości 5 mm i pieczono w temperaturze 180°C
w piekarniku elektrycznym Amica (Polska). W celu wyeliminowania zmiany kształtu
ciastek w czasie wypieku, podpieczone ciasto wyjmowano z piekarnika po 15 minutach
i wykrawano ciastka o wymiarach 65 × 50 mm, a następnie podpiekano jeszcze przez
5 minut. Po wypieku ciastka studzono (około 1 godzinę, w temperaturze 25°C), po
czym zapakowano je w torebki z PAPE (poliamid/polietylen) w pakowarce próżniowej
PP – 5.4 TEPRO SA (Polska).
Ciastka przechowywano przez dwa miesiące w warunkach kontrolowanych (temperatura 25°C, wilgotność 30%, bez dostępu światła), następnie oznaczono w nich aktywność wody (w Rotronicu, Szwajcaria) i wilgotność (wg Polskiej Normy 1984).
Przeprowadzono instrumentalne pomiary tekstury ciastek, wykonując trójpunktowy
test łamania produktu (odległość między podporami wynosiła 24 mm), ze stałą prędkością 20 mm·min–1, w maszynie wytrzymałościowej Zwick 1445 (GmbH, Niemcy).
Jednocześnie rejestrowano emisję akustyczną (EA) za pomocą czujnika typu 4381V
firmy Brüel & Kjżr (Dania). Sygnał EA wzmacniano o 40 dB i podawano na wejście
mikrofonu karty analogowo-cyfrowej Adlink PCI 9112 (Tajwan). Częstotliwość próbkowania sygnału wynosiła 44,1 kHz. Testy instrumentalne wykonywano w 11 powtórzeniach dla każdego rodzaju ciastek.
Wyróżniki mechaniczne (siłę oraz pracę łamania) wyznaczono za pomocą programu
TableCurve 2D v3 z krzywych łamania w układzie siła–czas. Wyróżniki akustyczne:
amplitudę, liczbę zdarzeń EA, energię akustyczną wyznaczono za pomocą programu
Calculate_44kHz_auto, przy poziomie dyskryminacji 500 μV. Sygnał akustyczny generowany podczas łamania próbek rejestrowano i analizowano w przedziale częstotliwości 0,1–16 kHz.
Planowanie eksperymentu oraz statystyczną ocenę uzyskanych wyników przeprowadzono za pomocą programu StatSoft – Statistica 10. Podziału na grupy jednorodne
w przypadku rozkładu normalnego dokonano za pomocą analizy wariancji (ANOVA).
Istotność różnic między średnimi określano stosując test Duncana, przy poziomie istotności α = 0,05. W przypadku, gdy występował rozkład odmienny od normalnego, podziału na grupy jednorodne dokonano przy użyciu nieparametrycznego testu porównań
wielokrotnych (testu Kruskala-Wallisa). Zastosowano analizę składowych głównych
z klasyfikacją (PCA, Principal Component Analysis).
nr 575, 2013
16
Tabela 1. Skład recepturowy ciastek kruchych z inuliną oraz ich aktywność wody i wilgotność
Table 1. The formula of biscuits with inulin and water activity and moisture
100
74,1
kwaśny węglan amonu
ammonium
bicarbonate
cukier wanilinowy
vanilla sugar
śmietana
sour cream
cukier puder
powdered sugar
37,0
17,4
5,9
0,4
0,432
±0,008a
5,4
±0,0a
0,421
±0,000a
5,8
±0,1a
C3
3,7
0,376
±0,001a
5,2
±0,0a
C4
0
0,423
±0,011a
5,8
±0,0a
0,377
±0,004a
5,0
±0,0a
C5
100
74,1
1,8
35,2
17,4
5,9
0,4
C6
3,7
0,401
±0,004a
5,5
±0,0a
C7
0,0
0,430
±0,004a
5,6
±0,0a
0,436
±0,004a
5,7
±0,1a
0,407
±0,001a
5,4
±0,1a
C8
100
74,1
C9
a
1,8
wilgotność
moisture
C2
0,0
aktywność wody
water activity
C1
Kontrolna
Control
inulina gr
inulin gr
margaryna
margarine
Rodzaj
ciastek
kruchych
Biscuits
type
mąka pszenna
wheat flour
Udział składników w stosunku do mąki
The proportion relative of flour [%]
1,8
3,7
33,3
17,4
5,9
0,4
– grupy jednorodne / homogeneous groups
WYNIKI I DYSKUSJA
Ciastka charakteryzowały się aktywnością wody od 0,376 do 0,436% oraz wilgotnością od 5,0 do 5,8%. Zaobserwowane różnice nie były istotne statystycznie (tab. 1),
co w tym przypadku oznacza, że różnice w wartościach akustycznych i mechanicznych wyróżników tekstury badanych próbek ciastek nie zostały wywołane aktywnością
wody i wilgotnością.
Wyznaczone w teście łamania wyróżniki akustyczne i mechaniczne opisujące teksturę ciastek charakteryzowały się bardzo dużym odchyleniem standardowym (rys. 1, 2).
Prawdopodobnie było to spowodowane heterogeniczną strukturą ciastek. W wielu pracach wykazano, że ciastka kruche są produktami o heterogenicznej strukturze, charakteryzującej się występowaniem komór powietrznych o małej i dużej powierzchni oraz
porowatością otwartą [Maache-Rezzoug i in. 1998, Błońska 2012, Marzec 2012].
nr 575, 2013
Energia akustyczna
Acoustic energy [103 j.u.]
A
60
a
ab
40
ab
abc
abc
20
abc
abc
bc
c
0
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
Rodzaj ciastek kruchych
Shortbread cookies type
B
Liczba zdarzeń EA
Number of AE events
60
a
ab
ab
40
abc abc
abc
20
bc abc
c
0
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
C
600
Amplituda
Amplitude [mV]
Przy stałym udziale cukru w recepturze ciastek dodatek inuliny spowodował
obniżenie wartości deskryptorów akustycznych (energii akustycznej, liczby
zdarzeń EA). Jednak energią akustyczną
statystycznie istotnie różniły się od próbki kontrolnej (C1) tylko ciastka C2 i C9,
a liczbą zdarzeń ciastka C2 i C8 (rys. 1).
Analiza amplitudy dźwięku również
wykazała istotnie różnice między próbką kontrolną (C1) a ciastkami C2 i C9
(rys. 1). Spośród badanych ciastek, ciastka C2, o 37-procentowym udziale cukru
oraz 1,8-procentowym udziale inuliny
w recepturze, charakteryzowały się najniższymi wartościami każdego wyróżnika akustycznego (rys. 1).
Obniżenie udziału cukru z 37 do
33,3% (C1, C4, C7) w recepturze ciastek
bez inuliny spowodowało zmniejszenie
wartości deskryptorów akustycznych,
ale różnice nie były statystycznie istotne
(rys. 1).
Zmiana składu recepturowego ciastek istotnie wpływała na wyróżniki
mechaniczne tekstury. Przy 37- i 35,2-procentowym udziale cukru w recepturze ciastek dodatek 1,8% inuliny spowodował zmniejszenie siły i pracy łamania,
a przy 33,3-procentowym udziale cukru
dopiero 3,7-procentowy dodatek inuliny
wywołał statystycznie istotne obniżenie
wartości wyróżników mechanicznych
(rys. 2).
W ciastkach C3, o 37-procentowym
udziale cukru, 3,7-procentowy udział
inuliny spowodował istotny wzrost siły
i pracy łamania (rys. 2). Według Handa i innych [2012], ciastka z dodatkiem
fruktooligosacharydów (w tym inuliny
o stopniu polimeryzacji DP 2-20) są
miękkie, ponieważ fruktooligosacharydy
nie ulegają rekrystalizacji, są bardzo dobrze rozpuszczalne i wiążą więcej wody
niż sacharoza.
17
b
b
b
b
b
b
b
400
a
a
200
0
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
Rys. 1.
Fig. 1.
Zmiany deskryptorów emisji akustycznej w zależności od rodzaju ciastek kruchych (A – energia akustyczna, B – liczba zdarzeń EA, C – amplituda, a, b, c – grupy homogeniczne)
Changes in acoustic descriptors depending on biscuits type (A – acoustic
energy, B – number of AE events,
C – amplitude, a, b, c – homogeneous
groups)
18
W recepturze ciastek bez inuliny obniżenie udziału cukru z 37 do 35,2% spowodowało statystycznie istotny wzrost wartości siły i pracy łamania, natomiast obniżenie udziału cukru do 33% nie wywołało istotnych zmian wyróżników mechanicznych (rys. 2).
Marzec [2012] wykazała, że w ciastkach kruchych o 32-procentowym udziale tłuszczu
w recepturze, obniżenie udziału cukru z 56 do 48% nie wpływało istotnie na właściwości
mechaniczne, a dopiero przy obniżeniu udziału cukru do 30% wywołało istotne obniżenie wartości siły, pracy, naprężenia i modułu Younga wyznaczonych w teście łamania
i penetracji. Zmiany właściwości mechanicznych ciastek kruchych mogą wynikać z wystąpienia przemiany fazowej składników. Produkt bezpośrednio po wypieku jest w stanie
amorficznym, warunki przechowywania (wilgotność, temperatura, czas) mogą powodować, że przechodzi on w stan lepko-sprężysty, co może objawiać się zmianą właściwości
mechanicznych [Luyten i in. 2004].
A
B
20
c
b
b
b
a
10
0
30
c
b
b
a
Praca łamania
Breaking work [mJ]
Siła łamania
Breaking force [N]
30
20
e
10
0
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
d
bc ab
bc
c
c
bc
a
C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9
Rys. 2.
Zmiany parametrów mechanicznych w zależności od rodzaju ciastek kruchych (A – siła
łamania, B – praca łamania, a, b, c – grupy homogeniczne)
Fig. 2.
Changes in mechanical parameters depending on biscuits type (A – breaking force,
B – breaking work, a, b, c – homogeneous groups)
W celu zobrazowania zależności zachodzących pomiędzy akustycznymi oraz mechanicznymi wyróżnikami tekstury ciastek kruchych przeprowadzono analizę składowych głównych z klasyfikacją (PCA), biorąc pod uwagę średnie wyniki. Jako kryterium wyboru liczby składowych branych pod uwagę przy interpretacji posłużono się
kryterium Kaisera oraz osypiska Cattella [Stanisz 2007]. Teksturę ciastek opisano przy
użyciu dwóch składowych PC1 oraz PC2, wyjaśniających łącznie 90,05% jej zmienności (rys. 3).
Pierwszą składową (PC1) nazwano akustyczną, związaną z głośnością ciastek, ponieważ była tworzona przez energię akustyczną i amplitudę dźwięku, a drugą składową (PC2) nazwano mechaniczną, tworzoną przez parametry mechaniczne (siłę i pracę
łamania) oraz liczbę zdarzeń EA, obrazującą twardość ciastek (tab. 2). Składowa akustyczna wyjaśniająca 60,7% zmienności tekstury ciastek ujemnie korelowała z wyróżnikami akustycznymi i mechanicznymi. Składowa mechaniczna wyjaśniająca 29,3%
zmienności korelowała dodatnio z siłą i pracą łamania (tab. 2).
19
C3
1,0
W
F max.
max
PC2 (29,32%)
0,5
C8
C6
C4
C2
C7
A
0,0
C9
–0,5
En. a.
C5
L. zd.
C1
–1,0
–1,0
–0,5
0,0
0,5
1,0
PC1 (60,73%)
Rys. 3.
Fig. 3.
Projekcja PCA instrumentalnych deskryptorów oraz różnic i podobieństw tekstury ciastek
kruchych z inuliną (PC1 – pierwsza składowa główna, PC2 – druga składowa główna,
A – amplituda dźwięku, L. zd. – liczba zdarzeń EA, En. a. – energia akustyczna, W – praca łamania, F max. – siła łamania, C1–C9 – rodzaj ciastek kruchych)
PCA projection of instrumental descriptors and texture differences and similarities of
biscuits with inulin (PC1 – the first main component, PC2 – the second main component,
A – amplitude, L. zd. – number of AE events, En. a. – acoustic energy, W – breaking
work, F max. – maximum breaking force, C1–C9 – shortbread cookies type)
Tabela 2. Wkład analizowanych wyróżników tekstury ciastek w tworzenie składowych głównych
Table 2. Contributions of the descriptors texture of biscuits in the formation of principal components
Wyróżnik tekstury ciastek kruchych
Descriptors texture of biscuits
PC1
PC2
PC1
PC2
Energia akustyczna – Acoustic energy [j.u.]
0,231
0,188
–0,837
–0,525
Amplituda dźwięku – Amplitude [mV]
0,222
0,001
–0,820
–0,045
Liczba zdarzeń EA – Number of AE events
0,191
0,243
–0,762
–0,597
Siła łamania – Maximum breaking force [N]
0,215
0,230
–0,808
0,581
Praca łamania – Breaking work [mJ]
0,142
0,338
–0,656
0,704
Do próby kontrolnej C1 najbardziej zbliżoną teksturę miały ciastka C5 (rys. 3), ponieważ charakteryzowały się podobnymi właściwościami akustycznymi i mechanicznymi
(rys. 1 i 2). Oznacza to, że obniżenie udziału cukru z 37,0 (ciastka C1) do 35,2 % i dodatek 1,8% inuliny (ciastka C5) w recepturze ciastek nie miał wpływu na teksturę ocenianą
na podstawie instrumentalnych wyróżników akustycznych i mechanicznych.
nr 575, 2013
20
Zaobserwowano natomiast grupę ciastek C6, C7, C8 położoną po prawej stronie i nad
ciastkami C1 i C5, co oznacza, że grupa ta charakteryzowała się nieco silniejszą emisją
akustyczną i znacznie większą twardością niż ciastka C1 i C5.
Analiza tekstury ciastek z uwzględnieniem dwóch składowych pozwala stwierdzić, że
badane produkty można podzielić na grupy różniące się właściwościami akustycznymi
i mechanicznymi.
WNIOSKI
1. Wartości akustycznych i mechanicznych wyróżników tekstury ciastek kruchych
zależą od udziału inuliny w ich recepturze. Dodatek inuliny 1,8% (w stosunku do mąki)
spowodował słabszą emisję akustyczną oraz obniżenie siły i pracy łamania.
2. Ciastka o udziale cukru 35,2% i inuliny 1,8% miały teksturę najbardziej podobną
do próbki kontrolnej (udział cukru 37%, inuliny 0%).
3. Obniżenie udziału cukru z 37,0 do 33,3% (w stosunku do mąki) i dodatek inuliny spowodował, że ciastka były twardsze i generowały silniejszą emisję akustyczną niż
ciastka kontrolne.
LITERATURA
Błońska A., 2012. Wpływ inuliny na właściwości strukturalne i sensoryczne ciastek kruchych. Praca magisterska. SGGW, KIŻiOP, Warszawa.
Chevallier S., Colonna P., Della Valle G., Lourdin D., 2000. Contribution of major ingredients during baking of biscuit dough systems. J. Cereal Sci. 31, 241–252.
Gibson G.R., Rastall R.A., 2006. Prebiotics: Development & Application. John Wiley & Sons Ltd,
England.
Handa C., Goomer S., Siddhu A., 2012. Physicochemical properties and sensory evaluation of fructoligosaccharide enriched cookies. J. Food Sci. Technol. 49 (2), 192–199.
Kelly G., 2008. Inulin – Type Prebiotics – A Review: Part 1. Alternative Medicine Review 13 (4),
315–329.
Luyten H., Plijter J.J., Van Vliet T., 2004. Crispy/crunchy crusts of cellular solid foods: a literature
review with discussion. J. Text. Stud. 35 (5), 445–492.
Maache-Rezzoug Z., Bouvier J-M., Allaf K., Patras C., 1998. Effect of principal ingredients on rheological behaviour of biscuit dough and on quality of biscuits. J. Food Eng. 35, 23–42.
Marzec A., 2012. Właściwości tekstualne ciastek kruchych w aspekcie ich struktury. Rozprawy
Naukowe i Monografie. Wyd. SGGW, Warszawa.
PN-84/A-88027: 1984. Wyroby cukiernicze trwałe. Oznaczenie zawartości suchej masy.
Savitha Y.S., Indrani D., Prakash J., 2008. Effect of replacement of sugar with sucralose and maltodextrin on rheological characteristics of wheat flour dough and quality of soft dough
biscuits. J. Text. Stud. 39 (6), 605–616.
Stanisz A., 2007. Przestępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykładach
z medycyny. Tom 3. Analizy wielowymiarowe. StatSoft. Kraków, 228–230.
Tarancón P., Sanz T., Salvador A. Tárrega A., 2013. Effect of fat on mechanical and acoustical properties of biscuits related to texture properties perceived by consumers. Food Bioprocess
Technol. DOI 10.1007/s11947-013-1155-z.
21
Tárrega A., Torres J.D., Costell E., 2011. Influence of the chain-length distribution of inulin on the
rheology and microstructure of prebiotic dairy desserts. J. Food Eng. 104, 256–363.
Villegas B., Tarrega A., Carbonell I., Costell E., 2010. Optimising acceptability of new prebiotic
low-fat milk beverages. Food Qual. Preference 21, 234–242.
Zoulias E., Kounalaki E., Oreopoulou V., 2002. Effect of fat and sugar replacement on cookie properties. J. Sci. Food Agricult. 82, 1637–1644.
INSTRUMENTAL ASSESMENT OF THE CHOSEN MECHANICAL
AND ACOUSTIC PROPERTIES OF BISCUITS TEXTURE CONTAINING INULIN
Summary. The aim of this work was instrumental assessment of mechanical and acoustic
texture properties of biscuits with participation of sugar on the level 37.0, 35.2, 33.3%
according to amount of flour as well as participation of inulin 0, 1.8, 3.7% in the recipe.
The cookies underwent three-point process in the testing machine (ZWICK 1445) with the
speed of 20 mm·min–1. During the test acoustic emission was being registered by the contact
method (sensor 4381V produced by the company Brüel & Kjćr). Mechanical parameters
were measured (work and breaking force) and acoustic descriptors (amplitude, number of
AE events, acoustic energy). Values of the acoustic and the mechanical features of biscuits
texture depend on participation of inulin in the recipe. Addition of inulin on the level 1.8%
caused decrease of values of the acoustic emission, the work and breaking force. Cookies
with participation of sugar 35.2% and inulin 1.8% obtained the most similar texture to the
control sample (sugar 37%, inulin 0%). Reduction of sugar participation from 37 to 33.3%
and the addition of inulin caused the biscuits were harder and generated of acoustic emissions a stronger than the control biscuits.
Key words: biscuits, inulin, acoustic emission, mechanical properties
nr 575, 2013
nr 575, 2013, 23–32
ROLA KONSUMENTA W PROCESIE PROJEKTOWANIA
NOWYCH PRODUKTÓW SPOŻYWCZYCH
Kinga Czajkowska, Hanna Kowalska, Dariusz Piotrowski
Streszczenie. Celem niniejszej pracy było przedstawienie roli konsumenta w procesie
projektowania nowych produktów spożywczych. W pracy przedstawiono definicję pojęcia
nowego produktu według obowiązujących przepisów oraz sposób postrzegania innowacji
przez konsumentów i określono wkład konsumenta na poziomie poszczególnych etapów
procesu projektowania. Koncepcja tworzenia nowych produktów ma na celu poszukiwanie aktualnych potrzeb konsumenta w celu stworzenia przez podmiot gospodarczy oferty
produktowej zgodnej z aktualnymi trendami. Selekcja pomysłów i testowanie koncepcji
nowego produktu ma na celu zweryfikowanie poszczególnych propozycji poprzez wybranie najbardziej optymalnych. Wyłonione koncepcje stanowią bazę do opracowania charakterystyki produktu (w tym opakowania) w skali laboratoryjnej lub półtechnicznej. Następnie opracowany produkt jest testowany, a pozytywne wyniki testów konsumenckich
umożliwiają wprowadzenie produktu do produkcji i sprzedaży. O akceptacji produktu na
rynku i sukcesie przedsiębiorstwa decyduje przede wszystkim spełnienie oczekiwań jego
nabywców wobec zaprojektowanego produktu spożywczego.
Słowa kluczowe: projektowanie, nowy produkt, ocena konsumencka
WSTĘP
Wprowadzanie nowych produktów spożywczych na rynek to wynik zmieniających
się trendów rynkowych oraz wymagań i preferencji konsumentów. Zmiany w ofercie
produktowej mają najczęściej charakter modyfikacji określanej jako design produktu
[Czapski 2012]. Przez design produktu należy rozumieć działania twórcze uwzględniające między innymi czynniki technologiczne, społeczne, marketingowe. Modyfikacje
Adres do korespondencji – Corresponding author: Kinga Czajkowska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, ul. Nowoursynowska 159c, 02-787 Warszawa,
24
K. Czajkowska, H. Kowalska, D. Piotrowski
dotyczą właściwości fizyczno-chemicznych, sensorycznych oraz opakowań produktów.
Innowacyjny skład, zmiana zapachu, zwiększenie walorów prozdrowotnych, poszerzone
zastosowanie produktu, zmiana materiału opakowaniowego, zmiana informacji umieszczonych na etykietach i opakowaniach, to przykłady udoskonaleń wprowadzanych w wizerunku produktów. O tym, czy produkt znajdzie akceptację na rynku, decyduje konsument. Odgrywa on fundamentalną rolę w każdym z etapów projektowania produktu,
zarówno w obszarze inicjacji procesu tworzenia nowego produktu, testowania, a także
wdrożenia do produkcji i sprzedaży na rynku. Na podstawie wiedzy uzyskanej w określonej fazie podejmowana jest decyzja o powtórzeniu lub możliwości przejścia do kolejnego
etapu procesu realizacji projektu [Earle i in. 2007].
Celem pracy było przedstawienie roli, jaką odgrywa konsument w procesie projektowania produktu na wszystkich jego etapach.
POJĘCIE NOWEGO PRODUKTU SPOŻYWCZEGO
Nie ma jednoznacznej definicji określającej pojęcie nowego produktu spożywczego [Lenart 2008a]. Nowe produkty mogą powstawać poprzez: rozwój linii produktu,
uzyskanie innowacyjnej formy, zmiany formy występowania istniejącego produktu,
zmianę przeznaczenia, zmianę opakowania, a także przez innowację i wartość dodaną
w produkcie. Zgodnie z przepisami obowiązującymi w Unii Europejskiej pojęcie nowej
żywności określa się zarówno jako składnik żywności, jak i cały środek spożywczy
przeznaczony do spożycia, w tym również środek spożywczy wzbogacany, środek spożywczy specjalnego przeznaczenia żywieniowego i suplement diety. Nowa żywność
podlega procedurom związanym z oceną bezpieczeństwa i dopuszczenia do obrotu,
które określa Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej
[2007] oraz artykuł 92 i 121 ustawy z dnia 25 sierpnia 2006 roku o bezpieczeństwie
żywności i żywienia. Mówiąc o nowej żywności w świetle obowiązujących przepisów
obejmuje ona składniki żywności: wyekstrahowane lub składające się z drobnoustrojów, grzybów, wodorostów, roślin i składników żywności pochodzenia zwierzęcego,
a także kategorię żywności o nowej lub celowo zmodyfikowanej strukturze molekularnej, czy też poddanej nowemu procesowi wytwórczemu, w wyniku którego uzyskuje
się zmiany w strukturze, składzie żywności, przekładające się na wartość odżywczą
środka spożywczego.
Na podstawie przeprowadzonych badań mających na celu identyfikację postrzegania nowych produktów spożywczych przez konsumentów wykazano, że większość
konsumentów dostrzega innowację w aspekcie absolutnym – jako produkt, którego nie
było dotychczas na rynku. Mniejsza grupa konsumentów za nowy produkt żywnościowy uważa taki, któremu nadano nowe walory: inny smak, zapach, konsystencję, formę [Sojkin 2012]. Coraz częściej konsumenci identyfikują nowy produkt spożywczy
z modyfikacją lub zmianą opakowania. Na rynku można zauważyć trendy związane
z wprowadzeniem opakowań innowacyjnych, mających na celu przedłużenie trwałości
produktu, poprawę wizerunku lub wygody użytkowania produktu [Górska-Warsewicz
Rola konsumenta w procesie projektowania nowych produktów spożywczych
25
2008]. Trwają badania koncentrujące się na tworzeniu nowych materiałów opakowaniowych wraz z odpowiednim oznakowaniem spełniającym coraz wyższe oczekiwania
konsumentów, jak również uczestników wielu kanałów dystrybucji [Korzeniowski i in.
2011].
KONCEPCJA TWORZENIA NOWEGO PRODUKTU
Proces projektowania i wprowadzania na rynek nowych produktów spożywczych
ma na celu zaspokojenie jawnych i ukrytych potrzeb konsumenta. Przez ukryte potrzeby
konsumenta należy rozumieć te, które nie zostały przez niego ujawnione ze względu na
brak świadomości względem rzeczywistej wartości samego produktu lub nowego sposobu zaspokajania istniejących potrzeb [Shaughnessy 1994]. Konsumenci są bezpośrednim
celem w projektowaniu i wdrażaniu produktów konsumpcyjnych [Earle i in. 2007]. Proces rozwoju nowego produktu zależy od potencjału oraz uwarunkowań mikro- i makrootoczenia przedsiębiorstwa. Potencjał przedsiębiorstwa związany jest z jego zasobami
finansowymi, infrastrukturą oraz stanem wiedzy technicznej. Uwarunkowania dotyczące
otoczenia związane są z trendami zachowań konsumenckich, a także z aspektami prawnymi, ekonomicznymi, kulturowo-społecznymi, demograficznymi i ekologicznymi makrootoczenia [Lenart 2008b, Sojkin 2012].
Potrzeby konsumenta powinny być punktem wyjścia dla producentów dążących do
ich zaspokojenia, a nie koncentrować się na nowych technologiach. Obecnie można zaobserwować trend nazywany „odwróceniem łańcucha”, który związany jest z nasyceniem
rynku produktami żywnościowymi. Wynika on z działań producentów zorientowanych
na konsumencie i jego potrzebach [Linnemann i in. 2006].
Identyfikacja tendencji stylu życia ludzi okazuje się istotnym źródłem informacji
w kreowaniu produktów. Efektywna umiejętność wytłumaczenia subiektywnych potrzeb konsumentów poszukujących żywności „zdrowej”, „wygodnej”, „łatwej w użyciu”
i przełożenia tych aspektów na parametry technologiczne jest niezbędna. Producenci
muszą pozyskiwać wiedzę na temat rynku, na który chcą wprowadzić swoje produkty.
Znając jego specyfikację, w tym potrzeby grup docelowych konsumentów, korzyści wynikające ze zdobytej w ten sposób wiedzy stają się oczywiste [Costa 2006]. Badania przeprowadzone przez Biström i Nordström [2002] potwierdzają, że szybki rozwój fińskich
funkcjonalnych produktów mlecznych zależy nie tylko od właściwości samego produktu,
ale też wyboru odpowiedniej grupy docelowej i działań marketingowych.
Współczesne trendy dotyczące zachowań i potrzeb konsumentów wyznaczają kierunki rozwoju nowych produktów, a tym samym nowych technologii ich wytwarzania.
Przykładowo, wzrost świadomości ekologicznej konsumentów stanowi dywersyfikację
działalności przedsiębiorstw z branży piekarniczo-cukierniczej do rozpoczęcia produkcji
wyrobów ekologicznych [Sojkin 2012]. O wzroście zainteresowań żywnością ekologiczną w Polsce świadczy między innymi ponad ośmiokrotny wzrost powierzchni użytków
ekologicznych w latach 2003–2010, które stanowią obecnie blisko 3% powierzchni użytkowo-rolniczej [Górecka 2011].
nr 575, 2013
26
W procesie poszukiwania nowej oferty dla konsumentów istotne są aspekty prozdrowotne żywności. Wśród zmian zachodzących w metodach produkcji żywności
wpływających na zwiększanie oferty nowych produktów dostrzegane są obawy i zagrożenia dla zdrowia. Toczą się dyskusje konsumentów na temat spożywania żywności
m.in. modyfikowanej genetycznie lub z dodatkami wytwarzanymi chemicznie [Lenart
2008b]. Dlatego coraz częściej dostrzega się zainteresowanie konsumentów żywnością
mało przetworzoną.
Ze względu na ciągłe zmiany stylu życia, jakie miały miejsce w przeciągu ostatnich
pięćdziesięciu lat, zmianie uległ charakter kupowanej żywności. W dwuosobowych
gospodarstwach domowych, w których obie osoby pracują, lub też jednoosobowych
zaobserwowano stopniową rezygnację z tradycyjnych wzorców żywieniowych. Wzrosło
znaczenie takich wartości, jak dobre samopoczucie, oszczędność czasu, czy ochrona środowiska [Costa 2006]. Od wielu lat na rynku obserwuje się wzrost popytu na żywność
wygodną, atrakcyjną sensorycznie, o wysokiej wartości odżywczej, bezpiecznej dla zdrowia oraz wymagającej niewielkiego nakładu pracy i czasu na przygotowanie [Korciszewski 2007]. Świadczą o tym badania przeprowadzone w wielu krajach Europy. Analizując
spożycie jaj, chleba, pomidorów i jogurtów we Francji, Grecji, Włoszech, Szwajcarii oraz
Wielkiej Brytanii zaobserwowano, że najważniejszym wyróżnikiem jakościowym produktów żywnościowych jest ich wartość odżywcza, naturalność i regionalne pochodzenie
[Ness i in. 2010]. W ostatnich latach w Polsce rośnie znaczenie jakości żywności, a maleje znaczenie ceny w procesie decyzyjnym dotyczącym wyboru produktów, zwłaszcza
w zamożnej części społeczeństwa [Gutkowska i Ozimek 2009]. W tej grupie dominuje
przekonanie, że im droższy jest produkt, tym jego jakość jest lepsza.
Zebranie informacji dotyczących zachowań konsumentów stanowi podstawę do
generowania pomysłów na nowy produkt. Codzienne kontakty sprzedawców z nabywcami na temat zalet i wad produktów są impulsem zmierzającym do zmian w ofercie produktowej. W małych firmach sprzedawcy mogą bezpośrednio przedsiębiorcy
przekazywać swoje uwagi. W dużych przedsiębiorstwach sporządza się odpowiednie
notatki lub sprawozdania, które następnie są przekazywane do działu marketingu lub
badań i rozwoju. Bardzo przydatne są informacje dotyczące postawy konsumenta wobec już istniejących produktów. Umożliwiają one określenie pozytywnych atrybutów
produktu. Takie działania upewniają producentów, co do dalszych kierunków działań
[Rudnicki 2012].
W przypadku podmiotów gospodarczych o silnej pozycji rynkowej, konsument zaangażowany jest bezpośrednio w proces kreowania pomysłów. Przykładem jest metoda
zwana myśleniem projektowym (ang. design thinking), w której zespół tworzą zarówno
konsumenci, jak i reprezentanci różnych dziedzin oraz eksperci. Metoda umożliwia
zaprojektowanie w krótkim czasie rozwiązań możliwych do realizacji pod względem
technologicznym i ekonomicznym, które pozwalają na zaspokojenie potrzeb użytkowników [Boyce 2011]. Inną koncepcją jest otwarta innowacja (ang. open innovation) czy
otwarte podejście (ang. open source). Otwarta innowacja polega na wymianie pomysłów między przedsiębiorcą a otoczeniem (konsumentami, innymi przedsiębiorcami,
organizacjami). Z kolei metoda open source bazuje na bezpłatnym dzieleniu się i wykorzystaniu pomysłów. Przykładem jest kanadyjska firma OpenCola, która udostępniła
27
konsumentom swoją recepturę na napój gazowany typu cola. Osoba korzystająca z tej
receptury może wyprodukować napój, stosując dowolne modyfikacje przepisu. Warunkiem udostępnienia jest konieczność przedstawienia firmie zmodyfikowanej receptury
[Czapski 2012].
SELEKCJA POMYSŁÓW I TESTOWANIE KONCEPCJI NOWEGO PRODUKTU
Ważnym etapem wprowadzania nowego produktu na rynek jest ocena twórczych
pomysłów wyłonionych z możliwie dużej ich puli [Grunert i in. 2011]. Selekcja ma na
celu redukcję pomysłów do realnych koncepcji z punktu widzenia opłacalności, popytu
i rentowności. W tym celu sporządza się dokładną analizę pomysłów pod względem
technologicznym całej produkcji, finansowym (planowany koszt produktu, zysk netto)
oraz ryzyka, które oceniane jest na podstawie informacji zgromadzonych z poprzednich stadiów analizy.
Opinie konsumentów stanowią podstawę do oceny koncepcji wytwarzania nowych
produktów. Gromadzone są na podstawie wywiadów, dzięki którym producent może
odpowiedzieć na pytanie, czy koncepcja nowego produktu jest postrzegana jako konkurencyjna na rynku [Rudnicki 2012]. Wyniki uzyskane z wywiadów umożliwiają również
ocenę postawy (pozytywnej lub negatywnej) konsumenta wobec atrybutów produktu
oraz stopnia, w jakim zaspokaja on potrzeby nabywcy. Jeżeli założenia producenta odnośnie nowego produktu były zgodne z opinią konsumentów, to można przystąpić do
kolejnego etapu procesu – opracowywania produktu.
OPRACOWYWANIE PRODUKTU
Współpraca konsumenta przy opracowywaniu nowego produktu żywnościowego
umożliwia opracowanie dokładnej specyfikacji produktowej oraz zaprojektowanie
kluczowej charakterystyki produktu. Specyfikacja produktowa dotyczy receptury, etapów procesu technologicznego i sposobu użytkowania produktu. W skład kluczowej
charakterystyki wchodzi nazwa, projekt opakowania i logotyp marki. Podczas etapu
opracowywania produktu producent powinien wziąć pod uwagę m.in. mechanizmy
przetwarzania informacji o produkcie przez konsumenta. Na przykład opakowanie
o określonym rozmiarze sugeruje konsumentowi jego ilość. W przypadku, gdy na rynku istnieje wiele podobnych produktów, np. cukier w opakowaniach jednostkowych,
wówczas uwagę potencjalnego konsumenta przyciągają cechy wyróżniające go spośród innych, jak kształt, rozmiar, kolor, wzór graficzny opakowania [Sojkin 2012]. Wybór produktu przez konsumenta w dużej mierze zależy od producenta, który za pomocą
odpowiednich narzędzi marketingowych kształtuje wszystkie cechy tego produktu. Narzędzia te służą ukształtowaniu najkorzystniejszego wyobrażenia o produkcie w oczach
konsumentów. Ludzie zazwyczaj dobrze identyfikują marki, które zajmują pozycję
„numer jeden” na rynku ze względu na jakąś istotną dla nich cechę, w mniejszym stopniu potrafią natomiast identyfikować pozostałe marki [Szymańska 2007].
nr 575, 2013
28
Dobranie odpowiedniej nazwy produktu, która nie budziłaby negatywnych skojarzeń,
jest również bardzo istotnym zadaniem. Można to zapewnić przez dokonanie analizy
czynników kulturowych, które różnicują reakcję konsumentów w poszczególnych regionach lub krajach. Umieszczenie na opakowaniu produktu znaku firmowego (marki)
umożliwia identyfikację producenta, zapewniając konsumentom gwarancję jakości produktu i zwiększenie zaufania. Uwzględnienie powyższych zagadnień umożliwia wybór
koncepcji, która staje się bazą do opracowania charakterystyki produktu (w tym opakowania) w skali laboratoryjnej i półtechnicznej.
TESTOWANIE PROTOTYPU
Ocenę prototypu przeprowadza się za pomocą standardowych technik i metod jakościowych obejmujących badania ryzyka związanego z decyzją nabywczą wyrobu przez
konsumentów [Sojkin 2012]. Po ocenie laboratoryjnej przeprowadzane są testy konsumenckie, które mają na celu ocenę stopnia, w jakim dana cecha i właściwość prototypu
zaspokajają potrzeby konsumentów [Sojkin 2003].
Konsumencka ocena sensoryczna kojarzona jest głównie z końcową fazą opracowywania produktu. Badania wykonywane są zwykle przed podjęciem decyzji o wprowadzeniu produktu na rynek i mają na celu zmniejszenie związanego z tym działaniem
ryzyka niepowodzenia. Ocena konsumencka rozwiązuje wiele problemów związanych
z produkcją i handlem żywnością poprzez potwierdzenie stopnia akceptacji produktu.
Ponadto używana jest też do oceny produktu na etapie jego koncepcji, wykonania prototypu i doskonalenia, monitorowania pozycji na rynku, a także w badaniach trwałości
produktu [Resurreccion 1998].
Ocena konsumencka dostarcza informacji o indywidualnych wrażeniach osoby testującej. W ocenach konsumenckich istotny jest produkt, jego jakość wyrażona w kategoriach
hedonicznych oraz konsument i jego reakcja na produkt. Sensoryczna ocena konsumencka skupia się tylko na hedonicznej jakości produktu, dlatego przeważnie przeprowadzana
jest na specjalnie zakodowanych produktach [van Trijp i Schiffarstein 1995]. Wrażenia
odbierane są za pomocą „aparatu pomiarowego”, czyli naszych zmysłów: wzroku, węchu, dotyku, smaku, słuchu. Na podstawie przypadkowo dobranej grupy potencjalnych
konsumentów możliwe jest uzyskanie informacji odnośnie stopnia pożądania produktu
oraz stopnia jego preferencji w stosunku do innych produktów o zbliżonych cechach. Preferencja oraz sama akceptacja produktu przez konsumentów zależy od składu, wartości
odżywczych, cech sensorycznych produktu, jak również dotyczy psychicznego i fizycznego stanu konsumentów w chwili dokonywania oceny. Ocena sensoryczna może mieć
wiele zastosowań i może okazać się pomocna w rozwiązywaniu problemów, przed jakimi
stają producenci żywności, np. badań preferencji konsumentów dotyczących wprowadzenia na rynek produktów zagranicznych podobnego typu [Baryłko-Pikiela i Matuszewska
2009, Borkowska i Chrzan 2011].
Opinię konsumentów poznaje się zazwyczaj metodą wywiadu lub ankietowania
wybranych grup odbiorców. Bardzo ważne dla otrzymania rzetelnych wyników jest zapewnienie odpowiedniej reprezentatywności grup konsumenckich. Reprezentatywność
powinna dotyczyć wszystkich aspektów, m.in. kryteriów demograficznych (płeć, wiek),
29
społecznych (zawód, wykształcenie, statut społeczny), ekonomicznych (dochody, wydatki). Oceny mogą być przeprowadzone w domu lub w miejscach największego skupienia potencjalnych odbiorców produktu, np. sklepach, szkołach [Zalewski 2002]. Zwykle
liczba osób biorących udział w ocenie konsumenckiej wynosi od 50 do 300 osób. Jednakże zaleca się, aby obejmowała co najmniej 80 do 100 osób [Nicod 2002, Baryłko-Pikiela
i Matuszewska 2009].
W analitycznej ocenie sensorycznej głównym przedmiotem badań jest produkt, a specjalistyczny zespół osób oceniających wykorzystuje się jako „narzędzie pomiarowe”.
Zespół oceniający to przeszkolona grupa osób, od której wymagana jest precyzja i powtarzalność w zakresie stosowanej metody, bez ujawniania indywidualnego stosunku do
ocenianego produktu.
Prowadzenie badań nad preferencjami konsumentów wiąże się z koniecznością
„zmierzenia” siły czynników niewymiernych, które je określają. W celu określenia
wpływu czynników subiektywnych na preferencje i zachowania konsumentów ujmuje
się je w kategoriach jakościowych. Stosowane są skale preferencji, według których
konsument określa kolejność ważności poszczególnych produktów lub ich cech. Do
oznaczania ważności tych wskaźników stosowane są skale rang. Są to skale porządkowe, numeryczne, w których szacowana cecha ujęta jest liczbowo za pomocą stopni
do określania jej nasilenia lub poziomu rozwoju (najczęściej stosuje się skale pięcio-,
siedmio- i dziewięciostopniowe). W badaniach zachowań konsumenckich stosuje się
zarówno pojedyncze skale intensywności, jak również całe wiązki tych skal, nazywane profilem polaryzacji. Za ich pomocą można wyznaczyć zarówno kompleksowe,
jak i szczegółowe opinie oraz nastawienia konsumentów do cech różnych towarów,
różnych wzorców konsumpcji itp. Zamiast prostej rozpiętości między znaczeniami
„pozytywny” i „negatywny” stosuje się wiele przeciwstawnych cech, jak np. ciemny
– jasny, gorzki – słodki. Skale wielowymiarowe MDS (ang. multidimensional scaling)
wykorzystywane są do przekształcania zebranych danych dotyczących preferencji konsumentów w spójny i czytelny obraz w przestrzeni trójwymiarowej. Obraz ten odzwierciedla prawidłowości zachodzące w sferze postaw konsumentów względem różnych
produktów i ich cech [Szymańska 2007].
WDROŻENIE PRODUKTU DO PRODUKCJI I SPRZEDAŻY
Wdrożenie do produkcji i sprzedaży nowego produktu nazywa się komercjalizacją. Na
tym etapie konsumenci odgrywają najważniejszą rolę, gdyż są weryfikatorami skuteczności strategii wprowadzenia go na rynek [Sojkin 2012]. Konsumenci powinni uczestniczyć
w planowaniu wszelakich działań marketingowych związanych z wprowadzeniem na rynek nowego produktu. Zaangażowani są również w dopracowywanie wizerunku samego
opakowania, jak i poszczególnych elementów produktu, a także w procesie wyznaczania
treści komunikacji rynkowej i ustalenia ceny produktu. Proces rozprzestrzeniania się na
rynku nowego produktu zależy od jego cech (posiadanie oryginalnego smaku, wytwarzanie tradycyjną metodą, zawartość witamin), cech osobowościowych konsumentów
i ich statutu materialnego, działań dystrybucyjnych, cenowych i komunikacyjnych towarzyszących urynkowieniu produktu. Konsumenci dostrzegają duże ryzyko finansowe,
nr 575, 2013
30
funkcjonalne i zdrowotne związane z zakupem nowego produktu żywnościowego, co
istotnie wpływa na poziom jego akceptacji, a tym samym może spowodować negatywny
skutek komercjalizacji [Lenart 2008b, Sojkin 2012].
Przykładowo obserwuje się negatywne podejście do produktów mięsnych (w tym
produktów mięsnych funkcjonalnych), które kojarzone są ze znaczną zawartością chlorku sodu. Składnik ten wpływa na zwiększenie ciśnienia tętniczego krwi i w związku
z tym istnieje przekonanie, że mięsa i jego przetworów należy unikać. Zatem dostarczenie informacji o innych bioaktywnych związkach w przetworach mięsnych, takich jak:
karnozyny, kwas linolenowy, L-karnityny staje się istotne. Rzetelna informacja o właściwościach poszczególnych składników na zdrowie może przyczynić się do poprawy wizerunku produktów mięsnych [Arihara 2006], zwłaszcza gdy sami konsumenci oczekują
jasnych i zrozumiałych kampanii informacyjnych i działań edukacyjnych w społeczeństwie, które będą wskazywać na działania prozdrowotne oferowanych przez producentów
produktów [Annunziata i Vecchio 2011]. Dla wybranych grup docelowych konsumentów
mogą powstać nawet sieci dystrybucji produktów danych branż [Grunert i in. 2011].
PODSUMOWANIE
Producenci w procesie projektowania produktów spożywczych opierają swoje działania na zmianach demograficznych i zmianach stylu życia konsumentów. Obiecujące
są techniki, które poprawiają wskaźnik sukcesu w rozwoju produktów opartym na badaniu potrzeb konsumentów z rozpatrywanych grup docelowych. Techniki te uwzględniają
uczestnictwo potencjalnych nabywców produktów na każdym etapie procesu ich projektowania. Umożliwia to zweryfikowanie, czy początkowe, deklarowane przez konsumentów właściwości, jakie powinien posiadać produkt, ma odzwierciedlenie w ich faktycznym zainteresowaniu poprzez jego kupno tuż po wprowadzeniu na rynek. Angażowanie
konsumentów w procesy innowacyjne w przedsiębiorstwach jest kluczowe dla odniesienia
sukcesu na rynku oraz budowania i umacniania pozycji rynkowej. Umożliwia uniknięcie
strat finansowych, które związane są z etapem wdrożenia produktu do produkcji i sprzedaży. Prawdopodobieństwo sukcesu akceptacji nowego produktu zdecydowanie rośnie,
jeśli zasadniczym celem jego wprowadzenia jest zaspokojenie potrzeb konsumenta. Poznanie tych potrzeb możliwe jest wówczas, gdy konsument może mieć wgląd na etapie
projektowania we współtworzenie nowego produktu, poprzez bezpośrednie uczestnictwo
w planowaniu, realizacji kolejnych etapów i komercjalizacji produktu.
LITERATURA
Annunziata A., Vecchio R., 2011. Functional foods development in the European market: A consumer perspective. J. Funct. Food 3, 223–228.
Arihara K., 2006. Strategies for designing novel functional meat product. Meat Sci. 74, 219–229.
Baryłko-Pikielna N., Matuszewska I., 2009. Sensoryczne badania żywności: podstawy, metody,
zastosowania. Wyd. Naukowe PTTŻ, Warszawa.
Biström M., Nordström K., 2002. Identification of key success factors of functional dairy food
product development. Trends Food Sci. Tech. 13, 372–379.
31
Borkowska B., Chrzan N., 2011. Ocena jakości sensorycznej wybranych koncentratów ciast
w proszku. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu. Towaroznawstwo w zapewnieniu jakości żywności i bezpieczeństwa konsumenta 96, 124–130.
Boyce B., 2011. Future connections summit on dietetics practice, credentialing, and education:
Summary of presentations on shaping the future of the dietetics Profession. J. Am. Diet.
Assoc. 111 (10), 1591–1599.
Costa A.I.A., Jongen W.M.F., 2006. New insights into consumer – led food product development.
Trends Food Sci. Tech. 17, 457–465.
Czapski J., 2012. Opracowywanie nowych produktów żywnościowych o charakterze prozdrowotnym. Cz. I. Przem. Spoż. 66 (1), 32–34.
Earle M., Earle R., Anderson A., 2007. Opracowywanie produktów spożywczych. Podejście marketingowe, WNT, Warszawa.
Górecka A., 2011. Bioprodukty nieustanny wzrost popytu. Przem. Spoż. 65 (12), 20–21.
Górska-Warsewicz H., 2008. Perspektywy rozwoju marek w sektorze żywnościowym w Polsce.
Zeszyty Naukowe SGGW, Problemy Rolnictwa Światowego 5, 7–14.
Grunert K.G., Verbeke W., Kügler J.O., Saeed F., Scholderer J., 2011. Use of consumer insight in
the new product development process in the meat sector. Meat Sci. 89, 251–258.
Gutkowska K., Ozimek I., 2009. Czynniki ekonomiczne warunkujące sposób żywienia populacji.
W: Żywienie człowieka a zdrowie publiczne. J. Gawęcki i W. Roszkowski (red.). PWN,
Warszawa, 119–132.
Korciszewski M., 2007. Rynek żywności wygodnej w Polsce. Przem. Spoż. 61 (10), 24–26.
Korzeniowski A., AnkieL-Homa M., Czaja-Jagielska N., 2011. Innowacje w opakowalnictwie.
Wyd. Uniwersytetu Ekonomicznego w Poznaniu, Poznań, 10–15.
Lenart A., 2008a. Projektowanie nowych produktów spożywczych. Cz. I. Przem. Spoż. 62 (4), 2–7.
Lenart A., 2008b. Projektowanie nowych produktów spożywczych. Cz. II. Przem. Spoż. 62 (5),
8–12.
Linnemann A.R., Benner M., Verkerk R., Martinus A.J.S., 2006. Consumer – driven food product
development. Trends Food Sci. Tech. 17, 184–190.
Ness M.R., Ness M., Brennan M., Oughton E., Ritson C., Ruto E., 2010. Modelling consumer
behavior intentions towards food with implications for marketing quality low-input and
organic food. Food Qual. Prefer. 21, 100–119.
Nicod H., 2002. Market research tests with consumers. Practical considarations. In: ESN Seminar,
21–22.11.2002, Budapest, Hungry.
Resurreccion A.V.A., 1998. Consumer sensory testing for product development. Aspen Publishers,
Inc., Gaithersburg, Maryland.
Rozporządzenie (WE) NR 258/97 Parlamentu Europejskiego i Rady z 27 stycznia 1997 roku dotyczące nowej żywności i nowych składników. Dziennik Urzędowy Wspólnoty Europejskiej L 43/1. 14.2.1997. Aktualizacja z 18.12.2013 roku COM(2013) 894 final 2013/0435
(COD) – Wniosek Rozp. Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie nowej żywności.
Rudnicki L., 2012. Konsument w polityce rozwoju nowego produktu. Zeszyty Naukowe Małopolskiej Wyższej Szkoły Ekonomicznej w Tarnowie 20 (1), 137–147.
Shaughnessy J.O., 1994. Dlaczego ludzie kupują? Wydawnictwo PWE. Warszawa, 40.
Sojkin B., 2003. Zarządzanie produktem. Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne. Warszawa, 279.
Sojkin B., 2012. Komercjalizacja produktów żywnościowych. Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne. Warszawa, 43–53, 75–76.
Szymańska A., 2007. Metodyczne problemy badań preferencji konsumenckich. Zeszyty Naukowe
AE w Krakowie 739, 1–18, http://www.wsp.krakow.pl/geo/cyber/szymanska_-_metodyczne_problemy.pdf.
van Trijp H.C.M., Schifferstein H.N.J., 1995. Sensory analysis in marketing practice: Comparison
and integration. J. Sens. Stud. 10 (2), 127–147.
Zalewski R.I., 2002. Zarządzanie jakością w produkcji żywności. Akademia Ekonomiczna, Poznań, 284.
nr 575, 2013
32
THE ROLE OF CONSUMER IN THE PROCESS OF NEW FOOD PRODUCTS
DESIGN
Summary. The aim of this study was to present the role of a consumer in the process of
designing new food products. The work introduces a definition of a new product according
to the applicable regulations, presents the perception of innovation by consumers and
determines the consumer’s contribution at particular stages of the design process. Design
process conception aims at observing current consumers’ needs in order to enable the
operator to present a product offer corresponding with the latest trends. The selection and
testing of various conceptions aim at verifying the ideas and selecting the most optimal one.
The selected concepts form the basis for developing the product characteristics (including
packaging) on a laboratory scale and pilot scale. Then, the newly developed product is tested
and the positive test outcomes allow to launch manufacturing and sales. The acceptance of
a product on the market and the success of a company is mainly dependent on the design of
a food product that would fully meet the clients’ expectations.
Key words: design, new product, consumer evaluation
nr 575, 2013, 33–42
ZASTOSOWANIE GORĄCEJ WODY DO ODKAŻANIA
Z PATOGENÓW GRZYBOWYCH
NASION Z RODZINY BALDASZKOWATYCH
PRZEZNACZONYCH DO UPRAWY EKOLOGICZNEJ
Marek Domoradzki, Joanna Kaniewska, Jacek Szymura,
Jan Lamkiewicz
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
Streszczenie. Przedstawiono wyniki pozbiorczej obróbki nasion roślin baldaszkowatych
z plantacji ekologicznej. Zaproponowana technologia przygotowania nasion do siewu obejmuje procesy: mycia, ługowania, termoterapii w gorące wodzie i suszenia. Dzięki zastosowanemu zabiegowi moczenia w gorącej wodzie i kalibracji wielkości nasion uzyskano
nasiona o mniejszym stopniu porażenia patogenami grzybowymi oraz o podwyższonej
zdolności kiełkowania.
Słowa kluczowe: termoterapia, gorąca woda, zdolność kiełkowania, rolnictwo ekologiczne
WSTĘP
Rolnictwo ekologiczne jest preferowaną przez Unię Europejską formą gospodarowania na wsi i produkcji żywności [Rozporządzenie (WE) nr 834/2007, Ustawa z dnia
25 czerwca 2009 r. o rolnictwie ekologicznym]. Żywność w tej technologii jest wytwarzana metodami „przyjaznymi i bezpiecznymi” dla środowiska. Akty prawne obowiązujące w państwach członkowskich Unii Europejskiej i przepisy krajowe definiują czym
jest rolnictwo ekologiczne i w jaki sposób różni się od rolnictwa konwencjonalnego.
Główną zasadą prowadzenia gospodarstwa ekologicznego jest osiągnięcie równowagi paszowo-nawozowej. Dotyczy to przede wszystkim zrównoważonej produkcji
roślinnej i zwierzęcej, dlatego większość pasz i nawozów powinna być wytwarzana
w obrębie jednego gospodarstwa [Motyka 2009]. W rolnictwie ekologicznym ogranicza
Adres do korespondencji – Corresponding author: Marek Domoradzki, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy, Wydział Technologii i Inżynierii Chemicznej UTP, Zakład Technologii Żywności,
ul. Seminaryjna 3, 85-326 Bydgoszcz, e-mail: [email protected]
34
M. Domoradzki, J. Kaniewska, J. Szymura, J. Lamkiewicz
się stosowanie chemicznych środków ochrony roślin, wykorzystując w tym celu m.in.
stare metody agrotechniczne, takie jak płodozmian [Motyka 2009]. Ograniczenie lub
całkowita rezygnacja ze stosowania chemicznych środków ochrony roślin wpływa
na ograniczenie przedostawania się tych środków do środowiska, ale również przez
mniejsze zapotrzebowanie na te środki ogranicza się ich produkcję i zanieczyszczenia
wynikające z ich wytwarzania [Gontarz 2012]. W celu utrzymania prawidłowej struktury i żyzności gleby w gospodarstwach ekologicznych stosuje się materię organiczną.
Najpopularniejszym nawozem jest obornik. Stosuje się także kompost oraz nawozy
zielone [Motyka 2009]. Dobór gatunków, odmian roślin i zwierząt musi uwzględniać
naturalną odporność na choroby z uwzględnieniem odmian i ras lokalnych dostosowanych do klimatu. Nasiona do produkcji ekologicznej muszą pochodzić z ekologicznych
plantacji nasiennych.
Warunek dotyczący pochodzenia nasion narzuca konieczność opracowania technologii przygotowania materiału nasiennego do siewu w gospodarstwach ekologicznych
i ochrony upraw. Konieczne jest opracowanie metod obróbki nasion po zbiorze w celu
uzyskania wysokich parametrów jakościowych oferowanego, ekologicznego materiału
siewnego.
Witek i Chmielowiec [2004] wskazują, że produkcja nasienna w gospodarstwach
ekologicznych jest możliwa i cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Spowodowane jest to corocznie rosnącym popytem na nasiona ekologiczne. Materiał siewny dla
plantacji ekologicznych powinien być mikrobiologicznie czysty i genetycznie odporny
na choroby. Wymaga się od odmian przeznaczonych na plantacje ekologiczne nie tylko
zwiększonej odporności na choroby, ale także na niesprzyjające warunki klimatyczne
[Grzesik 2004]. Gatunki i odmiany uprawiane metodami ekologicznymi powinny być
dostosowane do warunków glebowych. Jednocześnie uprawy, w którym nie stosuje się
chemicznych środków ochrony roślin, mogą być potencjalnym źródłem nasion zakażonych patogenami [Baturo 2006]. Wymaga to stosowania zabiegów przedsiewnych pozwalających na poprawę jakości mikrobiologicznej nasion. Technologia przygotowania
nasion do siewu jest rozwijającą się nauką, w której stosuje się metody fizyczne, fizykochemiczne, chemiczne i biologiczne [Khan 1992]. Już w 1962 roku Baker zaproponował
traktowanie nasion gorącą wodą lub powietrzem w celu poprawienia ich jakości.
Termoterapia, czyli działanie ciepłem, jest jedną z metod ochrony roślin. Traktowanie
nasion zbóż gorącą wodą było już stosowane w 1888 roku przez Jensena w celu eliminacji zakażeń grzybowych. W drugiej połowie XX wieku ta metoda została wyparta przez
metody chemiczne [Nega i in. 2003]. Pomimo zmniejszenia zainteresowania termoterapii
na rzecze chemicznych środków ochrony roślin prowadzono badania nad jej skutecznością wobec patogenów nasion [Baker 1962, Gabrielson 1983]. Odkażanie w gorącej
wodzie jest zabiegiem ważnym i przydatnym dla rolnictwa ekologicznego. Termoterapia
pozwala na uzyskanie zdrowego materiału nasiennego bez ingerencji środków chemicznych. Może się ona także stać alternatywną metodą przy odkażaniu nasion na potrzeby
rolnictwa konwencjonalnego w przypadku ograniczenia stosowania chemicznych środków ochrony roślin [Nega i in. 2003, Kaniewska i in. 2010].
Opracowanie technologii przedsiewnej obróbki nasion dla rolnictwa ekologicznego
sprowadza się do ustalenia kolejności operacji i procesów jednostkowych składających
się na ciąg technologiczny oraz ustalenie optymalnych parametrów pracy urządzeń.
Zastosowanie gorącej wody do odkażania z patogenów grzybowych nasion...
35
Systematyka tych procesów jest w zasadzie ustalona przez inne nauki i dla większości przypadków znane są dość dobrze podstawy teoretyczne i metody obliczeń zarówno
przebiegu zjawisk, jak i doboru urządzeń. Zestawienie ważniejszych czynności obróbki
nasion przedstawiono na rysunku 1.
x
x
x
x
x
x
x
x
Operacje jednostkowe
Unit operations
przepáyw páynów/fluid flow
operacje mechaniczne/
/mechanical operations
wymiana ciepáa/heat transfer
naĞwietlanie/ light
nawilĪanie/humidification
operacje w cieczy/liquid
operations
nanoszenie warstw/layers
application
suszenie/ drying
x
Nasiona surowe
Untreated seeds
x
x
Obróbka nasion
Seed treatment
x
x
Nasiona uszlachetnione
Ennobled seeds
Rys. 1.
Fig. 1.
x
Procesy jednostkowe
Unit processes
regulacja pH/adjustment pH
dostarczenie tlenu/oxygen
providing
odkaĪanie powierzchni/surfach
disinfection
nasączanie biostymulatorami
i hormonami/biostymulators
and hormonem soaking
kondycjonowanie/conditioning
inokulacja mikroorganizmami
poĪytecznymi/inoculation with
beneficial microorganisms
Zestawienie operacji i procesów przygotowania nasion do siewu [Domoradzki 2011]
List of operations and processes for the preparation of seeds for sowing [Domoradzki
2011]
Przeszkodą w powszechnym stosowaniu nowych technologii nasiennych stoi brak
odpowiednich urządzeń umożliwiających uzyskanie stosownych parametrów pracy
i o wymaganej wydajności, z której można by zestawić linię technologiczną [Domoradzki 2005].
Brak jest opracowań teoretycznych pozwalających na kompleksowe rozwiązywanie
zagadnień technicznych przygotowania nasion ekologicznych do siewu. W ekologicznej
technologii nasiennej mogą znaleźć zastosowanie następujące czynności jednostkowe:
czyszczenie, suszenie i szlifowanie nasion (ocieranie powłoki nasiennej), odkażanie mechaniczne, kalibracja, płukanie i ługowanie, rozdział hydrostatyczny, podkiełkowanie,
odkażanie termiczne, ochrona nasion mikroorganizmami pożytecznymi i zaprawami ekologicznymi oraz otoczkowanie.
Celem pracy było opracowanie technologii przygotowania nasion z plantacji w gospodarstwach ekologicznych, aby pozyskać materiał siewny o mniejszym stopniu porażenia patogenami grzybowymi oraz podwyższonej zdolności kiełkowania.
MATERIAŁY I METODY
Do badań wykorzystano niezaprawiane nasiona z rodziny baldaszkowatych. Kwalifikowane elity hodowlane nasion przeznaczone na plantację ekologiczną rozdzielano
na frakcje pod względem wielkości. Do dalszych badań wybrano frakcję o największym
udziale masowym w zbiorze nasion, która jednocześnie charakteryzowała się największą zdolnością kiełkowania (ZK) (tab. 1). Wybrane frakcje zostały wysiane na poletkach
nr 575, 2013
36
Tabela 1. Materiał siewny do wysiewu na plantacji ekologicznej
Table 1. Seeds for sowing on organic farm
Numer
Number
Gatunek
Spieces
Odmiana
Variety
Średnica otworów sit, na których
wydzielono frakcję nasion
Diameter of sieve’s holes which
were used to obtained seeds batch
[mm]
1
Marchew
Carrot
Perfekcja
1,8–2,0
88
2
Pietruszka
Parsley
Ołomuńcka
1,2–1,4
98
3
Koper
Dill
Szmaragd
2,6–2,8
84
Zdolność kiełkowania
Germination capacity
[%]
doświadczalnych gospodarstwa ekologicznego. Zebrany plon posłużył do dalszych badań nad opracowaniem technologii pozyskania materiału siewnego o mniejszym stopniu
porażenia patogenami grzybowymi oraz podwyższonej zdolności kiełkowania.
Oceny materiału siewnego dokonywano zgodnie z zgodnie z metodyką zalecaną przez
ISTA (Międzynarodowe Przepisy Oceny Nasion).
Program badań zrealizowano w UTP w Bydgoszczy i na terenie gospodarstwa ekologicznego w Kiełpinie, gdzie założono plantację, na której prowadzono badania na materiale elitarnym. Nasiona poddano zabiegom przedsiewnym poprawiającym jakość nasion. Na przedsiewną technologię obróbki nasion składały się 4 operacje. Pierwszą było
suszenie nasion w celu zahamowania ich procesów życiowych. Nasiona o odpowiedniej
wilgotności poddawano termoterapii w gorącej wodzie w celu eliminacji patogenów na
ich powierzchni. Operacji tej towarzyszyło również ługowanie, które powoduje usunięcie
inhibitorów kiełkowania i zanieczyszczeń. Następnym etapem było suszenie mokrych
nasion w suszarce komorowej powietrzem o temperaturze 45°C. Ostatnią operacją zaproponowanej technologii była kalibracja nasion, która pozwala na oddzielenie frakcji
niespełniających założeń technologii.
Termoterapię realizowano w aparaturze opisanej przez Domoradzkiego i Dzienieckiego [2008]. Urządzenie do odkażania nasion w gorącej wodzie składało się z dwóch
zbiorników: w jednym prowadzono termoterapię, a w drugim schładzano nasiona po zabiegu odkażania termicznego. Czas procesu termoterapii dobrano na podstawie badań
Domaradzkiego i Dzienieckiego [2008]. W badaniach zastosowana następujące czasy
termoterapii: 20 minut dla nasion kopru, 20 minut dla nasion marchwi, 30 minut dla
nasion pietruszki.
Na poletkach doświadczalnych w gospodarstwie ekologicznym wysiano nasiona poddane opisanej technologii i nasiona kontrolne, których nie poddano żadnemu zabiegowi.
Nasiona po zbiorze suszono i klasycznie czyszczono.
Doświadczalne uprawy założono na glebie należącej do klasy bonitacyjnej IIIa i IIIb.
Odczyn gleby wynosił odpowiednio pH = 7,0 i pH = 6,6. Kiełpin leży w strefie dwóch oddziaływających wzajemnie klimatów: oceanicznego i kontynentalnego. Charakterystyczne dla tego terenu są niskie opady i okresowe niedobory wody. Średnia suma rocznych
opadów waha się w granicach 450–550 mm. Mała ilość opadów, wiatry oraz znaczne
37
nasłonecznienie powoduje, że klimat jest raczej suchy, a rośliny w pewnych okresach
mają niedostateczną ilość wody. Z tego powodu uruchomiono deszczowanie poletek doświadczalnych. W całym okresie wegetacji nie stosowano w polu jakichkolwiek zabiegów ochronnych.
Doświadczenie zakładano w układzie losowych bloków, w czterech powtórzeniach,
na poletkach o powierzchni 6 m2 każde. Nasiona pietruszki, kopru wysiewano w drugiej
połowie kwietnia, a marchwi, zgodnie z zaleceniami nasiennymi później, w pierwszej
połowie maja.
Oznaczenia zdolności kiełkowania oraz stopnia porażenia patogenami grzybowymi
przeprowadzono trzykrotnie. Opracowanie statystyczne wyników przeprowadzono z zastosowaniem testu t-Studenta dla poziomu ufności p < 0,05.
WYNIKI
Nasiona kopru
Nasiona kopru z uprawy ekologicznej po zbiorze i wysuszeniu w ilości 20,2 kg poddano czyszczeniu, uzyskując 15 kg nasion o zdolności kiełkowania 56%. Uzyskane 15 kg
nasion kopru poddano kalibracji. Bilans masowy kolejnych operacji na nasionach przedstawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Zestawienie plonu i odpadu nasion kopru w wyniku zastosowania technologii przedsiewnej obróbki
Table 2. Summary of yield and waste dill seeds as a result of pre-treatment technology
Numer operacji
Number of operation
Obróbka
Treatment
Plon
Yield
[kg]
Odpad
Waste
[kg]
Zdolność kiełkowania
Germination capacity
[%]
1
Zbiór – Collection
20,20
2
Czyszczenie – Purification
15,00
5,20
56
3
Termoterapia i płukanie
Thermotheraphy and soaking
13,15
1,85
61
4
Kalibracja – Separation
6,80
6,35
72
Działanie termoterapii przez 20 minut pozwoliło na uzyskanie nasion o średniej
zdolności kiełkowania 61%. Po kalibracji uzyskano frakcje dobrze kiełkujące w zakresie 68–74% o średnicy powyżej 2,0 mm. Pozostałe nasiona kopru zawierające frakcje
kiełkujące poniżej 60% usunięto ze zbioru nasion. Pozwoliło to na uzyskanie materiału
siewnego o zdolności kiełkowania 72% w ilości 6,8 kg, co stanowi ponad 30% zbioru.
Nasiona marchwi
Plon korzeni marchwi w pierwszym roku uprawy wynosił średnio 53 t·ha–1. Podczas
zbioru korzenie sortowano według przydatności do wysadzania, odrzucając korzenie zbyt
duże lub zbyt małe. Wydajność korzeni wyniosła 53%. Korzenie wysadzono wiosną kolejnego roku na poletka doświadczalne. Zebrane jesienią nasiona marchwi w ilości 24 kg
nr 575, 2013
38
poddano czyszczeniu, uzyskując 16 kg nasion o zdolności kiełkowania 65%. Materiał ten
charakteryzował się minimalną zdolnością kiełkowania. Oczyszczone nasiona marchwi
poddano zabiegowi termoterapii w czasie 20 min, uzyskując 14,5 kg nasion o minimalnej
zdolności kiełkowania na poziomie 74% (tab. 3).
Nasiona marchwi po operacji odkażania termicznego wysuszono, uzyskując materiał
siewny o zdolność kiełkowania ok. 70%. Nasiona poddano kalibracji, odrzucając frakcje
o zdolności kiełkowania poniżej 65%.
Tabela 3. Zestawienie plonu i odpadu nasion marchwi w wyniku zastosowania technologii przedsiewnej obróbki
Table 3. Summary of yield and waste carrot seeds as a result of pre-treatment technology
Numer operacji
Number of operation
Obróbka
Treatment
Plon
Yield
[kg]
Odpad
Waste
[kg]
ZK
[%]
1
24,00
2
Czyszczenie/ Purifying
3
Termoterapia – Thermotherapy
16,00
8,00
65
14,50
1,50
70
Kalibracja – frakcja
Separation – batch
4
14,50
2,25
1,7 mm
0,94
70
1,5 mm
4,86
75
1,3 mm
6,45
74
12,25
11,75
Uzyskano materiał siewny nasion ekologicznych marchwi odmiany Perfekcja w ilości
12,25 kg o wysokiej zdolności kiełkowania. Zdolność kiełkowania dla frakcji 1,2–1,4 mm
wynosi 74%, dla frakcji 1,4–1,6 mm – 75%, a dla frakcji 1,6–1,8 mm – 70%. Trzy frakcje
dające nasiona o średniej zdolności kiełkowania 74% stanowiły ponad 50% zbioru.
Nasiona pietruszki
Podczas zbioru korzenie pietruszki sortowano według przydatności do wysadzania,
odrzucając korzenie niekształtne, zbyt duże lub zbyt małe. Plony korzeni pietruszki z poszczególnych kombinacji nie różnił się istotnie i wynosiły średnio 23 t·ha–1. Wydajność
korzeni o wymiarach mieszczących się w normie wyniosła 63%. Korzenie wysadzono
wiosną kolejnego roku na poletka doświadczalne. Zebrane nasiona pietruszki w ilości
10 kg poddano czyszczeniu, uzyskując 8,3 kg nasion o zdolności kiełkowania 65%, czyli
o minimalnej zdolności kiełkowania wyznaczonej w normie PN-R-65950:1994. Nasiona
w ilości 8,3 kg poddano zabiegowi termoterapii przez 30 min w wodzie o temperaturze
50°C, uzyskując 8,0 kg nasion o zdolności kiełkowania 70%. Próbka nasion poddana
termoterapii przez 0,5 h wykazała całkowite usunięcie zakażeń nasion. Zestawienie plonu
i odpadu nasion w wyniku kolejnych operacji przedstawiono w tabeli 4.
Wysuszone nasiona po termoterapii w ilości 8,0 kg o zdolności kiełkowania 70%
poddano operacji kalibracji, odrzucając frakcje o zdolności kiełkowania poniżej 65%.
39
Tabela 4. Zestawienie plonu i odpadu nasion pietruszki w wyniku zastosowania technologii przedsiewnej obróbki
Table 4. Summary of yield and waste parsley seeds as a result of pre-treatment technology
Numer operacji
Number of operation
Obróbka
Treatment
Plon
Yield [kg]
Odpad
Waste [kg]
ZK [%]
1
10,00
2
Czyszczenie – Puryfying
3
Termoterapia –Thermoteraphy
8,30
1,70
65
8,00
0,30
4
Kalibracja – frakcja
Separation – batch
70
8,00
1,9 mm
0,365
65
1,7 mm
1,013
68
1,5 mm
3,769
72
1,3 mm
2,432
74
7,58
0,42
Udział nasion
Seeds share [%]
Uzyskano materiał siewny nasion ekologicznych pietruszki w ilości 7,58 kg o wysokiej
zdolności kiełkowania. Zdolność kiełkowania nasion, stanowiących ponad 75% zbioru,
wynosi średnio 72%.
Jednocześnie z badaniami jakości materiału siewnego poddanego obróbce badano
parametry nasion kontrolnych. Wyniki zdolności kiełkowania (ZK) po 10. i po 28. dniu
kiełkowania dla kopru, po 7. i po 14. dniu kiełkowania dla marchwi, po 10. i po 28. dniu
kiełkowania dla pietruszki oraz wskaźnik zasiedlenia grzybami (WZG) przedstawiono na
rysunkach 2–4.
Uzyskano redukcję wskaźnika zasiedlenia grzybami (WZG) dla nasion pietruszki
Ołomuńckiej ze 100 do 10%, marchwi Perfekcja z 80 do 5%, kopru Szmaragd z 50 do
16%. Podobne wyniki uzyskali Domoradzki i Dzieniecki [2008]. W przypadku nasion
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
b
a
b
Fig. 2.
ZK 28
b
WZG
a
Nasiona kontrolne
Untreated seeds
Rys. 2.
ZK 10
a
Nasiona po obróbce
Seeds after treatment
Zdolności kiełkowania oraz występowanie patogenów grzybowych na nasionach kopru
(a, b – wartości średnie tego samego parametru nieróżniące się istotnie przy p < 0,05; ZKn
– zdolność kiełkowania po n-tym dniu, WZG – wskaźnik zasiedlenia grzybami)
Germination capacity and occurrence of fungi infected dill seeds (a, b – mean values
mean of the same parameter do not differ significantly at p < 0.05, ZKn – germination
capacity after n day, WZG – percentage of fungi infected seeds)
nr 575, 2013
Udział nasion
Seeds share [%]
40
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
b
ZK 7
a
ZK 14
WZG
a
Nasiona kontrolne
Untreated seeds
Rys. 3.
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
b
b
a
Fig. 4.
ZK 10
b
ZK 28
a
WZG
a
Nasiona kontrolne
Untreated seeds
Rys. 4.
Nasiona po obróbce
Zdolności kiełkowania oraz występowanie patogenów grzybowych na nasionach marchwi (oznaczenia jak na rysunku 2)
Germination capacity and occurrence of fungi infected carrot seeds (symbols like in
figure 2)
Udział nasion
Seeds share [%]
Fig. 3.
b
b
a
Nasiona po obróbce
Zdolności kiełkowania oraz występowanie patogenów grzybowych na nasionach pietruszki (oznaczenia jak na rysunku 2)
Germination capacity and occurrence of fungi infected parsley seeds (symbols like in
figure 2)
marchwi odkażanie w gorącej wodzie przez 10 minut spowodowało redukcję wskaźnika
zasiedlenia grzybami z 80 do 10%. Godzinna termoterapia spowodowała całkowitą eliminację obserwowalnych infekcji grzybowych, jednak zdolność kiełkowania tych nasion
nie uległa poprawie.
Wstępna zdolność kiełkowania nasion (dla kopru i pietruszki po 10 dniach, a dla marchwi po 7 dniach) po zastosowaniu opracowanej technologii przedsiewnej obróbki nasion
ekologicznych wzrosła dla marchwi od 49 do 67%, dla pietruszki od 38 do 54%, a dla
kopru z 22 do 45%. Wyniki te dowodzą, że zaproponowana technologia istotnie poprawia
jakość nasion. Zbyt długi czas termoterapii mógłby spowodować obniżenie jakości nasion [Domoradzki i Dzieniecki 2008]. Zastosowane czasy termicznego odkażania nasion
w gorącej wodzie skutecznie usuwają zakażenia grzybowe i poprawiają parametry jakościowe nasion. Nega i inni [2003] wykazali, że termoterapia nasion o wysokiej zdolności
kiełkowania (ponad 85%) nie wpływa znacząco na ich jakość siewną. Zaproponowana
technologia z powodzeniem może być stosowana do nasion z plantacji ekologicznej.
41
Dyrektywa Rady 2002/55/WE z dnia 13 czerwca 2002 roku w sprawie obrotu materiałem siewnym warzyw podaje minimalne zdolności kiełkowania dla marchwi i pietruszki na poziomie 65%, a dla kopru – 55%. W badaniach założono wyższą wymaganą
zdolność kiełkowania dla badanych nasion na poziomie 70%, co spowodowało obniżenie
wydajności pozyskania nasion spełniających wymagania jakościowe do: koper – 33,7%,
marchew – 51,1%, pietruszka – 75,8%.
Do obróbki nasion ekologicznych po zbiorach nasion przydatne okazały się następujące operacje: suszenie, termoterapia w gorącej wodzie połączona z płukaniem i ługowaniem, suszenie nasion mokrych i kalibracja. Zastosowane zabiegi miały na celu
osiągnięcie wyższych parametrów niż minimalne wymogi normy nasiennej dla roślin
baldaszkowatych.
Przed wysiewem nasiona można zaprawiać zaprawami ekologicznymi lub inokulować mikroorganizmami pożytecznymi dopuszczonymi do stosowania w rolnictwie ekologicznym.
WNIOSKI
1. W pracy wykazano, że testowana technologia obróbki nasion powoduje zmniejszenie stopnia porażenia patogenami grzybowymi.
2. Zaproponowane zabiegi pozbiorowe, w tym termoterapia gorącą wodą, przyczyniły się do istotnego wzrostu zdolności kiełkowania badanych nasion.
3. Najlepszą wydajność zastosowanej technologii uzyskano w przypadku nasion pietruszki – aż 75% plonu charakteryzowało się zdolnością kiełkowania powyżej 70%.
4. W wyniku zastosowanej technologii pozbiorowej obróbki nasion kopru uzyskano
tylko 30% plonu o zdolności kiełkowania powyżej 70%.
LITERATURA
Baker K.F., 1962. Thermotherapy of planting material. Phytopathology 52, 1244–1255.
Baturo A., 2006. Effect of thermotherapy, grain treatment and leaf spraying with biological control
agents on spring barley (Horedeum vulgare) heath in organic farming. Phytopathologia
Polonica 41, 15–26.
Domoradzki M., Dzieniecki P., 2008. Odporność termiczna wybranych nasion warzyw. Poszukiwanie nowych rozwiązań w ochronie upraw ekologicznych. Monografia. Instytut Ochrony
Roślin. Poznań, 291–306.
Domoradzki M., 2005. Aparaty i technologie wspomagające produkcje materiału siewnego.
Zmienność genetyczna i jej wykorzystanie w hodowli roślin ogrodniczych. Monografia.
Wydawnictwo Instytutu Sadownictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach oraz Sekcja Hodowli Roślin i Nasiennictwa PTNO, 201–207.
Domoradzki M., 2011. Doskonalenie technologii pozbiorowej obróbki nasion ekologicznych na
przykładzie roślin baldaszkowatych. Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego, Bydgoszcz.
Dyrektywa Rady 2002/55/WE z dnia 13 czerwca 2002 roku w sprawie obrotu materiałem siewnym
warzyw (Dz.Urz. UE L 193 z 20.07.2002 r. s. 33 z późn. zm.; Dz.Urz. UE Polskie Wydanie Specjalne, rozdz. 3, t. 36, s. 313, z późn. zm.).
nr 575, 2013
42
Gontarz A., 2012. Rolnictwo ekologiczne. Journal of NutriLife 12, http://www.nutrilife.pl/index.
php?art=62 (data dostępu: 2013.07.05).
Grzesik M., 2004. Wybrane zagadnienia z produkcji nasion ekologicznych. Wybrane zagadnienia
z nasiennictwa roślin ogrodniczych. Monografia. AR. Kraków, 205–213.
Gabrielson R.L., 1983. Blackleg diseases of crucifers caused by Leptosphaeria maculans (Phoma
lingam) and its control. Seed Science and Technology 11, 749–780.
International Seed Testing Association (ISTA). Rules for Seed Testing. Międzynarodowe Przepisy
Oceny Nasion. Polska Wersja Wydania 2006. Radzików.
Jensen J.L., 1888. The propagation and prevention of smut in oats and barley. Journal of Royal
Agricultural Society of England 2 (24), 397–415.
Kaniewska J., Domoradzki M., Korpal W., 2010. Odporność termiczna fasoli zwyczajnej (Phasoleus vulgaris) na wygrzewanie w gorącym powietrzu. Zeszyty Problemowe Postępów
Nauk Rolniczych 546, 127–134.
Khan A.A., 1992. Preplant physiological seed conditioning. Horticular Reviews 13, 131–181.
Motyka T., 2009. Rolnictwo ekologiczne programu rolnośrodowiskowego. Biblioteczka programu
rolnośrodowiskowego 2007–2013. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Warszawa.
Nega E., Roswitha U., Sigrid W., Marga J., 2003. Hot water treatment of vegetable seed – an alternative seed treatment method to control seed borne pathogens in organic farming. Journal
of Plant Diseases and Protection 110 (3), 220–234.
Rozporządzenie Rady (WE) nr 834/2007 z dnia 28 czerwca 2007 r. w sprawie produkcji ekologicznej i znakowania produktów ekologicznych (Dz.U. WE L 189 z 20.07.2007 r.).
Ustawa z dnia 25 czerwca 2009 r. o rolnictwie ekologicznym (Dz.U. Nr 116, poz. 975).
Witek Z., Chmielowiec P., 2004. Produkcja nasion do upraw ekologicznych, konieczność, możliwości i aspekty praktyczne. Wybrane zagadnienia z nasiennictwa roślin ogrodniczych.
Monografia. AR. Kraków, 252–256.
THE USE OF HOT WATER FOR UMBELLIFERAE FAMILY SEEDS
DISINFECTION FROM FUNGAL PATHOGENS FOR THE ORGANIC
CULTIVATION
Summary. This paper presents pre-treatment seed of Umbelliferae organic plant from organic farm. The proposed preparation technology for sowing seeds includes the processes
of cleaning, leaching, thermotherapy in hot water and drying. Thanks to the soaking treatment in hot water, and seed size calibration a lower level of occurrence fungal pathogens
and increased germination were achieved.
Key words: thermotherapy, hot water, germination capacity, organic farming
nr 575, 2013, 43–51
KEFIR JAKO ŹRÓDŁO DROŻDŻY TOLERUJĄCYCH
DUŻE STĘŻENIA ETANOLU
Iwona Gientka, Ewa Klusek
Streszczenie. Tolerancja na duże stężenia etanolu jest ważną cechą drożdży stosowanych
w przemyśle fermentacyjnym. Celem przeprowadzonych badań było określenie tolerancji
szczepów drożdży kefirowych na alkohol etylowy oraz ich zdolności do fermentacji różnych źródeł węgla. Największą tolerancję wykazały komórki szczepu Kluyveromyces lactis
i były zdolne do wytworzenia kolonii w podłożu zawierającym 20% etanolu. Cecha ta oraz
zdolność do fermentacji laktozy, potwierdzają duży potencjał szczepu Kluyveromyces lactis w produkcji alkoholu etylowego. Mimo iż kefir jest produktem charakteryzującym się
małą zawartością etanolu, jest źródłem szczepów drożdży tolerujących wysokie stężenia
alkoholu etylowego.
Słowa kluczowe: drożdże kefirowe, etanol
WSTĘP
Jedną z najważniejszych cech drożdży gorzelniczych, obok prowadzenia wydajnej
fermentacji, jest tolerancja na wysokie stężenie (ponad 12% v/v) alkoholu etylowego.
Alkohol etylowy w wysokich stężeniach wykazuje toksyczne działanie na komórki drożdży, co przejawia się m.in. uszkodzeniem błony cytoplazmatycznej (działa jak
rozpuszczalnik organiczny w stosunku do fosfolipidów), a także błon różnych organelli
komórkowych, denaturacją białek, obniżeniem wydajności systemów transportu, zmianą
wrażliwości drożdży na poszczególne temperatury [Hack i in. 1998, Stanley i in. 2011].
Zmniejsza to właściwą szybkość fermentacji i powoduje utratę żywotności komórek.
Coraz rzadsze wykorzystywanie w procesach fermentacyjnych niektórych gatunków
drożdży spowodowane jest ich niezdolnością do przetrwania w środowiskach o wysokim
stężeniu etanolu [Pina i in. 2004].
Adres do korespondencji – Corresponding author: Iwona Gientka, Szkoła Główna Gospodarstwa
Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Biotechnologii, Mikrobiologii i Oceny Żywności, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa, e-mail: [email protected]
44
I. Gientka, E. Klusek
Istotnym utrudnieniem podczas przekształcania cukrów w etanol przez Saccharomyces cerevisiae jest ograniczona liczba wykorzystywanych przez nie węglowodanów
(substratów). Dlatego też poszukuje się takich szczepów drożdży, które zdolne są do
fermentowania różnych źródeł węgla. W takim przypadku oprócz tradycyjnych surowców gorzelniczych (kukurydza, ziemniaki, pszenica, jęczmień) można zagospodarować
produkty odpadowe przemysłu spożywczego, np. rozcieńczony sok z buraka cukrowego,
odpady przemysłu skrobiowego czy mleczarskiego. Do tych ostatnich należy serwatka
[Koushki i in. 2012]. Roczna światowa produkcja serwatki jest szacowana na ponad
108 ton, co stanowi istotne źródło zanieczyszczenia środowiska. Możliwość zastosowania wymienionych surowców odpadowych do produkcji etanolu daje przynajmniej dwie
korzyści: zapewnia tanie surowce i jednocześnie je utylizuje [Ozmihci i Kargi 2008].
W aspekcie wykorzystania odpadów przemysłu mleczarskiego alternatywą klasycznych gatunków mogą być szczepy charakteryzujące się zdolnością metabolizowania laktozy. Produkty mleczne mogą być źródłem laktozododatnich drożdży.
Fermentowanym napojem mlecznym zawierającym drożdże jest kefir. Charakterystycznymi cechami kefiru są kwaśny smak, lekkie gazowanie oraz niewielka ilość alkoholu etylowego. W produkcie ilość alkoholu może wynosić od 0,01 do 2,5% [Simova i in.
2000, Zajsek i Gorsek 2010].
Celem badań było określenie tolerancji na etanol drożdży pochodzących z kefirów
oraz ocena ich zdolności do fermentacji różnych źródeł węgla.
MATERIAŁ I METODY
Materiał biologiczny stanowiły szczepy drożdży pierwotnie wyizolowane z kefirów:
Candida famata, Candida guilliermondii 1, Candida guilliermondii 2, Candida kefyr,
Candida inconspicua, Kluyveromyces lactis, Saccharomyces cerevisiae i zdeponowane
w Muzeum Czystych Kultur Zakładu Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności SGGW.
Zdolność drożdży do fermentacji badano w podłożu zawierającym wodę peptonową,
gdzie wybrane źródło węgla stanowiła glukoza, galaktoza, laktoza, maltoza, sacharoza
oraz rafinoza w stężeniu 2%. Inkubację prowadzono w 28°C i w 24., 48. i 72. h inkubacji
kontrolowano obecność gazu w rurce Durhama.
Do badania tolerancji na etanol wykorzystano podłoże YPD, zawierające 1% ekstraktu drożdżowego, 2% peptonu, 2% glukozy. Początkową wartość pH ustalano na 5,6.
Po sterylizacji oraz ochłodzeniu pożywek do 45°C dodawano odpowiednią objętość alkoholu etylowego 96% (cz.d.a. POCH S.A., Polska), tak aby końcowe stężenie w podłożu wynosiło: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 i 14% v/v. Hodowlę szczepów przeprowadzano w zautomatyzowanym analizatorze wzrostu mikroorganizmów Bioscreen C (Yo AB
Ltd., Finlandia) przez 72 h w temperaturze 28°C. Przygotowane podłoże nanoszono do
mikrostudzienek w ilości 350 μl i szczepiono inokulum w ilości 5% v/v. Inokulum przygotowywano poprzez zawieszenie pojedynczej kolonii drożdży – otrzymanej po 48 h
inkubacji na zestalonym agarem (2%) podłożu YPD (BTL, Polska) w temperaturze 28°C
– w jałowym roztworze soli fizjologicznej oraz odpowiednie rozcieńczenie do ustalenia gęstości zawiesiny drobnoustrojów do wartości 0,1° McFarlanda (Densimat). Wzrost
szczepów mierzono z wykorzystaniem metody turbidymetrycznej z zastosowaniem filtru
Kefir jako źródło drożdży tolerujących duże stężenia etanolu
45
szerokopasmowego (420–580 nm). Absorbację mierzono co 15 minut przez 72 h hodowli, przy stałym automatycznym wytrząsaniu próbek. Każde doświadczenie wykonano
w trzech powtórzeniach.
Badania tolerancji na etanol przeprowadzono także w podłożu YPDA zestalonym 2%
agaru. Końcowe stężenie etanolu w podłożu wynosiło: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16,
18, 20, 22%. Materiał biologiczny posiewano powierzchniowo za pomocą sterylnej ezy
na ww. podłoże zawierające określone stężenia alkoholu etylowego. Inkubację prowadzono w 28°C oraz dokonywano obserwacji wzrostu kolonii po 24, 48, 72, 96 i 240 h.
WYNIKI I DYSKUSJA
Zdolność do fermentacji różnych źródeł węgla
Szczepy drożdży należące do rodzajów Candida, Kluyveromyces, Saccharomyces
zdolne były do fermentacji glukozy, przy czym szybkość fermentacji zależała od szczepu (tab. 1). Większość szczepów, poza C. inconspicua, fermentowała sacharozę. Oba
szczepy C. guilliermondii oraz K. lactis odfermentowały podłoże zawierające maltozę.
Krótkim czasem fermentacji laktozy wyróżniły się drożdże Candida kefyr oraz Kluyveromyces lactis. Drożdże C. famata, C. guilliermondii oraz S. cerevisiae metabolizowały
z wytworzeniem gazu rafinozę. Najmniejszym spektrum zdolności fermentacyjnych charakteryzował się szczep C. inconspicua.
Tabela 1. Czas odfermentowania cukrów przez badane szczepy [h]
Table 1. Time of fermentation of sugars by tested strains [h]
Szczep – Strain
Glukoza
Glucose
Galaktoza
Galctose
Sacharoza
Saccharose
Candida famata
Candida kefyr
Laktoza
Lactose
Maltoza
Maltose
Rafinoza
Raffinose
48
–
48
72
48
–
–
48
72
24
–
Candida inconspicua
24
–
–
–
–
–
–
Candida guilliermondii 1
48
72
24
–
24
48
48
72
24
–
48
48
Kluyveromyces lactis
24
24
96
24
48
–
Saccharomyces cerevisiae
24
24
48
–
–
96
Według doniesień, drożdże z rodzaju Kluyveromyces są najczęściej stosowanymi szczepami wykorzystywanymi do produkcji etanolu na drodze fermentacji laktozy
[Ozmihci i Kargi 2008]. Do tej pory opisano realizację procesu m.in. w warunkach fermentacji typu fed-batch [Lukondeh i in. 2005], użycia szczepów termotolerancyjnych,
niewrażliwych na temperaturę 45°C [Banat i in. 2002] oraz immobilizowanych komórek
na nośnikach celulozowych [Kourkoutas i in. 2006]. Kluyveromyces lactis jest organizmem modelowym do badań unikalnych cech Crabtree-ujemnych gatunków drożdży,
w których regulacja metabolizmu węgla i energii kontrastuje z klasycznym modelem
znanym u drożdży Saccharomyces cerevisiae [Pina i in. 2004]. Kluyveromyces marxianus (forma anamorficzna to Candida kefyr) wydajnie fermentują serwatkę, jak i nastawy
nr 575, 2013
46
na bazie serwatki w proszku ze zwiększoną zawartością laktozy – co jest obiecującym
rozwiązaniem ze względów technologicznych i ekonomicznych, m.in. dzięki zmniejszeniu kosztów związanych z destylacją [Ozmihci i Kargi 2008]. Podobny proces może być
prowadzony przez drożdże z gatunku Kluyveromyces fragilis [Dragone i in.2011].
Tolerancja na etanol
OD
Podczas hodowli prowadzonych w warunkach aparatu Bioscreen przebieg krzywych
wzrostu (zależność wartości gęstości optycznej od czasu) zmieniał się. Zobrazowano te
zmiany na przykładzie hodowli szczepu Candida famata (rys. 1). Wraz ze wzrostem stężenia etanolu w podłożu obserwowano wydłużanie fazy adaptacyjnej, wydłużenie fazy
wzrostu logarytmicznego i zmniejszenie szybkości podziałów. Stwierdzano także istotne
zmniejszenie się maksymalnej gęstości optycznej hodowli. Przebieg tych zmian zależał
od szczepu oraz od stężenia etanolu w podłożu.
2,25
podłoże
kontrolne
2,00
1%
1,75
2%
1,50
3%
1,25
4%
1,00
5%
0,75
6%
0,50
8%
0,25
10%
0,00
0
Rys. 1.
Fig. 1.
6
12
18
24
30 36 42 48
Czas inkubacji [h]
54
60
66
72
12%
Zmiany gęstości optycznej hodowli Candida famata podczas inkubacji w podłożach zawierających różne ilości alkoholu etylowego
Changes in optical density of the culture of Candida famata during incubation in media
containing various amounts of ethanol
Dwa szczepy Candida guilliermondii wykazały podobną charakterystykę tolerancji
na etanol (rys. 2). Stężenie etanolu, które zahamowało wzrost tych szczepów w czasie
72 h wynosiło 5%. W przypadku drożdży Candida famata (rys. 3) ustalono, iż zawartość
4% etanolu w podłożu hodowlanym hamowała wzrost szczepu do 24 h. Stężenie 8% etanolu nie pozwoliło na wzrost szczepu do 48 h. Jednak w następnej dobie obserwowano
przyrost komórek (∆OD) i dopiero 10-procentowe stężenie etanolu toksycznie wpłynęło na komórki. Należy przypuszczać, iż możliwa jest adaptacja szczepu do większych
OD
2,20
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
24 h
48 h
72 h
24 h
48 h
72 h
0
Rys. 2.
Fig. 3.
4
6
8
10
Stężenie alkoholu etylowego [% v/v]
12
2,20
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
14
24 h
48 h
72 h
0
Rys. 3.
2
Wpływ stężenia alkoholu etylowego w podłożu na gęstość optyczną hodowli Candida
guilliermondii 1 (krzywe ze znacznikiem) oraz Candida guilliermondii 2 (krzywe bez
znacznika)
Effect of ethanol concentration in the medium on the optical density of the culture Candida
guilliermondii 1 (curves with the tag) and Candida guilliermondii 2 (curves without tag)
OD
Fig. 2.
47
2
4
6
8
10
12
14
famata
Effect of ethanol concentration in the medium on the optical density of the growth of
Candida famata
dawek etanolu, jednak będzie ona długotrwała i przekroczy czas 72 h. Szczep Candida
inconspicua zareagował wzrostem w podłożu zawierającym alkohol etylowy w stężeniu
5% etanolu (rys. 4). Następna badana dawka tej substancji wpłynęła niekorzystnie na
drożdże, a gęstość optyczna zmniejszyła się z ok. 1,8 do 0,27 w 48 h. Wzrost K. lactis
wyrażony zmianami OD także zależał od zawartości etanolu w podłożu i był zmienny
w czasie (rys. 5). Stężenie alkoholu etylowego w podłożu, które całkowicie zahamowało
nr 575, 2013
OD
48
2,20
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
24 h
48 h
72 h
0
Rys. 4.
Fig. 5.
12
2,20
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
14
24 h
48 h
72 h
0
Rys. 5.
4
6
8
10
inconspicua
Effect of ethyl alcohol concentration in the substrate on the optical density of the growth
of Candida inconspicua
OD
Fig. 4.
2
2
4
6
8
10
12
14
Wpływ stężenia alkoholu etylowego w podłożu na gęstość optyczną hodowli Kluyveromyces lactis
Effect of ethanol concentration in the medium on the optical density of the culture Kluyveromyces lactis
wzrost K. lactis do 24 h, wynosiło 6%, podczas gdy w dalszych dwóch dobach 10%.
Dawką hamującą wzrost i dzielenie komórek S. cerevisiae do 3. doby hodowli było 6%
etanolu (rys. 6).
Wydłużona do kilkudziesięciu godzin faza adaptacji podczas inkubacji drożdży
w podłożach zawierających największe badane dawki etanolu wymagała przedłużenia
OD
2,20
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
24 h
48 h
72 h
0
Rys. 6.
Fig. 6.
49
2
4
6
8
10
12
14
Wpływ stężenia alkoholu etylowego w podłożu na gęstość optyczną hodowli Saccharomyces cerevisiae
Effect of ethanol concentration in the medium on the optical density of the culture Saccharomyces cerevisiae
czasu hodowli. W tym celu zastosowano hodowlę powierzchniową na zestalonych agarem
podłożach. Zaobserwowano zdolność do wytworzenia kolonii w podłożu zawierającym
powyżej 12% v/v (tab. 2). Do szczepów, które wytworzyły kolonie już w 3. dobie należały Candida inconspicua, Saccharomyces cerevisiae (16% etanolu) oraz Kluyveromyces
lactis (18% etanolu). Szczep Candida famata wykazał wzrost w stałym podłożu zawierającym 16% v/v etanolu, jednak kolonie pojawiły się dopiero po 4. dobie inkubacji.
W podłożu zawierającym 20% etanolu stwierdzono obecność kolonii szczepu Kluyveromyces lactis.
Tolerancja na duże stężenia etanolu zależy mi.in. od zawartości nienasyconych kwasów tłuszczowych, a w szczególności kwasu oleinowego (∆9Z-C18:1) w komórce [You
i in. 2003]. K. lactis charakteryzuje się zdolnością do wytworzenia kolonii w podłożu
Tabela 2. Maksymalne stężenia etanolu w podłożu YPDA, przy których widoczne były kolonie po
3. i 10. dobie inkubacji [%]
Table 2. Maximum concentration of ethanol in YPDA medium at which the colonies were visible
after 3. and 10. days of incubation [%]
nr 575, 2013
Szczep – Strain
72 h
Candida kefyr
1
240 h
8
6
10
Candida famata
6
16
8
10
Candida inconspicua
16
18
Saccharomyces cerevisiae
16
16
Kluyveromyces lactis
18
20
50
zawierającym nawet 20% etanolu, w porównaniu z S. cerevisiae i S. pombe wykazuje bardziej złożony skład kwasów tłuszczowych. Zawiera wielonienasycone kwasy tłuszczowe
C18:2 (kwas linolowy) i C18:3 (linolenowy) [Jones i in. 1987, Alexandre i in. 1999]. W odróżnieniu od mechanizmów oporności zbadanych dla drożdży Saccharomyces i Schizosaccharomyces, komórki K. lactis w obecności etanolu zmniejszają płynność swoich lipidów. Odbywa się to przez obniżenie indeksu (UI) nienasycenia kwasów tłuszczowych
tworzących lipidy błon. Z badań Heipiepera i in. [2000] wynika, że produkt genu KlADH2
(jeden z czterech genów kodujący cytoplazmatyczną dehydrogenazę alkoholową) może
odgrywać ważną rolę w reakcjach adaptacji/detoksykacji K. lactis na wysokie stężenie
etanolu [Heipieper i in. 2000].
WNIOSKI
Alkohol etylowy obecny w pożywce w stężeniu 12% zahamował wzrost hodowli
wszystkich badanych szczepów do 72 h. Najmniej opornymi na etanol szczepami były
C. guilliermondii 1 oraz 2, w przypadku których dawka 5% etanolu była wystarczająca
do całkowitego zahamowania wzrostu. Ze zwiększającym się stężeniem etanolu zmieniał
się przebieg krzywej wzrostu, a największa zmiana dotyczyła wydłużenia fazy adaptacyjnej. Po przedłużeniu czasu hodowli ponad 3 doby zaobserwowano zdolność do wytworzenia kolonii w podłożach zawierających powyżej 12% etanolu. W takich warunkach
największą opornością na etanol (20%) wykazały się komórki szczepu Kluyveromyces
lactis. Cecha ta oraz zdolność do fermentacji laktozy potwierdzają możliwość wykorzystania potencjału etanolotwórczego wyizolowanego z kefiru szczepu Kluyveromyces
lactis. Należy stwierdzić, że kefir, mimo iż jest produktem charakteryzującym się małą
zawartością etanolu, to jest źródłem szczepów drożdży tolerujących wysokie stężenia
alkoholu etylowego.
LITERATURA
Alexandre H., Rousseaux I., Charpentier C., 1994. Relationship between ethanol tolerance, lipid
composition and plasma membrane fluidity in Saccharomyces cerevisiae and Kloeckera
apiculata, FEMS Microbiol. Lett. 124, 17–22.
Banat I.M., Nigam P., Marchant R., 1992. Isolation of thermotolerant, fermentative yeasts growing at 52°C and producing ethanol at 45°C and 50°C. World J. Microb. Biotech. 8 (3),
259–263.
Dragone G., Mussatto S.I., Silva J.B.A., Teixeira J.A., 2011. Optimal fermentation conditions for
maximizing the ethanol production by Kluyveromyces fragilis from cheese whey powder.
Biomass Bioener. 35 (5), 1977–1982.
Grajek W., Szymanowska D., 2008. Stresy środowiskowe działające na drożdże Saccharomyces
cerevisiae w procesie fermentacji etanolowej. Biotechnologia 3, 46–63.
Guimarăes P.M., Teixeira J.A., Domingues L., 2010. Fermentation of lactose to bio-ethanol by
yeasts as part of integrated solutions for the valorisation of cheese whey. Biotechnol Adv.
28 (3), 375–384.
Hack C.J., Marchant R., 1998. Ethanol adaptation in a thermotolerant yeast strain Kluyveromyces
marxianus IMB3. J. Ind. Microbiol. Biotechn. 20 (3–4), 227–231.
51
Heipiepera H.J., Iskenb S., Saliolac M., 2000. Ethanol tolerance and membrane fatty acid adaptation in adh multiple and null mutants of Kluyveromyces lactis. Res. Microbiol. 151,
777–784.
Jones R.P., Greenfield P.F., 1987. Ethanol and the fluidity of the yeast plasma membrane. Yeast 3,
223–232.
Kourkoutas Y., Dimitropoulou S., Marchant R., Nigam P., Banat I.M., Koutinas A.A., 2002. Hightemperature alcoholic fermentation of whey using Kluyveromyces marxianus IMB3 yeast
immobilized on delignified cellulosic material. Biores. Technol. 82 (2), 177–181.
Koushki M., Jafari M., Mohammadhosein A., 2012. Comparison of ethanol production from cheese
whey permeate by two yeast strains. J. Food Sci. Technol. 49 (5), 614–619.
Kuhad R.C., Gupta R., Khasa Y.P., Singh A., Percival Zhang Y-H., 2011. Bioethanol production
from pentose sugars: Current status and future prospects. Renew. Sustain. Energ. Rev. 15
(9), 4950–4962.
Lukondeh T., Ashbolt N.J., Rogers P.L., 2005. Fed-batch fermentation for production of Kluyveromyces marxianus FII 510700 cultivated on a lactose-based medium. J. Ind. Microbiol.
Biotech. 32 (7), 284–288.
Ozmihci S., Kargi F., 2008. Ethanol production from cheese whey powder solution in a packed column bioreactor at different hydraulic residence times. Biochem Eng J. 42 (2), 180–185.
Pina C., Santos C., Couto J.A., Hogg T., 2004. Ethanol tolerance of five non-Saccharomyces wine
yeasts in comparition with a strain of Saccharomyces cerevisiae – influence of different
culture conditions. Food Microbiol. 21 (4), 439–447.
Schaffrath R., Breunig K.D., 2000. Genetics and molecular physiology of the yeast Kluyveromyces
lactis. Fungal Gen. Biol. 30 (3), 173–190.
Simova E., Beshkova D., Angelov A., Hristozova T., Frengova G., Spasov Z., 2002. Lactic acid
bacteria and yeasts in kefir grains and kefir made from them. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 28, 1–6.
Stanley D., Bandara A., Fraser S., Chambers P.J., Stanly G.A., 2010. The ethanol stress response
and ethanol tolerance of Saccharomyces cerevisiae. J Appl. Microb. 109, 13–24.
You K.M., Rosenfield C.-L., Knipple D.C., 2003. Ethanol tolerance in the yeast Saccharomyces
cerevisiae is dependent on cellular oleic acid content. Applied Envir. Microb. 69, 1499–
–1503.
Zajsek K., Gorsek A., 2010. Modelling of batch kefir fermentation kinetics for ethanol production
by mixed natural microflora. Food Bioprod Process 88, 55–60.
KEFIR AS A SOURCE OF YEAST STRAINS WITH HIGH ETHANOL
TOLERANCE
Summary. A high tolerance to ethanol is an important feature of yeast strains used in the
fermentation industry. The aim of this study was to determine that tolerance of yeast strains
from and their ability to ferment various carbon sources. Saccharomyces cerevisiae and
Candida inconspicua strains showed great resistance to ethanol. The highest ethanol-tolerant was Kluyveromyces lactis strain and produced colonies in the YPD medium containing
20% v/v ethanol. This feature and the ability to ferment lactose confirm the high potential
of Kluyveromyces lactis strain. Although containing a low concentration of ethanol, kefir is
the source of yeast strains tolerant high concentrations of ethanol.
Key words: yeasts, kefir, ethanol tolerance
nr 575, 2013
nr 575, 2013, 53–61
ANALIZA WYRÓŻNIKÓW MECHANICZNYCH
I AKUSTYCZNYCH W TEŚCIE ZGINANIA-ŁAMANIA
EKSTRUDOWANEGO PIECZYWA ŻYTNIEGO
Ewa Jakubczyk, Ewa Gondek
Streszczenie. Celem pracy było zbadanie właściwości mechanicznych i akustycznych
pieczywa ekstrudowanego w teście zginania-łamania. Podczas odkształcania pieczywa
rejestrowano dźwięk generowany przez pękający materiał, przy wykorzystaniu systemu
detektora obwiedni AED z mikrofonem (metoda bezkontaktowa). Sygnał akustyczny
generowany podczas testu zginania-łamania rejestrowano również metodą kontaktową
z wykorzystaniem akcelerometru piezoelektrycznego. Zróżnicowane parametry ekstruzji
wpływały na wartość wyróżników mechanicznych i akustycznych bez względu na rodzaj
zastosowanej metody pomiaru sygnału akustycznego. Wyniki testu zginania-łamania wykazały, że próbki pieczywa 3 wyprodukowane m.in. przy zwiększonej prędkość zasilania
surowcem w procesie ekstruzji charakteryzowały się wyższą zawartością wody, wyższymi
wartościami siły, pracą łamania oraz większą liczbą pików akustycznych i liczbą zdarzeń
EA w porównaniu do pozostałych badanych próbek pieczywa. Wyniki te mogą wskazywać
na większą twardość i chrupkość ekstrudowanego pieczywa 3.
Słowa kluczowe: ekstruzja, tekstura, pieczywo chrupkie, właściwości akustyczne
WSTĘP
Ekstruzja jest jedną z bardziej nowoczesnych i uniwersalnych technologii stosowanych w przemyśle spożywczym, charakteryzującą się wysoką wydajnością i niskimi
kosztami jednostkowymi. Za pomocą ekstruzji możliwe jest uzyskanie produktów spożywczych o różnej barwie, kształcie, teksturze oraz zapachu [Mościcki 1999, Saravacos
i Maroulis 2011]. Technologia ta znalazła szerokie zastosowanie w produkcji płatków
śniadaniowych, chrupek i przekąsek zbożowych, odżywek dla dzieci, pelletów, karmy
Adres do korespondencji – Corresponding author: Ewa Jakubczyk, Szkoła Główna Gospodarstwa
Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji
Produkcji, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa, e-mail: [email protected]
54
E. Jakubczyk, E. Gondek
dla zwierząt domowych, pieczywa chrupkiego czy gum do żucia [Mościcki i in. 2007].
Ekstruzja surowców pochodzenia roślinnego polega na termoplastycznym wytłaczaniu
materiału sypkiego pod ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. Określony kształt produktu formowany jest poprzez przeciskanie materiału przez otwór w matrycy. Przesuw
surowca jest możliwy dzięki pracy ślimaka lub ślimaków umieszczonych w obudowie
ekstrudera [Mościcki i in. 2007, Saravacos i Maroulis 2011].
O tym czy nowy ekstrudowany produkt zyska uznanie wśród konsumentów decydują
w głównej mierze jego cechy teksturalne, przy czym cechy szczególnie pożądane to kruchość i chrupkość [Anton i Luciano 2007]. Wielu autorów podkreśla, że jakość ekstrudatów determinowana jest m.in. parametrami ekstruzji, takimi jak temperatura, ciśnienie
wytłaczania, prędkość zasilania surowcem czy prędkość obrotowa ślimaka [Ryu i Walker
1995, Ding i in. 2006]. Struktura produktów ekstrudowanych i ich właściwości funkcjonalne mogą być również kształtowane poprzez wprowadzenie do ekstrudera odpowiedniego surowca i regulację jego wilgotności [Mościcki 1999, Janssen i in. 2002].
Teksturę produktów ekstrudowanych badano, stosując różne techniki instrumentalne.
Wyróżniki teksturalne jakie określono, były istotnie skorelowane z atrybutami sensorycznymi, takimi jak kruchość i twardość. Wśród instrumentalnych technik badania tekstury
na wyróżnienie zasługuje m.in. test zginania-łamania, często stosowany do oceny tekstury produktów kruchych/chrupkich [Robin i in. 2012].
W ostatnich latach prowadzono wiele eksperymentów zmierzających do opracowania
obiektywnych instrumentalnych metod badania tekstury żywności. Badając różne surowce i produkty spożywcze stwierdzono, że połączenie technik akustycznych i testów mechanicznych pozwala na uzyskanie pełniejszej informacji o kruchości produktów niż stosowanie tylko jednej z tych metod. Rodzaj i intensywność dźwięku emitowanego przez
odkształcaną żywność są ściśle związane z jego strukturą i teksturą [Saeleaw i Schleining
2011]. Właściwości akustyczne żywności badano, stosując technikę emisji akustycznej
[Marzec i in. 2007, Gondek i in. 2009, Zdunek i in. 2011] lub metodę, w której dźwięk rejestrowano przez mikrofon [Chen i in. 2005, Varela i in. 2008, Arimi i in. 2010]. Niewiele
jest prac [Jakubczyk 2012, Gondek i in. 2013], w których jednocześnie zastosowano obie
metody pomiaru właściwości akustycznych.
Celem pracy było określenie właściwości mechanicznych i akustycznych (za pomocą
metody kontaktowej, jak i bezkontaktowej) pieczywa ekstrudowanego w teście zginania-łamania.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
Materiał badawczy stanowiło ekstrudowane pieczywo dostarczone przez lokalnego
producenta w opakowaniach handlowych z pominięciem obrotu handlowego. Podstawowym składnikiem mieszanki poddanej ekstruzji była pełnoziarnista mąka żytnia. Z mieszanki o takim samym składzie wyprodukowano pieczywo chrupkie przy zastosowaniu
zróżnicowanych parametrów pracy ekstrudera BC firmy Clextral (tab. 1).
W badanym pieczywie oznaczano aktywność wody za pomocą aparatu Higrolab (Rotronic) z dokładnością 0,001 oraz zawartość wody zgodnie z PN-EN ISO 712 przez suszenie przez 60 minut w temperaturze 130°C.
Analiza wyróżników mechanicznych i akustycznych w teście zginania-łamania...
55
Tabela 1. Charakterystyka parametrów ekstruzji pieczywa i jego wilgotność końcowa
Table 1. Characteristics of extrusion parameters of bread and its final moisture content
Parametry ekstruzji – Extrusion parameters
Końcowa
wilgotność
ekstrudatu
Final moisture
content
of extrudate
[%]
temperatura
w sekcji
section
temperature
[°C]
prędkość
obrotowa
ślimaka
screw speed
[min–1]
prędkość
zasilania
surowcem
feeding rate
[min–1]
ciśnienie
pressure
[bar]
Pieczywo 1
Bread 1
173
76
48
100–120
6,1
Pieczywo 2
Bread 1
172
76
50
100–120
5,7
Pieczywo 3
Bread 3
114/161
53
100
100–120
7,8
Pieczywo 4
Bread 4
90/220/166
159
26
100–120
5,8
Materiał
Material
Badanie właściwości mechanicznych i akustycznych prowadzono za pomocą teksturometru TA-HDplus (Stable Micro Systems) z głowicą pomiarową 750 kg w trakcie
trójpunktowego testu zginania-łamania. Pieczywo umieszczano na klinowych podporach
rozstawionych w odległości 35 mm. Test prowadzono z prędkością 1 mm·s–1 do złamania próbki pieczywa. Z krzywej zginania-łamania wyznaczono siłę F [N] i odkształcenie
D [mm] przy pęknięciu materiału. Na podstawie pola pod krzywą siła-przesunięcie określono pracę łamania W [N·mm].
Podczas odkształcania pieczywa rejestrowano, przy wykorzystaniu systemu detektora
obwiedni AED (Stable Micro Systems) z mikrofonem o średnicy 8 mm (Brüel & Kjær),
dźwięk generowany przez pękający materiał. Uzyskany sygnał wzmacniano (AED = 3)
i rejestrowano za pomocą programu współpracującego z teksturometrem Texture Exponent 32 (Stable Micro Systems). Częstotliwość zbierania danych w badaniach mechanicznych i akustycznych wynosiła 500 Hz. Na podstawie zapisu sygnału akustycznego
określono średni poziom ciśnienia akustycznego SPL (dB) oraz liczbę pików akustycznych LAED (przy wartości progowej 10 dB).
Sygnał akustyczny generowany podczas testu zginania-łamania rejestrowano również metodą kontaktową z wykorzystaniem akcelerometru piezoelektrycznego typu
4507B (Brüel & Kjær) przymocowanego do głowicy pomiarowej teksturometru. Sygnał emisji akustycznej (EA) rejestrowano w paśmie częstotliwości 0,1–18 kHz, a następnie zapisywano z wykorzystaniem dźwiękowej karty przetwarzania analogowo-cyfrowego 9112 (Adlink Technology Inc.) z częstotliwością próbkowania 44,1 kHz.
Wyznaczono następujące deskryptory emisji akustycznej (EA), przy poziomie dyskryminacji 1000 mV: liczbę zdarzeń EA – LEA, amplitudę AEA [μV], czas trwania zdarzenia
EA – tEA [μs], energię pojedynczego zdarzenia EA – EzEA [mV]. Analizowano również
całkowitą energię EA – EEA (j.u.) oraz średnie charakterystyki widmowe emisji akustycznej badanego pieczywa.
Pomiary mechaniczne i akustyczne wykonano w 25 powtórzeniach. Wyniki poddano analizie statystycznej, przeprowadzając analizę wariancji przy rozkładzie normalnym
nr 575, 2013
56
z wykorzystaniem testu Tukeya. Do opisu wielowymiarowych zależności między danymi zastosowano analizę składowych głównych (PCA), korzystając z programu Statistica
v. 10 (Statsoft).
WYNIKI I DYSKUSJA
Próbki pieczywa chrupkiego 1, 2 i 4 uzyskane przy zastosowaniu zróżnicowanych
parametrów procesu ekstruzji charakteryzowały się zbliżonym poziomem zawartości
wody w zakresie od 5,7 do 6,1%, przy średnim poziomie aktywności wody wynoszącym
0,289 (tab. 2). Pieczywo 3 wyprodukowane przy zwiększonej prędkości zasilania surowcem w ekstruderze osiągało wyższą zawartość wody na poziomie 7,8%, przy aktywności
wody 0,325. Autorzy dostępnych w literaturze badań dotyczących produktów ekstrudowanych podkreślają, że niewielkie zmiany parametrów procesu ekstruzji mogą istotnie
modyfikować właściwości fizyczne ekstrudatów, m.in. ich zawartość wody [Wolf 2010,
Gondek i in. 2013]. Wilgotność produktów ekstrudowanych może być czynnikiem istotnie determinującym ich właściwości mechaniczne.
W tabeli 2 zestawiono kilka wybranych parametrów charakteryzujących właściwości
mechaniczne pieczywa chrupkiego wyznaczone podczas trójpunktowego testu zginania-łamania. Najwyższą wartością siły przy odkształceniu materiału do jego pęknięcia
charakteryzowało się pieczywo 3. Wartość tej siły jest wyznacznikiem twardości odkształcanego materiału. Wśród badanych próbek najmniej twarde były próbki pieczywa
chrupkiego 1 i 2. Większość z badanych ekstrudatów wykazywała zbliżoną wytrzymałość na odkształcenie, z wyjątkiem pieczywa 4, które pękało przy większej o 30% deformacji materiału. Takie zachowanie badanego pieczywa może wskazywać na mniejszą
jego kruchość, gdyż materiały kruche podczas gryzienia szybko pękają przy stosunkowo
małym odkształceniu.
Pole pod krzywą odkształcenie-siła jest wskaźnikiem wykonanej pracy związanej
z deformacją materiału. Spadek siły przy pęknięciu jest wynikiem uwolnienia energii
odkształcenia materiału [Vincent 1998]. Największe wartości pracy łamania, która może
być wskaźnikiem energii niezbędnej do rozdrobnienia materiału zębami, obserwowano
w przypadku próbek pieczywa 3 i 4.
W czasie testu zginania-łamania rejestrowano za pomocą mikrofonu i detektora
obwiedni AED dźwięk generowany przez odkształcane próbki pieczywa. Na podstawie uzyskanego sygnału wyznaczono charakterystyczne wyróżniki akustyczne (tab. 2).
Podczas odkształcania materiału w przypadku pieczywa 3 rejestrowano największą
liczbę pików akustycznych LAED. Dogan i Kokini [2007] oraz Saeleaw i inni [2012]
stwierdzili, że liczba pików akustycznych może być dobrym wyznacznikiem chrupkości próbki – im więcej jest pików, tym materiał jest bardziej chrupki. Próbki pieczywa
ekstrudowanego 1, 2 i 4 charakteryzowały się zatem istotnie mniejszą chrupkością niż
próbka 3. Nie obserwowano istotnej statystycznie różnicy w średnim poziomie ciśnienia akustycznego.
Metodą kontaktową poprzez czujnik piezoelektryczny rejestrowano wibracje emitowane przez odkształcane próbki pieczywa. W tabeli 2 zamieszczono szereg deskryp-
57
Tabela 2. Charakterystyka parametrów mechanicznych i akustycznych pieczywa chrupkiego
Table 2. Characteristics of mechanical and acoustic parameters of crisp bread
Parametr
Parameter
Pieczywo 1
Bread 1
Pieczywo 2
Bread 2
Pieczywo 3
Bread 3
Pieczywo 4
Bread 4
Siła przy pęknięciu
Force at fracture, F [N]
20,5 ±2,8a
13,9 ±4,0a
60,4 ±7,9b
41,5 ±6,1c
Odkształcenie przy pęknięciu
Strain at fracture, D [mm]
1,4 ±0,2a
1,5 ±0,3a
1,4 ±0,2a
2,1 ±0,3b
Praca łamania
Breaking work, W [N·mm]
12,4 ±3,1a
8,1 ±2,6a
32,1 ±9,1b
30,7 ±9,1b
Liczba pików akustycznych
Number of acoustic peaks, LAED
59,0 ±20,2a
43,5 ±12,3a
72,0 ±19,0b
37,2 ±18,5a
Poziom ciśnienia akustycznego
Sound pressure level, SPL [dB]
83,0 ±4,2a
78,7 ±5,1a
84,9 ±2,2a
82,8 ±4,1a
Liczba zdarzeń EA
Number of AE events, LEA
69,7 ±47,5a
55,3 ±51,6a
174,1 ±69,3b
50,3 ±19,5a
496,6 ±112,4a
418,4 ±98,4a
694,0 ±127,9b
909 ±198,5c
84,1 ±4,9a
81,8 ±6,0a
85,0 ±3,1a
97,6 ±6,8b
Energia zdarzenia EA
Energy of AE event, EzEA [mV]
1385,5 ±387,7a
1142,0 ±298,3a
2150,2 ±453,2b
3322,7 ±952,0b
Całkowita energia EA [j.u.]
Total AE energy [a.u.], EEA
3122,2 ±759,8a
2611,1 ±778,4a
5172,4 ±1552,2b
3809,4 ±1133,7a
Amplituda
Amplitude, AEA (μV)
Czas trwania zdarzenia EA
Duration of AE event, tEA [μs]
Wartości średnie oznaczone taką samą literą (poziomo) nie różnią się między sobą statystycznie istotnie przy
α = 0,05.
Mean values followed by the same letter (horizontally) do not differ significantly at α = 0.05.
torów emisji akustycznej badanych materiałów. Pieczywo 3 charakteryzowało się kilkukrotnie większą liczbą zdarzeń EA w porównaniu z pozostałymi próbkami. Wyniki
te potwierdzają istotnie większą chrupkość pieczywa 3, na którą wskazywały również
wysokie wartości liczby pików akustycznych rejestrowane przez mikrofon (w metodzie
bezkontaktowej). Wyższe wartości amplitudy, czasu trwania i energii pojedynczego
zdarzenia uzyskano dla próbek pieczywa 3. Ten materiał charakteryzował się również
mniejszą podatnością na odkształcenie i stosunkowo wysoką wartością siły przy pęknięciu materiału, co mogło wskazywać na jego znaczną twardość. Wyznaczono również
wartość całkowitej energii emisji akustycznej. Wśród badanych ekstrudatów pieczywo
3 charakteryzowało się najwyższą wartością tego parametru, co może wskazywać na
jego chrupkość.
Autorzy badający właściwości akustyczne produktów spożywczych metodą kontaktową wykazali, że materiały te miały charakterystyczne indywidulane widma emisji akustycznej [Marzec i in. 2007, Gondek i in. 2013]. Na rysunku 1 przedstawiono
średnie charakterystyki widmowe emisji akustycznej uzyskane podczas testu zgina-
nr 575, 2013
58
550
Pieczywo 1 – Bread 1
500
Energia akustyczna [j.u.]
Acoustic energy [a.u]
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
1
Rys. 1.
Fig. 1.
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12
Częstotliwość – Frequency [kHz]
13
14
15
16
17 18
Średnie charakterystyki widmowe EA pieczywa ekstrudowanego
Average spectral AE characteristic of extruded bread
nia-łamania pieczywa ekstrudowanego 1, 3 i 4. Ze względu na podobną charakterystykę widm próbek 1 i 2, w pracy zamieszczono wyniki uzyskane dla pieczywa 1.
Nie analizowano również zakresu częstotliwości 0–1 kHz, obejmującego energię tła
akustycznego. Maksima energii akustycznej pojawiały się przy częstotliwościach 2,
6 i 9 kHz w przypadku pieczywa 1 i 2, a dla próbki 4 przy 2 i 7 kHz. Pieczywo 3
charakteryzowało się wysokimi wartościami energii akustycznej w zakresie częstotliwości 6, 9 i 12–13 kHz. Podobne średnie charakterystyki widmowe uzyskali Gondek
i inni [2013] podczas testu penetracji pieczywa chrupkiego. Produkty kruche generują
głównie wysokie dźwięki o częstotliwości powyżej 5 kHz, z kolei produkty chrupkie
emitują dźwięki niskie (~2 kHz).
Wyniki analizy PCA przedstawiono w układzie dwóch pierwszych składowych
głównych PC1 i PC2 (rys. 2). Składowe te opisują 80% wariancji, z kolei biorąc pod
uwagę 5 składowych PCA możliwe jest opisanie 99% wariancji. Dodatnią korelację
obserwowano między wyróżnikami właściwości mechanicznych (siła F, praca łamania W) a wyróżnikami właściwości akustycznych określonych metodą bezkontaktową
(liczba pików akustycznych LAED, poziom ciśnienia akustycznego SPL) oraz między
całkowitą energią emisji akustycznej EEA (wyznaczoną za pomocą metody kontaktowej). Dodatnią korelację wykazywały deskryptory emisji akustycznej amplituda AEA,
czas trwania zdarzenia tEA oraz energia pojedynczego zdarzenia EEA, ale nie były one
skorelowane z wyróżnikami mechanicznymi.
Rys. 2.
Fig. 2.
59
Wykres analizy składowych głównych (PCA) pieczywa
Principal component analysis (PCA) plot of bread
WNIOSKI
1. Zróżnicowane parametry ekstruzji wpływają na zawartość i aktywność wody
oraz wartości wyróżników właściwości mechanicznych i akustycznych, bez względu
na rodzaj zastosowanej metody pomiaru sygnału akustycznego.
2. Wyniki testu-zginania łamania wykazały, że próbki pieczywa 3 wyprodukowane
m.in. przy zwiększonej prędkość zasilania surowcem w procesie ekstruzji charakteryzowały się wyższą zawartością wody, wyższymi wartościami wyróżników mechanicznych (siła, praca łamania) oraz większą liczbą pików akustycznych i liczbą zdarzeń EA
w porównaniu do pozostałych badanych ekstrudatów. Wyniki te mogą wskazywać na
większą twardość i chrupkość pieczywa 3.
3. Analiza składowych głównych wykazała, że spośród wyróżników emisji akustycznej jedynie całkowita energia EA (określona w metodzie kontaktowej) jest parametrem skorelowanym z wyróżnikami mechanicznymi i liczbą pików akustycznych
(wyznaczonych metodą bezkontaktową). Analiza pojedynczego zdarzenia emisji akustycznej nie jest wystarczająca do opisu tekstury pieczywa chrupkiego.
nr 575, 2013
60
LITERATURA
Anton A.A., Luciano F.B., 2007. Instrument texture evaluation of extruded snack foods: a review.
Ciencia e Tecnologia de Alimentos 5 (4), 245–251.
Arimi J.M., Duggan E., O’Sullivan M., Lyng J.G., O’Riordan E.D., 2010. Development of an
acoustic measurement system for analyzing crispiness during mechanical and sensory
testing. Journal of Texture Studies 41, 320–340.
Chen J., Karlsson C., Povey M., 2005. Acoustic Envelope Detector for crispness assessment of
biscuits. Journal of Texture Studies 36, 139–156.
Ding Qing-Bo, Ainsworth P., Plunkett A., Tucker G., Marson H., 2006. The effect of extrusion
conditions on the functional and physical properties of wheat-based expanded snacks.
Journal of Food Engineering 73, 142–148.
Dogan H., Kokini J.L., 2007. Psychophysical makers for crispness and influence of phase behavior
and structure. Journal of Texture Studies 38 (3), 324–354.
Gondek E., Jakubczyk E., Herremans E., Verlinden B., Hertog M., Vandendriessche T., Verboven
P., Antoniuk A., Bongaers E., Estrade P., Nicolai B., 2013. Acoustic, mechanical and
structural properties of extruded crisp bread. Journal of Cereal Science 58, 132–139.
Gondek E., Jakubczyk E., Maniewski M., 2009. Wpływ aktywności wody płatków owsianych na
wybrane deskryptory emisji akustycznej. Acta Agrophysica 13 (1), 77–87.
Jakubczyk E., 2012. Studia nad wpływem technologii przygotowania żelu agarowego i metody
jego suszenia na właściwości fizyczne otrzymanego suszu. Rozprawy Naukowe i Monografie. Wyd. SGGW, Warszawa.
Janssen L.P.B.M., Mościcki L., Mitrus M., 2002. Energy aspects in food extrusion-cooking. International Agrophysics 16 (3), 191–195.
Marzec A., Lewicki P.P., Ranachowski Z., 2007. Influence of water activity on acoustic emission of
flat bread extruded bread. Journal of Food Engineering 79, 410–422.
Mościcki L., 1999. Ekstruzja i jej zastosowanie w przetwórstwie rolno-spożywczym. Cz. 2. Produkcja chleba chrupkiego. Przegląd Zbożowo-Młynarski 43 (2), 3–5.
Mościcki L., Mitrus M., Wójtowicz A., 2007. Technika ekstruzji w przemyśle rolno-spożywczym.
Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa.
PN-EN ISO 712:2012 Oznaczanie wilgotności metodą suszarkową.
Robin F., Dubois C., Pineau N., Labat E., Théoduloz C., Curti D., 2012. Process, structure and
texture of extruded whole wheat. Journal of Cereal Science 56, 358–366.
Ryu G.H., Walker C.E., 1995. The effects of extrusion conditions on the physical properties of
wheat flour extrudates. Starch/Stärke 47 (1), 33–36.
Saeleaw M., Dürrschmid K., Schleining G., 2012. The effect of extrusion conditions on mechanical-sound and sensory evaluation of rye expanded snack. Journal of Food Engineering
110, 532–540.
Saeleaw M., Schleining G., 2011. A review: Crispness in dry foods and quality measurements
based on acoustic-mechanical destructive techniques. Journal of Food Engineering 105,
387–399.
Saravacos G.D., Maroulis Z.B., 2011. Food Process Engineering Operations. CRC Press, New York.
Varela P., Salvador A., Fiszman S.M., 2008. Methodological developments in crispness assessment:
Effects of cooking method on the crispness of crusted foods. LWT– Food Science and
Technology 41, 1252–1259.
Vincent J.F.V., 1998. The quantification of crispness. Journal of the Science of Food and Agriculture 78 (2), 162–168.
Wolf B., 2010. Polysaccharide functionality through extrusion processing. Current Opinion in Colloid & Interface Science 15, 50–54.
Zdunek A., Cybulska J., Konopacka D., Rutkowski K., 2011. Evaluation of apple texture with contact acoustic emission detector. A study on performance of calibration models. Journal of
Food Engineering 106, 80–87.
ANALYSIS OF MECHANICAL AND ACOUSTIC ATTRIBUTES DURING
THE BENDING-BREAKING TEST OF EXTRUDED RYE BREAD
Summary. The aim of this work was to determine the mechanical and acoustic properties of
extruded bread during the bending-breaking test. The sound generated during deformation
of breaking material was recorded using the acoustic envelope detector AED system with
a microphone (non-contact method). The acoustic signal emitted during bending-breaking
test was recorded using a contact method by a piezoelectric sensor. The different parameters
of extrusion process affected the values of the mechanical and acoustic attributes regardless
the applied method of the acoustic signal measurement. Results of the bending-breaking
test also showed that the bread 3 produced with the higher feeding rate during extrusion
characterised the higher water content and the higher values of force and breaking work as
well as the higher number of acoustic peaks and AE events in comparison to other bread
samples. This results may indicate the higher hardness and crunchiness of extruded rye
bread 3.
Key words: extrusion, texture, acoustic properties
nr 575, 2013
61
nr 575, 2013, 63–70
WPŁYW KAPPA KARAGENU I JEGO HYDROLIZATÓW
NA PROCES ZAMRAŻANIA MODELOWYCH ROZTWORÓW
SACHAROZY *
Anna Kamińska-Dwórznicka, Andrzej Antczak,
Katarzyna Samborska, Wanda Pomarańska-Łazuka
Streszczenie. W pracy zbadano, w jaki sposób dodatek kappa karagenu i jego hydrolizatów może modyfikować przebieg procesu zamrażania modelowych roztworów sacharozy
o stężeniu 30 i 40%. Roztwory sacharozy bez dodatku i z dodatkiem substancji ochronnych zamrażano w temperaturze –20°C za pomocą kriostatu, do założonej średniej końcowej temperatury roztworu –15°C. Dodatek hydrolizatów kappa karagenu miał wpływ
na przebieg poszczególnych faz procesu zamrażania i podwyższenie temperatury krioskopowej badanych roztworów o 0,2÷0,3°C. Skróceniu uległa faza przemiany fazowej,
a wydłużeniu czas domrażania, zarówno dla roztworów 30-, jak i 40-procentowych, przy
czym całkowity czas zamrażania w odniesieniu do roztworu sacharozy bez dodatków był
krótszy.
Słowa kluczowe: kappa karagen, hydroliza, zamrażanie, temperatura krioskopowa
WSTĘP
Głęboko mrożone produkty żywnościowe, aby zachować jakość i odpowiednio
długi termin przydatności do spożycia, powinny być przechowywane w stałej temperaturze, nie wyższej niż –18°C. Jakość końcowego produktu zależna jest od lokalizacji, kształtu, wielkości i stabilności kryształów w nim powstałych, na to z kolei
może mieć wpływ fluktuacja temperatury podczas przechowywania oraz substancje
*Praca naukowa finansowana przez Narodowe Centrum Nauki w latach 2010–2014.
Adres do korespondencji – Corresponding author: Anna Kamińska-Dwórznicka, Szkoła Główna
Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Inżynierii Żywności
i Organizacji Produkcji, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa,
64
A. Kamińska-Dwórznicka, A. Antczak, K. Samborska, W. Pomarańska-Łazuka
ochronne dodane do produktu przed procesem zamrażania. Kryształy lodu w warunkach zmiennej temperatury (nawet przy nieznacznej fluktuacji) ulegają rekrystalizacji,
zwiększają swoje rozmiary, wpływając negatywnie na teksturę, smakowitość i jakość
produktu. Efektem tego wzrostu jest zmiana struktury i właściwości sensorycznych
lodów spożywczych (zawarte w nich kryształy lodu stają się wyczuwalne), a w przypadku mrożonych warzyw, owoców czy mięsa następuje nieodwracalne zniszczenie
struktury tkankowej, utrata turgoru, a wraz z wyciekiem utrata części składników odżywczych.
Jednym ze sposobów zapobiegania procesowi rekrystalizacji jest dodatek substancji ochronnych zapobiegających nadmiernemu wzrostowi kryształów lodu, zwanych
również krioprotektantami lub stabilizatorami [Kamińska i Lewicki 2008]. Stabilizator
to substancja, która dodana w niewielkiej ilości wpływa na poprawę cech fizyko-chemicznych. W procesie zamrażania wykorzystuje się ich zdolność do wiązania wody,
pozwala to na ograniczenie procesów dyfuzyjnych i zmianę przebiegu procesu zamrażania. Wielokrotnie badano zastosowanie różnych substancji określanych mianem
krioprotektantów (skrobia modyfikowana, celuloza modyfikowana, dekstroza, sorbitol
oraz niektóre frakcje karagenu) w badaniach dotyczących zamrażania mięsa czerwonego [Dziomdziora i Krala 1998, Krala i Dziomdziora 2003, Stangierski i Kijowski
2003]. Niektóre z tych substancji dawały dobre efekty, chroniąc strukturę mięsa i zachowując jej pierwotny skład i wartość odżywczą. Niestety wybrane substancje mają
negatywny wpływ na zmianę fizyko-chemicznych właściwości białek miofibrylarnych
[Krala i Dziomdziora 2003].
Najpowszechniej stosowanymi stabilizatorami są hydrokoloidy (biopolimery o dużej masie cząsteczkowej). Klasyfikowane jako hydrokoloidy naturalne – karageny to
biodegradowalne, liniowe polisacharydy zaliczane do substancji żelujących, zagęszczających, stabilizujących oraz emulgujących o symbolu E 407. Znajdują zastosowanie
w produkcji dżemów oraz lodów i innych deserów o obniżonej kaloryczności (obniżonej zawartości tłuszczu i cukru). W lodach stanowią też ochronę przed nadmiernym
wzrostem kryształów w trakcie przechowywania. Karageny (jota, kappa oraz lambda) zostały ogólnie uznane za bezpieczne (status GRAS) przez Agencję ds. Żywności
i Leków (FDA). Główny problem związany z bezpieczeństwem ich stosowania dotyczy karagenów o niskiej masie cząsteczkowej. Dopuszcza się do stosowania karageny
o masie molowej nie mniejszej niż 100 000 Da. Hydrolizaty karagenu o niższej masie
cząsteczkowej mogą negatywnie wpływać na układ pokarmowy, co potwierdzono badaniami na zwierzętach [Delahunty i in. 1987]. Stosowane jako stabilizatory karageny
mają masę molową nawet powyżej 1000 KDa, stąd proces hydrolizy, dzięki któremu
można uzyskać oligosacharydy o nowych właściwościach stabilizujących, może być
prowadzony do stopnia degradacji nieprzekraczającego granicznej, bezpiecznej masy
molowej, czyli nie niższej od 100 kDa. Część oligosacharydów uzyskanych na drodze
hydrolizy kappa karagenu może mieć działanie ochronne i zapobiegać powstawaniu
niektórych rodzajów komórek rakowych [Coombe i in. 1987, Noda i in. 1989, Haijin
i in. 2003]. Właściwości stabilizujące i ochronne oligosacharydów uzyskanych w wyniku hydrolizy frakcji kappa karagenu wciąż stanowią interesujący temat badawczy.
W pracy przedstawiono porównanie wpływu dodatku kappa karagenu i jego hydrolizatów na przebieg procesu zamrażania roztworów sacharozy o stężeniu 30 i 40%,
Wpływ kappa karagenu i jego hydrolizatów na proces zamrażania...
65
jako modelu żywności o złożonym składzie. Porównano również wpływ dodatku hydrolizatów kwasowych i enzymatycznych kappa karagenu.
MATERIAŁ I METODY
Metody technologiczne
Modelowe roztwory sacharozy sporządzono w dwóch wariantach stężenia (30 i 40%),
w ilości 200 ml każdy (roztwór cukru Diamant w wodzie destylowanej). Oprócz wariantu
podstawowego roztworów modelowych przygotowano także roztwory o takim samym
stężeniu cukru, z dodatkiem następujących substancji ochronnych (krioprotektantów):
– kappa karagen (KK) w ilości 0,05% masowych całości roztworu do badań,
– hydrolizat kappa karagenu po 3 h hydrolizy w rozwtorze HCl (H1), w ilości 0,05%
masowych całości roztworu do badań,
– hydrolizat kappa karagenu po 1,5 h hydrolizy w roztworze H2SO4 (H2), w ilości 0,05%
masowych całości roztworu do badań,
– hydrolizat kappa karagenu po 24 h hydrolizy za pomocą β-glukozydazy (H3), w ilości
0,05% masowych całości roztworu do badań.
Masę molową hydrolizatów wyznaczono za pomocą chromatografii żelowej SEC
(Size Exclusion Chromatography) – analiza wykonana przy współpracy z Wydziałem
Technologii Drewna (SGGW). Po 3 godzinach hydrolizy kwasowej (HCl) masa molowa
zdegradowanego kappa karagenu wynosiła ok. 2,7·106 Da, po 1,5 godziny w H2SO4 masa
molowa hydrolizatu wynosiła 3,2·106 Da, najmniejszy stopień degradacji uzyskano dla
próbek hydrolizowanych za pomocą enzymu, a masa molowa hydrolizatów była na poziomie 1,6·107 Da. Najefektywniejszym enzymem rozkładającym wiązania w karagenie
jest kappa karagenaza [Mou i in. 2004, Michel i in. 2006], jednak ze względu na brak jej
komercyjnej wersji w pracy podjęto próbę przeprowadzenia hydrolizy częściowej przy
użyciu β-glukozydazy.
Wszystkie roztwory zamrażano w aluminiowym, cylindrycznym pojemniku o średnicy 5 i wysokości 12,5 cm, który umieszczano w kriostacie firmy HUBER (model
CC 505). Zamrażanie prowadzono w temperaturze –20°C. Temperaturę w środku geometrycznym pojemnika z zamrażanym roztworem rejestrowano co 5 sekund za pomocą
wielokanałowego termometru cyfrowego MPI-LAB (Metronic Instruments) podłączonego do komputera. Proces zamrażania prowadzono do osiągnięcia w badanym punkcie założonej średniej końcowej temperatury równej –15°C. Pomiary zmian temperatury
roztworów dla każdego wariantu stężenia powtórzono trzykrotnie.
Metody obliczeniowe
W celu określenia poszczególnych etapów procesu zamrażania oraz temperatury krioskopowej skorzystano z programu Microsoft Excel 2011. Wykorzystując zarejestrowane
wyniki pomiaru temperatury badanych roztworów sporządzono krzywe zamrażania. Za
wartość temperatury krioskopowej przyjęto temperaturę odpowiadającą początkowi prostoliniowego odcinka krzywej zamrażania, następującego po etapie schładzania zamrażanego roztworu.
nr 575, 2013
66
WYNIKI I DYSKUSJA
Na podstawie krzywych zamrażania określono czas każdej z trzech faz procesu zamrażania (rys. 1 i 2). W roztworach o 30-procentowym stężeniu roztworu zarówno dodatek kappa karagenu, jak i jego hydrolizatów skracał czas zamrażania w odniesieniu do
roztworu sacharozy bez dodatków (tab. 1). Dodatek kappa karagenu w znacznym stopniu
skrócił czas przemiany fazowej (o ponad 70%), wydłużył natomiast aż o połowę czas domrażania. Każdy z dodanych hydrolizatów zarówno kwasowych, jak i po hydrolizie enzymatycznej skracał o 50% czas przemiany fazowej, wydłużeniu uległa faza domrażania
(średnio o 8 min) w stosunku do roztworu sacharozy bez dodatków. Prawdopodobnie dodatek wybranych substancji ograniczył ilość dostępnej wody, a co za tym idzie – procesy
dyfuzyjne i organizowanie cząsteczek w kierunku sieci krystalicznej, po etapie schładzania, przebiegły w znacznie krótszym czasie. Powolny, ale systematyczny postęp w przebiegu procesów dyfuzyjnych wpływał na stopniowe i długotrwałe obniżanie temperatury
układu do założonej średniej końcowej, stąd wyraźne wydłużenie fazy domrażania.
Dodatek hydrolizatów zarówno kwasowych, jak i enzymatycznych wpłynął na podwyższenie temperatury krioskopowej o 0,2÷0,3°C (tab. 1). Najwyższe wartości temperatury krioskopowej zaobserwowano dla próbki z dodatkiem oligosacharydów po hydrolizie H2SO4 oraz po hydrolizie enzymatycznej (–1,8°C). Podobny efekt zaobserwowały
Kamińska-Dwórznicka i Ulanicka [2012], badając 10-krotnie niższe stężenie dodatku
hydrolizatów po hydrolizie kwasowej w tych samych warunkach.
25
20
Temperatura roztworu
Temperature of the solution [°C]
15
10
5
0
–5
–10
–15
–20
Czas zamrażania – Freezing time [min]
Rys. 1.
Fig. 1.
Krzywe zamrażania 30% modelowych roztworów sacharozy
Freezing curves of 30% model sucrose solutions
67
25
Temperatura roztworu
Temperature of the solution [°C]
20
15
10
5
0
–5
–10
–15
–20
Czas zamrażania – Freezing time [min]
Rys. 2.
Fig. 2.
Krzywe zamrażania 40% modelowych roztworów sacharozy
Freezing curves of 40% model sucrose solutions
Tabela 1. Wartości temperatury krioskopowej i czas trwania trzech etapów procesu zamrażania
przy 30-procentowym stężeniu roztworów sacharozy
Table 1. Values of cryoscopic temperature and duration time of three stages of freezeing process
at the 30% of sucrose solutions
Wariant
Variant
Tcr [°C]
Schładzanie
Cooling
[min]
Przemiana fazowa
Phase transition
[min]
Domrażanie
Final freezing
[min]
Czas całkowity
Total time
[min]
S 30%
–2,1
6
41
24
71
S 30% + KK
–2,1
9
11
40
60
S 30% + H1
–2,0
7
22
31
60
S 30% + H2
–1,8
10
18
32
60
S 30% + H3
–1,8
13
24
32
69
W roztworach cukru o stężeniu 40-procentowym z dodatkiem kappa karagenu
i jego hydrolizatów, podobnie jak w przypadku roztworów 30-procentowych, obserwowano skrócenie przemiany fazowej i wydłużenie czasu domrażania w stosunku do
40-procentowego roztworu sacharozy bez dodatków. Zwiększenie stężenia roztworu
wpływało znacząco jedynie na obniżenie temperatury krioskopowej w odniesieniu do
nr 575, 2013
68
Tabela 2. Wartości temperatury krioskopowej i czas trwania trzech etapów procesu zamrażania
przy 40-procentowym stężeniu roztworów sacharozy
Table 2. Values of cryoscopic temperature and duration time of three stages of freezing process at
the 40% of sucrose solutions
Wariant
Variant
Tcr [°C]
Schładzanie
Cooling
[min]
Przemiana fazowa
Phase transition
[min]
Domrażanie
Final freezing
[min]
Czas całkowity
Total time
[min]
S 40%
–4,3
10
36
23
69
S 40% + KK
–4,7
12
14
46
72
S 40% + H1
–4,3
7
18
28
53
S 40% + H2
–4,3
5
21
30
56
S 40% + H3
–4,7
8
35
26
69
próbek 30-procentowych (tab. 1 i 2). Dodatek oligosacharydów po hydrolizie kwasowej do roztworów cukru o stężeniu 40% skracał czas ich zamrażania odpowiednio o 19
i 16 min w stosunku do roztworu z dodatkiem kappa karagenu. Dodatek samego kappa
karagenu znacznie wydłużył fazę domrażania w odniesieniu do pozostałych próbek,
przez co nawet przy skróconej przemianie fazowej roztwór wykazywał podobny całkowity czas zamrażania jak próbki sacharozy bez dodatków.
Zarówno dla 30-, jak i 40-procentowych roztworów sacharozy można zaobserwować, że oligosacharydy powstające po hydrolizie kappa karagenu mogą modyfikować
przebieg procesu zamrażania zarówno w odniesieniu do roztworów sacharozy bez dodatków, jak i w odniesieniu do roztworów z dodatkiem kappa karagenu. Najmniejsze
zmiany w przebiegu procesu zamrażania roztworów sacharozy zaobserwowano dla
próbek z dodatkiem oligosacharydów po hydrolizie enzymatycznej, co może też wynikać z faktu, że próbki te charakteryzują się najniższym stopniem degradacji (metodyka). Jeśli chodzi o właściwości ochronne i stabilizujące powstałych po hydrolizie
oligosacharydów, to jedynie dokładniejsze badanie przemiany fazowej zamrażanych
roztworów modelowych, czyli np. wykonanie zdjęć kryształów lodu i obserwacja ich
wzrostu w trakcie przechowywania, mogłyby dać jednoznaczną odpowiedź. Dodatek
samego kappa karagenu do roztworów sacharozy dawał pozytywne efekty w ograniczaniu zmian zamrażalniczych mięsa [Dziomdziora i Krala 2005] lub procesu nadmiernego wzrostu kryształów lodu [Kamińska i Gaukel 2009], dlatego zasadne będzie
sprawdzenie również efektu działania hydrolizatów kappa karagenu.
WNIOSKI
1. Dodatek hydrolizatów kappa karagenu skracał całkowity czas zamrażania 30i 40-procentowych roztworów sacharozy średnio o 25%.
2. Średnio o 50% skracał się czas przemiany fazowej, wydłużał się natomiast czas
domrażania roztworów z dodatkiem hydrolizatów kappa karagenu w odniesieniu do roztworu bez dodatków.
69
3. Dodatek badanych hydrolizatów kappa karagenu wpłynął na niewielkie podwyższenie temperatury krioskopowej (0,2÷0,3°C) roztworów sacharozy o stężeniu 30%.
W roztworach o stężeniu 40% jedynie dodatek hydrolizatu enzymatycznego wpłynął na
niewielkie obniżenie temperatury krioskopowej (o 0,4°C) w stosunku do 40-procentowego roztworu sacharozy bez dodatków.
4. Oligosacharydy będące efektem hydrolizy enzymatycznej kappa karagenu w najmniejszym stopniu wpływały na przebieg procesu zamrażania roztworów sacharozy
(w odniesieniu do hydrolizatów kwasowych). Może być to związane z niewielkim stopniem skrócenia łańcuchów kappa karagenu pod wpływem β-glukozydazy.
LITERATURA
Coombe D.R., Parish C.R., Ramshaw I.A., 1987. Analysis of the inhibition of tumor metastasis
by sulphated polysaccharides. International Journal of Cancer. 39, 82–88.
Delahunty T., Recher L., Hollander D., 1987. Intestinal permeability changes in rodents: a possible mechanism for degraded carrageenan-induced colitis. Food and Chemical Toxicology 25, 113–118.
Dziomdziora M., Krala L., 1998. Krioprotekcja białek mięśniowych. Chłodnictwo 33 (2), 38–
–41.
Dziomdziora M., Krala L., 2005. Krioprotekcja nierozdrobnionego mięsa wieprzowego. Chłodnictwo 8 (40), 42–46.
Haijin M., Xiaolu J., Huashi G., 2003. A κ-carrageenan derived oligosaccharide prepared by
enzymatic degradation containing anti-tumor activity. Journal of Applied Phycology
15, 297–303.
Kamińska A., Lewicki P.P., 2008. Metody ograniczania krystalizacji lodu w procesie zamrażania.
Przemysł Spożywczy 9 (62), 24–28.
Kamińska A., Gaukel V., 2009. Kontrola wzrostu kryształów w lodach spożywczych. Żywność.
Nauka. Technologia. Jakość 1 (62), 57–65.
Kamińska-Dwórznicka A., Ulanicka U.K., 2012. Badanie udziału wody wymrożonej i niewymrożonej po zamrożeniu roztworów modelowych sacharozy bez dodatku i z dodatkiem
substancji ochronnych. Zeszyty Problemowe Postępu Nauk Rolniczych 558, 103–109.
Krala L., Dziomdziora M., 2003. The effect of hydrocolloid mixtures on frozen pork properties.
Polish Journal of Food and Nutrition Science 12/53, No 4, 55–58.
Michel G., Nyval-Collen P., Barbeyron T., Czjzek M., Helbert W., 2006. Bioconversion of red
seaweed galactans: a focus on bacterial agarases and carrageenases. Applied Microbiology and Biotechnology 71 (1), 23–33.
Mou H., Jiang X., Liv Z., Guan H., 2004. Structural analysis of kappa-carrageenan oligosaccharides released by carrageenase from marine CytophagaMCA-2. Journal of Food Biochemistry 28 (3), 245–260.
Noda H., Amano, H., Arashima K., Hashimoto S., Nisizawa K., 1989. Studies on the antitumor
activity of marine algae. Nippon Suissan Gakkaishi 55, 1259–1264.
Stangierski J., Kijowski J., 2003. Effect of selected commercial substances with crioprotective
activity on the quality of mechanically recovered, wshed and frozen stored poultry
meat. Food Technology 47, 49–53.
nr 575, 2013
70
THE INFLUENCE OF KAPPA-CARRAGEENAN AND ITS HYDROLYSATES
ON THE FREEZING PROCESS OF MODEL SUCROSE SOLUTIONS
Summary. The study investigated how the addition of kappa-carrageenan and its hydrolysates can modify the freezing process of the model sucrose solutions at a concentration
of 30 and 40%. Sucrose solutions with and without the addition of protective substances
were frozen at the temperature of –20°C using a cryostat, up to the average final temperature –15°C. Addition of kappa carrageenan hydrolysates had an impact on the course of the
particular phases of the freezing process and an increase in cryoscopic temperature of tested
solutions at about 0,2÷0,3°C. Decrease in phase transition, and increase in final freezing
time was observed, but still the total time of freezing was shorter, in comparison to sucrose
solutions 30 and 40% without additives.
Key words: kappa-carrageenan, hydrolysis, freezing, cryoscopic temperature
nr 575, 2013, 71–77
SOME ASPECTS OF BAKING INDUSTRY WASTES
UTILIZATION IN BIOETHANOL PRODUCTION
Joanna Kawa-Rygielska, Anna Czubaszek, Witold Pietrzak
Wrocław University of Environmental and Life Sciences
Summary. Present work describes possibilities of recycling wastes from baking industry in
production of bioethanol. It was presented that along with development of baking industry
amounts of bread waste, of low value for reprocessing in food industry, is increasing. These
wastes could be processed for production of ethanol fuel as a cheap alternative to traditional
crop raw materials. Reasons of waste formation in bakeries, changes in flour ingredients
during baking and its influence on mash composition are describe along with latest achievements in production of ethanol from residual bread.
Key words: waste bread, bioethanol, recycling
INTRODUCTION
Social and economical changes and continuous development of industry causes that
consumption of fossil fuels is very high, which can lead to its depletion. Such intensive
exploitation is also a major factor in environmental pollution. Biofuels, as alternative
sources of energy may be the proper solution to these problems. Among commercially
available biofuels for special attention deserves dehydrated ethyl alcohol derived from
plant products in the course of ethanol fermentation, the so-called bioethanol. The use of
ethanol as an alternative energy source or fuel component creates the need for searching
the solutions to reduce costs of its production. Particular attention is paid to the possibility of using cheap raw materials, new technological solutions and effective fermenting
microorganisms [Aldiguier et al. 2004, Karimi et al. 2006, Krishnan et al. 2000, Kupczyk
& Ekielski 2002, Linde et al. 2007, Prasad et al. 2007, Zbieć 2002].
First-generation biofuels are produced from raw materials used in food industry, and
therefore top priority in the development of liquid biofuels market is the development
Corresponding author – Adres do korespondencji: Joanna Kawa-Rygielska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa,
ul. J. Chełmońskiego 37/41, 51-630 Wrocław, e-mail: [email protected]
72
J. Kawa-Rygielska, A. Czubaszek, W. Pietrzak
of their production from waste materials or not used for food production (second generation biofuels) [Kim & Dale 2004, Ohgren et al. 2006, 2007]. Development of technology for the production of bioethanol based on agro-food industry waste materials,
will reduce the cost of ethanol production and help eliminate these wastes from the
direct trade. Measurable economic and environmental aspects of such proceedings are
also significant. Results of previous studies [Kawa-Rygielska & Dziuba 2006, Kawa-Rygielska 2007, Ohgren et al. 2006] indicate that the production of bioethanol can be
used in a wide range of waste products of food industry. These include banana peels
[Oberoi et al. 2011], waste potato peels [Arapoglou et al. 2010], municipal solid waste
[Jensen et al. 2010], domestic food waste [Kim, Lee & Pak 2011], cassava grate waste
[Agu et al. 1997], and many others.
Especially noteworthy are baking industry wastes such as bread after the expiration
date, or waste dough from production lines. These raw materials contain from 50 to 70%
of total carbohydrates, including significant quantities of starch [Dewettinck et al. 2008].
Therefore they may be in the area of interest to distillers, especially as the amount of
waste in the bakery in recent years has increased [Andrzejewska 2009].
The purpose of this paper is to review the latest achievements in the utilization of
bakery wastes to bioethanol. Furthermore the reasons for formation of wastes during the
bread production and distribution, current methods for its utilization and the physicochemical alterations of bread ingredients during baking, which may affect its suitability
as raw material for ethanol production, were described on the basis of published investigations.
WASTE FORMATION DURING BREAD PRODUCTION AND SUPPLY
The bakery wastes can be formed during the manufacturing process, storage and supply of bread. Differentiation of baking value and the lack of quality control of flour, the
mistakes committed in the process of dough preparation, fermentation and baking, as
well as poor storage and transport conditions are the cause of the defects of bread, which
would eliminate them from trading [Ceglińska 2002, Tsarouhas 2009]. The reason for increasing amount of waste in the baking industry are the high customers requirements as to
the quality of bread and variety of its product range and willingness to buy bread “straight
from the oven”. Bakeries which want to meet these requirements are implementing new
technologies such as deferred baking (baking from frozen dough), baking pre-roasted
dough bites or baking bites subjected to controlled fermentation. These technologies are
designed to provide consumers with hot bread in almost every time [Vulicevic et al. 2004,
Kot 2005, Sobczyk 2006, Gellynck et al. 2009]. Recipes are also being developed for
new kinds of breads with improved nutritional value and to enhance trade offer. Apart
from increased supply of bread it can also be observed reduction in demand. According
to Ceglińska [2002] the reason for this fact is high availability of different types of bread
on the market. Reducing the demand for bread may also result from wrong conviction of
large group of consumers that bread, as a product containing large amounts of carbohydrates, and as a high-energy food, should be restricted in their daily diet.
Some aspects of baking industry wastes utilization in bioethanol production
73
In Poland over 1.7 million tons of bread are produced every year [CSO 2010]. This
suggests that waste production by bakeries can reach even 170 thousand tons annually.
There are no data about amounts of bakery wastes recycled however due to food safety
it is limited.
WASTE BREAD RECYCLING IN BAKERIES
On one hand, supply growth and, secondly, reduction in demand for bread causes that
it is produced in excess and bakeries have been receiving returns from shops. The analysis
carried out in a few medium-sized bakeries showed that returns of bread, including unsold
bread, remain in the bakery ranges about 5–8% of total production, and often exceed even
10% [Dziugan 2009]. This raises the problem of utilization of large amount of waste. Current methods for waste bread utilization include: burning returned pastries, disposal by
composting or transfer to farmers for animal feed if they are not contaminated by molds.
Returns sent to the bakery can also be used to replace the part of rye flour to the baker’s
output rye sour [Dziugan 2009, Kownacki 2006]. It is possible to use bread returns in
the ongoing production of bread, however, it is connected with specified requirements.
For reprocessing can not be used bread with sprinkles, bread crumbs, cereal grains and
foreign fillings, it also can not be infected by fungi or affected by potato disease, chalk,
dirt or water. It must be safe for consumers. Therefore, the manufacturer should be able
to confirm that the process technology used in bread manufacturing from the repayment
meet health protective requirements [Staszewska 2008]. Storing of bread destined for
recycling should not take more than 48 hours. It should be stored in clean containers, on
shelves (to avoid mold contamination of raw material), in dry, ventilated and regularly
cleaned rooms. Wheat bread is mostly destined to bread crumbs and wheat-rye bread for
the preparation of rye sour in sour tanks, when making an acid fermentation by lactic acid
bacteria starter cultures [Gül et al. 2005, Plessas et al. 2011]. Using bread contaminated
with bacteria Bacillus subtilis, causing “potato disease”, for rye sour manufacturing may
require decontamination of tanks and utilization of contaminated bread, acids and dough
which involves significant costs [Rosenkvist & Hnasen 1995, Staszewska 2008]. Some
authors suggests to use wasted bread in hydrogen production [Doi et al. 2009].
CHANGES IN BREAD DURING BAKING AND STALING
Assessing the possibility of using bakery waste for bioethanol production attention
should be paid to different aspects which can significantly affect the course and final
effects of ethanol fermentation process. Raw material characteristics and selection of
conditions of its preparation plays a crucial role.
For the traditional distillery raw materials, characterized by good quality, most efficient course of determining the parameters of technological operations are specified.
Application of new, unconventional materials requires detailed assessment, including
determination of carbohydrates, especially starch, which, after further preparation in the
nr 575, 2013
74
mashing process, are a source of sugars for yeast cells undergoing the process of fermentation and decide about efficiency of the process [Stecka et al. 1996, 1998].
Preparation of waste bread mash is related to some difficulties. This is due to the
fact that during the formation of dough and baking it interaction takes place between the
components such as proteins, carbohydrates and lipids [Miś 2005, Keetels et al. 1996].
Szajewska and Ceglińska [2004], emphasizes that during baking starch grains are surrounded by monoglycerides what induces formation of insoluble complexes that hinder
the merger of amylose in the crystalline structure. Research conducted by Ottenhof and
Farhat [2004] however showed, that kinetics and extent of amylopectin retrogradation is
significantly affected by gluten.
Soon after baking begins the process of aging or bread staling. During bread aging its
crumb decreases the ability to bind with water, starch solubility and susceptibility to the
enzymes, and the degree of starch crystallization is increasing [Gambuś 1997]. Other ingredients of bread, such as gluten proteins and pentosans, may affect staling, but the size
and nature of their participation in this process have not been known in a detailed way
[Szajewska & Ceglińska 2004]. The reasons for difficulties in the preparation of bread
mashes may also involve the fact that some in the bread starch remain intact, as during
dough production certain amount of water is added which is insufficient for complete
starch gelatinization during bread baking. Gelatinised and mechanically damaged starch
is more susceptible to amylolytic enzymes. Moreover, dextrins and sugars (dissolved in
water) formed during baking, in the bread crust undergo condensation and polymerization under high temperature, part of sugars which are subjected to caramelization, may
negatively affect the process of mashing [Ebrahimi et al. 2008].
Fermentation of mashes is effective when the temperature restrictions during mashing of raw material, fixed dose of enzyme preparations, including non-amylolytic, are
maintained [Kapela & Solarek 2004, Solarek 2001]. Optimizing the parameters of the fermentation process requires the knowledge of kinetics of starch transitions during mashing. Analysis of carbohydrates found in complex fermentation environment, which is the
process of hydrolysis of starch is possible by using high performance liquid chromatography. The first phase of the mashing process is particularly important, because in it there
take place significant changes in the composition of carbohydrates, which determines
subsequent fermentation process efficiency and length.
ACHIEVEMENTS IN PRODUCTION OF ETHANOL FROM WASTE BREAD
According to own studies, preparation of mash from waste is connected with certain
difficulties resulting from the formation of complexes that result from interactions of
particular components of the dough. In addition, the process of starch retrogradation and
colored compounds originating from the Maillard reaction, affects the limited efficiency
of the fermentation process of expired bread [Michalska et al. 2008].
In preliminary tests, conducted at the Division of Fermentation Technology at Wroclaw University of Environmental and Life Sciences, conditions of waste wheat-rye bread
mashing were optimized. The best results were achieved using an initial phase preceding
the phase of starch liquefaction and gelatinization, using an additional enzyme prepaZeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
75
ration. This preparation contained rich complex of enzymes: α-amylase, β-glucanase,
pentosanase, cellulase, and protease. Modification of mashing process led to increase in
efficiency of fermentation from 350 to 366 g of ethanol from 1000 g of initial bread dry
matter [Kawa-Rygielska et al. 2012]. Similar results were obtained by Ebrahimi et allii
[2008] by fermentation of mashes prepared from wheat bread. Also different types of
bakery wastes (waste dough from processing line, expired pastry and mix of these materials) were tested [Kawa-Rygielska & Pietrzak 2011a]. In that case the best ethanol yield
was obtained from waste dough due to limited interactions between flour ingredients.
Furthermore suitability of bread contaminated by fungi was studied. Obtained results
showed that it also could be processed however fermentation efficiency was lower in
comparison to not contaminated bread (ca. 250 g of ethanol per 1000 g of raw material
dry matter) [Kawa-Rygielska & Pietrzak 2011b].
CONCLUSIONS
Waste bread could be used as a raw material for ethanol production yielding, depending on the processing technology ca. 350–366 g ethanol per kilogram of resource. Its high
availability, low price and advantageous chemical composition speaks for its use. However due to interactions of flour ingredients additional technological treatment (enzymatic
hydrolysis of non-starch polysaccharides and proteins) should be applied for efficiency
improvement. Moreover bread contaminated by mold could be used in ethanol producing
plant however by the cost of lowered yield (ca. 250 g·kg–1).
LITERATURE
Agu R.C., Amadife A.E., Ude C.M., Onyia A., Ogu E.O., Okafor M., Ezejiofor E., 1997. Combined
heat treatment and acid hydrolysis of cassava grate waste (CGW) biomass for ethanol
production. Waste Management 17, 91–96.
Aldiguier A.S., Alfenore S., Cameleyre X., Goma G., Uribelarrea J.L., Guillouet E.S., Molina-Jouve C., 2004. Synergistic temperature and ethanol effect on Saccharomyces cerevisiae
dynamic behavior in ethanol bio-fuel production. Bioprocess Biosyst. Eng. 26, 217–222.
Andrzejewska O., 2009. Rynek pieczywa zmienia oblicze. Fresh and Cool Market 7, 26–29.
Arapoglou D., Varzakas Th., Vlyssides A., Israilides C., 2010. Ethanol production from potato peel
waste (PPW). Waste Management 30, 1898–1902.
Ceglińska A., 2002. Wady pieczywa. Prz. Piek. Cuk. 10, 22–27.
Central Statistical Office (CSO), 2010. Production of industrial products in 2009. CSO, Warsaw.
Dewettinck K., Van Bockstaee F., Kühne B., Van de Walle D., Courtens T.M., Gellynck X., 2008.
Nutritional value of bread: Influence of processing, food interaction and consumer perception. J. Cereal Sci. 48, 243–257.
Doi T., Matsumoto H., Abe J., Morita S., 2009. Feasibility study in the application of rhizosphere
microflora of rice for the biohydrogen production from wasted bread. Int. J. Hydrogen
Energ. 34, 1735–1743.
Dziugan P., 2009. Zagospodarowanie pieczywa ze zwrotów metodą fermentacji w zakwasie. Prz.
Piek. Cuk. 3, 12–15.
Ebrahimi F., Khanahmadi M., Roodpeyma S., Taherzadeh M.J., 2008. Ethanol production from
bread residues. Biomass Bioenerg. 32, 333–337.
nr 575, 2013
76
Gambuś H., 1997. Wpływ fizyczno-chemicznych właściwości skrobi na jakość i starzenie się pieczywa (badania modelowe). Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej w Krakowie. Rozprawy 226. Wyd. AR w Krakowie.
Gellynck X, Kühne B., Van Bockstaee F., Van de Walle D., Dewettinck K., 2009. Consumer perception of bread quality. Appetite 53, 16–23.
Gül H., Özçelik S., Sağdıç O., Certel M., 2005. Sourdough production with lactobacilli and S. cerevisiae isolated from sourdoughs. Process Biochem. 40, 691–697.
Jensen J.W., Felby C., Jorgensen H., Ronsh G.O., Norholm N.D., 2010. Enzymatic processing of
municipal solid waste. Waste Management 30, 2497–2503.
Kapela T., Solarek L., 2004. Enzymy Novozymes dla gorzelnictwa – nowoczesne preparaty scukrzające z grupy SAN® oraz enzymy pomocnicze. Przem. Ferm. Owoc.- Warz. 5, 26–
–28.
Karimi K., Emtiazi G., Taherzadeh M.J., 2006. Ethanol production from dilute-acid pretreated rice
straw by simultaneous saccharification and fermentation with Mucor indicus, Rhizopus
oryzae, and Saccharomyces cerevisiae. Enzyme Microb. Tech. 40, 138–144.
Kawa-Rygielska J., 2007. Bioetanol z kukurydzy – czy warto produkować? Przem. Ferm. Owoc.-Warz. 5, 38–39.
Kawa-Rygielska J., Dziuba E., 2006. Kukurydza do produkcji bioetanolu. Chemia przemysłowa.
BMP, 20–22.
Kawa-Rygielska J., Pietrzak W., 2011a. Badania nad przydatnością odpadów przemysłu piekarniczego do produkcji bioetanolu. Przem. Chem. 90, 1269–1272.
Kawa-Rygielska J., Pietrzak W., 2011b. Zagospodarowanie odpadowego pieczywa do produkcji
bioetanolu. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 6 (79), 105–118.
Kawa-Rygielska J., Pietrzak W., Czubaszek A., 2012. Characterization of fermentation of waste
wheat-rye bread mashes with the addition of complex enzymatic preparations. Biomass
Bioenerg. 44, 17–22.
Keetels C.J.A.M., van Vliet T., Jurgens A., Walstra P., 1996. Effect of lipid surfactans on the structure and mechanics of concentrated starch gels and starch bread. J. Cereal Sci. 24, 33–
–45.
Kim S., Dale B.E., 2004. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioenerg. 26, 361–375.
Kim J.H., Lee J.C., Pak D., 2011. Feasibility of producing ethanol from food waste. Waste Management 31 (9–10), 2121–2125.
Kot M., 2005. Odroczony wypiek pieczywa. Cukiern. Piekar. 9, 46–48.
Kownacki J., 2006. Wykorzystanie niesprzedanego pieczywa – to ciągły problem. Prz. Piek.
Cuk. 9.
Krishnan M.S., Taylor F., Davison B.H., Nghiem N.P., 2000. Economic analysis of fuel ethanol
production from corn starch using fluidized-bed bioreactors. Bioresource Technol. 75,
99–105.
Kupczyk A., Ekielski A., 2002. Bioetanol – szansa dla polskiego rolnictwa. Wieś Jutra 5 (46),
13–15.
Linde M., Galbe M., Zacchi G., 2007. Simultaneous saccharification and fermentation of steampretreated barley straw at low enzyme loadings and low yeast concentration. Enzyme
Microb. Techn. 40, 1100–1107.
Michalska A., Amigo-Benavent M., Zielinski H., del Castillo M.D., 2008. Effect of bread making
on formation of Maillard reaction products contributing to the overall antioxidant activity
of rye bread. J. Cereal Sci. 48, 123–132.
Miś A., 2005. Wpływ wybranych czynników na wodochłonność i właściwości reologiczne glutenu
pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum L.). Acta Agrophysica. Rozprawy i Monografie
128 (8).
77
Oberoi H.S., Nadlani P.V., Saida L., Bansal S., Hughes J.D., 2011. Ethanol production from banana
peels using statistically optimized simultaneous saccharification and fermentation process. Waste Management 31, 1576–1584.
Ohgren K., Bura R., Lesnicki G., Saddler J., Zacchi G., 2007. A comparison between simultaneous
saccharification and fermentation and separate hydrolysis and fermentation using steampretreated corn stover. Process Biochem. 42, 834–839.
Ohgren K., Rudolf A., Galbe M., Zacchi G., 2006. Fuel ethanol production from steam-pretreated
corn stover using SSF at higher dry matter content. Biomass Bioenerg. 30, 863–869.
Ottenhof M.-A., Farhat I.A., 2004. The effect of gluten on the retrogradation of wheat starch. J. Cereal Sci. 40, 269–274.
Plessas S., Alexopoulos A., Mantzourani I., Koutinas A., Voidarou C., Stravropoulu E., Bezirtzoglou E., 2011. Apllication of novel starter cultures for sourdough bread production.
Anaerobe 17 (6), 486–489.
Prasad S., Singh A., Joshi H.C., 2007. Ethanol as an alternative fuel from agricultural, industrial and
urban residues. Resources Conser. Recycling 50, 1–39.
Rosenkvist H., Hansen Å., 1995. Contamination profiles and characterization of Bacillus species
in wheat bread and raw materials for bread production. Int. J. Food Microbiol. 26, 353–
–363.
Sobczyk M., 2006. Wpływ mrożenia międzyproduktów piekarskich na jakość gotowego wyrobu.
Żywność. Nauka. Technologia. Jakość. 47, Supl. 314–324.
Solarek L., 2001. Kleikowanie i upłynnianie surowców skrobiowych niesłodowanych z zastosowaniem enzymów mikrobiologicznych Novozymes. Przem. Ferm. Owoc.-Warz. 12, 10.
Staszewska E., 2008. Zwroty pieczywa i ich zagospodarowanie. Prz. Piek. Cuk. 10, 34–35.
Stecka K., Milewski J.A., Miecznikowski A.H., 1996. Energooszczędna technologia produkcji spirytusu surowego. Przem. Ferm. Owoc.-Warz. 10, 15–19.
Stecka K., Milewski J., Grzybowski R., Miecznikowski A., Łabętowicz J., 1998. Technologia produkcji spirytusu z surowców skrobiowych przyjazna środowisku, energooszczędna i bezodpadowa. Przem. Spoż. 10, 39–42.
Szajewska A., Ceglińska A., 2004. Czerstwienie pieczywa. Prz. Piek. Cuk. 4, 6–7.
Tsarouhas P.H., 2009. Classification and calculation of primary failure mode in bread production
line. Reliab. Eng. Syst. Safe. 94, 551–557.
Vulicevic I.R., Abel-Aal E.-S. M., Mitkal G.S., Lu X., 2004. Quality and storage life of par-baked
frozen breads. Lebensm. Wiss. Technol. 37, 205–213.
Zbieć M.A., 2002. Rozwój produkcji biopaliw szansą dla gorzelni rolniczych. Przem. Ferm. Owoc.-Warz. 5, 38.
WYBRANE ASPEKTY WYKORZYSTANIA ODPADÓW PRZEMYSŁU
PIEKARNICZEGO DO PRODUKCJI BIOETANOLU
Streszczenie. W pracy przedstawiono możliwości wykorzystania odpadów z przemysłu
piekarskiego do produkcji bioetanolu. Z dotychczasowych doniesień wynika, że wraz
z rozwojem piekarstwa przemysłowego wzrosła ilość pieczywa o niskiej wartości stanowiącego produkt odpadowy, który nie może być wykorzystywany jako środek spożywczy.
Odpady te mogą być tanią alternatywą dla tradycyjnych surowców zbożowych w procesie
produkcji etanolu przeznaczonego na paliwo. W pracy opisano przyczyny powstawania
odpadów w piekarniach, zmiany składników mąki podczas wypieku i ich wpływ na proces
zacierania, a także najnowsze osiągnięcia w produkcji etanolu z pieczywa odpadowego.
Słowa kluczowe: pieczywo odpadowe, bioetanol, recykling
nr 575, 2013
nr 575, 2013, 79–89
WPŁYW PRZEWODU NASIENNEGO I PRĘDKOŚCI
ROBOCZEJ SIEWNIKA NA RÓWNOMIERNOŚĆ
WYSIEWU NASION PSZENŻYTA
Piotr Markowski, Andrzej Anders, Zdzisław Kaliniewicz,
Dariusz Choszcz, Ewelina Kolankowska, Mariusz Grodzicki
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
Streszczenie. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu typu i kąta odchylenia od pionu przewodu nasiennego oraz prędkości siewu na równomierność wysiewu
nasion pszenżyta ozimego odmiany Atletico siewnikiem rzędowym „Poznaniak 6” SO43/
/3C-1 z grawitacyjnym transportem nasion, wyposażonym w zespoły wysiewające typu kołeczkowego. Badania polowe przeprowadzono w 2012 roku w gospodarstwie rolnym położonym w północnej części województwa mazowieckiego na glebie kompleksu pszennego
słabego. W badaniach zastosowano agregat uprawowo-siewny składający się z mechanicznego siewnika uniwersalnego i biernego zespołu uprawowego AS30 firmy AGRO-MASZ.
Średnie wartości wskaźnika podłużnej nierównomierności wysiewu, uzyskane dla trzech
typów przewodów nasiennych: spiralnego, teleskopowego i elastycznego gładkiego, przy
stałej ilości wysiewu 184 kg·ha–1 – wynikającej z obsady nasion 390 szt.·m–2, stałej szerokości międzyrzędzi (10 cm) oraz prędkości siewu zmienianej w zakresie 4–12 km·h–1 wyniosły odpowiednio 0,61, 0,59 i 0,57. Analiza wariancji (klasyfikacji potrójnej z interakcją)
uzyskanych wyników nie wykazała istotnego wpływu (α = 0,05) zmiennych niezależnych
na wartość wskaźnika podłużnej nierównomierności wysiewu nasion.
Słowa kluczowe: równomierność wysiewu, nasiona pszenżyta, przewód nasienny
WSTĘP
Wzrost plonowania roślin można osiągnąć nie tylko przez intensywne nawożenie i przygotowanie roli, ale także przez poprawę równomierności rozmieszczenia nasion w glebie. Na równomierność wysiewu, obok właściwości fizycznych nasion, wpływają ilość
Adres do korespondencji – Corresponding author: Piotr Markowski, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, Katedra Maszyn Roboczych i Metodologii Badań, ul. M. Oczapowskiego 11,
10-719 Olsztyn, e-mail: [email protected]
80
P. Markowski, A. Anders, Z. Kaliniewicz i inni
wysiewu, prędkość siewu, szerokość międzyrzędzi oraz cechy konstrukcyjne podzespołów
siewnika, tj. zespołów wysiewających, przewodów nasiennych i redlic [Lejman i Owsiak
1994b, c, Kogut 1998, Rawa i Markowski 2001, Rawa i in. 2005, Bagiński i in. 2006].
Z wymienionych podzespołów siewnika uniwersalnego decydujący wpływ na równomierność wysiewu nasion ma zespół wysiewający. Wpływ przewodu nasiennego na
równomierność wysiewu nasion nie jest do końca jednoznaczny. Jak wykazują badania
[Walczyk 1989, Lejman i Owsiak 1994a, Markowski i in. 2008, Gierz i Kęska 2012],
w przypadku siewu punktowego przewody nasienne pogarszają jakość siewu. Z kolei
przy porcjowym podawaniu nasion w strudze nasiennej przez zespoły wysiewające, przewody nasienne poprawiają równomierność.
Generalnie w siewnikach redlice rozstawione są w dwóch lub w trzech rzędach,
a w związku z tym rzędy przewodów nasiennych są ustawione pod różnym kątem i mają
różną długość. Z badań przeprowadzonych przez Lejmana i Owsiaka [1994a] wynika,
że zmiana kąta pochylenia przewodu nasiennego spowodowana przesunięciem redlicy
o 30 cm (symulowane ustawienie redlicy w pierwszym i w drugim rzędzie) nie wpływa
na zmianę równomierności wysiewu, niezależnie od gatunku wysiewanych nasion. Z kolei wydłużenie przewodu nasiennego powoduje poprawę równomierności siewu nasion.
Podobne wyniki uzyskali Lipiński [2004, 2005] oraz Markowski i inni [2007] przy wysiewie nasion pszenicy. Powyższe badania przeprowadzone były głównie w warunkach
laboratoryjnych, przy skokowo zmienianych długościach przewodu nasiennego czy też
kątach odchylenia przewodu nasiennego od pionu. W warunkach rzeczywistych (dynamicznych) kąt pochylenia, jak również długość przewodów nasiennych nie są stałe, a ich
wartości zmieniają się w sposób ciągły wraz z przemieszczającymi się w pionie, względem zespołów wysiewających, redlicami.
Celem pracy było określenie wpływu typu i kąta pochylenia przewodu nasiennego
oraz prędkości siewu na równomierność rzędowego wysiewu nasion pszenżyta ozimego odmiany Atletico siewnikiem rzędowym „Poznaniak 6” SO43/3C-1 z grawitacyjnym
transportem nasion, wyposażonym w zespoły wysiewające typu kołeczkowego przy zalecanej, przyjętej jako stała, ilości wysiewu 184 kg·ha–1 – wynikającej z obsady nasion
390 szt.·m–2. Przy tak postawionym celu starano się także odpowiedzieć na dwa dodatkowe pytania:
1. Który, z zastosowanych typów przewodów nasiennych (spiralny, teleskopowy czy
elastyczny gładki) wpływa na poprawę równomierności wysiewu nasion?
2. Czy kąt odchylenia od pionu przewodów nasiennych wpływa istotnie na zróżnicowanie wartości średnich wskaźnika nierównomierności podłużnej wysiewu nasion?
OBIEKT I METODYKA BADAŃ
Eksperyment przeprowadzono w 2012 roku w gospodarstwie rolnym położonym
w północnej części województwa mazowieckiego w gminie Żuromin, na glebie kompleksu pszennego słabego i działce o powierzchni 2,3 ha. W badaniach zastosowano agregat
uprawowo-siewny składający się z siewnika uniwersalnego SO43/3C-1 „Poznaniak 6”
z grawitacyjnym transportem nasion i zespołu uprawowego AS30 firmy AGRO-MASZ
(rys. 1). Siewnik wyposażony był w zespoły wysiewające typu kołeczkowego i trzy typy
Wpływ przewodu nasiennego i prędkości roboczej siewnika...
81
przewodów nasiennych: spiralne, teleskopowe i elastyczne gładkie. Celem wyeliminowania wpływu ukształtowania terenu i zmiennych warunków glebowych na jakość siewu, wszystkie przejazdy robocze wykonywano w jednym kierunku, według schematu
pokazanego na rysunku 2. Z każdego przejazdu roboczego siewnika, po wschodach roślin, odczytywano położenie nasion wysianych osiemnastoma zespołami wysiewającymi
Rys. 1.
Fig. 1.
Bierny agregat uprawowo-siewny składający się z siewnika uniwersalnego SO43/3C-1
„Poznaniak 6” i zespołu uprawowego AS30 firmy AGRO-MASZ
Passive cultivation and seeding unit comprising the SO43/3C-1 „Poznaniak 6” generalpurpose drill and the AGRO-MASZ AS30 tillage unit
prędkość siewu – seeding rate [km·h–1]
Rys. 2.
Fig. 2.
Rozmieszczenie przejazdów na polu: 1 – kierunek ruchu agregatu siewnego, 2 – miejsca odczytu równomierności wysiewu nasion, wysiew nasion pszenżyta siewnikiem
SO43/3C-1 „Poznaniak 6” wyposażonym w przewody: 3 – spiralne, 4 – teleskopowe,
5 – elastyczne gładkie
Routes traveled by the drill in the field: 1 – direction of drill movement, 2 – locations at
which sowing uniformity was determined, triticale seeds were sown by the SO43/3C-1
„Poznaniak” 6 drill equipped with: 3 – spiral, 4 – telescopic, 5 – smooth flexible seed
delivery tubes
nr 575, 2013
82
(po sześć przewodów nasiennych każdego typu dostarczających nasiona do redlic rozstawionych w dwóch rzędach – po trzy przewody na każdy rząd redlic). Badania związane
z wyznaczeniem nierównomierności podłużnej wysiewu nasion pszenżyta przeprowadzono na odcinku pomiarowym o długości 2 m, dla każdej przyjętej w badaniach kombinacji
czynników, tj. prędkości roboczej siewnika i zastosowanego typu przewodu nasiennego,
zgodnie z metodyką badań siewników rzędowych zawartą w PN-84/R-55050.
Materiał doświadczalny stanowiły nasiona pszenżyta odmiany Atletico zakupione
w Centrali Nasiennej w Warszawie, oddział w Żurominie, o czystości powyżej 99%, wilgotności 12,9%, zdolności kiełkowania powyżej 95% i masie tysiąca nasion 47,11 g.
Parametry wartości siewnej (zdolności kiełkowania i MTZ) nasion pszenżyta zastosowane w badaniach wykazują, że materiał nasienny był reprezentatywny dla wysiewanej
odmiany.
W badaniach przyjęto następujące czynniki:
1. Stałe:
Q = 184 kg·ha–1 – ilość wysiewu nasion wynikająca z przyjętej obsady 390 nasion·m–2,
sz = 40 mm
– wysokość szczeliny zasilającej w skrzyni nasiennej,
– szerokość szczeliny wysiewającej (roboczej),
sw = 5 mm
mm = 10 cm
– szerokość międzyrzędzi.
2. Zmienne:
vs – 4–12 km·h–1 – prędkość siewu zmieniana co 2 km·h–1,
typ przewodu nasiennego – spiralny, teleskopowy i elastyczny gładki,
α – 5 i 48°
– kąt pochylenia przewodu nasiennego wynikający z ustawienia redlic w pierwszym lub drugim rzędzie.
3. Wynikowe:
δ – nierównomierność dozowania nasion.
Przyjęta ilość wysiewu nasion 184 kg·ha–1, wynikająca z założonej obsady
(390 nasion·m–2 i masy tysiąca nasion – 47,11 g), przy uwzględnieniu zdolności kiełkowania nasion na poziomie 95%, powinna zapewnić obsadę polową (powschodową) na
poziomie 370 nasion·m–2, zgodną z zaleceniami Stacji Hodowli Roślin Danko Sp. z o.o.
(350–380 nasion·m–2).
Wyniki pomiarów poddano analizie statystycznej, w której uwzględniono analizę korelacji liniowej oraz analizę wariancji, stosując klasyfikację potrójną z interakcją.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
W tabeli 1 zestawiono wartości wskaźnika nierównomierności podłużnej wysiewu
nasion pszenżyta. Wartość wskaźnika nierównomierności podłużnej wysiewu nasion zawierała się w zakresie od ok. 0,36 do 1,21, przy czym średnia jego wartość dla całego
eksperymentu wyniosła 0,59 (w tabeli 1 wytłuszczone liczby odnoszą się do wartości, dla
których spełnione są wymagania zawarte w normie PN-84/R-55050). Średnie wartości
wskaźnika podłużnej nierównomierności wysiewu nasion pszenżyta, uzyskane siewnikiem rzędowym wyposażonym w trzy typy przewodów nasiennych ustawionych w stosunku do pionu pod dwoma kątami (5 i 48°), wyniosły od 0,55 – sytuacja badawcza
z zamontowanymi przewodami nasiennymi typu elastycznego gładkiego odchylonymi
83
Tabela 1. Wartości wskaźnika nierównomierności podłużnej δ wysiewu nasion pszenżyta siewnikiem rzędowym „Poznaniak 6” SO43/3C-1 wyposażonym w trzy typy przewodów nasiennych
Table 1. Coefficient of longitudinal sowing irregularity δ of triticale seeds sown by the SO43/3C-1
„Poznaniak 6” row drill equipped with three types of seed delivery tubes
Prędkość robocza
agregatu siewnego
Seeding rate
[km·h–1]
Kąt odchylenia od pionu
przewodów nasiennych
Vertical tilt angle of seed
delivery tube [°]
5
4
48
5
6
48
5
8
48
5
10
48
5
12
48
nr 575, 2013
Typ przewodu nasiennego
Type of seed delivery tube
spiralny
spiral
teleskopowy
telescopic
elastyczny gładki
smooth flexible
0,6040
0,6000
0,6986
0,5254
0,8110
0,4741
0,5493
0,6833
0,4509
0,7007
0,5343
0,5961
0,5084
0,6482
0,4520
0,5270
0,5103
0,6236
0,5249
0,8050
0,6135
0,6749
0,7692
0,5720
0,5126
0,3606
0,5626
0,5330
0,4911
0,6835
0,5138
0,6261
0,5642
0,5820
0,4608
0,4472
0,4582
0,5249
0,5517
0,4551
0,4201
0,5369
0,5686
0,6008
0,6784
0,7187
0,7840
0,5578
0,6735
0,6236
0,5504
0,4313
0,4648
0,6722
0,5357
0,7664
0,7667
0,6722
0,6898
0,5774
0,7795
0,4449
0,4192
0,6261
0,6261
0,4939
0,6532
0,6367
0,6003
0,6867
0,4181
0,5408
0,5908
0,4509
0,7241
0,5747
0,5856
0,4817
0,6939
0,6833
0,6942
0,6753
0,5164
0,5103
1,2105
0,5237
0,5593
0,5686
0,7710
0,4417
84
od pionu o 48° do 0,64 – przy transporcie nasion przewodami spiralnymi ustawionymi
w stosunku do pionu również pod kątem 48° (tab. 2). Wartości odchylenia standardowego
i współczynnika zmienności zawierały się w zakresie od 0,0755 do 0,1792 i od 13,65 do
27,98%, odpowiednio dla elastycznego przewodu gładkiego i spiralnego. Zakresy wskaźników statystycznych, zarówno przy wysiewie nasion przewodem nasiennym elastycznym gładkim, jak i spiralnym uzyskano przy kącie pochylenia przewodów nasiennych
wynoszącym 48°. Z zamieszczonych w tabeli 2 wartości wskaźników statystycznych
(odchylenia standardowego, współczynnika zmienności i wariancji) oraz średniej wartości współczynnika nierównomierności podłużnej wysiewu nasion wynika, że w sytuacji odchylenia przewodów nasiennych typu teleskopowego i elastycznego gładkiego od
pionu o kąt 48° uzyskano pewną poprawę jakości siewu w stosunku do odchylenia o kąt
5°. W przypadku przewodu spiralnego wystąpiła sytuacja odwrotna. Celem sprawdzenia, czy zmiana kąta odchylenia przewodów nasiennych od pionu wpływa istotnie na
poprawę jakości siewu wykonano analizę statystyczną, w której uwzględniono analizę
korelacji oraz analizę wariancji.
Na podstawie analizy korelacji liniowej czynników stwierdzono, że na wartość wskaźnika nierównomierności podłużnej wysiewu nasion pszenżyta siewnikiem SO43/3C-1
„Poznaniak 6”, na poziomie statystycznej istotności α = 0,05, nie wpływa żadna z przyjętych w badaniach zmiennych niezależnych. Bezwzględna wartość współczynników korelacji nie przekroczyła wartości krytycznej, w związku z tym, przy braku możliwości
wyznaczenia statystycznie istotnych równań opisujących wpływ zmiennych niezależnych (kąta pochylenia i typu przewodu nasiennego oraz stosowanej prędkości roboczej
agregatu uprawowo-siewnego) na równomierność podłużną wysiewu nasion pszenżyta,
przeprowadzono analizę wariancji, stosując klasyfikację potrójną z interakcją (tab. 3)
i rozpatrując następujące hipotezy statystyczne:
1. Dla kąta pochylenia przewodu nasiennego:
Hipoteza H0 – średnie wartości nierównomierności podłużnej siewu nasion pszenżyta nie zależą od kąta pochylenia przewodu nasiennego.
2. Dla typu przewodu nasiennego:
Hipoteza H0 – średnie wartości nierównomierności podłużnej siewu nasion pszenżyta nie zależą od typu przewodu nasiennego.
3. Dla prędkości siewu vs:
Hipoteza H0 – średnie wartości nierównomierności podłużnej siewu nasion pszenżyta nie zależą od prędkości siewu.
4. Dla interakcji przyjętych w badaniach zmiennych niezależnych:
Hipoteza H0 – średnie wartości nierównomierności podłużnej siewu nasion pszenżyta nie zależą od przyjętych zmiennych niezależnych.
Dla tak postawionych hipotez H0 rozpatrywano hipotezy alternatywne H1 zakładające
wpływ zmian poszczególnych czynników zmiennych niezależnych na średnią wartość
nierównomierności podłużnej siewu nasion pszenżyta.
Analiza wariancji (tab. 3) wykazała, że nie ma podstaw do odrzucenia podanych
wyżej hipotez H0, zarówno w przypadku kąta pochylenia przewodu nasiennego, typu
przewodu nasiennego, jak także stosowanych prędkości siewu na przeciętną wartość
wskaźnika nierównomierności wysiewu nasion pszenżyta. Ponadto przeprowadzona analiza wariancji z interakcją trzech zmiennych niezależnych, tj. kąta pochylenia przewodu
Elastyczny gładki
Smooth flexible
Teleskopowy
Telescopic
Spiralny
Spiral
Typ przewodu
nasiennego
Type of seed
delivery tube
0,5757
0,5868
0,5529
48
0,6131
5
5
0,6406
48
0,5813
5
Wartość średnia
Average value
48
Kąt odchylenia od
pionu przewodów
nasiennych
Vertical tilt angle of
seed delivery tube
[°]
0,6835
0,7667
0,7840
0,8110
1,2105
0,7795
Wartość
maksymalna
Maximum value
0,4417
0,4192
0,4181
0,3606
0,4313
0,4551
Wartość
minimalna
Minimum value
0,0755
0,1067
0,1094
0,1474
0,1792
0,0906
Odchylenie
standardowe
Standard deviation
Parametry statystyczne – Statistical parameters
13,65
18,18
19,01
24,04
27,98
15,59
Współczynnik
zmienności
Coefficient of
variation [%]
0,0057
0,0114
0,0120
0,0217
0,0321
0,0082
Wariancja
Variance
Tabela 2. Charakterystyka statystyczna nierównomierności podłużnej δ wysiewu nasion pszenżyta siewnikiem rzędowym „Poznaniak 6” SO43/3C-1
wyposażonym w trzy typy przewodów nasiennych
Table 2. Statistical characteristics of longitudinal sowing irregularity δ of triticale seeds sown by the SO43/3C-1 „Poznaniak 6” row drill equipped
with three types of seed delivery tube
86
Tabela 3. Analiza wariancji nierównomierności wysiewu nasion pszenżyta siewnikiem rzędowym
„Poznaniak 6” SO43/3C wyposażonym w trzy typy przewodów nasiennych (klasyfikacja
potrójna – model stały ortogonalny)
Table 3. Variance analysis of longitudinal sowing irregularity of triticale seeds sown by the SO43/
3C-1 „Poznaniak 6” row drill equipped with three types of seed delivery tubes (three-way
ANOVA – constant orthogonal model)
Kąt pochylenia
przewodu
nasiennego
Czynnik A
Vertical tilt angle
of seed delivery
tube
Variable A
[°]
Liczebność
Sample size
Wartość średnia
Average value
1
2
45
0,5937
0,1155
19,45
2
48
45
0,5897
0,1314
22,27
Numer
Number
Prędkość siewu
Czynnik B
Seeding rate
Variable B
[km·h–1]
Liczebność
Sample size
Wartość średnia
Average value
Odchylenie
standardowe
Standard
deviation
Współczynnik
zmienności
Coefficient
of variation
[%]
1
4
18
0,5832
0,0980
16,81
2
6
18
0,5721
0,1114
19,47
3
8
18
0,5706
0,1049
18,39
4
10
18
0,6074
0,1144
18,82
5
12
18
0,6253
0,1752
28,02
Numer
Number
Typ przewodu
nasiennego
Czynnik C
Type of seed
delivery tube
Variable C
Liczebność
Sample size
Wartość średnia
Average value
Odchylenie
standardowe
Standard
deviation
Współczynnik
zmienności
Coefficient
of variation
[%]
1
Przewód spiralny
Spiral
30
0,6110
0,1428
23,37
2
Przewód
teleskopowy
Telescopic
30
0,5944
0,1289
21,69
3
Przewód gładki
elastyczny
Smooth flexible
30
0,5698
0,0924
16,22
Numer
Number
Odchylenie
standardowe
Standard
deviation
Współczynnik
zmienności
Coefficient
of variation
[%]
87
Tabela 3 – cd.
Table 3 – cont.
Wyniki analizy wariancji – Results of variance analysis
Wartość statystyki FA dla czynnika A
Value of statistics FA for variable A
Prawdopodobieństwo przekroczenia wartości FA
Probability that the value of FA will be exceeded
Ponieważ p(F) > α – nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy H0
Since p(F) > α, there are no grounds for rejecting hypothesis H0
Wartość statystyki FB dla czynnika B
Value of statistics FB for variable B
Prawdopodobieństwo przekroczenia wartości FB
Probability that the value of FB will be exceeded
Wartość statystyki FC dla czynnika C
Value of statistics FC for variable C
Prawdopodobieństwo przekroczenia wartości FC
Probability that the value of FC will be exceeded
Wartość statystyki FAB dla kombinacji czynników A × B
Value of statistics FAB for variables A × B
Prawdopodobieństwo przekroczenia wartości FAB
Probability that the value of FAB will be exceeded
Wartość statystyki FAC dla kombinacji czynników A × C
Value of statistics FAC for variables A × C
Prawdopodobieństwo przekroczenia wartości FAC
Probability that the value of FAC will be exceeded
Wartość statystyki FBC dla kombinacji czynników B × C
Value of statistics FBC for variables B × C
Prawdopodobieństwo przekroczenia wartości FBC
Probability that the value of FBC will be exceeded
Wartość statystyki FABC dla kombinacji czynników A × B × C
Value of statistics FABC for variables A × B × C
Prawdopodobieństwo przekroczenia wartości FABC
Probability that the value of FABC will be exceeded
Przyjęty poziom istotności α = 0,05.
Adopted level of significance α = 0.05.
nr 575, 2013
0,0220
0,8824
0,6255
0,6455
0,7817
0,4608
0,8585
0,4925
1,3731
0,2589
0,8405
0,5699
0,6287
0,7514
88
nasiennego, typu przewodu nasiennego i prędkości siewu, nie wykazała ich istotnego
wpływu na przeciętną wartość wskaźnika nierównomierności wysiewu. Można zatem
założyć, że w przyjętym zakresie zmienności zmiennych niezależnych, średnia wartość
wskaźnika nierównomierności wysiewu nasion pszenżyta kształtuje się na stałym poziomie. Uzyskane wyniki potwierdzają wcześniejsze badania Lejmana i Owsiaka [1994a],
Lipińskiego [2004, 2005], Rawy i Markowskiego [2006], Markowskiego i innych [2008]
oraz Markowskiego [2011] o braku wpływu prędkości roboczej agregatu siewnego oraz
zmiany kąta odchylenia przewodów nasiennych od pionu na przeciętną wartość wskaźnika nierównomierności podłużnej wysiewu. Większość z wymienionych wyżej autorów
zajmujących się problematyką równomierności siewu nasion siewnikami rzędowymi nie
stwierdza wpływu ich prędkości roboczej na równomierność wysiewu. W pewnych sytuacjach jednak wykazano wpływ prędkości na jakość siewu [Bondyra i in. 2008]. Trzeba
dodać, że autorzy w badaniach laboratoryjnych badali równomierność wysiewu zespołu
wysiewającego bez stosowania przewodu nasiennego i redlicy.
WNIOSKI
1. Średnie wartości podłużnej nierównomierności wysiewu nasion pszenżyta ozimego odmiany Atletico, uzyskane dla trzech typów przewodów nasiennych: spiralnego,
teleskopowego i elastycznego gładkiego, zamontowanych na siewniku rzędowym „Poznaniak 6” SO43/3C-1, przy ustalonej ilości wysiewu (184 kg·ha–1), stałej szerokości
międzyrzędzi oraz prędkości roboczej siewnika w zakresie 4–12 km·h–1, wyniosły odpowiednio 0,61, 0,59 i 0,57.
2. Z analizy wariancji wynika, że wpływ przyjętych zmiennych niezależnych (kąt
odchylenia przewodu nasiennego od pionu, typ przewodu nasiennego i prędkość robocza
siewnika) na nierównomierność podłużną siewu nasion pszenżyta siewnikiem rzędowym
„Poznaniak 6” SO43/3C-1, przy wynikającej z wymagań agrotechnicznych stałej ilości
wysiewu nasion (184 kg·ha–1) i stałym rozstawie rzędów (10 cm) można uznać za nieistotny.
LITERATURA
Bagiński T., Markowski P., Rawa T., 2006. Influence of selected factors on irregularity of spring
barley seeds dosage using the press drill seeder. Technical Science, Pap. and Rep. 9,
5–11.
Bondyra R., Markowski P., Rawa T., 2008. Wpływ wybranych czynników na nierównomierność
dozowania nasion pszenżyta wybranym kołeczkowym zespołem wysiewającym. Inżynieria Rolnicza 2 (100), 7–14.
Gierz Ł., Kęska W., 2012. Badania symulacyjne i laboratoryjne czasu transportu ziarna rzepaku
w przewodzie nasiennym siewnika. Journal of Research and Applications in Agricultural
Engineering 57 (2), 73–78.
Kogut Z., 1998. Ocena typów zespołów wysiewających jako podstawa doboru siewników uniwersalnych do różnych warunków eksploatacyjnych. Prace Naukowo-Badawcze IBMER 2,
5–58
89
Lejman K., Owsiak Z., 1994a. Analiza konstrukcji przewodu nasiennego w aspekcie podłużnej
nierównomierności wysiewu. Roczniki Nauk Rolniczych, T. 80-C-1, 143–149.
Lejman K., Owsiak Z., 1994b. Badania elastycznych gumowych przewodów nasiennych. Roczniki
Nauk Rolniczych, T. 80-C-1, 135–141.
Lejman K., Owsiak Z., 1994c. Badania podłużnej nierównomierności wysiewu siewników rzędowych. Roczniki Nauk Rolniczych, T. 80-C-1, 127–133.
Lipiński A., 2004. Ocena równomierności podłużnej rzędowego siewu nasion pszenicy. Inżynieria
Rolnicza 4 (59), 61–67.
Lipiński A., 2005. Wpływ dawki nasion i prędkości siewnika na równomierność rzędowego siewu
nasion pszenicy. Inżynieria Rolnicza 1 (61), 93–99.
Markowski P., 2011. Wpływ wybranych czynników na równomierność wysiewu nasion żyta siewnikami rzędowymi. Inżynieria Rolnicza 4 (129), 227–235.
Markowski P., Rawa T., Lipiński A., 2008. Wpływ wybranych czynników na równomierność dozowania i wysiewu nasion pszenicy kołeczkowym zespołem wysiewającym. Inżynieria
Rolnicza 5 (103), 103–109.
Markowski P., Rawa T., Warych G., 2007. Próba określenia wpływu przewodu nasiennego i redlicy siewnika na równomierność wysiewu nasion pszenicy. Inżynieria Rolnicza 7 (95),
137–143.
PN-84/R-55050: 1985 Metody badań siewników polowych rzędowych i rzutowych.
Rawa T., Markowski P., 2001. Analiza kołeczkowych zespołów wysiewających w aspekcie ich
konstrukcji i równomierności dozowania nasion. Inżynieria Rolnicza 13 (33), 383–389.
Rawa T., Markowski P., 2006. Wpływ wybranych czynników i procedury pomiaru na kształtowanie
się wskaźnika nierównomierności podłużnej wysiewu nasion bobiku. Inżynieria Rolnicza
4 (79), 121–127.
Rawa T., Markowski P., Lipiński A., 2005. Próba określenia wpływu parametrów roboczych kołeczkowego zespołu wysiewającego oraz szerokości międzyrzędzi i prędkości siewu na
równomierność dozowania nasion pszenicy. Inżynieria Rolnicza 6 (66), 75–83.
Walczyk J., 1989. Wpływ przewodu nasiennego w siewniku precyzyjnym MG-6 na dokładność
rozmieszczenia nasion w rzędzie. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 365, 181–189.
THE EFFECT OF THE SEED DELIVERY TUBE AND DRILL SEEDING RATE
ON THE UNIFORMITY OF TRITICALE SEED DISTRIBUTION
Summary. This study analyzes the effect of the type and vertical tilt angle of the seed
delivery tube and the seeding rate of the SO43/3C-1 „Poznaniak 6” row drill with gravity
dispersal, equipped with a pin feed mechanism, on the uniformity of distribution of triticale
seeds cv. Atletico. A field experiment was performed in 2012 in a farm with a weak wheat
complex in the northern part of the Region of Mazowsze. A seeding and cultivation unit
comprising a mechanical drill and the AGRO-MASZ AS30 passive tillage unit was used
in the experiment. The average values of the coefficient of longitudinal sowing irregularity
for three types of seed delivery tubes (spiral, telescopic and smooth flexible) at constant
seeding quantity of 184 kg·ha–1, sowing density of 390 seeds·m–2, constant spacing between rows (10 cm) and seeding rate of 4–12 km·h–1 were determined at 0.61, 0.59 and
0.57, respectively. The results were analyzed by three-way ANOVA which revealed that
independent variables had no significant influence (α = 0.05) on longitudinal irregularity
of sowing.
Key words: sowing uniformity, triticale seeds, seed delivery tube
nr 575, 2013
nr 575, 2013, 91–105
PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES OF SPRAY DRIED
HONEY PREPARATIONS*
Katarzyna Samborska, Bogusława Bieńkowska
Warsaw University of Life Sciences
Summary. The aim of work was to characterise the physical and chemical properties of
spray dried honey preparations and the changes in these properties during storage. Spray
drying was performed at inlet air temperature 160 and 200°C, atomising disk speed 32 000
and 38 000 rpm, with the use of two types of carriers: dextrin and maltodextrin. The resulting powders had the desirable physical properties: low water content and activity, complete
solubility and low cohesiveness. The powders produced with the use of dextrin had higher
hygroscopicity and poorer solubility, they were also characterised by the highest water
absorption during storage. Powders obtained with the use of reduced atomisation speed
were the most stable in terms of water absorption and the changes of hygroscopicity during
storage. Solubility of all powders was stable during storage.
Key words: honey, spray-drying, carriers, atomisation speed, hygroscopicity, bulk density
INTRODUCTION
Since honey is usually a supersaturated sugar solution, the characteristic property of
this product is the susceptibility for spontaneous crystallisation. During crystallisation
a certain amount of free water is released from the material, which contributes to the
creation of an environment beneficial to microbial growth and fermentation. Moreover,
crystallised honey is often not accepted by consumers, and in its natural liquid form is
difficult in trade and handling. The use of honey in a powder form greatly reduces these
*The research was funded by The National Science Centre (Poland) under Grant No. N312
267 140.
Corresponding author – Adres do korespondencji: Katarzyna Samborska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa,
92
K. Samborska, B. Bieńkowska
problems. Dried honey, like the powders produced after drying of fruit juices, can be used
for direct consumption, applied as an additive to a range of food products such as yogurts,
beverages, sauces, edible coatings, snacks, as well as dietary supplements.
The use of dried honey as an additive for cakes and breads enhance their attractiveness, improves their flavour, colour, aroma, texture and helps to maintain high product
quality. According to Ram [2011] honey powder may be used as a substitute for sucrose
to be added during bread baking. The use of dried honey in certain types of candy, such as
honey nougats, sponges, and caramels would eliminate the flavour damaging high-temperature cooking that is otherwise necessary to remove water in their preparation [Hebbar et al. 2008]. Antony et al. [2006] tested the addition of honey to turkey breast meat
before processing to retard production of oxidation products related to off-flavour. The
addition of honey enhanced the oxidative stability of meat, as indicated by lower TBA
values, hexanal content, and oxidative stability index. The presence of honey decreases
the amount of oxidized off-flavour volatiles produced and strongly points to an antioxidative effect of honey in processed turkey meat. Greater stability and product quality for
processed meat with added honey can lead to better consumer acceptance, benefiting the
poultry meat industry.
Honey as a product of high content of glucose and fructose is a difficult material to
dry, which is mainly due to low glass transition temperature Tg of these sugars. During
drying the material remains in the form of syrup or sticky particles, even at low water
content [Tonon et al. 2009]. The main method to avoid this undesirable effect is the addition of carriers characterised by high Tg values, such as starch, maltodextrin, gum Arabic
[Goula and Adamopoulos 2010]. The selection of appropriate drying parameters is also
very important. In the recent literature a few examples of works on the drying of honey
can be found. Cui et al. [2008] proposed a method of microwave-vacuum drying and
found that the best drying parameters, resulting in a material with a water content of 3%,
were the pressure of 30 mbar and a thickness of less than 8 mm. The content of sugars
and aromatic substances did not change after the drying process. Sahu [2008] carried out
vacuum drying (710–750 mm Hg, 70°C) of honey using maltodextrin as drying agent,
glycerol monostreate as flowability agent and tricalcium phosphate as anti-caking agent.
Amounts of additives required to reduce powder stickiness and caking and increase powder flowability were optimized based on the commercially available honey powder properties. The products obtained in these works were not in a form of powder immediately
after drying and required additional treatment to impart flowability. A preferred form of
powdered honey can be obtained after spray drying with the addition of suitable carrier
substances [Yoshihide and Hideaki 1993, Hebbar et al. 2002, Samborska et al. 2011,
Jedlińska et al. 2012, Samborska and Czelejewska 2012]. Spray drying is a method that,
in addition to the primary objective – the removal of water, also allows microencapsulating labile substances present in the dried product.
The aim of present work was to investigate the influence of spray-drying conditions
and the kind of carrier material used on the physical and chemical properties of dried
honey preparations and changes in these properties during storage.
Physicochemical properties of spray dried honey preparations
93
MATERIALS AND METHODS
Materials
Basic research material was multifloral honey derived directly from the apiary in
Supraśl. Two types of carriers were applied: dextrin and maltodextrin DE 9,6 (Hortimex,
Poland).
Technological methods
Preparation of solutions for drying. Solutions intended for drying consisted of honey
and carrier (dextrin or maltodextrin) in the dry matter mass ratio 1 : 1, the rest were completed with distilled water, so that the resulting solution had a concentration of 20% dry
basis. Ingredients were mixed using a mechanical stirrer to obtain a uniform solution.
Drying. The prepared solutions were spray dried using a laboratory spray drier (Anhydro, Denmark) at inlet air temperature 160 and 200°C, atomising disk speed 38 000 and
32 000 rpm. Variants of experiments performed are shown in Table 1.
Storage. After drying the samples were stored 9 weeks at 25°C in sealed plastic
bags.
Table 1. Experimental plan for spray drying of honey with dextrin and maltodextrin
Tabela 1. Plan eksperymentów suszenia rozpyłowego roztworów miodu z dekstryną i maltodekstryną
Variant
Wariant
Air temperature
Temperatura powietrza
[°C]
inlet
wlotowego
outlet
wylotowego
Atomisation speed
[rpm]
Szybkość obrotowa
dysku [obr./min]
Feed rate
Szybkość zasilania
surowcem [cm3·s–1]
D160
160
95
38 000
0.42
D200
200
102
38 000
0.42
M160
160
96
38 000
0.42
M200
200
106
38 000
0.42
M160*
160
91
32 000
0.42
M200*
200
99
32 000
0.42
Analitical methods
Water content. Determination of water content in honey was performed by refractometric method [PN-88/A-77626]. Determination of water content in the powders was
carried out by an oven method: approximately 1 g of powder was dried at 105°C/4 h. The
change in weight after treatment caused by water loss was expressed in percent by weight
[Chegini and Ghobadian 2005].
Water activity. The water activity of powders was measured using Hygroskop DT
(Rotronic, Switzerland).
nr 575, 2013
94
Bulk loose and tapped density. Loose dL and tapped dT bulk densities of powders
were measured using an automatic tapper STAV (Engelsmann AG, Germany) by determining the volume occupied by 100 g of powder (tapped density after 100 taps).
Cohessivieness. Cohesiveness of the powders was evaluated in terms of Hausner
ratio (HR), calculated from the bulk loose (dL) and tapped (dT) densities: HR = dT/dL.
Apparent density. Apparent density of the spray-dried powders was analysed using
helium pycnometer Stereopycnometer (Quantachrome, Germany).
Hygroscopicity. Approximately 1 g samples of powder were placed in a desiccator under the following conditions: 25°C and 75% relative humidity (saturated NaCl
solution). The gain in weight after 2 h was recorded, the hygroscopicity was expressed
as the amount of water absorbed by 1 g of powder solids [Goula and Adamopoulos
2010].
Solubility. The solubility of powders was carried out by adding 2 g of the material
to 50 ml of distilled water in a low form glass beaker 100 ml. The mixture was agitated
with a magnetic stirrer at 890 rpm (stirring bar 4 mm × 10 mm), the time required for
the material to dissolve completely was recorded [Goula and Adamopoulos 2010].
Amylolytic enzymes activity. Diastase activity in fresh honey was measured photocolorimetrically according to the Schade method presented in the Harmonised Methods
of the International Honey Commission [Bogdanov 2002], based on the hydrolysis of
the starch present in a standard starch solution by a diastase contained in honey during
1 h at 40°C. The remaining starch was measured by quantifying the color developed
by reaction with iodine. Diastase activity was expressed as a diastase number DN in
Shade scale.
A procedure for the measurement of the activity of amylolytic enzymes in a dried
honey preparation was presented by Samborska and Czelejewska [2012], but in their
work gum Arabic was used as a carried for spray drying. In the current work, because
of the use of dextrin and maltodextrin, which are the substrates for amylolytic enzymes,
the procedure had to be modified. The determination was based on the hydrolysis of the
starch present in a powder (coming from dextrin or maltodextrin). The remaining starch
was measured by quantifying the color developed by reaction with iodine. Enzymes
activity was expressed as the amount of starch hydrolysed by enzymes coming from 1
g of powder solids during 1 h reaction at 40°C.
Microphotographs. Powders were suspended on a slide in isopropanol and covered
with a coverglass. Microphotos of powders were taken at magnifications 10× and 40×
by stereoscopic microscope MST 131 (PZO, Poland) cooperating with a digital camera
and software MultiScan.
Statistical methods
All results were obtained in duplicate and statistically analysed by analysis of variance, using software Statgraphics Centurion XV. The multiple range tests with least significant difference, with significance level 0.05, were applied.
95
RESULTS AND DISCUSSION
Honey characteristics
Water content in fresh honey was 19.6%, this result met the requirements from the
legislation related to honey: Polish Standard [PN-88/A-77626], Codex Alimentarius
[Anon 1981] and Council of European Union Directive [Anon 2002], because it did not
reach the maximum allowable level (20%). Diastase activity, which is a measure of amylolytic enzymes in honey, in fresh honey was 13.9, so it was higher than a minimum level
required by standards.
The properties of dried honey preparations after drying
Water content and activity. Water content of the powders obtained after spray drying
of honey solutions ranged from 1.0 to 2.1% (Fig. 1A), and water activity ranged from
0.055 to 0.125 (Table 2). The values were typical for spray dried sugar-rich products, such
as fruit juices and honey. In a study conducted by Nurhadi et al. [2012] water content of
honey powder spray dried with maltodextrin (carrier to honey ratio 1 : 1) was 2.3%, while
the use Arabic gum as a carrier gave water content 4.4%. Samborska et al. [2011] after
drying of 20 and 30% honey solutions with maltodextrin obtained the products which
contained 0.9 and 1.1% of water, and which had water activity 0.027 and 0.028 respectively.
A
B
2.0
a
1.5
a
ab
0.5
0
16
D
Rys. 1.
a
a
1.0
0.0
Fig. 1.
1.60
b
2.5
00 60 00 0* 0*
D2 M1 M2 M16 M20
Water content
Zawartość wody [g·cm–3]
Water content [%, mass]
Zawartość wody [%, masa]
3.0
a
1.55
1.50
ab
1.45
ab
ab
1.40
ab
b
1.35
1.30
1.25
60
D1
00 160 200 60* 00*
M M M1 M2
D2
Water content (A) and apparent density (B) of spray dried honey preparations, mean
values followed by a different letter were significantly different at p < 0.05 (symbols as
described in Table 1)
Zawartość wody (A) i gęstość pozorna (B) suszonych rozpyłowo preparatów miodowych, wartości średnie oznaczone inną literą były istotnie różne przy p < 0,05 (symbole
wariantów suszeń zgodne z tabelą 1)
nr 575, 2013
96
Table 2. Physical properties of spray-dried honey preparations
Tabela 2. Właściwości fizyczne suszonych rozpyłowo preparatów miodowych
Water activity
Aktywność
wody
Bulk density
Gęstość nasypowa
[g·cm–3]
loose
luźna dL
tapped
utrzęsiona dT
Hausner
Ratio
Współczynnik
Hausnera
Hygroscopicity
Solubility
[g·g–1 solids]
RozpuszczalHigroskopijność
ność
[s]
[g·g–1 s.s.]
D160
0.059 ±0.015a
0.46 ±0.01a
0.54 ±0.01a
1.18 ±0.01b
0.041 ±0.001b
59 ±10b
D200
0.055 ±0.016a
0.56 ±0.03b
0.63 ±0.01b
1.12 ±0.02ab
0.031 ±0.002a
148 ±11c
M160
a
a
a
ab
a
37 ±2a
ab
61 ±4b
a
M200
0.069 ±0.006
a
0.077 ±0.007
b
M160*
0.125 ±0.025
M200*
0.084 ±0.003a
0.41 ±0.01
ab
0.52 ±0.04
ab
0.47 ±0.01
ab
0.54 ±0.02
ab
1.15 ±0.01
a
1.05 ±0.04
ab
0.030 ±0.006
0.034 ±0.001
0.51 ±0.01
0.57 ±0.01
1.11 ±0.01
0.027 ±0.003
57 ±5b
0.44 ±0.02a
0.50 ±0.02a
1.15 ±0.02ab
0.026 ±0.003a
28 ±7a
a–c
– mean values followed by a different letter were significantly different (p < 0.05)
a–c
– wartości średnie oznaczone inną literą były istotnie różne przy p < 0,05
The lowest water content and activity was in variant D200, and the highest in variant
M160*. In variants D160, D200, M160 and M200 the variable parameter was the kind of
carrier and the inlet air temperature. Analysis of variance showed no significant effect of
these two parameters on the water content and activity in powders. On the contrary, the
change of atomisation speed significantly affected the powders water content and activity
(compare M160 with M160* and M200 with M200*). Reducing this speed resulted in
increased water content and activity in the powders. It was the result of the fact that the
lower the atomisation speed, the larger droplets are formed, resulting in deterioration of
heat and mass transfer conditions, so powder particles contain more water [Masters 1991,
Rodriguez-Hernandez et al. 2005].
Bulk density. Bulk and tapped density of the powders obtained after spray drying of
honey solutions ranged from 0.41 to 0.56 g·cm–3 and from 0.47 to 0.63 g·cm–3 respectively
(Table 2). In Goula and Adamopoulos’ [2010] study the bulk density of powders obtained
after spray drying of orange juice with the addition of maltodextrin was between 0.14 and
0.41 g/ml, while Jedlińska et al. [2012] after spray drying of honey solutions with maltodextrin obtained values from 0.48 to 0.51 g·cm–3. The lowest bulk density was in variant
M160, and the highest in variant D200. Inlet air temperature had a significant impact on
the bulk density, but only when dextrin was used. This dependence could arise from the
fact that the loose bulk density is strongly linked to the water content of the powder. The
higher the humidity (and such samples were obtained after drying at lower temperatures),
the more particles are combined into larger clusters, leaving open spaces between them,
which in turn lowers the bulk density [Goula and Adamopoulos 2005]. Although lower
values of bulk density were obtained with maltodextrin, the differences were not significant. The influence of atomisation speed was also not significant.
Cohessivieness. Hausner ratio (HR) values of obtained powders ranged from 1.05 to
1.18 (Table 2). According to the classification given by Geldart et al. [1984] powders of
HR below 1.25 are classified as low cohesive. Cohesiveness of powders determines their
consistency and flow properties – the lower the cohesiveness the better the flowability of
97
powders [Domian and Poszytek, 2005]. The highest value of HR (but still below 1.25)
showed the sample D160, while the smallest was for sample M200, the difference between these two values was the only significant difference. Samborska et al. [2011] in the
studies on spray drying of honey solutions maltodextrin at 180°C, received powders with
an average cohesiveness as the HR values ranged from 1.2 to 1.4.
Apparent density. Apparent density of the powders obtained after spray drying of
honey solutions ranged from 1.37 to 1.54 g·cm–3 (Fig. 1B). The highest density had the
variant D160, the value was the smallest in variant M200*, and the difference between
these two values was the only significant difference. Abadio et al. [2004], drying the pineapple juice, obtained an average value of powder particles apparent density 1.52 g·cm–3.
Jedlińska et al. [2012] described the physical properties of multifloral honey spray dried
with the addition of maltodextrin (20 and 30% solids solutions). The apparent density of
powders particles was in a range between 1.32 and 1.43 g·cm–3.
Hygroscopicity. Hygroscopicity of the powders ranged from 0.026 to 0.041 g·g–1 solids (Table 2). Analysis of variance showed a significant effect of the type of carrier and
drying parameters on this parameter. The most susceptible to moisture absorption sample
was D160, while the lowest hygroscopicity was obtained in the variant M200*. The relationship between the drying temperature and hygroscopicity was significant only when
the dextrin was used, and the type of carrier affected the hygroscopicity significantly only
in case of drying temperature 160°C. The lowest values of hygroscopicity were recorded
in variants performed with the application of reduced atomisation speed. This relationship is likely to be associated with an increase in particle size in these variants, leading to
reduction of total powder surface through which the water may be absorbed.
In a study by Goula and Adamopoulos [2010], on orange juice spray drying with
maltodextrin (inlet air temperature 110–140°C), the powders hygroscopicity ranged from
0.040 to 0.065 g·g–1 solids. The authors found that the inlet air temperature increase leads
to lower hygroscopicity, which is consistent with some results obtained in a current work.
Rodriguez-Hernandez et al. [2005] worked on spray drying of cactus juice with maltodextrin at inlet air temperature 205 and 225°C and obtained hygroscopicity between
0.036 and 0.049 g·g–1 solids. No relationship was found between the concentration of
maltodextrin and hygroscopicity.
Solubility. The powders obtained by spray drying honey solutions were easily reproducible in water and completely soluble. Solubility ranged from 28 to 148 s (Table 2). The
shortest time in which the powder was dissolved completely achieved sample M200*,
and the longest – sample D200. Analysis of variance revealed the significant effect of drying parameters and the type of carrier on the solubility of powders. The powders obtained
after drying at higher temperature had poorer solubility (except powders dried at lower
atomisation speed), and the time required for complete dissolution of powders containing maltodextrin was significantly shorter than those obtained with the use of dextrin.
Atomisation speed also contributed significantly to the value of the solubility, but this
correlation was not ambiguous.
Goula and Adamopoulos [2005], who studied the properties of spray dried tomato
powder, received longer times needed to dissolve the same amount of powder: from 121
to 245 s. They found that increasing inlet air temperature results in better powder solubility, what was proven in case of a pair of powders M160* and M200*. Moreover, accordnr 575, 2013
98
Amount of hydrolysed starch
Ilość zhydrolizowanej skrobi [g]
ing to these researchers, the lower the moisture content of the powders the better is the
solubility. In the current work an inverse relationship was observed: the powder D200
with the lowest water content was characterised by the worst solubility.
Amylolytic enzymes activity. The amount of starch hydrolysed during the deterimantion of the activity of amylolytic enzymes in dried honey preparations varied from to
0.008 to 0.112 g (Fig. 2). The increase of drying temperature and decrease of atomisation
speed resulted in decreased enzymes activity, but the differences were not statistically signifficant due to high values of standard deviations, which suggest that the applied method
for the determination of amylolytic enzymes activity was not perfect. The main problem
in this procedure is the fact that the carrier materials used (dextrin and maltodextrin) are
the substrates for amylolytic enzymes. Dextrin and maltodextrin can behave different
as an enzymatic reaction substrate. Moreover, it is not sure that in every powder sample
weight taken to the determination the ratio of honey to substrate was the same, what can
cause high differences in the obtained results. In addition, it is not possible to compare
the activity of enzymes before and after drying, due to the fact that the procedure is different, cause in case of dried preparations the substrate comes from the dried products.
Due to these reasons there is still a need to work on the improvement of the determination
method. In other work on honey drying [Nurhadi et al. 2012] authors show the results
of diastase activity in dried honey powders, but they do not descbibe the procedure for
this determination. Higher value obtained in powder compared to fresh honey can suggest thet the procedure was also not correct. Samborska et al. [2012] presented also the
results of diastase activity in spray dried honey preparatons, but in this case the carrier
used for drying was Arabic gum, which is not a substrate for amylolytic enzymes present
in honey. In this work the values of diastase activity in spray dried products
a
0.16
were at the same level as in fresh hona
eys (multifloral and rape honey). The
a
0.12
authors explain that it was the effect of
a
well-known fact that removal of water
enhances enzymes thermal stability by
0.08
reducing the freedom of movement of
a
the protein molecules and thus inhibit0.04
ing conformational changes, leading to
a
activity deterioration. Therefore, dur0.00
ing spray drying, when the water evap60 200 160 200 60* 00*
oration is very fast, heat stability of
1
2
D
D
M M1
M
M
enzymes rapidly increase as a result of
Fig. 2. Amount of starch hydrolysed during the
water removal. Nevertheless the above
deterimantion of the activity of amylodescribed problems, it can be concludlytic enzymes in dried honey preparaed that spray drying is a method which
tions (variants as described in Table 1)
preserve the enzymatic activity of honRys. 2. Ilość skrobi zhydrolizowanej w czasie
ey, the degree of this preservation deoznaczania aktywności enzymów amypends on drying parameters, and there
lolitycznych w suszonych rozpyłowo
is a need for further work to improve
preparatach miodowych (symbole wathe determination method.
riantów suszeń zgodne z tabelą 1)
99
Microphotographs. Microscopic images of powders particles directly after drying are
shown in Fig. 3 and 4. Particles of dried honey preparations had a spherical shape with a
smooth surface and different sizes. The local clusters of particles were formed, but particles were not stuck together. The use of dextrin and reduction of the atomisation speed
resulted in larger particles of powder (Fig. 4). This relationship (the lower the atomisation
speed, the larger droplets are formed) was presented before etc. by Masters [1991] and
Rodriguez-Hernandez et al. [2005].
Fig. 3.
Rys. 3.
Fig. 4.
Rys. 4.
The particles of powders obtained by spray drying of honey solutions with dextrin and
maltodextrin (symbols as described in Table 1), mag. 10×
Cząstki proszków otrzymanych poprzez suszenie rozpyłowe roztworów miodu z dekstryną i maltodekstryną (symbole wariantów suszeń zgodne z tabelą 1), pow. 10×
maltodextrin (symbols as described in Table 1), mag. 40×
Cząstki proszków otrzymanych poprzez suszenie rozpyłowe roztworów miodu z dekstryną i maltodekstryną (symbole wariantów suszeń zgodne z tabelą 1), pow. 40×
nr 575, 2013
100
The properties of dried honey preparations after storage
Water content and activity. Water content and activity of honey powders significantly increased during the storage period (Fig. 5). Moisture content after 9 weeks of storage ranged from 1.8 to 2.9%, water activity was between 0.151 and 0.215. There was a
strong relationship between the kind of carrier, atomisation speed and the intensity of
water absorption. The highest relative change in water content after 9 weeks of storage
was observed in case of dextrin/honey powders, while minimum water absorption was
in case of maltodextrin/honey powders dried at reduced atomisation speed. This correlation could be caused by the increase of particle size of powders obtained with the use
of reduced atomisation speed. According to Unde et al. [2011] particle size is inversely
related to moisture absorption: in case of jaggery powder the maximum moisture increase after 6 months of storage was observed for fine jaggery powder while minimum
water absorption was observed in coarse particle sized jaggery powder.
There was also a strong relationship between the initial water content and the relative water content increase during storage. Sample D200, which had the lowest water
content directly after drying, had the highest water content increase after storage, while
A
B
0.25
3.5
0.20
2.5
Water activity
Aktywność wody
Water content [%, mass]
Zawartość wody [%, masa]
3.0
2.0
1.5
1.0
0.0
0.00
0
3
6
9
Storage time [weeks]
Czas przechowywania [tygodnie]
Rys. 5.
0.10
0.05
3.5
Fig. 5.
0.15
0
3
6
9
Storage time [weeks]
Czas przechowywania [tygodnie]
Water content (A) and water activity (B) changes during storage of spray dried honey
preparations D160 (■), D200 (□), M160 (▲), M200 (∆), M160* (●), M200* (○), mean
values after 9 weeks of storage followed by a different letter were significantly different
at p < 0,05
Zmiany zawartości wody (A) i aktywności wody (B) w czasie 9 tygodni przechowywania
suszonych rozpyłowo preparatów miodowych D160 (■), D200 (□), M160 (▲), M200
(∆), M160* (●), M200* (○), wartości średnie oznaczone inną literą były istotnie różne
przy p < 0,05
101
the sample M160* of the highest water content after drying had the lowest water absorption properties.
The course of water content and water activity increase during storage was different.
In case of water content, there was a stabilisation between 3 and 6 weeks of storage, all
values recorded after 6 weeks were lower than after 3 weeks. On contrary, the increase
of water activity during storage was more regular. There are too possible reasons for
the increase of water activity in powders during storage. The first is connected with the
increase of water content, and the second is connected with the crystallisation of substances which are in the amorphous state after drying. Usually fast evaporation in spray
drying produces the particles in the amorphous form. During the phase transition from
the amorphous state to the crystalline state some amount of water is released, causing
the increase of water activity, even if water content is stable [Truong et al. 2005, Das
and Langrish 2012). This phenomenon could be responsible for the differences in water
content and water activity increase observed, especially in samples M160* and M200*.
The water content in these samples was the most stable during storage, while the increase of water activity was as high as in other samples.
Microphotographs. Micro images of powders particles after 9 weeks of storage are
shown in Fig. 6 and 7. Comparing the morphology and particle size of powders obtained directly after drying and after 9 weeks of storage, it is clear that the storage had
an impact on the structure of the powders. After storage particles stick together to form
larger clusters, what could be a result of the creation of liquid bridges between particles
due to crystallisation, which cause a release of excess water from the amorphous material [Das and Langrish 2012].
Fig. 6.
Rys. 6.
maltodextrin after 9 weeks of storage (symbols as described in Table 1), mag. 10×
Cząstki proszków otrzymanych poprzez suszenie rozpyłowe roztworów miodu z dekstryną i maltodekstryną po 9 tygodniach przechowywania (symbole wariantów suszeń
zgodne z tabelą 1), pow. 10×
nr 575, 2013
102
Fig. 7.
Rys. 7.
maltodextrin after 9 weeks of storage (symbols as described in Table 1), mag. 40×
Cząstki proszków otrzymanych poprzez suszenie rozpyłowe roztworów miodu z dekstryną i maltodekstryną po 9 tygodniach przechowywania (symbole wariantów suszeń
zgodne z tabelą 1), pow. 40×
Hygroscopicity and solubility. The changes of hygroscopicity and solubility of honey
powders during storage are presented in Table 3. The kind of the carrier material and the
drying parameters had a significant effect on the course of these changes. After 9 weeks of
storage the most hygroscopic were samples containing dextrin (D160 and D200). Maltodextrin/honey samples dried at higher atomisation speed (M160 and M200) had medium
hygroscopicity, while the lowest values were obtained for maltodextrin/honey samples
Table 3. Physical properties of spray – dried honey preparations during storage
Tabela 3. Właściwości fizyczne perparatów miodowych suszonych rozpyłowo w czasie przechowywania
Hygroscopicity [g·g–1 solids]
Higroskopijność [g·g–1 s.s.]
Solubility
Rozpuszczalność [s]
Storage time
[weeks]
Czas przechowywania
[tygodnie]
3
6
9
3
6
9
D160
0.092 ±0.010c
0.042 ±0.006a
0.068 ±0.015d
59 ±5ab
61 ±3ab
59 ±4ab
D200
0.077 ±0.006bc
0.037 ±0.007a
0.054 ±0.012cd
135 ±28c
113 ±11c
124 ±12c
M160
bc
a
bc
M200
M160*
M200*
0.085 ±0.005
0.072 ±0.010
b
0.033 ±0.002
a
0.027 ±0.001
a
0.037 ±0.010
a
0.034 ±0.009
a
0.044 ±0.007
a
0.038 ±0.007
0.046 ±0.003
abc
0.038 ±0.001
a
0.028 ±0.007
ab
0.031 ±0.002
ab
43 ±8
b
67 ±12
ab
51 ±3
a
39 ±9
a–d
– mean values followed by a different letter were significantly different (p < 0.05)
a–d
– wartości średnie oznaczone inną literą były istotnie różne przy p < 0,05
a
35 ±3a
b
75 ±8b
ab
41 ±2ab
ab
49 ±5ab
36 ±5
68 ±4
38 ±3
43 ±6
103
dried at decreased atomisation speed (M160* and M200*). All samples dried with the
use of higher atomisation speed showed the maximum hygroscopicity after 3 weeks of
storage, and after 6 weeks the values decreased to the same level as for variants M160*
and M200*. In general, amorphous materials have high hygroscopicity and a thermodynamic tendency to convert to a crystal lattice. During crystallisation some amount of
water trapped in the molecular arrangement is released, what leads to the water activity
increase and hygroscopicity decrease [Das and Langrish 2012]. This phenomenon was
probably the reason for a sudden change of hygroscopicity of samples D160, D200, M160
and M200 observed between 3 and 6 week of storage. Variants M160* and M200* were
in general less hygroscopic, probably due to inversed relationship between particle size
to moisture absorption.
The solubility of honey powders was stable during storage, after 9 weeks it ranged
from 35 to 124 s (Table 3). The longest time in which the powder was dissolved completely was recorded, the same as directly after drying, for sample D200. The relationships between the kind of carrier, drying parameters and solubility were similar as observed after drying: the powders obtained after drying at higher temperature had poorer
solubility, the time required for complete dissolution of powders containing maltodextrin
was significantly shorter than those obtained with the use of dextrin.
CONCLUSIONS
1. Spray drying can be used to produce honey preparations in a powder form characterised by good physical properties: low water content and activity, low cohesiveness and
hygroscopicity, complete solubility.
2. Dry honey preparations obtained with the use of dextrin as a carrier material have
higher hygroscopicity and worse solubility than those obtained with maltodextrin. These
powders are also the most susceptible for water absorption during storage.
3. The atomisation speed has the biggest impact on the powder properties during storage. Powders obtained with the use of reduced atomisation speed are the most stable in
terms of water absorption and the changes of hygroscopicity during storage.
4. Taking into account the properties of powders after drying and during storage, the
best properties have maltodextrin/honey powders dried at reduced atomisation speed.
5. The method for the determination of amylolytic enzymes activity in dried honey
preparations still needs improvement.
LITERATURE
Abadio F.D.B., Domingues A.M., Borges S.V., Oliveira V.M., 2004. Physical properties of powdered pineapple (Ananas comosus) juice – Effect of maltodextrin concentration and atomization speed. Journal of Food Engineering 64, 285–287.
Anonymous, 1981. Codex Alimentarius Commission Standards. Codex Standard for honey
12-1981 (Vol. III). Rome: FAO.
Anonymous, 2002. The Council of the European Union (2002) Council Directive 2001/110/EC of December 2001 relating of honey. Official Journal of the European Communities, L10/47-52.
nr 575, 2013
104
Antony S., Rieck J.R., Acton J., Han I.Y., Halpin E.L., Dawson P.L., 2006. Effect of dry honey on
the shelf life of packaged turkey slices. Poultry Science 85, 1811–1820.
Bogdanov S., 2002. Harmonized methods of the international honey commission. International
Honey Commission, 1–62.
Chegini G.R., Ghobadian B., 2005. Effect of spray-drying conditions on physical properties of
orange juice powder. Drying Technology 23, 657–668.
Cui Z.W., Sun L.J., Chen W., Sun D.W., 2008. Preparation of dry honey by microwave–vacuum
drying. Journal of Food Engineering 84 (4), 582–590.
Das D., Langrish T.A.G., 2012. Combined crystallization and drying in a pilot-scale spray dryer.
Drying Technology 9 (30), 998–1007.
Domian E., Poszytek K., 2005. Wheat flour flowability as affected by water activity, storage time
and consolidation. International Agrophysics 19, 119–124.
Geldart D., Harnby N., Wong A.C., 1984. Fluidization of cohesive powders. Powder Technology
37, 25–37.
Goula A.M., Adamopoulos K.G., 2005. Spray drying of tomato pulp in dehumidified air: II. The
effect on powder properties. Journal of Food Engineering 66, 35–42.
Goula A.M., Adamopoulos K.G., 2010. A new technique for spray drying orange juice concentrate.
Innovative Food Science and Emerging Technologies 11, 342–351.
Hebbar U., Subramanian R., Jayaprakash N., Rastogi N.K., 2002. An improved process for the
preparation of spray dried honey powder. Indian Patent No 1562/DEL/02.
Hebbar H.U., Rastogi N.K., Subramanian R., 2008. Properties of dried and intermediate moisture
honey products: A review. International Journal of Food Properties 11 (4), 804–819.
Jedlińska A., Samborska K., Witrowa-Rajchert D., 2012. Properties of powders received by spray
drying and freeze drying of solutions of honey (in Polish). Acta Agrophysica 19 (3),
563–574.
Masters K., 1991. Drying of droplets/sprays. In: Spray Drying Handbook, Longman Scientific &
Technical, New York, 309–351.
Nurhadi B., Andoyo R., Mahani and Rossi Indiarto, 2012. Study the properties of honey powder
produced from spray drying and vacuum drying method. International Food Research
Journal 19 (3), 907–912.
Ram A.K., 2011. Production of spray-dried honey powder and its application in bread. Louisiana
State University
Rodriguez-Hernandez G.R., Gonzalez-Garcia R., Grajales-Lagunes A., Ruiz-Cabrera M.A., 2005.
Spray-drying of cactus pear juice (Opuntia streptacantha): Effect on the physicochemical
properties of powder and reconstituted product. Drying Technol. 23, 955–973.
Sahu J.K., 2008. The effect of additives on vacuum dried honey powder properties. International
Journal of Food Engineering 4 (8), article 9.
Samborska K., Choromańska A., Witrowa-Rajchert D., Bakier S., 2011. Honey spray-drying in a
presence of maltodextrin (in Polish). Postępy Techniki Przetwórstwa Spożywczego 1,
19–23.
Samborska K., Czelejewska M., 2012. The influence of thermal treatment and spray drying on the
physico-chemical properties of Polish honeys. Journal of Food Processing and Preservation, doi:10.1111/j.1745-4549.2012.00789.x
Tonon R.V., Baroni A.F., Brabet C., Gibert O., Pallet D., Hubinger M.D., 2009. Water sorption and
glass transition temperature of spray dried açai (Euterpe oleracea Mart.) juice. Journal of
Food Engineering 94 (3–4), 215–221.
Truong V., Bhandari B.R., Howes T., 2005. Optimization of co-current spray drying process of
sugar-rich foods. Part I – moisture and glass transition temperature profile during drying.
Journal of Food Engineering 71, 55–65.
Unde P.A., Adagale P.V., Syed Imran Hashmi Raheem A., 2011. Effect of different particle sizes of
jaggery powder on storability. World Journal of Agricultural Sciences 7 (2), 157–160.
Yoshihide H., Hideaki H., 1993. Production of honey powder. Japanese Patent No JP5049417.
WŁAŚCIWOŚCI FIZYKO-CHEMICZNE PREPARATÓW MIODOWYCH
SUSZONYCH ROZPYŁOWO
Streszczenie. Celem pracy było określenie właściwości fizycznych i chemicznych preparatów miodowych suszonych rozpyłowo oraz zmiany tych właściwości w czasie przechowywania. Suszenie rozpyłowe przeprowadzono przy temperaturze powietrza wlotowego
160 do 200°C, szybkość obrotowa dysku rozpylającego wynosiła 32 000 i 38 000 obrotów na minutę, użyto dwóch rodzajów nośników: dekstrynę i maltodekstrynę. Otrzymane
proszki miały pożądane właściwości fizyczne: niską zawartość i aktywność wody, całkowitą rozpuszczalność i niską spójność. Proszki wytworzone z wykorzystaniem dekstryny
miały wyższą higroskopijność i gorszą rozpuszczalność, charakteryzowały się najwyższą
ilością wchłoniętej wody w czasie przechowywania. Proszki otrzymane z wykorzystaniem
zmniejszonej szybkości obrotowej dysku rozpylającego były bardziej stabilne pod względem absorpcji wody i zmiany higroskopijności podczas przechowywania. Rozpuszczalność wszystkich proszków była stabilna w czasie przechowywania.
Słowa kluczowe: miód, suszenie rozpyłowe, nośniki, higroskopijność, gęstość nasypowa
nr 575, 2013
105
nr 575, 2013, 107–118
JAKOŚĆ MIKROBIOLOGICZNA TUSZ ZWIERZĄT
RZEŹNYCH ORAZ MIĘSA MIELONEGO
Jolanta J. Sienkiewicz, Anna Marmajewska
Państwowa Wyższa Szkoła Informatyki i Przedsiębiorczości w Łomży
Streszczenie. Surowe mięso niesie ze sobą zagrożenie mikrobiologiczne, związane z występowaniem chorobotwórczych bakterii. Spośród nich najistotniejsze są pałeczki z rodziny
Enterobacteriaceae, w tym rodzaj Salmonella i Escherichia.
Przestrzeganie przez personel pracujący w zakładach ubojowych i produkcyjnych zasad
GMP, GHP oraz systemu kontroli jakości HACCP pozwala na uzyskania tusz (półtusz) i tuszek zwierząt rzeźnych oraz wytworzonych z nich mięs mielonych gwarantowanej wysokiej jakości mikrobiologicznej. Potwierdzeniem tego jest niniejsze opracowanie, z którego
wynika, że w badanym okresie na powierzchni tusz wołowych (30 próbek) i wieprzowych
(30 próbek) o łącznej powierzchni 400 cm2 nie stwierdzono obecności bakterii z rodzaju
Salmonella, a liczba bakterii z rodziny Enterobacteriaceae każdorazowo była zgodna z wymaganiami Unii Europejskiej. W przypadku tuszek drobiowych w 4 na 30 próbkach badawczych stwierdzono obecność niedopuszczalnych bakterii z rodzaju Salmonella w 25 g.
W żadnej natomiast próbce mięsa mielonego – w sumie 90 próbek (mięso wołowe, wieprzowe, drobiowe) – nie oznaczono bakterii z rodzaju Salmonella, a liczba bakterii z gatunku Escherichia coli była każdorazowo zgodna z wymaganiami UE.
Słowa kluczowe: mikroflora tusz zwierząt rzeźnych, mikroflora mięsa mielonego
WSTĘP
Mięso i produkty mięsne są ważnym źródłem infekcji i chorób wywoływanych przez
bakterie z rodzaju Campylobacter, Salmonella, Yersinia, Escherichia czy Listeria. Występowanie w surowym mięsie bakterii patogennych jest zmienne, chociaż najczęściej
wynosi od 1 do 10%, w zależności od organizmu, czynników geograficznych, praktyki
rolniczej i/lub produktów mięsnych itp. Obecność bakterii chorobotwórczych w mięsie
musi być kontrolowana począwszy od systemu hodowli zwierząt rzeźnych, aż po produkt
Adres do korespondencji – Corresponding author: Jolanta J. Sienkiewicz, Państwowa Wyższa
Szkoła Informatyki i Przedsiębiorczości w Łomży, Instytut Technologii Żywności i Gastronomii,
ul. Akademicka 14, 18-400 Łomża, e-mail: [email protected]
108
J.J. Sienkiewicz, A. Marmajewska
gotowy. Sprawą najwyższej wagi jest kontrola zanieczyszczenia tusz bakteriami typu
kałowego poprzez stosowanie Dobrej Praktyki Higienicznej (GHP) i Dobrej Praktyki
Produkcyjnej (GMP) oraz systemu HACCP [Nřrrung i Buncic 2008, Sofos 2008].
Podstawowym rozporządzeniem, które określa kryteria mikrobiologiczne mięsa surowego jest: Rozporządzenie Komisji (WE) nr 1441 z dnia 5 grudnia 2007 roku. Rozporządzenie to ustanawia kryteria bezpieczeństwa środków spożywczych oraz kryteria
higieny procesu. W dokumencie tym produkty żywnościowe zostały podzielone na odpowiednie grupy badane pod kątem przypisanych do nich mikroorganizmów, ich toksyn,
metabolitów. Badania wykonywane są w celu wyeliminowania zagrożenia mikrobiologicznego, które zgodnie z definicją Międzynarodowej Komisji ds. Wymagań Mikrobiologicznych dla Żywności (ICMSF), jest nieakceptowanym zanieczyszczeniem żywności
drobnoustrojami mogącymi spowodować jej zepsucie lub wytworzenie i utrzymywanie
się w niej toksyn. Dla tusz zwierząt rzeźnych oraz mięsa mielonego kryteria te przedstawione zostały w tabeli 1.
Mięso jest bardzo dobrą pożywką dla rozwoju drobnoustrojów. Znaczna zawartość
substancji białkowych, przy prawie obojętnym odczynie środowiska, sprzyja rozwojowi
różnej mikroflory. Ilość mikroorganizmów, ich rozwój i wpływ na jakość mięsa zależą
od wielu czynników, zaczynając od metody uboju zwierząt rzeźnych aż do procesów
przetwarzania i przechowywania mięsa i jego przetworów. Zanieczyszczenie mięsa pochodzi z wielu źródeł. Zwierzęta rzeźne nie są wolne od mikroflory, która występuje na
ich powierzchni (skórze), a także w przewodach pokarmowych. Najczęściej jest to mikroflora saprofityczna, ale nierzadko także i chorobotwórcza [Libudzisz i Kowal 2000,
Sofos 2008].
Kluczowym zabiegiem technologicznym, stosowanym w czasie obróbki poubojowej
świń, który wpływa w znaczący sposób na stan mikrobiologiczny tusz wieprzowych, jest
proces oparzania. W tradycyjnej metodzie parzenia świń woda z parzelnika wnika do rany
poubojowej, a z niej do dużych naczyń krwionośnych, co skutkuje zanieczyszczeniem
bakteryjnym postępującym szybko w głąb tuszy. Godlewska [2009] podkreśla, że zbyt
niska temperatura wody w oparzelniku i za rzadkie jej wymienianie powodują równomierne pokrywanie mikroorganizmami (dla których temperatura ok. 40–45°C to idealne
warunki do szybkiego namnażania) kolejnych zwierząt poddawanych ubojowi. Dlatego
też oparzanie wodne w oparzelnikach zastępuje się oparzaniem kondensacyjnym z wykorzystaniem pary [Żmijewski 2008]. W metodzie kondensacyjnej stosuje się wyłącznie
świeżą wodę i nie następuje recyrkulacja wody zabrudzonej, co znacznie poprawia higienę procesu, mniejsze jest też całkowite zużycie wody. Procesem, który w znacznym
stopniu poprawia stan higieny tuszy, jest kilkusekundowe opalanie z wykorzystaniem
pieca gazowego [Żmijewski 2008]. Czynność ta, przez dezynfekcję termiczną (900°C),
powoduje oczyszczenie powierzchni skóry świń.
W przypadku uboju wołowego krytyczne znaczenie dla czystości pozyskiwanych tusz
ma umiejętność takiego zdjęcia skóry, aby nie zanieczyścić znajdującego się pod nią
mięsa [Prokopiuk 2006].
Drobnoustroje występujące na powierzchni tusz zwierząt rzeźnych należą do różnych
grup systematycznych i są prawie identyczne z tymi, które występują na skórze zwierząt,
w glebie, przewodzie pokarmowym czy w najbliższym otoczeniu. Oznaczane bakterie
najczęściej należą do rodzajów: Pseudomonas, Alcaligenes, Escherichia, Micrococcus,
0
2
5
5
5
50
7
2
50
50
c
n
Plan pobierania próbek
Sampling plan
M
2,5 log
Liczba Escherichia coli [jtk·g–1]
Escherichia count [cfu·g–1]
50
500
nieobecna
absence
Salmonella w 10 g
Salmonella in 10 g
3,0 log
nieobecna
absence
2,0 log
nieobecna
absence
1,5 log
nieobecna
absence
m
Limity – Limits
Salmonella w 25 g zbiorczej próbki skóry szyi
Salmonella in 25 g of a pooled sample of neck skin
Liczba Enterobacteriaceae [jtk·cm–2]
Enterobacteriaceae count [cfu·cm–2]
Obecność Salmonella na 400 cm
Salmonella presence in 400 cm2
2
Obecność Salmonella na 400 cm2
Mikroorganizmy
Microorganisms
Koniec procesu produkcji
End of the manufacturing process
Tuszki po schłodzeniu
Carcasses after chilling
Tusze po wypatroszeniu, ale przed schłodzeniem
Carcasses after dressing but before chilling
Tusze po wypatroszeniu, ale przed schłodzeniem
Carcasses after dressing but before chilling
Etapy stosowania kryterium
Stage where the criterion applies
n – liczba próbek / number of samples; c – liczba próbek dająca wartości między m a M / number of samples giving values between m and M; M – akceptowana wartość progowa, powyżej której wyniki uznawane są za niezadowalające / accepted threshold value – higher results are considered unsatisfactory; m – wartość równa lub taka, poniżej której
wszystkie wyniki uznawane są za zadowalające / results equal or lower than this value are considered satisfactory
Mięso mielone
Minced meat
Tuszki drobiowe
Poultry carcasses
Tusze wieprzowe
Carcasses of pork
Tusze wołowe
Carcasses of beef
Rodzaj żywności
Food category
Tabela 1. Kryteria higieny procesu dotyczącego pozyskania tusz zwierząt rzeźnych oraz mięsa mielonego [Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 1441/2007]
Table 1. The criteria of the hygiene process of obtaining slaughter animal carcasses and minced meat [Commission Regulation (EC) No 1441/2007]
110
Streptococcus, Proteus, Bacillus i Clostridium. Na powierzchni tusz mogą występować
drobnoustroje chorobotwórcze Salmonella sp., Yersinia enterocolitica [Libudzisz i Kowal 2000].
Najbardziej newralgicznymi etapami obróbki poubojowej drobiu są: oparzanie, mechaniczne usuwanie piór, patroszenie, mycie tuszek i chłodzenie [Kołożyn-Krajewska
2007]. Oparzanie drobiu jest krytyczną sytuacją dla stanu sanitarnego tuszek, ponieważ woda w oparzelniku zawiera około 5 × 104 mikroorganizmów/cm3. Całkowita ilość
bakterii na skórze ptaków po oparzaniu wynosi 1 × 104/cm3 [Smolińska i Kopeć 2009].
Skubanie niesie ze sobą duże zagrożenia związane z zakażeniami krzyżowymi, przenoszącymi się za pośrednictwem zakażonych w trakcie procesu skubarek, szczególnie tych
z uszkodzonymi lub zużytymi palcami, które to ułatwiają dostawanie się bakterii pod
powierzchnię skóry. Szczególnie niebezpieczne jest rozprzestrzenianie się w ten sposób
bakterii z gatunku Staphylococcus aureus.
Mikroorganizmy występujące na powierzchni świeżych tuszek drobiowych przed wychłodzeniem pochodzą najczęściej z piór ptaków, skóry, przewodu pokarmowego, a także z linii technologicznych. Mikroflora występująca stale lub sporadycznie na tuszkach
drobiowych jest związana ze środowiskiem, w którym żyje drób. Na powierzchni ciała
ptaków przyżyciowo stwierdza się najczęściej takie rodzaje bakterii, jak: Acinetobacter,
Maraxella, Aerobacter, Achromobacter, Alcaligenes, Corynebacterium, Flavobacterium,
Micrococcus, Listeria, Pseudomonas, Serratia, Staphylococcus, Bacteroides, Bacillus,
Bifidobacterium, Brevibacterium, Brochotrix, Actinomyces i Klebsiella [Grabowski i Kijowski 2004]. Wśród wielu rodzajów bakterii izolowanych z tuszek drobiowych istotny
problem stanowią pałeczki z rodzaju Salmonella obecne zwykle w przewodzie pokarmowym i układzie rozrodczym ptaków, a także Campylobacter jejuni, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Listeria i Aeromonas.
Etapy obróbki poubojowej zwierząt rzeźnych (trzoda chlewna, bydło, drób) związane z otwieraniem jamy brzusznej, jak również wytrzewianiem wymagają szczególnej
umiejętności wykonania. Podczas tych operacji może dojść do zanieczyszczenia poprzez
uszkodzenie przewodu pokarmowego i wydostanie się treści pokarmowej lub kału będących siedliskiem różnorodnych bakterii, w tym chorobotwórczych [Nørrung i Buncic
2008]. Każde zagrożenie wprowadzone na etapie uboju, a zwłaszcza zagrożenie typu
mikrobiologicznego, może w późniejszych etapach procesu przetwórczego skutkować
różnymi nieprzewidzianymi nieprawidłowościami i zanieczyszczeniem mikrobiologicznym [Kundicz 2006].
Na etapie rozbioru, wykrawania i rozdrabniania mięsa silnie wzrasta stopień zanieczyszczenia mikrobiologicznego [Prokopiuk 2006]. Mięso mielone, uzyskane w wyniku
rozdrobnienia mięsa surowego, jest doskonałym środowiskiem dla rozwoju drobnoustrojów tlenowych, gdyż podczas rozdrabniania surowca mięsnego dochodzi do jego natlenienia. W wyniku rozdrabniania naturalna struktura mięsa ulega znacznemu naruszeniu,
a ciągłość poszczególnych tkanek zostaje zniszczona.
Charakterystyczną mikroflorą występującą w mięsie mielonym są bakterie z rodziny
Micrococcaccae. Podczas przechowywania w temperaturach chłodniczych zwiększa się
udział bakterii z rodzaju Pseudomonas, głównie P. fragi. Podczas przechowywania mięsa
w wyższych temperaturach następuje wzrost bakterii z rodziny Enterobacteriaceae.
Jakość mikrobiologiczna tusz zwierząt rzeźnych oraz mięsa mielonego
111
Celem pracy jest analiza wyników badań mikrobiologicznych tusz wołowych, wieprzowych i tuszek drobiowych oraz wyników badań surowego mięsa mielonego – wołowego, wieprzowego i drobiowego.
MATERIAŁ I METODY
Publikacja powstała na podstawie wyników badań mikrobiologicznych udostępnionych przez: Spółdzielnię Producentów Drobiu „EKO-GRIL” w Sokółce, Zakłady Mięsne
„LUX” w Białymstoku i Zakłady Mięsne „PIOTREX” Sp. z o.o. w Węgrzynowie. W pracy zestawiono i poddano analizie wyniki badań mikrobiologicznych: półtusz wołowych,
półtusz wieprzowych, tuszek drobiowych, mięsa mielonego wołowego, mięsa mielonego
wieprzowego i mięsa mielonego drobiowego.
Mikroflora półtusz wołowych i półtusz wieprzowych – próby do badań pobierane
były zgodnie z Rozporządzeniem Komisji (WE) nr 1441/2007 z dnia 5 grudnia 2007
roku. Podczas każdej sesji pobierano losowo próbki z 5 tusz. W celu badania obecności Enterobacteriaceae oraz bakterii Salmonella próbki pobierano z 4 miejsc każdej
tuszy. Przy pobieraniu próbek stosowano metodę nieniszczącą (gąbki ściernej), w której powierzchnia pobierania próbek obejmowała 100 cm2 na każde miejsce pobierania
próbek. Łączna powierzchnia pobierania próbek obejmowała 400 cm2. Próbki pobrane
z różnych miejsc tuszy przed badaniem zostały połączone. Zebrane wyniki badań obejmują okres od 21.06.2010 roku do 15.11.2010 roku dla półtusz wołowych oraz okres od
02.06.2010 roku do 15.11.2010 roku dla półtusz wieprzowych. W przeciągu badanego
okresu, dla każdego gatunku zwierząt, wykonano 6 badań, po jednym w każdym kolejnym miesiącu. Próbki do badania pobierane były przez próbobiorcę zgodnie z normą
PN-ISO 17604:2005. Procedura badawcza obejmowała badanie dwóch cech: Salmonella [PN-EN ISO 6579:2003/A1:2007] i Enterobacteriaceae [PB/PAM/06]. Badania
wykonane zostały przez Intertek Poland Sp. z o.o. w Warszawie.
Mikroflora tuszek drobiowych – materiałem do przeprowadzenia badań były wycinki
skór z szyj kurcząt po schłodzeniu. Zebrane wyniki badań obejmują okres badawczy
od 07.06.2010 roku do 09.11.2010 roku. W przeciągu tego okresu wykonano 6 badań,
po jednym w każdym kolejnym miesiącu. Do każdego badania pobrano po 5 próbek
zbiorczych. W chwili przyjęcia do laboratorium średnia temperatura próbek dostarczonych przez cały badany okres wyniosła 2,1°C. Próbki do badania pobierane były przez
właściciela zakładu.
Procedura badawcza obejmowała badanie jednej cechy: Salmonella [PN-EN ISO
6579:2003/A1:2007]. Badania wykonane zostały przez Zakład Higieny Weterynaryjnej
w Białymstoku.
Mikroflora mięsa mielonego wołowego, wieprzowego i drobiowego – materiałem do przeprowadzenia badań były próbki mięsa mielonego zapakowane w foliowanym pojemniku aluminiowym. Zebrane wyniki badań obejmują okres badawczy od
14.06.2010 roku do 22.11.2010 roku dla mięsa wołowego i drobiowego oraz okres
badawczy od 15.06.2010 roku do 21.11.2010 roku dla mięsa wieprzowego. W przeciągu tego okresu wykonano 6 badań dla każdego gatunku mięsa, po jednym w każdym
nr 575, 2013
112
kolejnym miesiącu. Do każdego badania pobrano po 5 próbek zbiorczych. Próbki do
badania pobierane były przez zakładowego technologa. Procedura badawcza obejmowała badanie dwóch cech: Salmonella [PN-EN ISO 6579:2003/A1:2007] oraz Escherichia coli [PN-ISO 16649-2:2004]. Badania wykonane zostały przez Zakład Higieny
Weterynaryjnej w Białymstoku.
WYNIKI
Wyniki badań tusz i tuszek zwierząt rzeźnych
Tusze wołowe – w uzyskanych wynikach badań w żadnej z próbek pobranych
z 400 cm2 powierzchni półtusz wołowych nie stwierdzono w ciągu całego okresu badawczego (w sumie 30 próbek) obecności chorobotwórczych pałeczek z rodzaju Salmonella
(tab. 2). Wyniki te są zgodne z obowiązującym rozporządzeniem UE, które nie dopuszcza
obecności tych bakterii.
Wyniki ilościowej analizy bakterii z rodziny Enterobacteriaceae były każdorazowo
zgodne z obowiązującym rozporządzeniem (tab. 2) i mieściły się w przedziale między
wartością dopuszczalną (m = 1,5 log jtk·cm–2) a akceptowaną wartością progową, powyżej której wyniki uznawane są za niezadowalające (M = 2,5 log jtk·cm–2). Podkreślić
przy tym należy, że w 5 (na 6 ogółem) badanych okresach, uzyskane wyniki średniej
logarytmicznej dla pałeczek z rodziny Enterobacteriaceae mieściły się poniżej wartości
dopuszczalnej (m = 1,5 log jtk·cm–2), w zakresie od 0,14 do 0,87 log jtk·cm–2. Jedynie
średnia logarytmiczna z 5 badanych próbek uzyskana w drugim z badanych okresów
(lipiec) dała średni wynik (1,84 log jtk·cm–2) przekraczający wartość m, ale jednocześnie
zgodny z akceptowaną wartością progową M.
Półtusze wieprzowe – w uzyskanych wynikach badań w żadnej z próbek pobranych
z 400 cm2 powierzchni półtusz wieprzowych nie stwierdzono w ciągu całego okresu badawczego (w sumie 30 próbek) obecności chorobotwórczych pałeczek z rodzaju Salmonella (tab. 3). Wyniki te są zgodne z obowiązującym rozporządzeniem, które nie dopuszcza obecności tych bakterii.
Wyniki ilościowej analizy bakterii z rodziny Enterobacteriaceae były każdorazowo zgodne z obowiązującą normą (tab. 3) i mieściły się w przedziale między wartością
dopuszczalną (m = 2,0 log jtk·cm–2) a akceptowaną wartością progową, powyżej której
wyniki uznawane są za niezadowalające (M = 3,0 log jtk·cm–2). Podkreślić przy tym należy, że we wszystkich 6 okresach badawczych, uzyskane wyniki średniej logarytmicznej
dla pałeczek z rodziny Enterobacteriaceae mieściły się poniżej wartości dopuszczalnej
(m = 2,0 log jtk·cm–2) i wynosiły odpowiednio od 0,00 do 0,45 log jtk·cm–2.
Tuszki drobiowe – obowiązująca norma nie dopuszcza obecności bakterii Salmonella w 25 g wycinka skóry z szyj kurcząt pobranych po schłodzeniu. W pierwszym
okresie badawczym (czerwiec) w 4 na 5 próbkach badawczych stwierdzono obecność
pałeczek rodzaju Salmonella. Na podstawie prowadzonej w zakładzie identyfikacji
ustalono, iż wszystkie partie skażonych tuszek skierowano do mrożenia. Dalsze postępowanie z zakażonymi tuszkami drobiowymi polegało na przekazaniu ich na dział
przetwórstwa, gdzie surowiec drobiowy odpowiednio sklasyfikowano i włączono do
6
5
4
3
2
1
Lp.
No
1,3 × 103
5
nieobecne
absent
próba 3
sample no 3
7,0 × 101
nieobecne
absent
3,5 × 101
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
1,6 × 101
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
śr(log) dla Enterobacteriaceae = 0,24 / mean log for Enterobacteriaceae = 0.24
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
próba 2
sample no 2
<1
nieobecne
absent
1,1 × 101
nieobecne
absent
1,6 × 101
nieobecne
absent
<5
nieobecne
absent
4,3 × 101
nieobecne
absent
1
nieobecne
absent
próba 4
sample no 4
Próbki półtusz wołowych – Samples of cattle half-carcasses
<1
nieobecne
absent
próba 1
sample no 1
Badana cecha – Tested toward
Tabela 2. Wyniki analizy mikrobiologicznej półtusz wołowych
Table 2. The results of the microbiological analysis of cattle half-carcasses
<1
nieobecne
absent
2,1 × 103
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
<5
nieobecne
absent
1,1 × 101
nieobecne
absent
<1
nieobecne
absent
próba 5
sample no 5
114
Tabela 3. Wyniki analizy mikrobiologicznej półtusz wieprzowych
Table 3. The results of the microbiological analysis of pig half-carcasses
Próbki półtusz wieprzowych – Samples of pig half-carcasses
Lp.
No
Badana cecha – Tested toward
1
próba 1
sample
no 1
próba 2
sample
no 2
próba 3
sample
no 3
próba 4
sample
no 4
próba 5
sample
no 5
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
<1
1,1 × 101
5
<1
<1
2
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
5
<1
<1
<1
<1
3
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
<1
<1
<1
<1
<1
4
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
<1
<1
<1
<1
1,7 × 102
5
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
<1
5
<1
<1
5
6
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
<1
<1
1,6 × 101
1,2 × 102
<1
produkcji różnych produktów drobiowych parzonych. Proces parzenia prowadzony
w temperaturze 72°C pozwala na całkowite wyeliminowanie niepożądanych bakterii.
Tym samym skażony surowiec, po obróbce termicznej, stał się surowcem bezpiecznym i mógł być skierowany do dalszego spożycia w formie produktów przetworzonych.
115
Tabela 4. Wyniki analizy mikrobiologicznej tuszek drobiowych
Table 4. The results of the microbiological analysis of poultry carcasses
Próbki tuszek drobiowych – Samples of poultry carcasses
Lp.
No
Badana cecha
Tested toward
próba 1
sample
no 1
próba 2
sample
no 2
próba 3
sample
no 3
próba 4
sample
no 4
próba 5
sample
no 5
1
Obecność Salmonella w 25 g
Salmonella presence in 25 g
obecne
presence
obecne
presence
obecne
presence
nieobecne
absent
obecne
presence
2
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
3
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
4
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
5
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
6
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
W pozostałych próbkach w kolejnych okresach badawczych (razem 25 próbek) nie
stwierdzono obecności chorobotwórczych pałeczek z rodzaju Salmonella (tab. 4).
Wyniki badań mięsa mielonego
Mięso mielone wołowe, wieprzowe i drobiowe – w uzyskanych wynikach badań
w żadnej z próbek pobranych w ilości 10 g mięsa mielonego nie stwierdzono w ciągu
całego badanego okresu (w sumie 30 próbek mięsa mielonego wołowego, 30 próbek
mięsa mielonego wieprzowego i 30 próbek mięsa mielonego drobiowego) obecności
chorobotwórczych pałeczek z rodzaju Salmonella. Wyniki te są zgodne z obowiązującym rozporządzeniem, które nie dopuszcza obecności wspomnianych bakterii
(tab. 5).
Wyniki ilościowej analizy bakterii z gatunku Escherichia coli były każdorazowo
zgodne z obowiązującym rozporządzeniem, według którego wartość dopuszczalna
(m = 50 jtk·g–1), wartość c = 2 (liczba próbek, w których liczba bakterii może przekroczyć wartość m) a akceptowana wartość progowa, powyżej której wyniki uznawane są za niezadowalające (M = 500 jtk·g–1) (tab. 5). Podkreślić przy tym należy, że
we wszystkich 6 badanych okresach, zarówno w przypadku próbek mięsa mielonego
wołowego, wieprzowego, jak i drobiowego, uzyskane wyniki dla pałeczek z gatunku
Escherichia coli mieściły się poniżej wartości dopuszczalnej (m = 50 jtk·g–1) i wynosiły < 10 jtk·g–1).
nr 575, 2013
116
Tabela 5. Wyniki analizy mikrobiologicznej mięsa mielonego wołowego, wieprzowego i drobiowego
Table 5. The results of the microbiological analysis of minced beef, minced pork, minced poultry
Mięso mielone – Minced meat
Lp.
No
1
2
3
4
5
6
Badana cecha
Tested toward
wołowe próby 1–5
beef samples
no 1–5
wieprzowe próby 1–5
pork samples
no 1–5
drobiowe próby 1–5
poultry samples
no 1–5
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
< 10
< 10
< 10
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
< 10
< 10
< 10
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
< 10
< 10
< 10
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
< 10
< 10
< 10
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
< 10
< 10
< 10
nieobecne
absent
nieobecne
absent
nieobecne
absent
< 10
< 10
< 10
PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Udostępnione przez Zakłady Mięsne „PIOTREX” Sp. z o.o. w Węgrzynowie oraz
Spółdzielnię Producentów Drobiu „EKO-GRIL” w Sokółce wyniki badań dotyczące jakości mikrobiologicznej powierzchni tusz zwierząt rzeźnych były zgodne z obowiązującymi przepisami i przedstawiały się następująco:
− tusze wołowe – bakterie z rodzaju Salmonella nieobecne na 400 cm2 tuszy, bakterie
z rodziny Enterobacteriaceae – w zakresie śr(log) od 0,14 do 1,84 (zgodność z Rozp.
Komisji WE Nr 1441/2007 z dnia 05.12.2007 r., Dz.U.L. 322 z 07.12.2007 r., Roz. 2
pkt. 2.1.1, Roz. 2 pkt. 2.1.3),
117
− tusze wieprzowe – bakterie z rodzaju Salmonella nieobecne na 400 cm2 tuszy, bakterie
z rodziny Enterobacteriaceae – w zakresie śr(log) do 0,45 (zgodność z Rozp. Komisji
WE Nr 1441/2007 z dnia 05.12.2007 r., Dz.U.L. 322 z 07.12.2007 r., Roz. 2 pkt. 2.1.2,
Roz. 2 pkt. 2.1.4),
− tuszki drobiowe – bakterie z rodzaju Salmonella nieobecne w 25 g wycinka skóry
z szyj kurczęcych pobranych po schłodzeniu w 26 na 30 badanych próbek (zgodność
z Rozp. Komisji WE NR 1441/2007 z dnia 05.12.2007 r., Dz.U.L.322 z 07.12.2007 r.,
pkt. 2.1.5).
Udostępnione przez Zakłady Mięsne „LUX” w Białymstoku oraz Spółdzielnię Producentów Drobiu „EKO-GRIL” w Sokółce wyniki badań dotyczące jakości mikrobiologicznej mięsa mielonego – wołowego, wieprzowego i drobiowego – były w przypadku
wszystkich badanych próbek (razem 90) zgodne z obowiązującymi przepisami (Rozp.
Komisji WE NR 1441/2007 z dn. 05.12.2007 r., Dz.U.L.322 z dn. 07.12.2007 r.), według
których bakterie z rodzaju Salmonella nie mogą być obecne w 10 g pobranego do badania
mięsa mielonego, a liczba pałeczek z gatunku Escherichia coli w 2 na 5 badanych prób
może przekroczyć wartość m = 50 jtk·g–1. Zaznaczyć przy tym należy, że każdorazowo
liczba Escherichia coli wynosiła < 10 jtk·g–1.
Tak niskie – zgodne z wymaganiami Rozporządzenia – zanieczyszczenie mikrobiologiczne powierzchni tusz wołowych, wieprzowych i tuszek drobiowych oraz uzyskanie tak wysokiej jakości mikrobiologicznej mięsa mielonego było prawdopodobnie
możliwe dzięki nowoczesnym maszynom i urządzeniom znajdującym się na liniach
ubojowych i produkcyjnych w zakładach, z których pochodziły próby badawcze. Ponadto, spełnienie rygorystycznych norm mikrobiologicznych nie byłoby możliwe bez
wysoko wykwalifikowanej kadry zarządzającej oraz odpowiednio przeszkolonych
pracowników, wykonujących swoje zadania z zachowaniem zasad Dobrej Praktyki
Produkcyjnej i Dobrej Praktyki Higienicznej. Niewątpliwie do tak wysokiej jakości
mikrobiologicznej tusz (półtusz), tuszek oraz mięsa mielonego przyczynił się także
obowiązujący we wszystkich wspomnianych zakładach system HACCP. Według Kodeksu Żywnościowego (FAO/WHO), system HACCP identyfikuje, ocenia i kontroluje
zagrożenia istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa żywności.
LITERATURA
Godlewska K., 2009. Enterobacteriaceae w zakładzie mięsnym. Część I. Rzeźnik Polski (12),
28–30.
Grabowski T., Kijowski J. (red.), 2004. Mięso i przetwory drobiowe. WNT, Warszawa.
Kołożyn-Krajewska D., 2007. Higiena produkcji żywności. Wyd. SGGW, Warszawa.
Kundicz M., 2006. Higiena uboju. Gospodarka Mięsna (6), 36–37.
Libudzisz Z., Kowal K. (red.), 2000. Mikrobiologia techniczna. Tom I. Wyd. Politechniki Łódzkiej,
Łódź.
Nørrung B., Buncic S., 2008. Microbial safety of meat in the European Union. Meat Science 78,
14–24.
PB/PAM/06 Zautomatyzowana metoda NPL aparatem TEMPO (wydanie I z dnia 04.08.2009 r.).
PN-EN ISO 6579:2003/A1:2007 Metoda jakościowa.
PN-ISO 16649-2:2004 Metoda płytkowa.
nr 575, 2013
118
PN-ISO 17604:2005 Pobieranie próbek do badań mikrobiologicznych.
Prokopiuk G., 2006. Produkcja dobrej jakości mięsa wołowego. Mięso i Wędliny (8), 8–14.
Rozporządzenie Komisji (WE) Nr 1441 z dnia 5 grudnia 2007 roku ustanawiające kryteria bezpieczeństwa środków spożywczych oraz kryteria higieny procesu.
Smolińska T., Kopeć W. (red.), 2009. Przetwórstwo mięsa drobiu – podstawy biologiczne i technologiczne. Wyd. UP, Wrocław.
Sofos J.N., 2008. Challenges to meat safety in the 21st century. Meat Science 78, 3–13.
Żmijewski T., 2008. Postęp w uboju świń a jakość mięsa. Rzeźnik Polski (7), 38–42.
MICROBIOLOGICAL QUALITY OF SLAUGHTER ANIMALS CARCASSES
AND MINCED MEAT
Summary. Raw meat may pose a microbiological threat, with the most significant being
bacteria causing food poisoning, especially Enterobacteriaceae, including Salmonella and
Escherichia. Following the rules of GMP, GHP and a quality control system HACCP by
the personnel of slaughter and production plants guaranties to achieve high microbiological
quality of carcasses, half-carcasses and minced meats made thereof, which is proved by the
research results herein. The study shows that during the test period the cattle (30 samples)
and pig (30 samples) carcasses revealed no signs of Salmonella presence, and the count of
bacteria from Enterobacteriaceae family was each time in accordance with the EU requirements. In the case of poultry carcasses, the unacceptable Salmonella bacteria were found in
4 out of 30 test samples, whereas in total 90 samples of minced meat (cattle, pigs, poultry)
no Salmonella bacteria were assayed and the count of bacteria from Escherichia family was
each time in accordance with the EU requirements.
Key words: micro-flora of slaughter animals carcasses, micro-flora of minced meat
nr 575, 2013, 119–129
CHARAKTERYSTYKA JAKOŚCI MIKROBIOLOGICZNEJ
I ZAWARTOŚCI SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH
(BIAŁKA, TŁUSZCZU, ZWIĄZKÓW MINERALNYCH)
WYBRANYCH PŁATKÓW MUSLI
Małgorzata Sobczyk, Małgorzata Ziarno
Streszczenie. Podstawę naszego pożywienia według piramidy żywieniowej powinny stanowić produkty zbożowe otrzymane z pełnego ziarna, bogate w błonnik pokarmowy, związki
mineralne i witaminy. Do grupy tych produktów możemy zaliczyć mieszanki typu musli
zawierające w swoim składzie płatki zbożowe, suszone i kandyzowane owoce, nasiona
i orzechy. Celem pracy była charakterystyka wybranych rodzajów płatków śniadaniowych
typu musli dostępnych w sieciach handlowych poprzez analizę składu chemicznego oraz
badania mikrobiologicznego. W badanych próbach przeprowadzono ocenę mikrobiologiczną (ogólną liczbę drobnoustrojów, liczbę pleśni i drożdży, liczbę przetrwalników bakterii
mezofilnych tlenowych) oraz składu chemicznego (wilgotność, zawartość białka ogółem,
tłuszczu i popiołu całkowitego). Ogólna liczba drobnoustrojów we wszystkich musli mieściła się w zakresie od 5,0 × 100 do 1,1 × 102 jtk/g. Przeprowadzona ocena mikrobiologiczna wykazała, że musli różniły się między sobą pod względem zawartości pleśni i drożdży.
Zawartość białka mieściła się w przedziale od 7,4 do 12,57% i była wyższa niż deklarowana przez producenta na opakowaniu. Zawartość substancji mineralnych, czyli popiołu,
wahała się od 1,25 do 1,81%. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż na
rynku galanterii śniadaniowej w kategorii produktów musli istnieje wiele produktów różniących się składem i technologią produkcji.
Słowa kluczowe: musli, skład chemiczny, ocena mikrobiologiczna
Adres do korespondencji – Corresponding author: Małgorzata Sobczyk, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Zakład Technologii Zbóż, ul. Nowoursynowska 159c, 02-787 Warszawa, e-mail: [email protected]
120
M. Sobczyk, M. Ziarno
WSTĘP
Produkty pochodzenia zbożowego, otrzymane z pełnego ziarna zbóż, bogate w białko, błonnik pokarmowy, związki mineralne i witaminy, powinny stanowić podstawę
diety człowieka. Liczne badania żywieniowe potwierdzają, że regularne spożywanie
produktów pełnoziarnistych korzystnie wpływa na organizm człowieka, obniżając ryzyko wystąpienia wielu chorób cywilizacyjnych, m.in. otyłości, chorób układu sercowo-naczyniowego, cukrzycy czy nowotworów [Aston 2006, Sicińska 2010, Sobota
i in. 2012, Liu i in. 2003].
Zwiększająca się świadomość konsumentów sprawia, że coraz częściej poszukują
oni produktów o wysokiej wartości odżywczej, smacznych i łatwych w przygotowaniu. Tego typu produktami są płatki śniadaniowe typu musli składające się z różnego
rodzaju płatków zbożowych, suszonych i kandyzowanych owoców oraz orzechów i nasion [Gondek i Lewicki 2008]. Za twórcę musli uważany jest szwajcarski doktor Maximilian Bircher-Benner, który opracował mieszankę dla pacjentów swojego szpitala
w celu zapewnienia im odpowiednio zbilansowanej diety. Zainspirowany był potrawą
przygotowywaną przez mieszkańców gór, którzy na poranny i wieczorny posiłek zjadali zgniecione ziarna owsa z mlekiem i suszonymi lub świeżymi owocami cytryny
[Hendricks 2009].
Duża różnorodność surowców i metod produkcji powoduje, że płatki te charakteryzują się odmiennym wyglądem, smakiem, a przede wszystkim wartościami żywieniowymi. Są to produkty spożywane zwykle na śniadanie z dodatkiem mleka, jogurtu,
kefiru lub soku. Płatki śniadaniowe typu musli niewątpliwie są produktem o wielu walorach żywieniowych. Konsumenci utożsamiają je z produktem o szczególnych właściwościach żywieniowych, jednak dokonując zakupu często nie zwracają uwagi na skład
chemiczny i właściwości żywieniowe. Pod nazwą musli występują produkty znacznie
różniące się składem i technologią produkcji, a w związku z tym właściwościami żywieniowymi, stąd też mogą być one produktem ubogim w cenne żywieniowo substancje. Przykładem takich płatków śniadaniowych typu musli są mieszanki zawierające:
niepełne ziarno zbóż, duży dodatek cukru i tłuszczu [Bohdan 2009, Sicińska 2010,
Czerwińska 2011, Jaworska i Pruska 2012].
Celem pracy była charakterystyka wybranych rodzajów płatków śniadaniowych
typu musli dostępnych w sieciach handlowych wynikająca z analizy składu chemicznego oraz badań mikrobiologicznych.
MATERIAŁ I METODY
W celu uzyskania prób z różnych serii produkcyjnych, zakupu musli dokonano dwukrotnie, w odstępie czteromiesięcznym. Za każdym razem badaniu podawano 9 asortymentów płatków musli pochodzących od różnych producentów. Wśród badanych prób
musli były produkty klasyczne, tropikalne i z orzechami. Rodzaje badanych musli i deklarowany przez ich producentów skład surowcowy przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Model doświadczenia
Table 1. Model of the experiment
Próbka
Sample
Rodzaj musli
Kind of musli
Deklarowany skład surowcowy – Components
1
klasyczne
Płatki pszenne 48% (pszenica, cukier, sól, ekstrakt słodowy jęczmienny), płatki owsiane
pełnoziarniste 30%, rodzynki 12%, orzechy laskowe 5%, serwatka w proszku.
klasyczne
Płatki 63,5%: pszenne, pszenne ekstrudowane (mąka pszenna pełnoziarnista, kaszka kukurydziana, cukier, ekstrakt słodowy jęczmienny, sól), owsiane, kukurydziane ekstrudowane (kasza kukurydziana, cukier, sól); mieszanka owoców 20%: rodzynki, śliwki suszone 2,8% (śliwki, mąka ryżowa), jabłka suszone 2,8% (jabłka, regulator kwasowości:
kwas cytrynowy); mąka pszenna, cukier trzcinowy, syrop glukozowy, tłuszcz roślinny,
płatki kukurydziane (kukurydza, cukier, sól, ekstrakt słodowy jęczmienny, emulgator:
mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych), mąka kukurydziana, otręby pszenne, płatki
kokosowe, sól morska, aromat, emulgator: lecytyna sojowa, przeciwutleniacz: mieszanina tokoferoli.
klasyczne
Płatki owsiane 40,3%, płatki pszenne 23%, rodzynki 11,5%, płatki żytnie 5,7%, płatki
kukurydziane 5,7% (grys kukurydziany 94%, cukier, sól, ekstrakt słodu jęczmiennego,
emulgator: mono- i diglicerydy kwasów tłuszczowych), chipsy bananowe 5,6% (banany,
olej roślinny, cukier, miód, aromat), siemię lniane 3,4%, ziarna słonecznika 3,4%, płatki
ryżowe 1,1% (ryż, cukier, sól, ekstrakt słodu jęczmiennego, emulgator: lecytyna).
tropikalne
Musli chrupkie 81% [płatki 49,5% (owsiane, pszenne), cukier, ekstrudat ryżowy (mąka
ryżowa, kasza kukurydziana, otręby pszenne, cukier, sól), tłuszcz roślinny, woda, syrop
glukozowo-fruktozowy, mąka owsiana, substancja spulchniająca (mąka pszenna, pirofosforan dwusodowy, kwaśny węglan sodu), emulgator: lecytyna sojowa, barwnik: E150c,
aromaty] suszone owoce 19% (banany, cukier, daktyle, olej kokosowy, kokos, ananasy,
papaja, mąka ryżowa, aromaty, regulatory kwasowości E330, substancja konserwująca:
ditlenek siarki).
tropikalne
Musli crunchy [płatki owsiane, syrop glukozowo-fruktozowy, ekstrudat ryżowy (mąka
ryżowa, cukier, kasza kukurydziana, mąka pszenna, ekstrakt słodowy, sól), utwardzony
tłuszcz roślinny, wiórki kokosowe, cukier, sól, aromat, emulgator: lecytyna sojowa], rodzynki 8,5%, ananasy kandyzowane (ananasy, cukier) 4,3%, papaja kandyzowana (papaja, cukier) 4,3%, chipsy bananowe (banany krojone, olej roślinny, cukier, miód, aromat).
6
tropikalne
Płatki 45% [owsiane, kukurydziane (kasza kukurydziana, cukier, sól, karmel amoniakalny)], syrop glukozowo-fruktozowy, mieszanka owoców 16,8% [rodzynki, chipsy bananowe (banany, olej roślinny, cukier, aromat, miód), papaja kandyzowana (papaja, cukier),
ananasy kandyzowane (ananasy, cukier, kwas cytrynowy), chrupki pszenne (mąka pszenna, melasa trzcinowa), płatki pszenne ekstrudowane 6% (pszenica, cukier, kasza kukurydziana, ekstrakt słodowy jęczmienny, sól), tłuszcz roślinny, płatki kokosowe, ziarna
słonecznika, sól morska, lecytyna, aromat.
7
z orzechami
Rodzynki chilijskie 19%, opiekane płatki zbożowe (pszenica, ekstrakt słodowy jęczmienny), płatki jęczmienne, płatki owsiane, płatki zbożowe, suszone morele 6%, orzechy nerkowca 5%, daktyle 5%, opiekane płatki owsiane (owies, ekstrakt słodowy jęczmienny),
orzechy brazylijskie 3%, prażone orzechy laskowe 1%, całe migdały).
z orzechami
Pełnoziarniste płatki zbożowe w polewie orzechowej 77,4% (płatki owsiane i pszenne,
cukier, syrop glukozowy, olej palmowy, emulgator: lecytyna sojowa, aromat), granole
zbożowe 10% [pełnoziarniste płatki owsiane, cukier, chrupki ryżowe (grys ryżowy, mąka
pszenna, cukier, ekstrakt słodowy jęczmienny, sól), olej palmowy, mąka pszenna, syrop
glukozowy, miód, aromat], kuleczki zbożowe 8,6% [mąka pełnoziarnista (pszenna i kukurydziana), cukier, skrobia kukurydziana, migdały 3%, orzechy laskowe 1%.
z orzechami
Płatki owsiane 44,6%, cukier 14,9%, ekstrudat zbożowy 10,2% (mąka pszenna graham,
mąka pszenne, mąka ryżowa, cukier, kasza kukurydziana, skrobia kukurydziana, mąka
owsiana), olej roślinny 10,2%, syrop glukozowy, orzechy laskowe 5%, rodzynki 4,3%
(rodzynki, olej roślinny), płatki pszenne 4,3%, wiórki kokosowe 0,9%, aromat, ekstrakt
roślinny, ekstrakt słodowy jęczmienny, sól, olej palmowy, regulator kwasowości: fosforan trójsodowy, przeciwutleniacz: mieszanina tokoferoli].
2
3
4
5
8
9
122
Skład chemiczny musli określono, oznaczając: zawartość wody metodą suszenia
[PN-ISO 712:2002], zawartości białka ogółem metodą Kiejdahla (N × 5,7) przy zastosowaniu aparatu Foss Tecator typ 1002 [PN-75/A-04018], zawartość tłuszczu surowego metodą Soxhleta według PN-ISO 1442:2000 oraz zawartość związków mineralnych
w postaci popiołu całkowitego [Tajner-Czopek i Kita 2005].
Przeprowadzono również ocenę mikrobiologiczną musli, określając: ogólną liczbę drobnoustrojów według PN-EN ISO 4833:2004 (metodą płytkową w temperaturze
30°C), liczbę pleśni i drożdży według PN-ISO 21527-2:2009 (metodą płytkową), liczbę
przetrwalników bakterii mezofilnych tlenowych według PN-EN ISO 7932:2005 (metodą
płytkową w temperaturze 30°C), liczbę komórek bakterii z rodziny Enterobacteriaceae
i Escherichia coli według PN-ISO 21528-2:2005 (metodą płytkową z użyciem podłoża
VRB agar Fluorocult).
Uzyskane wyniki opracowano statystycznie, korzystając z programu Statgraphics
Plus 4.1. Ocenę istotności różnic pomiędzy wartościami średnimi określano za pomocą
jednoczynnikowej analizy wariancji przy poziomie istotności α = 0,05, a najmniejszą
istotną różnicę wyznaczono testem Tukeya.
WYNIKI I DYSKUSJA
Ogólna liczba drobnoustrojów w przebadanych płatkach śniadaniowych typu musli
mieściła się w przedziale od 5,0 × 100 do 1,1 × 102 jtk/g (tab. 2). Obecność pleśni i drożdży wykryto w sześciu próbkach musli (nr 2, 3, 4, 5, 7, 9), a trzy próbki (nr 1, 6, 8) były
wolne od zanieczyszczeń mikroflorą grzybową (tab. 2). W zanieczyszczonych próbkach
musli pleśnie i drożdże występowały w liczbie od 5,0 × 100 do 7,8 × 101 jtk/g. Procentowy udział pleśni i drożdży w całkowitej liczbie drobnoustrojów był zróżnicowany, bowiem w niektórych próbkach nie wykryto pleśni i drożdży, w innych zaś stanowiły one
około połowę oznaczonej populacji komórek drobnoustrojów. W dwóch próbkach musli
populacja pleśni i drożdży była mikroflorą dominującą i wynosiła około 80% (tab. 2).
W badanych próbkach musli oprócz form wegetatywnych wykryto obecność przetrwalników bakterii mezofilnych tlenowych. Przetrwalniki tych bakterii stwierdzono w siedmiu
próbkach, w liczbie od 5,0 × 100 do 2,0 × 101 jtk/g, natomiast dwie próbki były wolne od
przetrwalników bakterii mezofilnych tlenowych. W badany próbkach udział mikroflory
przetrwalnikującej w stosunku do ogólnej liczby drobnoustrojów wahał się w przedziale
od 0 do 34% (tab. 2). Podobnie wyniki z analizy musli otrzymali Wójcik-Stopczyńska
i inni [2002]. Najczęściej występującą formą mikroflory przetrwalnikującej w produktach o obniżonej aktywności wody takich jak płatki śniadaniowe typu musli są Bacillus
sp. zaliczane do bakterii przetrwalnikujących mezofilnych tlenowych. Badanie obecności
tej grupy bakterii jest ważne w ocenie jakości mikrobiologicznej musli ze względu na
możliwość występowania komórek Bacillus cereus, które dobrze się rozwijają. Niektóre
bakterie z rodzaju Bacillus cereus produkują toksyny w produktach bogatych w skrobię,
wywołując zatrucia pokarmowe. Do zatrucia może dojść nie tylko wtedy, gdy komórki
bakterii wydzielą toksynę, ale również po spożyciu żywności, w której znajdowały się
żywe komórki w liczbie co najmniej 103–107 jtk/g.
Charakterystyka jakości mikrobiologicznej i zawartości składników odżywczych...
123
W zaprezentowanych w niniejszej pracy badaniach nie przeprowadzono oznaczenia
na obecność komórek Bacillus cereus, lecz bardzo niska liczba przetrwalników bakterii przetrwalnikujących mezofilnych tlenowych, do których zalicza się Bacillus cereus,
może wskazywać na brak zagrożenia związanego ze spożyciem przebadanych musli
[Wójcik-Stopczyńska i in. 2002, Kisielewska i Kordowska-Wiater 2004]. W przebadanych próbkach płatków śniadaniowych typu musli nie stwierdzono obecności komórek
bakterii z rodziny Enterobacteriaceae. Tym samym również nie stwierdzono komórek
bakterii z gatunku Escherichia coli (tab. 2). W badaniach innych autorów również nie
odnotowywano obecności bakterii z rodziny Enterobacteriaceae. Jest to istotne z punktu
widzenia bezpieczeństwa mikrobiologicznego żywności, ponieważ w tej rodzinie bakterii oprócz oportunistycznych, występują także bakterie bezwzględnie patogenne, wywołujące zatrucia pokarmowe u ludzi [Wójcik-Stopczyńska i in. 2002, Wójcik-Stopczyńska
2003, Kisielewska i Kordowska-Wiater 2004].
Uzyskanych wyników badań mikrobiologicznych nie można odnieść do przepisów
prawnych regulujących stopień zanieczyszczenia drobnoustrojami, ponieważ obecnie nie
funkcjonują osobne przepisy prawne określające dopuszczalny poziom zanieczyszczenia
płatków śniadaniowych typu musli drobnoustrojami. W badaniu przeprowadzonym przez
Wójcik-Stopczyńską [2003] ogólna liczba drobnoustrojów w analizowanych płatkach
śniadaniowych zawierała się w przedziale od 3,5 × 101 do 5,3 × 104 jtk/g, ilość pleśni
i drożdży od 7,0 × 100 do 1,2 × 103 jtk/g, czyli znacznie więcej niż w próbach badanych
w niniejszej pracy. Obowiązujące Rozporządzenie Komisji (WE) nr 2073/2005 z dnia
15 listopada 2005 roku w sprawie kryteriów mikrobiologicznych dotyczących środków
spożywczych, w kategorii 1.3 „gotowa do spożycia żywność, w której niemożliwy jest
wzrost L. monocytogenes, niebędąca żywnością przeznaczoną dla niemowląt ani żywnością specjalnego medycznego przeznaczenia” uwzględnia kryterium bezpieczeństwa,
odnosi się wyłącznie do badania Listeria monocytogenes.
Zawartość wody w przebadanych próbkach płatków śniadaniowych typu musli była
bardzo zróżnicowana i wahała się w przedziale od 3,71 do 13,31% (tab. 3). Najwyższą
zawartością wody na poziomie 13,31% charakteryzowały się musli z dodatkiem orzechów. Pozostałe musli z dodatkiem orzechów (próby nr 8 i 9) cechowały się najmniejszą
zawartością wody spośród przebadanych musli, odpowiednio 4,20 i 3,71%. Pomijając
próbkę musli z orzechami (próba nr 7), zauważalna jest zależność pomiędzy wilgotnością
a rodzajem musli – wyższą wilgotność stwierdzono w musli klasycznych (na poziomie
od 8,60 do 11,55%), mniej wody zawierały musli tropikalne (od 4,62 do 6,25%), najniższą wilgotność posiadały zaś musli z dodatkiem orzechów (do 3,81 do 4,02%). Również
w badaniach Soboty i innych [2012], którzy oznaczali wilgotność musli, zauważalna jest
duża rozbieżność uzyskanych wyników, gdyż cytowani autorzy otrzymali wyniki wilgotności od 2,93 do 10,57%.
Wilgotność płatków śniadaniowych typu musli może mieć wpływ na jakość produktu, gdyż zawartość wody wpływa na trwałość produktu podczas przechowywania.
Woda zawarta w mieszankach wpływa na szybszy rozwój drobnoustrojów, a ponadto
może przyśpieszać niekorzystne przemiany fizykochemiczne i mikrobiologiczne, obniżające jakość produktu. W związku z powyższym musli z orzechami (próba nr 7),
o największej wilgotności, zostały zapakowane w atmosferze ochronnej zapobiegającej
nr 575, 2013
7,8 × 101 b
9,5 × 101 ab
2
nieobecne w 1 g b
4,0 × 101 d
5,0 × 100 cd
7
8
77
0
31
0
41
47
35
82
0
Udział pleśni i drożdży
w ogólnej liczbie
drobnoustrojów
The participation
of moulds and yeasts in
the total number
of microorganisms
[%]
nieobecne w 1 g b
5,0 × 100 ab
5,0 × 100 b
nieobecne w 1 g ab
2,0 × 101 b
5,0 × 100 a
1,5 × 10 b
a, b, c, d – mean values in the rows with different superscripts are significantly different at α = 0,05
1
5,0 × 100 ab
5,0 × 100 b
Liczba przetrwalników
bakterii mezofilnych
tlenowych
Total aerobic mesophilic
bacteria spores
[jtk/g]
a, b, c, d – wartości średnie oznaczone różnymi literami różnią się statystycznie istotnie na poziomie α = 0,05
3,3 × 10 d
2,5 × 10 b
1,3 × 101 b
5,0 × 100 cd
6
9
nieobecne w 1 g b
4,3 × 101 cd
5
1
1,8 × 101 b
4,3 × 101 a
4
1
3,8 × 10 a
2,0 × 101 ab
1,1 × 10 ab
3
1
nieobecne w 1 g b
5,3 × 101 bc
1
2
Liczba pleśni i drożdży
The number of yeast
and moulds
[jtk/g]
Ogólna liczba
drobnoustrojów
Total number
of microorganisms
[jtk/g]
Próbka
Sample
Tabela 2. Wyniki badania mikrobiologicznego musli
Table 2. Results of muesli microbiological assessment
0
5
7
0
34
9
23
27
5
Udział przetrwalników
bakterii mezofilnych
tlenowych w ogólniej
liczbie drobnoustrojów
The participation
of aerobic mesophilic
bacteria spores
in the total number
of microorganisms
[%]
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
nieobecne w 1 g
Liczba komórek
bakterii z rodziny
Enterobacteriaceae
i Escherichia coli
The number of cells
of Enterobacteriaceae
and Escherichia coli
[jtk/g]
125
obniżeniu jakości podczas przechowywania produktu. Zawartość wody wpływa również na cechy sensoryczne musli, takie jak: kruchość i chrupkość, cechy te są szczególnie istotne w musli typu crunchy [Singhal i in. 2001, Rzedzicki i in. 2008].
Zawartość substancji mineralnych we wszystkich badanych próbach musli była
zbliżona i mieściła się w przedziale od 1,19 do 1,81% (tab. 3). Zróżnicowana zawartość
popiołu była prawdopodobnie spowodowana różną proporcją składników w poszczególnych musli. Największe znaczenie dla zawartości popiołu mają składniki z pełnego ziarna, bogate w substancje mineralne. Z tego względu musli klasyczne (próby
nr 1, 2, 3), zawierające w swoim składzie najwięcej płatków zbożowych, były bogatsze w substancje mineralne niż np. musli tropikalne, w których znajdowała się duża
ilość owoców. Oprócz składników pełnoziarnistych na zawartość popiołu ma wpływ
dodatek orzechów, czego dowodzi przykład próby nr 7. Porównując uzyskane wyniki
zawartości popiołu w płatkach śniadaniowych typu musli z wynikami otrzymanymi
przez innych autorów, zauważalne jest podobieństwo otrzymanych wyników. Sobota
i inni [2012] otrzymali zawartość popiołu w badanych próbkach płatków śniadaniowych w przedziale od 1,37 do 1,91%. Porównując badane musli do innych produktów
zaliczanych do galanterii śniadaniowej przebadanych przez Sykut-Domańską [2012]
można zauważyć, że zawartość składników mineralnych w musli jest zbliżona do zawartości składników mineralnych w preparowanej pszenicy (1,54%) i płatkach owsianych (1,71%), lecz mniejsza niż w płatkach pszenicznych z dodatkiem otrąb (2,85%)
lub płatkach kukurydzianych (2,65%).
Ważnymi składnikami mieszanek musli, w dużej mierze decydującymi o ich wartości żywieniowej, są białko i tłuszcz. Zawartość białka w badanych musli kształtowała
się na poziomie od 7,40 do 12,57% (tab. 3). Analiza uzyskanych wyników wykazała
zależność pomiędzy rodzajem musli i zawartością białka. Najbogatsze w białko były
musli klasyczne, następnie musli z orzechami, a najmniej białka zwierały musli tropikalne. Istotny wpływ na zawartość białka w musli odgrywa zawartość składników
zbożowych, w szczególności bogatych w białko płatków owsianych. Musli najbogatsze
w białko zawierały w swoim składzie blisko 80% płatków zbożowych, a musli najmniej
zasobne w białko zawierały natomiast poniżej 50% płatków zbożowych. Porównując
oznaczoną w tych badaniach zawartość białka z ilością białka deklarowanego na etykiecie przez producenta, zauważalne były rozbieżności (tab. 3) polegające głównie na
wyższej zawartości białka oznaczonego w stosunku do deklarowanej przez producenta.
Tylko w jednej z badanych mieszanek musli (próba nr 9) wartość oznaczona białka była
niższa od deklarowanej. Wynika stąd, że płatki śniadaniowe typu musli mogą istotnie
różnić się pod względem zawartości białka. Różnice te mogą być spowodowane zastosowaniem różnych jakościowo surowców do produkcji musli, jak również stosowanymi w procesie technologicznym zabiegami, np. termicznymi lub termoplastycznymi,
podczas których dochodzi do zmniejszenia zawartości białka. Warty uwagi jest fakt,
że mieszanki musli często charakteryzują się wyższą zawartością białka niż większość
zbożowych produktów śniadaniowych, np. popularne płatki kukurydziane czy płatki
pszenne. Płatki śniadaniowe typu musli zawierają jednak mniej białka w porównaniu
do tradycyjnych płatków owsianych, w których zawartość białka wynosi około 13%
[Rzedzicki 2005, Rzedzicki i Kondzielska 2006, Sykut-Domańska 2012]. Odnotowane
w pracy tak niskie zawartości białka wynikają z bardzo wysokiego udziału płatków
nr 575, 2013
4,20 b
1,19 cd
1,38 cd
1,72 ab
1,28 cd
1,25 d
1,31 cd
1,78 a
1,53 bc
1,81 a
Popiół
Ash
[%]
8,34 cde
10,15 b
10,47 bc
8,06 cde
8,70 cd
7,40 e
12,57 a
9,16 cde
12,37 a
Oznaczone
The determined
[% s.m. DM]
8,7
9,7
9,8
7,1
8,2
6,6
11,3
7,9
11,2
Deklarowane
The declared
[% s.m. DM]
Zawartość białka ogółem
Total protein content
-4,15
4,60
6,79
13,58
6,11
12,12
11,23
15,99
10,47
Różnica ilości białka
oznaczonego do
deklarowanego
Marked difference
in the amount
of determined protein
to the declared
[%]
a, b, c, d, e, f – mean values in the rows with different superscripts are significantly different at α = 0,05
a, b, c, d, e, f – wartości średnie oznaczone różnymi literami różnią się statystycznie istotnie na poziomie α = 0,05
3,71 b
9
5,45 b
5
8
6,56 a
4
4,87 b
11,55 ab
3
13,31 a
11,32 ab
2
7
8,60 ab
1
6
Wilgotność
Moisture
[%]
Próbka
Sample
Tabela 3. Skład chemiczny mieszanek musli
Table 3. Chemical composition of muesli
15,00 a
7,67 de
8,68 cd
10,00 c
14,22 ab
13,02 b
7,17 e
2,32 f
6,47 e
Oznaczony
The determined
[%]
Tłuszcz
Fat
20,0
9,6
8,7
12,5
14,8
15,1
6,3
2,5
6,7
Deklarowany
The declared
[%]
–5,00
–1,93
–0,02
–2,50
–0,58
–2,08
0,87
–0,18
–0,23
Różnica zawartości
tłuszczu oznaczonego
do deklarowanego
Marked difference
in determined fat
content
to the declared
[%]
127
kukurydzianych – pozyskiwanych z odzarodkowanego i obłuszczonego ziarna kukurydzy. Koreluje to z bardzo niską wilgotnością – płatki kukurydziane poddawane są
operacji toastowania w temperaturze 300°C.
Porównując oznaczoną w tych badaniach zawartość tłuszczu z ilością tłuszczu deklarowanego przez producenta w płatkach śniadaniowych typu musli w ośmiu próbach
oznaczona zawartość tłuszczu była niższa od zadeklarowanej i mieściła się w przedziale od 0,02 do 5%, a w jednej próbce była wyższa o 0,87% (tab. 3). Wynika to
być może z powszechnie stosowanej metody Soxhleta oznaczania tłuszczu, polegającej
na użyciu rozpuszczalnika niepolarnego (zwykle heksanu) i oznaczeniu tylko tłuszczu
wolnego. Tymczasem, w produktach takich jak płatki śniadaniowe typu musli, które
bywają poddawane intensywnej obróbce termicznej i termoplastycznej, zachodzi wiązanie tłuszczu w kompleksy lipidowo-skrobiowe i lipidowo-białkowe. Dlatego podczas
oznaczenia zawartości tłuszczu metodą Soxhleta często dochodzi do niedoszacowania
ilości tłuszczu w próbce. Również Sykut-Domańska [2012] oraz Rzedzicki i Kondzielska [2006] stwierdzili mniejszą zawartość tłuszczu w przeważającej części płatków
śniadaniowych niż wartość deklarowana przez producentów.
WNIOSKI
1. Mieszanki musli, jako produkt przeznaczony do bezpośredniego spożycia, charakteryzują się dobrą jakością mikrobiologiczną.
2. W płatkach śniadaniowych typu musli istnieje duże zróżnicowanie pod względem
zawartości składników pokarmowych. Oprócz cennych żywieniowo produktów znajdują
się w tej grupie również produkty zawierające duży dodatek tłuszczu i cukrów, a ubogie
w białko.
3. Zawartość związków mineralnych w badanych próbkach płatków śniadaniowych
typu musli jest na podobnym poziomie i zależy od ilości składników zbożowych.
4. Najbardziej wartościowe pod względem zawartości białka są musli klasyczne, lecz
najmniej atrakcyjne pod względem sensorycznym.
LITERATURA
Aston L.M., 2006. Glycaemic index and metabolic disease risk. Proceedings of the Nutrition Society 65, 125–134.
Bohdan M., 2009. Walory zdrowotne wyrobów typu musli. Przegląd Piekarski i Cukierniczy 57
(7), 71–73.
Czerwińska D., 2011. Wartość odżywcza i walory zdrowotne płatków zbożowych. Przegląd Zbożowo-Młynarski 55 (3), 9–11.
Gondek E., Lewicki P., 2008. Ruch wilgoci w mieszankach typu muesli. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 4 (59), 173–180.
Hendricks K.R., 2009. Maximilian Bircher-Benner. Father of Muesli. Health and Wellness 4,
11–12.
Kisielewska E., Kordowska-Wiater M., 2004. Rodzina Enterobacteriaceae. W: Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej i mikrobiologii żywności. Wyd. AR w Lublinie, Lublin, 80–98.
nr 575, 2013
128
Jaworska D., Pruska A., 2012. Zastosowanie oceny konsumenckiej w opracowaniu nowych wyrobów spożywczych na przykładzie batonu typu musli. Zeszyty Problemowe Postępów
Nauk Rolniczych 570, 53–63.
Liu S., Willett W.C., Manson J.E., Stampfer M.J., Hu F.B., Rosner B., Colditz G., 2003. Relation between changes in intakes of dietary and grain products and changes in weight
and development of obesity among middle-aged women. Am. J. Clinical Nutrition 78,
920–927.
PN-75/A-04018 Produkty rolniczo-żywnościowe. Oznaczanie azotu metoda Kjeldahla i przeliczanie na białko (zmiana Az3:2003).
PN-EN ISO 4833:2004 Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzontalna metoda oznaczania liczby
drobnoustrojów. Metoda płytkowa w temperaturze 30°C.
PN-EN ISO 7932:2005 Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzontalna metoda oznaczania liczby
przypuszczalnych Bacillus cereus. Metoda liczenia kolonii w temperaturze 30°C.
PN-ISO 21527-2:2009 Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzontalna metoda oznaczania liczby
drożdży i pleśni. Część 2: Metoda liczenia kolonii w produktach o aktywności wody
niższej lub równej 0,95.
PN-ISO 21528-2:2005 Mikrobiologia żywności i pasz. Horyzontalna metoda wykrywania i oznaczania liczby Enterobacteriaceae. Część 2: Metoda płytkowa.
PN-ISO 712:2002 Zboża i przetwory zbożowe. Oznaczanie wilgotności.
PN-ISO1442:2000 Oznaczanie zawartości tłuszczu.
Rozporządzenie Komisji (WE) nr 2073/2005 z dnia 15 listopada 2005 r. w sprawie kryteriów mikrobiologicznych dotyczących środków spożywczych (z późn. zm.).
Rzedzicki Z., 2005. Badania składu chemicznego wybranych błyskawicznych zbóż śniadaniowych.
Bromatologia i Chemia Toksykologiczna 39 (2), 141–146.
Rzedzicki Z., Kondzielska L., 2006. Charakterystyka składu chemicznego wybranych nisko przetworzonych zbóż śniadaniowych ze szczególnym uwzględnieniem frakcji błonnika pokarmowego. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna 40 (1), 39–47.
Rzedzicki Z., Sykut-Domańska E., Popielewicz J., 2008. Quality of wheat breakfast cereals available on the polish market. Polish Journal Food and Nutrition Sciences 3, 307–312.
Sicińska E. 2010. Produkty zbożowe u podstawy piramidy zdrowego żywienia. Przemysł Spożywczy 11, 14–17.
Singhal R.S., Kulkarni P.R., Rege D.V., 2001. Food grains. W: Handbook of indices of food quality
and authenticity. Wyd. Woodhead Publishing Limited, Cambridge, 35–58.
Sobota A., Rzedzicki Z., Sobieraj M., 2012. Badanie składu chemicznego płatków musli. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna 45 (2), 131–137.
Sykut-Domańska E., 2012. Charakterystyka wybranych sortymentów zbóż śniadaniowych na rynku polskim i brytyjskim. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna 45 (1), 72–82.
Tajner-Czopek A., Kita A., 2005. Analiza żywności – jakość produktów spożywczych. Wyd. Akademia Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław, 121–124.
Wójcik-Stopczyńska B., 2003. Ocena stanu mikrobiologicznego mieszanek musli pochodzących
z sieci handlowych. Rocznik Państwowego Zakładu Higieny 3, 269–274.
Wójcik-Stopczyńska B., Falkowski J., Jakubowska B., 2002. Mikrobiologiczna ocena płatków zbożowych i mieszanek musli. Przegląd Zbożowo-Młynarski 46 (1), 30–32.
CHARACTERISTICS OF MICROBIAL QUALITY AND NUTRIENT CONTENT
(PROTEIN, FAT, MINERAL COMPOUNDS) SOME PETALS MUESLI
Summary. According to the food pyramid the basis of our diet should include grain products made of whole grain and rich in dietary fibre, minerals and vitamins. That group of
products may include muesli consisting of cereal flakes, dried and candied fruits, seeds and
nuts. The aim of this article was to characterise selected types of breakfast muesli cereals
available in chain stores by means of chemical composition analysis and microbiological
assessment. The tested samples underwent microbiological assessment (total number of
microorganisms, the number of yeast and moulds, total aerobic mesophilic bacteria spores),
while their chemical composition was analysed (moisture, total protein content, determined
fat and ash). The total number of microorganisms in the examined muesli ranged from
5.0 × 100 to 1.1 × 102 cfu/g. Microbiological assessment that was carried on proved that
muesli differed in terms of amount of moulds and yeasts. The protein content varied from
7.4 to 12.57% and was higher than the one declared on the packages by the producers. The
amount of minerals, i.e. ash, ranged from 1.25 to 1.81%. On the basis of the research a conclusion was drawn that within the category of muesli products on the market there are many
products that differ in terms of content and the technology of production.
Key words: muesli, chemical composition, microbiological assessment
nr 575, 2013
129
nr 575, 2013, 131–138
PORÓWNANIE JAKOŚCI OLEJU RZEPAKOWEGO
TŁOCZONEGO NA ZIMNO I RAFINOWANEGO
Magdalena Zychnowska, Monika Pietrzak, Krzysztof Krygier
Streszczenie. Celem niniejszej pracy było porównanie jakości handlowych olejów: rzepakowego rafinowanego oraz tłoczonego na zimno w końcowym okresie ich przydatności
do spożycia. Oznaczono liczbę kwasową, nadtlenkową, anizydynową, wskaźnik Totox,
stabilność oksydacyjną w teście Rancimat oraz spektrofotometrycznie barwę. Przeprowadzono również sensoryczne badania konsumenckie. Wykazano, że oleje rafinowane,
w porównaniu z olejami tłoczonymi na zimno, zawierały mniej wolnych kwasów tłuszczowych, ale więcej aldehydów. Zawartość nadtlenków była wysoka zarówno w przypadku olejów tłoczonych na zimno, jak i rafinowanych. Wskaźnik Totox, wyrażający ogólny
stopień utlenienia, był wysoki i u większości olejów w końcowym okresie przydatności
do spożycia przekroczył graniczny poziom. Oznacza to, że ich okresy przydatności do
spożycia nie były ustalone prawidłowo. Wykazano niską stabilność oksydacyjną badanych olejów. Ocena konsumencka wykazała, że oleje rafinowane mają wyższą jakość od
olejów tłoczonych na zimno.
Słowa kluczowe: olej rzepakowy, oleje rafinowane, tłoczenie na zimno, rafinacja, jakość
olejów
WSTĘP
Współczesny konsument, w obliczu powszechnej dostępności produktów spożywczych na rynku, coraz większą wagę przywiązuje do tego, aby spożywać produkty
minimalnie przetworzone. Coraz częściej sięga po żywność o właściwościach prozdrowotnych, tzw. żywność funkcjonalną, do której można zaliczyć olej rzepakowy
[Obiedzińska i Waszkiewicz-Robak 2012]. Olej ten jest ceniony ze względu na bardzo
Adres do korespondencji – Corresponding author: Magdalena Zychnowska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Technologii Żywności,
ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa, e-mail: [email protected]
132
M. Zychnowska, M. Pietrzak, K. Krygier
korzystny żywieniowo skład kwasów tłuszczowych, związany przede wszystkim z najniższą zawartością kwasów tłuszczowych nasyconych w powszechnie spożywanych
w Polsce olejach oraz wysoką zawartością niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych z rodziny omega-3, deficytowej w polskiej diecie. Olej rzepakowy zawiera
również substancje bioaktywne: tokoferole, sterole, związki fenolowe, karotenoidy,
fosfolipidy pozytywnie oddziałujące na organizm człowieka. Wymienione zalety oleju
rzepakowego wskazują na jego wysoką wartość żywieniową [Wroniak 2012].
Powstaje jednak pytanie: Jeśli olej rzepakowy, to jaki? Konsumenci są postawieni
przed wyborem oleju rzepakowego tłoczonego na zimno, uzyskanego jedynie w wyniku obróbki mechanicznej, lub oleju rafinowanego, który w procesie produkcyjnym
poddawany jest działaniu wysokiej temperatury i substancji chemicznych. Metoda pozyskiwania wpływa na występowanie różnic w składzie chemicznym, właściwościach
fizyko-chemicznych, a przede wszystkim w cechach organoleptycznych olejów. Oleje
tłoczone na zimno przewyższają rafinowane pod względem wartości żywieniowej, wątpliwości budzi jednak problem z utrzymaniem stałej jakości tych olejów. Olej rzepakowy tłoczony na zimno, jako produkt naturalny, spotyka się z coraz większym zainteresowaniem konsumentów, także na rynku polskim [Wroniak i Krygier 2006, Wroniak
i in. 2008].
Celem pracy było porównanie jakości czterech olejów rzepakowych rafinowanych
oraz czterech olejów rzepakowych tłoczonych na zimno.
MATERIAŁ I METODY
Spośród dostępnych w sklepach warszawskich olejów wybrano cztery oleje rzepakowe rafinowane oraz cztery oleje z nasion tłoczonych na zimno, w tym ekologiczny
(tab. 1).
Wszystkie oleje znajdowały się w końcowym okresie przydatności do spożycia.
Dlatego końcowym, ponieważ postanowiono zbadać, czy deklarowany okres przydatności do spożycia jest odpowiedni, tzn. czy jakość olejów pozostaje w zakresie obowiązujących wymagań.
Próbki oleju badano zgodnie z polskimi normami, oznaczając: stabilność oksydacyjną w teście Rancimat w temperaturze 120°C [PN-ISO 6886:2009], liczbę kwasową
(LK) [PN-EN ISO 660:2010], liczbę nadtlenkową (LOO) [PN-EN ISO 3960:2009],
liczbę anizydynową (LA) [PN-EN ISO 6885:2001]; wyznaczono wskaźnik Totox (Totox = 2 × LOO + LA). Barwę oznaczono spektrofotometrycznie [PN-A-86934:1995].
Sensoryczne badania konsumenckie olejów przeprowadził 12-osobowy zespół,
określając: smak, zapach, barwę oraz klarowność (zastosowano metodę skali hedonicznej, gdzie skalę stanowił odcinek o długości 10 cm – 10 jednostek umownych).
Konsumenci mogli ponadto zgłaszać uwagi dotyczące jakości ocenianych próbek [Baryłko-Pikielna i Matuszewska 2009].
Analizę statystyczną wyników przeprowadzono za pomocą programu Statgraphics
5.1, stosując jednoczynnikową analizę wariancji (ANOVA).
Porównanie jakości oleju rzepakowego tłoczonego na zimno i rafinowanego
133
Tabela 1. Charakterystyka handlowa olejów rzepakowych tłoczonych na zimno i rafinowanych
Table 1. The market characteristics of cold – pressed rapeseeds oils and refined oils
Oleje
Oils
Termin przydatności
do spożycia
Best for period
Pojemność
oraz rodzaj opakowania
Container
and Package material
Informacje zawarte na etykiecie
Information on the label
Oleje rafinowane – Refined oils
1
30.05.2013
0,9 dm3
PET
Przechowywać w miejscu
chłodnym
i oświetlonym światłem
rozproszonym
Keep in a cool place and lit
scattered light
2
18.06.2013
1 dm3
PET
Przechowywać w chłodnym
i ciemnym miejscu
Keep in a cool and dark place
3
19.06.2013
1 dm3
PET
i ciemnym miejscu
4
21.06.2013
1 dm3
PET
Przechowywać w ciemnym
i chłodnym miejscu
Keep in a dark and cool place
Oleje tłoczone na zimno – Cold-pressed rapeseeds
5
6
7
0,5 dm3
Zielone szkło
Green glass
Produkt rolnictwa ekologicznego;
Trwałość oleju 6 miesięcy
przy przechowywaniu w 5–10°C;
Dystrybucja tylko z lodówek
Product of organic agriculture;
The oil stability is 6 months
when it is stored in temperature
5–10°C;
Distribution only from fridges
30.06.2013
0,5 dm3
Brązowe szkło
Brown glass
i ciemnym miejscu; Po otwarciu
należy spożyć przed upływem
jednego miesiąca
Keep in a cool and dark place;
Once opened, consume before
one month
05/2013
0,25 dm3
Zielone szkło
Green glass
i ciemnym miejscu
16.06.2013
3
8
nr 575, 2013
30.06.2013
0,75 dm
Zielone szkło
Green glass
Produkt niefiltrowany;
Przechowywać
w suchym i zaciemnionym
miejscu
Unfiltered product; Keep in a dry
and dark place
134
WYNIKI I DYSKUSJA
Sensoryczne badania konsumenckie wykazały istotne różnice w barwie badanych olejów. Oleje rafinowane charakteryzowała barwa jasnożółta, z kolei tłoczone na zimno żółta do ciemnożółtej. Analizując barwę oznaczoną spektrofotometrycznie stwierdzono, że
oleje tłoczone na zimno charakteryzowały się dużo ciemniejszą barwą niż oleje rafinowane, co potwierdzono również w ocenie konsumenckiej olejów. Najciemniejszym olejem
okazał się olej tłoczony na zimno nr 7 (najwyższa wartość barwy ogółem – rysunek 1).
Najjaśniejszą barwą charakteryzowały się oleje rafinowane nr 3 oraz 4.
We wszystkich analizowanych olejach zawartość barwników karotenoidowych przeważała nad barwnikami chlorofilowymi. Jednak w przypadku olejów z nasion tłoczonych
na zimno udział karotenoidów był zdecydowanie wyższy. Oleje rafinowane charakteryzowały się znikomymi ilościami barwników chlorofilowych.
Barwa ogółem
Total colour = 1000*(A442 + A668)
600
e
500
d
400
Barwniki
chlorofilowe/
/chlorophyll
pigments
c
b
300
Barwniki
karotenoidowe/
/carotenoids
pigments
200
100
a
a
a
a
1
2
3
4
5
Oleje – Oils
0
Rys. 1.
Fig. 1.
6
7
8
Barwa olejów oznaczona spektrofotometrycznie (a, b, ... – wartości średnie oznaczone
różnymi literami różnią się statystycznie istotnie na poziomie istotności α ≤ 0,05)
Spectrophotometric colour of oils (a, b, ... – mean values denoted by various letters differ
statistically significantly at level of significance α ≤ 0.05)
Zawartość barwników karotenoidowych oraz chlorofilowych w olejach roślinnych
zależy od gatunku i dojrzałości surowców, a także od metody ich pozyskiwania [Wroniak
i in. 2006a]. Niska wartość barwy ogółem olejów rafinowanych potwierdza, że proces
rafinacji znacznie zmniejsza zawartość barwników w olejach [Krygier i in. 1995].
Stwierdzono, iż oleje rzepakowe rafinowane i tłoczone na zimno różnią się pod
względem smaku i zapachu. Oleje rafinowane charakteryzowały się smakiem „słabo wyczuwalnym”, a w przypadku olejów z nasion tłocznych na zimno smak gorzki i kwaśny
był „wyraźnie wyczuwalny”. Oleje z nasion tłoczonych na zimno cechowały się dużo
intensywniejszym zapachem niż oleje rafinowane.
135
Nie stwierdzono istotnych różnic w klarowności olejów rafinowanych i tłoczonych
na zimno. Analizowane oleje, poza olejem tłoczonym na zimno nr 7, zostały określone
jako klarowne. Olej nr 7 wykazywał zmętnienie w temperaturze pokojowej. Zmętnienie mogło być spowodowane obecnością wody lub innych zanieczyszczeń naturalnych
[Wroniak i in. 2006a]. Charakterystykę chemiczną badanych olejów przedstawiono
w tabeli 2.
Tabela 2. Charakterystyka olejów rzepakowych tłoczonych na zimno i rafinowanych
Table 2. The cold – pressed rapeseeds oils and refined oils characteristics
Cecha – Feature
Oleje – Oils
1
2
3
4
5
6
7
8
Liczba kwasowa (LK)
Acid value
[mg KOH·g–1]
0,22a
0,33a
0,34a
0,22a
3,15d
2,38c
5,17e
1,35b
Liczba nadtlenkowa (LOO)
Peroxide value
[meq O2·kg–1]
7,33de
4,84ab
5,14bc
8,42e
6,98de
7,03de
6,52cd
3,29a
Liczba anizydynowa (LA)
Anisidine value
3,85c
2,08b
1,94b
1,68b
0,60a
0,76a
1,81b
0,25a
Totox
18,51d
11,76b
12,21b
18,52d
14,56c
14,82c
14,85c
6,81a
Czas indukcji
Induction time [h]
3,98cd
3,81abc
3,89bc
3,61ab
4,23de
4,33e
3,53a
3,66abc
Wartości oznaczone tą samą literą w wierszu nie różnią się istotnie statystycznie przy α ≤ 0,05.
Values marked by the same letter in a row are not different at α ≤ 0.05.
Liczba kwasowa (LK), określająca ilość wolnych kwasów tłuszczowych [Wroniak
i in. 2006a], olejów z nasion rzepaku tłoczonych na zimno wahała się od 1,35 do 5,17 mg
KOH·g–1, w olejach rafinowanych od 0,22 do 0,34 mg KOH·g–1 (tab. 2). Oleje rzepakowe
rafinowane charakteryzowały się niższymi wartościami liczby kwasowej niż oleje rzepakowe tłoczone na zimno. W procesie rafinacji wolne kwasy tłuszczowe są skutecznie
usuwane z oleju, co znajduje odzwierciedlenie w niskich wartościach liczb kwasowych
olejów rafinowanych [Wroniak i in. 2008].
Wymóg określony w Codex Alimentarius (liczba kwasowa: 0,6 mg KOH·g–1 w olejach
rafinowanych oraz 4 mg KOH·g–1 w olejach tłoczonych na zimno) został spełniony przez
większość zbadanych próbek olejów. Tylko wartość LK jednego z olejów tłoczonych na
zimno (nr 7) przekroczyła podane wartości. Uzyskane wyniki w olejach rafinowanych
były zbliżone do wyników dostępnych w literaturze, a w olejach tłoczonych na zimno
wartości te były nieco wyższe od wyników uzyskanych przez innych badaczy [Wroniak
i in. 2006b, Wroniak i in. 2008], ale badane oleje były w końcowym okresie przydatności
do spożycia.
Liczba nadtlenkowa (LOO), będąca miarą zawartości nadtlenków występujących
jako pierwotne produkty utlenienia oleju [Wroniak i Brylska 2006], wahała się w zakresie od 3,29 do 8,42 meq O2·kg–1 oleju. Nie wykazano znaczących różnic lub zależności
związanych z metodą pozyskiwania oleju, gdyż zarówno oleje rafinowane, jak i tłoczone
nr 575, 2013
136
na zimno charakteryzowały się stosunkowo wysokimi wartościami LOO (tab. 2). Żaden z olejów nie przekroczył limitu określonego w Codex Alimentarius (10 meq O2·kg–1
w olejach rafinowanych oraz 15 meq O2·kg–1 w olejach tłoczonych na zimno). W odniesieniu do polskiej normy (5 meq O2·kg–1 w olejach rafinowanych oraz 10 meq O2·kg–1
w olejach tłoczonych na zimno – PN-EN ISO 3960:2009), żaden z olejów tłoczonych na
zimno nie przekroczył określonego limitu, z kolei spośród olejów rafinowanych dopuszczalnego limitu nie przekroczył jedynie olej nr 2.
Analizowane oleje były produktami handlowymi, wobec czego nie są znane warunki postępowania z olejami w łańcuchu dostaw. Porównując uzyskane wyniki z danymi
literaturowymi, należy wziąć pod uwagę, że rozbieżności zaobserwowane w oznaczonej
ilości nadtlenków mogą świadczyć o różnym stopniu utlenienia olejów w momencie ich
badania [Wroniak i Brylska 2006]. Oleje zbadano około sześć do ośmiu tygodni (olej nr 7
dwa tygodnie) przed upływem terminu przydatności do spożycia, co było prawdopodobnie przyczyną uzyskania w badaniach wysokich wartości LOO.
Liczba anizydynowa (LA) jest miarą zawartości wtórnych produktów utlenienia.
Liczba ta, wskazując zawartość aldehydów, pozwala stwierdzić rzeczywisty stan oleju
i wnioskować o jego stabilności [Wroniak i in. 2006a]. Zgodnie z zaleceniami polskiej
normy wartość LA w olejach rafinowanych nie powinna przekraczać 8 jednostek [PN-EN
ISO 6885:2001]. W olejach rafinowanych wartości LA (tab. 2) mieściły się w przedziale
od 1,68 do 3,85, a w olejach tłoczonych na zimno od 0,25 do 1,81. Oleje tłoczone na
zimno charakteryzowały się dużo niższymi wartościami LA w stosunku do olejów rafinowanych. W badaniach Wroniak i innych [2008] uzyskano podobne zależności.
Stwierdzono, że oleje rafinowane zawierały więcej wtórnych produktów utlenienia.
Różnice wynikały z odmienności metod otrzymywania olejów. Proces rafinacji (zwłaszcza etap dezodoryzacji) sprzyja powstawaniu wtórnych produktów utlenienia. Oleje tłoczone na zimno wyróżniają się dużo niższą LA niż oleje rafinowane, gdyż w procesie ich
tłoczenia nie stosuje się wysokiej temperatury [Makareviciene i Janulis 1999, Wroniak
i in. 2006a].
Wskaźnik oksydacji (Totox) w sposób umowny wyraża ogólny stopień utlenienia olejów [Tańska i Rotkiewicz 2003]. Przyjmuje się, że graniczny poziom determinujący dobrą jakość olejów, to wartość wskaźnika Totox równa 10 [Wroniak i in. 2006a]. Wartość
wskaźnika Totox dla olejów rafinowanych wahała się od 11,76 do 18,52, a w olejach tłoczonych na zimno od 6,81 do 14,85. Spośród badanych olejów (tab. 2) tylko jeden (nr 8)
zachował cechy produktu dobrego jakościowo. Pozostałe oleje można uznać za produkty
o niedostatecznej jakości.
Przyczyną złej jakości olejów przed ich końcem przydatności do spożycia może być
niewłaściwe przechowywanie olejów w czasie dystrybucji lub nieodpowiednie warunki
ich otrzymywania. Wysoki stopień utlenienia olejów tłoczonych na zimno mógł również
wynikać ze złej jakości surowca [Wroniak i in. 2006a].
Stabilność oksydacyjna to bardzo ważny wyróżnik jakości, określający przydatność
oleju do celów spożywczych [Wroniak i in. 2006a]. Stabilność oksydacyjną badanych
olejów rzepakowych tłoczonych na zimno oraz rafinowanych przedstawiono w tabeli 2.
Najdłuższymi czasami indukcji spośród olejów tłoczonych na zimno charakteryzował się
olej nr 6 (4,33 h), a spośród olejów rafinowanych olej nr 1 (3,98 h). Niska wartość LOO
nie wpłynęła istotnie na dłuższy czas indukcji olejów w teście Rancimat.
137
Zestawiając wyniki uzyskane w przeprowadzonych badaniach z danymi literaturowymi [Wroniak i in. 2006a, Wroniak i in. 2006b, Koski i in. 2002, Kowalski i in. 2004]
stwierdzono, że analizowane oleje charakteryzowały się stosunkowo krótkim czasem indukcji, jednak niedużo krótszym niż oleje oceniane przez innych badaczy. Należy podkreślić, że badane oleje znajdowały się w końcowym okresie przydatności do spożycia.
Przeprowadzone badania wskazują na istotność różnic w stabilności oksydacyjnej olejów
rafinowanych i tłoczonych na zimno.
WNIOSKI
1. Sensoryczne badania konsumenckie wskazują na wyższą jakość sensoryczną olejów rafinowanych w porównaniu z tłoczonymi na zimno, głównie ze względu na ich
słabo wyczuwalny smak i zapach oraz mało intensywną barwę.
2. Oleje rafinowane zawierały mniej wolnych kwasów tłuszczowych w porównaniu
z olejami tłoczonymi na zimno, ale więcej aldehydów. Zawartość nadtlenków była wysoka zarówno w przypadku olejów tłoczonych na zimno, jak i rafinowanych. Wskaźnik
Totox, wyrażający ogólny stopień utlenienia, był wysoki i u większości olejów w końcowym okresie przydatności do spożycia przekroczył graniczny poziom. Oznacza to, że ich
okresy przydatności do spożycia nie były ustalone prawidłowo.
3. Stabilność oksydacyjna olejów rafinowanych i tłoczonych na zimno w końcowym
okresie przydatności do spożycia różniła się istotnie statystycznie na korzyść olejów tłoczonych na zimno.
LITERATURA
Baryłko-Pikielna N., Matuszewska I., 2009. Sensoryczne badania żywności. Podstawy, metody, zastosowania. Wyd. Polskie Towarzystwo Technologów Żywności, Kraków, rozdz. 14–15.
Codex Alimentarius, 2001. Codex Stan 210. Standard for named vegetable oils (ze zmianami
2011).
Koski A., Psomiadou E., Tsimidou M., Hopia A., Kefalas P., Wahala K., Heinonen M., 2002. Oxidative stability and minor constituents of virgin olive oil and cold-pressed rapeseed oils.
European Food Research and Food Technology 214, 294–298.
Kowalski B., Ratusz K., Kowalska D., Bekas W., 2004. Determination of the oxidative stability of
vegetable oils by Differential Scanning Calorimetry and Rancimat measurements. European Journal of Lipid Science and Technology 106, 165–169.
Krygier K., Ratusz K., Supeł B., 1995. Jakość i stabilność olejów tłoczonych na zimno. Rośliny
Oleiste 16, 307–313.
Makareviciene V., Janulis P., 1999. Analiza jakości olejów jadalnych oraz obowiązkowe wymagania. Tłuszcze Jadalne 1-2, 15–31.
Obiedzińska A., Waszkiewicz-Robak B., 2012. Oleje tłoczone na zimno jako żywność funkcjonalna. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 1, 27–44.
PN-A-86934:1995. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Spektrofotometryczne oznaczanie
barwy.
PN-EN ISO 6885:2001. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie liczby anizydynowej.
PN-EN ISO 3960:2009. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie liczby nadtlenkowej.
nr 575, 2013
138
PN-EN-ISO 660:2010. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie liczby kwasowej
oraz kwasowości.
PN-ISO 6886:2009. Oleje i tłuszcze roślinne oraz zwierzęce. Oznaczanie stabilności oksydacyjnej (test przyspieszonego utleniania).
Tańska M., Rotkiewicz D., 2003. Stopień przemian lipidów wybranych olejów roślinnych i konsumpcyjnych nasion oleistych. Tłuszcze Jadalne 3-4, 147–155.
Wroniak M., 2012. Wartość żywieniowa olejów rzepakowych tłoczonych na zimno. Żywność.
Nauka. Technologia. Jakość 6, 79–92.
Wroniak M., Brylska L., 2006. Dostępność i jakość spożywczych olejów tłoczonych na zimno na
rynku warszawskim. Tłuszcze Jadalne 3–4, 320–330.
Wroniak M., Krygier K., 2006. Oleje tłoczone na zimno. Przemysł Spożywczy 7, 30–34.
Wroniak M., Kwiatkowska M., Krygier K., 2006a. Charakterystyka wybranych olejów tłoczonych na zimno. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2, 46–58.
Wroniak M., Łukasik D., Maszewska M., 2006b. Porównanie stabilności oksydatywnej wybranych olejów tłoczonych na zimno z olejami rafinowanymi. Nauka. Technologia. Jakość
1 Supl., 214–221.
Wroniak M., Krygier K., Kaczmarczyk M., 2008. Comparison of the quality of cold-pressed and
virgin rapeseed oils with industrially obtained oils. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences 1 (58), 85–89.
THE COMPARISON OF THE QUALITY OF COLD-PRESSED AND FULLY
REFINED RAPESEED OILS
Summary. The aim of this work was to compare the quality of commercial cold-pressed and
fully refined rapeseed oils in the end of their best-before period. Acid value, peroxide value,
anisidine value, Totox index, oxidative stability in Rancimat test, and spectrophotometric
colour were determined. Consumer evaluation of oils was done. It was shown that refined
rapeseed oils contained less free fatty acids and more aldehydes in comparison with the
cold pressed one. The content of peroxides was high in both. Totox index which expressed
the overall oxidation degree in most oils in the end of their best-before period crossed limit
level. This means that the shelf-life periods were not set properly. It has been demonstrated
that tested oils had low oxidative stability. Consumer evaluation of oils showed that refined
oils have a higher quality than cold-pressed oils.
Key words: rapeseed oil, fully refined oils, cold-pressing, refining, quality of oils
SPIS TREŚCI
CONTENTS
Lech Adamczak, Tomasz Florowski, Marta Chmiel, Dorota Pietrzak
Wydajność rzeźna strusi i uzysk wybranych elementów kulinarnych ...................
The carcass yield of ostrich and yields of selected culinary cuts
3
Arleta Błońska, Agata Marzec, Anika Błaszczyk
Instrumentalna ocena akustycznych i mechanicznych wyróżników tekstury
ciastek kruchych z inuliną ...................................................................................... 13
Instrumental assesment of the chosen mechanical and acoustic properties
of biscuits texture containing inulin
Kinga Czajkowska, Hanna Kowalska, Dariusz Piotrowski
Rola konsumenta w procesie projektowania nowych produktów
spożywczych ........................................................................................................... 23
The role of consumer in the process of new food products design
Marek Domoradzki, Joanna Kaniewska, Jacek Szymura, Jan Lamkiewicz
Zastosowanie gorącej wody do odkażania z patogenów grzybowych nasion
z rodziny baldaszkowatych przeznaczonych do uprawy ekologicznej ................... 33
The use of hot water for umbelliferae family seeds disinfection from fungal
pathogens for the organic cultivation
Iwona Gientka, Ewa Klusek
Kefir jako źródło drożdży tolerujących duże stężenia etanolu ............................... 43
Kefir as a source of yeast strains with high ethanol tolerance
Ewa Jakubczyk, Ewa Gondek
Analiza wyróżników mechanicznych i akustycznych
w teście zginania-łamania ekstrudowanego pieczywa żytniego ............................ 53
Analysis of mechanical and acoustic attributes during the bending-breaking
test of extruded rye bread
Anna Kamińska-Dwórznicka, Andrzej Antczak, Katarzyna Samborska,
Wanda Pomarańska-Łazuka
Wpływ kappa karagenu i jego hydrolizatów na proces zamrażania
modelowych roztworów sacharozy ........................................................................ 63
The influence of kappa-carrageenan and its hydrolysates
on the freezing process of model sucrose solutions
Joanna Kawa-Rygielska, Anna Czubaszek, Witold Pietrzak
Some aspects of baking industry wastes utilization in bioethanol production ....... 71
Wybrane aspekty wykorzystania odpadów przemysłu piekarniczego
do produkcji bioetanolu
Piotr Markowski, Andrzej Anders, Zdzisław Kaliniewicz, Dariusz Choszcz,
Ewelina Kolankowska, Mariusz Grodzicki
Wpływ przewodu nasiennego i prędkości roboczej siewnika
na równomierność wysiewu nasion pszenżyta ....................................................... 79
The effect of the seed delivery tube and drill seeding rate
on the uniformity of triticale seed distribution
Katarzyna Samborska, Bogusława Bieńkowska
Physicochemical properties of spray dried honey preparations ............................. 91
Właściwości fizyko-chemiczne preparatów miodowych suszonych rozpyłowo
Jolanta J. Sienkiewicz, Anna Marmajewska
Jakość mikrobiologiczna tusz zwierząt rzeźnych oraz mięsa mielonego ............... 107
Microbiological quality of slaughter animals carcasses and minced meat
Małgorzata Sobczyk, Małgorzata Ziarno
Charakterystyka jakości mikrobiologicznej i zawartości
składników odżywczych (białka, tłuszczu, związków mineralnych)
wybranych płatków musli ....................................................................................... 119
Characteristics of microbial quality and nutrient content
(protein, fat, mineral compounds) some petals muesli
Magdalena Zychnowska, Monika Pietrzak, Krzysztof Krygier
Porównanie jakości oleju rzepakowego tłoczonego na zimno
i rafinowanego ........................................................................................................ 131
The comparison of the quality of cold-pressed and fully refined rapeseed oils
Lista recenzentów
Zeszytów Problemowych Postępów Nauk Rolniczych w 2013 roku
Reviewers list
for Advances of Agricultural Sciences Problem Issues for 2013
dr hab. Sławomir Bakier, prof. Politechniki Białostockiej, Białystok
prof. dr hab. Ireneusz Białobrzewski, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
dr hab. Grażyna Cacak-Pietrzak, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
dr inż. Aneta Cegiełka, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
prof. dr hab. Marek Cierach, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
prof. dr hab. inż. Katarzyna Czaczyk, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
prof. dr hab. Janusz Czapski, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
dr Ewa Czarniecka-Skubina, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
dr hab. Anna Czubaszek, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
dr hab. Bożena Danyluk, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
prof. dr hab. Bohdan Dobrzański, Instytut Agrofizyki PAN, Lublin
prof. dr hab. Zbigniew Dolatowski, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
dr hab. Dariusz Dziki, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
dr hab. Adam Figiel, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu
dr hab. Ewa Flaczyk, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu
dr hab. Mariusz Florek, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
prof. dr hab. Jarosław Frączek, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
prof. dr hab. Stanisław Grundas, Instytut Agrofizyki PAN, Lublin
prof. dr hab. Narcyz Mirosław Grzesik, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
dr inż. Gabriela Haraf, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu
dr Małgorzata Janczar-Smuga, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu
dr hab. inż. Ewa Jakubczyk, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
dr inż. Marek Jakubowski, Politechnika Koszalińska, Koszalin
prof. dr hab. Tomasz Jankowski, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
dr hab. Alina Janocha, Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach
dr hab. Artur Jóźwik, Instytut Genetyki i Hodowli Zwierząt PAN, Jastrzębiec
dr hab. Ewa Kapkowska, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
dr hab. Agnieszka Kita, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu
prof. dr hab. Franciszek Kluza, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
prof. dr hab. Józef Korczak, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
prof. dr hab. Józef Kowalczuk, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
dr hab. inż. Hanna Kowalska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
prof. dr hab. Lucjan Krala, Politechnika Łódzka, Łódź
dr inż. Mirosława Krzywdzińska-Bartkowiak, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
dr inż. Mariusz Kubiak, Politechnika Koszalińska, Koszalin
prof. dr hab. Wacław Leszczyński, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
prof. dr hab. Zofia Lisiewska, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
prof. dr hab. Maria Małecka, Uniwersytet Ekonomiczny w Poznaniu
dr hab. Karol Mińkowski, Instytut Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego w Warszawie
prof. dr hab. Tadeusz Miśkiewicz, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu
dr inż. Maciej Nastaj, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
dr inż. Agnieszka Nawrocka, Instytut Agrofizyki PAN, Lublin
prof. dr hab. Wiktor Obuchowski, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
prof. dr hab. Jan Oszmiański, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
prof. dr hab. inż. Krystyna Palka, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
dr hab. inż. Zbigniew Pałacha, prof. Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
prof. dr hab. Jerzy Pietkiewicz, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
dr hab. inż. Dorota Pietrzak, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
prof. dr hab. Waldemar Podgórski, Uniwersytet Ekonomiczny we Wrocławiu
prof. zw. dr hab. Edward Pospiech, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
prof. dr hab. Zbigniew Rzedzicki, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
dr hab. Tomasz Sakowski, Instytut Genetyki i Hodowli Zwierząt w Jastrzębcu
prof. dr hab. Marek Sikora, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
dr hab. Krystyna Skibniewska, prof. Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie
dr hab. Bogdan Stępień, prof. Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu
prof. dr hab. Józef Szopa, Politechnika Łódzka, Łódź
prof. dr hab. inż. Tadeusz Tuszyński, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie
prof. dr hab. Piotr Walczak, Politechnika Łódzka, Łódź
prof. dr hab. Jerzy Weres, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
prof. dr hab. Danuta Witkowska, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
prof. dr hab. Kazimierz Zawiślak, Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie
prof. dr hab. Ireneusz Zbiciński, Politechnika Łódzka, Łódź
dr hab. Artur Zdunek, prof. Instytutu Agrofizyki PAN, Lublin

zppnr 575 - Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych

Transkrypt

Podobne dokumenty

Technologia odnowy runi łąk metodą hydroobsiewu

OPEN BAR

ensconet podręcznik zbioru nasion