Sposób oznaczania ciemnienia mąki oraz płytka do oznaczania

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11)184257
(13) B1
( 21 ) Numer zgłoszenia:
319889
(51) IntCl7
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(54)
( 22) Data zgłoszenia:
09.05.1997
Sposób oznaczania ciemnienia mąki oraz płytka do oznaczania ciemnienia mąki
(73)
(43)
Uprawniony z patentu:
Cierniewska Anna, Poznań, PL
Marcinkowska Krystyna, Gdańsk, PL
Marcinkowski Krzysztof, Gdańsk, PL
Zgłoszenie ogłoszono:
23.11.1998 BUP 24/98
(72)
(45)
G01N 31/00
G01N 33/10
B01L 3/00
Twórcy wynalazku:
Anna Cierniewska, Poznań, PL
Krystyna Marcinkowska, Gdańsk, PL
Krzysztof Marcinkowski, Gdańsk, PL
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.09.2002 WUP 09/02
(74)
Pełnomocnik:
Przybylski Chrystian, Kancelaria Patentowa
PL 184257
B1
(57) 1
. Sposób oznaczania ciemnienia mąki, polegający
na poddaniu próbki badanej mąki, ewentualnie jednocześnie z wzorcowymi próbkami mąki o znanej podatności na
ciemnienie, działaniu środowiska wodnego, a następnie po
upływie określonego czasu dokonaniu oceny zmiany
barwy próbki badanej mąki, znamienny tym, że próbki
mąki poddaje się reakcji z fenolem wielowodorotlenowym, szczególnie z fenolem di- bądź triwodorotlenowym,
stosowanym w postaci wodnego roztworu o stężeniu 0,2 10,0% wagowo, korzystnie zawierającego dodatek niewielkiej ilość nadtlenku wodoru, po czym po upływie co
najmniej 2 minut, zwłaszcza po upływie 5-10 minut,
ustala się podatność na ciemnienie próbki badanej mąki
według przyjętej skali ocen, ewentualnie przez porównanie zmiany barwy próbki badanej mąki ze zmianą barwy
jednocześnie poddanych reakcji wzorcowych próbek mąki
o znanej podatności na ciemnienie.
5. Płytka do oznaczania ciemnienia mąki z półkulistymi wgłębieniami, znamienna tym, że zawiera co
najmniej jedno stanowisko, składające się z większego,
półkulistego wgłębienia (1) i mniejszego, również półkulistego wgłębienia (2), połączonych kanałem (3).
Sposób oznaczania ciemnienia mąki
oraz płytka do oznaczania ciemnienia mąki
Zastrzeżenia patentowe
1. Sposób oznaczania ciemnienia mąki, polegający na poddaniu próbki badanej mąki,
ewentualnie jednocześnie z wzorcowymi próbkami mąki o znanej podatności na ciemnienie,
działaniu środowiska wodnego, a następnie po upływie określonego czasu dokonaniu oceny
zmiany barwy próbki badanej mąki, znamienny tym, że próbki mąki poddaje się reakcji
z fenolem wielowodorotlenowym, szczególnie z fenolem di- bądź triwodorotlenowym, stosowanym w postaci wodnego roztworu o stężeniu 0,2 - 10,0% wagowo, korzystnie zawierającego dodatek niewielkiej ilość nadtlenku wodoru, po czym po upływie co najmniej 2 minut,
zwłaszcza po upływie 5-10 minut, ustala się podatność na ciemnienie próbki badanej mąki
według przyjętej skali ocen, ewentualnie przez porównanie zmiany barwy próbki badanej mąki ze zmianą barwy jednocześnie poddanych reakcji wzorcowych próbek mąki o znanej podatności na ciemnienie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór o-dihydroksybenzenu (pirokatechinę) o stężeniu 0,5 - 4,0% wagowo.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór 1,2,3trihydroksybenzenu, (pirogalol) stężeniu 0,5 - 4,0% wagowo.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór
fenolu wielowodorotlenowego o stężeniu około 2,0% wagowo.
5. Płytka do oznaczania ciemnienia mąki z półkulistymi wgłębieniami, znamienna tym,
że zawiera co najmniej jedno stanowisko, składające się z większego, półkulistego wgłębienia
(1) i mniejszego, również półkulistego wgłębienia (2), połączonych kanałem (3).
6. Płytka według zastrz. 5, znamienna tym, że wielkość wgłębień (1) i (2) jest objętościowo w proporcji jak 1,25 - 6,00:1.
* * *
Przedmiotem wynalazku jest sposób oznaczania ciemnienia mąki oraz płytka do oznaczania ciemnienia mąki.
Jednymi z wielu ważnych cech każdej mąki używanej w przetwórstwie jest jej barwa
wyjściowa i podatność na ciemnienie w procesach przerobu pod wpływem takich czynników,
jak wilgoć, temperatura i inne, które to właściwości mąki wpływają na barwę produktu finalnego, a przez to i ocenę jego jakości. Przykładowo według normy PN-93/A-74020 mąka makaronowa zwyczajna winna mieć barwę białą lub białą z odcieniem żółtawym, a mąka o barwie białej z odcieniem szarym jest niedopuszczalna do produkcji makaronów. Natomiast
zgodnie z PN-87/A-74131 makaron, który po ugotowaniu ma kolor żółtawy, jasnokremowy
lub białokremowy kwalifikuje się do klasy wyższej (I), a makaron, którego barwa po ugotowaniu jest kremowa bądź białokremowa z odcieniem szarawym albo biaława z odcieniem
szarym względnie kredowobiała lub szara należy do klasy niższej (II). Barwa wyrobu rynkowego, w tym i po przetworzeniu go w warunkach domowych, jest również ważna dla producentów jako silnie wpływająca na późniejszy wybór dokonywany przez nabywców przy zakupie towarów.
Wymaganą barwę mąki, określaną jako biała z odcieniem żółtym, żółtawym, kremowym, szarawym lub szarym albo białokremowa, białoszarawa, białoszara z widocznymi
cząstkami otrąb itd., ustala się jako biel charakteryzowaną % odbicia światła metodami instrumentalnymi, np. metodą kolorymetryczną przy użyciu kolorymetru Kent-Jones-Martina
lub metodą leukometryczną. Metody instrumentalne stosuje się jednak sporadycznie przyjmując, iż standardowym miernikiem barwy (bieli) mąki jest procentowa zawartość w niej
184 257
3
popiołu całkowitego, zwykle w granicach 0,4 - 2,0%, przy czym w miarę wzrostu zawartości
popiołu zmienia się odcień bieli od żółtego do szarego. Mimo, że ocena mąki w omawianym
zakresie najczęściej ogranicza się do oceny jej barwy, to jednak oznaczenie to nie pozwala
jeszcze w pełni przewidzieć koloru ciasta wytworzonego w oparciu o taką mąkę, gdyż w mące
pochodzącej z przemiału ziaren zbóż znajdują się również m.in. enzymy oksydoredukcyjne,
dla których przyjęto nazwę tyrozynaza. W procesach przerobowych na ciasta, ta grupa enzymów hydrolizuje białka zawarte w mące i następuje dodatkowe ciemnienie produktu.
W obecności tlenu powietrza, przy sprzyjającym udziale wilgoci i temperatury, pod wpływem
enzymu następuje rozkład m.in. aminokwasu -tyrozyny, w wyniku którego powstają substancje o ciemnym zabarwieniu (melaniny).
Znana jest tzw. metoda Ostrowskiego i Drewala oznaczania podatności mąki na ciemnienie, która polega na przygotowaniu ciasta przez zamiesienie próbki mąki z wodą destylowaną w proporcji wagowej jak 2 : 1 w temperaturze bliskiej 30°C, rozwałkowaniu ciasta na
placek o grubości około 2 mm i pozostawieniu go na powietrzu w czasie 1 godziny, po czym
przygotowaniu w ten sam sposób świeżego, drugiego takiego placka z ciasta, a następnie
wzrokowej ocenie w rozproszonym świetle dziennym zmiany barwy placka wcześniejszego w
odniesieniu do placka późniejszego. Podkreśla się, że przy badaniu mąki przeznaczonej do
produkcji makaronów placki należy porównywać po upływie 12-24 godzin.
Odmianą tej metody jest sposób oznaczania ciemnienia ciasta, podany w normie PN93/A-74020 dotyczącej mąki makaronowej zwyczajnej. Z 10 g badanej mąki i 5 ml wody destylowanej przygotowuje się gęste ciasto i formuje krążek (placek) ciasta o grubości 2-4 mm.
Krążek ciasta układa się na płytce szklanej i umieszcza w eksykatorze nad lustrem wody.
Eksykator wstawia się do termostatu o temperaturze 30°C na 4 godziny. Po upływie tego czasu przygotowuje się świeży krążek ciasta i porównuje barwę obydwu krążków. W ocenie
wzrokowej zmianę barwy ustala się w skali trzystopniowej: I stopień - brak ściemnienia, II
stopień - lekkie ściemnienie, III stopień - ściemnienie. Metody te są uciążliwe przez swoją
czasochłonność i wymagają dla wykonania warunków laboratoryjnych.
Inny, znany sposób - tzw. metoda Pekara na mokro - jest stosowany do badania odcieni
barwy mąki i przypuszczalnej barwy późniejszego ciasta. Stosuje się wzorcowe próbki mąki o
całkowitej zawartości popiołu w granicach od najwyższej podanej w odnośnej normie do zawartości nie niższej od niej o więcej niż 0,05%. Wzorcową próbkę mąki umieszcza się między dwiema 3-5 gramowymi próbkami badanej mąki w warstwie o grubości 3-4 mm na podkładzie drewnianym o wymiarach 25x5 cm, wyrównuje, lekko uciska np. płytką szklaną tak,
aby próbki stykały się, lecz nie pomieszały, po czym ścina boki. Następnie deszczułkę z próbkami mąki zanurza się pod kątem 30° w czystej wodzie, chwilę przetrzymuje lekko poruszając poziomo dla usunięcia pęcherzyków powietrza z powierzchni mąki, po czym wyjmuje
deszczułkę z wody i ocenia wzrokowo w rozproszonym świetle zgodność barwy i odcienia.
Sposób ten jest również uciążliwy w praktycznych warunkach zakupu mąki, zwłaszcza
przez drobnych wytwórców, a ponadto nie gwarantuje wiarygodnych wyników w związku z
tym, że obecne procesy technologiczne przemiału ziaren zbóż zmierzają do zwiększenia stopnia wymiału przez mielenie możliwie całego ziarna kosztem warstw otaczających wewnętrzne
bielmo ziarna, szczególnie kosztem warstwy aleuronowej. Stąd w tak otrzymanych mąkach
obserwuje się większą skłonność do ciemnienia, związaną ze wzrostem zawartości enzymów
z warstwy aleuronowej i okrywy ziarna - większym, niż wynikałoby to z jednoczesnego
wzrostu popiołu całkowitego w mące.
W wyniku przeprowadzonych badań nieoczekiwanie ustalono, iż niektóre związki chemiczne o działaniu redukującym wchodzą w środowisku wodnym w reakcję z zawartym w
mące enzymem oksydoredukcyjnym - tyrozynazą tak szybko i z tak silnym efektem wzmocnienia zmiany barwy, że zjawisko to może być wykorzystane do opracowania prostego, szybkiego i wiarygodnego sposobu oceny podatności mąki na ciemnienie.
Sposób oznaczania ciemnienia mąki, polegający na poddaniu próbki badanej mąki,
ewentualnie jednocześnie z wzorcowymi próbkami mąki o znanej podatności na ciemnienie,
działaniu środowiska wodnego, a następnie po upływie określonego czasu dokonaniu oceny
zmiany barwy próbki badanej mąki, charakteryzuje się tym, że próbki mąki poddaje się reak-
4
184 257
cji z fenolem wielowodorotlenowym, szczególnie z fenolem di- bądź triwodorotlenowym,
stosowanym w postaci wodnego roztworu o stężeniu 0,2 - 10,0% wagowo, korzystnie zawierającego dodatek niewielkiej ilość nadtlenku wodoru, po czym po upływie co najmniej 2 minut, zwłaszcza po upływie 5-10 minut, ustala się podatność na ciemnienie próbki badanej mąki według przyjętej skali ocen, ewentualnie przez porównanie zmiany barwy próbki badanej
mąki ze zmianą barwy jednocześnie poddanych reakcji wzorcowych próbek mąki o znanej
podatności na ciemnienie.
Stwierdzono, że sposobem według wynalazku mogą być przykładowo użyte wodne roztwory 1,3-dihydroksybenzenu, 1,4-dihydroksybenzenu, 1,2,3,4-tetrahydroksybenzenu lub korzystnie o-dihydroksybenzenu, znanego jako pirokatechina względnie 1,2,3-trihydroksybenzenu,
znanego jako pirogalol, przy czym wodne roztwory pirokatechiny bądź pirogalolu o stężeniu
0,5 - 4,0% wagowo.
Ponadto ustalono, że sposobem według wynalazku najkorzystniej jest stosować wodny
roztwór fenolu wielowodorotlenowego o stężeniu około 2,0% wagowo.
W sposobie według wynalazku pod wpływem zawartego w mące enzymu oksydoreducyjnego - tyrozynazy następuje szybkie utlenianie fenolu wielowodorotlenowego z utworzeniem związków chinonowych, które kondensując między sobą dają produkty barwne. Nadtlenek wodoru przypuszczalnie pełni tu rolę aktywatora enzymatycznego, gdyż - jak wykazały
badania - w obecności tyrozynazy reakcja utleniania fenolu wielowodorotlenowego zachodzi
znacznie szybciej w czasie 2-10 minut z silnym efektem kolorystycznym niż w przypadku
bezpośredniego utleniania fenolu wielowodorotlenowego działaniem nadtlenku wodoru
w porównywalnych warunkach bez udziału tyrozynazy, co trwa zwykle około 30 minut do
osiągnięcia pełnego efektu kolorystycznego.
W zależności od stosowanego fenolu wielowodorotlenowego, stężenia jego roztworu
oraz ewentualnej obecności nadtlenku wodoru barwa mąki może zmieniać się na brunatną
o różnym nasyceniu i o odcieniu mniej lub bardziej czerwonym.
Sposób według wynalazku może być wykonany metodą zbliżoną do wyżej opisanej,
przykładowo przez umieszczenie wzorcowej próbki mąki między dwiema próbkami mąki badanej w warstwie 3-4 mm na neutralnej podkładce o wydłużonym kształcie, lekkim uciśnięciu tak,
aby próbki stykały się, lecz nie pomieszały, po czym zanurzeniu całości w wodnym roztworze
fenolu wielowodorotlenowego z ewentualnym dodatkiem nieznacznej ilości nadtlenku wodoru.
Po nasyceniu próbek mąki roztworem, podkładkę wyjmuje się i ocenia wzrokowo zgodność
barwy i jej odcienia dla próbki badanej w odniesieniu do próbki wzorcowej.
Jako próbki wzorcowe mąki mogą być stosowane próbki o wcześniej ustalonej podatności na ciemnienie sposobem według wynalazku, np. próbka wzorcowa 1 -brak zmiany barwy,
nie ciemnieje, próbka wzorcowa 2 - zmienia barwę na beżową, lekko ciemnieje, próbka wzorcowa 3 - zmienia barwę na wyraźnie brunatną, ciemnieje. Ocena podatności na ciemnienie
badanej próbki mąki może być dokonana wzrokowo, przez pomocnicze porównanie zmiany
jej barwy lub brak zmiany barwy z próbką wzorcową, i podana opisowo bądź w stopniach,
przykładowo: I stopień - brak zmiany barwy, nie ciemnieje, II stopień - zmienia barwę na beżową, lekko ciemnieje, III stopień - zmienia barwę na brunatną względnie ciemno brunatną,
ciemnieje.
Znane są płytki analityczne z półkulistymi wgłębieniami, używane do oznaczeń identyfikacyjno-jakościowych w drodze reakcji chemicznych, wykonywanych metodą kroplową.
Płytki takie są jednak mało przydatne dla oznaczania ciemnienia mąki.
Opracowano płytkę o specjalnej konstrukcji, przy użyciu której sposób oznaczania
ciemnienia mąki według wynalazku może być łatwo realizowany.
Płytka według wynalazku, jest pokazana na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia płytkę w widoku z góry, a fig. 2 - przekrój płytki wzdłuż linii A - A'. Płytka z półkulistymi wgłębieniami zawiera co najmniej jedno stanowisko, składające się z większego, półkulistego
wgłębienia 1 i mniejszego, również półkulistego wgłębienia 2, połączonych kanałem 3 tak,
aby po przechyleniu płytki w kierunku większego wgłębienia roztwór odczynnika (wodnego
roztworu fenolu wielowodorotlenowego), wlany do mniejszego wgłębienia 2, mógł swobodnie spłynąć kanałem 3 do większego wgłębienia 1, w którym została umieszczona próbka mą-
184 257
5
ki. Płytka według wynalazku jest wykonana z neutralnego tworzywa i może posiadać więcej
stanowisk niż jedno, a wielkość wgłębień jest korzystnie dobrana tak, by ilość mąki możliwa
do umieszczenia w większym wgłębieniu 1 do ilości płynnego odczynnika możliwej do wlania w mniejsze wgłębienie 2 była w proporcji wagowej jak 1 - 5:1, co w przybliżeniu odpowiada objętościowej proporcji wielkość wgłębień 1 i 2 jak 1,25 - 6,00 : 1.
Płytka według wynalazku może wchodzić w skład zestawu, zawierającego obok płytki
także pojemnik bądź pojemniki z odczynnikami (wodnym roztworem fenolu wielowodorotlenowego względnie oddzielnie roztworem nadtlenku wodoru, naważką fenolu wielowodorotlenowego i wodą destylowaną), dozownik odczynnika (pipetę, kalibrowane fiolki, itp.), próbnik
(np. łyżeczkę) do pobierania próbek mąki oraz ewentualnie wzorcowe próbki mąki o znanej
różnej podatności na ciemnienie.
Sposób według wynalazku odznacza się prostotą, łatwością wykonania oznaczenia
ciemnienia mąki oraz niezawodnością oceny, a przez to umożliwia szybkie sprawdzenie jakości mąki pod względem najbardziej interesującym nabywców tj. przypuszczalnej barwy ciasta
wytworzonego później w oparciu o badaną mąkę. Opracowana płytka według wynalazku dodatkowo ułatwia wykonanie oznaczenia, a posiadanie wyżej opisanego, przenośnego zestawu
uniezależnia nabywcę mąki, pozwalając na samodzielne przeprowadzenie oceny ciemnienia
mąki.
Wynalazek ilustrują, niżej podane przykłady, w których procenty oznaczają procenty
wagowe:
P r z y k ł a d I. Dwie próbki mąki:
a. wzorcową - mąka pszenna typ 500, nie zmieniająca barwy pod wpływem roztworu
fenolu wielowodorotlenowego, nie ciemniejąca - 1 stopień,
b. oznaczaną - mąka pszenna mazowiecka typ 500, kwalifikowana do zakupu, umieszcza się obok siebie na deszczułce tak, aby nie pomieszały się. Próbki wyrównuje się, lekko
przyciskając płytką szklaną do grubości warstwy 3-4 mm i do połączenia brzegów próbek.
Następnie deszczułkę zanurza się pod kątem 30° w 1,5% wodnym roztworze pirogalolu, zawierającym dodatek nadtlenku wodoru w ilości 2 ml wody utlenionej (3% roztwór) na 100 ml
roztworu pirogalolu. Po chwili deszczułkę wyjmuje się i po upływie 10 minut ocenia wzrokowo zmianę barwy i odcienia próbki badanej mąki w porównaniu z próbką wzorcową. Próbka badanej mąki zmienia barwę na beżową, co podkreśla porównanie z próbką wzorcową,
której kolor i odcień pozostają bez zmian. Badaną mąkę klasyfikuje się jako lekko ciemniejącą o II stopniu podatności na ciemnienie, mało przydatną do wytwarzania makaronów tzw.
miękkich.
P r z y k ł a d II. W czterostanowiskowej płytce do oznaczeń umieszcza się kolejno w
większych wgłębieniach 1 po 2 g mąki:
a. próbki wzorcowej - mąka pszenna typu 500, nie zmieniająca barwy pod wpływem
roztworu fenolu wielowodorotlenowego, nie ciemniejąca - I stopień oraz trzech badanych
próbek mąki, które są oceniane dla celów zakupu z przeznaczeniem do produkcji makaronów
b. mąki pszennej wrocławskiej typ 500
c. mąki pszennej krupczatki typ 500
d. mąki pszennej luksusowej typ 550.
W próbkach mąki przyciskając końcem łyżeczki formuje się niecki i wykształca rowki,
łączące się z kanałami 3 w płytce, po czym do mniejszych wgłębień 2 wlewa się po 1 ml 2,0%
wodnego roztworu pirokatechiny. Następnie płytkę delikatnie przechyla się w kierunku większych wgłębień tak, aby roztwór spłynął kanałami 3 na powierzchnie próbek mąki. Po upływie 5 minut ocenia się podatność badanych próbek na ciemnienie, pomocniczo porównując
uzyskane wyniki z próbką wzorcową a, której kolor pozostał bez zmian: próbka b - nie zmienia barwy, nie ciemnieje, I stopień, próbka c - zmienia barwę na wyraźnie brunatną ciemnieje,I I I stopień, próbka d - nieco zmienia barwę w kierunku beżu, lekko ciemnieje, II stopień.
Mąkę według próbki b uznaje się za nadającą się, mąkę według próbki c - za nie przydatną, a
mąkę według próbki d - za średnio przydatną do wytwarzania makaronów.
184 257
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.
Cena 2,00 zł.