ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia....

132
Ż YWNO ŚĆ Organ naukowy PTT Ż – kwartalnik Nr 1 (42) Kraków 2005 Rok 12 SPIS TREŚCI Od Redakcji ........................................................................................................................... 3 MARZENA NOWAK: Rola kalpain w procesie kruszenia mięsa ........................................... 5 ANNA KACZMAREK, JAN ZABIELSKI, PIOTR ZIELONKA: Szacowanie wpływu warunków wędzenia surowych wyrobów mięsnych na możliwość wzrostu Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157:H7 ........................................................... 18 KRZYSZTOF PUDYSZAK, JANUSZ POMIANOWSKI, TERESA MAJEWSKA: Wartość rzeźna i jakość mięsa perlic ubijanych w różnym wieku ....................................... 27 GRAŻYNA LEWANDOWICZ, KRYSTYNA PROCHASKA, WŁODZIMIERZ GRAJEK, WOJCIECH KRZYŻANIAK, ANGELIKA MAJCHRZAK, TADEUSZ CIAPA: Właściwości użytkowe maltodekstryn w układach emulsyjnych.......................................... 35 WOJCIECH KRZYŻANIAK, TOMASZ JANKOWSKI, WŁODZIMIERZ GRAJEK: Optymalizacja parametrów hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej połączonej z procesem ekstruzji ......................................................................................... 48 GRAŻYNA GOŁUBOWSKA, GRAŻYNA LISIŃSKA: Zmiany tekstury i zawartości związków pektynowych w ziemniakach podczas produkcji frytek ....................................... 63 GRAŻYNA CICHOSZ, JERZY SZPENDOWSKI, MAŁGORZATA KOSEK: Przydatność technologiczna zakwasów mezofilnych paciorkowców mlekowych w zależności od warunków propagacji ................................................................................ 71 KATARZYNA CZACZYK, ANNA OLEJNIK, PATRYK MIĘŻAŁ, WŁODZIMIERZ GRAJEK: Poszukiwanie prostych modeli do badania adhezji bakterii probiotycznych .................................................................................................................... 84 ELŻBIETA DŁUŻEWSKA, KAMILA LICHOCKA: Wpływ wybranych aromatów i emulgatorów na stabilność emulsji napojowych ................................................................ 97 WIESŁAW WZOREK, SYLWIA BONIN, ARKADIUSZ BASIAK: Próba zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabilizacji win........................................................ 108 PIOTR ZAPOTOCZNY, MAGDALENA ZIELIŃSKA: Rozważania nad metodyką instrumentalnego pomiaru barwy marchwi ........................................................................ 121 GRAŻYNA MORKIS: Problematyka żywnościowa w ustawodawstwie krajowym............. 133 HENRYK KOSTYRA, ELŻBIETA KOSTYRA, KATARZYNA MARCINIAK- DARMOCHWAŁ: Współczesny leksykon wiedzy o żywności ........................................... 141 STANISŁAW POPEK: Nowe książki ................................................................................. 143 Technolog Żywności ....................................................................................................... 148 Zamieszczone artyku ł y s ą recenzowane Czasopismo jest referowane przez: AGRO-LIBREX, Chemical Abstracts Service i IFIS

Transcript of ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia....

Page 1: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA

ŻYWNOŚĆ Organ naukowy PTTŻ ndash kwartalnik

Nr 1 (42) Krakoacutew 2005 Rok 12

SPIS TREŚCI

Od Redakcji 3

MARZENA NOWAK Rola kalpain w procesie kruszenia mięsa 5

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA Szacowanie wpływu warunkoacutew wędzenia surowych wyroboacutew mięsnych na możliwość wzrostu Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157H7 18

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA Wartość rzeźna i jakość mięsa perlic ubijanych w roacuteżnym wieku 27

GRAŻYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYŻANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA Właściwości użytkowe maltodekstryn w układach emulsyjnych 35

WOJCIECH KRZYŻANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK Optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej połączonej z procesem ekstruzji 48

GRAŻYNA GOŁUBOWSKA GRAŻYNA LISIŃSKA Zmiany tekstury i zawartości związkoacutew pektynowych w ziemniakach podczas produkcji frytek 63

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK Przydatność technologiczna zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych w zależności od warunkoacutew propagacji 71

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIĘŻAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK Poszukiwanie prostych modeli do badania adhezji bakterii probiotycznych 84

ELŻBIETA DŁUŻEWSKA KAMILA LICHOCKA Wpływ wybranych aromatoacutew i emulgatoroacutew na stabilność emulsji napojowych 97

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK Proacuteba zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabilizacji win 108

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELIŃSKA Rozważania nad metodyką instrumentalnego pomiaru barwy marchwi 121

GRAŻYNA MORKIS Problematyka żywnościowa w ustawodawstwie krajowym 133

HENRYK KOSTYRA ELŻBIETA KOSTYRA KATARZYNA MARCINIAK- DARMOCHWAŁ Wspoacutełczesny leksykon wiedzy o żywności 141

STANISŁAW POPEK Nowe książki 143

Technolog Żywności 148

Zamieszczone art yku ły są recenzowane

Czasopismo jest referowane przez AGRO-LIBREX Chemical Abstracts Service i IFIS

FOOD The Scientific Organ of Polish Food Technologistsrsquo Society (PTTŻ) ndash quarterly

No 1 (42) Krakoacutew 2005 Vol 12

CONTENTS

From the Editor 3

MARZENA NOWAK The role of calpains in the meat tenderization process 5

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA Predicting the effect of smoking conditions on the growth of Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 in raw meat products 18

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA Slaughter value and meat quality of guinea fowls slaughtered at a different age 27

GRAŻYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYŻANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA functional properties of maltodextrines in emulsion systems 35

WOJCIECH KRZYŻANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK Optimization of the enzymatic hydrolysis of potato starch combined with extrusion 48

GRAŻYNA GOŁUBOWSKA GRAŻYNA LISIŃSKA Changes in the content of pectic substances and in texture of potatoes during the production of french fries 63

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters depending on the propagation conditions 71

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIĘŻAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK searching for simple models to study the adhesion of probiotic bacteria 84

ELŻBIETA DŁUŻEWSKA KAMILA LICHOCKA Effect of selected flavours and emulsifiers on stability of beverage emulsions 97

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK An attempt to apply chitosan in a dissolved form to stabilize wines 108

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELIŃSKA Discussion about a measurement of colour of carrot 121

GRAŻYNA MORKIS Food problems in Polish legislation 133

HENRYK KOSTYRA ELŻBIETA KOSTYRA KATARZYNA MARCINIAK- DARMOCHWAŁ Food science lexicon ndash contemporary terms 141

STANISŁAW POPEK Book reviews 149

The Food Technologist 148

Only revi ewed papers are publ i shed

Covered by AGRO-LIBREX and Chemical Abstracts Service and IFIS

Redaktor naczelny prof dr hab Tadeusz Sikora telfax 012 293-50-54 Sekretarz redakcji dr Ewa Ślawska tel 012 662-51-61 e-mail ewaslawskawppl Redaktorzy prof dr hab Bohdan Achremowicz prof dr hab Włodzimierz Grajek prof dr hab Danuta Kolożyn-Krajewska prof dr hab Bogusław Kroacutel prof dr hab Krzysztof Krygier prof dr hab Stefan Ziajka prof dr hab Mieczysław Pałasiński dr Teresa Woźniakiewicz Stali wspoacutełpracownicy prof dr hab Teresa Fortuna (Krakoacutew) prof dr hab Jacek Kijowski (Poznań) dr Grażyna Morkis (Warszawa) dr hab inż Stanisław Popek (Krakoacutew) prof dr hab Maria Soral-Śmietana (Olsztyn)

RADA PROGRAMOWA prof dr Antoni Rutkowski (przewodniczący) dr hab Kazimierz Dąbrowski (sekretarz) prof dr hab Zbigniew Duda prof dr hab Nina Baryłko-Pikielna prof dr hab Janusz Czapski prof dr hab Mirosław Fik prof dr hab Joacutezef Fornal prof dr hab Roman A Grzybowski prof dr hab Jan Kisza prof dr hab Henryk Kostyra prof dr hab Andrzej Lenart prof dr hab Helena Oberman prof dr hab Zdzisław E Sikorski prof dr hab Stanisław Tyszkiewicz RADA KONSULTACYJNA prof dr Henryk Daun (USA) prof dr Jerzy Jankun (USA) dr Joacutezef Korolczuk (Francja) prof dr Marian Naczk (Kanada) prof dr Jan Pokorny (Czechy) prof dr Roman Przybylski (Kanada) dr Andrzej Sośnicki (USA) dr Leszek Stepaniak (Norwegia) dr Alina Surmacka-Szcześniak (USA) dr John Wojciak (Kanada) WYDAWCA POLSKIE TOWARZYSTWO TECHNOLOGOacuteW ŻYWNOŚCI WYDAWNICTWO NAUKOWE PTTŻ

W latach 1994-1999 wydawcą kwartalnika był Oddział Małopolski PTTŻ

copy Copyright by Polskie Towarzystwo Technologoacutew Żywności Krakoacutew 2005

Printed in Poland

Wydawanie publikacji dofinansowane przez Komitet Badań Naukowych

ISSN 1425-6959 ISBN 83-89541-37-8

ADRES REDAKCJI

31-425 KRAKOacuteW AL 29 LISTOPADA 46

SKŁAD I DRUK

Wydawnictwo Naukowe bdquoAkapitrdquo Krakoacutew

telfax (012) 280-71-51 wwwakapitkrakoacutewpl e-mail wnakapitkrakowpl

ISSN 1425-6959 ISBN 83-89541-37-8

Warunki prenumeraty

Szanowni Państwo uprzejmie informujemy że przyjmujemy zamoacutewienia na prenumeratę naszego kwartal-nika zaroacutewno od Czytelnikoacutew indywidualnych jak i od instytucji co powinno Państwu zapewnić bieżące otrzymywanie kolejnych wydawanych przez nas numeroacutew Szczegoacutełowe informacje znajdują się na stronie wwwpttzorg

Zamoacutewienia na prenumeratę jak i na poszczegoacutelne numery prosimy kierować na adres

Wydawnictwo Naukowe PTTŻ

31-425 Krakoacutew Al 29 Listopada 46

Nr konta Deutsche Bank Oddz w Krakowie

70 1910 1048 0009 1444 1121 0001

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 5 - 17

MARZENA NOWAK

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA

S t r e s z c z e n i e Krucho misa oraz czynniki na ni wpływajce od dawna s przedmiotem bada Istnieje kilka

teorii wyjaniajcych proces kruszenia misa Za najbardziej prawdopodobn uznana została kalpainowa teoria tenderyzacji Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain i im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si Warunki w jakich enzymy te wykazuj aktywno s zblione do warunkoacutew panujcych w tkance miniowej po mierci zwierzcia Na aktywno kalpain w misie działaj zaroacutewno czynniki przyyciowe w tym genetyczne jak i pomiertne

Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa

W artykule scharakteryzowano kalpainy i opisano niektoacutere z czynnikoacutew wpływajcych na ich aktywno

Słowa kluczowe kalpainy kruszenie misa (tenderyzacja)

Wprowadzenie

Wikszo konsumentoacutew uwaa krucho za najwaniejsz cech jakociow misa Jednak wyprodukowanie misa kruchego o okrelonym standardzie jest bardzo trudne ze wzgldu na niewyjaniony dotd mechanizm jego kruszenia [30] Konieczne jest wic zrozumienie tego mechanizmu aby mona było sterowa procesem kruszenia [29]

Istnieje due zroacutenicowanie jakoci misa zaroacutewno pomidzy roacutenymi gatunkami zwierzt jak i w obrbie tego samego gatunku Jako misa jest zalena take od warunkoacutew rodowiska i od płci zwierzcia [33]

Mgr in M Nowak Katedra Przetwoacuterstwa Produktoacutew Zwierzcych Akademia Rolnicza Al 29 Listopada 54 31-425 Krakoacutew

6 Marzena Nowak

W celu poprawy kruchoci konieczne jest przechowywanie misa post mortem przez okres od kilkunastu godzin do kilku tygodni w temperaturze 3ndash5oC Taki okres nazywany jest dojrzewaniem Podczas dojrzewania zachodzi proces tenderyzacji ktoacutery zaley od warunkoacutew chłodzenia rodzaju minia oraz gatunku zwierzcia Prawdopodobnie roacutenice te s spowodowane działalnoci kalpain w misie Mog by take wynikiem stopnia zesztywnienia minia po mierci zwierzcia ktoacutere przebiega znacznie szybciej w misie drobiowym ni w wołowinie [43] Czas dojrzewania wołowiny wynosi 2ndash4 tygodni wieprzowiny 6ndash10 dni a drobiu 05ndash1 dnia [46 55]

Teorie dotyczce procesu kruszenia misa

Obecnie istniej dwie głoacutewne teorie dotyczce procesu tenderyzacji misa Jedn z nich jest bdquowapniowa teoria tenderyzacjirdquo proponowana przez Takahashiego [55] Według tej teorii jony wapnia bezporednio działajce na włoacutekna miniowe przyczyniaj si do kruszenia misa podczas dojrzewania poubojowego Osłabienie linii Z nastpuje w wyniku odłczania si fosfolipidoacutew pod wpływem przyłczajcych si do nich jonoacutew wapnia Rozpuszczalno fosfolipidoacutew zmienia si pod wpływem tych jonoacutew Według teorii Takahashiego [55] rozpad titiny zachodzi nawet wtedy gdy w roztworze znajduj si jednoczenie jony wapnia i inhibitory proteaz Niezbdna ilo wapnia w komoacuterce konieczna do spowodowania widocznych zmian w kruchoci misa wynosi 01 mM Zmiany te nie s zalene od pH minia ani od temperatury [53] Jednak wielu naukowcoacutew twierdzi e za proces kruszenia misa odpowiedzialny jest zaleny od stenia jonoacutew wapnia system kalpainowy [7 29 42] Kalpainy uznano za jeden z moliwych czynnikoacutew przyczyniajcych si do kruszenia misa poniewa s umieszczone w obrbie komoacuterek tkanki miniowej maj dostp do substratu maj zdolno hydrolizowania białek degradowanych podczas dojrzewania misa post mortem Przeprowadzono wiele bada ktoacutere dowiodły e kalpainowy system proteolityczny jest odpowiedzialny za proces tenderyzacji Niektoacutere z dowodoacutew to przyspieszenie proteolizy post mortem po inkubacji kawałkoacutew minia w roztworze jonoacutew wapnia i zatrzymanie proteolizy po inkubacji z chelatorami jonoacutew wapnia [28] blokowanie proteolizy i tenderyzacji misa po wstrzykniciu chlorku cynku potencjalnego inhibitora kalpain [58]

Do niedawna istniała teoria e do tenderyzacji mog przyczynia si roacutewnie katepsyny ndash proteolityczne enzymy lizosomalne Powodem odrzucenia tej teorii jest fakt e maj one moliwo rozkładu miozyny aktyny i α-aktyniny [59] podczas gdy w czasie normalnego dojrzewania misa niewielka ilo tych białek jest degradowana [42] Ponadto s one umieszczone w lizosomach i nie ma dowodu na to e po mierci zwierzcia nastpuje ich uwolnienie [30] Innym systemem funkcjonujcym w komoacuterce jest multikatalityczny kompleks proteolityczny (MCP) Jednak kompleks ten działa na białka ktoacutere nie s rozkładane podczas procesu dojrzewania Dlatego te enzymoacutew tego kompleksu nie uznano za przyczyniajcych si do tenderyzacji misa [30]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 7

Charakterystyka kalpain

Kalpainy (E C 342217) s wewntrzkomoacuterkowymi aktywowanymi przez jony wapnia neutralnymi proteinazami i zaklasyfikowane zostały do grupy cysteinowych endopeptydaz Znajduj si one we wszystkich komoacuterkach krgowcoacutew w miniu wystpuj w cytoplazmie [8] Głoacutewnymi komponentami systemu kalpainowego s micro-kalpaina m-kalpaina microm kalpaina oraz ich specyficzny inhibitor kalpastatyna Kalpastatyna hamuje tylko aktywno kalpain nie działa na inne proteazy cysteinowe Moe ona wystpowa w kilku roacutenych izoformach ktoacutere maj jedn trzy lub cztery domeny i roacutene N-terminalne sekwencje [15] Jest to białko o masie czsteczkowej 60middot103-70middot103 Da Ma ona cztery miejsca inhibitorowe o powtarzajcej si strukturze 130-aminokwasowej Wie si ona z kalpain w obecnoci jonoacutew wapnia Kalpastatyna jest roacutewnie substratem kalpainy Powstajce w wyniku hydrolizy peptydy maj nadal zdolno hamowania aktywnoci kalpainy [22] Istnieje take tzw kalpaina 3 (p94) ktoacutera przez długi czas nie mogła by analizowana ze wzgldu na szybk autoliz w warunkach in vitro a take dlatego e jest zwizana z titin ktoacutera prawdopodobnie reguluje jej aktywno [48] Opinie dotyczce roli kalpainy p94 w procesie tenderyzacji nie s jednoznaczne Parr i wsp [40] nie zauwayli wpływu kalpainy p94 na krucho misa Natomiast Illian i wsp [21] stwierdzili wyrany zwizek pomidzy zawartoci kalpainy 3 a wzgldn szybkoci tenderyzacji Stwierdzili oni wan rol micro-kalpainy i kalpainy 3 w procesie tenderyzacji misa

Odkryto take inne specyficzne kalpainy tkankowe (nCl-2 n-Cl-3 n-Cl-4) i nietypowe jak kalpainy 5 6 10 Prawdopodobnie istnieje jeszcze wiele innych niewyizolowanych dotychczas kalpain [15 35 49 51] Nietypowe kalpainy odkryto głoacutewnie w takich organizmach jak insekty drode grzyby Ich nietypowo polega na tym e maj one domen o masie około 30middot103 Da podobn bardziej do duej podjednostki kalpain ssakoacutew ni do proteinaz takich jak papaina czy katepsyny a pozostałe domeny s prawdopodobnie odpowiedzialne za specyficzne funkcje jakie mog spełnia [49] Najnowszym odkryciem jest kalpaina C ktoacutera została wyodrbniona podczas bada Drosophila melanogaster i ktoacutera prawdopodobnie jest nieaktywna katalitycznie [50]

Najbardziej znanymi i najczciej badanymi s micro- i m-kalpaina Nazwy micro- i m-kalpainy pochodz od stenia jonoacutew wapnia wymaganego do ich aktywacji micro-kalpaina wymaga 3ndash50 microM a m-kalpaina 04ndash08 mM wapnia do osignicia połowy aktywnoci maksymalnej Stenie jonoacutew wapnia w ywym miniu wynosi 02 microM [32] i jest to poziom duo niszy ni ten wymagany do aktywacji micro-kalpain Jednak po uboju stenie wolnego wapnia w komoacuterce zwiksza si i wynosi 100 microM [24] W celu zapocztkowania procesu autolizy in vitro (czyli do uaktywnienia) konieczne jest stenie jonoacutew wapnia wynoszce 100 microM ale poziom ten zmniejsza obecno fosfolipidoacutew lub membran plazmowych [6] Hopkins i Thompson [17] wykazali e

8 Marzena Nowak

stenie jonoacutew wapnia po uboju w momencie osignicia pH 55 w owczych miniach m longissimus lumborum i m longissimus thoracis wynosiło 110 microM co jest wartoci wystarczajc do aktywacji micro-kalpainy

Obie kalpainy (micro- i m-kalpaina) zostały oczyszczone i wyodrbnione z wielu roacutedeł chocia adna nie została wykrystalizowana S to heterodimery składajce si z duej podjednostki (80middot103 Da jednostka regulacyjna) i małej podjednostki (30middot103 Da) Dua podjednostka micro-kalpainy jest w 50 homologiczna z du podjednostk m-kalpainy natomiast małe podjednostki s identyczne u obu kalpain [8 27] Podjednostka - i m-kalpainy o wielkoci 80middot103 Da moe by podzielona na cztery domeny Domena I jest kroacutetkim fragmentem wprowadzajcym i działa jako inhibitor aktywnoci proteolitycznej Domena II reprezentuje odległ podobn do papainy cz typow dla proteinaz cysteinowych Domena III nie jest homologiczna z adnym innym białkiem Analiza strukturalna wskazuje e domena III fizycznie asocjuje si z domen II Domena IV wie jony wapnia i została wyodrbniona jako rozpoznajca substrat ma ona charakterystyczny motyw strukturalny powtoacuterzony czterokrotnie a nazywany bdquoEF-handsrdquo Pary motywoacutew strukturalnych bdquoEF-handsrdquo tworz globularne domeny ktoacutere maj wspoacutelny hydrofobowy rdze a ktoacutere s połczone długim odcinkiem α-helikalnym Mała podjednostka składa si z domen V i VI Domena V zawiera du liczb reszt glicynowych i reszt aminokwasoacutew hydrofobowych Domena VI jest homologiczna z domen IV ma cztery rejony wice jony Ca2+ Obie podjednostki połczone s wizaniem niekowalencyjnym [2 3 23]

Mechanizmy aktywacji kalpain

Aktywacja przez jony wapnia przyłczajce si do koca kadej podjednostki powoduje hydroliz obu czci (dua podjednostka zmniejsza swoj mas do 76middot103 Da natomiast mniejsza do 18middot103 Da) i w rezultacie powstaje aktywny enzym [8] Koohmaraie [27] wykazał e w wyniku autolizy małej podjednostki powstaje przewanie jeden głoacutewny fragment 18middot103 Da chocia moliwe e powstaje seria produktoacutew o masie czsteczkowej od 30middot103 do 18middot103 Da a takie fragmenty nie mogły by wychwycone przez el SDS-PAGE uyty w dowiadczeniu Natomiast dua podjednostka rozpada si na kilka roacutenych fragmentoacutew o masie czsteczkowej od 61middot103 do 21middot103 Da Polipeptyd o masie czsteczkowej 40middot103 Da reprezentuje ju nieaktywn form kalpainy

Yoshizawa i wsp [61] zaproponowali nieco inny mechanizm aktywacji Pod wpływem jonoacutew wapnia kalpaina rozpada si na dwie odrbne podjednostki Jednostka 80middot103 Da nie roacuteni si właciwociami katalitycznymi od całej kalpainy charakteryzuje si natomiast wiksz wraliwoci na jony wapnia Odłczona podjednostka 80middot103 Da wymaga stenia wapnia takiego samego jak zautolizowana aktywna forma kalpainy

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 9

Aktywno micro-kalpainy zmniejsza si gwałtownie w cigu pierwszych dni po uboju (po 72 godz jej aktywno była mniejsza ni czuło zastosowanej metody analitycznej) podobnie dzieje si z aktywnoci kalpastatyny natomiast aktywno m-kalpainy jest stabilna [27] Spadek aktywnoci -kalpainy koreluje z podwyszeniem stopnia kruchoci [56] Optymalne warunki aktywnoci kalpain ustalone in vitro to temp 25oC i pH w zakresie od 72ndash82 [8] Jednak podczas dojrzewania miso przechowywane jest w temp poniej 15oC a jego pH wynosi około 55 W badaniach przeprowadzonych przez Kanaw i wsp [25] micro-kalpaina wykazała maksimum swojej aktywnoci przy pH 758 i w temp 25oC była cigle aktywna przy pH 55 w tej samej temperaturze wykazujc 177 swojej aktywnoci maksymalnej ale w warunkach pH 578 i w temp 5oC była całkowicie nieaktywna Z bada Koohmaraiersquogo [27] wynika jednak e stopie inaktywacji proteolitycznej micro-kalpainy zwiksza si ze zmniejszajcym si pH i ze wzrostem temperatury Po 60 min w temp 25oC i przy pH 58 micro-kalpaina zachowała jedynie 92 swojej aktywnoci pocztkowej a po 120 min w temp 5oC zachowała 792 swojej pocztkowej aktywnoci Badania Huff-Lonergan i wsp [18] potwierdziły e oczyszczone miofibryle s degradowane przez micro-kalpain w temp 4oC przy pH roacutewnym 56 z dodatkiem 100 microM chlorku wapnia Wiele bada wskazuje na to e aden inny czynnik jak tylko kalpainy pełni głoacutewn rol w procesie kruszenia misa [1 28 31 41]

Dua cz kalpain jest zwizana z miofibrylami Aktywno kalpain zwizan z miofibrylami przypisuje si głoacutewnie micro-kalpainie Zwizany w ten sposoacuteb enzym ma lepszy dostp do substratu i jest bardziej oporny na inhibicj przez kalpastatyn [1] Jednak analiza mini pochodzcych z owiec z fenotypem callipyge oraz ze zwierzt normalnych wykazała e aktywno zwizanej z miofibrylami kalpainy jest taka sama podczas gdy twardo misa jest dwa razy wiksza u owiec callipyge W zwizku z tym wydaje si niemoliwe aby zwizana z miofibrylami kalpaina miała duy udział w procesie tenderyzacji [5]

Funkcje kalpain

Funkcje kalpain nie zostały dotd w pełni okrelone Wiadomo e s zwizane z podstawowymi frakcjami komoacuterkowymi Potwierdzono e kalpaina-10 powoduje zaburzenia w wydzielaniu i działaniu insuliny w ywym organizmie [51] Istniej dowody na to e kalpainy przyczyniaj si do remodelowania cytoszkieletu aktyny migracji komoacuterki oraz transformacji onkologicznych [2] Wikszo składnikoacutew włoacutekien miniowych szczegoacutelnie białek cytoszkieletowych uznano za potencjalny substrat biologiczny kalpain [46] Teoretycznie aktywno micro-kalpainy in situ powoduje proteolityczny rozpad ktoacutery z kolei osłabia struktur włoacutekien miniowych dajc w rezultacie kruche miso po ugotowaniu Aby rozpoczł si proces kruszenia musi nastpi wzrost stenia wolnych jonoacutew wapnia w cytoplazmie jony wapnia powoduj wtedy aktywacj kalpain ktoacutere nastpnie hydrolizuj białka budujce struktur włoacutekna

10 Marzena Nowak

miniowego Nie ma bezporedniego dowodu na to e kalpainy s aktywne w miniu post mortem nie ma nawet dowodu e s aktywne w ywym miniu Aktywno kalpain stwierdza si jednak na podstawie dowodoacutew porednich czyli produktoacutew autolizy kalpain obecnych w miniu [8] Badajc produkty degradacji białek obecnych w miniu podczas dojrzewania a take produkty jakie powstaj podczas inkubacji miofibryli z kalpainami in vitro mona okreli wpływ kalpain na proces tenderyzacji

Jedn ze zmian zachodzcych podczas dojrzewania misa jest degradacja troponiny-T oraz pojawienie si fragmentoacutew 27middot103 lub 30middot103 Da [13] Podobne zmiany w troponinie T pojawiaj si podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain w temp 4oC przy pH 56 [18] Hydroliza troponiny T przez -kalpain przebiega z uwolnieniem omiu peptydoacutew o masie czsteczkowej od 14 do 26middot103 Da Troponina T jest rozcinana w miejscu zawierajcym jedn hydrofobow reszt aminokwasow [19]

Due zmiany zachodz roacutewnie w titinie i nebulinie Titina jest zwizana z lini bdquoZrdquo a jej degradacja powoduje rozlunienie tej włanie linii i utrat elastycznoci minia Nastpuje dezintegracja porednich filamentoacutew desminy Charakterystyczne dla działania kalpain w tkance miniowej jest uwolnienie α-aktyniny z linii Z bez jej degradowania Stwierdzono e podczas dojrzewania α-konektyna jest rozszczepiana na β-konektyn i fragment o m cz 12middot105 Da [14 18 55] Steen i wsp [52] nie stwierdzili jednak adnej zalenoci pomidzy koncentracj titiny a sił cicia mierzon w roacutenych przedziałach czasowych post mortem Nie wykazali te zalenoci pomidzy koncentracj nebuliny a aktywnoci m-kalpainy kalpastatyny czy stosunkiem m-kalpainy do kalpastatyny Nebulina natomiast zanika podczas dojrzewania misa post mortem Filamenty nebuliny rozpadaj si na pi mniejszych fragmentoacutew o łacuchach 20middot104 18middot104 40middot103 33middot103 i 23middot103 Da W rodowisku i temp 4oC i pH 56 micro-kalpaina jest w stanie zdegradowa nebulin po 15 min inkubacji i degradacja ta zachodzi szybciej ni rozpad titiny Desmina z kolei jest degradowana podczas dojrzewania post mortem a głoacutewnym produktem tej degradacji jest produkt o m cz ok 38middot103 Da Ten produkt pojawia si roacutewnie podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain Filamina rozpada si czciowo na produkt o m cz ok 240middot103 Da w proacutebkach misa dojrzewajcego naturalnie oraz w proacutebkach oczyszczonych miofibryli z dodan micro-kalpain [18 55]

Czynniki wpływajce na aktywno kalpain w misie

Tenderyzacja misa post mortem nie zaley od degradacji pojedynczych białek ale jest zwizana z wieloma zmianami biochemicznymi i strukturalnymi zachodzcymi w białkach [18] Aktywno kalpain moe si roacuteni w zalenoci od gatunku zwierzt minia moe zalee od wielu czynnikoacutew działajcych na minie jeszcze podczas ycia zwierzcia (poprzez modyfikowanie sposobu ywienia czy te poprzez rodzaj chowu) lub czynnikoacutew majcych wpływ na miso w pierwszych godzinach po uboju lub podczas jego przetwarzania Nie bez znaczenia s roacutewnie czynniki genetyczne

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 11

Istniej dowody na to e kalpainy pełni wan rol podczas wzrostu minia po urodzeniu zwierzcia a take podczas niszczenia tkanki miniowej obserwowanego podczas zaniku mini [15]

Czynniki przyyciowe

W hodowli zwierzt rzenych dy si do zwikszenia misnoci oraz obnienia stopnia otłuszczenia Jednak bardzo czsto obserwuje si zwikszenie twardoci misa ze zwierzt o podwyszonej misnoci Przykładem moe by rasa bydła podwoacutejnie uminiona Belgian Blue White Zaleno pomidzy sił cicia a iloci fragmentu o wielkoci 30middot103 Da charakterystycznego dla degradacji troponiny T jest duo słabsza ni u innych ras [52]

Znanym sposobem zwikszenia iloci tkanki misnej kosztem zmniejszenia zawartoci tłuszczu bez koniecznoci zwikszania dawki ywieniowej jest podawanie zwierztom clenbuterolu Jest to sztuczny rodek adrenergiczny podobny do adrenaliny Podawanie go jest dobrym sposobem na uzyskanie wikszej iloci misa jest ono jednak twarde Podawanie clenbuterolu nie wpływa na aktywno -kalpainy ale podwysza aktywno kalpastatyny ktoacutera blokuje tenderyzacj misa [47] Podobny efekt uzyskuje si podajc adrenalin naturalnie wystpujcy w organizmie czynnik adrenergiczny powodujcy podwyszenie o 97 aktywnoci kalpastatyny Jednak aktywnoci enzymoacutew systemu kalpainowego w czasie składowania misa zmieniaj si Mona wic powiedzie e zroacutenicowany poziom adrenaliny w plazmie krwi powoduje silne zaburzenia w systemie kalpainowym [44] Ertbjerg i wsp [10] przeprowadzajc badania wi wykazali e wstrzykiwanie adrenaliny dominiowo w połczeniu z wysiłkiem fizycznym zwierzt powoduje podwyszenie pH misa i obnienie stopnia jego twardoci

Hodowla wi od ktoacuterych uzyskuje si chude miso doprowadziła do powstania mutacji genu RyR1 Obecno tego genu jest zwizana z podatnoci zwierzt na stres i obnion jakoci misa W misie takich zwierzt obserwuje si niszy poziom aktywnoci m-kalpainy w poroacutewnaniu ze zwierztami nie dotknitymi t mutacj genu co moe decydowa o podwyszonej twardoci misa [45]

Ciekawym przypadkiem jest fenotyp owiec callipyge Został on zidentyfikowany po raz pierwszy w roku 1983 w Dorset Jeden z osobnikoacutew mskich przekazywał specyficzny fenotyp niektoacuterym potomkom Charakteryzowały si one tym e tylna cz ciała (szczegoacutelnie minie biceps femoris semimembranosus semitendinosus i longissimus) była szczegoacutelnie uminiona [11] Minie objte fenotypem callipyge charakteryzuj si duo wikszym (o około 60 w momencie mierci) poziomem kalpastatyny w poroacutewnaniu z miniami normalnych owiec [4 12] Fenotyp callipyge umoliwia produkowania misa chudego ale o mniejszej kruchoci Mroenie powoduje zmniejszenie twardoci misa prawdopodobnie na skutek obnienia aktywnoci kalpastatyny [9] Minie biceps femoris i longissimus dorsi z fenotypem

12 Marzena Nowak

callipyge charakteryzuj si wiksz twardoci i mas natomiast misie infraspinatus nie jest zaliczany do mini z tym fenotypem Aktywno m-kalpainy jest wysza w m biceps femoris i m longissimus owiec callipyge ni w tych samych miniach owiec normalnych Natomiast m-kalpaina w miniu infraspinatus owiec normalnych i callipyge była tak samo aktywna [4] Degradacja titiny nebuliny desminy i troponiny T przebiega znacznie wolniej podczas dojrzewania misa owiec callipyge [12] Przypadek owiec callipyge wiadczy o tym e podwyszony przyrost masy minia moe powodowa zmniejszenie stopnia degradacji białek zwizane ze spadkiem aktywnoci kalpain ktoacutery z kolei łczy si z podwyszonym poziomem kalpastatyny [15] Istnieje wyrana zaleno pomidzy jakoci misa a typem minia z ktoacuterego to miso pochodzi Roacutenorodno pomidzy miniami jest czsto zwizana z właciwociami metabolicznymi minia i jego zdolnoci kurczenia si [26] Szybciej dojrzewaj minie białe szybko kurczce si ni czerwone ndash wolno kurczliwe Aktywno m-kalpainy i kalpastatyny okazały si silnie zwizane z typem minia Aktywno m-kalpainy jest tym nisza im wiksza jest szybko skurczu minia oraz tym nisza aktywno m-kalpainy im wysza aktywno ATPazy Podobne wyniki uzyskano w przypadku micro-kalpainy [39] Poroacutewnujc minie indycze wysz aktywno m-kalpainy zanotowano w miniach udca ni w miniach piersiowych [38]

Wprowadzanie witaminy E do minia moe zapobiega utlenianiu kalpain i poprzez takie działanie spotgowa działanie dodanych jonoacutew wapnia [16] Wzbogacanie paszy witamin D powoduje zwikszenie stenia wapnia w m longissimus dorsi a tym samym zmniejszenie siły cicia w przypadku misa wołowego W 21 dniu po uboju siła cicia mini zwierzt karmionych pasz wzbogacon w witamin D była mniejsza o 15 Taka właciwo witaminy D moe by wykorzystana jako czynnik powodujcy zwikszenie kruchoci misa [53]

Czynniki poubojowe

Zwikszenie stenia wapnia w rodowisku w ktoacuterym dojrzewa miso sprzyja zwikszeniu jego kruchoci Moczenie misa pochodzcego z 8- do 11-letnich kroacutew w roztworze chlorku wapnia przez 24 godz powoduje niskie wartoci siły cicia [60] Take wstrzykiwanie chlorku wapnia razem z tokoferolem wywołuje intensywne kruszenie wołowiny

Stymulacja elektryczna stosowana jest w celu uniknicia tzw skurczu chłodniczego ktoacutery jest czstym problem pojawiajcym si podczas szybkiego chłodzenia tusz po uboju [36] Niskonapiciowa stymulacja elektryczna jest stosowana zazwyczaj od razu po oszołomieniu natomiast wysokonapiciowa stosowana jest jaki czas po oszołomieniu na jednym z odcinkoacutew linii ubojowej Za bardziej efektywn uznaje si stymulacj wysokonapiciow [20]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 13

Stymulacja elektryczna tusz wołowych w 3 min post mortem niezalenie od jej rodzaju (niskie czy wysokie natenie prdu) powoduje podwyszenie twardoci misa Obserwuje si przy tym gwałtowny spadek pH co jest prawdopodobn przyczyn twardoci misa w poroacutewnaniu z tuszami stymulowanymi w 40 min post mortem [20] Badania te wskazuj e stymulacji elektrycznej nie powinno si przeprowadza od razu po uboju W innych badaniach take potwierdzono e stymulacja pozwala uzyska bardziej kruche miso [34 36 37] Zwikszony napływ jonoacutew wapnia po stymulacji elektrycznej do cytoplazmy moe powodowa chwilowe uaktywnienie -kalpainy i dziki temu proteoliza moe zaj szybciej [57] Morton i wsp [37] zaobserwowali niewielki wzrost aktywnoci micro-kalpainy a take kalpastatyny w wołowinie o pH 55 i w temp 15oC ale w 24 godz aktywno micro-kalpainy jak i kalpastatyny obniyła si o 80 rednia twardo zmniejszyła si z 81 N w 12 godz do 49 N w 336 godz Ci sami naukowcy stwierdzili e w stymulowanych elektrycznie tuszach owczych aktywno micro-kalpainy zmniejszała si na pocztku wolno (do 9 godz) a pomidzy 9 a 18 godz spadała gwałtownie Twardo misa owczego spadała ze 113 N w 6 godz do 38 N w 96 godz W innych badaniach [37] przeprowadzonych na tuszach wieprzowych wykazano e elektryczna stymulacja wywołała efekt w połowie tak silny jak proces dojrzewania W rezultacie uzyskano miso bardziej kruche

Podsumowanie

Dotychczas odkryto wiele rodzajoacutew kalpain i prawdopodobnie bdzie ich wicej Kalpainy s obecne w roacutenych tkankach i spełniaj roacutene role Obecno kalpain w tkance miniowej jest stwierdzona chocia ich funkcje s nadal nie w pełni wyjanione Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce [30] Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain oraz im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si

W wikszoci bada aktywno kalpain była mierzona po wyizolowaniu ich z misa uywajc jako substratu innych (ni miofibrylarne) białek Nie mierzono wic rzeczywistej aktywnoci tych enzymoacutew Istniej wic głoacutewnie porednie dowody na działanie kalpain podczas procesu kruszenia misa W zalenoci od wielu czynnikoacutew aktywno ta moe by roacutena Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa Dokładne poznanie mechanizmu kruszenia misa oraz działania kalpain umoliwiłoby wiadome

14 Marzena Nowak

sterowanie procesem tenderyzacji i uzyskiwanie misa kruchego o standardowej jakoci

Literatura

[1] Boehm ML Kendall TL Thompson VF Goll DE Changes in the calpains and calpastatin

during post mortem storage of bovine muscle J Anim Sci 1998 76 2415-2434 [2] Carragher NO Frame MC Calpain a role in cell transformation and migration Int J Bioch Cell

Biol 2002 34 1539-1543 [3] Dbrowska R Wrzosek A Molekularne podstawy kontroli skurczu mini przez jony wapnia

Kosmos 1997 46 (4) 555-562 [4] Delgado EF Geesink G H Marchello JA Goll DE Koohmaraie M The calpain system in

three muscles of normal and callipyge sheep J Anim Sci 2001 79 398-412 [5] Delgado EF Geesink GH Marchello JA Goll DE Koohmaraie M Properties of miofibril-

bound calpain activity in longissimus muscle of callipyge and normal sheep J Anim Sci 2001 79 2097-2107

[6] Dransfield E Modelling post-mortem tenderization-IV Role of calpains and calpastatin in conditioning Meat Sci 1993 34 217-234

[7] Dransfield E Calpains from thaw rigor muscle Meat Sci 1996 43 311-320 [8] Dransfield E Meat tenderness-the -calpain hypothesis 45th ICoMST 1999 pp 220-228 [9] Duckett SK Klein TA Leckie RK Thorngate JH Busboom JR Snowder GD Effect of

freezing on calpastatin activity and tenderness of callipyge lamb J Anim Sci 1998 76 1869-1874 [10] Ertbjerg P Henckel P Karlsson A Larsen L M Moslashller A J Combined effect of epinerphine and

exercise on calpaincalpastatin and cathepsin B and L activity in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 2428-2436

[11] Freking BA Keele J W Beattie CW Kappes SM Smith TPL Sonstegard TS Nielsen MK Leymaster KA Evaluation of the ovine callipyge locus I Relative chromosomal position and gene action J Anim Sci 1998 76 2062-2071

[12] Geesink GH Koohmaraie M Postmortem proteolysis and calpaincalpastatin activity in callipyge and normal lamb biceps femoris during extended postmortem storage J Anim Sci 1999 77 1490-1501

[13] Geesink GH Taylor RG Bekhit AED Bickerstaffe R Evidence against the non-enzymatic calcium theory of tenderization Meat Sci 2001 59 417-422

[14] Goll DE Dayton WR Singh I Robson RM Studies of the α-actininactin interaction in the Z-disc by using calpain J Biol Chem 1991 266 13 8501-8510

[15] Goll DE Thompson VF Taylor RG Ouali A The calpain system and skeletal muscle growth Can J Anim Sci 1998 78 503-512

[16] Harris SE Huff-Lonergan E Lonergan SM Jones WR Rankins D Antioxidant status affects color stability and tenderness of calcium chloride-injected beef J Anim Sci 2001 79 666-677

[17] Hopkins DL Thompson JM Inhibition of protease activity 2 Degradation of myofibrillar proteins myofibril examination of free calcium levels Meat Sci 2001 59 199-209

[18] Huff-Lonergan E Mitsuhashi T Beekman D D Parrish F C Jr Olson D G Robson R M Proteolysis of specific muscle structural proteins by -calpain at low pH and temperature is similar to degradation in post mortem Bovine Muscle J Anim Sci 1996 74 993-1008

[19] Hughes MC Geary S Dransfield E McSweeney PLH OrsquoNeill EE Characterization of peptides released from rabbit skeletal muscle tin-T by -calpain under conditions of low temperature and high ionic strength Meat Sci 2001 59 61-69

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 15

[20] Hwang IH Thompson JM The effect of time and type of electrical stimulation on the calpain system and meat tenderness in beef longissimus dorsi muscle Meat Sci 2001 58 135-144

[21] Ilian MA Morton JD Kent MP Le Conteur CE Hickford J Cowley R Bickerstaffe R Intermuscular variation in tenderness Association with the ubiquitous and muscle specific calpains J Anim Sci 2001 79 12-132

[22] Jakubiec-Puka A Rola proteolitycznego systemu kalpainowego w komoacuterkach zwierzcych Postpy Biochemii 1993 39 (4) 251-258

[23] Jakubiec-Puka A Kalpainy Kosmos 1997 46 (4) 609-614 [24] JeacockeR E The concentrations of free magnesium and free calcium ions both increase in skeletal

muscle fibres entering rigor mortis Meat Sci 1993 35 27-45 [25] Kanawa R J J Takahashi K Inactivity of -calpain throughout post mortem aging of meat J

Food Sci 2002 67 2 635-638 [26] Klont RE Brocks L Eikelenboom G Muscle fibre type and meat quality Meat Sci 1998 49

(Suppl 1) S219-S229 [27] Koohmaraie M Effect of pH Temperature and inhibitors on autolysis and catalytic activity of

bovine skeletal muscle micro-calpain J Anim Sci 1992 70 3071-3080 [28] Koohmaraie M The role of Ca2+ dependent proteinases i post mortem proteolysis and meat

tenderness Biochimie 1992 74 3 239-245 (English abstract) [29] Koohmaraie M Muscle proteinases and meat aging Meat Sci 1994 36 93-104 [30] Koohmaraie M Biochemical factors regulating the toughening and tenderization processes of meat

Meat Sci 1996 43 S S193-S201 [31] Kristensen L Therkildsen M Riis B Soslashrensen MT Oksbjerg N Purslow PP Ertbjerg P

Dietary induced growth rate in pigs Effects on in vivo and post mortem muscle proteolysis and meat quality J Anim Sci 2002 80 2862-2871

[32] Kurebayashi N Harkins AB Baylor S M Use of fura red as an intracellular calcium indicator in frog skeletal muscle fibers Biophys J 1993 64 1934-1960

[33] Lawrie RA Meat Science Pergamon Press Oxford 1985 [34] Lee S Polidori P Kaufman RG Kim BC Low-voltage electrical stimulation effects on

proteolysis and lamb tenderness J Food Sci 2000 65 (5) 786-790 [35] Ma H Fukiage Ch Kim YH Duncan MK Reed N A Shih M Azuma M Shearer TR

Characterization and expression of calpain 10 J Biol Chem 2001 276 (30) 28525-28531 [36] Maribo H Ertbjerg P Andersson M Barton-Gade P Moslashller AJ Electrical stimulation of pigs-

effect on pH fall meat quality and Cathepsin B+L activity Meat Sci 1999 52 172-187 [37] Morton JD Bickerstaffe R Kent MP Dransfield E Keeley GM Calpain-calpastatin and

thoughness in m longissimus from electrically stimulated lamb and beef carcasses Meat Sci 1999 52 71-79

[38] Northcutt JK Pringle TD Dickens JA Buhr RJ Young LL Effects of age and tissue type on the calpain proteolytic system in turkey skeletal muscle Poultry Sci 1998 77 367-372

[39] Ouali A Meat tenderization Possible causes and mechanisms A Review J Muscle Foods 1990 1 (2) 129-165

[40] Parr T Sensky PL Scothern GP Bardsley RG Buttery PJ Wood JD Warkup C Relationship between skeletal muscle-specific calpain and tenderness of conditioned porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 661-668

[41] Pringle TD Harrelson JM West RL Williams SE Johnson DD Calcium-activated tenderization of strip loin top sirloin and top round steaks in diverse genotypes of cattle J Anim Sci 1999 77 3230-3237

[42] Purslow PP Ertbjerg P Baron CP Christensen M Lawson M A Patterns of variation in enzyme activity and cytoskeletal proteolysis in muscle 47th ICoMST 2001 pp 38-43

16 Marzena Nowak

[43] Rosochacki SJ Proteoliza w miniach po uboju zwierzt Przeg Hod 1999 9 26-29 [44] Sensky PL Parr T Bardsley RG Buttery PJ The relationship between plasma epinephrine

concentration and the activity of the calpain enzyme system in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1996 74 380-387

[45] Sensky PL Parr T Lockley AK Bardsley RG Butery PJ Wood JD Warkup C Altered calpain levels in longissimus muscle from normal pigs and heterozygotes with the ryanodine receptor mutation J Anim Sci 1999 77 2956-2964

[46] Sentandreu MA Coulis G Ouali A Role of muscle endopeptidases and their inhibitors in meat tenderness Trends Food Sci Technol 2002 13 398-419

[47] Simmons NJ Young OA Dobbie PM Singh K Thompson BC Speck PA Post-mortem calpain-system kinetics in lamb Effect of clenbuterol and preslaugter exercise Meat Sci 1997 47 12 135-146

[48] Sorimachi H Kinbara K Kimura S Takahashi M Ishiura S Sasagawa N Sorimachi N Shimada H Tagawa K Maruyama K Suzuki K Muscle-specific calpain p94 responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A associates with connection through IS2 a p94-specific sequence J Biol Chem 1995 270 (52) 31158-31162

[49] Sorimachi H Ishiura S Suzuki K Structure and physiological function of calpains Biochem J 1997 328 721-732

[50] Spadoni C Forkas A Sinka R Tompa P Friedrich P Molecular cloning and RNA expression of a novel Drosophila calpain calpain C Biochem Biophys Res Commun 2003 303 343-349

[51] Sreenan SK Zhou Y-P Otani K Hansen PA Currie KPM Pan Ch-Y Lee J-P Ostrega D M Pugh W Horikawa Y Cox N J Harris C L Burant Ch F Fox A P Bell G T Polonsky K S Calpains play a role in insulin secretion and action Diabetes 2001 50 2013-2020

[52] Steen D Claeys E Uytterhaegen L De Smet S Demeyer D Early post-mortem conditions and the calpaincalpastatin system in relation to tenderness of double-muscled beef Meat Sci 1997 45 3 307-319

[53] Swanek SS Morgan JB Owens FN Gill D R Strasia A Dolezal HG Ray FK Vitamin D3 supplementation of beef seers increases longissimus tenderness J Anim Sci 1999 77 874-881

[54] Takahashi K Structural weakening of skeletal muscle tissue during post-mortem ageing of meat Non-enzymatic mechanism of meat tenderization Meat Sci 1996 43 S S67-S80

[55] Takahashi K Mechanism of meat tenderization during post-mortem ageing Calcium Theory 45th ICoMST 1999 pp 230-235

[56] Thomson BC Dobbie PM Singh K Speck PA Post-mortem kinetics of meat tenderness and the components of calpain system in bull skeletal muscle Meat Sci 1996 44 (3) 151-157

[57] Veeramuthu GI Sams AR Post mortem pH myofibrillar fragmentation and calpain activity in pectoralis from electrically stimulated and muscle tensioned broiler carcasses Poultry Sci 1999 78 272-276

[58] Watanabe A Daly CC Devine CE The effects of the ultimate pH of meat on tenderness changes during ageing Meat Sci 1996 42 (1) 67-78

[59] Whipple G Koohmaraie M Degradation of myofibril proteins by extractable lysosomal enzymes and m-calpain and the effects of zinc chloride J Anim Sci 1991 69 4449-4460

[60] Whipple G Koohmaraie M Calcium chloride marination effects on beef steak tenderness and calpain proteolytic activity Meat Sci 1993 33 265-275

[61] Yoshizawa T Sorimachi H Tomioka S Ishiura S Suzuki K Calpain dissociates into subunits in the presence of calcium ions Biochem Biophys Res Commun 1995 208 (1) 376-383

THE ROLE OF CALPAINS IN THE MEAT TENDERIZATION PROCESS

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 17

S u m m a r y

Meat tenderness and factors influencing it have been investigated for a long time There are several

theories explaining the process of meat tenderization The calpain theory of tenderization has been accepted as the most feasible one Calpains meet the basic criteria defined for factors that impact meat tenderization These enzymes are present in a muscle cell and in vitro experiments when calpains are used there are detected the same protein degradation products as in the meat after its raping Calpains have access to myofibrils in cells The activeness of calpains and the ratio between it and the calpastatin are correlated with the meat hardness The higher the hardness of meat and the higher the ratio calpain to calpastatin the more tender meat can be obtained Conditions under which these enzymes are active are close to conditions in the meat tissue after the death of animal The calpain activity depends both on the survival including genetic and the post-mortem factors

Although the mechanism of calpain activity has not been satisfactorily explained so far but on the basis of results obtained it can be concluded that they play an important role in the meat tenderization process

In this paper calpains are characterized and some factors influencing their activeness are described

Key words calpains meat tenderization

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 18 - 26

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH NA MOLIWO WZROSTU LISTERIA

MONOCYTOGENES I ESCHERICHIA COLI O157H7

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była prognoza wpływu warunkoacutew wdzenia trzech gatunkoacutew surowych wyroboacutew

misnych na moliwo wzrostu bakterii Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157H7 Badania przeprowadzono w wybranym zakładzie misnym w rzeczywistych warunkach produkcji

handlowej Obiekt badawczy stanowiły wyroby z 5 partii produkcyjnych schabu surowego frankfurterek oraz kiełbasy polskiej surowej W produktach wdzonych oznaczano zawarto soli azotanoacutew(III) pH oraz czas wdzenia w zakresie temp 30ndash37degC Prognozy wzrostu wybranych patogenoacutew z uwzgldnieniem wynikoacutew przeprowadzonych oznacze obliczono za pomoc programu Pathogen Modeling Program 60

Wykazano bardzo du zmienno zawartoci azotanoacutew(III) (V = 2363ndash5976) soli (V = 1082ndash1778) oraz rzeczywistych okresoacutew obroacutebki wdzarniczej (V = 351ndash391) poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew W konsekwencji obliczone prognozy okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych schabu surowego charakteryzowały si znacznym zroacutenicowaniem (V = 9ndash95) Zastosowane warunki wdzenia spowodowały e w przypadku kiełbasy polskiej oraz frankfurterek prawdopodobne było zakoczenie okresu lag-fazy Escherichia coli O157H7 jeszcze w czasie tego zabiegu

Słowa kluczowe mikrobiologia prognostyczna wdzenie surowe wyroby misne

Wprowadzenie

Wyroby z misa peklowanego niepoddawane parzeniu a jedynie ciepłemu wdzeniu np wdzonki lub niektoacutere kiełbasy surowe uwaane s za szczegoacutelnie atrakcyjne sensorycznie Nale te zwykle do droszych asortymentoacutew handlowych i dlatego stanowi do znaczn ilociowo grup wyroboacutew produkowanych w zakładach misnych

Mgr in A Kaczmarek dr hab J Zabielski prof AR Katedra Zarzdzania Jakoci ywnoci Akademia Rolnicza im A Cieszkowskiego ul Mazowiecka 41 60-623 Pozna mgr in P Zielonka Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna ul Niepodległoci 66 64-100 Leszno

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 19

Wzgldy ekonomiczne sprawiaj e w realnych warunkach produkcyjnych takie wyroby jak schab surowy wdzony kiełbasa polska surowa lub frankfurterki po zakoczeniu cyklu produkcyjnego nie s poddawane dalszym zabiegom utrwalajcym np podsuszaniu lub dojrzewaniu W ten sposoacuteb zmniejszaj si technologiczne moliwoci sterowania ich jakoci mikrobiologiczn [7] Dlatego poza temperatur przechowywania głoacutewnymi czynnikami regulujcymi skaenie mikrobiologiczne bd kwasowo tych wyroboacutew zawarto soli oraz azotanoacutew(III)

Wdzone na surowo solone i peklowane wyroby misne stanowi potencjalne roacutedło bakterii zaroacutewno Escherichia coli [8] jak i Listeria monocytogenes [4] Wykryto e roacutedłem infekcji Escherichia coli moe by nawet fermentowane salami [18] Oznacza to e ani peklowanie ani wdzenie owiewowe nie gwarantuj skutecznej eliminacji zagroenia zdrowia spowodowanego obecnoci tych patogenoacutew Od dawna wiadomo e płynne składniki dymu wdzarniczego działaj bakterioboacutejczo lub bakteriostatycznie [6] na patogeny w tym take na L monocytogenes [1] ale w praktyce produkcyjnej wdzonek i kiełbas surowych nie stosuje si płynnych preparatoacutew dymu wdzarniczego

Zalecany wzgldami technologicznymi zakres temperatury owiewowego wdzenia wdzonek surowych oraz kiełbas surowych wynosi od 18 do 25degC a czas do kilkunastu godzin [13] W praktyce jednak zabieg ten jest skracany do kilku godzin przez podwyszenie temp o około 10 do 12degC Spowodowane jest to wzgldami zaroacutewno organizacyjnymi produkcji jak i zmniejszaniem ubytkoacutew masy wpływajcych na wydajno gotowego wyrobu W taki sposoacuteb przez okres kilku godzin zostaj stworzone optymalne warunki temperaturowe wzrostu bakterii w tym take Listeria monocytogenes i Escherichia coli Dlatego informacje dotyczce czasu i temperatury zabiegu pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) w zestawieniu z metodami mikrobiologii prognostycznej umoliwi oszacowanie wpływu warunkoacutew wdzenia ciepłego na moliwo rozwoju tych patogenoacutew

Na potrzeby mikrobiologii prognostycznej opracowano wiele modeli i programoacutew komputerowych opisujcych wzrost mikroorganizmoacutew w funkcji pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) oraz temperatury [5 10 16] Dostpne dane literaturowe potwierdzaj przydatno tych narzdzi w szacowaniu ryzyka powstawania zagroenia mikrobiologicznego misa i wyroboacutew misnych [3 20 19 11 2 9] Wykorzystanie mikrobiologii prognostycznej zostało zaakceptowane np w dystrybucji misa sprzeday detalicznej produkcji fermentowanych wyroboacutew misnych czy rozbiorze tusz wołowych bdquona ciepłordquo w Australii przez tamtejsze władze sanitarne [17]

Potwierdza to celowo opisanych poniej dowiadcze w ktoacuterych podjto proacuteb stwierdzenia czy w rzeczywistych warunkach produkcji trzech rodzajoacutew surowych wyroboacutew misnych moliwe jest wystpienie w czasie obroacutebki wdzarniczej warunkoacutew sprzyjajcych rozwojowi Listeria monocytogenes i Escherichia coli

20 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

Materiał i metody bada

Dowiadczenia prowadzone były w rzeczywistych warunkach działania zakładu misnego na terenie Wielkopolski w trakcie codziennej produkcji wyroboacutew misnych Obiektami dowiadczalnymi były wyroby z 5 partii produkcyjnych z ktoacuterych pobrano po trzy proacuteby schabu surowego wdzonego bez koci kiełbasy polskiej surowej oraz frankfurterek Schab (misie najdłuszy grzbietu) peklowano metod nastrzykow W przypadku kiełbasy polskiej surowej (25 wieprzowiny kl I i 75 wieprzowiny kl II) oraz frankfurterek (20 wieprzowiny kl I i 80 wieprzowiny kl II) stosowano peklowanie surowcoacutew poprzez wymieszanie z sol peklujc bez dodatku wody

Wdzenie owiewowe wyroboacutew prowadzono w komorach wdzarniczo-parzelniczych z arow wytwornic dymu oraz z moliwoci regulacji temperatury zabiegu Warunki prowadzenia zabiegu kadej partii produkcyjnej wyroboacutew charakteryzowano poprzez pomiar czasu oraz temperatury mierzonej wewntrz geometrycznego rodka batonoacutew

Natychmiast po zakoczeniu wdzenia wyroboacutew mierzono ich kwasowo stosujc pH-metr CP-551 z elektrod OSH12-01 przystosowan do bezporednich pomiaroacutew pH w misie i serach

Zawarto NaCl oznaczano metod Mohra [14] a azotanoacutew(III) poprzez reakcj z odczynnikiem Griessa [15]

Uzyskane wyniki parametroacutew fizykochemicznych poszczegoacutelnych partii wyroboacutew poddano analizie za pomoc programu Pathogen Modeling Program wersja 6 [12] Szacowano czas trwania lag-fazy i czas wzrostu jednej generacji bakterii przy załoonym poziomie skaenia pocztkowego 1 jtkg Jako okres stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew przyjmowano sum tych wartoci wyliczanych na podstawie prognoz wzrostu L monocytogenes oraz E coli O157H7

Wyniki i dyskusja

W tab 1 zestawiono parametry wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne piciu partii produkcyjnych badanych wyroboacutew

Najmniejsz powtarzalnoci charakteryzował si proces peklowania wyroboacutew co odzwierciedlaj wspoacutełczynniki zmiennoci rednich zawartoci azotanoacutew(III) i soli W przypadku frankfurterek z surowcoacutew peklowanych ldquona suchordquo wspoacutełczynnik zmiennoci azotanoacutew(III) wynioacutesł prawie 60 Fakt wystpowania tak znaczcej zmiennoci zawartoci azotanoacutew(III) oraz soli pomidzy partiami produkcyjnymi wskazuje na prawdopodobiestwo zroacutenicowanego czasu stabilnoci mikrobiologicznej poszczegoacutelnych partii produkcyjnych tych samych sortymentoacutew Ponadto w przypadku schabu surowego wdzonego w czterech sporoacuted piciu partii produkcyjnych (80) przekroczona była dopuszczalna zawarto azotanoacutew(III) w produkcie finalnym Zmienno wartoci pH nie była dua co potwierdza lepsze wyroacutewnanie kwasowoci badanych wyroboacutew

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 21

T a b e l a 1 Parametry zabiegu wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne badanych wyroboacutew misnych Parameters of smoking process and basic physical amp chemical characteristics of meat products studied

Rodzaj wyrobu

Product type

Partia produkcyjna Production

batch

pH NaCl []

Azotany(III) [mgkg]

Nitrates(III)

Temperatura wdzenia [oC]

Smoking temp[degC]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time [h]

1 516 436 14217 37 350 2 575 359 7414 36 520 3 588 413 10724 35 245 4 595 347 13762 37 235 5 590 339 12725 37 300

x 573 399 11768 364 33

SD 033 043 2781 089 11

Schab surowy Raw pork loin

V [] 570 1082 2363 245 351 1 524 231 1612 30 3 2 543 228 2617 33 52 3 554 226 5405 32 245 4 579 261 4870 32 235 5 560 290 1272 32 245

x 552 247 3155 318 31

SD 020 027 1885 11 12

Frankfurterki Frankfurters

V [] 370 1126 5976 34 391 1 537 309 7090 30 3 2 564 232 3618 33 52 3 597 262 8528 32 245 4 586 189 3957 32 235 5 598 241 5257 32 245

x 576 246 569 318 31

SD 025 043 2091 11 12

Kiełbasa polska surowa

Polish raw sausage

V [] 450 1778 3676 34 390

V ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variability coefficient x ndash warto rednia mean value SD ndash odchylenie standardowe standard deviation ndash wartoci rednie z 3 oznacze mean values of 3 measurements

O ile temperatura wdzenia charakteryzowała si bardzo mał zmiennoci to

czas wdzenia poszczegoacutelnych partii wyroboacutew był zroacutenicowany ndash wspoacutełczynniki zmiennoci wahały si od 351 do 391 Warto podkreli e temperatura wdzenia jest regulowana nastawami sterownikoacutew komoacuter i dlatego wspoacutełczynniki zmiennoci tego parametru s małe natomiast o czasie zabiegu decyduje obsługa urzdze i organizacja produkcji W kategoriach sterowania procesami jest wic

22 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

prawdopodobne ze czas wdzenia oraz peklowanie surowcoacutew mog by roacutedłem zmiennoci nadmiarowej

Na podstawie danych obroacutebki wdzarniczej poszczegoacutelnych partii wyroboacutew obliczono prognozy wzrostu i okres stabilnoci mikrobiologicznej L monocytogenes oraz E coli O157H7 i przedstawiono je w tab 2

T a b e l a 2 Szacowanie parametroacutew wzrostu Listeria monocytogenes i Eschrichia coli O157H7 w surowych wyrobach misnych podczas zabiegu wdzenia Predicting the growth parameter levels of Listeria monocytogenes and Eschrichia coli O157H7 in meat products being smoked

Rodzaj wyrobu Product

type

Seria Batch

Czas trwania lag-fazy [godz]

Lag phase duration [h]

Czas 1 generacji [godz]

Generation time [h]

Okres stabilnoci mikrobiolo- gicznej (lag-faza+czas 1 generacji)

[godz] Microbial stability time

(lag-phase + 1 generation) [h]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time

Listeria monocytogenes 1 473 32 505 350 2 75 08 83 520 3 8 09 89 245 4 63 08 71 235 5 116 11 127 300

Escherichia coli O157H7 1 253 14 267 300 2 76 08 84 520 3 95 08 103 245 4 76 07 81 235

Scha

b su

row

y R

aw p

ork

loin

5 123 09 132 245 Listeria monocytogenes

1 115 11 126 300 2 74 08 82 520 3 79 09 88 245 4 57 07 64 235 5 66 07 73 245

Escherichia coli O157H7 1 55 11 66 300 2 45 08 53 520 3 48 08 56 245 4 45 07 52 235

Fran

kfur

terk

i Fr

ankf

urte

rs

5 52 09 61 245

cd Tab 2 Listeria monocytogenes

1 143 14 57 300

pols

ka

suro

wa

Polis

h ra

w

2 59 07 66 520

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 23

3 54 07 61 245 4 42 06 48 235 5 45 06 51 245

Escherichia coli O157H7 1 82 11 93 300 2 41 07 48 520 3 44 07 51 245 4 32 06 38 235

5 38 06 44 245 Objanienia Explanatory notes Druk wytłuszczony ndash okres stabilnoci mikrobiologicznej zbliony do czasu obroacutebki wdzarniczej Bold ndash microbial stability time appearing close to the time period of smoking the products analysed

T a b e l a 3 Zmienno okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew misnych Variability of microbial stability as stated for the meat products studied

Gatunek bakterii Bacteria species Rodzaj wyrobu

Product type Parametry rozkładu

Distribution parameters Listeria monocytogenes

Escherichia coli O157H7

x [godz] [h] 175 58 SD [godz] [h] 166 05

Schab surowy Raw pork loin

V [] 949 90

x [godz] [h] 133 57 SD [godz] [h] 69 06

Frankfurterki Frankfurters

V [] 519 115

x [godz] [h] 87 55 SD [godz] [h] 21 19

Kiełbasa polska surowa

Raw Polish sausage V [] 246 357

Obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew

charakteryzowały si bardzo du zmiennoci w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych W dwoacutech przypadkach to jest w drugiej partii produkcyjnej frankfurterek oraz w drugiej partii kiełbasy polskiej surowej wyliczone okresy stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 były niemal takie same lub kroacutetsze od czasoacutew wdzenia Prognoz krzywych wzrostu Gompertza E coli O157H7 tych przypadkoacutew przedstawiono na rys 1

24 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

0

02

04

06

08

1

12

0 1 2 3 4 5 6 7Czas w dzenia [godz]

Smoking time [h]

Ska

enie

bak

teria

mi E

col

i log

[jtk

g]E

col

i con

tam

inat

ion

log[

cfu

g]

frankfurterki II partiafrankfurters II batchpolska surowa II partiaraw polish sausage II batch

Rys 1 Szacowanie krzywych wzrostu Escherichia coli O157H7 w procesie wdzenia (strzałk

zaznaczono koniec wdzenia tych partii wyroboacutew) Fig 1 Predicting the growth curves of Escherichia coli O157H7 during the smoking (the arrow

indicates that the smoking process of a particular production batch of products studies has ended)

Dua zmienno parametroacutew peklowania surowcoacutew w połczeniu ze

zroacutenicowanym czasem wdzenia sprawiaj e obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew s roacutewnie bardzo zroacutenicowane (tab 3)

Wspoacutełczynniki zmiennoci okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew wynosz od 9 do 95 (schab surowy E coli) Wskazuje to e jako mikrobiologiczna poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew mogła by potencjalnie bardzo zroacutenicowana

Połczenie roacutenych czynnikoacutew fizykochemicznych z powodzeniem moe zabezpiecza produkty przed rozwojem mikroflory chorobotwoacuterczej Jednake w rzeczywistych warunkach produkcyjnych surowych wyroboacutew misnych mog zaistnie takie wzajemne interakcje cech surowcoacutew substancji peklujcych czasu i temperatury wdzenia w wyniku ktoacuterych prawdopodobne jest zakoczenie okresoacutew lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych Dlatego szybkie i efektywne wychładzanie poprodukcyjne oraz utrzymanie cigłoci łacucha chłodniczego bdzie warunkowa bezpieczestwo mikrobiologiczne tych wyroboacutew

Wnioski

1 W rzeczywistych warunkach produkcji wdzonych surowych i peklowanych wyroboacutew misnych temp wdzenia w zakresie 30ndash37degC moe potencjalnie

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 25

doprowadzi do stworzenia warunkoacutew umoliwiajcych zakoczenie okresu lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych

2 Zakoczenie czasu lag-fazy moe wystpi w jednej na pi partii produkcyjnych dwoacutech gatunkoacutew wyroboacutew czyli w 20 ich masy produkcyjnej Sprzyja temu bdzie czas wdzenia dłuszy ni 4 godz w zastosowanej temperaturze oraz zmienno zawartoci soli i azotanoacutew(III) w surowcach uytych do produkcji badanych wyroboacutew

3 Konieczna jest poprawa jakociowej i technologicznej efektywnoci peklowania w celu zapobieenia moliwoci realnego wystpienia zagroenia mikrobiologicznego

Literatura

[1] Faith NG Yousef AE Luchansky LB Inhibition of Listeria monocytogenes by liquid smoke and isoeugenol a phenolic component found in smoke J Food Safety 1992 12 303-314

[2] Fujikawa H Kokubo Y Practical application of predictive microbiology software programs to HACCP plans J Food Hyg Soc Japan 2000 42 252-256

[3] Giffel MC Zwietering MH Validation of predictive models describing the growth of Listeria monocytogenes Int J Food Microbiol 1999 46 135-149

[4] Guerra MM McLauchlin J Bernardo FA Listeria in ready-to-eat and unprocessed foods produced in Portugal Food Microbiol 2001 18 423-429

[5] Kołoyn-Krajewska D Jałosiska-Piekowska M Załoenia zasady i przyszło prognozowania mikrobiologicznego ywno Nauka Technologia Jako 1999 4 (21) 22-23

[6] Kurko WI Chemiczne i fizykochemiczne podstawy procesu wdzenia WPLiS Warszawa 1963 [7] Leistner L Basic aspects of food preservation by hurdle technology Int J Food Microbiol 2000

55 181-186 [8] Liddell KG Escherichia coli O157H7 outbreak in central Scotland Lancet 1997 349 502-503 [9] McClure PJ Beaumont AL Shutherland JP Roberts TA Predictive modeling of growth of

Listeria monocytogenes The effects on growth of NaCl pH storage temperature and NaNO2 Int J Food Microbiol 1997 34 221-232

[10] McDonald K Sun D Predictive food microbiology for the meat industry a review Int J Food Microbiol 1999 52 1-27

[11] Mellefont LA McMeekin TA Ross T Performance evaluation of a model describing the effects of temperature water activity pH and lactic acid concentration on the growth of Escherichia coli Int J Food Microbiol 2003 82 45-58

[12] Pathogen Modeling Program manual version 40 USDA Eastern Regional Center [13] Pezacki W Przetwarzanie jadalnych surowcoacutew rzenych PWN Warszawa 1984 [14] PN-73A-82112 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci soli kuchennej [15] PN-74A-82114 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci azotynoacutew i azotanoacutew [16] Skinner GE Larkin JW Mathematical modelling of microbial growth a review J of Food Safety

1994 14 175-217 [17] Summer J Krist K The use of predictive microbiology by the Australian meat industry Int J Food

Microbiol 2002 73 363-366 [18] Tilden J Jr Young W McNamara AM A new route of transmission for Escherichia coli

infection from dry fermented salami Am J Publ Hlth 1996 86 1142-1145 [19] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing growth of Escherichia

coli O157H7 in raw ground beef J Food Protection 1996 59 1331-1335

26 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

[20] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing the growth of Listeria monocytogenes J Food Protection 1997 60 1142-1145

PREDICTING THE EFFECT OF SMOKING CONDITIONS ON THE GROWTH OF LISTERIA MONOCYTOGENES AND ESCHERICHIA COLI O157H7 IN RAW MEAT PRODUCTS

S u m m a r y

The objective of the study was to predict the effect of smoking conditions applied to smoke three types of raw meat products on the potential for Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 to grow in those products

The study was performed in a selected meat processing plant under real production conditions as existing during any regular commercial production process carried out in this plant

The study target comprised five batches of the following products being produced a raw pork loin Frankfurter sausages and a raw soft lsquoPolishrsquo sausage The following parameters of products being smoked were determined contents of salts and nitrates(III) pH and the smoking process temperatures within a range from 300C to 370C The pathogen growth levels being predicted were calculated using a Pathogen Modelling Software version 60 the calculations performed included the parameters as determined above

With regard to individual production batches of products under analysis there were stated very high variations among the following parameters characterizing the same product type in all 5 batches contents of nitrates (III) (V = 2363ndash596) contents of salts (V = 1082ndash1778) and real smoking times (V = 351ndash391) Consequently there were high differences among predicted periods of microbial stability of Escherichia coli O157H7 calculated for each individual production batch of raw pork loin (V = 9ndash95) The smoking conditions applied in this plant caused that in the case of the Polish sausages and Frankfurter sausages it was possible for the lag-phase of Escherichia coli O157H7 to end prior to the completion of the entire smoking process

Key words predictive microbiology smoking raw meat products

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 27 - 34

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU

S t r e s z c z e n i e W Polsce nie prowadzi si przemysłowej produkcji perlic rzenych ale potrzeby rynku misnego

mog si zmieni w zwizku ze zmian upodoba konsumentoacutew oraz rozszerzeniem rynkoacutew zbytu Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic Nie uwzgldniono wpływu płci gdy u młodych perlic brak jest wyranego dymorfizmu płciowego

Badania przeprowadzono na perlicach ywionych mieszankami pełnoporcjowymi bez antybiotykowego stymulatora wzrostu i odchowywanych do 18 tygodnia ycia Uboacutej ptakoacutew wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym z terminoacutew ubijano po 10 ptakoacutew okrelajc wydajno rzen procentowy udział poszczegoacutelnych mini pH oraz skład chemiczny mini piersiowych i noacuteg

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach uboju 14 16 18 tygodniu ycia wynosiła odpowiednio 1181 g 1314 g i 1373 g Wydajno rzena perlic niezalenie od ich wieku była zbliona i wahała si od 7361 do 7449 Najwikszy udział mini piersiowych udowych i podudzi stwierdzono u perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia stanowiły one odpowiednio 1766 1023 i 613 Odczyn pH mini wraz z wiekiem ptakoacutew obniał si a odczyn pH misni noacuteg był zawsze wyszy od odczynu mini piersiowych Zawarto białka ogoacutelnego w miniach piersiowych wynosiła od 2372 do 2637 a w miniach podudzi od 2104 do 2320 a zawarto tłuszczu odpowiednio od 084 do 112 i od 238 do 586 Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien by zakoczony około 14 tygodnia ycia

Słowa kluczowe wiek perlic warto rzena pH skład chemiczny jako misa

Wstp

Perlice domowe pochodz od dzikiej formy Numida meleagris L zamieszkujcej

stepowe tereny Afryki i Madagaskar Ze wzgldu na due zdolnoci adaptacyjne hodowla perlic rozpowszechniona jest w roacutenych regionach wiata W Europie wroacuted producentoacutew i konsumentoacutew misa perliczego przoduj Francja i Włochy Miso perlicze jest tam bardzo cenione ze wzgldu na wiksz o 10ndash13 zawarto białka i

Dr in K Pudyszak prof dr hab T Majewska Katedra Drobiarstwa Uniwersytet Warmisko-Mazurski ul Oczapowskiego 5 10-719 Olsztyn dr in J Pomianowski Instytut Towaroznawstwa i

28 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

mniejsz o 04ndash25 zawarto tłuszczu ni miso kurczt i indykoacutew rzenych [13] We Francji w intensywnej produkcji uzyskuje si perlice ktoacutere w 76 dniu ycia osigaj 18 kg [3]

W Polsce hodowla perlic była popularna w latach 70 i 80 XX w W tym okresie roacutewnie w naszym kraju prowadzono badania tego gatunku ptakoacutew [5 9 10] W wyniku przeprowadzonych bada opracowano program ywienia perlic w wyniku ktoacuterego 12 tygodniowe ptaki uzyskuj mas ciała ok 1 kg Obecnie nie ma zorganizowanej hodowli i reprodukcji tych ptakoacutew Nawet w chowie przydomowym ten gatunek ptakoacutew utrzymywany jest sporadycznie Hodowl mona jednak w kadej chwili odtworzy z małych populacji utrzymywanych w roacutenych regionach Polski dlatego te doskonalenie ywienia perlic jest w naszym kraju nadal przedmiotem prowadzonych bada [6 7]

Zgodnie z europejskimi standardami handlowymi na miso drobiowe dotyczcymi kryterioacutew chowu drobiu uboacutej perlic w przypadku chowu cioacutełkowego moliwy jest w 82 dniu ycia W tradycyjnym chowie z wybiegiem minimalny wiek uboju perlic wynosi 94 dni [1] Przy wyborze terminu uboju ptakoacutew powinno si uwzgldnia take warto rzen i jako misa Myasnikova [13] stwierdziła e najkorzystniejsz wydajnoci rzen oraz zawartoci mini w tuszce charakteryzuj si perlice o masie ciała 1200 g Według Baeza i wsp [2] na mas tuszki maj wpływ takie czynniki jak genotyp płe i warunki odchowu Wymienieni autorzy stwierdzili e na procentowy udział mini piersiowych w tuszce istotny wpływ ma genotyp a na zawarto tłuszczu zapasowego i skoacutery z tłuszczem podskoacuternym take płe perlic

Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiło 30 perlic chowanych na głbokiej cioacutełce Pisklta do bada pochodziły z własnych lgoacutew po rodzicach zakupionych z drobnych gospodarstw Przez cały okres odchowu ptaki ywiono do woli pełnoporcjowymi mieszankami bez antybiotykowego stymulatora wzrostu Warto pokarmow stosowanych mieszanek przedstawiono w tab 1

Uboacutej perlic wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym okresie ubijano po 10 perlic Wyboru ptakoacutew do uboju dokonywano bez uwzgldnienia płci na podstawie masy ciała stosujc schemat losowania systematycznego tak aby rednia masa ciała perlic wybranych do uboju była zbliona do redniej masy ciała wszystkich ptakoacutew w grupie Wybrane w ten sposoacuteb perlice poddawano ubojowi a nastpnie uproszczonej dysekcji okrelajc mas tuszki patroszonej mini piersiowych ud i podudzi

Kształtowania Jakoci Uniwersytet Warmisko-Mazurski pl Cieszyski 1 10-957 Olsztyn

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 29

W cigu 2 godz od uboju okrelano odczyn mini przy uyciu cyfrowego testera kwasowoci z elektrod szklan typu Eurosensor ESAgP-301 a nastpnie pobierano proacutebki mini piersiowych i udowych do oznaczania składu chemicznego Zawarto suchej masy białka surowego tłuszczu surowego i popiołu oznaczano metodami konwencjonalnymi opisanymi przez agarsk [17]

T a b e l a 1

Warto pokarmowa mieszanek stosowanych w ywieniu perlic Nutritive value of the mixtures on which guinea fowls are fed

Okres [tygodnie] Period [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

0-4 5-8 9-18 Energia metaboliczna [kcal] Metabolizable energy 2759 3117 3140

Białko ogoacutełem [] Total protein 2614 1786 1595

Włoacutekno surowe [] Crude fibre 353 314 311

Lizyna [] Lisine 170 105 092

Metionina [] Methionine 062 045 044

Metionina +cystyna [] Methionine + cystine 102 077 073

Treonina [] Threonine 099 067 059

Wap [] Calcium 125 091 089

Fosfor ogoacutelny [] Total phosphorus 096 071 067

Fosfor przyswajalny [] Assimilatable phosphorus 068 049 046

Soacuted [] Sodium 015 016 016

Chlor [] Chlorine 017 018 020

Zebrany materiał liczbowy opracowano statystycznie jednoczynnikow analiz

wariancji w układach ortogonalnych oraz testem Duncana przy uyciu programu statystycznego Stat-1 [12]

Wyniki i dyskusja

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach ubojoacutew (14 16 18 tydzie ycia) była zroacutenicowana i wynosiła 1181 g 1314 g i 1373 g (tab 2) Roacutenice midzy rednimi masami ciała były statystycznie wysoko istotne (P lt 001) Wydajno rzena niezalenie od terminu uboju była zbliona i statystycznie nieistotna (od 7361 do

30 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

7449) W 14 tygodniu ycia perlic udział zaroacutewno mini piersiowych jak i udowych oraz podudzi był statystycznie istotnie (P lt 005 P lt 001) wyszy ni u ubijanych w 16 i 18 tygodniu Łczny udział mini (piersiowych udowych i podudzi) w 14 tygodniu ycia ptakoacutew był wikszy ni w 16 i 18 tygodniu odpowiednio o 17 i 41 Według innych autoroacutew na skład tkankowy tuszek perliczych ma wpływ masa ciała oraz pochodzenie i płe perlic [2 13]

T a b e l a 2 Warto rzena tuszek perliczych Slaughter value of guinea fowlrsquos carcass

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 1181A 1314B 1373C Masa ciała [g]

Body weight v 460 738 506

x 7361 7449 7422 Tuszka patroszona [] Eviscerated caracass v 198 123 344

x 1781A 1766a 1648Bb Minie piersiowe []

Breast muscle v 396 310 1015

x 1132A 1023B 904C Minie udowe [] Thigh muscle v 510 523 1572

x 660A 613A 589B Minie podudzi [] Drumstick muscle v 662 840 896

x 3572Aa 3402Ab 3166B Minie piersiowe i noacuteg [] Breast and leg muscles v 415 217 712

x - warto rednia mean value v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variation coefficient Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001

Warto pH mini piersiowych udowych i podudzi w 14 tygodniu była

statystycznie istotnie wysza (P lt 001) ni w 16 i 18 tygodniu (tab 3) Wyjtek stanowiło pH mini udowych ktoacutere było jednakowe w 14 i 18 tygodniu Baeza i wsp [3] badajc dynamik zmian pH w miniach piersiowych perlic stwierdzili e po 15 min od uboju wynosi ono 61ndash62 i zmniejsza si do 56ndash57 po 24 h Odnotowane w badaniach własnych tendencj do zmniejszania si odczynu mini wraz z wiekiem ptakoacutew potwierdzaj badania prowadzone przez Szałkowsk i Mellera [16] na kurcztach brojlerach Take badania prowadzone na gsiach przez Batur i wsp [4] potwierdzaj wysz warto pH mini noacuteg ni mini piersiowych Jak wskazuj

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 31

badania Kiesslinga [8] nisza warto pH mini piersiowych ni noacuteg wynika z rodzaju i iloci włoacutekien miniowych

T a b e l a 3 Wpływ wieku perlic na pH mini zmierzone 2 godz po uboju Effect of the guinea fowlsrsquo age on pH of muscles measured two hours after the slaughter performed

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie

Specification Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 64A 61B 61B Minie piersiowe Breast muscles v 470 324 214

x 65 A 63 B 65 A Minie udowe Thigh muscles v 229 306 303

x 67 A 65 B 65 B Minie podudzi Drumstick muscles v 331 278 240

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

T a b e l a 4 Skład chemiczny mini piersiowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo breast muscles

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7202b 7110B 7367Aa Woda [] Water v 171 123 183

x 2553B 2637B 2372A Białko [] Protein v 441 421 435

x 102 084 112 Tłuszcz [] Fat v 3711 4948 5593

x 107 128 108 Popioacuteł [] Ash v 4394 1663 3753

Wartoci oznaczone roacutenymi literami roacuteni si od siebie a b ndash P le 005 A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B ndash P le 001

32 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

T a b e l a 5 Skład chemiczny mini udowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo thigh muscle

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7314 7193 7236 Woda [] Water v 155 274 172

x 2320A 2126B 2104B Białko [] Protein v 237 069 406

x 238B 586A 535A Tłuszcz [] Fat v 6335 3089 2628

x 130 106 125 Popioacuteł [] Ash v 1959 1295 1777

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

Skład chemiczny mini piersiowych przedstawiono w tab 4 Wiek ubijanych

perlic wpływał w sposoacuteb statystycznie istotny (P lt 005 P lt 001) na zawartoci wody i białka w miniach Minie piersiowe perlic ubijanych w 14 i 16 charakteryzowały si mniejsz zawartoci wody (o 16ndash26) i wiksz zawartoci białka (o 18ndash26) ni minie perlic ubijanych w 18 tygodniu ycia W miniach udowych stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (P lt 001) pod wzgldem zawartoci białka i tłuszczu (tab 5) Minie udowe perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia zawierały wicej białka (o 19ndash22) i mniej tłuszczu (o 30ndash35) ni minie perlic ubijanych w 16 i 18 tygodniu ycia

Sporoacuted czterech podstawowych gatunkoacutew drobiu najwiksz wartoci odywcz i dietetyczn odznacza si miso indycze [11] W badaniach własnych zawarto białka zaroacutewno w miniach piersiowych jak i udowych perlic była wysza a tłuszczu w miniach udowych nisza od stwierdzonej w badaniach prowadzonych na indykach [14]

Wnioski

1 Najlepszymi wynikami wydajnoci rzenej i procentowym udziałem mini w tuszce charakteryzowały si perlice ubijane w 14 tygodniu ycia Roacutewnie skład chemiczny mini tych ptakoacutew okazał si najkorzystniejszy Dlatego te odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien trwa około 14 tygodni

2 Minie piersiowe perlic w poroacutewnaniu z miniami udowymi cechuj si wyszym pH i wiksz zawartoci białka a mniejsz tłuszczu

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 33

Literatura

[1] Anders E Kryteria chowu drobiu w europejskich standardach handlowych na miso drobiowe Polskie Drobiarstwo 2002 1 16-18

[2] Baeza E Juin H Rebours G Constantin P Marche G Leterrier C Effect of genotype sex and rearing temperature on carcase and meat quality of guinea fowl Br Poultry Sci 2001 42 470-476

[3] Baeza E Lessire M Juin H Chartrin P Berri C Objective criteria to differentiate carcass and meat quality of label and standard guinea fowls Proceedings of XVIth European Symposium on the Quality of Poultry Meat France 2003 pp 393-400

[4] Batura J Karpiska M Bojarska U Warto odywcza i technologiczna misa czterech rodoacutew dowiadczalnych gsi Zesz Nauk Przeg Hod 1998 36 357-366

[5] Faruga A Puchajda H Wpływ niektoacuterych zabiegoacutew hodowlanych na wyniki tuczu młodych perlic Med Wet 1976 7 426-428

[6] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Poroacutewnanie kilku wariantoacutew recepturowych mieszanek paszowych stosowanych w odchowie perlic rzenych Rocz Nauk Zoot 2002 16 Supl 205-210

[7] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Choice feeding for laying guinea fowl in free range system Proceedings of 14th Eur Symp Poult Nutr Lillehammer Norway 2003 pp 245-246

[8] Kiessling K H Muscle structure and function in the goose quail pheasant guinea hen and chicken Comp Biochem Physiol 1977 57B 287-292

[9] Mazanowski A Mazanowska K Faruga A Ocena pełnoporcjowych mieszanek paszowych dla perlic brojleroacutew Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 85-94

[10] Mazanowski A Szukalski G Faruga A Okrelenie przydatnoci mieszanek z ograniczonym udziałem białka w ywieniu młodych perlic Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 119-132

[11] Michalik D Poroacutewnanie wykorzystania paszy przez roacutene gatunki młodych ptakoacutew rzenych Acta Acad Agricult Tech Olst Zootechnica 1994 39 Supl C

[12] Mikołajczak J STST 1 Wyd ART Olsztyn 1992 [13] Myasnikova O Meat qualities of guinea fowl of Zagorskaya Belogrudaya breed Procedings of the

XIII European Symposium on the Quality of Poultry Meat Pozna 1997 pp 247-249 [14] Puchajda H Faruga A Kłosowska D Batura J Meller Z Warto odywcza i technologiczna

misa indyczek rzenych roacutenego pochodzenia Zesz Nauk Przeg Hod 1999 45 463-470 [15] Sauvier B Plouzeau M Technical and economical aspects of guinea fowl production in the world

Proceedings Worldrsquos Poultry Congress Amsterdam 1992 pp 319-324 [16] Szałkowska H Meller Z Wady PSE i DFD w misie kurczt brojleroacutew Zesz Nauk Przeg Hod

1998 36 343-348 [17] agarska Z wiczenia z analizy ywnoci Wyd UWM Olsztyn 2003

SLAUGHTER VALUE AND MEAT QUALITY OF GUINEA FOWLS SLAUGHTERED

AT A DIFFERENT AGE

S u m m a r y Slaughter guinea fowl are not produced in Poland on an industrial scale but the demands of the meat

market can change at any time to meet consumer demand or in reaction to expanding markets The objective of the study was to determine the effect of age of the birds on slaughter yield and their meat quality No effect of the birdrsquos gender was included as young guinea fowls showed no distinct sexual dimorphism

34 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

The study involved guinea fowl fed on full-portion mixtures containing no antibiotic growth stimulator the birds were reared up to the 18th week of life The bird slaughter was performed on week 14 16 and 18 of life and 10 birds were slaughtered in each of the three terms and at the same time the following factors were determined slaughter yield composition pH and chemical composition of breast and leg muscles

Mean weights of the guinea fowl bodies were 1181 g 1314 g and 1373 g respectively in the subsequent slaughter terms 14 16 and 18 weeks of life The slaughter yields of the guinea fowls regardless of their ages were similar and ranged from 7361 to 7449 The guinea fowls slaughtered on week 14 of life had the highest per cent contents of breast thigh and leg muscles they were 1766 1023 and 613 respectively The pH of muscles decreased with bird age and pH of leg muscles was always higher than pH of breast muscles The content of total protein in breast muscles ranged from 2372 to 2637 and in the leg muscles from 2104 to 2320 The fat content ranged from 084 to 112 and from 238 to 586 respectively The results of this study indicate that the slaughter guinea fowl rearing period should be completed on approximately week 14 of life

Key words age of guinea fowls slaughter value pH chemical composition meat quality

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 35 ndash 47

GRAYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu

scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych Weryfikacji dokonano poprzez ocen tekstury i właciwoci reologicznych majonezoacutew niskotłuszczowych otrzymanych na bazie maltodekstryn Stwierdzono e maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej przy czym obserwuje si zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia hydrolizy Na właciwoci powierzchniowe maltodekstryn pozytywnie wpływa zastpienie tradycyjnego procesu produkcyjnego hydroliz prowadzon w ekstruderze Pomimo stwierdzonej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania Natomiast w układach złoonych jakimi s majonezy niskotłuszczowe wykazuj zroacutenicowane oddziaływanie w stosunku do badanych białek W konsekwencji majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury oraz właciwoci reologicznych w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia Pomimo obserwowanego zroacutenicowania właciwoci badane majonezy pod wzgldem reologicznym stanowi płyny rozrzedzane cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

Słowa kluczowe maltodekstryny ekstruzja właciwoci powierzchniowe emulsje majonezy tekstura właciwoci reologiczne

Wprowadzenie

Maltodekstryny ndash produkty niepełnej hydrolizy skrobi znajduj szerokie zastosowanie w produkcji ywnoci S uywane jako neutralne wypełniacze noniki składniki stabilizujce i teksturotwoacutercze Szczegoacutelne znaczenie maj maltodekstryny jako funkcjonalne składniki układoacutew emulsyjnych gdy niejednokrotnie mog by

Dr hab in G Lewandowicz prof dr hab W Grajek mgr in W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im ACieszkowskiego ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna dr hab in Krystyna Prochaska Instytut Technologii i Inynierii Chemicznej Politechnika Poznaska Pl M Skłodowskiej-Curie Pozna

36 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

stosowane jako zamienniki tłuszczu [11] Produkcja maltodekstryn moe odbywa si z uyciem roacutenego typu enzymoacutew co implikuje zroacutenicowanie strukturalne otrzymanych produktoacutew a co za tym idzie zroacutenicowanie właciwoci fizykochemicznych i uytkowych [5 10] Dodatkowym roacutedłem zroacutenicowania właciwoci maltodekstryn moe by zastosowanie alternatywnych procesoacutew technologicznych takich jak np ekstruzja [3 5] Przydatno roacutenorodnych produktoacutew spoywczych w tworzeniu układoacutew emulsyjnych była tradycyjnie oceniania na podstawie okrelenia zdolnoci emulgujcej trwałoci emulsji jak roacutewnie poprzez ocen cech sensorycznych i reologicznych [9 11] Badania aktywnoci powierzchniowej w układach płynpłyn powszechnie wykorzystywane przy opisie właciwoci surfaktantoacutew nie były dotychczas stosowane do oceny produktoacutew spoywczych

Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiły skrobia ziemniaczana Superior Standard produkcji WPPZ w Luboniu maltodesktryny produkcji SPPZ w Łobzie gluten pszenny produkcji ZPZ w Niechlowie oraz skrobia modyfikowana (E 1422) bdquoAdanet CSrdquo produkcji Centralnego Laboratorium Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu Do otrzymywania majonezoacutew uyto oleju rzepakowego oraz niezbdnych handlowych produktoacutew spoywczych

Ekstruzyjn hydroliz enzymatyczn prowadzono za pomoc handlowych preparatoacutew enzymatycznych firmy Novo Nordisk (Dania) tj termostabilnej -amylazy bakteryjnej (produkowanej przez modyfikowane szczepy Bacillus) o nazwie handlowej Termamyl S oraz bakteryjnej -amylazy (produkowanej przez wyselekcjonowane szczepy Bacillus amyloliquefaciens) o nazwie handlowej BAN 480 L Skrobi ziemniaczan nawilano wodnym roztworem enzymoacutew do wilgotnoci 35 Proces prowadzono w mieszarce w temp 25degC w czasie 05 h w celu ujednolicenia mieszaniny Tak przygotowany materiał poddawano ekstruzji w czterosekcyjnym ekstruderze dwulimakowym Krupp Werner amp Pfleinderer typ ZSK 25P82 Zastosowano roacutene warunki procesu w zalenoci od enzymu i tak Termamyl S ndash 07 mlkg ss skrobi prdko limaka 40 obrmin BAN 480 L ndash 10 mlkg ss skrobi prdko limaka 60 obrmin Temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera wynosiła 20 100 120 i 140degC W dalszej czci tekstu uyto nastpujcych okrele maltodekstryna ekstruzyjna T (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu Termamyl S) oraz maltodekstryna ekstruzyjna B (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu BAN 480L)

Zawarto suchej substancji skrobi oraz maltodekstryn oznaczano zgodnie z PN-78A-74701 [7]

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 37

Warto roacutewnowanika glukozowego DE okrelano zgodnie z PN-EN ISO 53772001 [8]

Napicie powierzchniowe i midzyfazowe oznaczano metod odrywania piercienia du Noya za pomoc tensiometru K12 firmy Krss (Niemcy) Badania prowadzono w temp 210oC Jako modelow faz olejow zastosowano toluen Badane roztwory wodne zawierajce od 10-3 do 1 analizowanych maltodekstryn uzyskiwano drog kolejnych rozciecze Zdolno obniania napicia powierzchniowego jak i midzyfazowego badanych pochodnych scharakteryzowano za pomocy wybranych parametroacutew adsorpcji zestawionych w tab 1 i 2 wyznaczonych w oparciu o wartoci wspoacutełczynnikoacutew izotermy Szyszkowskiego zastosowanej do aproksymacji danych eksperymentalnych [1]

Zdolno emulgujc i trwało termiczn emulsji oznaczano zmodyfikowan metod opracowan przez Yasamatsu i wsp [13] W tym celu 70 g maltodekstryny rozpuszczano w 100 ml wody destylowanej nastpnie stopniowo dodawano 100 ml oleju i miksowano układ przy uyciu miksera Ultrathurax IKA (Niemcy) z prdkoci 6000 obrmin w cigu 2 min W przypadku badania glutenu 70 g proacutebki rozpuszczano w roztworze 10 ml octu spirytusowego o steniu 10 i 90 ml wody Otrzyman emulsj poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Aktywno emulgujc [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu W celu oznaczenia trwałoci termicznej emulsji przygotowan jak wyej emulsj ogrzewano w łani wodnej w temp 80oC przez 30 min Nastpnie schładzano pod strumieniem zimnej wody w cigu 15 min Cało łagodnie mieszano za pomoc bagietki i poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Trwało termiczn emulsji [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu Pomiary powtarzano trzykrotnie nastpnie obliczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Majonezy sporzdzano w porcjach po 300 g wg nastpujcej receptury olej ndash 1500 g Adanet CS ndash 90 g maltodekstryna ndash 90 g cukier ndash 90 g soacutel ndash 30 g benzoesan sodu 06 g ocet 10-procentowy ndash 12 g musztarda ndash 60 g oacutełtko jaja ndash 18 g lub zamiennie gluten 90 g Cało uzupełniano wod do 300 g Z maltodekstryny cukru skrobi modyfikowanej soli oraz benzoesanu sodu sporzdzano such mieszank ktoacuter przy intensywnym mieszaniu wsypywano do wody Po utworzeniu kleiku dodawano oacutełtko i musztard a nastpnie przy wolnym mieszaniu 23 oleju Zwikszajc obroty mieszadła dodawano na przemian ocet i reszt oleju W przypadku majonezu na bazie glutenu najpierw gluten wsypywano do wody przy cigłym mieszaniu a nastpnie dodawano ocet i musztard Nie przerywajc mieszania dodawano powoli mieszank suchych składnikoacutew Po utworzeniu kleiku dodawano roacutewnie powoli przy wolnym mieszaniu 23 oleju a nastpnie zwikszano obroty mieszadła i dodawano reszt oleju

38 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Badanie tekstury majonezoacutew prowadzono przy uyciu teksturometru TAXT2 firmy Stable Micro Systems (Wielka Brytania) z zastosowaniem nastpujcych parametroacutew pomiaru głowica 5 kg sensor walcowy o rednicy 200 mm głboko penetracji 40 mm szybko opadania sensora przed testem 10 mms w trakcie testu 05 mms po tecie 10 mms czas pomidzy jednym a drugim cyklem pomiarowym 5 s temp 20oC W badaniach stosowano trzykrotne powtoacuterzenia pomiaroacutew nastpnie wyznaczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Badanie właciwoci reologicznych majonezu prowadzono za pomoc reometru RheoStress 1 firmy Haake (Niemcy) w temp 20oC w układzie pomiarowym stoek ndash płytka C6010 Ti Badania prowadzono w zakresie szybkoci ktowej od 01 rads do 10 rads Wyznaczano moduł sprystoci moduł plastycznoci kt przesunicia fazowego oraz lepko zespolon Do opisu zalenoci lepkoci zespolonej od prdkoci cinania wykorzystano roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa W celu wyznaczenia przedziału liniowej lepkosprystoci badanych majonezoacutew okrelano zaleno modułu sprystoci od zmieniajcej si w zakresie od 0 do 5 amplitudy drga o czstotliwoci 1 Hz Za warto optymaln do bada przyjto amplitud 005

Wyniki i dyskusja

Maltodekstryny wykazywały aktywno powierzchniow w układzie wodapowietrze oraz wodaolej przy czym zdolno obniania napicia powierzchniowego na granicy faz płynpłyn zaleała od stopnia ich hydrolizy i metody otrzymywania W przypadku maltodekstryn handlowych (rys 1) obserwowano zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne (rys 2) wykazywały silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

Swobodna energia adsorpcji w układzie wodapowietrze handlowych preparatoacutew malała wraz ze wzrostem wartoci DE (tab 1) Natomiast w układzie wodaolej wzrostowi stopnia hydrolizy tj rosncej wartoci DE towarzyszył wyrany wzrost stenia powierzchniowego w warstwie adsorpcyjnej

Pomimo wykazanej wyej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryn emulsje utworzone z ich roztworoacutew i oleju ulegały natychmiastowemu rozwarstwieniu po zakoczeniu mieszania układu Wynika std e niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania maltodekstryny nie maj zdolnoci emulgujcej Badane preparaty białkowe czyli oacutełtko jaja i gluten pszenny wykazuj wysok aktywno emulgujc (tab 2) Naley podkreli e emulsje utworzone z uyciem glutenu wykazuj znacznie wysz trwało termiczn ni emulsje na bazie oacutełtka jaja kurzego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 39

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

DE= 49

DE= 49

DE=85DE=188

DE= 49

DE=85

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

e te

nsio

n [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

wodatoluen

wodapowietrze

DE=188

Rys 1 Aktywno powierzchniowa handlowych maltodekstryn w układzie wodapowietrze i

wodatoluen Fig 1 Surface activity of commercial maltodextrines in a waterair and a watertoluene system

Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn

wykazywały znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia (tab 2) Majonezy zawierajce gluten miały wiksz twardo od zawierajcych oacutełtko jaja Rodzaj maltodekstryny w mniejszym stopniu wpływał na ten parametr majonezu

40 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

1

2

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

ial t

ensi

on [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

1

wodapowietrze

wodatoluen

2

Rys 2 Aktywno powierzchniowa maltodekstryn esktruzyjnych w układzie wodapowietrze i

wodatoluen (1 minus maltodekstryna T 2 minus maltodekstryna B) Fig 2 Surface activity of extrusion maltodextrines in the waterair and watertoluene systems

(1minusmaltodextrine T 2 minus maltodextrine B)

Od powyszej reguły odbiegały majonezy sporzdzone na bazie glutenu i maltodekstryny ekstruzyjnej B ktoacuterych twardo była wyjtkowo mała Przywieralno majonezoacutew roacutewnie wykazywała znacznie zroacutenicowanie zwizane z rodzajem uytych surowcoacutew Najwysz przywieralnoci charakteryzowały si majonezy wytworzone na bazie glutenu oraz maltodekstryn handlowych natomiast zdecydowanie niskie wartoci przywieralnoci wykazały majonezy w przypadku ktoacuterych uyto maltodekstryny ekstruzyjnej B Sprysto była tym parametrem tekstury ktoacutery wykazywał zdecydowanie najmniejsze zroacutenicowanie i w przypadku wikszoci majonezoacutew zawierał si w granicach 092ndash095 Wyjtek stanowił majonez wytworzony z udziałem oacutełtka jaja i maltodesktryny ekstruzyjnej B ktoacuterego elastyczno wynosiła 099 Roacutewnie pozostałe parametry tego wyrobu tj gumiasto i

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 41

spoisto odbiegały od wartoci ktoacuterymi charakteryzowały si pozostałe majonezy przy czym naley zauway e w przypadku gumiastoci była to warto najmniejsza natomiast w przypadku spoistoci najwiksza

T a b e l a 1 Parametry adsorpcji maltodekstryn handlowych oraz ekstruzyjnych Adsorption parameters of commercial and extrusion maltodextrines

Parametry adsorpcji Adsorption parameters

Wodapowietrze Waterair

Wodaolej Watertoluene

Maltodekstryna Maltodextrine

middot106 molm2

-13Gads

kJmol middot106 molm2

-13Gads kJmol

Handlowa Commercial

DE = 49 0639 1871 0165 1843

Handlowa Commercial

DE = 85 0751 2095 0237 1638

Handlowa Commercial DE = 188

0424 4032 0447 1729

Ekstruzyjna T Extrusion T

0781 213 0250 2325

Ekstruzyjna B Extrusion B

0866 2041 0408 1703

Objanienia Explanatory notes wartoci przeliczono na zawarto moli anhydroglukozy the values were converted into a content of anhydroglucose moles minus13Gads ndash swobodna energia adsorpcji free energy of adsorption ndash nadmiar powierzchniowy na nasyconej granicy faz surface excess at the saturated interface

Poroacutewnujc parametry tekstury majonezoacutew (tab 3) z właciwociami

reologicznymi (rys 3ndash5 tab 4) dowiedziono e nie jest moliwe znalezienie prostej korelacji pomidzy tymi wielkociami Analiza matematyczna przebiegu zmiennoci zalenoci lepkoci zespolonej majonezoacutew od szybkoci cinania wykazała e charakteryzuj si one we wszystkich przypadkach właciwociami płynoacutew rozrzedzanych cinaniem (rysunkoacutew nie przytoczono) Potwierdza to wysoka korelacja wzmiankowanych krzywych z empirycznym roacutewnaniem Ostwalda de Waelersquoa (tab 4) Roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa było ju wczeniej stosowane do opisu właciwoci reologicznych napojoacutew mlecznych oraz wodnych roztworoacutew hydrokoloidoacutew [6 12] Zmienno parametru K w roacutewnaniu Ostwalda de Waelersquoa oraz przebieg krzywych zalenoci modułoacutew sprystoci i plastycznoci od szybkoci cinania wskazuje natomiast na istotne roacutenice w oddziaływaniach pomidzy badanymi

42 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

T a b e l a 2

Zdolno emulgujca oraz trwało termiczna emulsji badanych białek Emulsifying activity and emulsion stability of investigated protein substances

Substancja badana Substance investigated

Aktywno emulgujca [] Emulsifying activity []

Trwało termiczna emulsji [] Thermal stability of emulsions

[] oacutełtko jaja Egg yolk

499 plusmn 03 250 plusmn 00

Gluten pszenny Wheat gluten

500 plusmn 00 499 plusmn 03

T a b e l a 3 Parametry tekstury badanych majonezoacutew Texture parameters of mayonnaises

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

Twardo Hardness

[N]

Przywieralno Adhesiveness

[Ns]

Sprysto Springiness

Gumiasto Gumminess

[N]

Spoisto Cohesiven

ess oacutełtko

jaja Egg yolk

handlowa commercial DE=9

021 plusmn 005 -16 plusmn 04 093 plusmn 00 015 plusmn 004 071 plusmn 004

oacutełtko jaja

Egg yolk

handlowa commercial DE=25

019 plusmn 002 -15 plusmn 01 093 plusmn001 014 plusmn 001 074 plusmn 002

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

023 plusmn 008 -18 plusmn 07 094 plusmn 002 016 plusmn 005 071 plusmn 003

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

009 plusmn 000 -027 plusmn 007 099 plusmn 000 007 plusmn 000 081 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=9 031 plusmn 008 -23 plusmn 01 093 plusmn 001 021 plusmn 005

069 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=25 028 plusmn 005 -21 plusmn 01 092 plusmn 000 019 plusmn002

069 plusmn 002

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

016 plusmn 002 -11 plusmn 02 095 plusmn 000 012 plusmn 003 077 plusmn 007

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

013 plusmn 000 -077 plusmn 005 095 plusmn 000 010 plusmn 002 075 plusmn 005

maltodekstrynami i białkami W szczegoacutelnoci zwracaj uwag skrajnie roacutene wartoci modułoacutew sprystoci majonezoacutew sporzdzonych z udziałem maltodekstryny ekstruzyjnej B (rys 3) Parametry te w przypadku majonezu zawierajcego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 43

maltodekstryn ekstruzyjn B i oacutełtko wykazywały najwysze wartoci a w przypadku majonezu na bazie glutenu ndash najnisze Maltodekstryny handlowe generalnie wykazywały wysze wartoci modułoacutew zaroacutewno sprystoci jak i plastycznoci w produktach o niszym DE = 9 ni wyszym DE = 25 stopniu scukrzenia W przypadku maltodesktryny ekstruzyjnej T wartoci modułoacutew zaroacutewno plastycznoci jak i sprystoci były wysze w majonezach przyrzdzonych na bazie oacutełtka

T a b e l a 4

Parametry roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa = Kn Ostwald de Waele = Kn equation parameters

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

K n r

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=9 700 012 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=25 496 015 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

990 016 09998

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

1283 019 09998

Gluten handlowa

commercial DE=9

840 020 09999

Gluten handlowa

commercial DE=25

534 013 09999

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

620 014 09999

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

330 014 1000

44 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł s

pr

ysto

ci

Sto

rage

mod

uldu

s [P

a]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 3 Moduł sprystoci majonezoacutew Fig 3 Storage modulus of mayonnaises

0

50

100

150

200

250

300

350

400

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł p

last

yczn

oci

Loss

mod

ulus

[Pa]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 4 Moduł plastycznoci majonezoacutew Fig 4 Loss modulus of mayonnaises

Hipotez o roacutenym wzajemnym oddziaływaniu badanych maltodekstryn i białek potwierdza analiza zmiennoci kta przesunicia fazowego Na rys 5 widoczne s dwa pki krzywych przynalenych do majonezoacutew przyrzdzonych na bazie oacutełtka (znaczniki puste) i glutenu (znaczniki wypełnione) Wartoci kta przesunicia fazowego w przypadku majonezoacutew na bazie oacutełtka s prawie stałe oscyluj w

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 45

granicach 10ndash13deg i nie wykazuj tendencji zaroacutewno malejcej jak i rosncej wiadczy to e majonezy te s płynami lepkosprystymi o zaznaczonej przewadze właciwoci sprystych W przypadku majonezoacutew na bazie glutenu ze wzrostem szybkoci cinania obserwowano wzrost kta przesunicia fazowego od 9deg do 15deg Wskazuje to na fakt e przy wyszych prdkociach cinania majonezy te trac właciwoci spryste i upodabniaj si do cieczy

9

10

11

12

13

14

15

16

17

01 1 10

Szybko k towa Radial speed [rads]

K

t prz

esun

ici

a fa

zow

ego

Pha

se a

ngle

[deg]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 5 Kt przesunicia fazowego majonezoacutew Fig 5 Phase angle of mayonnaises

Wnioski

1 Maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej

2 Maltodekstryny handlowe wykazuj zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne wykazuj silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

3 Maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody ich otrzymywania

4 Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia

5 Badane majonezy pod wzgldem reologicznym s płynami rozrzedzanymi cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

6 Maltodesktryny w układzie emulsyjnym majonezu niskotłuszczowego wykazuj zroacutenicowane właciwoci funkcjonalne w zalenoci od uytego białka

46 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Prac zrealizowano w ramach grantu zamawianego KBN nr PBZKBN021P069913 oraz prac własnych PP nr BW 3z1182004

Literatura

[1] Chattoraj DK Birdi KS Adsorption and the Gibbs Surface Excess Plenum Press New York 1984 [2] Czermiski JB Iwasiewicz A Paszek Z Sikorski A Metody statystyczne dla chemikoacutew PWN

Warszawa 1986 [3] Govindasamy S Campanella OH Oates C G Enzymatic hydrolysis and saccharification

optimisation of sago starch in a twin-screw extruder J Food Eng 1997 32 427-446 [4] Krzyaniak W Białas W Olesienkiewicz A Jankowski T Grajek W Characteristics of

oligosaccharides produced by enzymatic hydrolysis of potato starch using mixture of pullulanases and alpha-amylases Elect J Pol Agric Univ Food Sci Techn 2003 wwwejpaumediaplseriesvolume6issue2

[5] Krzyaniak W Olesienkiewicz A Białas W Słomiska L Jankowski T Grajek W Charakterystyka chemiczna maltodekstryn o małym roacutewnowaniku glukozowym otrzymywanych przez hydroliz skrobi ziemniaczanej za pomoc alfa-amylaz Acta Sci Pol Technologia Alimentaria 2003 2 5-15

[6] Oerther S Payan E Lapicque F Presle N Hubert P Muller S Netter P Lapicque F Hyaluronate-alginate combination for the preparation of new biomaterials investigation of the behaviour in aqueous solutions Biochim Biophys Acta (BBA)General Subject 1999 1426 185-194

[7] PN-78A-74701 Hydrolizaty skrobiowe Metody bada [8] PN-EN ISO 53772001 Produkty hydrolizy skrobi Oznaczanie siły redukujacej i roacutewnowanika

glukozowego Metoda stałego miana Lanersquoa i Eynone [9] Robins MM Watson AD Wilde PJ Emulsions ndash creaming and rheology Curr Opin in Colloid

amp Interface Science 2002 7 419-425 [10] Słomiska L Enzymatyczne metody transformacji skrobi Przem Spo 1995 12 472-475 480 [11] Słomiska L Wglowodanowe zamienniki tłuszczu Przem Spo 1999 12 12-15 [12] Yanes M Duraacuten L Costell E Effect of hydrocolloid type and concentration on flow behaviour and

sensory properties of milk beverages model systems Food Hydrocolloid 2002 16 605-611 [13] Yasamatsu K Sawada K Moritaka S Misaka M Toda J Wada T Ishii K Whipping and

emulsyfying properties of soyebean products Agr Biol Chem 1972 36 719-727

FUNCTIONAL PROPERTIES OF MALTODEXTRINES IN EMULSION SYSTEMS

S u m m a r y

The objective of this work was to determine surface properties of maltodextrines having a various

saccharification degree and obtained using different technological processes Furthermore this work

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 47

aimed at verifying the functionality of maltodextrines in emulsion systems by determining the rheological properties and the texture of low fat mayonnaises prepared from these maltodextrines

It was found that both in waterair and wateroil systems maltodextrines demonstrate surface activity which is observed to increase with the rise of the hydrolysis degree Replacing the traditional process of production by a hydrolysis carried out in extruder has a positive effect on surface properties of maltodextrines Despite the a surface activity stated maltodextrines do not show any emulsifying abilities regardless of the saccharification degree and production method However they exhibit a varied effect on the examined proteins in such complex systems as low fat mayonnaises As a consequence mayonnaises made on the basis of different proteins and maltodextrines show a considerable diversity of their universal texture profile parameters and rheological properties depending on the components used to prepare them In spite of the observed diversity of properties examined mayonnaises constitute pseudoplastic fluids in respect of rheological properties and their viscosity could be described by means of the Ostwald de Waelersquos empirical equation Key words maltodextrines extrusion surface properties emulsion mayonnaises texture rheological properties

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 48 -62

WOJCIECH KRZYANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ POŁCZONEJ

Z PROCESEM EKSTRUZJI

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej

połczonej z procesem ekstruzji Do hydrolizy uyto nastpujcych preparatoacutew enzymatycznych α-amylazy bakteryjnej Termamyl S

Ban 480L oraz α-amylazy grzybowej Fungamyl 800L Pocztkowo wykonano dowiadczenia majce na celu dobranie parametroacutew pracy ekstrudera zapewniajcych dostateczne skleikowanie skrobi Regulowano temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera oraz obroty elementoacutew roboczych Stwierdzono e dopiero temperatura powyej 100degC zapewniała dostateczne skleikowanie skrobi Sprawdzono czy w zastosowanych warunkach ekstruzji enzymy zachowuj swoj hydrolityczn aktywno Stwierdzono wzrost wielkoci wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi Do dalszych ekstruzji wybrano enzymy o najwikszej termoodpornoci czyli Termamyl S oraz Ban 480 L Okrelono wpływ szybkoci obrotoacutew limakoacutew w zakresie 40ndash60 obrmin oraz wilgotnoci pocztkowej skrobi od 32 do 40 na roacutewnowanik glukozowy (DE) i cinienie osmotyczne badanych preparatoacutew Okrelono take skład chemiczny tych preparatoacutew Badania wykazały e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej i do uzyskania produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Słowa kluczowe ekstruzja skrobia ziemniaczana hydroliza enzymatyczna α-amylaza

Wstp

Ekstruzja jest rodzajem cinieniowego ekspandowania produktu Polega na gwałtownym powikszeniu objtoci czstki na skutek jej szybkiego podgrzania do temperatury niezbdnej do zamiany wody w par [8]

Prowadzi to do zwikszenia cinienia wewntrz czstki a nastpnie do jej rozerwania i rozdcia na skutek braku moliwoci swobodnego odparowania Jest to roacutewnie proces termoplastycznego wytłaczania surowca poddanego wczeniej obroacutebce mechanicznej [17]

Mgr in W Krzyaniak prof dr hab T Jankowski prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 49

Głoacutewn cz robocz ekstrudera stanowi komora cinieniowo-termiczna z ruchomym wałem zwanym potocznie limakiem Ze wzgldu na ich liczb ekstrudery dzieli si na jedno lub dwulimakowe W nowoczesnych maszynach proces ekstruzji oraz jego parametry s sterowane komputerowo [5 21]

W czasie ekstruzji nawilonej skrobi dochodzi do jej skleikowania i czciowej hydrolizy [12 26] Zalet tego procesu jest kroacutetkie działanie temperatury i moliwo dokładnego regulowania jego parametroacutew [18] Ekstruzja wpływa na wzrost rozpuszczalnoci skrobi w temperaturze otoczenia pod warunkiem poddania jej działaniu sił cinajcych w temp powyej 110degC Wraz ze wzrostem temp ekstruzji w zakresie od 90 do 210degC maleje take gsto produktu i zwiksza si zdolno wizania wody przez zmodyfikowan skrobi [18] W wyniku ochłodzenia płynna skrobia traci ciepło wraz z uchodzc par wodn Materiał staje si twardszy mniej plastyczny i traci swoj elastyczno na skutek tworzenia si elu skrobiowego Powstaje niejednorodna porowata struktura o wytrzymałoci zalenej od szybkoci ochładzania produktu [12] Właciwoci ekstrudatu zale roacutewnie od składu chemicznego surowca skrobiowego głoacutewnie proporcji midzy amyloz i amylopektyn oraz od zawartoci lipidoacutew [1 16 23]

Enzymy amylolityczne działaj wyłcznie na skrobi skleikowan [24] W zawiesinach wodnych skrobi hydroliza enzymatyczna zachodzi ju w temp ok 60ndash80ordmC jednak przebiega ona z niewielk szybkoci ze wzgldu na niepełne upłynnienie skrobi ktoacutere wymaga ogrzania do temp powyej 100ordmC najlepiej 140ordmC [22] Badania nad enzymami amylolitycznymi majcymi zastosowanie w przemysłowym przetwoacuterstwie skrobi s obecnie nastawione zaroacutewno na poszukiwanie naturalnych roacutedeł termoodpornych enzymoacutew jak i na modyfikacje ju znanych amylaz poprzez ukierunkowane mutacje lub te chemiczne modyfikacje tych białek [3 20] W literaturze wykazano moliwo obroacutebki hydrotermicznej skrobi z jednoczesnym działaniem enzymoacutew co umoliwiło otrzymanie produktoacutew o ograniczonym zakresie hydrolizy charakteryzujcych si niskim roacutewnowanikiem glukozowym DE [4 7 10 15 25] Osigane to jest dziki kroacutetkiemu działaniu obu czynnikoacutew Parametrami ekstrudera umoliwiajcymi regulacj stopnia hydrolizy skrobi s obroty elementu roboczego regulujce czas hydrolizy oraz temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach [5 9] Dodatkowo duy wpływ na proces ma zawarto wody w surowcu przeznaczonym do ekstruzji oraz termoodporno i ilo uytego enzymu [11] Wykorzystanie ekstruzji jako metody przygotowania skrobi do hydrolizy moe umoliwi uzyskanie maltodekstryn odznaczajcych si nowymi właciwociami reologicznymi i teksturotwoacuterczymi [23]

Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej podczas procesu ekstruzji

50 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Materiał i metody bada

Skrobia ziemniaczana

Substratem uytym do ekstruzji była skrobia ziemniaczana Superior wyprodukowana w Zakładach Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu o zawartoci suchej masy 898

Enzymy

Do bada zastosowano nastpujce preparaty enzymatyczne produkowane przez Novozymes Dania bull Termamyl Supra ndash mieszanina wyjtkowo stabilnych bakteryjnych α-amylaz (4-

glukanohydrolaza-α-14-glukanu) produkowanych przez genetycznie zmodyfikowane szczepy z rodzaju Bacillus Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 120 KNUg a optymalna temp działania 105degC

bull Ban 480 ndash α-amylaza bakteryjna (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Bacillus amyloliquefaciens Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 480 KNUg a optymalna temp działania 85degC

bull Fungamyl 800L α-amylaza grzybowa (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Aspergillus oryzae Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 800 FNUg a temp działania 65degC

Ekstruzja

Ekstruzj skrobi połczon z jednoczesn hydroliz enzymatyczn prowadzono w ekstruderze dwulimakowym ZSK 25 WLE firmy Krupp Werneramp Pfleinderer GMBH Po uwzgldnieniu suchej masy materiał nawilano wod destylowan do odpowiedniej wilgotnoci i mieszano w mieszarce laboratoryjnej w celu ujednolicenia materiału Do wody wprowadzano odmierzon dawk preparatu enzymatycznego Nawilon skrobi z preparatem enzymatycznym ekstrudowano w warunkach przedstawionych w tab 1 Produkt powstały w procesie ekstruzji suszono w temp 60ordmC przez 24 godz w suszarce z obiegiem powietrza a nastpnie mielono do postaci proszku

Oznaczanie DE

Roacutewnowanik glukozowy DE oznaczano metod jodometryczn według PN-78A-74701

Oznaczanie cukroacutew metod HPLC

Zawarto cukroacutew w hydrolizatach oznaczano za pomoc chromatografii cieczowej (HPLC) Wykonano analiz ilociow obecnoci cukroacutew wyszych i cukroacutew zawierajcych od jednego do omiu monomeroacutew Parametry oznaczenia kolumna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 51

Aminex HPX-42A o wymiarach 300 times 78 mm oraz detektor refraktometryczny IR Prdko elucji 06 ml wodymin w temp 70degC Na kolumn jednorazowo nanoszono 20 microl odpowiednio rozcieczonej proacuteby uprzednio przefiltrowanej przez sczki z porami wielkoci 045 microm (Millex HA) w celu usunicia ewentualnych zanieczyszcze

T a b e l a 1

Warianty procesu ekstruzji Variants of the extrusion process

Temperatura Temperature [˚C]

Warianty procesu

Variants of the process

Sekcja 1 Section 1

Sekcja 2 Section 2

Sekcja 3 Section 3

Głowica Die

Szybko limakoacutew [obrmin]

Screw speed [rpm]

Wariant I Variant I

24 110 110 120 85

Wariant II Variant II

24 70 70 50 80

Oznaczanie rozpuszczalnoci ogoacutelnej

Do kolby stokowej o poj 250 ml wsypywano 10 g szklanych perełek dodawano 100 ml wody destylowanej o temp 40degC oraz 64 g produktu Tak przygotowan proacuteb intensywnie mieszano przez 30 min w łani wodnej o temp 60degC Nastpnie 50 ml proacuteby wirowano przez 10 min przy obrotach 210 times g Po odwirowaniu pobierano 5 ml supernatantu i przenoszono do wywaonego naczyka wagowego ze spiralnie zwinitym paskiem bibuły Tak przygotowan proacuteb suszono do stałej masy w temp 100degC Rozpuszczalno ogoacuteln obliczono z roacutewnania

[]100a)w100)(mm(

100)Va)(mm(R

12

13 sdotsdotminusminus

sdotρ+minus=

gdzie m1 ndash masa naczyka z bibuł [g] m2 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem [g] m3 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem po wysuszeniu [g] a ndash nawaka proszku [g] V ndash objto wody w ktoacuterej rozpuszczono proszek [cm3] w ndash wilgotno badanego proszku [] ndash gsto wody [gcm3]

Cinienie osmotyczne

Oznaczania cinienia osmotycznego dokonywano za pomoc osmometru Marcel OS 3000 według zalece producenta Pomiar polega na przechłodzeniu 100 microl proacuteby do temp -10degC wzbudzeniu jej krystalizacji oraz rejestracji i analizie przebiegu

52 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

temperatury w czasie krystalizacji Osmolalno roztworu wyraona w mOsmkg H2O jest miar cinienia osmotycznego

Roacutenicowa kalorymetria skaningowa

Badania charakterystyki kleikowania skrobi w ekstrudowanych preparatach wykonano przy uyciu kalorymetru skaningowego Perkin-Elmer DSC 7 (Perkin-Elmer Co Connecticut USA) Proacutebki sproszkowanego ekstrudatu o masie ok 5 mg umieszczano w aluminiowych naczykach kalorymetrycznych o pojemnoci 20 microl dokładnie waono dodawano dwukrotnie wiksz mas wody od masy preparatu zamykano hermetycznie i pozostawiano na 1 godz w celu nawilenia Nastpnie proacutebki ogrzewano w kalorymetrze w zakresie temp 20ndash100oC z szybkoci wzrostu temperatury 10 Kmin Jako wzorzec odniesienia stosowano puste identyczne naczyko kalorymetryczne Z termogramoacutew kleikowania skrobi wyznaczano temperatur piku Tp oraz entalpi przemiany ∆H (Jg) odniesion do suchej masy proacutebki Dodatkowo w celu poroacutewnawczej oceny stopnia skleikowania skrobi w ekstrudatach wykonano analiz kleikowania natywnej skrobi ziemniaczanej

Analiza statystyczna

Wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 aby wykaza istotno wpływu wilgotnoci skrobi i obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na DE oraz cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew Posłuono si w tym celu programem Statistica 60 Wszystkie eksperymenty wykonano w trzech powtoacuterzeniach

Wyniki i dyskusja

Skrobia ziemniaczana jest najczciej hydrolizowana w reaktorach do maltodekstryn za pomoc dwustopniowej hydrolizy enzymatycznej trwajcej około 73 godz z koniecznoci dwukrotnej regulacji temp z około 95ndash140degC do 60ndash95degC oraz zmiany pH z 65 do 4 [2] Drug powszechnie stosowan metod hydrolizy skrobi ziemniaczanej jest hydroliza kwasowa trwajca około 60 min wymagajca dwukrotnej regulacji temperatury procesu [2] Alternatyw przedstawionych metod moe by ekstruzja skrobi połczona z hydroliz enzymatyczn

Pierwszy etap dowiadcze miał na celu doboacuter warunkoacutew procesu ktoacutere naley zastosowa w procesie hydrolizy enzymatycznej prowadzonej w ekstruderze Ze wzgldu na kroacutetki czas przebywania surowca skrobiowego w ekstruderze wynoszcy od 30 do 60 s i konieczno przeprowadzenia w tym czasie skleikowania skrobi oraz jej hydrolizy uyte enzymy powinny charakteryzowa si odpowiedni odpornoci termiczn i wysok aktywnoci w temperaturze procesu Enzymy inaktywowano termicznie przez podwyszenie temperatury w głowicy ekstrudera

Warunki termiczne procesu dobrano tak aby nie powodowały utraty aktywnoci enzymu w sekcjach roboczych ekstrudera Zastosowano dwa warianty procesu ekstruzji (tab1) Pierwszy w wyszej temperaturze dla enzymoacutew Termamyl S i Ban

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 53

480 L oraz drugi dla enzymu Fungamyl 800L o mniejszej termoodpornoci We wszystkich dowiadczeniach wilgotno skrobi wynosiła 35

Na podstawie bada DSC (tab 2) preparatoacutew skrobi ekstrudowanej bez enzymoacutew stwierdzono e jedynie ekstruzja w wyszej temperaturze umoliwiła pełne skleikowanie skrobi wiadczy o tym brak przemiany kleikowania na termogramach DSC

T a b e l a 2

Temperatura piku przemiany DSC entalpia oraz stopie skleikowania skrobi natywnej i skrobi ekstrudowanej DSC peak transition temperature entalpy and degree of gelatinisation of the native starch and extruded starch

Proacuteba Sample

Temperatura piku przemiany Peak transition temperature

[oC]

Entalpia kleikowania Gelatinisation entalpy

∆H [Jg ss]

Skleikowanie skrobi Starch gelatinisation

[] Skrobia natywna

Native starch 670 120 0

Ekstrudowana w I Extruded v I

brak przemiany no transition

0 100

Ekstrudowana w II Extruded v II

670 93 223

W procesie ekstruzji w niszej temperaturze wykazano e skleikowało zaledwie około 22 skrobi pomimo dłuszego czasu ekstruzji (tab 2) Powysze obserwacje potwierdzaj decydujc rol wody w przebiegu zjawisk kleikowania skrobi Temperaturowy zakres procesu kleikowania a take charakter procesu jest inny gdy skrobia jest nawilona powyej 70 i inny gdy jej wilgotno jest mniejsza ni 35ndash40 [13] W tym drugim zakresie wilgotnoci odpowiadajcym procesom ekstruzji skrobia ulega przemianie interpretowanej jako topnienie krystalitoacutew na zasadzie podobiestwa do stapiania syntetycznych krystalicznych polimeroacutew gdzie ilo rozpuszczalnika decyduje o ich temperaturze topnienia [6]

W kolejnych badaniach sprawdzono czy w wytypowanych warunkach ekstruzji (tab 1) enzymy wykazuj hydrolityczn aktywno Zaroacutewno w przypadku enzymoacutew Termamyl S i Ban 480 L zastosowanych w ekstruzji w wyszej temperaturze jak i pozostałego enzymu uytego w niszej temperaturze stwierdzono wzrost wartoci liczbowej wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi (tab 3) Taka tendencja w przypadku skrobi nie w pełni skleikowanej przy zastosowanych parametrach ekstruzji moe wiadczy e doszło do czciowej

T a b e l a 3

Wskanik DE oraz rozpuszczalno preparatoacutew skrobi otrzymanych w procesie ekstruzji z udziałem enzymoacutew Termamyl S Ban 480L oraz Fungamyl 800L

54 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Dextrose equivalent values and solubility of starch preparations extruded using enzymes Termamyl S Ban 480L and Fungamyl 800L

Enzym Enzyme

Dawka Dose [KNU]

DE Rozpuszczalno

Solubility [] 36 3 901 72 5 903

144 6 937 288 97 945

Termamyl S

720 13 95 2808 5 652 5616 78 738 Ban 480 L

11232 99 806 1840 89 435 4600 97 486 Fungamyl 800 L 7360 124 526

hydrolizy Jednake otrzymane preparaty mogły cechowa si słab rozpuszczalnoci

Rozpuszczalno preparatoacutew rosła wraz ze wzrostem iloci enzymu dodanego do skrobi i wynosiła w przypadku Termamylu S od 901 do 95 Rozpuszczalno ekstrudatoacutew wyprodukowanych z enzymem Ban 480 L wynosiła od 652 do 806 za z enzymem Fungamyl 800 L była najmniejsza (tab 3) Otrzymane wyniki potwierdzaj obserwacje poczynione w przypadku skrobi sago gdzie w wyniku ekstruzji oraz zwikszajcej si dawki enzymu rozpuszczalno wzrosła z 11 (skrobia natywna) do ponad 63 w przypadku ekstrudatoacutew [7]

Oznaczono cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew w celu wstpnego stwierdzenia ewentualnych roacutenic w składzie cukrowym preparatoacutew Wraz ze wzrostem dawki enzymu stwierdzono wzrost wartoci cinienia osmotycznego preparatu ekstrudowanego z enzymem Termamyl S W zalenoci od dawki enzymu wartoci te były nastpujce 36 KNU ndash 1 mOsmkg H2O 72 KNU ndash 2 mOsmkg H2O 144 KNU ndash 7 mOsmkg H2O Wzrost wielkoci tego parametru moe wskazywa na inny skład chemiczny produktoacutew ekstruzji

Po analizie wstpnych wynikoacutew biorc pod uwag rozpuszczalno preparatoacutew i aktywno hydrolityczn enzymoacutew w procesie ekstruzji do dalszych bada wybrano enzymy Termamyl S oraz Ban 480 L We wczeniejszych badaniach wykazano du stabilno enzymoacutew nalecych do grupy Termamyl podczas ekstruzji w temp powyej 100degC [19] Obydwa enzymy cechujce si najwysz termoodpornoci mona było z powodzeniem stosowa w wyszej temperaturze procesu ekstruzji umoliwiajcych skleikowanie skrobi Govinddasamy i wsp [7] w badaniach nad ekstruzj skrobi sago z termostabilnymi amylazami wykazali e w zalenoci od parametroacutew ekstruzji moliwe jest uzyskanie produktoacutew o DE 0-10 podczas gdy w tych samych warunkach ekstruzji bez enzymu warto liczbowa wskanika DE nie przekraczała 15

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 55

Wykorzystujc właciwoci hydrolityczne enzymoacutew Termamyl S i Ban 480L w wysokiej temperaturze procesu podjto si zbadania wpływu wilgotnoci pocztkowej skrobi ziemniaczanej oraz czasu ekstruzji na DE oraz cinienie osmotyczne zachowujc jednakow temperatur procesu i jednakow dawk enzymoacutew we wszystkich wariantach ekstruzji

Temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera ustalono na nastpujcych poziomach sekcja 1 ndash 20oC sekcja 2 ndash 110oC sekcja 3 ndash 110oC głowica 140oC Temperatura głowicy była dobrana tak aby nastpowało zatrzymanie reakcji hydrolizy poprzez denaturacj enzymu

Obroty limakoacutew ekstrudera w kolejnych dowiadczeniach wynosiły 40 50 i 60 obrmin a wilgotno skrobi 32 36 i 40 W przypadku enzymu Termamyl S ilo dodanego preparatu odpowiadała 1044 KNU a enzymu Ban 480 L ze wzgldu na mniejsz termostabilnoc 5616 KNU

Zmiany wielkoci wspoacutełczynnika DE w roacutenych wariantach procesu ekstruzji przedstawiono na rys 1 i rys 2 a cinienia osmotycznego na rys 3 i rys 4 Zroacutenicowanie czasu hydrolizy przez zmian obrotoacutew elementu roboczego ekstrudera miało wpływ na wielko wskanika DE uzyskanych preparatoacutew Znajduje to potwierdzenie w publikowanych badaniach w ktoacuterych stwierdzono e wskanik DE skrobi ekstrudowanej łcznie z enzymem zmniejszał si gdy rosła szybko obrotoacutew limakoacutew ekstrudera [7 15]

Znaczcy wpływ na wielko wskanika DE ekstrudatoacutew miała wilgotno skrobi w czasie ekstruzji Zaroacutewno przy ekstruzji z enzymem Termamyl S jak i Ban 480 L stwierdzono najwysze wartoci DE uzyskanych preparatoacutew przy wilgotnoci skrobi 40 Jednoczenie przy tych samych parametrach procesu wskanik DE preparatu uzyskanego z enzymem Ban 480 L był wyszy od analogicznego uzyskanego z enzymem Termamyl S Wskazuje to na zachowan aktywno hydrolityczn tego enzymu w temperaturze ekstruzji Uzyskane wyniki potwierdzaj dane literaturowe wskazujce e optymalnymi warunkami ekstruzji umoliwiajcymi skuteczne zajcie procesu hydrolizy enzymatycznej skrobi s wysoka wilgotno pocztkowa surowca mała prdko limakoacutew oraz dua dawka enzymu [4 10]

56 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

31

47

2625

45

35

46

1825

0

1

2

3

4

5

6

32 36 40

Wilgotno Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 1 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 1 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained using an enzyme Termamyl S

W celu stwierdzenia ktoacutery z parametroacutew ekstruzji obroty limakoacutew czy

wilgotno skrobi miał wikszy wpływ na badane właciwoci ekstrudatoacutew wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 W przypadku produktu wytworzonego z udziałem enzymu Termamyl S stwierdzono istotny wpływ wilgotnoci skrobi na DE Z kolei zaroacutewno obroty wilgotno skrobi jak i kombinacja tych czynnikoacutew istotnie wpływały na wielko cinienia osmotycznego W przypadku produktu z Ban 480 L zaroacutewno wielko roacutewnowanika DE jak i cinienie osmotyczne zaleały bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 57

53 56

8

43

6

7

5349

7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

32 36 40Wilgotno

Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 2 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na wielko wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 2 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

1112

1314 14

131312

15

0

2

4

6

8

10

12

14

16

32 36 40

Wilgotno []Moisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e

Osm

otic

pre

ssur

e [m

Osm

kg

H2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 3 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 3 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparates obtained with enzyme Termamyl S

58 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

24

28

48

24

28

36

2624

36

0

10

20

30

40

50

32 36 40

WilgotnoMoisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e O

smot

ic p

ress

ure

[mO

smk

gH2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 4 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 4 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

W zwizku z roacutenicami w cinieniu osmotycznym pomidzy wodnymi

roztworami ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S i Ban 480L wykonano analiz chromatograficzn majc na celu ustalenie składu cukrowego produktoacutew (tab 4)

W przypadku ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S stwierdzono e najwiksz grup stanowiły cukry wysze o DP gt 8 a wroacuted cukroacutew niszych oligosacharydy o DP 5ndash8 Podobnie w przypadku ekstrudatoacutew uzyskanych z enzymem Ban 480 L najwiksz grup stanowiły cukry wysze a nastpnie oligosacharydy o DP 5ndash7 Zawarto glukozy była niewielka i wynosiła od 009 do 086 w zalenoci od warunkoacutew ekstruzji Zawarto cukroacutew wyszych rednio 92 wiadczy o wikszym stopniu hydrolizy skrobi ni w przypadku ekstrudatoacutew z enzymem Termamyl S w ktoacuterych zawarto oligosacharydoacutew o DP gt 8 wynosiła rednio 96 Podobny skład cukroacutew obserwowano w przypadku ekstruzji z enzymami innych rodzajoacutew skrobi [7 15] Mona zatem stwierdzi e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia Inny skład oligosacharydoacutew obserwowano w preparacie skrobi sago hydrolizowanej enzymem Termamyl 120L W tym przypadku stwierdzono najwicej cukroacutew o DP2 DP3 i DP6 za zawarto cukroacutew wyszych

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 59

wynosiła około 20 przy DE 8 Wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej skrobi sago rosła take zawarto oligosacharydoacutew o DP 2-6 [7] Takiej jednoznacznej zalenoci nie zaobserwowano w przypadku skrobi ziemniaczanej ekstrudowanej z enzymem Termamyl S i Ban 480 L w biecej pracy Jednake stwierdzono podobnie jak w przypadku ekstruzji skrobi sago z enzymem Termamyl 120 L [7] wzrost stopnia upłynnienia skrobi ziemniaczanej wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej substratu z 32 do 40

T a b e l a 4

Zawarto cukroacutew w preparatach ekstrudowanych z enzymami Termamyl S i Ban 480 L The content of Oligosaccharide in extruded preparations obtained using enzymes Termamyl S and Ban 480 L

Zawarto cukroacutew Oligosaccharide content [] Enzym

Enzyme

Wilgotno Moisture

content []

Obroty limaka [obrmin]

Screw speed [rpm] DP1 DP2 D23 DP4 DP5 DP6 DP7 DP8 DPn

40 0 018 031 022 035 058 072 071 9694

50 0 011 026 019 032 055 07 07 9717 Termamyl S 32

60 0 017 034 026 038 062 077 076 967

40 0 017 033 025 043 066 08 078 9658

50 0 016 03 023 038 058 071 07 9695 Termamyl S 36

60 0 014 028 021 039 058 071 069 9701

40 0 017 03 025 044 057 067 066 9693

50 0 001 028 024 04 05 057 0 9798 Termamyl S 40

60 0 017 031 026 043 06 071 07 9682

40 009 03 056 043 054 114 137 0 9557

50 086 042 071 053 055 139 187 0 9368 Ban 480 L 32

60 008 04 065 05 051 124 168 0 9495

40 012 057 106 071 089 181 197 0 9286

50 012 048 096 066 084 179 194 0 9321 Ban 480 L 36

60 013 045 083 058 083 154 152 0 9412

40 024 13 257 146 204 367 28 0 8592

50 02 097 182 105 153 281 217 0 8946 Ban 480 L 40

60 017 084 158 100 137 284 255 0 8965

Wnioski

1 Prowadzenie procesu ekstruzji w temp powyej 100oC przy wilgotnoci skrobi 35 umoliwia pełne skleikowanie skrobi ziemniaczanej

2 W temperaturze zastosowanej w procesie ekstruzji enzymy Termamyl S Ban 480 L oraz Fungamyl 800L zachowuj aktywno hydrolityczn jednak

60 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

produkty wytworzone z enzymem Fungamyl 800L cechuj si bardzo nisk rozpuszczalnoci

3 DE produktoacutew wytworzonych z udziałem enzymu Termamyl S istotnie zaley od wilgotnoci skrobi ziemniaczanej Cinienie osmotyczne roztworoacutew tych produktoacutew zaley zaroacutewno od obrotoacutew limakoacutew ekstrudera wilgotnoci pocztkowej skrobi jak i kombinacji tych czynnikoacutew

4 W produktach wytworzonych za pomoc enzymu Ban 480 L wielko wyroacutenika DE oraz cinienia osmotycznego zale bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew lmakoacutew ekstrudera

5 W produktach wytworzonych z enzymem Termamyl S oraz Ban 480 L najwiksz grup cukroacutew stanowiły cukry o DP gt 8

6 Zastosowane warunki ekstruzji s wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Praca finansowana ze rodkoacutew KBN jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN021P069913

Literatura

[1] Bhattacharaya M Hanna MA Efects of lipids on the properties of extruded products J Food Sci 1988 53 1230-1231

[2] Bryjak J Enzymatyczna hydroliza skrobi do syropoacutew maltodekstrynowych skrobiowych Cz II Procesy Biotechnologia 1999 1(44) 201-225

[3] Chen H Bakir U Reilly PJ Ford C Increased thermostability of Asn 182 Ala mutant Aspergillus awamori glucoamylase Biotechnol Bioeng 1994 43 101-105

[4] Chouvel H Chay PB Cheftel JC Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in a continuous extrusion-reactor Lebensm Wiss u Technol 1983 16 346-353

[5] Della Valle G Boche Y Colonna P Vergnes B The extrusion behaviour of potato starch Carbohydr Polym 1995 28 255-264

[6] Donovan JW Phase transition in the starch-water system Biopolymers 1979 18 263-275 [7] Govinddasamy S Campanella H Oates C Ezymatic hydrolysis of Sago starch in twin-screw

extruder J Food Engin 1997 32 403-426 [8] Grochowicz J Zawilak K Wpływ roacutenych czynnikoacutew i jakoci surowca na przebieg procesu

ekspandowania i fizyczne cechy ekspandatu Pasze Przem 1997 4 21-30 [9] Guha M Zakiuddin A Bhattacharya S Twin-screw extrusion of rice flour without a die effect of

barrel temperature and screw speed on extrusion and extrudate characteristics J Food Engin 1997 32 251-267

[10] Hakulin S Linko Y Y Linko P Seiler K Seibel W Enzymatic conversion of starch in twin-screw extruder Starch 1983 35 411-414

[11] Huumllya A High moisture food extrusion Inter J Food Sci Technol 1999 34 195-207 [12] Jamroz J Zmiany struktury skrobi ziemniaczanej i mki pszennej podczas ekstruzji Rozprawa

habilitacyjna Wyd AR w Lublinie 1993 [13] Jankowski T Rha CK Differential scanning calorimetry of wheat grain cooking process Starch

1986 38 35-48 [14] Kudła E Tomasik P The modification of starch by high pressure Part I Starch 1992 44 167-173

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 61

[15] Linko YY Vourien H Olku J Linko P The effect of HTST- extrusion on retention of cereal alpha-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch In Food Process Engineering Vol 2 Eds P Linko J Lainkari Elsevier Appl Sci London 1980 pp 210-223

[16] Lovedeep K Narpinder S Navadeep SS Some properties of potatoes and their starches II Morphological thermal and rheological properties of starches Food Chem 2002 79 183-192

[17] Mocicki L Wspoacutełczesne ekstrudery i ekspandery Przegl Zbo Młyn 1994 6 9-11 [18] Obuchowski W Michniewicz J Ekstruzja - moliwoci oddziaływania na cechy produktu Przegl

Zbo Młyn 1993 11 5-11 [19] Roussel L Vieille A Billet I Cheftel J Sequential heat gelatinisation and enzymatic hydrolysis of

corn starch in an extrusion reactor optimisation for a maximum dextrose Lebensm Wiss u Technol 1991 24 449-457

[20] Rudiger A Jorgensen PL Antranikian G Isolation and characterization of a heat-stable pullulanase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei after cloning and expression of its gene in Escherichia coli Appl Environ Microbiol 1995 61 567-575

[21] Senanayake S Clarke B A simplified twin screw co-rotating food extruder design fabrication and testing J Food Engin 1999 40 129-137

[22] Słomiska L Scukrzanie skrobi wybranymi preparatami enzymatycznymi Roczniki AR Rozprawy Naukowe Zeszyt 239 Pozna 1993

[23] mietana Z Szpendowski J Soral-mietana M wigo J Skrobia ziemniaczana ekstruzyjnie modyfikowana Przem Spo 1993 3 13-14

[24] Trzmiel T Właciwoci enzymoacutew i ich zastosowanie Przem Spo 1995 9 338-341 [25] Vasanthan T Yeung J Hoover R Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alpha-

amylase by extrusion cooking Starch 2001 53 616-622 [26] Willett JL Shogren RL Processing and properties of extruded starchpolymer foams Polymer

2002 43 5935-5947

OPTIMIZATION OF THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF POTATO STARCH COMBINED WITH EXTRUSION

S u m m a r y

The objective of this paper was to optimize the process of simultaneous gelatinisation and liquefaction

of potato starch with α-amylases in a co-rotating twin-screw extruder Bacterial α-amylases such as Termamyl S and Ban 480L and fungal α-amylase Fungamyl 800L were used The first step was to determine the process parameters owing to which the gelatinisation of starch was possible The temperature of the barrel sections and the screw speed of the extruder varied and they were controlled while the moisture content of starch was constant and equal to 35 (ww) It was stated that only a temperature higher than 100degC could produce a satisfactory gelatinisation of starch It was also verified whether or not enzymes maintained their hydrolytic activity under the extrusion conditions It was stated an increase in the dextrose equivalent (DE) ensuing parallel to the increasing doses of enzymes added to starch For continuing extrusions two enzymes Termamyl S and Ban 480 L were selected since they showed the highest thermal resistance The impact of the extruderrsquos screw speed (40ndash60 rpm) and of the initial moisture content in starch (32ndash40) on DE and on the osmotic pressure of products under investigations was investigated Additionally chemical composition of these preparations was determined The research performed showed that the conditions applied to carry out extrusion processes were sufficient for a partial hydrolysis of potato starch to occur products and to obtain products with a low DE value

Key words extrusion potato starch enzymatic hydrolysis α-amylase

62 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 63 ndash 70

GRAYNA GOŁUBOWSKA GRAYNA LISISKA

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH

PODCZAS PRODUKCJI FRYTEK

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w

poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej W proacutebach bulw krajanki i frytek oznaczono zawarto substancji pektynowych oraz okrelono tekstur przy uyciu aparatu Instron

Ziemniaki po procesie blanszowania zawierały o 30 mniej pektyn rozpuszczalnych i o 50 wicej protopektyn w poroacutewnaniu z surowcem Zawarto protopektyn we frytkach była trzykrotnie wiksza ni w przerabianych ziemniakach Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio i statystycznie istotnie skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Słowa kluczowe zwizki pektynowe konsystencja bulwy ziemniaka krajanka proces technologiczny

Wstp

Tekstura smaonych produktoacutew ziemniaczanych jest jednym z waniejszych wyroacutenikoacutew ich jakoci Właciwoci teksturalne tych produktoacutew mog by modyfikowane podczas procesu technologicznego ale przede wszystkim zale od składu chemicznego surowca Do produkcji frytek producenci uywaj ziemniakoacutew wytypowanych odmian o odpowiedniej znormalizowanej zawartoci suchej masy skrobi i cukroacutew redukujcych [12] W literaturze naukowej zwraca si uwag take na inne zwizki zawarte w ziemniakach ktoacutere mog mie wpływ na cechy sensoryczne frytek Przykładowo jako zwizki teksturotwoacutercze podaje si obok skrobi polisacharydy nieskrobiowe a zwłaszcza zwizki pektynowe pektyny ogoacutełem protopektyny i pektyny rozpuszczalne [4 15] Wystpuj one w przestrzeniach miedzykomoacuterkowych jako lepiszcze niezdrewniałych cian komoacuterek rolinnych

Dr in G Gołubowska prof dr hab G Lisiska Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademia Rolnicza ul Norwida 25 50-375 Wrocław

64 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

tworzc tzw bdquoblaszk rodkowrdquo W cianie komoacuterkowej tkanki rolinnej frakcja ta odgrywa rol usztywniajc i wzmacniajc [13] Aguilera-Carbo i wsp [1] oraz Andersson i wsp [3] podaj e teksturotwoacutercze właciwoci pektyn wynikaj ze zdolnoci do formowania bdquomostkoacutew wapniowychrdquo pomidzy grupami karboksylowymi pektyn a jonami Ca+ i Mg+ Jony wapnia przy połczeniu ssiadujcych czsteczek pektyn nadaj tkance bardziej stabiln i jdrn struktur zapobiegajc rozpuszczaniu si pektyn zawartych w cianach komoacuterkowych oraz w blaszce rodkowej Szczegoacutelnie przyczyniaj si do tego pektyny o niszym stopniu estryfikacji oraz wiksza zawarto jonoacutew dwuwartociowych Wroacuted grupy zwizkoacutew pektynowych na uwag zasługuje frakcja protopektyn ktoacutera spełnia funkcj cementujc i usztywniajc w blaszce rodkowej a take wykazuje szczegoacuteln zdolno wizania jonoacutew wapnia [3] Mczysta lub mazista konsystencja ugotowanych ziemniakoacutew jest czsto wizana z pcznieniem i kleikowaniem skrobi jak roacutewnie z trwałoci zwizkoacutew pektynowych w cianach komoacuterkowych i w blaszce rodkowej Substancje pektynowe i skrobia zawarte w komoacuterkach oddziaływaj na tekstur w przeciwstawny sposoacuteb Skrobia pczniejc powoduje powikszanie si komoacuterek w wyniku czego nastpuje ich rozdzielenie si natomiast zwizki pektynowe poprzez siły kohezji zapobiegaj temu zjawisku [3]

W literaturze naukowej mało jest danych dotyczcych zmian zawartoci i składu zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach poacutełproduktach i produktach gotowych podczas całego procesu technologicznego produkcji wyroboacutew smaonych czy suszonych Zmiany te mog mie podstawowe znaczenie w kształtowaniu konsystencji kocowego produktu [2 11 16 17]

Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew

Materiał i metody bada

Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek (po około 2 kg kada) z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej frytek Pierwsz proacuteb stanowiły ziemniaki przed obraniem drug ndash ziemniaki po obraniu parowym (cinienie 16 MPa czas 05 min) trzeci ndash ziemniaki po podgrzaniu (20 min w temp 35oC) czwart ndash ziemniaki po pokrojeniu (w hydrokrajalnicy na krajank o przekroju 07 x 07 cm) pit ndash krajanka po I stopniu blanszowania (50 min w temp 72oC) szoacutest ndash krajanka po II stopniu blanszowania (55 min w temp 80oC) sioacutedm ndash krajanka po podsuszeniu (60 min w temp 37oC) oacutesm ndash frytki po I stopniu smaenia (45 s w temp 180oC) i proacuteb dziewit ndash frytki po II stopniu smaenia (3 min w temp 180oC)

Bezporednio po pobraniu proacuteb z linii produkcyjnej oznaczano tekstur ziemniakoacutew przy uyciu aparatu Instron 5544 wspoacutełpracujcego z komputerem wyposaonego w prostoktn przystawk przecinajc Prdko przesuwu głowicy z

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 65

przystawk wynosiła 250 mms-1 Na podstawie pomiaroacutew wyznaczano maksymaln sił (Fmax) potrzebn do przecicia krajanki ziemniaczanej

Zawarto pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych oznaczano metod kolorymetryczn z karbazolem metod opracowan przez McComba i McCready [13] oraz Jaswala [7] a zmodyfikowan w Katedrze Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademii Rolniczej we Wrocławiu [9] po uprzednim utrwaleniu ziemniakoacutew przez liofilizacj Zawarto zwizkoacutew pektynowych wyraano w g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy uyciu programu Statistica 6 stosujc jednoczynnikow analiz wariancji Grupy homogeniczne wyznaczano za pomoc testu Duncana na poziomie istotnoci = 005 W celu okrelenia zalenoci pomidzy konsystencj a zawartoci pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach wyliczano wspoacutełczynniki korelacji na poziomie istotnoci = 005 uwzgldniajc poszczegoacutelne etapy przerobu ich na frytki

Wyniki i dyskusja

Według danych literaturowych [10 15] zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach stanowi rednio około 20 ich suchej masy Protopektyny s liczniejsz frakcj od pektyn rozpuszczalnych i stanowi około 69ndash77 zwizkoacutew pektynowych [11] zawartych w bulwach Andersson i wsp [3] podaj e pektyny stanowi 47-66 masy ciany komoacuterkowej ziemniaka W przeprowadzonym dowiadczeniu (tab 1) zawarto pektyn ogoacutełem w ziemniakach wynosiła 259 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy z czego protopektyny stanowiły 158 g a pektyny rozpuszczalne 101 g Tajner-Czopek [16] podaje rednie zawartoci protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach badanych odmian wynoszce odpowiednio 150 g i 055 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Jednym z pierwszych procesoacutew technologicznych w przetwoacuterstwie ziemniakoacutew na cele spoywcze jest obieranie Kita [10] oraz Garrote i wsp [6] podaj e podczas procesu obierania bulw poszczegoacutelne zwizki polisacharydoacutew nieskrobiowych NSP i lignina ulegaj zmianom ilociowym Kita [10] stwierdziła e po obraniu bulw metod karborundow zawarto sumy NSP i ligniny zmniejszyła si o około 30 z czego straty zwizkoacutew pektynowych wynosiły 24 W przeprowadzonych badaniach ziemniaki były poddane obieraniu parowemu po ktoacuterym zawarto pektyn rozpuszczalnych w bulwach obranych zmniejszyła si o około 15 a roacutewnoczenie zawarto protopektyn zwikszyła si o około 17 (tab 1) Camire i wsp [5] poroacutewnujc zawarto niektoacuterych składnikoacutew w bulwach ziemniaka w zalenoci od sposobu obierania stwierdzili e wiksz zawartoci wglowodanoacutew i nierozpuszczalnych substancji błonnikowych charakteryzowały si ziemniaki po obraniu parowym

T a b e l a 1

66 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w trakcie procesu produkcji frytek Content of pectins substances in potato tubers while French fries are processed

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble

pectins Proacuteby

Samples [g kwasu galakturonowego100g sm]

[g galacturonic acid100g dm] Ziemniaki nieobrane Not peeled potatoes 259a 158a 101b

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes 272ab 186b 086ab

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes 299ab 196b 103b

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes 285ab 209b 076ab

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching 314bc 224c 090ab

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching 311bc 245c 068a

Krajanka po podsuszeniu Dried strips 335c 248c 087ab

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

464d 364d 100b

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

504d 417e 087ab

a b c d ndash roacutenice midzy wartociami rednimi statystycznie istotne a b c d ndash differences between the mean values are statistically significant

Kolejne procesy stosowane w produkcji frytek ndash podgrzewanie bulw oraz bdquohydro-krojenierdquo ziemniakoacutew w słupki nie spowodowały istotnych zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach (tab 1) Po procesie blanszowania istotnie wzrosła natomiast zawarto pektyn ogoacutełem (314 g100 g ss) w krajance ziemniaczanej w stosunku do zawartoci w surowcu w tym głoacutewnie protopektyn (245 g100 g ss) Powodem tego wzrostu było wymycie z krajanki zwizkoacutew rozpuszczalnych co spowodowało podwyszenie zawartoci zwizkoacutew nierozpuszczalnych w suchej masie ziemniaka Najwiksz zawarto protopektyn podczas produkcji frytek oznaczono we frytkach po I i II stopniu smaenia 260 i 417 g100 g ss Zawarto pektyn ogoacutełem po procesach smaenia wynosiła 464 i 504 g100 g ss W procesie smaenia nastpowało dalsze wymycie substancji rozpuszczalnych zawartych w krajance Zawarto pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach w trakcie całego procesu produkcji frytek kształtowała si na podobnym poziomie jak w surowcu i wynosiła od 07 do 1g kwasu galakturonowego100 g ss Jedynie po II stopniu blanszowania zawarto pektyn

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 67

w krajance uległa zmniejszeniu o około 20 w stosunku do surowca Według Thed i Phillinsa [18] powodem wzrostu zawartoci protopektyn w ziemniakach podczas procesoacutew termicznych moe by przemiana rozpuszczalnych zwizkoacutew pektynowych w zwizki nierozpuszczalne

T a b e l a 2 Wspoacutełczynniki korelacji [r] pomidzy konsystencj ziemniakoacutew a zawartoci pektyn w trakcie procesu produkcji frytek Coefficients of a correlation between the texture of potatoes and the content of pectins while processing French fries

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble pectins Proacuteby

Samples Wspoacutełczynnik korelacji [r] Correlation coefficient [r]

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes

077 - -

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes

068 - 065

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes

061 - -

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching

- - 067

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching

- - -

Krajanka po podsuszeniu Dried strips

- - -

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

086 075 088

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

063 071 -

nie stwierdzono korelacji no correlation was found korelacja statystycznie istotna a statistically significant correlation

Na rys 1 przedstawiono wyniki zmian konsystencji ziemniakoacutew [N] w trakcie

procesu produkcji frytek Ziemniaki surowe tzn bulwy po obraniu po podgrzaniu oraz po pokrojeniu charakteryzowały si znacznie twardsz konsystencj (rednio 33 N) w poroacutewnaniu z krajank po I i II blanszowaniu i podsuszaniu (rednio 24 N) Warto siły Fmax podczas okrelania tekstury frytek po I i II stopniu smaenia zmniejszyła si i wynosiła odpowiednio 102 i 128 N

68 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Według Anderssona i wsp [3] procesy termiczne (blanszowanie smaenie) obok innych funkcji maj za zadanie kształtowa tekstur produktu przy czym jako najwaniejsze teksturotwoacutercze składniki ziemniaka wymieniaj oni zawarto skrobi zwizkoacutew pektynowych substancji mineralnych i aktywno enzymoacutew pektynolitycznych Teksturotwoacutercze znaczenie pektyn podkrelaj take inni autorzy na przykład przy okreleniu konsystencji marchwi [8] czy ziemniakoacutew gotowanych [4 7]

W tab 2 przedstawiono wspoacutełczynniki korelacji pomidzy tekstur (N) a zawartoci pektyn rozpuszczalnych protopektyn i pektyn ogoacutełem Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Nie stwierdzono korelacji pomidzy tekstur a zawartoci analizowanych frakcji w krajance po II stopniu blanszowania i po podsuszeniu Tekstura bulw po podgrzaniu krajanki po I stopniu blanszowania i po I stopniu smaenia zaleała od zawartoci pektyn rozpuszczalnych Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była w wysokim stopniu skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Wnioski

1 Zawarto protopektyn w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zwikszyła si o 20 po procesie blanszowania o 50 i po procesie smaenia o 150 w stosunku do zawartoci w surowcu jako rezultat wymycia czci substancji rozpuszczalnych ziemniaka

2 Zawarto pektyn rozpuszczalnych w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zmniejszyła si o 15 i po blanszowaniu o 30 w stosunku do zawartoci w surowcu

3 Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn

4 Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio skorelowana z zawartoci pektyn ogoacutełem i protopektyn

Literatura [1] Aguilera-Carboacute A Montantildeez JC Anzalduacutea-Morales A de la Luz Reyes M Contreras-Esquivel J

Aguilar CN Improvement of color and limpness of fried potatoes by in situ pectinesterase activation Eur Food Res Technol 1999 210 49-52

[2] Alvarez MD Canet W Optimization of stepwise blanching of frozen-thawed potato tissues (cv Monalisa) Eur Food Res Technol 1999 210 102-108

[3] Andersson A Gekas V Lind I Oliveira F Oste R Effect of preheating on potato texture Crit Rev Food Sci Nutr 1994 34 229- 251

[4] Burton WG The potato (3 ed) Longman Scientific and Technical J Wiley and Sons Inc New York 1989

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 69

[5] Camire ME Violette D Dougherty MP McLaughlin MA Potato peel dietary fiber composition effects of peeling and extrusion cooking processes J Agricult Food Chem 1997 45 1404-1408

[6] Garrote RL Silva RE Bertone RA Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes J Food Eng 2000 45 67-76

[7] Jaswal AS Pectic substances and the texture of French fried potato Amer Potato J 1969 46 168-173

[8] Kato N Terakoto A Fuchigami M Pectic substance degradation and texture of carrots as affected by pressurization J Food Sci 1997 2 359-363

[9] Kita A Tajner-Czopek A Lisiska G Oznaczenie pektyn i protopektyn w bulwach ziemniaka Mat XXVIII Sesji Nauk KTiCH PAN bdquoPostpy w Technologii i Chemii ywnocirdquo Gdask 1997 s 282-283

[10] Kita A The influence of potato chemical composition on crisp texture Food Chem 2002 76 173-179

[11] Lisiska G Leszczyski W Potato Science and Technology Elsevier Applied Science London 1989

[12] Lisiska G Czynniki surowcowe i technologiczne kształtujce jako przetworoacutew ziemniaczanych Mat Konferencji rdquoZiemniak spoywczy i przemysłowy oraz jego przetwarzanierdquo AR Wrocław Polanica Zdroacutej 2000 s 51-57

[13] McComb EA McCready RM Colorimertic determination of pectic substance Anal Chem 1952 24 1630-1632

[14] Sikorski Z Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT Warszawa 1994 [15] Tajner-Czopek A Kita A Rytel E Gołubowska G Zawarto polisacharydoacutew nieskrobiowych i

ligniny w bulwach ziemniaka o roacutenej długoci okresu wegetacyjnego Zesz Probl Post Nauk Rol 2003 489 291-299

[16] Tajner-Czopek A The changes of pectin substances concentration in potatoes and French fries and the effect of those substances on the texture of the final product NahrungFood 2003 47 4 228-231

[17] Talburt WF Smith O Potato Processing (4 ed) AVI Van Nostrand Reinhold Com New York 1987

[18] Thed ST Phillips RD Changes of dietary fiber and starch composition of processed potato products during domestic cooking Food Chem 1995 52 301-307

CHANGES IN THE CONTENT OF PECTIC SUBSTANCES AND IN TEXTURE OF POTATOES DURING THE PRODUCTION OF FRENCH FRIES

S u m m a r y

The objective of the study was to determine changes in pectic substances contained in potato tubers at

several stages of the production of French fries as well as texture-forming effects of these compounds The samples studied in the laboratory were potato tubers strips and French fries French fries were obtained from nine posts within one production line An Instron apparatus was applied to determine contents of pectic substances in the samples of potato tubers strips and French fries as well as their textures

After blanching the content of waterndashsoluble pectins in potatoes was by 30 lower whereas the content of protopectins ndash by 50 higher than in the raw material The content of protopectins in French fries was three times as high as in potatoes processed At the most stages of the potato processing their texture

70 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

depended on the content of pectins The texture of semi-fried and ready-made French fries was positively and statistically significantly correlated with the content of protopectin (r = 071) and total proteins (r = 063)

Key words pectic substances texture potato tubers strips French fries

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD

WARUNKOacuteW PROPAGACJI

S t r e s z c z e n i e Oceniono przydatność technologiczną zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych namnaża-

nych w mleku odtłuszczonym oraz w dwoacutech roacuteżnych podłożach wzrostowych w temp 24 i 30oC Badano wpływ rodzaju podłoża oraz temperatury inkubacji na liczebność bakterii fermentacji mlekowej z uwzględnieniem udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany

Przydatność technologiczną zakwasoacutew oceniano dwuetapowo Poroacutewnano zawartość diacetylu i CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu badanych zakwasoacutew Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery po 4 i 6 tygodniach dojrzewania poddano ocenie senso-rycznej

Zastosowanie podłoży wzrostowych umożliwiło ndash zwłaszcza przy inkubacji w temp 24oC ndash otrzyma-nie zakwasoacutew o większej liczebności bakterii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany a w konsekwencji większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej Sery wypro-dukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z badanych podłoży charakteryzowały się korzystniejszym sma-kiem i zapachem (wyraźnie orzechowy) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyproduko-wane z zakwasem namnażanym w mleku odtłuszczonym

Słowa kluczowe zakwasy mezofilne szczepy fermentujące cytryniany diacetyl CO2 jakość sensorycz-na ser gouda

Wstęp

W kształtowaniu cech sensorycznych produktoacutew mleczarskich takich jak sery podpuszczkowe i twarogowe masło śmietana oraz napoje fermentowane szczegoacutelną rolę odgrywają kultury Lactobacillus lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp fermentujące oproacutecz laktozy roacutewnież cytryniany z wytworzeniem diacetylu aceto-iny aldehydu octowego i CO2 [7 15] Podczas propagacji w mleku szczepy fermentu-

Prof dr hab G Cichosz prof dr hab J Szpendowski mgr inż M Kosek Katedra Kształtowania Bez-pieczeństwa Żywności Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul Heweliusza 1 10-724 Olsztyn

72 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

jące cytryniany charakteryzują się zroacuteżnicowanymi szybkościami wzrostu i zmienną aktywnością biochemiczną

Szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis metabolizują cytryniany do szcza-wianu i octanu Powstały szczawian pod wpływem dehydrogenazy szczawianowej ulega przemianie w pirogronian ktoacutery po dekarboksylacji tworzy tzw aktywny alde-hyd tj kompleks aldehyd octowy ndash TPP Aktywny aldehyd po reakcji z acetylo-CoA przekształcany jest do diacetylu Enzymy rozszczepiające cytryniany mogą działać dopiero po obniżeniu pH do wartości 55 stąd maksymalna synteza diacetylu i acetoi-ny ma miejsce podczas fazy logarytmicznego wzrostu bakterii Dzięki represji syntezy reduktazy diacetylu i acetoiny cytrynianem wymienione związki karbonylowe kumu-lowane są w środowisku osiągając maksymalny poziom bezpośrednio przed wykorzy-staniem cytrynianoacutew po czym następuje szybka redukcja diacetylu a u większości szczepoacutew także acetoiny [ 6 20]

W odroacuteżnieniu od kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis szczepy Leucono-stoc sp metabolizują cytryniany z opoacuteźnieniem W hodowlach prowadzonych w śro-dowisku o wartości pH ok 70 nie kumulują diacetylu i acetoiny produkują natomiast octan Po zakwaszeniu środowiska do pH poniżej 55 większość szczepoacutew z rodzaju Leuconostoc sp syntetyzuje zaroacutewno diacetyl jak też acetoinę przy czym stężenie acetoiny w hodowlach bakterii mlekowych wykorzystujących cytryniany jest zawsze wyższe od poziomu diacetylu Prawdopodobnie wynika to z uwarunkowań energe-tycznych tj ograniczonej zdolności bakterii do syntezy acetylo-CoA związku uczest-niczącego wyłącznie w tworzeniu diacetylu [19 21]

Maksymalne stężenie diacetylu i acetoiny w hodowlach kultur Leuconostoc sp obserwuje się przy pH 43 Jednakże acetoina oraz 23-butandiol syntetyzowany za-roacutewno przez szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis jak i Leuconostoc sp ndash nie stanowią komponentoacutew aromatu produktoacutew mleczarskich Intensywność aromatu tj stężenie przede wszystkim diacetylu zależy w pewnym stopniu od dostępu tlenu [3]

W formowaniu cech sensorycznych istotna jest roacutewnież proporcja diacetylu i aldehydu octowego ndash optimum występuje przy 4-krotnie wyższym stężeniu diacetylu niż aldehydu octowego Dzięki redukcji aldehydu octowego do etanolu bakterie z ro-dzaju Leuconostoc skutecznie zapobiegają kumulowaniu aldehydu w produktach mle-czarskich [17 23] Wzrost zawartości diacetylu w zakwasach można osiągnąć poprzez podwyższenie zawartości sm do ok 12ndash15 [11] Zwiększona zawartość sm jest roacutewnoznaczna z większą koncentracją cytrynianoacutew stymulujących wzrost i aktywność biochemiczną szczepoacutew syntetyzujących związki aromatu

Hugenholtz i wsp [8] dowiedli że szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis mogą rosnąć w podłożu z cytrynianem jako jedynym żroacutedłem energii Maksymalną szybkość wzrostu obserwowano przy pH 62 do 55 i koncentracji cytrynianoacutew ok 20 mM ndash co odpowiada optimum działania permeazy cytrynianowej Mechanizm genero-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 73

wania energii z cytrynianoacutew przez L lactis ssp lactis var diacetylactis jest elektro-chemiczny jednak ATP formowany jest powoli i w minimalnych ilościach w odroacuteżnieniu od energii generowanej z laktozy [19]

W badaniach Libudzisz i wsp [16] udowodniono że szybkość wzrostu kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis w podłożu APLC i EPLC wynosiła od 039 do 060h-1 w hodowlach bez neutralizacji Większość badanych szczepoacutew wyraźnie rea-gowała większą dynamiką wzrostu w hodowlach neutralizowanych (074 do 092h-1) co świadczy o dużej wrażliwości na końcowy produkt metabolizmu jakim jest kwas mlekowy

Poroacutewnując szybkość wzrostu w podłożach APLC i EPLC [ 12 ] z rezultatami badań Hugenholtza i wsp[8] w ktoacuterych jedynym źroacutedłem węgla był cytrynian można stwierdzić że kultury L lactis ssp lactis var diacetylactis charakteryzują się wysokim powinowactwem do laktozy Dowodem tego jest kilkakrotnie wyższa dynamika wzro-stu w podłożach zawierających laktozę w poroacutewnaniu z szybkością wzrostu w obecności wyłącznie cytrynianoacutew

Przedstawione powyżej roacuteżnice w składzie produktoacutew fermentacji laktozy i cytrynianoacutew są bardzo często powodem braku stabilności cech biochemicznych za-kwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych Natomiast zroacuteżnicowane szybkości wzrostu homo- i heterofermentatywnych paciorkowcoacutew mlekowych są przyczyną bra-ku stabilności międzyszczepowej zakwasoacutew mleczarskich [2 7 16]

Brak stabilności cech biochemicznych mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych uwarunkowany jest genetycznie bowiem poza DNA chromosomalnym kodującym prawie 90 informacji genetycznej geny bardzo często zlokalizowane są w DNA plazmidowym [14] Istotne z technologicznego punktu widzenia cechy genetyczne mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych są kodowane w DNA plazmidowym nie chromosomalnym stąd często spotykany w praktyce brak stabilności zdolności fer-mentacji laktozy i galaktozy aktywności aromatotwoacuterczej i peptydolitycznej fagoo-porności oraz zdolności syntezy i oporności na bakteriocyny [14] Mutacje prowadzące do powstania Lac- i Prt- szczepoacutew mogą mieć miejsce podczas pasażowania kultur w mleku zwłaszcza przy nieprzestrzeganiu reżimoacutew temperatury Roacutewnież w długotrwa-łych hodowlach ciągłych i poacutełciągłych komoacuterki bakterii są nieuchronnie przedmiotem mutacji [12]

W związku z powyższym za celowe uznano podjęcie badań nad zastosowaniem do propagacji zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych podłoży zawierają-cych niezbędne składniki pokarmowe jako źroacutedło węgla zaroacutewno laktozę jak i cytry-niany stymulujące wzrost szczepoacutew L Lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp a także sole buforujące neutralizujące kwas mlekowy [22]

Celem podjętych badań było określenie wpływu dwoacutech podłoży (roacuteżnych producentoacutew) oraz temperatury inku-

74 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

bacji na liczbę bakterii mlekowych oraz odsetek szczepoacutew fermentujących cytry-niany

poroacutewnanie aktywności gazotwoacuterczej (ilości CO2) otrzymanych zakwasoacutew poroacutewnanie stabilności biochemicznej zakwasoacutew namnażanych w podłożach oraz

mleku odtłuszczonym bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przechowywania w temp 4oC

ocena przydatności technologicznej zakwasoacutew poprzez poroacutewnanie liczby bakterii mlekowych z uwzględnieniem szczepoacutew fermentujących cytryniany ilości diace-tylu i CO2 w mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52

poroacutewnanie jakości sensorycznej sera gouda wyprodukowanego z zakwasami namnażanymi w podłożach i mleku regenerowanym

Materiał i metody badań

W doświadczeniu zastosowano skoncentrowaną głęboko mrożoną szczepionkę mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych (86805) typu BD Badaną szczepionkę nam-nażano w dwoacutech podłożach o roacuteżnej zawartości soli buforujących (produkcji Marschall oraz Systems Bio-industrie) oraz w regenerowanym mleku odtłuszczonym Podłoża regenerowano do zawartości 6 sm pasteryzowano w temp 95oC przez 30 min Roacutewnież odtłuszczone mleko regenerowane do zawartości 10 s m pasteryzowano jw

Mleko regenerowane oraz podłoża zaszczepiano inokulum w ilości 001 a na-stępnie inkubowano w temp 24 i 30oC do osiągnięcia odpowiedniej kwasowości tj pH 52 ndash w podłożu A pH 48 ndash w podłożu B oraz pH 46 ndash w mleku

Otrzymane zakwasy poddano ocenie pod względem liczby bakterii mlekowych oraz udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany [9] aktywności aromatotwoacuterczej ndash oznaczanie zawartości diacetylu metodą Piena [4] stabilności biochemicznej poprzez poroacutewnanie aktywności zakwasoacutew bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przecho-wywania w temp 4oC [2] przydatności technologicznej w wyrobie seroacutew typu holen-derskiego

W oznaczeniach mikrobiologicznych stosowano podłoże Nickelsa-Leesmenta [9] Analizy wykonywano w trzech powtoacuterzeniach z 3 rozcieńczeń

W ocenie stabilności biochemicznej zakwasoacutew zastosowano zmodyfikowaną me-todę Ellikera [2] Do dwoacutech części mleka pasteryzowanego o temp 30oC dodawano jedną część badanego zakwasu Bezpośrednio po zaszczepieniu oraz po 2 h inkubacji w temp 30oC oznaczano kwasowość Przyrosty kwasowości przeliczano na 100 cm3 i wyrażano w oSH

Oceniając przydatność technologiczną zakwasoacutew prowadzono ukwaszanie (w temp 30oC) mleka pasteryzowanego do uzyskania pH 52 (podobnie jak w przypadku

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 75

seroacutew typu holenderskiego) Stosowano 1 dodatek zakwasu do mleka W ukwaszonym mleku oznaczano liczbę bakterii mlekowych liczbę szczepoacutew

fermentujących cytryniany (metody jw) zawartość diacetylu (metodą jw) zawartość CO2 z wykorzystaniem rurek dyfuzyjnych (prod Dragerwerk Aktioengesselschaft)

Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery produkowano w warunkach przemysłowych zgodnie z instrukcją technologiczną sto-sując 1 dodatek zakwasu Po 4 i 6 tygodniach dojrzewania sery poddawano ocenie sensorycznej z uwzględnieniem następujących wyroacuteżnikoacutew jakości wygląd zewnętrz-ny barwa konsystencja oczkowanie smak i zapach Ocenę sensoryczną seroacutew meto-dą opisową wg IDF Standard 99C [10] przeprowadził 6-osobowy zespoacuteł

Wyniki i dyskusja

Liczba bakterii fermentacji mlekowej (BFM) w badanych zakwasach zależna była od warunkoacutew namnażania Największą liczbę BFM stwierdzono w zakwasach z podło-ży namnażanych w temp 30oC (tab 1) Podczas inkubacji w temp 24oC uzyskiwano zakwasy o mniejszej liczbie BFM ale większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany (396 w podłożu A oraz 341 w podłożu B) prawdopodobnie dzięki wydłużeniu ndash średnio o 2ndash25 h ndash czasu trwania fermentacji Zdecydowanie najmniej-szą liczbę bakterii mlekowych a jednocześnie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermen-tujących cytryniany stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Czynnikiem ograniczającym wzrost BFM był deficyt odpowiednich substratoacutew a także kwas mle-kowy Podczas wzrostu w mleku w momencie osiągnięcia pH 46 fermentacja mleko-wa została zahamowana

Poprzez związanie wytwarzanego kwasu mlekowego przez sole buforujące moż-liwe jest utrzymanie pH na odpowiednio wysokim poziomie tj pH 52 w podłożu A oraz pH 48 w podłożu B a tym samym wzrost BFM do liczniejszej populacji Konse-kwencją składu chemicznego podłoży tj dodatku cytrynianoacutew i odpowiednich stymu-latoroacutew wzrostu była także zdecydowanie większa liczba szczepoacutew fermentujących cytryniany Odzwierciedleniem zmiennych proporcji między szczepami fermentujący-mi cytryniany a pozostałymi szczepami była zroacuteżnicowana zawartość diacetylu w ba-danych zakwasach Zaobserwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany (rys 1) Największą zawartością diacetylu cha-rakteryzowały się zakwasy namnażane w podłożu A Najmniejszą z kolei zawartość diacetylu (mniejszą niż 50 średniej ze wszystkich zakwasoacutew z podłoży) stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Jednocześnie w zakwasach inkubowanych w temp 24oC stwierdzono większą ilość diacetylu Podczas inkubacji w optymalnej tem-peraturze wzrostu bakterii tj 30oC ma miejsce redukcja diacetylu (optimum tempera-tury działania reduktazy acetoiny) [13 16]

76 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

Roacutewnie istotne jak w zakwasach są proporcje między szczepami fermentującymi i niefermentującymi cytryniany w mleku kotłowym z ich dodatkiem W mleku z do-datkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożach stwierdzono większą liczbę bakterii mlekowych ogoacutełem niż w mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w mleku Za-leżność ta dotyczyła zaroacutewno zakwasoacutew namnażanych w temp 24 jak i 30oC (tab 1) Dodatek zakwasu namnażanego w mleku w temp 24oC zapewniał w mleku kotłowym liczbę BFM roacutewną 82108 jtkcm3 Stosowanie pozostałych zakwasoacutew zapewniało w mleku kotłowym liczbę bakterii mlekowych rzędu 109 jtkcm3

0

0 5

1

1 5

2

2 5

3

3 5

Za kw as z pod łoż a A

(pH 5 2 )

Zakw a s z p od łoż a B

(p H 4 8 )

Za kw a s z m le ka

(pH 4 6 )

Dia

cety

l [m

gdm

3]

tem p 24degCtem p 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Dia

cety

l [m

gd

m3 ]

Rys 1 Zawartość diacetylu w zakwasach otrzymanych w podłożach A i B oraz w mleku Fig 1 Content of diacetyl in starters propagated in medium A B and in milk

Największy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany (268) stwierdzono w mleku z dodatkiem zakwasu namnażanego w podłożu B w temp 24oC W mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożu A odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany był mniejszy i wynosił odpowiednio 25 i 22 Zdecydowanie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany stwierdzono w mleku z dodatkiem za-kwasoacutew do propagacji ktoacuterych zastosowano mleko regenerowane Konsekwencją inkubacji mleka po zaszczepieniu zakwasem w temp 30oC oraz kroacutetszego czasu ukwa-szania (tylko do pH 52) była mniejsza liczba BFM oraz mniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany w mleku kotłowym w poroacutewnaniu z odpowiednimi zakwa-sami (tab 1)

Podobnie jak w badanych zakwasach (rys 1) roacutewnież w mleku kotłowym zaob-serwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentują-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 77

cych cytryniany Największą zawartość diacetylu w mleku kotłowym zapewniały za-kwasy namnażne w podłożu B nieznacznie mniejszą ndash w podłożu A najmniejszą zaś zakwasy namnażane w mleku w temp 30oC Stosowanie zakwasoacutew namnażanych w podłożach A i B zapewnia w mleku kotłowym średnio o 60 większą zawartość diace-tylu niż stosowanie zakwasoacutew namnażanych w mleku (rys 2)

T

a b

e l

a 1

W

pływ

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i na

licz

bę b

akte

rii f

erm

enta

cji m

leko

wej

ora

z ud

ział

szc

zepoacute

w f

erm

entu

jacy

ch c

ytry

nian

y

Eff

ect o

f th

e pr

opag

atio

n co

ndit

ions

on

the

num

ber

of la

ctic

aci

d ba

cter

ia a

nd th

e pe

rcen

tage

of

citr

ate-

ferm

enti

ng s

trai

ns

Podłoże

ndash

kwas

owość

zakw

asu

Med

ium

ndash

acid

ity

of

the

star

ters

[p

H]

Tem

p

inku

bacj

i T

emp

of

the

incu

bati

on

[degC

]

Lic

zba

bakt

erii

w

zakw

asac

h [j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e st

arte

r [c

fuc

m3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Per

cen

t rat

e of

the

bact

eria

that

fer

men

t ci

trat

es

[]

Lic

zba

bakt

erii

w m

leku

[j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e m

ilk

[cfu

cm

3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Shar

e of

the

bact

eria

that

fe

rmen

t cit

rate

s[

]

Ogoacutełe

m

Tot

al

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

iany

F

erm

enti

ng

citr

ates

Ogoacutełe

mT

otal

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

ian

Fer

men

ting

ci

trat

es

A -

52

24

4

4x10

9 1

5 x1

09 34

1

14x

109

35

x108

250

30

5

6x10

9 1

6 x1

09 28

6

20

x109

44

x108

220

B -

48

24

5

8x10

9 2

3 x1

09 39

6

28

x109

75

x108

268

30

6

9x10

9 2

2 x1

09 31

9

31

x109

73

x108

235

Mle

ko -

46

24

1

4x10

9 2

9 x1

08 20

7

82

x108

77

x107

94

30

24x

109

41

x108

171

1

2 x1

099

7 x1

07 8

1

78 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

0

05

1

15

2

25

3

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża B (pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dia

cety

l [m

gdm

3]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Rys 2 Zawartość diacetylu w mleku ukwaszonym do pH 52 ndash zakwasmi pochodzącymi z podłoży A i

B oraz z mleka Fig 2 Content of diacetyl in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and B and

from the milk

W mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu ocenianych wcze-śniej zakwasoacutew oznaczano roacutewnież zawartość CO2 Zaobserwowano analogiczne jak w przypadku diacetylu zależności tj największą ilość CO2 w mleku z zakwasami z podłoża B (niezależnie od temperatury propagacji zakwasu) i najmniejszą ilość CO2 w mleku z zakwasami namnażanymi w mleku regenerowanym (rys 3)

02468

101214

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża

(pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dw

utle

nek

węg

la [

v v

h]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A Starter from medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża BStarter from medium B (pH 48)

Zakwas z mlekaStarter from

milk (pH 46)

Dw

utl

enek

węg

la

Car

bon

dio

xid

e [

v v

h]

Rys 3 Zawartość CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 zakwasami z podłoża A B i z mleka Fig 3 Content of carbon dioxide in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and

B and from the milk

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 79

Relatywnie wysoka zdolność syntezy diacetylu oraz wysoka aktywność gazo-twoacutercza zakwasoacutew namnażanych w podłożach koreluje z liczbą szczepoacutew fermentują-cych cytryniany Wskazuje także na prawdopodobnie wyższy odsetek szczepoacutew Leu-conostoc sp w zakwasach z podłoży W odroacuteżnieniu od szczepoacutew L lactis ssp lactis var diacetylactis kultury Leuconostoc sp wytwarzają CO2 w wyniku fermentacji za-roacutewno cytrynianoacutew jak i laktozy [6 18 23]

T a b e l a 2 Wpływ warunkoacutew propagacji na stabilność biochemiczną zakwasoacutew Effect of the propagation conditions on biochemical stability of starters

Podłoże ndash kwaso-wość zakwasu

Medium ndashacidity of the starter

[pH]

Temperatura inkubacji

Temperature of the incubation

[degC]

Przyrosty kwasowości mleka z zakwasem Acidity Increments of the milk containing a starter [degSH]

Zakwas świeży Fresh starter

Zakwas przechowywany (24 h temp 4degC)

Stored starter (24 h temp 4degC)

A ndash 52 24 105 105 30 100 100

B ndash 48 24 110 110 30 105 105

Mleko ndash 46 24 100 70 30 95 65

Istotną pod względem technologicznym cechą zakwasoacutew mezofilnych pacior-

kowcoacutew mlekowych jest stabilność podczas (koniecznego niekiedy) przechowywania zakwasoacutew Badane zakwasy bezpośrednio po inkubacji charakteryzowały się bardzo wysoką aktywnością (10degSH) wyjątkiem był zakwas namnażany w mleku w temp 30degC (90degSH) (tab 2) Przyrost kwasowości mleka z zakwasem o 10degSH (zmodyfi-kowana proacuteba Ellikera) wskazuje na bardzo dobrą jakość zakwasu [2] Roacutewnież po 24 h inkubacji aktywność zakwasoacutew namnażanych w podłożach była bardzo wysoka i pozostawała na niezmienionym poziomie Natomiast zakwasy namnażane w mleku mimo natychmiastowego schłodzenia do temp 4degC (po osiągnięciu pH 46) charakte-ryzowały się znacznie niższą (o ponad 30) aktywnością kwaszącą po 24 h przecho-wywania (tab 2)

Sery wyprodukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z podłoży A i B każdorazowo charakteryzowały się korzystniejszym smakiem i zapachem (wyraźnie orzechowym) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyprodukowane z zakwasem nam-nażanym w odtłuszczonym mleku regenerowanym Poza tym nie stwierdzono zroacuteżni-cowania w zakresie wyglądu barwy ani konsystencji seroacutew wyprodukowanych z za-stosowaniem badanych zakwasoacutew (tab 3) Degradacja parakazeiny do niskocząstecz-kowych peptydoacutew i wolnych aminokwasoacutew w większym stopniu zależna jest od

T a

b e

l a

3

Jakość

sen

sory

czna

ser

oacutew g

ouda

w z

ależ

nośc

i od

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i zak

was

u

Sen

sory

qua

lity

of

Gou

da c

hess

es d

epen

ding

on

the

star

ter

prop

agat

ion

cond

itio

ns

Zak

was

S

tart

er

Cza

s do

jrze

wan

ia [

tyg]

T

ime

of

ripe

ning

[w

eeks

]

Wyg

ląd

zew

nętr

zny

Fin

ish

and

appe

aran

ce

Bar

wa

Col

our

Str

uktu

ra

Tex

ture

S

mak

owit

ość

F

lavo

ur

Ocz

kow

anie

E

yes

Kon

syst

encj

a C

onsi

sten

cy

Zap

ach

Aro

-m

a Sm

ak

Tas

te

Podłoże

A

Med

ium

A

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne n

ieli

czne

roacutew

nom

iern

e fi

ne n

ot n

umer

ous

equ

ally

sp

read

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty

łago

dny

pure

mil

d

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ=

3mm

ty

pica

l re

gula

r φ=

3mm

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pure

sw

eet

Podłoże

B

Med

ium

B

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne d

osyć

licz

ne n

iere

gu-

larn

e

fine

qui

te n

umer

ous

irre

gula

r

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty ł

agod

-ny

pu

re m

ild

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ =

3 m

m

typi

cal

regu

lar φ =

3 m

m

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pu

re s

wee

t

Mle

ko

Mil

k

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

niel

iczn

e d

robn

e n

ieks

ztał

tne

not n

umer

ous

fin

e ir

regu

lar

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

lekk

o kw

aśny

ni

eczy

sty

slig

htly

aci

d

impu

re

kwaś

ny n

ie-

czys

ty

acid

im

pure

6 ni

elic

zne

dro

bne

nie

kszt

ałtn

e no

t num

erou

s s

mal

l ir

regu

lar

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

el

asti

c te

nder

re

gula

r

łago

dny

lekk

o pr

zejr

zały

m

ild

sli

ghtl

y ov

erri

pene

d

lekk

o pi

kant

-ny

nie

czys

ty

slig

htly

piq

u-an

t im

pure

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 81

liczby niepochodzących z zakwasu pałeczek mlekowych niż od liczby kultur zakwasu [5] Jednakże oczkowanie oraz zapach seroacutew typu holenderskiego determinowane są liczbą oraz aktywnością dodawanych z zakwasem szczepoacutew fermentujących cytrynia-ny Można zatem stwierdzić że orzechowy zapach oraz liczniejsze bardziej kształtne oczka w badanych serach wyprodukowanych z zakwasami z podłoży były konsekwen-cją większego odsetka szczepoacutew fermentujących cytryniany a tym samym większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej tych zakwasoacutew

Wnioski

1 Wszystkie badane czynniki (podłoże wzrostowe temperatura inkubacji końcowe pH) determinowały aktywność biochemiczną zakwasoacutew

2 Zastosowanie podłoży umożliwia otrzymywanie zakwasoacutew o większej liczbie bak-terii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cy-tryniany w poroacutewnaniu z zakwasami namnażanymi w mleku

3 Inkubacja zakwasoacutew w temp 24oC zapewnia większy odsetek szczepoacutew fermentu-jących cytryniany niż inkubacja w temp 30oC

4 Zakwasy namnażane w podłożach (w odroacuteżnieniu od zakwasoacutew namnażanych w mleku) charakteryzowały się wysoką i stabilną aktywnością kwaszącą podczas przechowywania

5 Konsekwencją większej liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany była większa zawartość diacetylu w zakwasach z podłoży oraz większa zawartość zaroacutewno dia-cetylu jak też CO2 w mleku kotłowym po ukwaszeniu do pH 52

6 Sery gouda wyprodukowane z zakwasami z podłoży charakteryzowały się znacz-nie lepszą jakością sensoryczną (zdecydowanie lepsze oczkowanie wyraźny orze-chowy zapach) niż sery w ktoacuterych technologii zastosowano zakwas namnażany w mleku regenerowanym

Literatura

[1] Bacterial Nomenclature Up-To-Date Information Centre for European Culture Collections (ICECC)

1993 Braunnschweig [2] Bielecka M Derejska-Benedict K Wzrost i aktywność kultur zakwasoacutew podczas prowadzenia na

mleku świeżym Mat II Sesji Nauk Postęp w technologii technice i organizacji przemysłu mleczar-skiego Olsztyn 1984 s 228-229

[3] Boumerdassi H Monnet C Desmazeaud M Corrieu G Effect of citrate on production of diacetyl and acetoin by Lactococcus lactis ssp lactis CNRZ 483 cultivated in the presence of oxygen J Dai-ry Sci 1997 80 634-639

[4] Case RA Bradley RL Wiliams RR Chemical and physical methods In Standards Methods for the Examination of Dairy Products edGH Richardson American Public Health Association Wash-ington 1985 pp 327-394

82 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

[5] Cichosz G Zalecka A Lenkiewicz M The influence of streptococci and lactobacilli on proteolysis in gouda cheese Milchwiss 2003 58 (56) 297-300

[6] Cogan T M Jordan K N Metabolism of Leuconostoc bacteria J Dairy Sci 1994 77 2704-2709

[7] Hugenholtz J Citrate metabolism in lactic acid bacteria FEMS Microbiol Rev 1993 12 165-178 [8] Hugenholtz J Perdon L Abee T Growth and energy generation by Lacococcus lactis subsp lactis

biovar diacetylactis during citrate metabolism Appl Environ Microbiol 1993 59 (12) 4216-4222 [9] IDF Standard 149 1991 Lactic acid starters Standard of identity [10] IDF Standard 99C 1997 Sensory evaluation of dairy products by scoring Preference [11] Kisza J Panfil-Kuncewicz H Charakterystyka zakwasoacutew mleczarskich na mleku o podwyższonej

zawartości suchej masy Acta Acad Agricult Tech Olst Technologia Alimentorum 1989 23 15-24

[12] Kornacki K Nowe generacje kultur starterowych w rozwoju technologii żywności Biuletyn Infor-macyjny Biolacta-Texel 1997 4 16-18

[13] Levata-Jovanovic M Sandine W E Citrate utilization and diacetyl production by various strain of Leuconostoc mesenteroides ssp cremoris J Dairy Sci 1996 79 1928-1935

[14] Libudzisz Z Genetyczne determinanty metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej Biotechnologia 1992 2 66-79

[15] Libudzisz Z Tworzenie związkoacutew aromatu przez bakterie fermentacji mlekowej W Bakterie fer-mentacji mlekowej Wyd Politechniki Łoacutedzkiej 1998 s 110-121

[16] Libudzisz Z Galewska E Citrate metabolism in Lactococcus lactis subsplactis var diacetylactis strains Die Nahrung 1991 35 (6) 611-618

[17] Liu SO Asmundson RV Holland R Crow VI Acetaldehyde metabolism by Leuconostoc me-senteroides subsp cremoris under stress conditions Int Dairy J 1997 175-183

[18] Martley FG Crow VL Open texture in cheese the contributions of gas production by microorga-nisms and cheese manufacturing practices J Dairy Res 1996 63 489-507

[19] Marty-Teysset C Posthuma C Lolkema JS Schmitt P Divies C Konings WN Proton motive force generation by citrolactic fermentation in Leuconostoc mesenteroides J Bacteriol 1996 178 2178-2185

[20] Monnet C Schmitt P Divies C Diacetyl production in milk by an a-acetolactic accumulating strain of Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetylactis J Dairy Sci 1994 77 2916-2921

[21] Oberman H Klasyfikacja bakterii mlekowych W Bakterie fermentacji mlekowej Wyd Politechni-ki Łoacutedzkiej 1998 s 7-25

[22] Rybka J Fetliński A Podłoża do przygotowania zakwasoacutew roboczych Przegl Mlecz 1995 5 134-136

[23] Vedamuthu ER The dairy Leuconostoc use in dairy products J Dairy Sci 1994 77 2725-2730

THE TECHNOLOGICAL USEFULNESS OF MESOPHILIC LACTIC STREPTOCOCCI

STARTERS DEPENDING ON THE PROPAGATION CONDITIONS

S u m m a r y

The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters propagated in skimmed milk

and in two different growth media at 24 and 30oC was evaluated The effect of medium type and incuba-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 83

tion temperatures on the number of lactic acid bacteria were studied including the percentage rate of the citrate-fermenting bacteria

The evaluation of the startersrsquo technological usefulness comprised two phases There were compared contents of diacetyl and of CO2 in milk that was acidified to pH 52 using experimental starters Starters that propagated at 24oC were used to produce Gouda cheese After a 4 and 6 week ripening period senso-ry properties of the cheese were evaluated

Owing to the growth media used it was possible especially when the incubation took place at 24oC to obtain starters with higher numbers of lactic acid bacteria and a higher percentage of citrate-fermenting bacteria consequently the aroma- and gas-forming activity of the starters was higher too Cheeses pro-duced with starters which propagated on the experimental media had a more advantageous flavour and smell (a clearly nutty smell) and a significantly better eye structure than cheeses produced with a starter propagated on skimmed milk

Key words mesophilic starters citrate-fermenting strains diacetyl CO2 sensory quality Gouda cheese

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 84 ndash 96

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH

S t r e s z c z e n i e Przeprowadzono studia poroacutewnawcze nad moliwoci zastpienia w badaniach adhezji bakterii

mlekowych modelu kultury komoacuterek nabłonka jelitowego innymi uproszczonymi modelami Badano przyczepno bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 oraz Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 do membran wykonanych z alginianu karagenu elatyny kolagenu szkła polistyrenu i karboksymetylocelulozy

Zaobserwowano najwikszy stopie przyczepnoci bakterii probiotycznych do membran wykonanych z karboksymetylocelulozy i kolagenu W wikszoci wariantoacutew dowiadcze liczba przyczepionych komoacuterek bakteryjnych wzrastała wraz ze wzrostem czasu ich kontaktu z powierzchni stał Wykazano take roacutenice w przyczepnoci komoacuterek do hydroeli o roacutenych steniach Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e stopie adhezji bakterii probiotycznych do roacutenych powierzchni organicznych i nieorganicznych jest cech zalen od szczepu mikroorganizmu aden z prostych modeli adhezyjnych zastosowanych w tej pracy nie charakteryzował si adhezyjnoci poroacutewnywaln z komoacuterkami nabłonka jelitowego Caco-2 i HT-29 stosowanego obecnie jako głoacutewny model in vitro do bada adhezji bakterii probiotycznych

Słowa kluczowe adhezja Lactobacillus alginian karagen kolagen karboksymetyloceluloza

Wstp

Zdolnoci adhezyjne bakterii probiotycznych s uwaane za jedn z najbardziej podanych cech tych drobnoustrojoacutew gdy warunkuj one długotrwałe ich przebywanie w przewodzie pokarmowym człowieka i tym samym przedłuony wpływ na jego zdrowie Dzieje si tak nawet woacutewczas gdy adhezja bakterii ma charakter przejciowy i nie koczy si trwał kolonizacj jelit [19 21] Z tego powodu badania nad zdolnociami adhezyjnymi bakterii obok bada nad ich przeywalnoci

Dr in K Czaczyk dr in A Olejnik mgr in P Miał prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 85

w rodowisku o niskim pH oraz w obecnoci oacutełci i enzymoacutew trawiennych stanowi podstawowy etap w pracach naukowych z tej dziedziny [1 4 5 22]

Najczciej stosowanym modelem do bada adhezji bakterii s jednowarstwowe kultury nabłonka jelitowego in vitro szczegoacutelnie linii komoacuterkowych Caco-2 i HT-29 Kultury nabłonkowe mimo e s biologicznie najbardziej zblione do nabłonka jelitowego in vivo trudno uzna za łatwy model badawczy Ich hodowla wymaga specjalistycznej aparatury jest długotrwała i bardzo kosztowna [4 22] Std od dawna poszukiwane s modele ktoacutere cechuje prostota i niskie koszty bada a przy tym moliwie wiernie imitujce adhezj w przewodzie pokarmowym Zagadnieniom zwizanym z adhezj mikroorganizmoacutew do roacutenorodnych powierzchni powicono bogate pimiennictwo naukowe [2 6 14 18] W tym kontekcie mona wymieni badania nad adhezj drobnoustrojoacutew do powierzchni zboacutew skoacutery implantoacutew osadu czynnego gleby urzdze inynieryjnych opakowa produktoacutew spoywczych i wielu innych Cz zjawisk zwizanych z adhezj mikroorganizmoacutew do ciał stałych naley uzna za zjawisko niekorzystne (korozja mikrobiologiczna skaenie powierzchni kontaktujcych si z ywnoci zakaenia szpitalne) natomiast cz mona uzna za zjawisko podane (kolonizacja jelit fermentacja ywnoci i pasz udział mikroorganizmoacutew w tworzeniu proacutechnicy w glebie) [6 9 12]

Adhezj w sensie biologicznym nazywa si trwałe i nieodwracalne połczenie si komoacuterki drobnoustroju z powierzchni ciała stałego Pierwsz teori zastosowan do wytłumaczenia interakcji wystpujcych w procesie adhezji bakterii była teoria DLVO ktoacuterej nazwa pochodzi od pierwszych liter nazwisk jej autoroacutew (Derjaguin Landau Verwey Overbeek) [10] Teoria ta była pierwotnie sformułowana do wyjanienia adhezji koloidoacutew i dopiero poacuteniej adaptowana do opisu adhezji mikroorganizmoacutew Teoria ta wskazuje na kluczow rol dwoacutech rodzajoacutew oddziaływa przycigajcych sił van der Waalsa oraz odpychajcych sił elektrostatycznych zwizanych z podwoacutejn warstw elektronow wokoacuteł komoacuterki Siły te działaj na dystansie od 1 do 50 nm i decyduj o zblieniu komoacuterek do powierzchni ciał stałych na tyle blisko aby powstały wizania chemiczne trwale łczce oba obiekty Całkowita wolna energia interakcji midzy komoacuterk a powierzchni ciała stałego jest wypadkow obu sił i decyduje ona o moliwoci zblienia komoacuterki bakteryjnej do ciała stałego Najwiksze przyciganie wystpuje w obszarze tzw pierwszego minimum energetycznego ktoacutere wystpuje na bardzo małej odległoci od ciała stałego rzdu 1 nm Minimum to jest oddzielone od drugiego minimum energetycznego obszarem dodatniej energii ktoacutera odpowiada za odpychanie komoacuterki od obiektu Pokonanie tego niekorzystnego obszaru zaley w duym stopniu od kształtu komoacuterek Im maj one mniejszy promie w miejscu styku obu powierzchni tym łatwiej pokona komoacuterce bakteryjnej siły odpychania i przej z drugiego do pierwszego obszaru minimum energetycznego Oznacza to faworyzowanie w procesach adhezji komoacuterek o kształtach wydłuonych oraz majcych wydłuone struktury powierzchniowe takie jak fimbrie i rzski [11 13] Wobec powyszego mona uzna e komoacuterki pałeczek bakterii kwasu mlekowego maj kształt ułatwiajcy

86 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

zblienie do powierzchni ciała stałego Podobne znaczenie maj nieroacutewnoci na powierzchni ciała stałego ndash ciała szorstkie o nieregularnej powierzchni s szybciej zasiedlane przez bakterie ni ciała o powierzchni gładkiej [6 9]

Teoria DLVO nie uwzgldnia interakcji wystpujcych na rednich odległociach S to głoacutewnie siły zwizane z ruchami Browna oraz interakcje hydrofobowe Te ostatnie maj szczegoacutelnie due znaczenie w rodowisku wodnym Van Oss [24] zaproponował uogoacutelnion teori rozszerzajc teori DLVO o brakujce oddziaływania na rednich odległociach (teoria ta jest znana pod nazw XDLVO [3])

Obok wymienionych interakcji istotn rol w adhezji komoacuterek do powierzchni ciała stałego odgrywaj wydzieliny komoacuterkowe o charakterze polimeroacutew Składaj si one z polisacharydoacutew glikoprotein liposacharydoacutew i kwasoacutew uronowych [8 15] Tworz swoist otoczk polimerow ktoacutera bardzo czsto utrudnia fizyczne zblienie komoacuterki do ciała stałego [3 23] Właciwoci takie maj niektoacutere gatunki drobnoustrojoacutew z rodzaju Lactobacillus Znane s jednak liczne przypadki w ktoacuterych glikokaliks otaczajcy komoacuterk (np Pseudomonas fluorescens) wrcz ułatwia jej bdquozakotwiczenierdquo na powierzchni ciała stałego

W połczeniu komoacuterki bakteryjnej z powierzchni danego ciała bior udział swoiste substancje chemiczne zwane adhezynami W warunkach naturalnych panujcych w przewodzie pokarmowym adhezyny bakteryjne łcz si swoicie z receptorami znajdujcymi si na powierzchni enterocytoacutew jelitowych oraz w luzie jelitowym [22] Receptory te zawieraj zwykle w swej strukturze wglowodany Adhezyny maj charakter białkowy i najobficiej wystpuj na powierzchni organelli ruchowych (fimbrie) oraz w warstwach powierzchniowych cian komoacuterkowych [7 12 17] Istotn rol w adhezji odgrywaj take składniki cian komoacuterkowych takie jak peptydoglikan lub mureina Warstwa mureiny moe by otoczona cile ułoonymi czsteczkami białka a w jej wielowarstwow struktur wplecione s wielocukry majce ładunek elektryczny i kwasy tejchojowe W cianie wielu bakterii gramdodatnich s te czsteczki kwasoacutew lipotejchojowych zakotwiczone czci lipidow w błonie cytoplazmatycznej lec pod murein Uwaa si e bakterie z rodzaju Lactobacillus mog przylega do powierzchni ciał stałych za porednictwem struktur powierzchniowych zawierajcych kwasy tejchojowe i lipotejchojowe zwizane z peptydoglikanem ciany komoacuterkowej [13 20 22]

Proces adhezji mikroorganizmoacutew do powierzchni stałych przebiega w sposoacuteb wielostopniowy Pierwszy etap poprzedzajcy właciw adhezj drobnoustrojoacutew stanowi przyłczanie si substancji organicznych i nieorganicznych do miejsc obdarzonych ładunkiem elektrycznym S to roacutene grupy polarne lub jony metali wystpujcych na powierzchni ciała stałego Gromadzenie si substancji organicznych tworzy swoisty gradient pokarmowy skoncentrowany przy powierzchni ciała stałego co stwarza dogodne warunki do rozwoju bakterii i w konsekwencji sprzyja adhezji bakterii i tworzeniu biofilmu [23 24]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 87

Celem niniejszej pracy było poszukiwanie prostego modelu do bada nad adhezj bakterii probiotycznych w przewodzie pokarmowym człowieka W tym celu przeprowadzono badania nad adhezj komoacuterek trzech znanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do powierzchni roacutenych ciał stałych i poroacutewnano j z adhezj tych samych mikroorganizmoacutew do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Materiał i metody bada

Mikroorganizmy

W badaniach zastosowano trzy szczepy bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 i Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 Bakterie hodowano w warunkach wzgldnie beztlenowych na poywce MRS w temp 30ordmC przez 20 h Do bada nad adhezj wykorzystano komoacuterki z logarytmicznej fazy wzrostu po ich odwirowaniu (5000 g 10 min)

Komoacuterki nabłonkowe i metoda ich hodowli

Komoacuterki nabłonka jelitowego linii Caco-2 (ATTC HTB 37) hodowano w poywce DMEM (Dulbeccorsquos modified Eagle medium Sigma) wzbogaconej w 20 płodow surowic bydlc (FBS Gibco BRL) inaktywowan termicznie (56oC 30 min) 1 zestaw aminokwasoacutew endogennych 100X (NEAA Sigma) i 50 mg l-1 gentamycyny (Gibco BRL) Komoacuterki nabłonka jelitowego linii HT-29 (ATTC HTB 38) hodowano w poywce bezsurowiczej wzbogaconej w 10 dodatek płodowej surowicy bydlcej W trakcie hodowli poywk wymieniano na wie co drugi dzie Hodowl komoacuterek Caco-2 prowadzono przez 21 dni a HT-29 przez 10 dni w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych (Nunc) w temp 370C w atmosferze 5 CO2 i 95 powietrza Eksperymenty prowadzono w trzech powtoacuterzeniach

Przygotowanie powierzchni stałych

1 Płytki polistyrenowe firmy Becton Dickinson and Company (Multiwelltrade) pakowane sterylnie stosowano bezporednio bez dodatkowej obroacutebki wstpnej

2 Mikroskopowe szkiełka nakrywkowe wykonane ze szkła borosilikatowego odtłuszczano przez gotowanie z dodatkiem mydła szarego przez 1 h przepłukiwano kilkakrotnie wod destylowan moczono w roztworze 01 N NaOH przez 24 h ponownie przepłukiwano wod destylowan po czym moczono w 002 fosforanie troacutejsodowym przez 24 h przepłukiwano wod [16] i umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

3 Karagen (Sigma) przygotowywano w formie 1 2 i 3 roztworoacutew ktoacuterymi zalano dołki płytki polistyrenowej uzyskujc jednolit powierzchni elu karagenowego do bada nad adhezj

4 Alginian (Sigma) przygotowano przez wprowadzenie 05 i 1 roztworoacutew alginianu sodowego do dołkoacutew płytki polistyrenowej i zestalenie ich do postaci

88 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

elu poprzez zalanie 4 roztworem chlorku wapnia Nadmiar roztworu wapnia usuwano a powierzchnie przemywano jałow wod destylowan

5 Kolagen (Millicell-PCF Millipore) naniesiony na membran poliwglanow umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

6 Karboksymetyloceluloz (Millicell-CM Millipore) stosowano w formie krkoacutew umieszczonych w dołkach płytki polistyrenowej

7 elatyna (Sigma) była przygotowana w formie 5 i 10 roztworoacutew ktoacutere w temp 37 i 20oC zachowały form lepkiej cieczy bez widocznego elowania

Test na adhezj bakterii do ciał stałych

Ciała stałe i hydroele umieszczano w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych i zalewano zawiesin komoacuterek bakteryjnych o gstoci 1sdot106 jtkml pozostawiajc je w temp 37oC przez 1 2 i 8 h W celu ograniczenia zakae zewntrznych płytki pokrywano parafilmem Po czasie inkubacji dołki przemywano dwukrotnie 2 ml buforu PBS i dokonywano liczenia przyczepionych komoacuterek W tym celu powierzchni wraz z drobnoustrojami wybarwiano oranem akrydyny (001) przez 2 min i przemywano wod destylowan Bakterie przyczepione do badanej powierzchni liczono z 10 poacutel widzenia za pomoc mikroskopu fluoroscencyjnego (CARL-ZEISS Axiovert 200 Niemcy)

Test na adhezj bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Komoacuterki bakteryjne hodowane w poywce MRS wirowano (5000 g 10 min) dwukrotnie przemywano buforem PBS (pH = 72) i rozcieczano do gstoci populacji 1sdot106 jtkcm3 w poywce DMEM bez dodatku antybiotyku Do kadego dołka w płytce do kultur tkankowych dodawano 1 ml zawiesiny bakteryjnej 21-dniowa kultura Caco-2 i 10-dniowa kultura HT-29 wyhodowane w dołkach 6-dołkowej płytki były dwukrotnie przemywana buforem PBS Do kadego z dołkoacutew w płytce dodawano 1 ml inoculum bakteryjnego i płytk inkubowano w warunkach beztlenowych w temp 37ordmC przez 1h Nastpnie usuwano poywk DMEM i monowarstw enterocytoacutew przemywano trzykrotnie buforem PBS w celu usunicia niezwizanych bakterii Po ostatnim przemyciu komoacuterki Caco-2 zostały delikatnie odklejone przez trypsynizacj i odwirowane oraz poddane działaniu 1 Triton X-100 przez 5 min w celu przeprowadzenia lizy komoacuterek enterocytoacutew Bakterie przyczepione do enterocytoacutew były oznaczane metod płytkow po odpowiednim dziesitnym rozcieczeniu Hodowl bakterii prowadzono w warunkach wzgldnie beztlenowych na podłou MRS w temp 30ordmC

Wyniki i dyskusja

W przedstawionej pracy zbadano adhezj bakterii probiotycznych do powierzchni ciał stałych takich jak hydroele typu alginian karagen elatyna kolagen oraz szkło

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 89

polistyren i karboksymetyloceluloza Stopie adhezji bakterii kwasu mlekowego oceniano na podstawie liczebnoci komoacuterek bakteryjnych przyczepionych do 1 cm2 powierzchni po 1 2 i 8 h inkubacji Okrelono take stopie adhezji badanych szczepoacutew bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni polistyrenu i szkła

W pierwszym etapie bada okrelono moliwoci adhezji dwudziestogodzinnej hodowli komoacuterek Lactobacillus casei Lactobacillus acidophilus oraz Lactobacillus rhamnosus do powierzchni polistyrenu i szkła Uzyskane wyniki zamieszczono w tab 1

Wyniki dowiadcze wskazuj jednoznacznie e badane szczepy bakterii mlekowych nie wykazały adhezji do powierzchni polistyrenu Roacutewnie adhezja do szkła borosilikatowego została oceniona jako bardzo mała Komoacuterki L casei w ogoacutele nie przyłczyły si do powierzchni szkła a pozostałe dwa szczepy wykazały adhezj rzdu 13ndash26 komoacuterekcm2

T a b e l a 1 Adhezja bakterii do powierzchni polistyrenu i szkła Bacterial adhesion to polystyrene and glass surfaces

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Polistyren Polystyrene

Szkło Glass

L casei Shirota 0 0 L acidophilus LC1 0 26 (plusmn 7) L rhamnosus GG 0 13 (plusmn 3)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation Podobne badania prowadzili Boonaert i wsp [5] ktoacuterzy testowali zdolnoci

adhezyjne bakterii Lactococcus lactis do powierzchni polistyrenu i szkła Autorzy ci wykazali e adhezja tych bakterii kształtowała si na poziomie 106 jtkcm2 a decydujcy wpływ na zjawisko miała faza wzrostu mikroorganizmoacutew (wiksza w fazie stacjonarnej w poroacutewnaniu do logarytmicznej fazy wzrostu) W naszych badaniach w ogoacutele nie stwierdzono przyczepnoci badanych szczepoacutew Lactobacillus do tego materiału W przypadku adhezji bakterii L lactis do szkła nie obserwowano ju zalenoci zwizanej z wiekiem populacji bakteryjnej Autorzy ci wskazali take na niekorzystny wpływ przemywania komoacuterek buforem PBS wynikajcy z ekstrakcji białek i kwasoacutew nukleinowych W rezultacie dochodziło do lizy czci komoacuterek bakteryjnych Zagadnienie to wymaga jednak wyjanienia gdy PBS jest powszechnie stosowany do przemywania komoacuterek bakteryjnych szczegoacutelnie przy wykorzystaniu nabłonkowych kultur komoacuterkowych W pracy tej zwroacutecono take uwag na istotn

90 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

rol w adhezji metabolitoacutew wydzielanych przez komoacuterki czego nie uwzgldnia model DLVO [3] Naley podkreli take e adhezja L lactis do szkła była mniejsza ni do polistyrenu Flint i wsp [9] okrelili wydajno adhezji bakterii Streptococcus thermophilus do szkła na poziomie 107 jtkcm2 i była ona wiksza ni do roacutenych rodzajoacutew stali kwasoodpornych Studia nad adhezj omiu szczepoacutew bakterii nalecych do rodzajoacutew Escherichia Burkholderia Pseudomonas i Bacillus do szkła borosilikonowego wykazały e wydajno adhezji wynosiła 105ndash107 jtkcm2 [14]

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni membrany karboksymetylocelulozowej kolagenu i elatyny

W kolejnym etapie dowiadcze okrelono adhezj badanych mikroorganizmoacutew do powierzchni membrany wykonanej z karboksymetylocelulozy lub z kolagenu Kontakt bakterii z obu powierzchniami trwał 1 h Wyniki tych bada przedstawiono w tab 2

Uzyskane dane wskazuj e wszystkie trzy badane szczepy probiotyczne wykazały zdolno do przyczepienia si zaroacutewno do karboksymetylocelulozy jak i do kolagenu Poroacutewnujc obie powierzchnie naley stwierdzi e adhezja do karboksymetylocelulozy była zdecydowanie wiksza ni do kolagenu Obserwacja ta dotyczyła szczegoacutelnie L rhamnosus GG gdy przyczepno tych bakterii do karboksymetylocelulozy była 25-krotnie wiksza od przyczepnoci do kolagenu W przypadku L casei Shirota roacutenica była 10-krotna Najmniejsz przyczepno do kolagenu wykazał szczep L acidophilus Wiksza przyczepno bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy moe by tłumaczona wiksz porowatoci jego powierzchni Ciekawe badania nad adhezj bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus prowadzili Aleljun i wsp [1] Przetestowali oni przyczepno ponad stu szczepoacutew bakteryjnych do kolagenu typu I i wykazali ze zdolno t wykazało ok 75 badanych szczepoacutew w tym roacutewnie szczepy nalece do gatunkoacutew L casei L acidophilus i L rhamnosus Autorzy ci wskazali take na zaleno midzy właciwociami adhezyjnymi a wiekiem kultury u niektoacuterych szczepoacutew Maksimum przyczepnoci obserwowali we wczesnej fazie stacjonarnej Nieznaczny wpływ na adhezj bakterii miała take poywka hodowlana i jej pH Autorzy ci zwracaj uwag na powszechn zdolno pałeczek mlekowych do adhezji do kolagenu co jest cech inwazyjnych szczepoacutew bakterii chorobotwoacuterczych Zwracaj oni przy tym uwag na fakt e badane przez nich szczepy nie przyczepiały si do fibronektyny

T a b e l a 2 Adhezja bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy i kolagenu Bacterial adhesion to carboxymethylcellulose and collagen surfaces

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 91

Karboksymetyloceluloza Carboxymethylcellulose

Kolagen Collagen

L casei Shirota 12568 (plusmn 1756) 1211 (plusmn 98) L acidophilus LC1 4764 (plusmn 1430) 737 (plusmn 56) L rhamnosus GG 36953 (plusmn 4680) 1474 (plusmn 102)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Proacuteba przeprowadzenia dowiadcze nad adhezj bakterii do elatyny nie powiodła si z uwagi na trudnoci w uzyskaniu struktury elowej w temperaturze 20ordmC i 37ordmC

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu karagenowego

Dogodn powierzchni do adhezji bakterii mog by obok kolagenu take inne hydroele W zwizku z tym w pracy przebadano zdolno bakterii mlekowych do zasiedlania karagenu W badaniach tych uwzgldniono roacuteny czas ekspozycji oraz roacuten gsto hydroelu Wyniki tych dowiadcze przedstawiono w tab 3

Przyczepno badanych szczepoacutew bakterii do karagenu naley oceni jako mał rzdu 2-4 cykli logarytmicznych w przeliczeniu na 1 cm2 Odnosi si to szczegoacutelnie do adhezji szczepoacutew L acidophilus LC1 i L rhamnosus GG do 1 elu karagenowego Wyniki bada wskazuj jednak e du rol w adhezji odgrywa czas kontaktu bakterii z zasiedlan powierzchni oraz gsto stosowanego elu Przy zastosowaniu 1 karagenu w pierwszych dwoacutech godzinach ekspozycji liczba przyczepionych bakterii była podobna jednak po 8 h obserwowano znaczcy wzrost adhezji

Wraz ze wzrostem gstoci elu wyrany był wzrost liczby przyczepionych bakterii Podobn zaleno odnotowano w stosunku do czasu ekspozycji gdy wydłuenie kontaktu bakterii z powierzchni karagenu zwikszyło liczb zwizanych z ni komoacuterek Do wynikoacutew tych naley jednak podej z pewn ostronoci bowiem zwikszenie liczebnoci bakterii na powierzchni karagenu po 8 h inkubacji moe by wynikiem rozmnaania si bakterii ktoacutere przyczepiły si do tej powierzchni w pocztkowym okresie Sugeruje to brak roacutenic w adhezji do 1 elu midzy 1 i 2 h ekspozycji jednake wyniki uzyskane przy zasiedlaniu 3 elu wydaj si tej hipotezie zaprzecza gdy roacutenice w liczbie zwizanych komoacuterek miedzy 1 a 8 h ekspozycji s bardzo małe

T a b e l a 3

Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni karagenu The effect of gel concentration and exposure time on the bacterial adhesion to a carrageenan surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

92 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

1 h 2 h 8 h

1 karagen

1 carrageenan L casei Shirota 145 (plusmn 12) 146 (plusmn 15) 711 (plusmn 68)

L acidophilus LC1 33 (plusmn 5) 39 (plusmn 7) 375 (plusmn 31) L rhamnosus GG 26 (plusmn 4) 26 (plusmn 3) 230 (plusmn 19)

2 karagen

2 carrageenan L casei Shirota 439 (plusmn 40) 684 (plusmn 59) 1684 (plusmn 113)

L acidophilus LC1 592 (plusmn 43) 948 (plusmn 102) 1263 (plusmn 120) L rhamnosus GG 355 (plusmn 32) 1250 (plusmn 94) 1559 (plusmn 126)

3 karagen

3 carrageenan L casei Shirota 1440 (plusmn 105) 1487 (plusmn 100) 1531 (plusmn 150)

L acidophilus LC1 853 (plusmn 62) 1238 (plusmn 109) 2171(plusmn 113) L rhamnosus GG 753 (plusmn 33) 1341 (plusmn 110) 2421 (plusmn 201)

(plusmn) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu alginianowego

Drugim badanym hydroelem rolinnym był alginian Dowiadczenia objły dwie zmienne stenie alginianu oraz czas ekspozycji W przypadku alginianu zalenoci nie były tak jednokierunkowe jak to miało miejsce w przypadku karagenu niemniej odnotowano wiele podobiestw W zdecydowanej wikszoci przypadkoacutew zwikszenie stenia alginianu z 05 do 1 spowodowało zwikszenie liczby bakterii ktoacutere uległy adhezji (tab 4)

Wpływ czasu ekspozycji na adhezj bakterii był ju bardziej złoony Na ogoacuteł obserwowano zwikszenie adhezji w drugiej godzinie ekspozycji natomiast po 8 h liczba przyłczonych komoacuterek wyranie si zmniejszała i to wielokrotnie Trudno wskaza przyczyn tego zjawiska albowiem w literaturze nie ma informacji o szkodliwym działaniu alginianu na komoacuterki bakteryjne a polimer ten jest powszechnie uywany jako nonik do immobilizacji mikroorganizmoacutew Mona jedynie przypuszcza e pewn rol w osłabieniu adhezji mogła odgrywa translokacja jonoacutew dwuwartociowych wapnia i magnezu z powierzchni kontaktu w głb hydroelu Jony te s odpowiedzialne za stabilizacj struktury elowej alginianu

T a b e l a 4 Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni alginianu The effect of gel concentration and time exposition on the bacterial adhesion to an alginate surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 93

1 h 2 h 8 h 05 alginian 05 alginate

L casei Shirota 172 (plusmn 10) 407 (plusmn 38) 58 (plusmn 7) L acidophilus LC1 692 (plusmn 41) 809 (plusmn 74) 53 (plusmn 5) L rhamnosus GG 245 (plusmn 21) 602 (plusmn 53) 87 (plusmn 4)

1 alginian 1 alginate L casei Shirota 222 (plusmn 21) 505 (plusmn 51) 305 (plusmn 30)

L acidophilus LC1 689 (plusmn 39) 739 (plusmn 62) 192 (plusmn 18) L rhamnosus GG 499 (plusmn 27) 405 (plusmn 38) 226 (plusmn 20)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Pomimo odmiennej charakterystyki morfologicznej i funkcjonalnej obu linii komoacuterkowych przeprowadzone dowiadczenia wykazały e przyczepno bakterii do badanych tkanek jest zbliona (tab 5) Najwiksze zroacutenicowanie wykazał szczep L

T a b e l a 5 Adhezja bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego Bacterial adhesion to intestinal epithelial cells

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni nabłonka (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to intestinal epithelial cells (after 1h)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Caco-2 HT-29 L casei Shirota 4328 (plusmn 1500) 3490 (plusmn 750)

L acidophilus LC1 10427 (plusmn 1600) 10680 (plusmn 2510) L rhamnosus GG 74211 (plusmn 7800) 6980 (plusmn 2931)

rhamnosus GG ktoacuterego adhezja do linii Caco-2 była 10-krotnie wiksza ni w stosunku do linii HT-29 Wynika z tego e ten sam mikroorganizm moe wykazywa zupełnie odmienne zdolnoci do przyczepiania si do poszczegoacutelnych linii komoacuterek nabłonkowych Najmniejszymi właciwociami adhezyjnymi odznaczał si L casei Shirota W poroacutewnaniu do pozostałych rodzajoacutew powierzchni bakterie probiotyczne silniej adherowały do komoacuterek nabłonkowych a liczba komoacuterek przyczepionych do 1 cm2 powierzchni tkanki sigała 3ndash4 cykli logarytmicznych bakterii

Wnioski

1 Wykazano brak adhezji badanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do polistyrenu a ich przyczepno do szkła była duo mniejsza ni innych gatunkoacutew mikroorganizmoacutew

94 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

2 Na przyczepno bakterii probiotycznych wpływ wywierał czas ekspozycji oraz stenie stosowanych hydroeli

3 Poroacutewnanie efektywnoci przyłczania komoacuterek bakteryjnych do roacutenych powierzchni stałych i odniesienie rezultatoacutew tych bada do danych uzyskanych w badaniach nad adhezj komoacuterek bakteryjnych do nabłonka jelitowego in vitro jest trudne bowiem wystpuje zroacutenicowanie w adhezji bakterii ju na poziomie linii komoacuterek nabłonka jelitowego Trudno w tym przypadku okreli ktoacutera z tych linii jest bardziej reprezentatywna dla warunkoacutew in vivo

4 Najbardziej zblione wyniki do adhezji na Caco-2 i HT-29 stwierdzono w przypadku adhezji na membranie karboksymetylocelulozowej chocia nie moe by ona uznana jako model zbliony do modelu nabłonka jelitowego

Praca naukowa finansowana ze rodkoacutew Ministra Nauki w latach 1999ndash2004 jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN020P06199901

Literatura

[1] Aleljung P Paulsson M Emoumldy L Andersson M Naidu AS Wadstroumlm T Collagen binding by

lactobacilli Curr Microbiol 1991 23 33-38 [2] An YH Friedman RJ Laboratory methods for studies of bacterial adhesion J Microbiol Meth

1997 30 141-152 [3] Azeredo J Visser J Oliviera R Exopolymers in bacterial adhesion interpretation in terms of

DLVO and XDLVO Coll Surf 1999 14 141-148 [4] Blum S Renerio R Schirin EJ Crittenden R Mattila-Sandholm T Ouwehand AC Salminen S

von Wright A Saarela M Collins K Adhesion studies for probiotics need for validation and refinement Trends Food Sci Technol 1999 10 405-410

[5] Boonaert ChJP Dufrene YF Derclaye SR Rouxhet PG Adhesion of Lactococcus lactis to model substrata direct study of the interface Coll Surf B Biointerfaces 2001 22 171-182

[6] Bower CK McGuire J Daeschel MA The adhesion and detachment of bacteria and spores on food-contact surfaces Trend Food Sci Technol 1996 7 152-157

[7] Fleischer M Przondo-Mordarska A Adhezyny pałeczek z rodzaju Acinetobacter Med Dowiad Mikrobiol 1998 50 229-237

[8] Fleming HC Wingender J Relevance of microbial extracellular polymeric substances (EPSs) ndash Part I Structural and ecological aspects Water Sci Technol 2001 43 1-8

[9] Flint SH Brooks JD Bremer PJ Properties of the stainless steel substrate influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci J Food Eng 2000 43 235-242

[10] Hermansson M The DLVO theory in microbial adhesion Coll Surf 1999 14 105-119 [11] Jasiski A Kilarski W Ultrastruktura komoacuterki WSiP Warszawa 1987 [12] Krajewska-Pietrasik D Roacutealska B Roacutealski A Adhezja bakteryjna w wietle najnowszych

danych Post Mikrob 1993 32 271-287 [13] Kunicki-Goldfinger WJ ycie bakterii Wyd Nauk PWN Warszawa 1998 [14] Li B Logan BE Bacterial adhesion to glass and metal-oxide surfaces Coll Surf 2004 36 81-90 [15] Liu Y-Q Liu Y Tay J-H The effects of extracellular polymeric substances on the formation and

stability of biogranules Appl Microbiol Biotechnol 2004 65 143-148 [16] Lyndersen BK Drsquoeila NA Bioprocess Engineering Systems Equipment and Facilities Ed Jon

Wileyamp Sons New York 1994

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 95

[17] Otto K Elwing H Hermansson M The role of type 1 fimbrie in adhesion of Escherichia coli to hydrophilic and hydrophobic surfaces Coll Surf 1999 15 99-111

[18] Rijnaarts HHM Norde W Bourer EJ Bacterial adhesion under static and dynamic condition Appl Environ Microbiol 1993 59 3255-3265

[19] Salminen S Ouwehand A Benno Y Lee YK Probiotics how should they be defined Trends Food Sci Technol 1999 10 107-110

[20] Salyers A A Whitt D Mikrobiologia Roacutenorodno chorobotwoacuterczo i rodowisko Wyd Nauk PWN Warszawa 2003

[21] Shortt C The probiotic century historical and current perspectives Trends Food Sci Technol 1999 10 411-417

[22] Strus M Kukla G Ruraska-Smutnicka D Przondo-Morderska A Heczko P Właciwoci powierzchniowe bakterii z rodzaju Lactobacillus Adherencja do linii komoacuterkowej Med Dow Mikrob 2001 53 253-258

[23] Tsuneda S Aikawa H Hayashi H Yuasa A Hirata A Extracellular polymeric substances responsible for bacterial adhesion onto solid surface FEMS Microbiol Lett 2003 223 287-292

[24] Van Oss CJ Interfacial forces in aqueous media Ed Marcel Dekker New York 1994

SEARCHING FOR SIMPLE MODELS TO STUDY THE ADHESION OF PROBIOTIC

BACTERIA

S u m m a r y

Comparative studies were performed on the possibility of replacing intestinal epithelial cells by some other simplified models for the purpose of examining the adhesion of probiotic bacteria The adhesion of Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 and Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 to surfaces of alginate carrageenan gelatin collagen glass polystyrene carboxymethylcellulose and to intestinal epithelial cells (Caco-2 and HT-29 lines) were tested

Among the examined solid surfaces the highest degree of adhesion was observed in the case of carboxymethylcellulose and collagen In the majority of experimental variants the number of bacterial cells adhering to surfaces increased parallel to the time of their contacting a solid surface Additionally there were stated differences in the cell adhesion to hydrogels showing varying concentration rates On the basis of the experiments performed it is possible to state that the adhesion degree of probiotic bacteria to various inorganic and organic surfaces is a parameter that depends on the strain of a microorganism Among all the simplified models applied in the studies in question no one was marked by an adhesion rate comparable to the adhesion of intestinal epithelial cells Caco-2 and HT-29 which are nowadays used as a major model in vitro while investigating the adhesion of probiotic bacteria

Key words adhesion Lactobacillus alginate carrageenan collagen carboxymethylcellulose

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 97 ndash 107

ELBIETA DŁUEWSKA KAMILA LICHOCKA

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na

stabilno emulsji napojowych Stabilno okrelano na podstawie pomiaru wielkoci czstek fazy olejowej metod turbidymetryczn

mikrometryczn i dyfrakcji laserowej Mierzono roacutewnie potencjał zeta emulsji Stabilno emulsji zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wiksza w poroacutewnaniu z proacutebkami

emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem pojedynczych preparatoacutew

Słowa kluczowe emulsja napojowa stabilno aromat czynnik obciajcy emulgator

Wprowadzenie

Emulsje aromatoacutew stosowane w przemysłowej produkcji napojoacutew bezalkoholowych nale do emulsji typu olej w wodzie Produkowane s w formie skoncentrowanej a nastpnie rozcieczane s w roztworze cukru w celu otrzymania napoju Emulsje w formie skoncentrowanej oraz napoje z nich otrzymane powinny charakteryzowa si wysokim stopniem stabilnoci [16]

Stabilno emulsji aromatoacutew (napojowych) jest problemem technologicznym wystpujcym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych

Typowa emulsja z ktoacuterej otrzymywane s napoje bezalkoholowe zawiera aromat czynnik obciajcy w fazie olejowej oraz emulgator kwas spoywczy konserwant i barwnik w fazie wodnej [1 4] Substancje aromatyczne naturalne i identyczne z naturalnymi s podstawowymi i niezbdnymi składnikami napojoacutew bezalkoholowych

Dr in E Dłuewska mgr in K Lichocka Katedra Technologii ywnoci SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-787 Warszawa

98 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wikszo dodawanych aromatoacutew to olejki eteryczne głoacutewnie cytrusowe [7] Olejki cytrusowe mog by pozbawione terpenoacutew poprzez ekstrakcj roztworami wodno-alkoholowymi lub na drodze destylacji proacuteniowej [3 12]

Rol emulgatoroacutew i stabilizatoroacutew emulsji napojowych mog pełni hydrokoloidy Najczciej stosowanym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych hydrokoloidem jest guma arabska otrzymywana z drzew Acacia senegal i Acacia seyal [2 5 14]

Niestabilno emulsji jest wynikiem procesoacutew fizycznych polegajcych na zwikszaniu si wielkoci czstek co zwizane jest z flokulacj dojrzewaniem Oswalda lub koalescencj oraz migracji czstek prowadzcej do mietankowania lub sedymentacji [8] Obnienie stabilnoci emulsji z termodynamicznego punktu widzenia oznacza wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej Zatem wielko czstek fazy rozproszonej i czsto wystpowania czstek o danej wielkoci mona traktowa jako miar stabilnoci emulsji [13] Ograniczenie tempa procesoacutew destabilizujcych emulsje aromatoacutew mona osign poprzez właciwy doboacuter emulgatora uzyskanie odpowiedniego stopnia dyspersji zminimalizowanie roacutenic w gstoci faz poprzez dodatek czynnika obciajcego do fazy olejowej oraz zwikszenie lepkoci fazy cigłej czego konsekwencj jest zmniejszenie ruchliwoci czstek fazy zdyspergowanej [1 9]

Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na stabilno emulsji napojowych

Materiał i metody bada

W badaniach zastosowano preparat Valgum (mieszanina roacutenych odmian gumy arabskiej) Valspray A (suszona rozpyłowo i oczyszczona kordofanem guma arabska) Valdamar (oczyszczona i odwoniona guma damara) Valrosin D (estryfikowana kalafonia) firmy Valmar modyfikowan skrobi (Purity Gum 2000) firmy National Starch and Chemical olejek cytrynowy zwykły olejek cytrynowy bezterpenowy aromat cytrynowy w formie roztworu w glikolu propylenowym firmy Pollena Aroma SA benzoesan sodu i kwas cytrynowy firmy Orffa Food Eastern Europe

Emulsje otrzymywano zgodnie z receptur 10 aromatu 8 czynnika obciajcego 8 lub 12 emulgatora 01 benzoesanu sodu 03 kwasu cytrynowego oraz woda destylowana do 100 Emulgatory dyspergowano przez 30 min przy uyciu mieszadła laboratoryjnego typu RW 20 DZW firmy JankeampKunkle w wodzie o temp 20oC (skrobia modyfikowana) lub 40oC (guma arabska) w ktoacuterej rozpuszczono benzoesan sodu nastpnie dodawano kwas cytrynowy Faz wodn zawierajc gum arabsk pozostawiano na 24 godz w celu uwodnienia emulgatora Preemulsje sporzdzano mieszajc faz wodn i olejow (aromat i czynnik obciajcy) przez 10 min mieszadłem laboratoryjnym przy prdkoci 1700 obrmin Emulsje otrzymywano stosujc homogenizacj dwustopniow przy uyciu homogenizatora typu APV-1000 firmy APV przy cinieniu 450150 baroacutew

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 99

Oceniajc stabilno emulsji metod mikrometryczn wyznaczano redni wielko czstek fazy rozproszonej emulsji (L) stosujc mikroskop optyczny Studar Lab połczony z kamer video Oscar-35 firmy Mintron Kropl emulsji umieszczano na szkiełku podstawowym i obserwowano przy powikszeniu 1000 x Obraz emulsji uzyskiwano przy uyciu programoacutew komputerowych Muliscan v 608 firmy Scanning Systems i Mocha v 1210 firmy Jadel Scientific

Ocena stabilnoci emulsji metod turbidymetryczn [11] polegała na pomiarze absorbancji rozcieczonych proacutebek emulsji w stosunku 11000 Wykonywano pomiary absorbancji przy długociach fali 400 660 i 800 nm uywajc spektrofotometru Helios (Unicam) Jako stopie zmtnienia oznaczano absorbancj przy dł fali 660 nm za ze stosunku absorbancji przy długociach fali 800 i 400 nm wyznaczano indeks wielkoci czstek (R)

Analiz wielkoci czstek fazy rozproszonej wykonywano metod dyfrakcji laserowej przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern

Potencjał elektrokinetyczny okrelany jako potencjał zeta () oznaczano przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern w oparciu o elektroforez Elektroforetyczne oznaczanie potencjału prowadzono w rodowisku wodnym o pH w zakresie od 35 do 45

Test przechowalniczy prowadzono w temp 20 plusmn 2oC przy dostpie wiatła dziennego Rozwarstwienie emulsji przechowywanej przez 12 tygodni w szklanych słojach uznawano za objaw niestabilnoci emulsji

Analiz statystyczn wynikoacutew stosujc jednoczynnikow analiz wariancji prowadzono wykorzystujc program Statgraphics Plus firmy Graphics Corporation

Wyniki i dyskusja

Dua roacutenica gstoci olejkoacutew eterycznych stanowicych faz olejow emulsji aromatoacutew i roztworu cukru (ok 1040 gcm3) w ktoacuterym rozcieczana jest emulsja w celu otrzymania napoju moe prowadzi do zjawiska mietankowania czyli pojawienia si w napojach tzw bdquoobrczkirdquo wiadczcej o niestabilnoci emulsji zaroacutewno w formie skoncentrowanej jak i rozcieczonej [15] Gsto fazy olejowej emulsji aromatoacutew bez dodatku czynnika obciajcego wynosiła od 0850 do 0890 gcm3 Bezterpenowy olejek eteryczny charakteryzował si wiksz gstoci w poroacutewnaniu z naturalnym olejkiem eterycznym oraz roztworem glikolowym aromatu (tab 1) Dodatek czynnika obciajcego spowodował wzrost gstoci wszystkich analizowanych aromatoacutew Poroacutewnujc efektywno działania zastosowanych substancji stwierdzono e proacutebki z dodatkiem estryfikowanej kalafonii charakteryzowały si nieznacznie wiksz gstoci w poroacutewnaniu z analogicznymi proacutebkami do ktoacuterych dodano gum damara (tab 1) Jednak roacutenice w gstociach omawianych proacutebek były na tyle małe e nie powinny powodowa roacutenic w stabilnoci emulsji

T a b e l a 1

100 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na gsto i wielko czstek fazy olejowej emulsji napojowych Effect of weighing agent on density and particle size of oil phase beverage emulsions

rednia wielko czstek fazy rozproszonej (L) [microm]

Mean particle size of dispersed phase (L)

Czynnik obciajcy

Weighing agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

Gsto fazy olejowej

Density of oil phase

[gcm-3]

bezporednio po otrzymaniu immediately

after obtaining

po 12 tygodniach after 12 weeks

olejek naturalny essential oil

0847a 078d 100c

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0887b 054b 112c Brak

Lack

aromat glikolowy glycol aroma

0848a 060c 100c

olejek naturalny essential oil

0952e 050b 078b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0984f 052b 080b

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters aromat glikolowy

glycol aroma 0946d 062c 079b

olejek naturalny essential oil

0928c 051b 074b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0952e 032a 081b Guma damara

Damar gum

aromat glikolowy glycol aroma

0936c 038a 056a

Objanienia Explanatory notes Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Stabilno emulsji jest tym wiksza im mniejsze s kuleczki olejowe Emulsje

zawierajce odpowiedni emulgator i czynnik obciajcy nie powinny ulec rozwarstwieniu jeli rednica kuleczek olejowych wynosi poniej 1 microm [1]

Na podstawie wynikoacutew pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod mikrometryczn (tab 1) stwierdzono e w emulsjach bez dodatku czynnika obciajcego rednia wielko kuleczek olejowych bezporednio po otrzymaniu emulsji wynosiła od 054 do 078 microm Najmniejsze kuleczki olejowe zaobserwowano w proacutebkach z bezterpenowym olejkiem eterycznym W proacutebkach w ktoacuterych zastosowano czynnik obciajcy czstki fazy rozproszonej były mniejsze ni w

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 101

emulsjach bez dodatku tego czynnika Nadal najmniejszymi wielkociami czstek fazy rozproszonej charakteryzowały si proacutebki z bezterpenowym olejkiem eterycznym Po 12 tygodniach przechowywania rednia wielko kuleczek olejowych w emulsjach zawierajcych czynnik obciajcy wynosiła poniej 080 microm Tak wic warunek stabilnoci emulsji zaproponowany przez Buffo i Reinecciusa [1] został w tych emulsjach spełniony Emulsje otrzymane bez dodatku czynnika obciajcego po 12 tygodniach przechowywania charakteryzowały si redni wielkoci czstek fazy olejowej wiksz ni 100 microm i uległy rozwarstwieniu (tab 2) Poroacutewnujc efektywno działania estryfikowanej kalafonii i gumy damara nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek fazy rozproszonej po 12 tygodniach przechowywania Mona zatem stwierdzi e oba preparaty w podobnym stopniu ograniczały wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej a tym samym stabilizowały emulsj

T a b e l a 2

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na stabilno emulsji napojowych Effect of weighing agent on stability of beverage emulsions

Indeks wielkoci czstek fazy

rozproszonej (R) Size index of

dispersed phase (R)

Stopie zmtnienia emulsji

Opacity of emulsion

Czynnik obciajcy Weighing

agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12 0 12

Rozwarstwienie emulsji

(po 12 tyg) Breakdown of

emulsion (after 12 weeks)

Brak Lack

0504b 0778b 0365a 0353a TakYes

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters 0338a 0363a 0728b 0682b NieNo

Guma damara Damar gum

olejek naturalny essential oil

0345a 0394a 0894c 0603b NieNo

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Indeks wielkoci czstek fazy rozproszonej moe by roacutewnie wska13nikiem stabilnoci emulsji Wzrost wartoci indeksu wiadczy o tworzeniu si wikszych agregatoacutew kuleczek olejowych [11] Wyniki pomiaru indeksu wielkoci czstek fazy rozproszonej (tab 2) w pełni potwierdziły stwierdzenia sformułowane na podstawie pomiaroacutew mikrometrycznych Proacutebki z dodatkiem czynnika obciajcego charakteryzowały si mniejszymi wartociami indeksu w poroacutewnaniu z proacutebkami bez

102 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

czynnika obciajcego zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania

Wanym wyroacutenikiem sensorycznym napojoacutew jest ich zmtnienie im jest ono wiksze tym napoje w wikszym stopniu przypominaj naturalne soki owocowe Jednoczenie stopie zmtnienia emulsji napojowej moe by miar wielkoci czstek fazy olejowej i tym samym stabilnoci emulsji Zmiany stopnia zmtnienia emulsji mog by sygnałem zmniejszania si iloci kuleczek olejowych w emulsji poprzez łczenie si mniejszych kuleczek w wiksze i tym samym wskazywa na spadek stabilnoci emulsji [11]

Najwikszym zmtnieniem bezporednio po otrzymaniu charakteryzowała si proacutebka zawierajca gum damara ndash 089 nieco mniejszym zmtnieniem charakteryzowała si emulsja z estryfikowan kalafoni ndash 073 natomiast proacutebki bez dodatku czynnika obciajcego wykazywały znacznie mniejsze zmtnienie (tab 2) Po 12 tygodniach przechowywania nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia emulsji z dodatkiem gumy damara i estryfikowanej kalafonii Jednak nadal proacutebki zawierajce czynnik obciajcy miały znacznie wiksze zmtnienie w poroacutewnaniu z proacutebkami bez tego czynnika Tak wic preparaty gumy damara i estryfikowanej kalafonii nie tylko zwikszały gsto fazy olejowej ale roacutewnie pełniły funkcj czynnika zmtniajcego

Wielko dodatku emulgatora ustalono na podstawie wczeniejszych bada [6] Zastosowanie w charakterze emulgatora i zarazem stabilizatora emulsji mieszaniny gum arabskich w iloci 8 oraz skrobi modyfikowanej w iloci 12 pozwoliło na otrzymanie emulsji stabilnych co najmniej przez 12 tygodni (tab 4) Natomiast w przypadku zastosowania mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej (preparat Valgum) otrzymano emulsj mniej stabiln ktoacutera rozwarstwiła si przed upływem 3 miesicy Analiza rozkładu wielkoci czstek fazy olejowej bezporednio po otrzymaniu emulsji nie wykazała istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek (tab 3) Uzyskane wyniki mog sugerowa e analizowane emulsje powinny charakteryzowa si podobn stabilnoci Potwierdzeniem takiego stwierdzenia były wyniki pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod dyfrakcji laserowej przeprowadzonego po 5 miesicach przechowywania emulsji napojowych rednie wielkoci czstek były nawet nieznacznie mniejsze w przypadku emulsji niestabilnej w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji stabilnych (tab 3)

T a b e l a 3 Wpływ rodzaju aromatu i emulgatora na potencjał zeta i wielko czstek fazy rozproszonej emulsji Effect of flavour and emulsifier types on zeta potentials and particle size of dispersed phase

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 103

rednia wielko czstek Mean particle size [microm] Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

(L) 0 5

Potencjał Potential

[mV]

naturalny olejek eteryczny essential oil

051c 172

- 412

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 358

- 398 Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8]

aromat glikolowy glycol aroma

038b 162

- 392

naturalny olejek eteryczny essential oil

041b 099 - 161

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

042b 106

- 140 Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

044b 148

- 189

naturalny olejek eteryczny essential oil

058c 089

- 295

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

078e 108

- 266

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

062d 121 - 308

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 5 ndash po 5 miesicach after 5 months Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

W celu wyjanienia przyczyny niestabilnoci emulsji emulgowanej mieszanin skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej zmierzono potencjał elektrokinetyczny analizowanych proacutebek emulsji Warto potencjału zeta proacutebek stabilizowanych mieszanin gum arabskich wynosiła od -398 mV do -412 mV (tab 3) Według danych literaturowych jeeli potencjał zeta emulsji stabilizowanych gum arabsk jest mniejszy od -30 mV lub wikszy od 30 mV mona spodziewa si e taka emulsja bdzie stabilna [1] W przypadku emulsji stabilizowanych skrobi modyfikowan potencjał w granicach od -140 do -189 mV umoliwił otrzymanie stabilnej emulsji Mona to wyjani tym e w przypadku skrobi dominujcym mechanizmem stabilizacji emulsji s oddziaływania przestrzenne std siły elektrostatyczne nie odgrywaj istotnej roli w stabilizacji emulsji [4] W przypadku gumy arabskiej stabilizacja przestrzenna i elektrostatyczna przebiegaj roacutewnolegle lecz obecno w niej grup funkcyjnych majcych ładunek ujemny wskazuje na bardziej istotn rol oddziaływa elektrostatycznych w stabilizacji emulsji gum arabsk [5 10]

T a b e l a 4

104 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Stopie zmtnienia oraz wyniki testu przechowalniczego emulsji napojowych The opacity of beverage emulsions and results of a storage test

Stopie zmtnienia Opacity Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12

Rozwarstwienie emulsji po 12 tyg

Breakdown of emulsion after 12

weeks naturalny olejek eteryczny

essential oil 089f 060d -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

069d 057c -

Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8] aromat glikolowy

glycol aroma 077e 058c -

naturalny olejek eteryczny essential oil

065c 058c -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

030a 030a - Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

061c 045b -

naturalny olejek eteryczny essential oil

063c 053c +

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 031a +

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

043b 045b +

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005) Prawdopodobnie niestabilno proacutebek emulsji otrzymanych z dodatkiem mieszaniny skrobi i gumy arabskiej była spowodowana zbyt mał wartoci bezwzgldn potencjału zeta (od -266 do -308 mV) w poroacutewnaniu z wymagan wartoci potencjału emulsji z dodatkiem gumy arabskiej

Analiz wpływu rodzaju aromatu na stabilno emulsji przeprowadzono na podstawie pomiaroacutew wielkoci czstek fazy olejowej oraz potencjału zeta Bezporednio po otrzymaniu najmniejsze kuleczki olejowe stwierdzono w emulsji z dodatkiem bezterpenowego olejku eterycznego i stabilizowanej gum arabsk (tab 3) Niemniej w trakcie przechowywania w proacutebkach emulsji z dodatkiem olejku bezterpenowego zaobserwowano najwikszy przyrost wielkoci czstek fazy olejowej Po 5 miesicach przechowywania emulsje z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego charakteryzowały si mniejszymi czstkami fazy rozproszonej w poroacutewnaniu

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 105

z proacutebkami z dodatkiem olejku bezterpenowego Natomiast w emulsjach z dodatkiem roztworu aromatu w glikolu propylenowym rednia wielko czstek była podobna lub nieco wiksza (w zalenoci od zastosowanego emulgatora) ni w emulsjach z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego Dodatek bezterpenowego olejku eterycznego pomimo e uzyskano emulsj charakteryzujc si najmniejszymi czstkami fazy rozproszonej bezporednio po otrzymaniu nie spowodował poprawy stabilnoci emulsji w poroacutewnaniu z proacutebkami do ktoacuterych dodano naturalny olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym

Najmniejszy a zarazem najbardziej korzystny z punktu widzenia stabilnoci emulsji potencjał zeta stwierdzono w przypadku zastosowania naturalnego olejku eterycznego (tab 3) Wyniki przedstawione w tab 3 pozwalaj przypuszcza e bardziej stabilne emulsje mona otrzyma stosujc naturalny olejek eteryczny ni olejek bezterpenowy niemniej stabilno emulsji w duo wikszym stopniu uzaleniona była od rodzaju zastosowanego emulgatora

Biorc pod uwag wpływ rodzaju aromatu na stopie zmtnienia emulsji (tab 4) stwierdzono e emulsje z dodatkiem bezterpenowego olejku zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania niezalenie od rodzaju zastosowanego emulgatora charakteryzowały si najmniejszym stopniem zmtnienia W przypadku proacutebek z dodatkiem olejku naturalnego i proacutebek z dodatkiem aromatu glikolowego bezporednio po otrzymaniu emulsji nie stwierdzono istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia lecz w czasie przechowywania proacutebki z dodatkiem aromatu glikolowego stawały si bardziej klarowne

Wnioski

1 Stabilno emulsji aromatoacutew zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wysza w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych

2 Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji

3 Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem samej gumy arabskiej lub skrobi modyfikowanej

Prac zrealizowano w ramach grantu KBN nr 0747P06200325

Literatura

106 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

[1] Buffo R Reineccius G Beverage emulsions and the utilization of gum acacia as emulsifierstabilizer Perfumer amp Flavorist 2000 JulyAugust (25) 24-44

[2] Buffo R A Reineccius G A Oehlert G W Influence of time-temperature treatments on the emulsifying properties of gum acacia in beverage emulsions J Food Eng 2002 51 341-345

[3] Brud W Formy handlowe aromatoacutew spoywczych ndash cz II Przem Piek Cuk 1995 1 (43) 14-16

[4] Chanamai R McClements DJ Depletion flocculation of beverage emulsions by gum arabic and modified starch J Food Sci 2001 366 457-463

[5] Dickinson E Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systens Food Hydrocolloids 2003 17 25-39

[6] Dłuewska E Panasiewicz M Leszczyski K Wpływ wybranych emulgatoroacutew polisacharydowych na stabilno emulsji aromatoacutew Mat III Krajowego Sympozjum nt Naturalne i syntetyczne produkty zapachowe Politechnika Łoacutedzka Łoacuted13 2003 s 24

[7] Hopkins G Flavourings and emulsions In Formulation and production of carbonated soft drinks - red A J Mitchell Chapman amp Hall 1990 pp 81-89

[8] Huang X Kakuda Y Cui W Hydrocolloids in emulsions particle size distribution and interfacial activity Food Hydrocolloids 2001 15 533-542

[9] Horne D S Hermar Y Light scattering and rheological studies of emulsion system In Emulsifiers Functionality and applications - red K Berger RJ Hamiltona SCI London 1998 pp 14-18

[10] Jayme ML Dunstan DE Gee ML Zeta potentials of gum arabic stabilised oil in water emulsions Food Hydrocolloids 1999 13 459-465

[11] Kaufman VR Garti N Effect of cloudy agents on the stability and opacity of cloudy emulsions for soft drinks J Food Techn 1984 19 255-261

[12] Krug H Flavourings for beverages In Flavourings ndash production composition applications regulations - red E Ziegler H Ziegler Wiley-Vch 1998 pp 418-432

[13] McClements DJ Emulsion stability Food Emulsions Principles Practice and Techniques CRC Press LLC 1999

[14] Sanchez Ch Renard D Robert P Schmitt Ch Lefebver J Structure and rheological properties of acacia gum dispersios Food Hydrocolloids 2002 16 257-267

[15] Stauffer CE Emulgatory WNT Warszawa 2001 [16] Tan C-T Wu Holmes J Stability of beverage flavor emulsions Perfumer amp Flavorist 1988 13 23-

41

EFFECT OF SELECTED FLAVOURS AND EMULSIFIERS ON STABILITY OF BEVERAGE EMULSIONS

S u m m a r y

The objective of this study was to evaluate the effect of flavour weighing agent and emulsifier on

stability of beverage emulsions

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 107

The stability was determined basing on the measured particle size of dispersed phase by a turbidity method a micrometric method and a laser light scattering Additionally the potential zeta of emulsions was measured

The stability of emulsions containing natural essential oil was higher if compared with emulsions containing essential oil without terpenes or with a glycol solution of aroma The emulsions were marked by a higher opacity degree and owing to this fact it was possible to obtain beverages with clarity similar to natural juices It was also necessary to add a weighing agent in order to get stable flavour emulsions The rosin esters and the damar gum caused to the same extent an increase in the density of oil phase and consequently in the stability of emulsions The stability of beverage emulsions with a mixture of modified starch and arabic gum added was smaller than the stability of emulsions to which only one of the two preparations was added

Key words beverage emulsions stability flavour weighing agent emulsifier

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabiliza-

cji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na skład tych napojoacutew W doświadczeniu użyto win pochodzących z jednego z polskich zakładoacutew winiarskich białe (jabłkowe) i czerwone (aroniowe) Do klarowania stosowano chitozan niskolepki i chitozan w postaci preparatu Profloc (firmy Begerow) oraz w celu poroacutewnawczym żelatynę ktoacutera jest stosowana powszechnie w winiarstwie Związki te stosowano w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego We wszystkich metodach doboacuter dawek substancji klarujących ustalano na podstawie klarowań proacutebnych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń

Stosowane środki spowodowały w badanych winach zmniejszenie zawartości związkoacutew fenolowych alkoholu oraz azotu ogoacutełem niewielki wzrost pH i spadek kwasowości ogoacutelnej a także niewielkie zmiany zawartości pierwiastkoacutew Nie zaobserwowano istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego ilości i alkaliczności popiołu oraz ocenie sensorycznej Stwierdzono że rozpuszczony chitozan w kombinacji z bentonitem oraz zolem kwasu krzemowego może zastąpić żelatynę jako środek klarujący Przeprowadze-nie stabilizacji jest jednak utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter dawek oddzielnie dla każdego zbiornika

Słowa kluczowe wino klarowanie metody stabilizacji chitozan

Wstęp

Jednym z najważniejszych parametroacutew jakości win jest klarowność Zgodnie z rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi [12] klarowność wina powinna być całkowita bez opalizacji i osadoacutew (z niewielkimi odstępstwami)

Zmętnienia w winach często wywołane są niestabilnymi frakcjami polifenolowy-mi przy czym większa ilość polifenoli występuje w winach czerwonych a mniejsza w winach białych Polifenole ulegają wytrąceniu między innymi poprzez łączenie się z aldehydami powstającymi jako produkty uboczne fermentacji w wyniku utleniania

Prof dr hab W Wzorek dr S Bonin mgr A Basiak Zakład Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wydział Technologii Żywności SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-776 Warszawa

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 109

siarczanoacutew(IV) do siarczanoacutew(VI) uwalnianie aldehydoacutew a także w czasie wtoacuternego zafermentowania Utlenianie garbnikoacutew i barwnikoacutew podczas leżakownia i ich poacuteź-niejsza kondensacja roacutewnież prowadzą do powstawania osadoacutew W celu zabezpiecze-nia przed wytrąceniem związkoacutew polifenolowych stosuje się stabilizację win polegają-cą na usunięciu niestabilnych frakcji polifenolowych Stosowane jest wychładzanie klarowanie żelatyną klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego dodatek żywic poliamidowych (PVPP) klarowanie kazeinianem potasu białkiem jaja kurzego [18]

Zmętnienia białkowe charakterystyczne są dla win gronowych i miodoacutew pitnych Powstawanie zmętnień wywołanych związkami białkowymi zachodzi pod wpływem wielu czynnikoacutew do ktoacuterych zaliczyć można wzajemne odniesienie wartości pH wina i punktu izoelektrycznego białek [13] obecność jonoacutew metali ciężkich [2] temperatu-rę dostęp tlenu oraz zawartość garbnikoacutew [19] Związki garbnikowe inicjują powsta-wanie zmętnień białkowych ponieważ łącząc się z białkami hydrofilowymi powodują ich odwodnienie zmniejszenie rozpuszczalności i w rezultacie wytrącenie [4] Białka niskocząsteczkowe mogą stać się labilne pod wpływem niewielkich ilości garbnikoacutew i jonoacutew metali ciężkich co może prowadzić do ich wytrącenia [2] Stabilizację białkową przeprowadza się stosując obroacutebkę bentonitem klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego ewentualnie z bentonitem lub stabilność zapewnia ultrafil-tracja [1 19]

Stosowane do stabilizacji fizykochemicznej środki nie są jednak doskonałe dla-tego trwa ciągłe poszukiwanie nowych Jednym z takich związkoacutew moacutegłby być chito-zan Firma Begerow oferuje na rynku chitozan w postaci preparatu Profloc i poleca go do klarowania sokoacutew owocowych [1]

Chitozan to biopolimer otrzymywany przez deacetylację chityny ktoacutera jest jed-nym z najbardziej dostępnych łatwo otrzymywanych i odnawialnych polimeroacutew dru-gim (po celulozie) pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie Chitynę uzyskuje się z pancerzy bezkręgowcoacutew i ścian komoacuterkowych grzyboacutew [16] a w Polsce z pance-rzy kryla arktycznego i strun kalmaroacutew [17] Podczas otrzymywania chitozanu stosuje się roacuteżne rodzaje obroacutebki chemicznej i enzymatycznej dzięki czemu można uzyskać roacuteżne pochodne roacuteżniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi [16]

Chitozan jest biodegradowalny nietoksyczny dla zwierząt [16] rozpuszczalny w rozpuszczalnikach kwaśnych a nierozpuszczalny przy pH powyżej 65 ma masę cząsteczkową 10middot103ndash10middot105 Da [8]

Chitozan znajduje zastosowanie w roacuteżnych gałęziach gospodarki W przemyśle spożywczym stosuje się go do klarowania odkwaszania napojoacutew stabilizacji barwy Ponadto można go stosować jako środek teksturotwoacuterczy konserwujący przeciwutle-niający zagęszczający i stabilizujący [16]

110 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Polecany przez firmę Begerow [1] preparat o nazwie Profloc jest to chitozan o masie molekularnej 2middot105 Da i stopniu deacetylacji 76 produkowany ze skorupiakoacutew morskich Profloc ma strukturę kłaczkową a zdolności klarujące zawdzięcza wyso-kiemu ładunkowi dodatniemu W procesie klarowania reaguje ndash podobnie jak żelatyna ndash z polifenolami i innymi koloidami o ładunkach ujemnych Wykazuje znaczną siłę adsorpcji wobec garbnikoacutew i pektyn a także cechuje go duża siła żelowania [1]

Dawki preparatu ustala się na drodze klarowań proacutebnych ponieważ możliwe jest przeklarowanie Firma Begerow poleca rozpuszczanie Proflocu w kwaśnym soku w temp 80ndash90ordmC oraz stosowanie go w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemo-wego Producent zaleca też jak najszybsze zużywanie przygotowanego roztworu co minimalizuje proces denaturacji Proflocu a także ogrzewanie gorącą wodą przewodoacutew dozujących podczas klarowania

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie roz-puszczonej do stabilizacji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na stabil-ność fizykochemiczną i skład tych napojoacutew

Materiał i metody badań

Wina stosowane w badaniach pochodziły z jednego z krajowych zakładoacutew wi-niarskich Były to przemysłowe wina jabłkowe (białe) i aroniowe (czerwone) pobrane z tankoacutew leżakowych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń każda w 3 powtoacuterze-niach

Stosowano następujące środki stabilizujące chitozan niskolepki (lt 200cP) wy-produkowany w Morskim Instytucie Rybackim w Gdyni zgodnie z PN-89A-86850 [9] SIHA Profloc ndash otrzymany z firmy Begerow bentonit ndash NaCalit firmy Erbsloumlh żelatynę winiarską typu A oraz Baykisol-30 firmy Bayer

Metody stabilizacji

Chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Dawki środkoacutew stabilizujących określono metodą proacuteb wstępnych (proacutebne kla-rowanie każdej serii win oddzielnie) Środki klarujące przygotowywano w następujący sposoacuteb 1 roztwoacuter chitozanu ndash 1 g chitozanu rozpuszczano na gorąco (temp 80ndash90oC)

w 100 cm3 05 kwasu cytrynowego Środek dozowano w tej temperaturze 10 zawiesina bentonitu ndash 10 g bentonitu zalewano 100 cm3 wody destylowanej

i pozostawiano na 24 godziny w temperaturze pokojowej do napęcznienia Przed dozowaniem do wina zawiesinę dokładnie mieszano

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 111

3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego otrzymywano przez rozcieńczenie wodą roz-tworu 30 (Baykisol-30) Do pięciu cylindroacutew odmierzano po 100 cm3 wina i do każdego z nich wprowa-

dzano 1 cm3 10 zawiesiny bentonitu Po wymieszaniu wprowadzano na gorąco chi-tozan w dawkach 1 2 3 4 5 cm3 Następnie do każdego cylindra dozowano 30 roz-twoacuter zolu kwasu krzemowego w dawkach odpowiednio 01 02 03 04 05 cm3 Po 24 godzinach wino sączono a przesącz dzielono na dwie części Do jednej dodawano 2ndash3 krople chitozanu a ewentualne zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu zolem kwasu krzemowego do drugiej części dodawano 2-3 krople zolu kwasu krzemowego a zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu chitozanem Wybierano taką dawkę prepa-ratu przy ktoacuterej po dodaniu odczynnikoacutew na przeklarowanie nie obserwowano zmęt-nienia w żadnej z dwoacutech proboacutewek

Ustalone dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wynosiły wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz 2 cm3

30 zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz

2 cm3 30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do poszczegoacutelnych partii wina w kolejności ben-

tonit następnie chitozan a na końcu zol kwasu krzemowego

Preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Klarowanie proacutebne oraz przygotowanie środkoacutew klarujących prowadzono podob-nie jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego Stosowano następujące dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3 30

zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3

30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do wina w kolejności bentonit chitozan zol kwa-

su krzemowego

Żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Doboacuter dawki preparatoacutew prowadzono jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Bentonit i 3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego przygotowano podobnie jak w przypadku stabilizacji chitozanem Żelatynę rozpuszczano w wodzie destylowanej w temp 50degC Do badań stosowano roztwoacuter 1 W przypadku wina czerwonego sto-sowano klarowanie tylko żelatyną i zolem kwasu krzemowego (bez bentonitu)

112 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Stosowano następujące dawki środkoacutew klarujących w przeliczeniu na 1 dm3 wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 5 cm3 1 żelatyny (005 g) 5 cm3 3

zolu kwasu krzemowego wina czerwone 65 cm3 1 żelatyny (065 g) 13 cm3 3 zolu kwasu krzemowe-

go Poszczegoacutelne środki wprowadzano do wina w kolejności bentonit (wino białe)

roztwoacuter żelatyny i roztwoacuter zolu kwasu krzemowego W każdej z metod stabilizacji po 24 godz od momentu przeprowadzenia klaro-

wania wino filtrowano przez płytę filtracyjną AF-70 firmy Filtrox i poddawano anali-zom

W poszczegoacutelnych winach (przed i po obroacutebce) oznaczano zawartość podstawo-wych składnikoacutew (stosując powszechnie przyjętą metodykę) zawartość azotu ogoacutełem metodą Kjeldahla oraz związkoacutew fenolowych zmodyfikowaną metodą kolorymetrycz-ną Folin-Denisa [14] Pomiaru barwy dokonywano w fotokolorymetrze Momcolor w świetle odbitym na białym tle

Analizę sensoryczną przeprowadzano zgodnie z zasadami analizy sensorycznej przez sześcioosobową fachową komisję wykorzystując skalę pięciopunktową o 9 po-ziomach jakości Ocenę ogoacutelną obliczano jako średnią ważoną stosując wspoacutełczynniki ważkości barwa ndash 1 zapach ndash 2 smak ndash 6

Większość wynikoacutew poddano analizie statystycznej stosując wieloczynnikową analizę wariancji przy poziomie istotności PI = 005 a najmniejszą istotną roacuteżnicę (NIR) wyliczano wg testu Tukeyrsquoa jako HSD W przypadku gdy wartość PI przekra-czała założone 005 nie liczono NIR

Wyniki i dyskusja

W omoacutewieniu wynikoacutew przyjęto skroacutecone określenia poszczegoacutelnych metod sta-bilizacji chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquochito-zanrdquo preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquoPro-flocrdquo żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquożelatynardquo

Wina czerwone przed procesem klarowania zawierały średnio 140 mgdm3 azotu ogoacutełem Stosowane metody stabilizacji spowodowały zmniejszenie jego zawartości w przypadku preparatu Profloc ndash średnio o 42 mgdm3 a w przypadku pozostałych metod o około 28 mgdm3 (NIR = 195) W winach białych w ktoacuterych zawartość azotu przed stabilizacją wynosiła średnio 116 mgdm3 Profloc nie spowodował istotnego zmniejszenia zawartości azotu Natomiast po obroacutebce chitozanem stwierdzono 79 mgdm3 a po zastosowaniu żelatyny ndash 84 mgdm3 (NIR = 26) (rys 1)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 113

26 195

0

20

40

60

80

100

120

140

Azo

t ogoacutełe

m [

mg

dm3 ]

Tot

al n

itro

gen

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

wino białewhite wine wino czerwonered wine Rys 1 Wpływ stabilizacji na zawartość azotu ogoacutełem w winach (średnia z 3 serii) Fig 1 Influence of stabilization on total nitrogen content in wines (average of 3 series)

W winie czerwonym początkowa zawartość związkoacutew fenolowych wynosiła średnio 2442 mgdm3 Zastosowanie klarowania żelatyną a także klarowania chitoza-nem spowodowało zmniejszenie ich ilości średnio o 602 mgdm3 (24) i o 398 mgdm3 (16) W proacutebkach klarowanych preparatem Profloc zawartość związkoacutew fenolowych zmniejszyła się o 206 mgdm3 (85) jednak roacuteżnica ta zawierała się w granicy błędu (rys 2)

Zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych wynosiła przed klarowaniem średnio 153 mgdm3 W wyniku zastosowania badanych środkoacutew stabilizacyjnych uległa zmniejszeniu i kształtowała się na poziomie 121ndash126 mgdm3 (rys 3)

Wina białe zawierają znacznie mniej związkoacutew polifenolowych niż wina czerwo-ne Związane jest to ze składem owocoacutew a także procesem produkcji wina podczas ktoacuterego związki fenolowe wydobywane są ze skoacuterek nasion i tkanek [18]

Guumlnther [5] przy zastosowaniu do klarowania żelatyny zaobserwował w sokach bogatych w garbniki i barwniki spadek zawartości związkoacutew polifenolowych o około 40 Wzorek i Bielecka [18] prowadzili stabilizację win gronowych zawierających średnio 325 mgdm3 polifenoli Stwierdzili że zastosowanie żelatyny powodowało adsorpcję polifenoli średnio o 113 mgdm3 a żelatyny w kombinacji z zolem kwasu krzemowego o 111 mgdm3 Spagna i wsp [15] stwierdzili że zastosowane do stabili-zacji win gronowych preparaty chitozanu usuwają 29ndash33 polifenoli

114 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

325

0

500

1000

1500

2000

2500

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

Rys 2 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach czerwonych (średnia z 3 serii)

Fig 2 Influence of stabilization on phenolic compounds content in red wines (average of 3 series)

163

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization Rys 3 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych (średnia z 3 serii) Fig 3 Influence of stabilization on phenolic compounds content in white wines (average of 3 series)

Wina białe przed procesem klarowania charakteryzowały się kwasowością ogoacutelną

średnio 351 gdm3 i wartością pH 355 Zastosowane metody stabilizacji wpłynęły na obniżenie kwasowości ogoacutelnej i wzrost wartości pH (tab 1) Kwasowość ogoacutelna kształtowała się na poziomie średnio ok 31 gdm3 a roacuteżnice występujące pomiędzy

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 115

metodami zawierały się w granicach błędu Zastosowanie do stabilizacji chitozanu spowodowało wzrost wartości pH o 014 W przypadku zastosowania żelatyny wartość pH wzrosła o 012 a przy użyciu preparatu Profloc o 01 (NIR = 005)

W przypadku win czerwonych początkowa kwasowość ogoacutelna wynosiła średnio 325 gdm3 a wartość pH 399 Stabilizacja żelatyną spowodowała obniżenie kwaso-wości ogoacutelnej do 272 gdm3 chitozanem do 287 gdm3 a preparatem Profloc do 282 gdm3 W przypadku zastosowania preparatu Profloc stwierdzono wzrost wartości pH z 399 do 432 W pozostałych metodach roacuteżnice zawierały się w granicy błędu

Należy zwroacutecić uwagę że z chitozanem lub preparatem Profloc wprowadzano do wina niewielkie ilości kwasu cytrynowego stosowanego do rozpuszczania tych prepa-ratoacutew

Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie chitozanu niskolepkiego do stabilizacji gronowych win czerwonych w dawce 1 gdm3 (bez rozpuszczania) powo-duje wzrost wartości pH z 37 do 38 i spadek kwasowości ogoacutelnej z 60 gdm3 do 58 gdm3 Zdaniem autoroacutew zmiana pH i kwasowości ogoacutelnej po obroacutebce chitozanem może być wynikiem wprowadzenia do wina wraz z preparatem jonoacutew alkalicznych Chitozan może zawierać domieszkę jonoacutew wapnia ktoacutere pozostały po procesie techno-logicznym w wyniku obroacutebki szkieletoacutew morskich organizmoacutew

Wpływ stosowanych metod stabilizacji na parametry barwy wina przedstawiono w tab 1 W przypadku stabilizacji chitozanem jak i żelatyną w winie białym stwier-dzono przesunięcie dominującej długości fali z 592 do 586 nm czyli przesunięcie bar-wy w stronę żoacutełtej lecz zawierające się w zakresie barwy pomarańczowej Natomiast w przypadku preparatu Profloc nie obserwowano zmian wartości dominującej długości fali W wyniku zastosowania każdej z metod stabilizacji obserwowano nieznaczny wzrost jasności (średnio z 35 do 37) i nieznaczny spadek czystości pobudzenia

W przypadku wina czerwonego stabilizacja żelatyną spowodowała przesunięcie dominującej długości fali z 494 nm do 610 nm Odpowiada to przesunięciu barwy wi-na z czerwono-purpurowej do purpurowo-czerwonej i mogło być związane z powstałą opalizacją Zaobserwowano w tym przypadku także wzrost jasności Y z 08 do 28 oraz wzrost czystości pobudzenia z 034 do 097 Stabilizacja preparatem Profloc oraz chi-tozanem nie wpłynęła na zmianę wartości dominującej długości fali Spowodowała natomiast wzrost czystości pobudzenia z wartości 034 do 054 i 051 a w przypadku obroacutebki preparatem Profloc także wzrost jasności z 08 do 15 Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie żelatyny i zolu kwasu krzemowego z żelatyną do stabili-zacji czerwonego wina gronowego wpływa na rozjaśnienie barwy W przypadku żela-tyny wartość ta wzrostała średnio z Y = 229 w proacutebce kontrolnej do Y = 56 po obroacuteb-ce natomiast po zastosowaniu zolu kwasu krzemowego z żelatyną do Y = 509 Gűn-ther i Junker [6] zaobserwowali że klarowanie win gronowych żelatyną z zolem kwasu krzemowego wraz z usuwaniem związkoacutew polifenolowych powoduje rozjaśnienie

116 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

barwy o około 25 Pogorzelski i Czyżowska [10] uważają że intensywność barwy oraz zmiany sensoryczne są związane z zawartością związkoacutew polifenolowych Za najważniejsze czynniki mające wpływ na stabilność polifenolową win uznali pH i zawartość SO2 Stwierdzili że w winach wyleżakowanych barwa pochodzi głoacutewnie od produktoacutew kondensacji garbnikoacutew i barwnikoacutew Wzorek i Pogorzelski [19] podda-ją że działanie żelatyny polega na łączeniu się z labilnymi frakcjami polifenoli co prowadzi do ich wytrącania Jednocześnie wytrącanie tych związkoacutew prowadzi do usunięcia brązowego odcienia barwy wywołanego utlenionymi frakcjami garbnikoacutew i barwnikoacutew

W celu określenia czy stosowane preparaty nie powodują wprowadzania pier-wiastkoacutew do wina wykonano oznaczenie zawartości wapnia sodu potasu i magnezu W przypadku wina białego przeprowadzono trzy zaś wina czerwonego jedną serię badań a wyniki przedstawiono w tab 2

W winie białym istotne zmniejszenie zawartości wapnia stwierdzono tylko w przypadku stabilizacji preparatem Profloc Ilość tego pierwiastka zmniejszyła się z 59 mgdm3 do 36 mgdm3 (NIR = 13) W przypadku zastosowania pozostałych środ-koacutew stabilizujących nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości wapnia Zawartość magnezu po zastosowaniu wszystkich środkoacutew nieznacznie wzrosła Zawartość potasu w proacutebce kontrolnej wynosiła 596 mgdm3 W winie stabilizowanym chitozanem a także preparatem Profloc stwierdzono zmniejszenie zawartości potasu odpowiednio o 91 mgdm3 i 44 mgdm3 natomiast obroacutebka żelatyną spowodowała wzrost tego pier-wiastka o 515 mgdm3 Stosowane metody stabilizacji wpłynęły na wzrost zawartości sodu z 32 mgdm3 w winie kontrolnym do 52 mgdm3 w winie stabilizowanym prepara-tem Profloc a także chitozanem oraz do 39 mgdm3 w przypadku klarowania żelatyną (NIR = 65)

W winie czerwonym nastąpił wzrost zawartości wapnia przy zastosowaniu wszystkich metod W przypadku zastosowania żelatyny obserwowano spadek zawarto-ści magnezu potasu i sodu w stosunku do proacutebki kontrolnej Chitozan i preparat Pro-floc nie wpłynęły na zawartość magnezu natomiast spowodowały niewielkie zmniej-szenie zawartości potasu i nieznaczny wzrost ilości sodu Badania wykonane zostały w jednej serii dlatego analiza wynikoacutew może odnosić się tylko do przeprowadzonego doświadczenia

Hashimoto i wsp [7] wykazali że zwiększone ilości potasu magnezu i cynku wpływają na pogorszenie jakości sensorycznej gronowych win białych Podobne wy-niki uzyskali Correa i Polo [3] w przypadku potasu i wapnia a Rodriguez i wsp [11] podają że magnez nadaje winu kwaskowy posmak

T a

b e

l a

1

Wpł

yw s

tabi

liza

cji n

a za

war

tość

wyb

rany

ch s

kład

nikoacute

w w

in (śr

edni

a z

3 se

rii)

In

flue

nce

of s

tabi

liza

tion

on

sele

cted

win

e co

mpo

nent

s co

nten

t (av

erag

e of

3 s

erie

s)

Met

oda

stab

iliz

acji

M

etho

d of

st

abil

izat

ion

Kw

asow

ość

ogoacutel

na

[gd

m3 ]

Tot

al a

cidi

ty

pH

Dom

inując

a dł

ugość

fali

D]

Dom

inan

t w

avel

engt

h

Jasn

ość

[Y]

Bri

ghtn

ess

Czy

stość

pobu

dzen

ia

[Pe]

E

xcit

atio

n pu

rity

Oce

na

sens

oryc

zna

[pun

kty]

S

enso

ric

asse

ssm

ent

Eks

trak

t og

oacutelny

[g

dm

3 ] T

otal

ex

trac

t

Eta

nol

[ob

j]

Eth

anol

[vo

l]

Pop

ioacuteł

[gd

m3 ]

Ash

Alk

alic

zność

popi

ołu

[cm

3 01

M H

2SO

4

g po

pioł

u]

Alk

alin

ity

of a

sh

Wino białe White wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

5 3

55

592

35

013

3

42

184

13

4

13

177

chit

ozan

ch

itos

an

31

369

58

6 37

0

11

392

17

7

119

1

3 19

8

żela

tyna

ge

lati

n 3

1 3

67

587

37

012

3

56

180

12

0

14

190

Pro

floc

3

1 3

65

592

37

011

3

85

170

13

0

13

182

NIR

0

37

005

-

- -

- -

12

- -

PI

- -

- -

- 0

9 1

0 -

09

06

Wino czerwone Red wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

2 3

99

494

08

034

2

0 38

0

126

2

0 19

7

chit

ozan

ch

itos

an

29

400

49

3 1

0 0

51

20

377

11

5

20

244

żela

tyna

ge

lati

n 2

7 4

10

610

28

097

1

87

374

11

1

19

206

Pro

floc

2

8 4

33

492

15

054

1

94

378

11

5

19

249

NIR

0

04

- -

-

- -

05

- -

PI

- 0

05

-

- 0

1 0

3 -

01

04

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 117

T a b e l a 2 Zawartość wybranych pierwiastkoacutew w winach Content of selected elements in wine

Pier

wia

stki

E

lem

ents

Wino białe White wine Wino czerwone Red wine

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

NIR

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc [mgdmsup3]

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc+ [mgdmsup3]

Ca

I 594 566 517 416

13 103 146 125 193 II 585 453 495 308

III 591 521 432 380

śr 590 510 480 360

Mg

I 300 325 325 318

13 67 63 31 65 II 298 331 312 328

III 301 319 324 321

śr 300 325 320 320

K

I 602 503 616 551

44 797 758 556 754 II 591 510 680 554

III 599 495 657 550

śr 596 505 648 552

Na

I 324 481 391 507

65 86 95 57 103 II 323 568 393 525

III 323 540 390 519

śr 320 520 390 520

Stosowane metody stabilizacji nieznacznie wpłynęły na poprawę oceny senso-

rycznej wina białego jednak roacuteżnice nie były statystycznie istotne W przypadku wina czerwonego po klarowaniu nie stwierdzono podwyższenie jego jakości (tab 1)

Spagna i wsp [15] podają że wina gronowe stabilizowane przy użyciu preparatu Profloc charakteryzowały się wyższą jakością w poroacutewnaniu z winami klarowanymi PVPP

W celu określenia wpływu stosowanych metod stabilizacji fizykochemicznej na badane wina przeprowadzono oznaczenia także innych składnikoacutew W badanych wi-

118 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

nach nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego zawartości i alkaliczności popiołu Stwierdzono natomiast niewielki spadek zawartości alkoholu ktoacutery wiązał się z rozcieńczeniem proacutebek wina dodanymi środkami stabilizacyjnymi rozpuszczanymi w roztworze wodnym

Wnioski

1 Możliwe jest wykorzystanie zaroacutewno chitozanu w formie rozpuszczonej jak i preparatu Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego do sta-bilizacji fizykochemicznej wina

2 Przeprowadzanie stabilizacji jest utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter da-wek dla każdego zbiornika produkcyjnego oddzielnie Ponadto istnieje możliwość przeklarowania chitozanem oraz konieczność utrzymywania roztworu chitozanu w temp 80ndash90degC podczas dozowania

3 Zastosowanie do klarowania żelatyny w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego w przypadku win białych dało podobne rezultaty jak zastosowanie chitozanu w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Literatura

[1] Begerow Materiały firmy 2002 [2] Bill R Analytische Aktualitaumlten bei Eiweiszlig Truumlbungen Zeitschr Obst Weinbau 1992 128 (18)

478-481 [3] Correa Y Pola Mc Tratamientos para la estabilizacion de los vinos frente a las precipitaciones

tartaricas Rev Agrog Technol Aliment 1990 30 10-22 [4] Cordonnier R Eacutetude des proteines et de substances azotec Bulletin de LrsquoOIV 1966 39 429

1311- 1316 [5] Guumlnther S Schoumlnen von Fruchtsaumlften (3) Gelatineschoumlnung Fluumlss Obst 1994 61 (12) 573-578 [6] Guumlnther S Junker R Schoumlnen von Fruchtsaumlften (5) Zeitpunkt und Reinerfolge Fluumlss Obst 1995

62 (5) 207-209 [7] Hashimoto Y Nomura T Shipa K Tanaka K Correlation between the contents of various constit-

uents and the grade in quality assessments of wine J Instit Enol ViticulYamanashi Univ 1980 47 102-108

[8] Onsoslashyen E Skaugrud Oslash Metal recovery using chitosan J Chem Technol Biotechnol 1990 49 395-404

[9] PN-89A-86850 Surowce i przetwory z ryb i innych zwierząt wodnych Chitozan [10] Pogorzelski E Czyżowska A Adsorpcja polifenoli w procesie klarowania moszczoacutew win oraz

napojoacutew winopodobnych za pomocą wybranych bentonitoacutew Przem Ferm Owoc Warz 2000 44 (5) 29-31

[11] Rodriguez MS Sotro G Segovia GA Influence of decantation of viura must on the cation con-tent Evolution during wine fermentation and stabilization Food Res Inter 1999 32 (10) 683-689

[12] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 4 lutego 2003 w sprawie szczegoacutelnych rodzajoacutew fermentowanych napojoacutew winiarskich oraz szczegoacutelnych wymagań organoleptycznych fizykochemicznych i chemicznych dla tych napojoacutew (Dz U 2003 r Nr 25 poz 233)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 119

[13] Siebert K J Formation of protein ndash polyphenol phase in beverages J Agric Food Chem 1996 44 (8) 1997-2005

[14] Sigenlton VL Orthofer R Lamuela-Rarentos RM Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocaltau reagent Methods in Enzymology 1999 299 152-178

[15] Spagna G Pifferi PG Rangoni C Mattivi F Nicoloni G Palmonari R The stabilization of white wines by adsorption of phenolic compounds on chitin and chitosan Food Res Inter 1996 29 3-4 241-248

[16] Tsigos I Martinou A Kafetzopoulos D Bouriotis V Chitin deacetylases new versatile tools in biotechnology Trends Biotechnol 2000 18 (7) 3105-3120

[17] Wojtasz-Pająk A Ocena przydatności pancerzy krewetek kraboacutew oraz płytek mątw do produkcji chityny i jej pochodnych III Sympozjum bdquoChitynaChitozanrdquo Morski Instytut Rybacki Gdynia 1992

[18] Wzorek W Bielecka K Wpływ wybranych środkoacutew na stabilizację polifenolową czerwonego wina gronowego Przem Ferm Owoc Warz 1998 42 (6) 24-28

[19] Wzorek W Pogorzelski E Technologia winiarstwa owocowego i gronowego SIGMA ndash NOT Warszawa 1998

AN ATTEMPT TO APPLY CHITOSAN IN A DISSOLVED FORM TO STABILIZE WINES

S u m m a r y

The objective of this paper was to investigate a possibility of applying chitosan in a dissolved form to

stabilize wines and to determine effects of stabilization methods applied on the content of selected com-ponents of wines Red chokeberry and white apple wines from the Polish wineries were used in the exper-iments A low-viscous chitosan and a chitosan in the form of a Profloc preparation (product of a Begerow company) were used as fining agents Gelatine widely used in wine technology was also utilized for comparison The adsorbents were applied in combination with bentonite and soliquid silicic acid In all the methods utilized doses of fining substances applied were determined on the basis of test fining procedu-res Three series of experiments were conducted In the wines analysed substances applied caused a de-crease in the contents of phenolic compounds alcohol and total nitrogen they also produced a slight increase in the pH value and a slight decrease in the total acidity and in the content of elements No statistically significant changes were stated in the content of total extract nor in the amounts of ash and its alkalinity the sensory assessment results did not differ statistically significantly It was found that the dissolved chitosan in combination with bentonite and soliquid silicic acid can be used as a fining agent and it can replace gelatine while stabilizing wines The fact that it is necessary to choose individual doses for each container make it difficult to carry out the entire stabilization process

Key words wine fining methods of stabilization chitosan

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 121 ndash 132

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELISKA

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI

S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono rozwaania nad metodyk pomiaru barwy materiałoacutew niejednorodnych na

przykładzie marchwi Korze marchwi był krojony na kostk o bokach 10 x 10 x 10 mm Pomiaru dokonano na kostkach surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95degC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego Sprawdzano take wpływ rozdrabniania kostek na pomiar barwy Barwa mierzona była w systemie Lab wyliczone zostały indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy DE oraz indeks oacutełtoci YI(313) Wykazano wpływ sposobu przygotowania proacutebek do pomiaru na interpretacj uzyskanych wynikoacutew Przed przystpieniem do pomiaroacutew wyliczono minimaln liczebno proacuteby

Minimalna liczba powtoacuterze przy zakładanym błdzie pomiaru wyniosła od 15 do 36 w zalenoci od mierzonej składowej Stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (p = 005) pomidzy składowymi barwy w kolejnych seriach pomiarowych tych samych kostek marchwi Sposoacuteb przygotowania proacutebek do pomiaru miał wpływ na składowe barwy Blanszowanie kostek a nastpnie ich rozdrabnianie wpłynło na zmniejszenie jasnoci barwy Sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi poddanej suszeniu nie miał duego wpływu na zmian jasnoci barwy Natomiast w przypadku składowych a b oraz indeksu E i YI313 sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi zaroacutewno przed jak i po suszeniu miał znaczcy wpływ na badane parametry

Słowa kluczowe marchew barwa system Lab jako metodyka pomiaru

Wprowadzenie

Pomiar barwy jest jednym z podstawowych parametroacutew w ocenie jakoci produktoacutew i surowcoacutew spoywczych Barwa jest cech fizyczn produktu ktoacutera w zdecydowany sposoacuteb wpływa na pozytywny bd negatywny jego odbioacuter przez konsumenta Moe ona informowa o składzie chemicznym produktu a tym samym o jego przydatnoci do przetwoacuterstwa przechowywania czy transportu Pomiar barwy

Dr in P Zapotoczny Katedra Inynierii Procesoacutew Rolniczych Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 14 10-718 Olsztyn mgr in M Zieliska Katedra Podstaw Techniki

122 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

znajduje zastosowanie take do oceny procesoacutew technologicznych min procesu ekspandowania czy suszenia Aktualnie wyroacutenia si dwie metody opisu barwy a mianowicie ocen sensoryczn oraz pomiar instrumentalny Analiza sensoryczna pomimo zapewnienia powtarzalnych warunkoacutew jej przeprowadzenia przeszkolenia zespołu oceniajcego oraz zastosowania odpowiednich metod moe by obarczona pewnym subiektywizmem Zalet jej jest moliwo opisu barwy na podstawie całej powierzchni produktu co jest szczegoacutelnie wane w przypadku oceny produktoacutew niejednorodnych Metoda instrumentalna jest powtarzalna wystandaryzowana i precyzyjna Wykorzystuje si w niej roacutenego rodzaju spektrofotometry dokonujce pomiaru w wietle odbitym lub przechodzcym Wad metod instrumentalnych jest to e pomiar dotyczy ograniczonej powierzchni proacutebki Jest to szczegoacutelnie widoczne w pomiarach produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej lub roacutenym stopniu wybarwienia powierzchni Strukturalna roacutenorodno owocoacutew i warzyw jest ogromna Roacutenorodna budowa tkanek owocoacutew i warzyw oraz wzgldne proporcje w jakich one wystpuj maj decydujcy wpływ na tekstur barw i inne właciwoci fizyczne oraz determinuj sposoacuteb przetwarzania [4] Rozkład zwizkoacutew chemicznych w tkankach rolinnych jest take nieroacutewnomierny Przykładem moe by zawarto karotenoidoacutew w korzeniu marchwi CzarnieckandashSkubina i Gołaszewska [3] badały zawarto wybranych składnikoacutew chemicznych w marchwi odmiany Perfekcja Autorki wykazały e najwicej karotenoidoacutew znajduje si w korze (172 plusmn 03 mgg) gdzie stanowiły one ok 51 ich całkowitej zawartoci natomiast w rdzeniu i skoacuterce stanowiły odpowiednio 34 i 147

Z powyszych powodoacutew pomiar barwy tego samego materiału biologicznego wykonywany przez roacutenych naukowcoacutew moe si roacuteni Zalee to bdzie w duej mierze od sposobu przygotowania proacuteby do bada (np sposobu rozdrobnienia) oraz sposobu i miejsca dokonania pomiaru (np cz korowa czy rdzeniowa korzenia marchwi)

W instrumentalnych pomiarach wykorzystuje si roacutenego rodzaju modele matematyczne opisujce barw najczciej w postaci punktu o trzech wspoacutełrzdnych Na podstawie rozkładu widma promieniowania ktoacutere zostało odbite od proacuteby program obsługujcy urzdzenie wylicza wspoacutełrzdne barwy w systemie XYZ przy wczeniej ustalonym obserwatorze (10o i 2o) i iluminancji (D65 C A) Na podstawie tych trzech składowych istnieje moliwo wyliczania innych modeli barwy np CIE LCh [20 ]

Aktualnie wielu autoroacutew wykorzystuje system CIE Lab do opisu barwy a tym samym jakoci owocoacutew warzyw i przetworoacutew owocowondashwarzywnych jak te do opisu zmian zachodzcych podczas procesoacutew technologicznych min w marchwi [18] bananach [14] jabłkach [5] gruszkach [8] Stosowanie systemu Lab umoliwia take wyliczanie roacutenych indeksoacutew np ∆E ∆C ∆H [16 2 19 9 6 1 12 8]

Technologii i Gospodarki Energi Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 1 10-718 Olsztyn

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 123

ktoacutere umoliwiaj opisanie zmian barwy jak roacutewnie wskazuj ktoacutere charakterystyki barwy uległy zmianie Ozkan i wsp [15] badali wpływ zawartoci wody na barw suszonej brzoskwini Atrybuty barwy mierzono w 4 punktach 10 owocoacutew brzoskwini Maskan [14] opisał kinetyk zmian barwy owocoacutew kiwi podczas suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego Pomiar barwy dokonywany był na wieym surowcu oraz podczas procesu suszenia Lewicki [11] przedstawił wpływ temperatury suszenia na stabilno barwy cebuli podczas przechowywania wie cebul obierano i cito na plastry o gruboci 3 mm Barw wieej cebuli mierzono bezporednio natomiast po procesie suszenia badano barw proszku w 10 powtoacuterzeniach Krokida i wsp [10] opisali wpływ roacutenych metod suszenia na barw jabłek bananoacutew marchwi i ziemniakoacutew Badaniu poddano proacutebki o kształcie cylindrycznym o rednicy 20divide30 mm i wysokoci 8divide10 mm Zmierzono barw 8 proacutebek po 2 kadego materiału Barwa proacutebki była mierzona w 5 roacutenych miejscach w celu okrelenia rednich wartoci parametroacutew L a b W prezentowanych pracach obserwuje si brak dokładnego opisu metodyki bada Ponadto tak dua roacutenorodno sposobu przygotowania materiału badawczego do pomiaru staje si czynnikiem limitujcym moliwo poroacutewnywania uzyskanych wynikoacutew przez roacutenych autoroacutew

Z powyszego przegldu literatury wynika e w wikszoci prac mało jest informacji o sposobie przygotowania proacuteby do pomiaru doborze sposobu i miejsca pomiaru liczby powtoacuterze jak i analizie błdu Z tego wzgldu istotne wydaje si okrelenie wpływu sposobu przygotowania proacuteby oraz metodyki pomiaru na parametry jakociowe badanego produktu a w dalszym etapie opracowanie jednolitej metodyki pomiaru barwy poszczegoacutelnych grup surowcoacutew spoywczych z uwzgldnieniem materiałoacutew o niejednorodnej strukturze

Celem niniejszej pracy było sprawdzenie a przede wszystkim okrelenie w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki moe wpłyn na interpretacje wynikoacutew pomiaru barwy produktoacutew o niejednorodnej budowie tkankowej

Materiał i metody bada

Materiałem badawczym były korzenie marchwi odmiany Macon pochodzcej z uprawy Zakładu Warzywniczego w Skierniewicach Marchew krojono w plastry o gruboci 10 mm a nastpnie z plastroacutew wykrawano szeciany o wymiarach 10 x 10 x 10 mm Pomiar barwy i analiza statystyczna wynikoacutew przebiegała kilkuetapowo bull etap I polegał na przeprowadzeniu eksperymentu wstpnego polegajcego na

okreleniu minimalnej liczebnoci proacuteby (Nmin) koniecznej do bada zasadniczych Zastosowano nastpujc formuł matematyczn

2

2r

2

min d

StN γge

gdzie

124 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

t ndash warto statystyki testu t Studenta dla okrelonego przyjtego poziomu istotnoci oraz stopni swobody

rS ndash odchylenie standardowe z proacuteby d2 ndash zakładany maksymalny błd pomiaru mierzonej wielkoci Przyjto nastpujce załoenie błd pomiaru = 1 jednostce liczebno proacuteby 15 stopnie swobody 13 zakładany poziom istotnoci p = 005

bull etap II polegał na sprawdzeniu czy w kolejnych seriach pomiarowych rednia warto poszczegoacutelnych składowych barwy tych samych kostek bdzie sobie roacutewna Wykonano sze powtoacuterze zakładajc e kada kostka w kolejnym pomiarze moe mie zmierzon barw innej powierzchni Dokonano pomiaru kostek surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95oC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego

bull etap III obejmował sprawdzenie w jak i sposoacuteb rozdrobnienie kostek wpływa na wyroacutewnanie barwy Kostki surowe jak i suszone rozdrabniane były w młynku laboratoryjnym

bull etap IV polegał na sprawdzeniu w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki wpływa na interpretacj wynikoacutew pomiaru barwy kostek marchwi poddanej suszeniu fluidyzacyjnemu W kadym z etapoacutew pomiar barwy wykonany został spektrofotometrem

MiniScan XE Plus firmy HunterLab obserwatora 10o wiatła znormalizowanego D65 oraz przesłony 8o Barwa została opisana w modelu barwy Lab Na podstawie składowych zostały wyliczone indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy (E) oraz indeks oacutełtoci (YI313) Standardem przy wyliczeniu E był wzorzec barwy białej o parametrach L -94 a- (-095) b 049

W celu poroacutewnania rednich wartoci cechy przeprowadzono jednoczynnikow analiz wariancji przy poziomie istotnoci p = 005 (test Duncana) Analiza statystyczna wynikoacutew została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu Statistica 61

Wyniki i dyskusja

Wyliczenie liczebnoci proacuteby

W tab 1 przedstawiono wyniki oblicze liczebnoci proacuteby W przypadku kadej składowej uzyskano inny wynik minimalnej liczebnoci proacuteby

T a b e l a 1

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 125

Minimalna liczebno proacuteby do pomiaroacutew poszczegoacutelnych składowych barwy The number of samples required for measurement of particulate colour parameters

Statystyki Statistics

[-]

Wyroacutenik barwy Colour

parameters

Liczebno proacuteby wstpnej Number of the

preliminary sample

Zakładany błd pomiaru

Assumed error of the measurement

[-] x rS

Liczebno obliczona

Nmin

L 15 1 6871 182 15

a 15 1 4239 236 26

b 15 1 5415 277 36

x ndash warto rednia mean value rs ndash odchylenie standardowe standard deviation

W zwizku z tym e minimalna liczebno proacuteby do zmierzenia składowej b

wyniosła 36 w dalszych pomiarach za minimaln liczb przyjto pomiary z co najmniej 40 kostek

Pomiar barwy kostek marchwi w szeciu seriach pomiarowych

W wielu badaniach dotyczcych wpływu okrelonego procesu na zmian jakoci produktu spoywczego dokonuje si pomiaru barwy jako jednego z jej wyroacutenikoacutew W wikszoci urzdze mierzcych barw obszar pomiarowy jest niewielki Z tego wzgldu naley si liczy z duym wspoacutełczynnikiem zmiennoci barwy w pomiarze produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Wikszo badaczy zakłada w swoich pomiarach wiadomie a najczciej niewiadomie e pomiar barwy materiałoacutew niejednorodnych w seriach pomiarowych (ten sam niezmieniony produkt) bdzie taki sam W tab 2 zestawiono wyniki bada jakie uzyskano z 6 serii pomiarowych tych samych kostek surowej marchwi przed jak i po procesie suszenia

Na podstawie analizy statystycznej wynikoacutew wykazano e pomimo wykonywania pomiaru tego samego materiału w 6 powtoacuterzeniach uzyskano istotne roacutenice w pomiarze barwy i jej indeksoacutew W opracowaniu wynikoacutew posłuono si kryterium przyjtym przez Midzynarodow Komisj Owietleniow CIE [7] Według tego kryterium sklasyfikowane s bezwzgldne roacutenice barw E adekwatnie do postrzegania barw przez człowieka Przyjto e bezwzgldne roacutenice barw pomidzy 0 i 2 s nierozpoznawalne od 2 do 35 rozpoznawalne przez niedowiadczonego obserwatora natomiast powyej 35 obserwuje si wyrane odchylenie barwy W przypadku marchwi surowej roacutenice pomidzy najwiksz a najmniejsz wartoci indeksu E wynosiły 864 jednostki Znaczn roacutenic tj 1559 jednostek zaobserwowano roacutewnie w indeksie YI313 Mniejsze roacutenice pomidzy rednimi wystpowały w marchwi suszonej Roacutenica pomidzy najmniejsz a najwiksz wartoci indeksu E wynosiła 332

126 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

T a b e l a 2 Wartoci rednie składowych barwy tych samych kostek marchwi uzyskane z szeciu serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Gru

pa

Gro

up

Lic

zebn

o

proacute

by

Num

ber o

f the

sa

mpl

e

x S x S x S x S x S

Mks-1 43 6882A 167 4239A 216 5427D 282 7354D 351 14084D 682

Mks-2 43 6891A 211 4032B 345 5108B 439 7000B 516 13478B 987

Mks-3 43 6974AB 247 3913B 372 4951AB 459 6787AB 568 13062AB 1101

Mks-4 43 6959AB 221 3916B 289 4948AB 336 6791AB 413 13085AB 828

Mks-5 43 6961AB 234 3893BC 353 4886A 534 6734A 603 12970A 1162

Mks-6 43 7003B 189 3763C 319 4676C 426 6490C 486 12525C 949

Mks70-1 43 7116AB 450 1726AB 425 1601AB 488 3317AB 749 5358AB 1618

Mks70-2 43 6981AB 424 1836A 470 1726AB 524 3534A 760 5797AB 1735

Mks70-3 43 7093AB 455 1760AB 478 1635AB 531 3369AB 803 5477AB 1776

Mks70-4 43 6988AB 399 1847A 462 1699AB 496 3521AB 733 5754AB 1694

Mks70-5 43 6931B 429 1918A 398 1811B 460 3649A 702 6087B 1554

Mks70-6 43 7170A 430 1625B 396 1508A 427 3182B 677 5031A 1446

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube 16 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition minus

X ndash warto rednia mean value S ndash błd standardowy redniej standard error of the mean value L ndash jasno lightness a ndash oacutełto yellowness b ndash czerwono redness E ndash bezwzgldna roacutenica barwy Hunter Lab total colour difference YI313 ndash indeks oacutełtoci Yellowness index

Wyniki uzyskanych pomiaroacutew nakazuj zwroacutecenie wikszej uwagi na metodyk

pomiaru barwy produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Szczegoacutelnie istotny bdzie właciwy doboacuter liczebnoci proacuteby przede wszystkim w przypadku poroacutewnywania roacutenych odmian tego samego gatunku kiedy roacutenice w barwie s niewielkie

Nastpnie został sprawdzony wpływ procesu blanszowania na barw marchwi W tab 3 przedstawiono wartoci rednie i wyniki analizy wariancji pomiaru barwy marchwi ktoacutera została poddana blanszowaniu a nastpnie suszeniu

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 127

T a b e l a 3

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi blanszowanej uzyskane z trzech serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean of colour parameters and indices of particulate experimental row for blanched carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Liczebno proacuteby

Number of the sample

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-] Grupa Group

N x S x S x S x S x S

Mkb-1 45 6692A 164 4339A 243 5659A 233 7649A 326 14690A 665

Mkb-2 45 6670A 151 4327A 254 5617A 303 7619A 382 14658A 737

Mkb-3 45 6730A 170 4308A 302 5629A 389 7596A 478 14561A 897

Mkb70-1 45 7121A 541 1883A 612 1990A 733 3598A 1063 6279A 2366

Mkb70-2 45 7098A 497 1944A 619 2023A 719 3664A 1034 6415A 2325

Mkb70-3 45 7120A 402 1882A 483 1982A 645 3596A 848 6230A 1918

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried 13 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition

W zwizku z tym e ju wyniki trzech grup pomiarowych wykazywały

wyroacutewnanie barwy w poszczegoacutelnych wariantach wykonano tylko trzy serie oznacze Wartoci rednie kadego wyroacutenika barwy niezalenie od serii pomiarowej nie roacuteniły si statystycznie istotnie przy zakładanym poziomie istotnoci Roacutenica pomidzy minimaln a maksymaln redni bezwzgldnej roacutenicy barwy E wynosiła 053 jednostki w kostkach surowych poddanych procesowi blanszowania natomiast 068 w kostce poddanej procesowi blanszowania i suszenia co mona uzna za niezauwaaln roacutenic Take wartoci pozostałych składowych barwy w poszczegoacutelnych seriach pomiarowych nie roacuteniły si statystycznie istotnie

Pomiar barwy proacutebek rozdrobnionych

W tab 4 zestawiono wartoci rednie uzyskane z pomiaru barwy we wszystkich badanych grupach dowiadczalnych Dodatkowo przedstawiono wspoacutełczynniki zmiennoci obliczone z roacutewnania

100xS

v sdot= gdzie

v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci

128 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

S ndash błd standardowy redniej x ndash warto rednia mierzonego parametru

T a b e l a 4

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi zroacutenicowanych sposobem obroacutebki oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row for carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Grupa Group

Lic

zebn

o

proacuteb

y N

umbe

r of t

he

sam

ple

Stat

ysty

ki

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

x 6945A 3958A 4997C 6857C 13196C Mks 258

S v 216 311 349 882 475 951 559 815 107 811

x 6697B 4325B 5635B 7621B 14636B Mkb 129

S v 163 243 266 615 313 555 398 522 769 525

x 4940C 2416C 2853A 5838A 10648A Mrs 45

S v 084 170 089 368 132 463 089 152 336 316

x 4729D 2289D 2865A 5953A 10767A Mrb 45

S v 031 066 062 271 081 283 058 097 232 215

x 7045A 1787A 1665C 3431A 5589A Mks70 258

S v 435 617 446 2496 494 2967 748 2180 1662 2974

x 7113A 1902A 1998B 3619A 6308B Mkb70 129

S v 482 678 573 3013 696 3483 982 2713 2202 3491

x 6586B 2938C 3148A 5169B 9901C Mrs70 45

S v 039 059 031 106 027 086 044 085 096 097

x 7100A 2182D 3004A 4383C 8312D Mrb70 45

S v 067 094 052 238 056 186 075 171 154 185

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci coefficient of variance

Rozdrobnienie kostek miało wpływ na zmian barwy rednie wartoci składowych barwy roacuteniły si statystycznie istotnie pomidzy proacutebami rozdrobnionymi a całymi kostkami Rozdrobnienie spowodowało e barwa proacuteby stała si ciemniejsza Roacutenica pomidzy wartociami parametru L uzyskanymi z marchwi rozdrobnionej i nierozdrobnionej wynosiła 20 jednostek Podobn sytuacj

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 129

zaobserwowano w przypadku parametru a i b gdzie wartoci uzyskane po procesie rozdrabniania były 2-krotnie nisze w poroacutewnaniu z materiałem wyjciowym

Natomiast rozdrabnianie proacutebek przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie wartoci rednich pomiaroacutew barwy marchwi blanszowanej i nieblanszowanej Roacutenica pomidzy wartociami indeksu E wynosiła tylko 115 jednostek a indeksu YI313 119 jednostek Wspoacutełczynnik zmiennoci zmniejszył si 3-4 krotnie

W tab 5 przedstawiono uzyskane roacutenice barwy pomidzy marchwi surow a suszon w zalenoci od sposobu przygotowania proacutebki do pomiaru Rozpito uzyskanych wynikoacutew składowej L w zalenoci od grupy dowiadczalnej wynosiła od 1 do 2371 jednostek Tak dua roacutenica spowodowana była tym e rozdrobnienie wpłynło na zmian jasnoci z 6945 do 4729 jednostek Podobne rozpitoci zanotowano w pozostałych składowych barwy odpowiednio w a od 107 do 2171 oraz b od 139 do 3637 Wartoci indeksu E wahały si od 669 do 4002 w zalenoci od grupy dowiadczalnej Wyniki te dowodz jak roacutena mogła by interpretacja wynikoacutew w zalenoci od sposobu przygotowania proacuteby a tym samym moliwo błdnego wnioskowania Przykładem na powysze stwierdzenie moe by analiza składowej jasnoci (L) W przypadku pomiaru barwy kostek nieblanszowanych i nierozdrobnionych mona sformułowa wniosek e proces suszenia nie wpłynł istotnie na zmian jasnoci (zmiana wynosi 1 jednostk) Natomiast gdyby t sam marchew blanszowa i podda suszeniu roacutenica jasnoci wyniesie ju 416 jednostki a w blanszowanej i rozdrobnionej a 23 71 jednostki Przytoczony przykład potwierdza obserwacj e roacuteny sposoacuteb przygotowania proacutebek prowadzi do odmiennych wnioskoacutew co do wpływu procesu suszenia na zmian barwy kostek marchwi

Istotna jest take analiza wielkoci odchylenia standardowego oraz wspoacutełczynnika zmiennoci Wielko tych statystyk bdzie miała wpływ na wielko proacuteby Proces rozdrobnienia (tab 4) znaczco wpłynł na ujednolicenie proacuteby a tym samym na zmniejszenie wartoci wspoacutełczynnika zmiennoci

Po przeanalizowaniu powyszych danych naleałoby zastanowi si jak przygotowa proacutebk do pomiaru barwy oraz jaka powinna by liczebno proacuteby aby wynik był reprezentatywny dla populacji Autorzy sugeruj aby na wstpie oceni jednorodno materiału ktoacutery ma by poddany badaniom W przypadku produktoacutew jednorodnych proacutebek nie trzeba rozdrabnia Natomiast produkty niejednorodne a takie najczciej wystpuj w przemyle owocowo-warzywnym naleałoby wstpnie rozdrabnia Mona take zwikszy liczb powtoacuterze Jak wynika z przedstawionych bada liczba ta powinna by kilkakrotnie wiksza od przeprowadzonej w dowiadczeniu Przed przystpieniem do bada naley take zastanowi si nad celem przeprowadzanego pomiaru barwy Chcc wykaza wpływ okrelonego procesu na

130 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

zmian barwy sposoacuteb przygotowania proacuteby nie bdzie miał decydujcego znaczenia Bezwzgldna roacutenica barwy oraz indeks oacutełtoci bdzie na tyle duy e moliwe bdzie zaobserwowanie wpływu procesu na zmian barwy Problem moe nastpi woacutewczas gdy badania bd dotyczyły roacutenic pomidzy dwoma grupami dowiadczalnymi poddanymi okrelonemu procesowi technologicznemu W takim przypadku ewentualne roacutenice lub ich brak mog by spowodowane niewłaciw metodyk pomiaru (tabela 2 3 5)

T a b e l a 5 Składowe barwy oraz indeksy poszczegoacutelnych grup dowiadczalnych kostek marchwi poddanych procesowi suszenia The comparison mean values of colour parameters and indices of particulate experimental groups for dried carrot cubes

Wyroacutenik barwy Colour parameters Grupa

Group

Statystyka

Statistics L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Mks 1x 6945 3958 4997 6857 13196

Mks70 2x 7045 1787 1665 3431 5589

Roacutenica ( 1x - 2x ) -100 2171 3332 3426 7607

Mkb 1x 6697 4325 5635 7621 14636

Mkb70 2x 7113 1902 1998 3619 6308

Roacutenica ( 1x - 2x ) -416 2423 3637 4002 8328

Mrs 1x 4940 2416 2853 5838 10648

Mrs70 2x 6586 2938 3148 5169 9901

Roacutenica ( 1x - 2x ) -1646 -522 -295 669 747

Mrb 1x 4729 2289 2865 5953 10767

Mrb70 2x 7100 2182 3004 4383 8312

Roacutenica ( 1x - 2x ) -2371 107 -139 157 2455

Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 131

Wnioski

1 Kostki marchwi poddane procesowi blanszowania charakteryzowały si wyroacutewnan barw w poroacutewnaniu z kostkami nieblanszowanymi

2 Rozdrobnienie kostek spowodowało zmniejszenie jasnoci barwy badanego materiału zmian jej odcienia i nasycenia

3 Rozdrobnienie kostek blanszowanych jak i nieblanszowanych przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie barwy marchwi rozdrobnionej Praca sfinansowana ze rodkoacutew Komitetu Bada Naukowych projekt badawczy

nr 2 P06T 024 26

Literatura

[1] Ahmed J Shivhare US Raghavan GSV Color degradation kinetics and rheological characteristics of onion puree Transactions of ASAE 2001 44 1 95ndash98

[2] Avila IMLB Silva CLM Modelling kinetics of thermal degradation of colour in peach puree J Food Eng 1999 39 161-166

[3] CzarnieckandashSkubina E Gołaszewska B Wpływ procesu kulinarnego na jako wybranych warzyw ywno Nuka Technologia Jako 2001 2 (27) 103 ndash 116

[4] Duckworth RB Fruits and vegetables Pergamon Press London 1966 [5] Feng H Tang J Microwave finish drying of diced apples in a spouted bed J Food Sci 1998 63

679-683 [6] Gunawan MI Barringer SA Green colour degradation of blanched broccoli (Brassica oleracea)

due to acid and microbial growth J Food Process Pres 2000 24 253-263 [7] Heidelberg - Anonim Barwa i jako Heidelberg Druckmaschinen AG Kurfursten-Anlage 1999 s

52-60 [8] Ibarz A Pagan J Garza S Kinetic models for colour changes in pear puree during heating at

relatively high temperatures J Food Eng 1999 39 415ndash422 [9] Kidmose U Hansen M The influence of postharvest storage temperature and duration on quality of

cooked broccoli florets J Food Quality 1999 22 135-146 [10] Krokida MK Maroulis ZB Saravacos GD The effects of the method of drying on the colour of

dehydrated products Inter J Food Sci Technol 2001 36 53-59 [11] Lewicki PP Pomaraska-Łazuka W Witrowa-Rajchert D Nowak D Effect of mode of drying on

storage stability of colour of dried onion Pol J Food Nutr Sci 1998 4 (748) 701-706 [12] Lozano JE Ibarz A Colour changes in concentrated fruit pulp during heating at high temperatures

J Food Eng 1997 31 365-373 [13] Maskan M Microwaveair and microwave finish drying of banana J Food Eng 2000 44 71-78 [14] Maskan M Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying J Food

Eng 2001 48 169-175 [15] Ozkan M Kirca A Cemeroglu B Effect of moisture content on CIE color values in dried apricots

European Food Res Techn 2003 216 217-219 [16] Shin S Bhowmik SR Thermal kinetics of color changes in pea puree J Food Eng 1995 24 77-

86 [17] Sikorski ZE (pod red) Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT

Warszawa 1994

132 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

[18] Skrede G Nilsson A Baardseth P Rosenfeld HJ Enersen G Slinde E Evaluation of carrot varieties for production of deep fried carrot chipsndashIII Carotenoids Food Res Int 1997 30 1 73-81

[19] Tijskens LMM Schijvens EPHM Biekman ESA Modelling the change in colour of broccoli and green beans during blanching Innovative Food Sci Emerging Technologies 2001 2 303-313

[20] httpwwweasyrgbcom

DISCUSSION ABOUT A MEASUREMENT OF COLOUR OF CARROT

S u m m a r y

This paper shows a careful examination and discussion about a measurement of colour of inhomogeneous biological materials An example of such materials is a carrot Samples were cut into 10 mm cubes An instrumental method for determining the changes in colour of raw blanched and dried carrots is used in this paper The fluidized bed drying was used as a method of food preservation The samples which were used to drying were divided into two parts blanched or unblanched The drying process was carried out under specific operating conditions 70oC and the mean of air velocity 45 ms The blanching operation was carried out for 4 minutes in boiling water The parameters L a b were applied to colour description In an instrumental evaluation of colour and description of differences between the samples the following indices can be calculated and expressed in the form of ∆E (total colour difference) YI (313) (index of yellowness) This paper shows the influence of sample preparation on measurement of carrot colour The results of this study show that the sample preparation is an important and significant step in colour measurement and how it could influence on interpretation of obtained experimental results Previously to samples preparation the number of repetition was calculated The minimum number of repetition was from 15 to 36 on the accepted error of measurement level It depends on measurement constituents There were observed statistical differences (p = 005) between measurement constituents in the following series of the same carrot cubes measurement It was observed that the way of sample treatment had a significant influence on constituents of colour The blanching operation of carrot cubes and further coarse grinding had a significant influence on lightness deterioration The way of sample treatment before drying is irrelevant and not significant for lightness Moreover the way of sample treatments (blanching powdering) had a significant influence on parameter a b and indices E YI313 The way of sample treatment may play an important role for further interpretation of obtained experimental results what is shown in discussion

Key words carrot colour system Lab quality methodology of measurement

  • 0_Spis_tresci
  • 01_Nowak
  • 02_Kaczmarek
  • 03_Pudyszak
  • 04_Lewandowicz
  • 05_Krzyzaniak
  • 06_Golubowska
  • 07_Cichosz
  • 08_Czaczyk
  • 09_Dluzewska
  • 10_Wzorek
  • 11_Zapotoczny
    • ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages None Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Error CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy CMYK DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments true PreserveOverprintSettings true StartPage 1 SubsetFonts true TransferFunctionInfo Apply UCRandBGInfo Preserve UsePrologue false ColorSettingsFile () AlwaysEmbed [ true ] NeverEmbed [ true ] AntiAliasColorImages false CropColorImages true ColorImageMinResolution 300 ColorImageMinResolutionPolicy OK DownsampleColorImages true ColorImageDownsampleType Bicubic ColorImageResolution 300 ColorImageDepth -1 ColorImageMinDownsampleDepth 1 ColorImageDownsampleThreshold 150000 EncodeColorImages true ColorImageFilter DCTEncode AutoFilterColorImages true ColorImageAutoFilterStrategy JPEG ColorACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt ColorImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000ColorACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000ColorImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasGrayImages false CropGrayImages true GrayImageMinResolution 300 GrayImageMinResolutionPolicy OK DownsampleGrayImages true GrayImageDownsampleType Bicubic GrayImageResolution 300 GrayImageDepth -1 GrayImageMinDownsampleDepth 2 GrayImageDownsampleThreshold 150000 EncodeGrayImages true GrayImageFilter DCTEncode AutoFilterGrayImages true GrayImageAutoFilterStrategy JPEG GrayACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt GrayImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000GrayACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000GrayImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasMonoImages false CropMonoImages true MonoImageMinResolution 1200 MonoImageMinResolutionPolicy OK DownsampleMonoImages true MonoImageDownsampleType Bicubic MonoImageResolution 1200 MonoImageDepth -1 MonoImageDownsampleThreshold 150000 EncodeMonoImages true MonoImageFilter CCITTFaxEncode MonoImageDict ltlt K -1 gtgt AllowPSXObjects false CheckCompliance [ None ] PDFX1aCheck false PDFX3Check false PDFXCompliantPDFOnly false PDFXNoTrimBoxError true PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXSetBleedBoxToMediaBox true PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXOutputIntentProfile () PDFXOutputConditionIdentifier () PDFXOutputCondition () PDFXRegistryName () PDFXTrapped False CreateJDFFile false Description ltlt ARA ltFEFF06270633062A062E062F0645002006470630064700200627064406250639062F0627062F0627062A002006440625064606340627062100200648062B062706260642002000410064006F00620065002000500044004600200645062A064806270641064206290020064406440637062806270639062900200641064A00200627064406450637062706280639002006300627062A0020062F0631062C0627062A002006270644062C0648062F0629002006270644063906270644064A0629061B0020064A06450643064600200641062A062D00200648062B0627062606420020005000440046002006270644064506460634062306290020062806270633062A062E062F062706450020004100630072006F0062006100740020064800410064006F006200650020005200650061006400650072002006250635062F0627063100200035002E0030002006480627064406250635062F062706310627062A0020062706440623062D062F062B002E0635062F0627063100200035002E0030002006480627064406250635062F062706310627062A0020062706440623062D062F062B002Egt BGR 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 CHS ltFEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002gt CHT ltFEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002gt CZE 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 DAN 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 DEU ltFEFF00560065007200770065006e00640065006e0020005300690065002000640069006500730065002000450069006e007300740065006c006c0075006e00670065006e0020007a0075006d002000450072007300740065006c006c0065006e00200076006f006e002000410064006f006200650020005000440046002d0044006f006b0075006d0065006e00740065006e002c00200076006f006e002000640065006e0065006e002000530069006500200068006f006300680077006500720074006900670065002000500072006500700072006500730073002d0044007200750063006b0065002000650072007a0065007500670065006e0020006d00f60063006800740065006e002e002000450072007300740065006c006c007400650020005000440046002d0044006f006b0075006d0065006e007400650020006b00f6006e006e0065006e0020006d006900740020004100630072006f00620061007400200075006e0064002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020006f0064006500720020006800f600680065007200200067006500f600660066006e00650074002000770065007200640065006e002egt ESP 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 ETI 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 FRA 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 GRE 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 HEB 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 HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 50 i kasnijim verzijama) HUN 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 ITA 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 JPN ltFEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002gt KOR ltFEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002egt LTH 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 LVI 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 NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 50 en hoger) NOR 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 POL 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 PTB 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 RUM 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 RUS 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 SKY ltFEFF0054006900650074006f0020006e006100730074006100760065006e0069006100200070006f0075017e0069007400650020006e00610020007600790074007600e100720061006e0069006500200064006f006b0075006d0065006e0074006f0076002000410064006f006200650020005000440046002c0020006b0074006f007200e90020007300610020006e0061006a006c0065007001610069006500200068006f0064006900610020006e00610020006b00760061006c00690074006e00fa00200074006c0061010d00200061002000700072006500700072006500730073002e00200056007900740076006f00720065006e00e900200064006f006b0075006d0065006e007400790020005000440046002000620075006400650020006d006f017e006e00e90020006f00740076006f00720069016500200076002000700072006f006700720061006d006f006300680020004100630072006f00620061007400200061002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002000610020006e006f0076016100ed00630068002egt SLV 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 SUO 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 SVE ltFEFF0041006e007600e4006e00640020006400650020006800e4007200200069006e0073007400e4006c006c006e0069006e006700610072006e00610020006f006d002000640075002000760069006c006c00200073006b006100700061002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e007400200073006f006d002000e400720020006c00e4006d0070006c0069006700610020006600f60072002000700072006500700072006500730073002d007500740073006b00720069006600740020006d006500640020006800f600670020006b00760061006c0069007400650074002e002000200053006b006100700061006400650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740020006b0061006e002000f600700070006e00610073002000690020004100630072006f0062006100740020006f00630068002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020006f00630068002000730065006e006100720065002egt TUR 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 UKR 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors ConvertToCMYK DestinationProfileName () DestinationProfileSelector DocumentCMYK Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure false IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles false MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector DocumentCMYK PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged UntaggedRGBHandling UseDocumentProfile UseDocumentBleed false gtgt ]gtgt setdistillerparamsltlt HWResolution [2400 2400] PageSize [498898 708661]gtgt setpagedevice

Page 2: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA

FOOD The Scientific Organ of Polish Food Technologistsrsquo Society (PTTŻ) ndash quarterly

No 1 (42) Krakoacutew 2005 Vol 12

CONTENTS

From the Editor 3

MARZENA NOWAK The role of calpains in the meat tenderization process 5

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA Predicting the effect of smoking conditions on the growth of Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 in raw meat products 18

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA Slaughter value and meat quality of guinea fowls slaughtered at a different age 27

GRAŻYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYŻANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA functional properties of maltodextrines in emulsion systems 35

WOJCIECH KRZYŻANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK Optimization of the enzymatic hydrolysis of potato starch combined with extrusion 48

GRAŻYNA GOŁUBOWSKA GRAŻYNA LISIŃSKA Changes in the content of pectic substances and in texture of potatoes during the production of french fries 63

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters depending on the propagation conditions 71

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIĘŻAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK searching for simple models to study the adhesion of probiotic bacteria 84

ELŻBIETA DŁUŻEWSKA KAMILA LICHOCKA Effect of selected flavours and emulsifiers on stability of beverage emulsions 97

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK An attempt to apply chitosan in a dissolved form to stabilize wines 108

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELIŃSKA Discussion about a measurement of colour of carrot 121

GRAŻYNA MORKIS Food problems in Polish legislation 133

HENRYK KOSTYRA ELŻBIETA KOSTYRA KATARZYNA MARCINIAK- DARMOCHWAŁ Food science lexicon ndash contemporary terms 141

STANISŁAW POPEK Book reviews 149

The Food Technologist 148

Only revi ewed papers are publ i shed

Covered by AGRO-LIBREX and Chemical Abstracts Service and IFIS

Redaktor naczelny prof dr hab Tadeusz Sikora telfax 012 293-50-54 Sekretarz redakcji dr Ewa Ślawska tel 012 662-51-61 e-mail ewaslawskawppl Redaktorzy prof dr hab Bohdan Achremowicz prof dr hab Włodzimierz Grajek prof dr hab Danuta Kolożyn-Krajewska prof dr hab Bogusław Kroacutel prof dr hab Krzysztof Krygier prof dr hab Stefan Ziajka prof dr hab Mieczysław Pałasiński dr Teresa Woźniakiewicz Stali wspoacutełpracownicy prof dr hab Teresa Fortuna (Krakoacutew) prof dr hab Jacek Kijowski (Poznań) dr Grażyna Morkis (Warszawa) dr hab inż Stanisław Popek (Krakoacutew) prof dr hab Maria Soral-Śmietana (Olsztyn)

RADA PROGRAMOWA prof dr Antoni Rutkowski (przewodniczący) dr hab Kazimierz Dąbrowski (sekretarz) prof dr hab Zbigniew Duda prof dr hab Nina Baryłko-Pikielna prof dr hab Janusz Czapski prof dr hab Mirosław Fik prof dr hab Joacutezef Fornal prof dr hab Roman A Grzybowski prof dr hab Jan Kisza prof dr hab Henryk Kostyra prof dr hab Andrzej Lenart prof dr hab Helena Oberman prof dr hab Zdzisław E Sikorski prof dr hab Stanisław Tyszkiewicz RADA KONSULTACYJNA prof dr Henryk Daun (USA) prof dr Jerzy Jankun (USA) dr Joacutezef Korolczuk (Francja) prof dr Marian Naczk (Kanada) prof dr Jan Pokorny (Czechy) prof dr Roman Przybylski (Kanada) dr Andrzej Sośnicki (USA) dr Leszek Stepaniak (Norwegia) dr Alina Surmacka-Szcześniak (USA) dr John Wojciak (Kanada) WYDAWCA POLSKIE TOWARZYSTWO TECHNOLOGOacuteW ŻYWNOŚCI WYDAWNICTWO NAUKOWE PTTŻ

W latach 1994-1999 wydawcą kwartalnika był Oddział Małopolski PTTŻ

copy Copyright by Polskie Towarzystwo Technologoacutew Żywności Krakoacutew 2005

Printed in Poland

Wydawanie publikacji dofinansowane przez Komitet Badań Naukowych

ISSN 1425-6959 ISBN 83-89541-37-8

ADRES REDAKCJI

31-425 KRAKOacuteW AL 29 LISTOPADA 46

SKŁAD I DRUK

Wydawnictwo Naukowe bdquoAkapitrdquo Krakoacutew

telfax (012) 280-71-51 wwwakapitkrakoacutewpl e-mail wnakapitkrakowpl

ISSN 1425-6959 ISBN 83-89541-37-8

Warunki prenumeraty

Szanowni Państwo uprzejmie informujemy że przyjmujemy zamoacutewienia na prenumeratę naszego kwartal-nika zaroacutewno od Czytelnikoacutew indywidualnych jak i od instytucji co powinno Państwu zapewnić bieżące otrzymywanie kolejnych wydawanych przez nas numeroacutew Szczegoacutełowe informacje znajdują się na stronie wwwpttzorg

Zamoacutewienia na prenumeratę jak i na poszczegoacutelne numery prosimy kierować na adres

Wydawnictwo Naukowe PTTŻ

31-425 Krakoacutew Al 29 Listopada 46

Nr konta Deutsche Bank Oddz w Krakowie

70 1910 1048 0009 1444 1121 0001

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 5 - 17

MARZENA NOWAK

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA

S t r e s z c z e n i e Krucho misa oraz czynniki na ni wpływajce od dawna s przedmiotem bada Istnieje kilka

teorii wyjaniajcych proces kruszenia misa Za najbardziej prawdopodobn uznana została kalpainowa teoria tenderyzacji Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain i im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si Warunki w jakich enzymy te wykazuj aktywno s zblione do warunkoacutew panujcych w tkance miniowej po mierci zwierzcia Na aktywno kalpain w misie działaj zaroacutewno czynniki przyyciowe w tym genetyczne jak i pomiertne

Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa

W artykule scharakteryzowano kalpainy i opisano niektoacutere z czynnikoacutew wpływajcych na ich aktywno

Słowa kluczowe kalpainy kruszenie misa (tenderyzacja)

Wprowadzenie

Wikszo konsumentoacutew uwaa krucho za najwaniejsz cech jakociow misa Jednak wyprodukowanie misa kruchego o okrelonym standardzie jest bardzo trudne ze wzgldu na niewyjaniony dotd mechanizm jego kruszenia [30] Konieczne jest wic zrozumienie tego mechanizmu aby mona było sterowa procesem kruszenia [29]

Istnieje due zroacutenicowanie jakoci misa zaroacutewno pomidzy roacutenymi gatunkami zwierzt jak i w obrbie tego samego gatunku Jako misa jest zalena take od warunkoacutew rodowiska i od płci zwierzcia [33]

Mgr in M Nowak Katedra Przetwoacuterstwa Produktoacutew Zwierzcych Akademia Rolnicza Al 29 Listopada 54 31-425 Krakoacutew

6 Marzena Nowak

W celu poprawy kruchoci konieczne jest przechowywanie misa post mortem przez okres od kilkunastu godzin do kilku tygodni w temperaturze 3ndash5oC Taki okres nazywany jest dojrzewaniem Podczas dojrzewania zachodzi proces tenderyzacji ktoacutery zaley od warunkoacutew chłodzenia rodzaju minia oraz gatunku zwierzcia Prawdopodobnie roacutenice te s spowodowane działalnoci kalpain w misie Mog by take wynikiem stopnia zesztywnienia minia po mierci zwierzcia ktoacutere przebiega znacznie szybciej w misie drobiowym ni w wołowinie [43] Czas dojrzewania wołowiny wynosi 2ndash4 tygodni wieprzowiny 6ndash10 dni a drobiu 05ndash1 dnia [46 55]

Teorie dotyczce procesu kruszenia misa

Obecnie istniej dwie głoacutewne teorie dotyczce procesu tenderyzacji misa Jedn z nich jest bdquowapniowa teoria tenderyzacjirdquo proponowana przez Takahashiego [55] Według tej teorii jony wapnia bezporednio działajce na włoacutekna miniowe przyczyniaj si do kruszenia misa podczas dojrzewania poubojowego Osłabienie linii Z nastpuje w wyniku odłczania si fosfolipidoacutew pod wpływem przyłczajcych si do nich jonoacutew wapnia Rozpuszczalno fosfolipidoacutew zmienia si pod wpływem tych jonoacutew Według teorii Takahashiego [55] rozpad titiny zachodzi nawet wtedy gdy w roztworze znajduj si jednoczenie jony wapnia i inhibitory proteaz Niezbdna ilo wapnia w komoacuterce konieczna do spowodowania widocznych zmian w kruchoci misa wynosi 01 mM Zmiany te nie s zalene od pH minia ani od temperatury [53] Jednak wielu naukowcoacutew twierdzi e za proces kruszenia misa odpowiedzialny jest zaleny od stenia jonoacutew wapnia system kalpainowy [7 29 42] Kalpainy uznano za jeden z moliwych czynnikoacutew przyczyniajcych si do kruszenia misa poniewa s umieszczone w obrbie komoacuterek tkanki miniowej maj dostp do substratu maj zdolno hydrolizowania białek degradowanych podczas dojrzewania misa post mortem Przeprowadzono wiele bada ktoacutere dowiodły e kalpainowy system proteolityczny jest odpowiedzialny za proces tenderyzacji Niektoacutere z dowodoacutew to przyspieszenie proteolizy post mortem po inkubacji kawałkoacutew minia w roztworze jonoacutew wapnia i zatrzymanie proteolizy po inkubacji z chelatorami jonoacutew wapnia [28] blokowanie proteolizy i tenderyzacji misa po wstrzykniciu chlorku cynku potencjalnego inhibitora kalpain [58]

Do niedawna istniała teoria e do tenderyzacji mog przyczynia si roacutewnie katepsyny ndash proteolityczne enzymy lizosomalne Powodem odrzucenia tej teorii jest fakt e maj one moliwo rozkładu miozyny aktyny i α-aktyniny [59] podczas gdy w czasie normalnego dojrzewania misa niewielka ilo tych białek jest degradowana [42] Ponadto s one umieszczone w lizosomach i nie ma dowodu na to e po mierci zwierzcia nastpuje ich uwolnienie [30] Innym systemem funkcjonujcym w komoacuterce jest multikatalityczny kompleks proteolityczny (MCP) Jednak kompleks ten działa na białka ktoacutere nie s rozkładane podczas procesu dojrzewania Dlatego te enzymoacutew tego kompleksu nie uznano za przyczyniajcych si do tenderyzacji misa [30]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 7

Charakterystyka kalpain

Kalpainy (E C 342217) s wewntrzkomoacuterkowymi aktywowanymi przez jony wapnia neutralnymi proteinazami i zaklasyfikowane zostały do grupy cysteinowych endopeptydaz Znajduj si one we wszystkich komoacuterkach krgowcoacutew w miniu wystpuj w cytoplazmie [8] Głoacutewnymi komponentami systemu kalpainowego s micro-kalpaina m-kalpaina microm kalpaina oraz ich specyficzny inhibitor kalpastatyna Kalpastatyna hamuje tylko aktywno kalpain nie działa na inne proteazy cysteinowe Moe ona wystpowa w kilku roacutenych izoformach ktoacutere maj jedn trzy lub cztery domeny i roacutene N-terminalne sekwencje [15] Jest to białko o masie czsteczkowej 60middot103-70middot103 Da Ma ona cztery miejsca inhibitorowe o powtarzajcej si strukturze 130-aminokwasowej Wie si ona z kalpain w obecnoci jonoacutew wapnia Kalpastatyna jest roacutewnie substratem kalpainy Powstajce w wyniku hydrolizy peptydy maj nadal zdolno hamowania aktywnoci kalpainy [22] Istnieje take tzw kalpaina 3 (p94) ktoacutera przez długi czas nie mogła by analizowana ze wzgldu na szybk autoliz w warunkach in vitro a take dlatego e jest zwizana z titin ktoacutera prawdopodobnie reguluje jej aktywno [48] Opinie dotyczce roli kalpainy p94 w procesie tenderyzacji nie s jednoznaczne Parr i wsp [40] nie zauwayli wpływu kalpainy p94 na krucho misa Natomiast Illian i wsp [21] stwierdzili wyrany zwizek pomidzy zawartoci kalpainy 3 a wzgldn szybkoci tenderyzacji Stwierdzili oni wan rol micro-kalpainy i kalpainy 3 w procesie tenderyzacji misa

Odkryto take inne specyficzne kalpainy tkankowe (nCl-2 n-Cl-3 n-Cl-4) i nietypowe jak kalpainy 5 6 10 Prawdopodobnie istnieje jeszcze wiele innych niewyizolowanych dotychczas kalpain [15 35 49 51] Nietypowe kalpainy odkryto głoacutewnie w takich organizmach jak insekty drode grzyby Ich nietypowo polega na tym e maj one domen o masie około 30middot103 Da podobn bardziej do duej podjednostki kalpain ssakoacutew ni do proteinaz takich jak papaina czy katepsyny a pozostałe domeny s prawdopodobnie odpowiedzialne za specyficzne funkcje jakie mog spełnia [49] Najnowszym odkryciem jest kalpaina C ktoacutera została wyodrbniona podczas bada Drosophila melanogaster i ktoacutera prawdopodobnie jest nieaktywna katalitycznie [50]

Najbardziej znanymi i najczciej badanymi s micro- i m-kalpaina Nazwy micro- i m-kalpainy pochodz od stenia jonoacutew wapnia wymaganego do ich aktywacji micro-kalpaina wymaga 3ndash50 microM a m-kalpaina 04ndash08 mM wapnia do osignicia połowy aktywnoci maksymalnej Stenie jonoacutew wapnia w ywym miniu wynosi 02 microM [32] i jest to poziom duo niszy ni ten wymagany do aktywacji micro-kalpain Jednak po uboju stenie wolnego wapnia w komoacuterce zwiksza si i wynosi 100 microM [24] W celu zapocztkowania procesu autolizy in vitro (czyli do uaktywnienia) konieczne jest stenie jonoacutew wapnia wynoszce 100 microM ale poziom ten zmniejsza obecno fosfolipidoacutew lub membran plazmowych [6] Hopkins i Thompson [17] wykazali e

8 Marzena Nowak

stenie jonoacutew wapnia po uboju w momencie osignicia pH 55 w owczych miniach m longissimus lumborum i m longissimus thoracis wynosiło 110 microM co jest wartoci wystarczajc do aktywacji micro-kalpainy

Obie kalpainy (micro- i m-kalpaina) zostały oczyszczone i wyodrbnione z wielu roacutedeł chocia adna nie została wykrystalizowana S to heterodimery składajce si z duej podjednostki (80middot103 Da jednostka regulacyjna) i małej podjednostki (30middot103 Da) Dua podjednostka micro-kalpainy jest w 50 homologiczna z du podjednostk m-kalpainy natomiast małe podjednostki s identyczne u obu kalpain [8 27] Podjednostka - i m-kalpainy o wielkoci 80middot103 Da moe by podzielona na cztery domeny Domena I jest kroacutetkim fragmentem wprowadzajcym i działa jako inhibitor aktywnoci proteolitycznej Domena II reprezentuje odległ podobn do papainy cz typow dla proteinaz cysteinowych Domena III nie jest homologiczna z adnym innym białkiem Analiza strukturalna wskazuje e domena III fizycznie asocjuje si z domen II Domena IV wie jony wapnia i została wyodrbniona jako rozpoznajca substrat ma ona charakterystyczny motyw strukturalny powtoacuterzony czterokrotnie a nazywany bdquoEF-handsrdquo Pary motywoacutew strukturalnych bdquoEF-handsrdquo tworz globularne domeny ktoacutere maj wspoacutelny hydrofobowy rdze a ktoacutere s połczone długim odcinkiem α-helikalnym Mała podjednostka składa si z domen V i VI Domena V zawiera du liczb reszt glicynowych i reszt aminokwasoacutew hydrofobowych Domena VI jest homologiczna z domen IV ma cztery rejony wice jony Ca2+ Obie podjednostki połczone s wizaniem niekowalencyjnym [2 3 23]

Mechanizmy aktywacji kalpain

Aktywacja przez jony wapnia przyłczajce si do koca kadej podjednostki powoduje hydroliz obu czci (dua podjednostka zmniejsza swoj mas do 76middot103 Da natomiast mniejsza do 18middot103 Da) i w rezultacie powstaje aktywny enzym [8] Koohmaraie [27] wykazał e w wyniku autolizy małej podjednostki powstaje przewanie jeden głoacutewny fragment 18middot103 Da chocia moliwe e powstaje seria produktoacutew o masie czsteczkowej od 30middot103 do 18middot103 Da a takie fragmenty nie mogły by wychwycone przez el SDS-PAGE uyty w dowiadczeniu Natomiast dua podjednostka rozpada si na kilka roacutenych fragmentoacutew o masie czsteczkowej od 61middot103 do 21middot103 Da Polipeptyd o masie czsteczkowej 40middot103 Da reprezentuje ju nieaktywn form kalpainy

Yoshizawa i wsp [61] zaproponowali nieco inny mechanizm aktywacji Pod wpływem jonoacutew wapnia kalpaina rozpada si na dwie odrbne podjednostki Jednostka 80middot103 Da nie roacuteni si właciwociami katalitycznymi od całej kalpainy charakteryzuje si natomiast wiksz wraliwoci na jony wapnia Odłczona podjednostka 80middot103 Da wymaga stenia wapnia takiego samego jak zautolizowana aktywna forma kalpainy

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 9

Aktywno micro-kalpainy zmniejsza si gwałtownie w cigu pierwszych dni po uboju (po 72 godz jej aktywno była mniejsza ni czuło zastosowanej metody analitycznej) podobnie dzieje si z aktywnoci kalpastatyny natomiast aktywno m-kalpainy jest stabilna [27] Spadek aktywnoci -kalpainy koreluje z podwyszeniem stopnia kruchoci [56] Optymalne warunki aktywnoci kalpain ustalone in vitro to temp 25oC i pH w zakresie od 72ndash82 [8] Jednak podczas dojrzewania miso przechowywane jest w temp poniej 15oC a jego pH wynosi około 55 W badaniach przeprowadzonych przez Kanaw i wsp [25] micro-kalpaina wykazała maksimum swojej aktywnoci przy pH 758 i w temp 25oC była cigle aktywna przy pH 55 w tej samej temperaturze wykazujc 177 swojej aktywnoci maksymalnej ale w warunkach pH 578 i w temp 5oC była całkowicie nieaktywna Z bada Koohmaraiersquogo [27] wynika jednak e stopie inaktywacji proteolitycznej micro-kalpainy zwiksza si ze zmniejszajcym si pH i ze wzrostem temperatury Po 60 min w temp 25oC i przy pH 58 micro-kalpaina zachowała jedynie 92 swojej aktywnoci pocztkowej a po 120 min w temp 5oC zachowała 792 swojej pocztkowej aktywnoci Badania Huff-Lonergan i wsp [18] potwierdziły e oczyszczone miofibryle s degradowane przez micro-kalpain w temp 4oC przy pH roacutewnym 56 z dodatkiem 100 microM chlorku wapnia Wiele bada wskazuje na to e aden inny czynnik jak tylko kalpainy pełni głoacutewn rol w procesie kruszenia misa [1 28 31 41]

Dua cz kalpain jest zwizana z miofibrylami Aktywno kalpain zwizan z miofibrylami przypisuje si głoacutewnie micro-kalpainie Zwizany w ten sposoacuteb enzym ma lepszy dostp do substratu i jest bardziej oporny na inhibicj przez kalpastatyn [1] Jednak analiza mini pochodzcych z owiec z fenotypem callipyge oraz ze zwierzt normalnych wykazała e aktywno zwizanej z miofibrylami kalpainy jest taka sama podczas gdy twardo misa jest dwa razy wiksza u owiec callipyge W zwizku z tym wydaje si niemoliwe aby zwizana z miofibrylami kalpaina miała duy udział w procesie tenderyzacji [5]

Funkcje kalpain

Funkcje kalpain nie zostały dotd w pełni okrelone Wiadomo e s zwizane z podstawowymi frakcjami komoacuterkowymi Potwierdzono e kalpaina-10 powoduje zaburzenia w wydzielaniu i działaniu insuliny w ywym organizmie [51] Istniej dowody na to e kalpainy przyczyniaj si do remodelowania cytoszkieletu aktyny migracji komoacuterki oraz transformacji onkologicznych [2] Wikszo składnikoacutew włoacutekien miniowych szczegoacutelnie białek cytoszkieletowych uznano za potencjalny substrat biologiczny kalpain [46] Teoretycznie aktywno micro-kalpainy in situ powoduje proteolityczny rozpad ktoacutery z kolei osłabia struktur włoacutekien miniowych dajc w rezultacie kruche miso po ugotowaniu Aby rozpoczł si proces kruszenia musi nastpi wzrost stenia wolnych jonoacutew wapnia w cytoplazmie jony wapnia powoduj wtedy aktywacj kalpain ktoacutere nastpnie hydrolizuj białka budujce struktur włoacutekna

10 Marzena Nowak

miniowego Nie ma bezporedniego dowodu na to e kalpainy s aktywne w miniu post mortem nie ma nawet dowodu e s aktywne w ywym miniu Aktywno kalpain stwierdza si jednak na podstawie dowodoacutew porednich czyli produktoacutew autolizy kalpain obecnych w miniu [8] Badajc produkty degradacji białek obecnych w miniu podczas dojrzewania a take produkty jakie powstaj podczas inkubacji miofibryli z kalpainami in vitro mona okreli wpływ kalpain na proces tenderyzacji

Jedn ze zmian zachodzcych podczas dojrzewania misa jest degradacja troponiny-T oraz pojawienie si fragmentoacutew 27middot103 lub 30middot103 Da [13] Podobne zmiany w troponinie T pojawiaj si podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain w temp 4oC przy pH 56 [18] Hydroliza troponiny T przez -kalpain przebiega z uwolnieniem omiu peptydoacutew o masie czsteczkowej od 14 do 26middot103 Da Troponina T jest rozcinana w miejscu zawierajcym jedn hydrofobow reszt aminokwasow [19]

Due zmiany zachodz roacutewnie w titinie i nebulinie Titina jest zwizana z lini bdquoZrdquo a jej degradacja powoduje rozlunienie tej włanie linii i utrat elastycznoci minia Nastpuje dezintegracja porednich filamentoacutew desminy Charakterystyczne dla działania kalpain w tkance miniowej jest uwolnienie α-aktyniny z linii Z bez jej degradowania Stwierdzono e podczas dojrzewania α-konektyna jest rozszczepiana na β-konektyn i fragment o m cz 12middot105 Da [14 18 55] Steen i wsp [52] nie stwierdzili jednak adnej zalenoci pomidzy koncentracj titiny a sił cicia mierzon w roacutenych przedziałach czasowych post mortem Nie wykazali te zalenoci pomidzy koncentracj nebuliny a aktywnoci m-kalpainy kalpastatyny czy stosunkiem m-kalpainy do kalpastatyny Nebulina natomiast zanika podczas dojrzewania misa post mortem Filamenty nebuliny rozpadaj si na pi mniejszych fragmentoacutew o łacuchach 20middot104 18middot104 40middot103 33middot103 i 23middot103 Da W rodowisku i temp 4oC i pH 56 micro-kalpaina jest w stanie zdegradowa nebulin po 15 min inkubacji i degradacja ta zachodzi szybciej ni rozpad titiny Desmina z kolei jest degradowana podczas dojrzewania post mortem a głoacutewnym produktem tej degradacji jest produkt o m cz ok 38middot103 Da Ten produkt pojawia si roacutewnie podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain Filamina rozpada si czciowo na produkt o m cz ok 240middot103 Da w proacutebkach misa dojrzewajcego naturalnie oraz w proacutebkach oczyszczonych miofibryli z dodan micro-kalpain [18 55]

Czynniki wpływajce na aktywno kalpain w misie

Tenderyzacja misa post mortem nie zaley od degradacji pojedynczych białek ale jest zwizana z wieloma zmianami biochemicznymi i strukturalnymi zachodzcymi w białkach [18] Aktywno kalpain moe si roacuteni w zalenoci od gatunku zwierzt minia moe zalee od wielu czynnikoacutew działajcych na minie jeszcze podczas ycia zwierzcia (poprzez modyfikowanie sposobu ywienia czy te poprzez rodzaj chowu) lub czynnikoacutew majcych wpływ na miso w pierwszych godzinach po uboju lub podczas jego przetwarzania Nie bez znaczenia s roacutewnie czynniki genetyczne

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 11

Istniej dowody na to e kalpainy pełni wan rol podczas wzrostu minia po urodzeniu zwierzcia a take podczas niszczenia tkanki miniowej obserwowanego podczas zaniku mini [15]

Czynniki przyyciowe

W hodowli zwierzt rzenych dy si do zwikszenia misnoci oraz obnienia stopnia otłuszczenia Jednak bardzo czsto obserwuje si zwikszenie twardoci misa ze zwierzt o podwyszonej misnoci Przykładem moe by rasa bydła podwoacutejnie uminiona Belgian Blue White Zaleno pomidzy sił cicia a iloci fragmentu o wielkoci 30middot103 Da charakterystycznego dla degradacji troponiny T jest duo słabsza ni u innych ras [52]

Znanym sposobem zwikszenia iloci tkanki misnej kosztem zmniejszenia zawartoci tłuszczu bez koniecznoci zwikszania dawki ywieniowej jest podawanie zwierztom clenbuterolu Jest to sztuczny rodek adrenergiczny podobny do adrenaliny Podawanie go jest dobrym sposobem na uzyskanie wikszej iloci misa jest ono jednak twarde Podawanie clenbuterolu nie wpływa na aktywno -kalpainy ale podwysza aktywno kalpastatyny ktoacutera blokuje tenderyzacj misa [47] Podobny efekt uzyskuje si podajc adrenalin naturalnie wystpujcy w organizmie czynnik adrenergiczny powodujcy podwyszenie o 97 aktywnoci kalpastatyny Jednak aktywnoci enzymoacutew systemu kalpainowego w czasie składowania misa zmieniaj si Mona wic powiedzie e zroacutenicowany poziom adrenaliny w plazmie krwi powoduje silne zaburzenia w systemie kalpainowym [44] Ertbjerg i wsp [10] przeprowadzajc badania wi wykazali e wstrzykiwanie adrenaliny dominiowo w połczeniu z wysiłkiem fizycznym zwierzt powoduje podwyszenie pH misa i obnienie stopnia jego twardoci

Hodowla wi od ktoacuterych uzyskuje si chude miso doprowadziła do powstania mutacji genu RyR1 Obecno tego genu jest zwizana z podatnoci zwierzt na stres i obnion jakoci misa W misie takich zwierzt obserwuje si niszy poziom aktywnoci m-kalpainy w poroacutewnaniu ze zwierztami nie dotknitymi t mutacj genu co moe decydowa o podwyszonej twardoci misa [45]

Ciekawym przypadkiem jest fenotyp owiec callipyge Został on zidentyfikowany po raz pierwszy w roku 1983 w Dorset Jeden z osobnikoacutew mskich przekazywał specyficzny fenotyp niektoacuterym potomkom Charakteryzowały si one tym e tylna cz ciała (szczegoacutelnie minie biceps femoris semimembranosus semitendinosus i longissimus) była szczegoacutelnie uminiona [11] Minie objte fenotypem callipyge charakteryzuj si duo wikszym (o około 60 w momencie mierci) poziomem kalpastatyny w poroacutewnaniu z miniami normalnych owiec [4 12] Fenotyp callipyge umoliwia produkowania misa chudego ale o mniejszej kruchoci Mroenie powoduje zmniejszenie twardoci misa prawdopodobnie na skutek obnienia aktywnoci kalpastatyny [9] Minie biceps femoris i longissimus dorsi z fenotypem

12 Marzena Nowak

callipyge charakteryzuj si wiksz twardoci i mas natomiast misie infraspinatus nie jest zaliczany do mini z tym fenotypem Aktywno m-kalpainy jest wysza w m biceps femoris i m longissimus owiec callipyge ni w tych samych miniach owiec normalnych Natomiast m-kalpaina w miniu infraspinatus owiec normalnych i callipyge była tak samo aktywna [4] Degradacja titiny nebuliny desminy i troponiny T przebiega znacznie wolniej podczas dojrzewania misa owiec callipyge [12] Przypadek owiec callipyge wiadczy o tym e podwyszony przyrost masy minia moe powodowa zmniejszenie stopnia degradacji białek zwizane ze spadkiem aktywnoci kalpain ktoacutery z kolei łczy si z podwyszonym poziomem kalpastatyny [15] Istnieje wyrana zaleno pomidzy jakoci misa a typem minia z ktoacuterego to miso pochodzi Roacutenorodno pomidzy miniami jest czsto zwizana z właciwociami metabolicznymi minia i jego zdolnoci kurczenia si [26] Szybciej dojrzewaj minie białe szybko kurczce si ni czerwone ndash wolno kurczliwe Aktywno m-kalpainy i kalpastatyny okazały si silnie zwizane z typem minia Aktywno m-kalpainy jest tym nisza im wiksza jest szybko skurczu minia oraz tym nisza aktywno m-kalpainy im wysza aktywno ATPazy Podobne wyniki uzyskano w przypadku micro-kalpainy [39] Poroacutewnujc minie indycze wysz aktywno m-kalpainy zanotowano w miniach udca ni w miniach piersiowych [38]

Wprowadzanie witaminy E do minia moe zapobiega utlenianiu kalpain i poprzez takie działanie spotgowa działanie dodanych jonoacutew wapnia [16] Wzbogacanie paszy witamin D powoduje zwikszenie stenia wapnia w m longissimus dorsi a tym samym zmniejszenie siły cicia w przypadku misa wołowego W 21 dniu po uboju siła cicia mini zwierzt karmionych pasz wzbogacon w witamin D była mniejsza o 15 Taka właciwo witaminy D moe by wykorzystana jako czynnik powodujcy zwikszenie kruchoci misa [53]

Czynniki poubojowe

Zwikszenie stenia wapnia w rodowisku w ktoacuterym dojrzewa miso sprzyja zwikszeniu jego kruchoci Moczenie misa pochodzcego z 8- do 11-letnich kroacutew w roztworze chlorku wapnia przez 24 godz powoduje niskie wartoci siły cicia [60] Take wstrzykiwanie chlorku wapnia razem z tokoferolem wywołuje intensywne kruszenie wołowiny

Stymulacja elektryczna stosowana jest w celu uniknicia tzw skurczu chłodniczego ktoacutery jest czstym problem pojawiajcym si podczas szybkiego chłodzenia tusz po uboju [36] Niskonapiciowa stymulacja elektryczna jest stosowana zazwyczaj od razu po oszołomieniu natomiast wysokonapiciowa stosowana jest jaki czas po oszołomieniu na jednym z odcinkoacutew linii ubojowej Za bardziej efektywn uznaje si stymulacj wysokonapiciow [20]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 13

Stymulacja elektryczna tusz wołowych w 3 min post mortem niezalenie od jej rodzaju (niskie czy wysokie natenie prdu) powoduje podwyszenie twardoci misa Obserwuje si przy tym gwałtowny spadek pH co jest prawdopodobn przyczyn twardoci misa w poroacutewnaniu z tuszami stymulowanymi w 40 min post mortem [20] Badania te wskazuj e stymulacji elektrycznej nie powinno si przeprowadza od razu po uboju W innych badaniach take potwierdzono e stymulacja pozwala uzyska bardziej kruche miso [34 36 37] Zwikszony napływ jonoacutew wapnia po stymulacji elektrycznej do cytoplazmy moe powodowa chwilowe uaktywnienie -kalpainy i dziki temu proteoliza moe zaj szybciej [57] Morton i wsp [37] zaobserwowali niewielki wzrost aktywnoci micro-kalpainy a take kalpastatyny w wołowinie o pH 55 i w temp 15oC ale w 24 godz aktywno micro-kalpainy jak i kalpastatyny obniyła si o 80 rednia twardo zmniejszyła si z 81 N w 12 godz do 49 N w 336 godz Ci sami naukowcy stwierdzili e w stymulowanych elektrycznie tuszach owczych aktywno micro-kalpainy zmniejszała si na pocztku wolno (do 9 godz) a pomidzy 9 a 18 godz spadała gwałtownie Twardo misa owczego spadała ze 113 N w 6 godz do 38 N w 96 godz W innych badaniach [37] przeprowadzonych na tuszach wieprzowych wykazano e elektryczna stymulacja wywołała efekt w połowie tak silny jak proces dojrzewania W rezultacie uzyskano miso bardziej kruche

Podsumowanie

Dotychczas odkryto wiele rodzajoacutew kalpain i prawdopodobnie bdzie ich wicej Kalpainy s obecne w roacutenych tkankach i spełniaj roacutene role Obecno kalpain w tkance miniowej jest stwierdzona chocia ich funkcje s nadal nie w pełni wyjanione Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce [30] Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain oraz im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si

W wikszoci bada aktywno kalpain była mierzona po wyizolowaniu ich z misa uywajc jako substratu innych (ni miofibrylarne) białek Nie mierzono wic rzeczywistej aktywnoci tych enzymoacutew Istniej wic głoacutewnie porednie dowody na działanie kalpain podczas procesu kruszenia misa W zalenoci od wielu czynnikoacutew aktywno ta moe by roacutena Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa Dokładne poznanie mechanizmu kruszenia misa oraz działania kalpain umoliwiłoby wiadome

14 Marzena Nowak

sterowanie procesem tenderyzacji i uzyskiwanie misa kruchego o standardowej jakoci

Literatura

[1] Boehm ML Kendall TL Thompson VF Goll DE Changes in the calpains and calpastatin

during post mortem storage of bovine muscle J Anim Sci 1998 76 2415-2434 [2] Carragher NO Frame MC Calpain a role in cell transformation and migration Int J Bioch Cell

Biol 2002 34 1539-1543 [3] Dbrowska R Wrzosek A Molekularne podstawy kontroli skurczu mini przez jony wapnia

Kosmos 1997 46 (4) 555-562 [4] Delgado EF Geesink G H Marchello JA Goll DE Koohmaraie M The calpain system in

three muscles of normal and callipyge sheep J Anim Sci 2001 79 398-412 [5] Delgado EF Geesink GH Marchello JA Goll DE Koohmaraie M Properties of miofibril-

bound calpain activity in longissimus muscle of callipyge and normal sheep J Anim Sci 2001 79 2097-2107

[6] Dransfield E Modelling post-mortem tenderization-IV Role of calpains and calpastatin in conditioning Meat Sci 1993 34 217-234

[7] Dransfield E Calpains from thaw rigor muscle Meat Sci 1996 43 311-320 [8] Dransfield E Meat tenderness-the -calpain hypothesis 45th ICoMST 1999 pp 220-228 [9] Duckett SK Klein TA Leckie RK Thorngate JH Busboom JR Snowder GD Effect of

freezing on calpastatin activity and tenderness of callipyge lamb J Anim Sci 1998 76 1869-1874 [10] Ertbjerg P Henckel P Karlsson A Larsen L M Moslashller A J Combined effect of epinerphine and

exercise on calpaincalpastatin and cathepsin B and L activity in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 2428-2436

[11] Freking BA Keele J W Beattie CW Kappes SM Smith TPL Sonstegard TS Nielsen MK Leymaster KA Evaluation of the ovine callipyge locus I Relative chromosomal position and gene action J Anim Sci 1998 76 2062-2071

[12] Geesink GH Koohmaraie M Postmortem proteolysis and calpaincalpastatin activity in callipyge and normal lamb biceps femoris during extended postmortem storage J Anim Sci 1999 77 1490-1501

[13] Geesink GH Taylor RG Bekhit AED Bickerstaffe R Evidence against the non-enzymatic calcium theory of tenderization Meat Sci 2001 59 417-422

[14] Goll DE Dayton WR Singh I Robson RM Studies of the α-actininactin interaction in the Z-disc by using calpain J Biol Chem 1991 266 13 8501-8510

[15] Goll DE Thompson VF Taylor RG Ouali A The calpain system and skeletal muscle growth Can J Anim Sci 1998 78 503-512

[16] Harris SE Huff-Lonergan E Lonergan SM Jones WR Rankins D Antioxidant status affects color stability and tenderness of calcium chloride-injected beef J Anim Sci 2001 79 666-677

[17] Hopkins DL Thompson JM Inhibition of protease activity 2 Degradation of myofibrillar proteins myofibril examination of free calcium levels Meat Sci 2001 59 199-209

[18] Huff-Lonergan E Mitsuhashi T Beekman D D Parrish F C Jr Olson D G Robson R M Proteolysis of specific muscle structural proteins by -calpain at low pH and temperature is similar to degradation in post mortem Bovine Muscle J Anim Sci 1996 74 993-1008

[19] Hughes MC Geary S Dransfield E McSweeney PLH OrsquoNeill EE Characterization of peptides released from rabbit skeletal muscle tin-T by -calpain under conditions of low temperature and high ionic strength Meat Sci 2001 59 61-69

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 15

[20] Hwang IH Thompson JM The effect of time and type of electrical stimulation on the calpain system and meat tenderness in beef longissimus dorsi muscle Meat Sci 2001 58 135-144

[21] Ilian MA Morton JD Kent MP Le Conteur CE Hickford J Cowley R Bickerstaffe R Intermuscular variation in tenderness Association with the ubiquitous and muscle specific calpains J Anim Sci 2001 79 12-132

[22] Jakubiec-Puka A Rola proteolitycznego systemu kalpainowego w komoacuterkach zwierzcych Postpy Biochemii 1993 39 (4) 251-258

[23] Jakubiec-Puka A Kalpainy Kosmos 1997 46 (4) 609-614 [24] JeacockeR E The concentrations of free magnesium and free calcium ions both increase in skeletal

muscle fibres entering rigor mortis Meat Sci 1993 35 27-45 [25] Kanawa R J J Takahashi K Inactivity of -calpain throughout post mortem aging of meat J

Food Sci 2002 67 2 635-638 [26] Klont RE Brocks L Eikelenboom G Muscle fibre type and meat quality Meat Sci 1998 49

(Suppl 1) S219-S229 [27] Koohmaraie M Effect of pH Temperature and inhibitors on autolysis and catalytic activity of

bovine skeletal muscle micro-calpain J Anim Sci 1992 70 3071-3080 [28] Koohmaraie M The role of Ca2+ dependent proteinases i post mortem proteolysis and meat

tenderness Biochimie 1992 74 3 239-245 (English abstract) [29] Koohmaraie M Muscle proteinases and meat aging Meat Sci 1994 36 93-104 [30] Koohmaraie M Biochemical factors regulating the toughening and tenderization processes of meat

Meat Sci 1996 43 S S193-S201 [31] Kristensen L Therkildsen M Riis B Soslashrensen MT Oksbjerg N Purslow PP Ertbjerg P

Dietary induced growth rate in pigs Effects on in vivo and post mortem muscle proteolysis and meat quality J Anim Sci 2002 80 2862-2871

[32] Kurebayashi N Harkins AB Baylor S M Use of fura red as an intracellular calcium indicator in frog skeletal muscle fibers Biophys J 1993 64 1934-1960

[33] Lawrie RA Meat Science Pergamon Press Oxford 1985 [34] Lee S Polidori P Kaufman RG Kim BC Low-voltage electrical stimulation effects on

proteolysis and lamb tenderness J Food Sci 2000 65 (5) 786-790 [35] Ma H Fukiage Ch Kim YH Duncan MK Reed N A Shih M Azuma M Shearer TR

Characterization and expression of calpain 10 J Biol Chem 2001 276 (30) 28525-28531 [36] Maribo H Ertbjerg P Andersson M Barton-Gade P Moslashller AJ Electrical stimulation of pigs-

effect on pH fall meat quality and Cathepsin B+L activity Meat Sci 1999 52 172-187 [37] Morton JD Bickerstaffe R Kent MP Dransfield E Keeley GM Calpain-calpastatin and

thoughness in m longissimus from electrically stimulated lamb and beef carcasses Meat Sci 1999 52 71-79

[38] Northcutt JK Pringle TD Dickens JA Buhr RJ Young LL Effects of age and tissue type on the calpain proteolytic system in turkey skeletal muscle Poultry Sci 1998 77 367-372

[39] Ouali A Meat tenderization Possible causes and mechanisms A Review J Muscle Foods 1990 1 (2) 129-165

[40] Parr T Sensky PL Scothern GP Bardsley RG Buttery PJ Wood JD Warkup C Relationship between skeletal muscle-specific calpain and tenderness of conditioned porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 661-668

[41] Pringle TD Harrelson JM West RL Williams SE Johnson DD Calcium-activated tenderization of strip loin top sirloin and top round steaks in diverse genotypes of cattle J Anim Sci 1999 77 3230-3237

[42] Purslow PP Ertbjerg P Baron CP Christensen M Lawson M A Patterns of variation in enzyme activity and cytoskeletal proteolysis in muscle 47th ICoMST 2001 pp 38-43

16 Marzena Nowak

[43] Rosochacki SJ Proteoliza w miniach po uboju zwierzt Przeg Hod 1999 9 26-29 [44] Sensky PL Parr T Bardsley RG Buttery PJ The relationship between plasma epinephrine

concentration and the activity of the calpain enzyme system in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1996 74 380-387

[45] Sensky PL Parr T Lockley AK Bardsley RG Butery PJ Wood JD Warkup C Altered calpain levels in longissimus muscle from normal pigs and heterozygotes with the ryanodine receptor mutation J Anim Sci 1999 77 2956-2964

[46] Sentandreu MA Coulis G Ouali A Role of muscle endopeptidases and their inhibitors in meat tenderness Trends Food Sci Technol 2002 13 398-419

[47] Simmons NJ Young OA Dobbie PM Singh K Thompson BC Speck PA Post-mortem calpain-system kinetics in lamb Effect of clenbuterol and preslaugter exercise Meat Sci 1997 47 12 135-146

[48] Sorimachi H Kinbara K Kimura S Takahashi M Ishiura S Sasagawa N Sorimachi N Shimada H Tagawa K Maruyama K Suzuki K Muscle-specific calpain p94 responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A associates with connection through IS2 a p94-specific sequence J Biol Chem 1995 270 (52) 31158-31162

[49] Sorimachi H Ishiura S Suzuki K Structure and physiological function of calpains Biochem J 1997 328 721-732

[50] Spadoni C Forkas A Sinka R Tompa P Friedrich P Molecular cloning and RNA expression of a novel Drosophila calpain calpain C Biochem Biophys Res Commun 2003 303 343-349

[51] Sreenan SK Zhou Y-P Otani K Hansen PA Currie KPM Pan Ch-Y Lee J-P Ostrega D M Pugh W Horikawa Y Cox N J Harris C L Burant Ch F Fox A P Bell G T Polonsky K S Calpains play a role in insulin secretion and action Diabetes 2001 50 2013-2020

[52] Steen D Claeys E Uytterhaegen L De Smet S Demeyer D Early post-mortem conditions and the calpaincalpastatin system in relation to tenderness of double-muscled beef Meat Sci 1997 45 3 307-319

[53] Swanek SS Morgan JB Owens FN Gill D R Strasia A Dolezal HG Ray FK Vitamin D3 supplementation of beef seers increases longissimus tenderness J Anim Sci 1999 77 874-881

[54] Takahashi K Structural weakening of skeletal muscle tissue during post-mortem ageing of meat Non-enzymatic mechanism of meat tenderization Meat Sci 1996 43 S S67-S80

[55] Takahashi K Mechanism of meat tenderization during post-mortem ageing Calcium Theory 45th ICoMST 1999 pp 230-235

[56] Thomson BC Dobbie PM Singh K Speck PA Post-mortem kinetics of meat tenderness and the components of calpain system in bull skeletal muscle Meat Sci 1996 44 (3) 151-157

[57] Veeramuthu GI Sams AR Post mortem pH myofibrillar fragmentation and calpain activity in pectoralis from electrically stimulated and muscle tensioned broiler carcasses Poultry Sci 1999 78 272-276

[58] Watanabe A Daly CC Devine CE The effects of the ultimate pH of meat on tenderness changes during ageing Meat Sci 1996 42 (1) 67-78

[59] Whipple G Koohmaraie M Degradation of myofibril proteins by extractable lysosomal enzymes and m-calpain and the effects of zinc chloride J Anim Sci 1991 69 4449-4460

[60] Whipple G Koohmaraie M Calcium chloride marination effects on beef steak tenderness and calpain proteolytic activity Meat Sci 1993 33 265-275

[61] Yoshizawa T Sorimachi H Tomioka S Ishiura S Suzuki K Calpain dissociates into subunits in the presence of calcium ions Biochem Biophys Res Commun 1995 208 (1) 376-383

THE ROLE OF CALPAINS IN THE MEAT TENDERIZATION PROCESS

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 17

S u m m a r y

Meat tenderness and factors influencing it have been investigated for a long time There are several

theories explaining the process of meat tenderization The calpain theory of tenderization has been accepted as the most feasible one Calpains meet the basic criteria defined for factors that impact meat tenderization These enzymes are present in a muscle cell and in vitro experiments when calpains are used there are detected the same protein degradation products as in the meat after its raping Calpains have access to myofibrils in cells The activeness of calpains and the ratio between it and the calpastatin are correlated with the meat hardness The higher the hardness of meat and the higher the ratio calpain to calpastatin the more tender meat can be obtained Conditions under which these enzymes are active are close to conditions in the meat tissue after the death of animal The calpain activity depends both on the survival including genetic and the post-mortem factors

Although the mechanism of calpain activity has not been satisfactorily explained so far but on the basis of results obtained it can be concluded that they play an important role in the meat tenderization process

In this paper calpains are characterized and some factors influencing their activeness are described

Key words calpains meat tenderization

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 18 - 26

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH NA MOLIWO WZROSTU LISTERIA

MONOCYTOGENES I ESCHERICHIA COLI O157H7

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była prognoza wpływu warunkoacutew wdzenia trzech gatunkoacutew surowych wyroboacutew

misnych na moliwo wzrostu bakterii Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157H7 Badania przeprowadzono w wybranym zakładzie misnym w rzeczywistych warunkach produkcji

handlowej Obiekt badawczy stanowiły wyroby z 5 partii produkcyjnych schabu surowego frankfurterek oraz kiełbasy polskiej surowej W produktach wdzonych oznaczano zawarto soli azotanoacutew(III) pH oraz czas wdzenia w zakresie temp 30ndash37degC Prognozy wzrostu wybranych patogenoacutew z uwzgldnieniem wynikoacutew przeprowadzonych oznacze obliczono za pomoc programu Pathogen Modeling Program 60

Wykazano bardzo du zmienno zawartoci azotanoacutew(III) (V = 2363ndash5976) soli (V = 1082ndash1778) oraz rzeczywistych okresoacutew obroacutebki wdzarniczej (V = 351ndash391) poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew W konsekwencji obliczone prognozy okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych schabu surowego charakteryzowały si znacznym zroacutenicowaniem (V = 9ndash95) Zastosowane warunki wdzenia spowodowały e w przypadku kiełbasy polskiej oraz frankfurterek prawdopodobne było zakoczenie okresu lag-fazy Escherichia coli O157H7 jeszcze w czasie tego zabiegu

Słowa kluczowe mikrobiologia prognostyczna wdzenie surowe wyroby misne

Wprowadzenie

Wyroby z misa peklowanego niepoddawane parzeniu a jedynie ciepłemu wdzeniu np wdzonki lub niektoacutere kiełbasy surowe uwaane s za szczegoacutelnie atrakcyjne sensorycznie Nale te zwykle do droszych asortymentoacutew handlowych i dlatego stanowi do znaczn ilociowo grup wyroboacutew produkowanych w zakładach misnych

Mgr in A Kaczmarek dr hab J Zabielski prof AR Katedra Zarzdzania Jakoci ywnoci Akademia Rolnicza im A Cieszkowskiego ul Mazowiecka 41 60-623 Pozna mgr in P Zielonka Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna ul Niepodległoci 66 64-100 Leszno

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 19

Wzgldy ekonomiczne sprawiaj e w realnych warunkach produkcyjnych takie wyroby jak schab surowy wdzony kiełbasa polska surowa lub frankfurterki po zakoczeniu cyklu produkcyjnego nie s poddawane dalszym zabiegom utrwalajcym np podsuszaniu lub dojrzewaniu W ten sposoacuteb zmniejszaj si technologiczne moliwoci sterowania ich jakoci mikrobiologiczn [7] Dlatego poza temperatur przechowywania głoacutewnymi czynnikami regulujcymi skaenie mikrobiologiczne bd kwasowo tych wyroboacutew zawarto soli oraz azotanoacutew(III)

Wdzone na surowo solone i peklowane wyroby misne stanowi potencjalne roacutedło bakterii zaroacutewno Escherichia coli [8] jak i Listeria monocytogenes [4] Wykryto e roacutedłem infekcji Escherichia coli moe by nawet fermentowane salami [18] Oznacza to e ani peklowanie ani wdzenie owiewowe nie gwarantuj skutecznej eliminacji zagroenia zdrowia spowodowanego obecnoci tych patogenoacutew Od dawna wiadomo e płynne składniki dymu wdzarniczego działaj bakterioboacutejczo lub bakteriostatycznie [6] na patogeny w tym take na L monocytogenes [1] ale w praktyce produkcyjnej wdzonek i kiełbas surowych nie stosuje si płynnych preparatoacutew dymu wdzarniczego

Zalecany wzgldami technologicznymi zakres temperatury owiewowego wdzenia wdzonek surowych oraz kiełbas surowych wynosi od 18 do 25degC a czas do kilkunastu godzin [13] W praktyce jednak zabieg ten jest skracany do kilku godzin przez podwyszenie temp o około 10 do 12degC Spowodowane jest to wzgldami zaroacutewno organizacyjnymi produkcji jak i zmniejszaniem ubytkoacutew masy wpływajcych na wydajno gotowego wyrobu W taki sposoacuteb przez okres kilku godzin zostaj stworzone optymalne warunki temperaturowe wzrostu bakterii w tym take Listeria monocytogenes i Escherichia coli Dlatego informacje dotyczce czasu i temperatury zabiegu pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) w zestawieniu z metodami mikrobiologii prognostycznej umoliwi oszacowanie wpływu warunkoacutew wdzenia ciepłego na moliwo rozwoju tych patogenoacutew

Na potrzeby mikrobiologii prognostycznej opracowano wiele modeli i programoacutew komputerowych opisujcych wzrost mikroorganizmoacutew w funkcji pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) oraz temperatury [5 10 16] Dostpne dane literaturowe potwierdzaj przydatno tych narzdzi w szacowaniu ryzyka powstawania zagroenia mikrobiologicznego misa i wyroboacutew misnych [3 20 19 11 2 9] Wykorzystanie mikrobiologii prognostycznej zostało zaakceptowane np w dystrybucji misa sprzeday detalicznej produkcji fermentowanych wyroboacutew misnych czy rozbiorze tusz wołowych bdquona ciepłordquo w Australii przez tamtejsze władze sanitarne [17]

Potwierdza to celowo opisanych poniej dowiadcze w ktoacuterych podjto proacuteb stwierdzenia czy w rzeczywistych warunkach produkcji trzech rodzajoacutew surowych wyroboacutew misnych moliwe jest wystpienie w czasie obroacutebki wdzarniczej warunkoacutew sprzyjajcych rozwojowi Listeria monocytogenes i Escherichia coli

20 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

Materiał i metody bada

Dowiadczenia prowadzone były w rzeczywistych warunkach działania zakładu misnego na terenie Wielkopolski w trakcie codziennej produkcji wyroboacutew misnych Obiektami dowiadczalnymi były wyroby z 5 partii produkcyjnych z ktoacuterych pobrano po trzy proacuteby schabu surowego wdzonego bez koci kiełbasy polskiej surowej oraz frankfurterek Schab (misie najdłuszy grzbietu) peklowano metod nastrzykow W przypadku kiełbasy polskiej surowej (25 wieprzowiny kl I i 75 wieprzowiny kl II) oraz frankfurterek (20 wieprzowiny kl I i 80 wieprzowiny kl II) stosowano peklowanie surowcoacutew poprzez wymieszanie z sol peklujc bez dodatku wody

Wdzenie owiewowe wyroboacutew prowadzono w komorach wdzarniczo-parzelniczych z arow wytwornic dymu oraz z moliwoci regulacji temperatury zabiegu Warunki prowadzenia zabiegu kadej partii produkcyjnej wyroboacutew charakteryzowano poprzez pomiar czasu oraz temperatury mierzonej wewntrz geometrycznego rodka batonoacutew

Natychmiast po zakoczeniu wdzenia wyroboacutew mierzono ich kwasowo stosujc pH-metr CP-551 z elektrod OSH12-01 przystosowan do bezporednich pomiaroacutew pH w misie i serach

Zawarto NaCl oznaczano metod Mohra [14] a azotanoacutew(III) poprzez reakcj z odczynnikiem Griessa [15]

Uzyskane wyniki parametroacutew fizykochemicznych poszczegoacutelnych partii wyroboacutew poddano analizie za pomoc programu Pathogen Modeling Program wersja 6 [12] Szacowano czas trwania lag-fazy i czas wzrostu jednej generacji bakterii przy załoonym poziomie skaenia pocztkowego 1 jtkg Jako okres stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew przyjmowano sum tych wartoci wyliczanych na podstawie prognoz wzrostu L monocytogenes oraz E coli O157H7

Wyniki i dyskusja

W tab 1 zestawiono parametry wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne piciu partii produkcyjnych badanych wyroboacutew

Najmniejsz powtarzalnoci charakteryzował si proces peklowania wyroboacutew co odzwierciedlaj wspoacutełczynniki zmiennoci rednich zawartoci azotanoacutew(III) i soli W przypadku frankfurterek z surowcoacutew peklowanych ldquona suchordquo wspoacutełczynnik zmiennoci azotanoacutew(III) wynioacutesł prawie 60 Fakt wystpowania tak znaczcej zmiennoci zawartoci azotanoacutew(III) oraz soli pomidzy partiami produkcyjnymi wskazuje na prawdopodobiestwo zroacutenicowanego czasu stabilnoci mikrobiologicznej poszczegoacutelnych partii produkcyjnych tych samych sortymentoacutew Ponadto w przypadku schabu surowego wdzonego w czterech sporoacuted piciu partii produkcyjnych (80) przekroczona była dopuszczalna zawarto azotanoacutew(III) w produkcie finalnym Zmienno wartoci pH nie była dua co potwierdza lepsze wyroacutewnanie kwasowoci badanych wyroboacutew

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 21

T a b e l a 1 Parametry zabiegu wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne badanych wyroboacutew misnych Parameters of smoking process and basic physical amp chemical characteristics of meat products studied

Rodzaj wyrobu

Product type

Partia produkcyjna Production

batch

pH NaCl []

Azotany(III) [mgkg]

Nitrates(III)

Temperatura wdzenia [oC]

Smoking temp[degC]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time [h]

1 516 436 14217 37 350 2 575 359 7414 36 520 3 588 413 10724 35 245 4 595 347 13762 37 235 5 590 339 12725 37 300

x 573 399 11768 364 33

SD 033 043 2781 089 11

Schab surowy Raw pork loin

V [] 570 1082 2363 245 351 1 524 231 1612 30 3 2 543 228 2617 33 52 3 554 226 5405 32 245 4 579 261 4870 32 235 5 560 290 1272 32 245

x 552 247 3155 318 31

SD 020 027 1885 11 12

Frankfurterki Frankfurters

V [] 370 1126 5976 34 391 1 537 309 7090 30 3 2 564 232 3618 33 52 3 597 262 8528 32 245 4 586 189 3957 32 235 5 598 241 5257 32 245

x 576 246 569 318 31

SD 025 043 2091 11 12

Kiełbasa polska surowa

Polish raw sausage

V [] 450 1778 3676 34 390

V ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variability coefficient x ndash warto rednia mean value SD ndash odchylenie standardowe standard deviation ndash wartoci rednie z 3 oznacze mean values of 3 measurements

O ile temperatura wdzenia charakteryzowała si bardzo mał zmiennoci to

czas wdzenia poszczegoacutelnych partii wyroboacutew był zroacutenicowany ndash wspoacutełczynniki zmiennoci wahały si od 351 do 391 Warto podkreli e temperatura wdzenia jest regulowana nastawami sterownikoacutew komoacuter i dlatego wspoacutełczynniki zmiennoci tego parametru s małe natomiast o czasie zabiegu decyduje obsługa urzdze i organizacja produkcji W kategoriach sterowania procesami jest wic

22 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

prawdopodobne ze czas wdzenia oraz peklowanie surowcoacutew mog by roacutedłem zmiennoci nadmiarowej

Na podstawie danych obroacutebki wdzarniczej poszczegoacutelnych partii wyroboacutew obliczono prognozy wzrostu i okres stabilnoci mikrobiologicznej L monocytogenes oraz E coli O157H7 i przedstawiono je w tab 2

T a b e l a 2 Szacowanie parametroacutew wzrostu Listeria monocytogenes i Eschrichia coli O157H7 w surowych wyrobach misnych podczas zabiegu wdzenia Predicting the growth parameter levels of Listeria monocytogenes and Eschrichia coli O157H7 in meat products being smoked

Rodzaj wyrobu Product

type

Seria Batch

Czas trwania lag-fazy [godz]

Lag phase duration [h]

Czas 1 generacji [godz]

Generation time [h]

Okres stabilnoci mikrobiolo- gicznej (lag-faza+czas 1 generacji)

[godz] Microbial stability time

(lag-phase + 1 generation) [h]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time

Listeria monocytogenes 1 473 32 505 350 2 75 08 83 520 3 8 09 89 245 4 63 08 71 235 5 116 11 127 300

Escherichia coli O157H7 1 253 14 267 300 2 76 08 84 520 3 95 08 103 245 4 76 07 81 235

Scha

b su

row

y R

aw p

ork

loin

5 123 09 132 245 Listeria monocytogenes

1 115 11 126 300 2 74 08 82 520 3 79 09 88 245 4 57 07 64 235 5 66 07 73 245

Escherichia coli O157H7 1 55 11 66 300 2 45 08 53 520 3 48 08 56 245 4 45 07 52 235

Fran

kfur

terk

i Fr

ankf

urte

rs

5 52 09 61 245

cd Tab 2 Listeria monocytogenes

1 143 14 57 300

pols

ka

suro

wa

Polis

h ra

w

2 59 07 66 520

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 23

3 54 07 61 245 4 42 06 48 235 5 45 06 51 245

Escherichia coli O157H7 1 82 11 93 300 2 41 07 48 520 3 44 07 51 245 4 32 06 38 235

5 38 06 44 245 Objanienia Explanatory notes Druk wytłuszczony ndash okres stabilnoci mikrobiologicznej zbliony do czasu obroacutebki wdzarniczej Bold ndash microbial stability time appearing close to the time period of smoking the products analysed

T a b e l a 3 Zmienno okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew misnych Variability of microbial stability as stated for the meat products studied

Gatunek bakterii Bacteria species Rodzaj wyrobu

Product type Parametry rozkładu

Distribution parameters Listeria monocytogenes

Escherichia coli O157H7

x [godz] [h] 175 58 SD [godz] [h] 166 05

Schab surowy Raw pork loin

V [] 949 90

x [godz] [h] 133 57 SD [godz] [h] 69 06

Frankfurterki Frankfurters

V [] 519 115

x [godz] [h] 87 55 SD [godz] [h] 21 19

Kiełbasa polska surowa

Raw Polish sausage V [] 246 357

Obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew

charakteryzowały si bardzo du zmiennoci w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych W dwoacutech przypadkach to jest w drugiej partii produkcyjnej frankfurterek oraz w drugiej partii kiełbasy polskiej surowej wyliczone okresy stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 były niemal takie same lub kroacutetsze od czasoacutew wdzenia Prognoz krzywych wzrostu Gompertza E coli O157H7 tych przypadkoacutew przedstawiono na rys 1

24 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

0

02

04

06

08

1

12

0 1 2 3 4 5 6 7Czas w dzenia [godz]

Smoking time [h]

Ska

enie

bak

teria

mi E

col

i log

[jtk

g]E

col

i con

tam

inat

ion

log[

cfu

g]

frankfurterki II partiafrankfurters II batchpolska surowa II partiaraw polish sausage II batch

Rys 1 Szacowanie krzywych wzrostu Escherichia coli O157H7 w procesie wdzenia (strzałk

zaznaczono koniec wdzenia tych partii wyroboacutew) Fig 1 Predicting the growth curves of Escherichia coli O157H7 during the smoking (the arrow

indicates that the smoking process of a particular production batch of products studies has ended)

Dua zmienno parametroacutew peklowania surowcoacutew w połczeniu ze

zroacutenicowanym czasem wdzenia sprawiaj e obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew s roacutewnie bardzo zroacutenicowane (tab 3)

Wspoacutełczynniki zmiennoci okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew wynosz od 9 do 95 (schab surowy E coli) Wskazuje to e jako mikrobiologiczna poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew mogła by potencjalnie bardzo zroacutenicowana

Połczenie roacutenych czynnikoacutew fizykochemicznych z powodzeniem moe zabezpiecza produkty przed rozwojem mikroflory chorobotwoacuterczej Jednake w rzeczywistych warunkach produkcyjnych surowych wyroboacutew misnych mog zaistnie takie wzajemne interakcje cech surowcoacutew substancji peklujcych czasu i temperatury wdzenia w wyniku ktoacuterych prawdopodobne jest zakoczenie okresoacutew lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych Dlatego szybkie i efektywne wychładzanie poprodukcyjne oraz utrzymanie cigłoci łacucha chłodniczego bdzie warunkowa bezpieczestwo mikrobiologiczne tych wyroboacutew

Wnioski

1 W rzeczywistych warunkach produkcji wdzonych surowych i peklowanych wyroboacutew misnych temp wdzenia w zakresie 30ndash37degC moe potencjalnie

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 25

doprowadzi do stworzenia warunkoacutew umoliwiajcych zakoczenie okresu lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych

2 Zakoczenie czasu lag-fazy moe wystpi w jednej na pi partii produkcyjnych dwoacutech gatunkoacutew wyroboacutew czyli w 20 ich masy produkcyjnej Sprzyja temu bdzie czas wdzenia dłuszy ni 4 godz w zastosowanej temperaturze oraz zmienno zawartoci soli i azotanoacutew(III) w surowcach uytych do produkcji badanych wyroboacutew

3 Konieczna jest poprawa jakociowej i technologicznej efektywnoci peklowania w celu zapobieenia moliwoci realnego wystpienia zagroenia mikrobiologicznego

Literatura

[1] Faith NG Yousef AE Luchansky LB Inhibition of Listeria monocytogenes by liquid smoke and isoeugenol a phenolic component found in smoke J Food Safety 1992 12 303-314

[2] Fujikawa H Kokubo Y Practical application of predictive microbiology software programs to HACCP plans J Food Hyg Soc Japan 2000 42 252-256

[3] Giffel MC Zwietering MH Validation of predictive models describing the growth of Listeria monocytogenes Int J Food Microbiol 1999 46 135-149

[4] Guerra MM McLauchlin J Bernardo FA Listeria in ready-to-eat and unprocessed foods produced in Portugal Food Microbiol 2001 18 423-429

[5] Kołoyn-Krajewska D Jałosiska-Piekowska M Załoenia zasady i przyszło prognozowania mikrobiologicznego ywno Nauka Technologia Jako 1999 4 (21) 22-23

[6] Kurko WI Chemiczne i fizykochemiczne podstawy procesu wdzenia WPLiS Warszawa 1963 [7] Leistner L Basic aspects of food preservation by hurdle technology Int J Food Microbiol 2000

55 181-186 [8] Liddell KG Escherichia coli O157H7 outbreak in central Scotland Lancet 1997 349 502-503 [9] McClure PJ Beaumont AL Shutherland JP Roberts TA Predictive modeling of growth of

Listeria monocytogenes The effects on growth of NaCl pH storage temperature and NaNO2 Int J Food Microbiol 1997 34 221-232

[10] McDonald K Sun D Predictive food microbiology for the meat industry a review Int J Food Microbiol 1999 52 1-27

[11] Mellefont LA McMeekin TA Ross T Performance evaluation of a model describing the effects of temperature water activity pH and lactic acid concentration on the growth of Escherichia coli Int J Food Microbiol 2003 82 45-58

[12] Pathogen Modeling Program manual version 40 USDA Eastern Regional Center [13] Pezacki W Przetwarzanie jadalnych surowcoacutew rzenych PWN Warszawa 1984 [14] PN-73A-82112 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci soli kuchennej [15] PN-74A-82114 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci azotynoacutew i azotanoacutew [16] Skinner GE Larkin JW Mathematical modelling of microbial growth a review J of Food Safety

1994 14 175-217 [17] Summer J Krist K The use of predictive microbiology by the Australian meat industry Int J Food

Microbiol 2002 73 363-366 [18] Tilden J Jr Young W McNamara AM A new route of transmission for Escherichia coli

infection from dry fermented salami Am J Publ Hlth 1996 86 1142-1145 [19] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing growth of Escherichia

coli O157H7 in raw ground beef J Food Protection 1996 59 1331-1335

26 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

[20] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing the growth of Listeria monocytogenes J Food Protection 1997 60 1142-1145

PREDICTING THE EFFECT OF SMOKING CONDITIONS ON THE GROWTH OF LISTERIA MONOCYTOGENES AND ESCHERICHIA COLI O157H7 IN RAW MEAT PRODUCTS

S u m m a r y

The objective of the study was to predict the effect of smoking conditions applied to smoke three types of raw meat products on the potential for Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 to grow in those products

The study was performed in a selected meat processing plant under real production conditions as existing during any regular commercial production process carried out in this plant

The study target comprised five batches of the following products being produced a raw pork loin Frankfurter sausages and a raw soft lsquoPolishrsquo sausage The following parameters of products being smoked were determined contents of salts and nitrates(III) pH and the smoking process temperatures within a range from 300C to 370C The pathogen growth levels being predicted were calculated using a Pathogen Modelling Software version 60 the calculations performed included the parameters as determined above

With regard to individual production batches of products under analysis there were stated very high variations among the following parameters characterizing the same product type in all 5 batches contents of nitrates (III) (V = 2363ndash596) contents of salts (V = 1082ndash1778) and real smoking times (V = 351ndash391) Consequently there were high differences among predicted periods of microbial stability of Escherichia coli O157H7 calculated for each individual production batch of raw pork loin (V = 9ndash95) The smoking conditions applied in this plant caused that in the case of the Polish sausages and Frankfurter sausages it was possible for the lag-phase of Escherichia coli O157H7 to end prior to the completion of the entire smoking process

Key words predictive microbiology smoking raw meat products

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 27 - 34

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU

S t r e s z c z e n i e W Polsce nie prowadzi si przemysłowej produkcji perlic rzenych ale potrzeby rynku misnego

mog si zmieni w zwizku ze zmian upodoba konsumentoacutew oraz rozszerzeniem rynkoacutew zbytu Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic Nie uwzgldniono wpływu płci gdy u młodych perlic brak jest wyranego dymorfizmu płciowego

Badania przeprowadzono na perlicach ywionych mieszankami pełnoporcjowymi bez antybiotykowego stymulatora wzrostu i odchowywanych do 18 tygodnia ycia Uboacutej ptakoacutew wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym z terminoacutew ubijano po 10 ptakoacutew okrelajc wydajno rzen procentowy udział poszczegoacutelnych mini pH oraz skład chemiczny mini piersiowych i noacuteg

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach uboju 14 16 18 tygodniu ycia wynosiła odpowiednio 1181 g 1314 g i 1373 g Wydajno rzena perlic niezalenie od ich wieku była zbliona i wahała si od 7361 do 7449 Najwikszy udział mini piersiowych udowych i podudzi stwierdzono u perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia stanowiły one odpowiednio 1766 1023 i 613 Odczyn pH mini wraz z wiekiem ptakoacutew obniał si a odczyn pH misni noacuteg był zawsze wyszy od odczynu mini piersiowych Zawarto białka ogoacutelnego w miniach piersiowych wynosiła od 2372 do 2637 a w miniach podudzi od 2104 do 2320 a zawarto tłuszczu odpowiednio od 084 do 112 i od 238 do 586 Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien by zakoczony około 14 tygodnia ycia

Słowa kluczowe wiek perlic warto rzena pH skład chemiczny jako misa

Wstp

Perlice domowe pochodz od dzikiej formy Numida meleagris L zamieszkujcej

stepowe tereny Afryki i Madagaskar Ze wzgldu na due zdolnoci adaptacyjne hodowla perlic rozpowszechniona jest w roacutenych regionach wiata W Europie wroacuted producentoacutew i konsumentoacutew misa perliczego przoduj Francja i Włochy Miso perlicze jest tam bardzo cenione ze wzgldu na wiksz o 10ndash13 zawarto białka i

Dr in K Pudyszak prof dr hab T Majewska Katedra Drobiarstwa Uniwersytet Warmisko-Mazurski ul Oczapowskiego 5 10-719 Olsztyn dr in J Pomianowski Instytut Towaroznawstwa i

28 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

mniejsz o 04ndash25 zawarto tłuszczu ni miso kurczt i indykoacutew rzenych [13] We Francji w intensywnej produkcji uzyskuje si perlice ktoacutere w 76 dniu ycia osigaj 18 kg [3]

W Polsce hodowla perlic była popularna w latach 70 i 80 XX w W tym okresie roacutewnie w naszym kraju prowadzono badania tego gatunku ptakoacutew [5 9 10] W wyniku przeprowadzonych bada opracowano program ywienia perlic w wyniku ktoacuterego 12 tygodniowe ptaki uzyskuj mas ciała ok 1 kg Obecnie nie ma zorganizowanej hodowli i reprodukcji tych ptakoacutew Nawet w chowie przydomowym ten gatunek ptakoacutew utrzymywany jest sporadycznie Hodowl mona jednak w kadej chwili odtworzy z małych populacji utrzymywanych w roacutenych regionach Polski dlatego te doskonalenie ywienia perlic jest w naszym kraju nadal przedmiotem prowadzonych bada [6 7]

Zgodnie z europejskimi standardami handlowymi na miso drobiowe dotyczcymi kryterioacutew chowu drobiu uboacutej perlic w przypadku chowu cioacutełkowego moliwy jest w 82 dniu ycia W tradycyjnym chowie z wybiegiem minimalny wiek uboju perlic wynosi 94 dni [1] Przy wyborze terminu uboju ptakoacutew powinno si uwzgldnia take warto rzen i jako misa Myasnikova [13] stwierdziła e najkorzystniejsz wydajnoci rzen oraz zawartoci mini w tuszce charakteryzuj si perlice o masie ciała 1200 g Według Baeza i wsp [2] na mas tuszki maj wpływ takie czynniki jak genotyp płe i warunki odchowu Wymienieni autorzy stwierdzili e na procentowy udział mini piersiowych w tuszce istotny wpływ ma genotyp a na zawarto tłuszczu zapasowego i skoacutery z tłuszczem podskoacuternym take płe perlic

Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiło 30 perlic chowanych na głbokiej cioacutełce Pisklta do bada pochodziły z własnych lgoacutew po rodzicach zakupionych z drobnych gospodarstw Przez cały okres odchowu ptaki ywiono do woli pełnoporcjowymi mieszankami bez antybiotykowego stymulatora wzrostu Warto pokarmow stosowanych mieszanek przedstawiono w tab 1

Uboacutej perlic wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym okresie ubijano po 10 perlic Wyboru ptakoacutew do uboju dokonywano bez uwzgldnienia płci na podstawie masy ciała stosujc schemat losowania systematycznego tak aby rednia masa ciała perlic wybranych do uboju była zbliona do redniej masy ciała wszystkich ptakoacutew w grupie Wybrane w ten sposoacuteb perlice poddawano ubojowi a nastpnie uproszczonej dysekcji okrelajc mas tuszki patroszonej mini piersiowych ud i podudzi

Kształtowania Jakoci Uniwersytet Warmisko-Mazurski pl Cieszyski 1 10-957 Olsztyn

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 29

W cigu 2 godz od uboju okrelano odczyn mini przy uyciu cyfrowego testera kwasowoci z elektrod szklan typu Eurosensor ESAgP-301 a nastpnie pobierano proacutebki mini piersiowych i udowych do oznaczania składu chemicznego Zawarto suchej masy białka surowego tłuszczu surowego i popiołu oznaczano metodami konwencjonalnymi opisanymi przez agarsk [17]

T a b e l a 1

Warto pokarmowa mieszanek stosowanych w ywieniu perlic Nutritive value of the mixtures on which guinea fowls are fed

Okres [tygodnie] Period [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

0-4 5-8 9-18 Energia metaboliczna [kcal] Metabolizable energy 2759 3117 3140

Białko ogoacutełem [] Total protein 2614 1786 1595

Włoacutekno surowe [] Crude fibre 353 314 311

Lizyna [] Lisine 170 105 092

Metionina [] Methionine 062 045 044

Metionina +cystyna [] Methionine + cystine 102 077 073

Treonina [] Threonine 099 067 059

Wap [] Calcium 125 091 089

Fosfor ogoacutelny [] Total phosphorus 096 071 067

Fosfor przyswajalny [] Assimilatable phosphorus 068 049 046

Soacuted [] Sodium 015 016 016

Chlor [] Chlorine 017 018 020

Zebrany materiał liczbowy opracowano statystycznie jednoczynnikow analiz

wariancji w układach ortogonalnych oraz testem Duncana przy uyciu programu statystycznego Stat-1 [12]

Wyniki i dyskusja

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach ubojoacutew (14 16 18 tydzie ycia) była zroacutenicowana i wynosiła 1181 g 1314 g i 1373 g (tab 2) Roacutenice midzy rednimi masami ciała były statystycznie wysoko istotne (P lt 001) Wydajno rzena niezalenie od terminu uboju była zbliona i statystycznie nieistotna (od 7361 do

30 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

7449) W 14 tygodniu ycia perlic udział zaroacutewno mini piersiowych jak i udowych oraz podudzi był statystycznie istotnie (P lt 005 P lt 001) wyszy ni u ubijanych w 16 i 18 tygodniu Łczny udział mini (piersiowych udowych i podudzi) w 14 tygodniu ycia ptakoacutew był wikszy ni w 16 i 18 tygodniu odpowiednio o 17 i 41 Według innych autoroacutew na skład tkankowy tuszek perliczych ma wpływ masa ciała oraz pochodzenie i płe perlic [2 13]

T a b e l a 2 Warto rzena tuszek perliczych Slaughter value of guinea fowlrsquos carcass

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 1181A 1314B 1373C Masa ciała [g]

Body weight v 460 738 506

x 7361 7449 7422 Tuszka patroszona [] Eviscerated caracass v 198 123 344

x 1781A 1766a 1648Bb Minie piersiowe []

Breast muscle v 396 310 1015

x 1132A 1023B 904C Minie udowe [] Thigh muscle v 510 523 1572

x 660A 613A 589B Minie podudzi [] Drumstick muscle v 662 840 896

x 3572Aa 3402Ab 3166B Minie piersiowe i noacuteg [] Breast and leg muscles v 415 217 712

x - warto rednia mean value v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variation coefficient Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001

Warto pH mini piersiowych udowych i podudzi w 14 tygodniu była

statystycznie istotnie wysza (P lt 001) ni w 16 i 18 tygodniu (tab 3) Wyjtek stanowiło pH mini udowych ktoacutere było jednakowe w 14 i 18 tygodniu Baeza i wsp [3] badajc dynamik zmian pH w miniach piersiowych perlic stwierdzili e po 15 min od uboju wynosi ono 61ndash62 i zmniejsza si do 56ndash57 po 24 h Odnotowane w badaniach własnych tendencj do zmniejszania si odczynu mini wraz z wiekiem ptakoacutew potwierdzaj badania prowadzone przez Szałkowsk i Mellera [16] na kurcztach brojlerach Take badania prowadzone na gsiach przez Batur i wsp [4] potwierdzaj wysz warto pH mini noacuteg ni mini piersiowych Jak wskazuj

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 31

badania Kiesslinga [8] nisza warto pH mini piersiowych ni noacuteg wynika z rodzaju i iloci włoacutekien miniowych

T a b e l a 3 Wpływ wieku perlic na pH mini zmierzone 2 godz po uboju Effect of the guinea fowlsrsquo age on pH of muscles measured two hours after the slaughter performed

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie

Specification Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 64A 61B 61B Minie piersiowe Breast muscles v 470 324 214

x 65 A 63 B 65 A Minie udowe Thigh muscles v 229 306 303

x 67 A 65 B 65 B Minie podudzi Drumstick muscles v 331 278 240

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

T a b e l a 4 Skład chemiczny mini piersiowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo breast muscles

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7202b 7110B 7367Aa Woda [] Water v 171 123 183

x 2553B 2637B 2372A Białko [] Protein v 441 421 435

x 102 084 112 Tłuszcz [] Fat v 3711 4948 5593

x 107 128 108 Popioacuteł [] Ash v 4394 1663 3753

Wartoci oznaczone roacutenymi literami roacuteni si od siebie a b ndash P le 005 A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B ndash P le 001

32 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

T a b e l a 5 Skład chemiczny mini udowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo thigh muscle

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7314 7193 7236 Woda [] Water v 155 274 172

x 2320A 2126B 2104B Białko [] Protein v 237 069 406

x 238B 586A 535A Tłuszcz [] Fat v 6335 3089 2628

x 130 106 125 Popioacuteł [] Ash v 1959 1295 1777

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

Skład chemiczny mini piersiowych przedstawiono w tab 4 Wiek ubijanych

perlic wpływał w sposoacuteb statystycznie istotny (P lt 005 P lt 001) na zawartoci wody i białka w miniach Minie piersiowe perlic ubijanych w 14 i 16 charakteryzowały si mniejsz zawartoci wody (o 16ndash26) i wiksz zawartoci białka (o 18ndash26) ni minie perlic ubijanych w 18 tygodniu ycia W miniach udowych stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (P lt 001) pod wzgldem zawartoci białka i tłuszczu (tab 5) Minie udowe perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia zawierały wicej białka (o 19ndash22) i mniej tłuszczu (o 30ndash35) ni minie perlic ubijanych w 16 i 18 tygodniu ycia

Sporoacuted czterech podstawowych gatunkoacutew drobiu najwiksz wartoci odywcz i dietetyczn odznacza si miso indycze [11] W badaniach własnych zawarto białka zaroacutewno w miniach piersiowych jak i udowych perlic była wysza a tłuszczu w miniach udowych nisza od stwierdzonej w badaniach prowadzonych na indykach [14]

Wnioski

1 Najlepszymi wynikami wydajnoci rzenej i procentowym udziałem mini w tuszce charakteryzowały si perlice ubijane w 14 tygodniu ycia Roacutewnie skład chemiczny mini tych ptakoacutew okazał si najkorzystniejszy Dlatego te odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien trwa około 14 tygodni

2 Minie piersiowe perlic w poroacutewnaniu z miniami udowymi cechuj si wyszym pH i wiksz zawartoci białka a mniejsz tłuszczu

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 33

Literatura

[1] Anders E Kryteria chowu drobiu w europejskich standardach handlowych na miso drobiowe Polskie Drobiarstwo 2002 1 16-18

[2] Baeza E Juin H Rebours G Constantin P Marche G Leterrier C Effect of genotype sex and rearing temperature on carcase and meat quality of guinea fowl Br Poultry Sci 2001 42 470-476

[3] Baeza E Lessire M Juin H Chartrin P Berri C Objective criteria to differentiate carcass and meat quality of label and standard guinea fowls Proceedings of XVIth European Symposium on the Quality of Poultry Meat France 2003 pp 393-400

[4] Batura J Karpiska M Bojarska U Warto odywcza i technologiczna misa czterech rodoacutew dowiadczalnych gsi Zesz Nauk Przeg Hod 1998 36 357-366

[5] Faruga A Puchajda H Wpływ niektoacuterych zabiegoacutew hodowlanych na wyniki tuczu młodych perlic Med Wet 1976 7 426-428

[6] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Poroacutewnanie kilku wariantoacutew recepturowych mieszanek paszowych stosowanych w odchowie perlic rzenych Rocz Nauk Zoot 2002 16 Supl 205-210

[7] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Choice feeding for laying guinea fowl in free range system Proceedings of 14th Eur Symp Poult Nutr Lillehammer Norway 2003 pp 245-246

[8] Kiessling K H Muscle structure and function in the goose quail pheasant guinea hen and chicken Comp Biochem Physiol 1977 57B 287-292

[9] Mazanowski A Mazanowska K Faruga A Ocena pełnoporcjowych mieszanek paszowych dla perlic brojleroacutew Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 85-94

[10] Mazanowski A Szukalski G Faruga A Okrelenie przydatnoci mieszanek z ograniczonym udziałem białka w ywieniu młodych perlic Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 119-132

[11] Michalik D Poroacutewnanie wykorzystania paszy przez roacutene gatunki młodych ptakoacutew rzenych Acta Acad Agricult Tech Olst Zootechnica 1994 39 Supl C

[12] Mikołajczak J STST 1 Wyd ART Olsztyn 1992 [13] Myasnikova O Meat qualities of guinea fowl of Zagorskaya Belogrudaya breed Procedings of the

XIII European Symposium on the Quality of Poultry Meat Pozna 1997 pp 247-249 [14] Puchajda H Faruga A Kłosowska D Batura J Meller Z Warto odywcza i technologiczna

misa indyczek rzenych roacutenego pochodzenia Zesz Nauk Przeg Hod 1999 45 463-470 [15] Sauvier B Plouzeau M Technical and economical aspects of guinea fowl production in the world

Proceedings Worldrsquos Poultry Congress Amsterdam 1992 pp 319-324 [16] Szałkowska H Meller Z Wady PSE i DFD w misie kurczt brojleroacutew Zesz Nauk Przeg Hod

1998 36 343-348 [17] agarska Z wiczenia z analizy ywnoci Wyd UWM Olsztyn 2003

SLAUGHTER VALUE AND MEAT QUALITY OF GUINEA FOWLS SLAUGHTERED

AT A DIFFERENT AGE

S u m m a r y Slaughter guinea fowl are not produced in Poland on an industrial scale but the demands of the meat

market can change at any time to meet consumer demand or in reaction to expanding markets The objective of the study was to determine the effect of age of the birds on slaughter yield and their meat quality No effect of the birdrsquos gender was included as young guinea fowls showed no distinct sexual dimorphism

34 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

The study involved guinea fowl fed on full-portion mixtures containing no antibiotic growth stimulator the birds were reared up to the 18th week of life The bird slaughter was performed on week 14 16 and 18 of life and 10 birds were slaughtered in each of the three terms and at the same time the following factors were determined slaughter yield composition pH and chemical composition of breast and leg muscles

Mean weights of the guinea fowl bodies were 1181 g 1314 g and 1373 g respectively in the subsequent slaughter terms 14 16 and 18 weeks of life The slaughter yields of the guinea fowls regardless of their ages were similar and ranged from 7361 to 7449 The guinea fowls slaughtered on week 14 of life had the highest per cent contents of breast thigh and leg muscles they were 1766 1023 and 613 respectively The pH of muscles decreased with bird age and pH of leg muscles was always higher than pH of breast muscles The content of total protein in breast muscles ranged from 2372 to 2637 and in the leg muscles from 2104 to 2320 The fat content ranged from 084 to 112 and from 238 to 586 respectively The results of this study indicate that the slaughter guinea fowl rearing period should be completed on approximately week 14 of life

Key words age of guinea fowls slaughter value pH chemical composition meat quality

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 35 ndash 47

GRAYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu

scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych Weryfikacji dokonano poprzez ocen tekstury i właciwoci reologicznych majonezoacutew niskotłuszczowych otrzymanych na bazie maltodekstryn Stwierdzono e maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej przy czym obserwuje si zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia hydrolizy Na właciwoci powierzchniowe maltodekstryn pozytywnie wpływa zastpienie tradycyjnego procesu produkcyjnego hydroliz prowadzon w ekstruderze Pomimo stwierdzonej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania Natomiast w układach złoonych jakimi s majonezy niskotłuszczowe wykazuj zroacutenicowane oddziaływanie w stosunku do badanych białek W konsekwencji majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury oraz właciwoci reologicznych w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia Pomimo obserwowanego zroacutenicowania właciwoci badane majonezy pod wzgldem reologicznym stanowi płyny rozrzedzane cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

Słowa kluczowe maltodekstryny ekstruzja właciwoci powierzchniowe emulsje majonezy tekstura właciwoci reologiczne

Wprowadzenie

Maltodekstryny ndash produkty niepełnej hydrolizy skrobi znajduj szerokie zastosowanie w produkcji ywnoci S uywane jako neutralne wypełniacze noniki składniki stabilizujce i teksturotwoacutercze Szczegoacutelne znaczenie maj maltodekstryny jako funkcjonalne składniki układoacutew emulsyjnych gdy niejednokrotnie mog by

Dr hab in G Lewandowicz prof dr hab W Grajek mgr in W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im ACieszkowskiego ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna dr hab in Krystyna Prochaska Instytut Technologii i Inynierii Chemicznej Politechnika Poznaska Pl M Skłodowskiej-Curie Pozna

36 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

stosowane jako zamienniki tłuszczu [11] Produkcja maltodekstryn moe odbywa si z uyciem roacutenego typu enzymoacutew co implikuje zroacutenicowanie strukturalne otrzymanych produktoacutew a co za tym idzie zroacutenicowanie właciwoci fizykochemicznych i uytkowych [5 10] Dodatkowym roacutedłem zroacutenicowania właciwoci maltodekstryn moe by zastosowanie alternatywnych procesoacutew technologicznych takich jak np ekstruzja [3 5] Przydatno roacutenorodnych produktoacutew spoywczych w tworzeniu układoacutew emulsyjnych była tradycyjnie oceniania na podstawie okrelenia zdolnoci emulgujcej trwałoci emulsji jak roacutewnie poprzez ocen cech sensorycznych i reologicznych [9 11] Badania aktywnoci powierzchniowej w układach płynpłyn powszechnie wykorzystywane przy opisie właciwoci surfaktantoacutew nie były dotychczas stosowane do oceny produktoacutew spoywczych

Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiły skrobia ziemniaczana Superior Standard produkcji WPPZ w Luboniu maltodesktryny produkcji SPPZ w Łobzie gluten pszenny produkcji ZPZ w Niechlowie oraz skrobia modyfikowana (E 1422) bdquoAdanet CSrdquo produkcji Centralnego Laboratorium Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu Do otrzymywania majonezoacutew uyto oleju rzepakowego oraz niezbdnych handlowych produktoacutew spoywczych

Ekstruzyjn hydroliz enzymatyczn prowadzono za pomoc handlowych preparatoacutew enzymatycznych firmy Novo Nordisk (Dania) tj termostabilnej -amylazy bakteryjnej (produkowanej przez modyfikowane szczepy Bacillus) o nazwie handlowej Termamyl S oraz bakteryjnej -amylazy (produkowanej przez wyselekcjonowane szczepy Bacillus amyloliquefaciens) o nazwie handlowej BAN 480 L Skrobi ziemniaczan nawilano wodnym roztworem enzymoacutew do wilgotnoci 35 Proces prowadzono w mieszarce w temp 25degC w czasie 05 h w celu ujednolicenia mieszaniny Tak przygotowany materiał poddawano ekstruzji w czterosekcyjnym ekstruderze dwulimakowym Krupp Werner amp Pfleinderer typ ZSK 25P82 Zastosowano roacutene warunki procesu w zalenoci od enzymu i tak Termamyl S ndash 07 mlkg ss skrobi prdko limaka 40 obrmin BAN 480 L ndash 10 mlkg ss skrobi prdko limaka 60 obrmin Temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera wynosiła 20 100 120 i 140degC W dalszej czci tekstu uyto nastpujcych okrele maltodekstryna ekstruzyjna T (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu Termamyl S) oraz maltodekstryna ekstruzyjna B (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu BAN 480L)

Zawarto suchej substancji skrobi oraz maltodekstryn oznaczano zgodnie z PN-78A-74701 [7]

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 37

Warto roacutewnowanika glukozowego DE okrelano zgodnie z PN-EN ISO 53772001 [8]

Napicie powierzchniowe i midzyfazowe oznaczano metod odrywania piercienia du Noya za pomoc tensiometru K12 firmy Krss (Niemcy) Badania prowadzono w temp 210oC Jako modelow faz olejow zastosowano toluen Badane roztwory wodne zawierajce od 10-3 do 1 analizowanych maltodekstryn uzyskiwano drog kolejnych rozciecze Zdolno obniania napicia powierzchniowego jak i midzyfazowego badanych pochodnych scharakteryzowano za pomocy wybranych parametroacutew adsorpcji zestawionych w tab 1 i 2 wyznaczonych w oparciu o wartoci wspoacutełczynnikoacutew izotermy Szyszkowskiego zastosowanej do aproksymacji danych eksperymentalnych [1]

Zdolno emulgujc i trwało termiczn emulsji oznaczano zmodyfikowan metod opracowan przez Yasamatsu i wsp [13] W tym celu 70 g maltodekstryny rozpuszczano w 100 ml wody destylowanej nastpnie stopniowo dodawano 100 ml oleju i miksowano układ przy uyciu miksera Ultrathurax IKA (Niemcy) z prdkoci 6000 obrmin w cigu 2 min W przypadku badania glutenu 70 g proacutebki rozpuszczano w roztworze 10 ml octu spirytusowego o steniu 10 i 90 ml wody Otrzyman emulsj poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Aktywno emulgujc [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu W celu oznaczenia trwałoci termicznej emulsji przygotowan jak wyej emulsj ogrzewano w łani wodnej w temp 80oC przez 30 min Nastpnie schładzano pod strumieniem zimnej wody w cigu 15 min Cało łagodnie mieszano za pomoc bagietki i poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Trwało termiczn emulsji [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu Pomiary powtarzano trzykrotnie nastpnie obliczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Majonezy sporzdzano w porcjach po 300 g wg nastpujcej receptury olej ndash 1500 g Adanet CS ndash 90 g maltodekstryna ndash 90 g cukier ndash 90 g soacutel ndash 30 g benzoesan sodu 06 g ocet 10-procentowy ndash 12 g musztarda ndash 60 g oacutełtko jaja ndash 18 g lub zamiennie gluten 90 g Cało uzupełniano wod do 300 g Z maltodekstryny cukru skrobi modyfikowanej soli oraz benzoesanu sodu sporzdzano such mieszank ktoacuter przy intensywnym mieszaniu wsypywano do wody Po utworzeniu kleiku dodawano oacutełtko i musztard a nastpnie przy wolnym mieszaniu 23 oleju Zwikszajc obroty mieszadła dodawano na przemian ocet i reszt oleju W przypadku majonezu na bazie glutenu najpierw gluten wsypywano do wody przy cigłym mieszaniu a nastpnie dodawano ocet i musztard Nie przerywajc mieszania dodawano powoli mieszank suchych składnikoacutew Po utworzeniu kleiku dodawano roacutewnie powoli przy wolnym mieszaniu 23 oleju a nastpnie zwikszano obroty mieszadła i dodawano reszt oleju

38 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Badanie tekstury majonezoacutew prowadzono przy uyciu teksturometru TAXT2 firmy Stable Micro Systems (Wielka Brytania) z zastosowaniem nastpujcych parametroacutew pomiaru głowica 5 kg sensor walcowy o rednicy 200 mm głboko penetracji 40 mm szybko opadania sensora przed testem 10 mms w trakcie testu 05 mms po tecie 10 mms czas pomidzy jednym a drugim cyklem pomiarowym 5 s temp 20oC W badaniach stosowano trzykrotne powtoacuterzenia pomiaroacutew nastpnie wyznaczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Badanie właciwoci reologicznych majonezu prowadzono za pomoc reometru RheoStress 1 firmy Haake (Niemcy) w temp 20oC w układzie pomiarowym stoek ndash płytka C6010 Ti Badania prowadzono w zakresie szybkoci ktowej od 01 rads do 10 rads Wyznaczano moduł sprystoci moduł plastycznoci kt przesunicia fazowego oraz lepko zespolon Do opisu zalenoci lepkoci zespolonej od prdkoci cinania wykorzystano roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa W celu wyznaczenia przedziału liniowej lepkosprystoci badanych majonezoacutew okrelano zaleno modułu sprystoci od zmieniajcej si w zakresie od 0 do 5 amplitudy drga o czstotliwoci 1 Hz Za warto optymaln do bada przyjto amplitud 005

Wyniki i dyskusja

Maltodekstryny wykazywały aktywno powierzchniow w układzie wodapowietrze oraz wodaolej przy czym zdolno obniania napicia powierzchniowego na granicy faz płynpłyn zaleała od stopnia ich hydrolizy i metody otrzymywania W przypadku maltodekstryn handlowych (rys 1) obserwowano zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne (rys 2) wykazywały silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

Swobodna energia adsorpcji w układzie wodapowietrze handlowych preparatoacutew malała wraz ze wzrostem wartoci DE (tab 1) Natomiast w układzie wodaolej wzrostowi stopnia hydrolizy tj rosncej wartoci DE towarzyszył wyrany wzrost stenia powierzchniowego w warstwie adsorpcyjnej

Pomimo wykazanej wyej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryn emulsje utworzone z ich roztworoacutew i oleju ulegały natychmiastowemu rozwarstwieniu po zakoczeniu mieszania układu Wynika std e niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania maltodekstryny nie maj zdolnoci emulgujcej Badane preparaty białkowe czyli oacutełtko jaja i gluten pszenny wykazuj wysok aktywno emulgujc (tab 2) Naley podkreli e emulsje utworzone z uyciem glutenu wykazuj znacznie wysz trwało termiczn ni emulsje na bazie oacutełtka jaja kurzego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 39

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

DE= 49

DE= 49

DE=85DE=188

DE= 49

DE=85

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

e te

nsio

n [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

wodatoluen

wodapowietrze

DE=188

Rys 1 Aktywno powierzchniowa handlowych maltodekstryn w układzie wodapowietrze i

wodatoluen Fig 1 Surface activity of commercial maltodextrines in a waterair and a watertoluene system

Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn

wykazywały znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia (tab 2) Majonezy zawierajce gluten miały wiksz twardo od zawierajcych oacutełtko jaja Rodzaj maltodekstryny w mniejszym stopniu wpływał na ten parametr majonezu

40 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

1

2

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

ial t

ensi

on [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

1

wodapowietrze

wodatoluen

2

Rys 2 Aktywno powierzchniowa maltodekstryn esktruzyjnych w układzie wodapowietrze i

wodatoluen (1 minus maltodekstryna T 2 minus maltodekstryna B) Fig 2 Surface activity of extrusion maltodextrines in the waterair and watertoluene systems

(1minusmaltodextrine T 2 minus maltodextrine B)

Od powyszej reguły odbiegały majonezy sporzdzone na bazie glutenu i maltodekstryny ekstruzyjnej B ktoacuterych twardo była wyjtkowo mała Przywieralno majonezoacutew roacutewnie wykazywała znacznie zroacutenicowanie zwizane z rodzajem uytych surowcoacutew Najwysz przywieralnoci charakteryzowały si majonezy wytworzone na bazie glutenu oraz maltodekstryn handlowych natomiast zdecydowanie niskie wartoci przywieralnoci wykazały majonezy w przypadku ktoacuterych uyto maltodekstryny ekstruzyjnej B Sprysto była tym parametrem tekstury ktoacutery wykazywał zdecydowanie najmniejsze zroacutenicowanie i w przypadku wikszoci majonezoacutew zawierał si w granicach 092ndash095 Wyjtek stanowił majonez wytworzony z udziałem oacutełtka jaja i maltodesktryny ekstruzyjnej B ktoacuterego elastyczno wynosiła 099 Roacutewnie pozostałe parametry tego wyrobu tj gumiasto i

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 41

spoisto odbiegały od wartoci ktoacuterymi charakteryzowały si pozostałe majonezy przy czym naley zauway e w przypadku gumiastoci była to warto najmniejsza natomiast w przypadku spoistoci najwiksza

T a b e l a 1 Parametry adsorpcji maltodekstryn handlowych oraz ekstruzyjnych Adsorption parameters of commercial and extrusion maltodextrines

Parametry adsorpcji Adsorption parameters

Wodapowietrze Waterair

Wodaolej Watertoluene

Maltodekstryna Maltodextrine

middot106 molm2

-13Gads

kJmol middot106 molm2

-13Gads kJmol

Handlowa Commercial

DE = 49 0639 1871 0165 1843

Handlowa Commercial

DE = 85 0751 2095 0237 1638

Handlowa Commercial DE = 188

0424 4032 0447 1729

Ekstruzyjna T Extrusion T

0781 213 0250 2325

Ekstruzyjna B Extrusion B

0866 2041 0408 1703

Objanienia Explanatory notes wartoci przeliczono na zawarto moli anhydroglukozy the values were converted into a content of anhydroglucose moles minus13Gads ndash swobodna energia adsorpcji free energy of adsorption ndash nadmiar powierzchniowy na nasyconej granicy faz surface excess at the saturated interface

Poroacutewnujc parametry tekstury majonezoacutew (tab 3) z właciwociami

reologicznymi (rys 3ndash5 tab 4) dowiedziono e nie jest moliwe znalezienie prostej korelacji pomidzy tymi wielkociami Analiza matematyczna przebiegu zmiennoci zalenoci lepkoci zespolonej majonezoacutew od szybkoci cinania wykazała e charakteryzuj si one we wszystkich przypadkach właciwociami płynoacutew rozrzedzanych cinaniem (rysunkoacutew nie przytoczono) Potwierdza to wysoka korelacja wzmiankowanych krzywych z empirycznym roacutewnaniem Ostwalda de Waelersquoa (tab 4) Roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa było ju wczeniej stosowane do opisu właciwoci reologicznych napojoacutew mlecznych oraz wodnych roztworoacutew hydrokoloidoacutew [6 12] Zmienno parametru K w roacutewnaniu Ostwalda de Waelersquoa oraz przebieg krzywych zalenoci modułoacutew sprystoci i plastycznoci od szybkoci cinania wskazuje natomiast na istotne roacutenice w oddziaływaniach pomidzy badanymi

42 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

T a b e l a 2

Zdolno emulgujca oraz trwało termiczna emulsji badanych białek Emulsifying activity and emulsion stability of investigated protein substances

Substancja badana Substance investigated

Aktywno emulgujca [] Emulsifying activity []

Trwało termiczna emulsji [] Thermal stability of emulsions

[] oacutełtko jaja Egg yolk

499 plusmn 03 250 plusmn 00

Gluten pszenny Wheat gluten

500 plusmn 00 499 plusmn 03

T a b e l a 3 Parametry tekstury badanych majonezoacutew Texture parameters of mayonnaises

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

Twardo Hardness

[N]

Przywieralno Adhesiveness

[Ns]

Sprysto Springiness

Gumiasto Gumminess

[N]

Spoisto Cohesiven

ess oacutełtko

jaja Egg yolk

handlowa commercial DE=9

021 plusmn 005 -16 plusmn 04 093 plusmn 00 015 plusmn 004 071 plusmn 004

oacutełtko jaja

Egg yolk

handlowa commercial DE=25

019 plusmn 002 -15 plusmn 01 093 plusmn001 014 plusmn 001 074 plusmn 002

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

023 plusmn 008 -18 plusmn 07 094 plusmn 002 016 plusmn 005 071 plusmn 003

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

009 plusmn 000 -027 plusmn 007 099 plusmn 000 007 plusmn 000 081 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=9 031 plusmn 008 -23 plusmn 01 093 plusmn 001 021 plusmn 005

069 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=25 028 plusmn 005 -21 plusmn 01 092 plusmn 000 019 plusmn002

069 plusmn 002

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

016 plusmn 002 -11 plusmn 02 095 plusmn 000 012 plusmn 003 077 plusmn 007

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

013 plusmn 000 -077 plusmn 005 095 plusmn 000 010 plusmn 002 075 plusmn 005

maltodekstrynami i białkami W szczegoacutelnoci zwracaj uwag skrajnie roacutene wartoci modułoacutew sprystoci majonezoacutew sporzdzonych z udziałem maltodekstryny ekstruzyjnej B (rys 3) Parametry te w przypadku majonezu zawierajcego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 43

maltodekstryn ekstruzyjn B i oacutełtko wykazywały najwysze wartoci a w przypadku majonezu na bazie glutenu ndash najnisze Maltodekstryny handlowe generalnie wykazywały wysze wartoci modułoacutew zaroacutewno sprystoci jak i plastycznoci w produktach o niszym DE = 9 ni wyszym DE = 25 stopniu scukrzenia W przypadku maltodesktryny ekstruzyjnej T wartoci modułoacutew zaroacutewno plastycznoci jak i sprystoci były wysze w majonezach przyrzdzonych na bazie oacutełtka

T a b e l a 4

Parametry roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa = Kn Ostwald de Waele = Kn equation parameters

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

K n r

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=9 700 012 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=25 496 015 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

990 016 09998

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

1283 019 09998

Gluten handlowa

commercial DE=9

840 020 09999

Gluten handlowa

commercial DE=25

534 013 09999

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

620 014 09999

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

330 014 1000

44 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł s

pr

ysto

ci

Sto

rage

mod

uldu

s [P

a]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 3 Moduł sprystoci majonezoacutew Fig 3 Storage modulus of mayonnaises

0

50

100

150

200

250

300

350

400

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł p

last

yczn

oci

Loss

mod

ulus

[Pa]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 4 Moduł plastycznoci majonezoacutew Fig 4 Loss modulus of mayonnaises

Hipotez o roacutenym wzajemnym oddziaływaniu badanych maltodekstryn i białek potwierdza analiza zmiennoci kta przesunicia fazowego Na rys 5 widoczne s dwa pki krzywych przynalenych do majonezoacutew przyrzdzonych na bazie oacutełtka (znaczniki puste) i glutenu (znaczniki wypełnione) Wartoci kta przesunicia fazowego w przypadku majonezoacutew na bazie oacutełtka s prawie stałe oscyluj w

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 45

granicach 10ndash13deg i nie wykazuj tendencji zaroacutewno malejcej jak i rosncej wiadczy to e majonezy te s płynami lepkosprystymi o zaznaczonej przewadze właciwoci sprystych W przypadku majonezoacutew na bazie glutenu ze wzrostem szybkoci cinania obserwowano wzrost kta przesunicia fazowego od 9deg do 15deg Wskazuje to na fakt e przy wyszych prdkociach cinania majonezy te trac właciwoci spryste i upodabniaj si do cieczy

9

10

11

12

13

14

15

16

17

01 1 10

Szybko k towa Radial speed [rads]

K

t prz

esun

ici

a fa

zow

ego

Pha

se a

ngle

[deg]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 5 Kt przesunicia fazowego majonezoacutew Fig 5 Phase angle of mayonnaises

Wnioski

1 Maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej

2 Maltodekstryny handlowe wykazuj zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne wykazuj silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

3 Maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody ich otrzymywania

4 Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia

5 Badane majonezy pod wzgldem reologicznym s płynami rozrzedzanymi cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

6 Maltodesktryny w układzie emulsyjnym majonezu niskotłuszczowego wykazuj zroacutenicowane właciwoci funkcjonalne w zalenoci od uytego białka

46 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Prac zrealizowano w ramach grantu zamawianego KBN nr PBZKBN021P069913 oraz prac własnych PP nr BW 3z1182004

Literatura

[1] Chattoraj DK Birdi KS Adsorption and the Gibbs Surface Excess Plenum Press New York 1984 [2] Czermiski JB Iwasiewicz A Paszek Z Sikorski A Metody statystyczne dla chemikoacutew PWN

Warszawa 1986 [3] Govindasamy S Campanella OH Oates C G Enzymatic hydrolysis and saccharification

optimisation of sago starch in a twin-screw extruder J Food Eng 1997 32 427-446 [4] Krzyaniak W Białas W Olesienkiewicz A Jankowski T Grajek W Characteristics of

oligosaccharides produced by enzymatic hydrolysis of potato starch using mixture of pullulanases and alpha-amylases Elect J Pol Agric Univ Food Sci Techn 2003 wwwejpaumediaplseriesvolume6issue2

[5] Krzyaniak W Olesienkiewicz A Białas W Słomiska L Jankowski T Grajek W Charakterystyka chemiczna maltodekstryn o małym roacutewnowaniku glukozowym otrzymywanych przez hydroliz skrobi ziemniaczanej za pomoc alfa-amylaz Acta Sci Pol Technologia Alimentaria 2003 2 5-15

[6] Oerther S Payan E Lapicque F Presle N Hubert P Muller S Netter P Lapicque F Hyaluronate-alginate combination for the preparation of new biomaterials investigation of the behaviour in aqueous solutions Biochim Biophys Acta (BBA)General Subject 1999 1426 185-194

[7] PN-78A-74701 Hydrolizaty skrobiowe Metody bada [8] PN-EN ISO 53772001 Produkty hydrolizy skrobi Oznaczanie siły redukujacej i roacutewnowanika

glukozowego Metoda stałego miana Lanersquoa i Eynone [9] Robins MM Watson AD Wilde PJ Emulsions ndash creaming and rheology Curr Opin in Colloid

amp Interface Science 2002 7 419-425 [10] Słomiska L Enzymatyczne metody transformacji skrobi Przem Spo 1995 12 472-475 480 [11] Słomiska L Wglowodanowe zamienniki tłuszczu Przem Spo 1999 12 12-15 [12] Yanes M Duraacuten L Costell E Effect of hydrocolloid type and concentration on flow behaviour and

sensory properties of milk beverages model systems Food Hydrocolloid 2002 16 605-611 [13] Yasamatsu K Sawada K Moritaka S Misaka M Toda J Wada T Ishii K Whipping and

emulsyfying properties of soyebean products Agr Biol Chem 1972 36 719-727

FUNCTIONAL PROPERTIES OF MALTODEXTRINES IN EMULSION SYSTEMS

S u m m a r y

The objective of this work was to determine surface properties of maltodextrines having a various

saccharification degree and obtained using different technological processes Furthermore this work

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 47

aimed at verifying the functionality of maltodextrines in emulsion systems by determining the rheological properties and the texture of low fat mayonnaises prepared from these maltodextrines

It was found that both in waterair and wateroil systems maltodextrines demonstrate surface activity which is observed to increase with the rise of the hydrolysis degree Replacing the traditional process of production by a hydrolysis carried out in extruder has a positive effect on surface properties of maltodextrines Despite the a surface activity stated maltodextrines do not show any emulsifying abilities regardless of the saccharification degree and production method However they exhibit a varied effect on the examined proteins in such complex systems as low fat mayonnaises As a consequence mayonnaises made on the basis of different proteins and maltodextrines show a considerable diversity of their universal texture profile parameters and rheological properties depending on the components used to prepare them In spite of the observed diversity of properties examined mayonnaises constitute pseudoplastic fluids in respect of rheological properties and their viscosity could be described by means of the Ostwald de Waelersquos empirical equation Key words maltodextrines extrusion surface properties emulsion mayonnaises texture rheological properties

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 48 -62

WOJCIECH KRZYANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ POŁCZONEJ

Z PROCESEM EKSTRUZJI

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej

połczonej z procesem ekstruzji Do hydrolizy uyto nastpujcych preparatoacutew enzymatycznych α-amylazy bakteryjnej Termamyl S

Ban 480L oraz α-amylazy grzybowej Fungamyl 800L Pocztkowo wykonano dowiadczenia majce na celu dobranie parametroacutew pracy ekstrudera zapewniajcych dostateczne skleikowanie skrobi Regulowano temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera oraz obroty elementoacutew roboczych Stwierdzono e dopiero temperatura powyej 100degC zapewniała dostateczne skleikowanie skrobi Sprawdzono czy w zastosowanych warunkach ekstruzji enzymy zachowuj swoj hydrolityczn aktywno Stwierdzono wzrost wielkoci wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi Do dalszych ekstruzji wybrano enzymy o najwikszej termoodpornoci czyli Termamyl S oraz Ban 480 L Okrelono wpływ szybkoci obrotoacutew limakoacutew w zakresie 40ndash60 obrmin oraz wilgotnoci pocztkowej skrobi od 32 do 40 na roacutewnowanik glukozowy (DE) i cinienie osmotyczne badanych preparatoacutew Okrelono take skład chemiczny tych preparatoacutew Badania wykazały e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej i do uzyskania produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Słowa kluczowe ekstruzja skrobia ziemniaczana hydroliza enzymatyczna α-amylaza

Wstp

Ekstruzja jest rodzajem cinieniowego ekspandowania produktu Polega na gwałtownym powikszeniu objtoci czstki na skutek jej szybkiego podgrzania do temperatury niezbdnej do zamiany wody w par [8]

Prowadzi to do zwikszenia cinienia wewntrz czstki a nastpnie do jej rozerwania i rozdcia na skutek braku moliwoci swobodnego odparowania Jest to roacutewnie proces termoplastycznego wytłaczania surowca poddanego wczeniej obroacutebce mechanicznej [17]

Mgr in W Krzyaniak prof dr hab T Jankowski prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 49

Głoacutewn cz robocz ekstrudera stanowi komora cinieniowo-termiczna z ruchomym wałem zwanym potocznie limakiem Ze wzgldu na ich liczb ekstrudery dzieli si na jedno lub dwulimakowe W nowoczesnych maszynach proces ekstruzji oraz jego parametry s sterowane komputerowo [5 21]

W czasie ekstruzji nawilonej skrobi dochodzi do jej skleikowania i czciowej hydrolizy [12 26] Zalet tego procesu jest kroacutetkie działanie temperatury i moliwo dokładnego regulowania jego parametroacutew [18] Ekstruzja wpływa na wzrost rozpuszczalnoci skrobi w temperaturze otoczenia pod warunkiem poddania jej działaniu sił cinajcych w temp powyej 110degC Wraz ze wzrostem temp ekstruzji w zakresie od 90 do 210degC maleje take gsto produktu i zwiksza si zdolno wizania wody przez zmodyfikowan skrobi [18] W wyniku ochłodzenia płynna skrobia traci ciepło wraz z uchodzc par wodn Materiał staje si twardszy mniej plastyczny i traci swoj elastyczno na skutek tworzenia si elu skrobiowego Powstaje niejednorodna porowata struktura o wytrzymałoci zalenej od szybkoci ochładzania produktu [12] Właciwoci ekstrudatu zale roacutewnie od składu chemicznego surowca skrobiowego głoacutewnie proporcji midzy amyloz i amylopektyn oraz od zawartoci lipidoacutew [1 16 23]

Enzymy amylolityczne działaj wyłcznie na skrobi skleikowan [24] W zawiesinach wodnych skrobi hydroliza enzymatyczna zachodzi ju w temp ok 60ndash80ordmC jednak przebiega ona z niewielk szybkoci ze wzgldu na niepełne upłynnienie skrobi ktoacutere wymaga ogrzania do temp powyej 100ordmC najlepiej 140ordmC [22] Badania nad enzymami amylolitycznymi majcymi zastosowanie w przemysłowym przetwoacuterstwie skrobi s obecnie nastawione zaroacutewno na poszukiwanie naturalnych roacutedeł termoodpornych enzymoacutew jak i na modyfikacje ju znanych amylaz poprzez ukierunkowane mutacje lub te chemiczne modyfikacje tych białek [3 20] W literaturze wykazano moliwo obroacutebki hydrotermicznej skrobi z jednoczesnym działaniem enzymoacutew co umoliwiło otrzymanie produktoacutew o ograniczonym zakresie hydrolizy charakteryzujcych si niskim roacutewnowanikiem glukozowym DE [4 7 10 15 25] Osigane to jest dziki kroacutetkiemu działaniu obu czynnikoacutew Parametrami ekstrudera umoliwiajcymi regulacj stopnia hydrolizy skrobi s obroty elementu roboczego regulujce czas hydrolizy oraz temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach [5 9] Dodatkowo duy wpływ na proces ma zawarto wody w surowcu przeznaczonym do ekstruzji oraz termoodporno i ilo uytego enzymu [11] Wykorzystanie ekstruzji jako metody przygotowania skrobi do hydrolizy moe umoliwi uzyskanie maltodekstryn odznaczajcych si nowymi właciwociami reologicznymi i teksturotwoacuterczymi [23]

Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej podczas procesu ekstruzji

50 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Materiał i metody bada

Skrobia ziemniaczana

Substratem uytym do ekstruzji była skrobia ziemniaczana Superior wyprodukowana w Zakładach Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu o zawartoci suchej masy 898

Enzymy

Do bada zastosowano nastpujce preparaty enzymatyczne produkowane przez Novozymes Dania bull Termamyl Supra ndash mieszanina wyjtkowo stabilnych bakteryjnych α-amylaz (4-

glukanohydrolaza-α-14-glukanu) produkowanych przez genetycznie zmodyfikowane szczepy z rodzaju Bacillus Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 120 KNUg a optymalna temp działania 105degC

bull Ban 480 ndash α-amylaza bakteryjna (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Bacillus amyloliquefaciens Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 480 KNUg a optymalna temp działania 85degC

bull Fungamyl 800L α-amylaza grzybowa (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Aspergillus oryzae Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 800 FNUg a temp działania 65degC

Ekstruzja

Ekstruzj skrobi połczon z jednoczesn hydroliz enzymatyczn prowadzono w ekstruderze dwulimakowym ZSK 25 WLE firmy Krupp Werneramp Pfleinderer GMBH Po uwzgldnieniu suchej masy materiał nawilano wod destylowan do odpowiedniej wilgotnoci i mieszano w mieszarce laboratoryjnej w celu ujednolicenia materiału Do wody wprowadzano odmierzon dawk preparatu enzymatycznego Nawilon skrobi z preparatem enzymatycznym ekstrudowano w warunkach przedstawionych w tab 1 Produkt powstały w procesie ekstruzji suszono w temp 60ordmC przez 24 godz w suszarce z obiegiem powietrza a nastpnie mielono do postaci proszku

Oznaczanie DE

Roacutewnowanik glukozowy DE oznaczano metod jodometryczn według PN-78A-74701

Oznaczanie cukroacutew metod HPLC

Zawarto cukroacutew w hydrolizatach oznaczano za pomoc chromatografii cieczowej (HPLC) Wykonano analiz ilociow obecnoci cukroacutew wyszych i cukroacutew zawierajcych od jednego do omiu monomeroacutew Parametry oznaczenia kolumna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 51

Aminex HPX-42A o wymiarach 300 times 78 mm oraz detektor refraktometryczny IR Prdko elucji 06 ml wodymin w temp 70degC Na kolumn jednorazowo nanoszono 20 microl odpowiednio rozcieczonej proacuteby uprzednio przefiltrowanej przez sczki z porami wielkoci 045 microm (Millex HA) w celu usunicia ewentualnych zanieczyszcze

T a b e l a 1

Warianty procesu ekstruzji Variants of the extrusion process

Temperatura Temperature [˚C]

Warianty procesu

Variants of the process

Sekcja 1 Section 1

Sekcja 2 Section 2

Sekcja 3 Section 3

Głowica Die

Szybko limakoacutew [obrmin]

Screw speed [rpm]

Wariant I Variant I

24 110 110 120 85

Wariant II Variant II

24 70 70 50 80

Oznaczanie rozpuszczalnoci ogoacutelnej

Do kolby stokowej o poj 250 ml wsypywano 10 g szklanych perełek dodawano 100 ml wody destylowanej o temp 40degC oraz 64 g produktu Tak przygotowan proacuteb intensywnie mieszano przez 30 min w łani wodnej o temp 60degC Nastpnie 50 ml proacuteby wirowano przez 10 min przy obrotach 210 times g Po odwirowaniu pobierano 5 ml supernatantu i przenoszono do wywaonego naczyka wagowego ze spiralnie zwinitym paskiem bibuły Tak przygotowan proacuteb suszono do stałej masy w temp 100degC Rozpuszczalno ogoacuteln obliczono z roacutewnania

[]100a)w100)(mm(

100)Va)(mm(R

12

13 sdotsdotminusminus

sdotρ+minus=

gdzie m1 ndash masa naczyka z bibuł [g] m2 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem [g] m3 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem po wysuszeniu [g] a ndash nawaka proszku [g] V ndash objto wody w ktoacuterej rozpuszczono proszek [cm3] w ndash wilgotno badanego proszku [] ndash gsto wody [gcm3]

Cinienie osmotyczne

Oznaczania cinienia osmotycznego dokonywano za pomoc osmometru Marcel OS 3000 według zalece producenta Pomiar polega na przechłodzeniu 100 microl proacuteby do temp -10degC wzbudzeniu jej krystalizacji oraz rejestracji i analizie przebiegu

52 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

temperatury w czasie krystalizacji Osmolalno roztworu wyraona w mOsmkg H2O jest miar cinienia osmotycznego

Roacutenicowa kalorymetria skaningowa

Badania charakterystyki kleikowania skrobi w ekstrudowanych preparatach wykonano przy uyciu kalorymetru skaningowego Perkin-Elmer DSC 7 (Perkin-Elmer Co Connecticut USA) Proacutebki sproszkowanego ekstrudatu o masie ok 5 mg umieszczano w aluminiowych naczykach kalorymetrycznych o pojemnoci 20 microl dokładnie waono dodawano dwukrotnie wiksz mas wody od masy preparatu zamykano hermetycznie i pozostawiano na 1 godz w celu nawilenia Nastpnie proacutebki ogrzewano w kalorymetrze w zakresie temp 20ndash100oC z szybkoci wzrostu temperatury 10 Kmin Jako wzorzec odniesienia stosowano puste identyczne naczyko kalorymetryczne Z termogramoacutew kleikowania skrobi wyznaczano temperatur piku Tp oraz entalpi przemiany ∆H (Jg) odniesion do suchej masy proacutebki Dodatkowo w celu poroacutewnawczej oceny stopnia skleikowania skrobi w ekstrudatach wykonano analiz kleikowania natywnej skrobi ziemniaczanej

Analiza statystyczna

Wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 aby wykaza istotno wpływu wilgotnoci skrobi i obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na DE oraz cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew Posłuono si w tym celu programem Statistica 60 Wszystkie eksperymenty wykonano w trzech powtoacuterzeniach

Wyniki i dyskusja

Skrobia ziemniaczana jest najczciej hydrolizowana w reaktorach do maltodekstryn za pomoc dwustopniowej hydrolizy enzymatycznej trwajcej około 73 godz z koniecznoci dwukrotnej regulacji temp z około 95ndash140degC do 60ndash95degC oraz zmiany pH z 65 do 4 [2] Drug powszechnie stosowan metod hydrolizy skrobi ziemniaczanej jest hydroliza kwasowa trwajca około 60 min wymagajca dwukrotnej regulacji temperatury procesu [2] Alternatyw przedstawionych metod moe by ekstruzja skrobi połczona z hydroliz enzymatyczn

Pierwszy etap dowiadcze miał na celu doboacuter warunkoacutew procesu ktoacutere naley zastosowa w procesie hydrolizy enzymatycznej prowadzonej w ekstruderze Ze wzgldu na kroacutetki czas przebywania surowca skrobiowego w ekstruderze wynoszcy od 30 do 60 s i konieczno przeprowadzenia w tym czasie skleikowania skrobi oraz jej hydrolizy uyte enzymy powinny charakteryzowa si odpowiedni odpornoci termiczn i wysok aktywnoci w temperaturze procesu Enzymy inaktywowano termicznie przez podwyszenie temperatury w głowicy ekstrudera

Warunki termiczne procesu dobrano tak aby nie powodowały utraty aktywnoci enzymu w sekcjach roboczych ekstrudera Zastosowano dwa warianty procesu ekstruzji (tab1) Pierwszy w wyszej temperaturze dla enzymoacutew Termamyl S i Ban

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 53

480 L oraz drugi dla enzymu Fungamyl 800L o mniejszej termoodpornoci We wszystkich dowiadczeniach wilgotno skrobi wynosiła 35

Na podstawie bada DSC (tab 2) preparatoacutew skrobi ekstrudowanej bez enzymoacutew stwierdzono e jedynie ekstruzja w wyszej temperaturze umoliwiła pełne skleikowanie skrobi wiadczy o tym brak przemiany kleikowania na termogramach DSC

T a b e l a 2

Temperatura piku przemiany DSC entalpia oraz stopie skleikowania skrobi natywnej i skrobi ekstrudowanej DSC peak transition temperature entalpy and degree of gelatinisation of the native starch and extruded starch

Proacuteba Sample

Temperatura piku przemiany Peak transition temperature

[oC]

Entalpia kleikowania Gelatinisation entalpy

∆H [Jg ss]

Skleikowanie skrobi Starch gelatinisation

[] Skrobia natywna

Native starch 670 120 0

Ekstrudowana w I Extruded v I

brak przemiany no transition

0 100

Ekstrudowana w II Extruded v II

670 93 223

W procesie ekstruzji w niszej temperaturze wykazano e skleikowało zaledwie około 22 skrobi pomimo dłuszego czasu ekstruzji (tab 2) Powysze obserwacje potwierdzaj decydujc rol wody w przebiegu zjawisk kleikowania skrobi Temperaturowy zakres procesu kleikowania a take charakter procesu jest inny gdy skrobia jest nawilona powyej 70 i inny gdy jej wilgotno jest mniejsza ni 35ndash40 [13] W tym drugim zakresie wilgotnoci odpowiadajcym procesom ekstruzji skrobia ulega przemianie interpretowanej jako topnienie krystalitoacutew na zasadzie podobiestwa do stapiania syntetycznych krystalicznych polimeroacutew gdzie ilo rozpuszczalnika decyduje o ich temperaturze topnienia [6]

W kolejnych badaniach sprawdzono czy w wytypowanych warunkach ekstruzji (tab 1) enzymy wykazuj hydrolityczn aktywno Zaroacutewno w przypadku enzymoacutew Termamyl S i Ban 480 L zastosowanych w ekstruzji w wyszej temperaturze jak i pozostałego enzymu uytego w niszej temperaturze stwierdzono wzrost wartoci liczbowej wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi (tab 3) Taka tendencja w przypadku skrobi nie w pełni skleikowanej przy zastosowanych parametrach ekstruzji moe wiadczy e doszło do czciowej

T a b e l a 3

Wskanik DE oraz rozpuszczalno preparatoacutew skrobi otrzymanych w procesie ekstruzji z udziałem enzymoacutew Termamyl S Ban 480L oraz Fungamyl 800L

54 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Dextrose equivalent values and solubility of starch preparations extruded using enzymes Termamyl S Ban 480L and Fungamyl 800L

Enzym Enzyme

Dawka Dose [KNU]

DE Rozpuszczalno

Solubility [] 36 3 901 72 5 903

144 6 937 288 97 945

Termamyl S

720 13 95 2808 5 652 5616 78 738 Ban 480 L

11232 99 806 1840 89 435 4600 97 486 Fungamyl 800 L 7360 124 526

hydrolizy Jednake otrzymane preparaty mogły cechowa si słab rozpuszczalnoci

Rozpuszczalno preparatoacutew rosła wraz ze wzrostem iloci enzymu dodanego do skrobi i wynosiła w przypadku Termamylu S od 901 do 95 Rozpuszczalno ekstrudatoacutew wyprodukowanych z enzymem Ban 480 L wynosiła od 652 do 806 za z enzymem Fungamyl 800 L była najmniejsza (tab 3) Otrzymane wyniki potwierdzaj obserwacje poczynione w przypadku skrobi sago gdzie w wyniku ekstruzji oraz zwikszajcej si dawki enzymu rozpuszczalno wzrosła z 11 (skrobia natywna) do ponad 63 w przypadku ekstrudatoacutew [7]

Oznaczono cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew w celu wstpnego stwierdzenia ewentualnych roacutenic w składzie cukrowym preparatoacutew Wraz ze wzrostem dawki enzymu stwierdzono wzrost wartoci cinienia osmotycznego preparatu ekstrudowanego z enzymem Termamyl S W zalenoci od dawki enzymu wartoci te były nastpujce 36 KNU ndash 1 mOsmkg H2O 72 KNU ndash 2 mOsmkg H2O 144 KNU ndash 7 mOsmkg H2O Wzrost wielkoci tego parametru moe wskazywa na inny skład chemiczny produktoacutew ekstruzji

Po analizie wstpnych wynikoacutew biorc pod uwag rozpuszczalno preparatoacutew i aktywno hydrolityczn enzymoacutew w procesie ekstruzji do dalszych bada wybrano enzymy Termamyl S oraz Ban 480 L We wczeniejszych badaniach wykazano du stabilno enzymoacutew nalecych do grupy Termamyl podczas ekstruzji w temp powyej 100degC [19] Obydwa enzymy cechujce si najwysz termoodpornoci mona było z powodzeniem stosowa w wyszej temperaturze procesu ekstruzji umoliwiajcych skleikowanie skrobi Govinddasamy i wsp [7] w badaniach nad ekstruzj skrobi sago z termostabilnymi amylazami wykazali e w zalenoci od parametroacutew ekstruzji moliwe jest uzyskanie produktoacutew o DE 0-10 podczas gdy w tych samych warunkach ekstruzji bez enzymu warto liczbowa wskanika DE nie przekraczała 15

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 55

Wykorzystujc właciwoci hydrolityczne enzymoacutew Termamyl S i Ban 480L w wysokiej temperaturze procesu podjto si zbadania wpływu wilgotnoci pocztkowej skrobi ziemniaczanej oraz czasu ekstruzji na DE oraz cinienie osmotyczne zachowujc jednakow temperatur procesu i jednakow dawk enzymoacutew we wszystkich wariantach ekstruzji

Temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera ustalono na nastpujcych poziomach sekcja 1 ndash 20oC sekcja 2 ndash 110oC sekcja 3 ndash 110oC głowica 140oC Temperatura głowicy była dobrana tak aby nastpowało zatrzymanie reakcji hydrolizy poprzez denaturacj enzymu

Obroty limakoacutew ekstrudera w kolejnych dowiadczeniach wynosiły 40 50 i 60 obrmin a wilgotno skrobi 32 36 i 40 W przypadku enzymu Termamyl S ilo dodanego preparatu odpowiadała 1044 KNU a enzymu Ban 480 L ze wzgldu na mniejsz termostabilnoc 5616 KNU

Zmiany wielkoci wspoacutełczynnika DE w roacutenych wariantach procesu ekstruzji przedstawiono na rys 1 i rys 2 a cinienia osmotycznego na rys 3 i rys 4 Zroacutenicowanie czasu hydrolizy przez zmian obrotoacutew elementu roboczego ekstrudera miało wpływ na wielko wskanika DE uzyskanych preparatoacutew Znajduje to potwierdzenie w publikowanych badaniach w ktoacuterych stwierdzono e wskanik DE skrobi ekstrudowanej łcznie z enzymem zmniejszał si gdy rosła szybko obrotoacutew limakoacutew ekstrudera [7 15]

Znaczcy wpływ na wielko wskanika DE ekstrudatoacutew miała wilgotno skrobi w czasie ekstruzji Zaroacutewno przy ekstruzji z enzymem Termamyl S jak i Ban 480 L stwierdzono najwysze wartoci DE uzyskanych preparatoacutew przy wilgotnoci skrobi 40 Jednoczenie przy tych samych parametrach procesu wskanik DE preparatu uzyskanego z enzymem Ban 480 L był wyszy od analogicznego uzyskanego z enzymem Termamyl S Wskazuje to na zachowan aktywno hydrolityczn tego enzymu w temperaturze ekstruzji Uzyskane wyniki potwierdzaj dane literaturowe wskazujce e optymalnymi warunkami ekstruzji umoliwiajcymi skuteczne zajcie procesu hydrolizy enzymatycznej skrobi s wysoka wilgotno pocztkowa surowca mała prdko limakoacutew oraz dua dawka enzymu [4 10]

56 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

31

47

2625

45

35

46

1825

0

1

2

3

4

5

6

32 36 40

Wilgotno Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 1 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 1 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained using an enzyme Termamyl S

W celu stwierdzenia ktoacutery z parametroacutew ekstruzji obroty limakoacutew czy

wilgotno skrobi miał wikszy wpływ na badane właciwoci ekstrudatoacutew wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 W przypadku produktu wytworzonego z udziałem enzymu Termamyl S stwierdzono istotny wpływ wilgotnoci skrobi na DE Z kolei zaroacutewno obroty wilgotno skrobi jak i kombinacja tych czynnikoacutew istotnie wpływały na wielko cinienia osmotycznego W przypadku produktu z Ban 480 L zaroacutewno wielko roacutewnowanika DE jak i cinienie osmotyczne zaleały bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 57

53 56

8

43

6

7

5349

7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

32 36 40Wilgotno

Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 2 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na wielko wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 2 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

1112

1314 14

131312

15

0

2

4

6

8

10

12

14

16

32 36 40

Wilgotno []Moisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e

Osm

otic

pre

ssur

e [m

Osm

kg

H2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 3 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 3 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparates obtained with enzyme Termamyl S

58 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

24

28

48

24

28

36

2624

36

0

10

20

30

40

50

32 36 40

WilgotnoMoisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e O

smot

ic p

ress

ure

[mO

smk

gH2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 4 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 4 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

W zwizku z roacutenicami w cinieniu osmotycznym pomidzy wodnymi

roztworami ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S i Ban 480L wykonano analiz chromatograficzn majc na celu ustalenie składu cukrowego produktoacutew (tab 4)

W przypadku ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S stwierdzono e najwiksz grup stanowiły cukry wysze o DP gt 8 a wroacuted cukroacutew niszych oligosacharydy o DP 5ndash8 Podobnie w przypadku ekstrudatoacutew uzyskanych z enzymem Ban 480 L najwiksz grup stanowiły cukry wysze a nastpnie oligosacharydy o DP 5ndash7 Zawarto glukozy była niewielka i wynosiła od 009 do 086 w zalenoci od warunkoacutew ekstruzji Zawarto cukroacutew wyszych rednio 92 wiadczy o wikszym stopniu hydrolizy skrobi ni w przypadku ekstrudatoacutew z enzymem Termamyl S w ktoacuterych zawarto oligosacharydoacutew o DP gt 8 wynosiła rednio 96 Podobny skład cukroacutew obserwowano w przypadku ekstruzji z enzymami innych rodzajoacutew skrobi [7 15] Mona zatem stwierdzi e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia Inny skład oligosacharydoacutew obserwowano w preparacie skrobi sago hydrolizowanej enzymem Termamyl 120L W tym przypadku stwierdzono najwicej cukroacutew o DP2 DP3 i DP6 za zawarto cukroacutew wyszych

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 59

wynosiła około 20 przy DE 8 Wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej skrobi sago rosła take zawarto oligosacharydoacutew o DP 2-6 [7] Takiej jednoznacznej zalenoci nie zaobserwowano w przypadku skrobi ziemniaczanej ekstrudowanej z enzymem Termamyl S i Ban 480 L w biecej pracy Jednake stwierdzono podobnie jak w przypadku ekstruzji skrobi sago z enzymem Termamyl 120 L [7] wzrost stopnia upłynnienia skrobi ziemniaczanej wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej substratu z 32 do 40

T a b e l a 4

Zawarto cukroacutew w preparatach ekstrudowanych z enzymami Termamyl S i Ban 480 L The content of Oligosaccharide in extruded preparations obtained using enzymes Termamyl S and Ban 480 L

Zawarto cukroacutew Oligosaccharide content [] Enzym

Enzyme

Wilgotno Moisture

content []

Obroty limaka [obrmin]

Screw speed [rpm] DP1 DP2 D23 DP4 DP5 DP6 DP7 DP8 DPn

40 0 018 031 022 035 058 072 071 9694

50 0 011 026 019 032 055 07 07 9717 Termamyl S 32

60 0 017 034 026 038 062 077 076 967

40 0 017 033 025 043 066 08 078 9658

50 0 016 03 023 038 058 071 07 9695 Termamyl S 36

60 0 014 028 021 039 058 071 069 9701

40 0 017 03 025 044 057 067 066 9693

50 0 001 028 024 04 05 057 0 9798 Termamyl S 40

60 0 017 031 026 043 06 071 07 9682

40 009 03 056 043 054 114 137 0 9557

50 086 042 071 053 055 139 187 0 9368 Ban 480 L 32

60 008 04 065 05 051 124 168 0 9495

40 012 057 106 071 089 181 197 0 9286

50 012 048 096 066 084 179 194 0 9321 Ban 480 L 36

60 013 045 083 058 083 154 152 0 9412

40 024 13 257 146 204 367 28 0 8592

50 02 097 182 105 153 281 217 0 8946 Ban 480 L 40

60 017 084 158 100 137 284 255 0 8965

Wnioski

1 Prowadzenie procesu ekstruzji w temp powyej 100oC przy wilgotnoci skrobi 35 umoliwia pełne skleikowanie skrobi ziemniaczanej

2 W temperaturze zastosowanej w procesie ekstruzji enzymy Termamyl S Ban 480 L oraz Fungamyl 800L zachowuj aktywno hydrolityczn jednak

60 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

produkty wytworzone z enzymem Fungamyl 800L cechuj si bardzo nisk rozpuszczalnoci

3 DE produktoacutew wytworzonych z udziałem enzymu Termamyl S istotnie zaley od wilgotnoci skrobi ziemniaczanej Cinienie osmotyczne roztworoacutew tych produktoacutew zaley zaroacutewno od obrotoacutew limakoacutew ekstrudera wilgotnoci pocztkowej skrobi jak i kombinacji tych czynnikoacutew

4 W produktach wytworzonych za pomoc enzymu Ban 480 L wielko wyroacutenika DE oraz cinienia osmotycznego zale bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew lmakoacutew ekstrudera

5 W produktach wytworzonych z enzymem Termamyl S oraz Ban 480 L najwiksz grup cukroacutew stanowiły cukry o DP gt 8

6 Zastosowane warunki ekstruzji s wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Praca finansowana ze rodkoacutew KBN jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN021P069913

Literatura

[1] Bhattacharaya M Hanna MA Efects of lipids on the properties of extruded products J Food Sci 1988 53 1230-1231

[2] Bryjak J Enzymatyczna hydroliza skrobi do syropoacutew maltodekstrynowych skrobiowych Cz II Procesy Biotechnologia 1999 1(44) 201-225

[3] Chen H Bakir U Reilly PJ Ford C Increased thermostability of Asn 182 Ala mutant Aspergillus awamori glucoamylase Biotechnol Bioeng 1994 43 101-105

[4] Chouvel H Chay PB Cheftel JC Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in a continuous extrusion-reactor Lebensm Wiss u Technol 1983 16 346-353

[5] Della Valle G Boche Y Colonna P Vergnes B The extrusion behaviour of potato starch Carbohydr Polym 1995 28 255-264

[6] Donovan JW Phase transition in the starch-water system Biopolymers 1979 18 263-275 [7] Govinddasamy S Campanella H Oates C Ezymatic hydrolysis of Sago starch in twin-screw

extruder J Food Engin 1997 32 403-426 [8] Grochowicz J Zawilak K Wpływ roacutenych czynnikoacutew i jakoci surowca na przebieg procesu

ekspandowania i fizyczne cechy ekspandatu Pasze Przem 1997 4 21-30 [9] Guha M Zakiuddin A Bhattacharya S Twin-screw extrusion of rice flour without a die effect of

barrel temperature and screw speed on extrusion and extrudate characteristics J Food Engin 1997 32 251-267

[10] Hakulin S Linko Y Y Linko P Seiler K Seibel W Enzymatic conversion of starch in twin-screw extruder Starch 1983 35 411-414

[11] Huumllya A High moisture food extrusion Inter J Food Sci Technol 1999 34 195-207 [12] Jamroz J Zmiany struktury skrobi ziemniaczanej i mki pszennej podczas ekstruzji Rozprawa

habilitacyjna Wyd AR w Lublinie 1993 [13] Jankowski T Rha CK Differential scanning calorimetry of wheat grain cooking process Starch

1986 38 35-48 [14] Kudła E Tomasik P The modification of starch by high pressure Part I Starch 1992 44 167-173

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 61

[15] Linko YY Vourien H Olku J Linko P The effect of HTST- extrusion on retention of cereal alpha-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch In Food Process Engineering Vol 2 Eds P Linko J Lainkari Elsevier Appl Sci London 1980 pp 210-223

[16] Lovedeep K Narpinder S Navadeep SS Some properties of potatoes and their starches II Morphological thermal and rheological properties of starches Food Chem 2002 79 183-192

[17] Mocicki L Wspoacutełczesne ekstrudery i ekspandery Przegl Zbo Młyn 1994 6 9-11 [18] Obuchowski W Michniewicz J Ekstruzja - moliwoci oddziaływania na cechy produktu Przegl

Zbo Młyn 1993 11 5-11 [19] Roussel L Vieille A Billet I Cheftel J Sequential heat gelatinisation and enzymatic hydrolysis of

corn starch in an extrusion reactor optimisation for a maximum dextrose Lebensm Wiss u Technol 1991 24 449-457

[20] Rudiger A Jorgensen PL Antranikian G Isolation and characterization of a heat-stable pullulanase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei after cloning and expression of its gene in Escherichia coli Appl Environ Microbiol 1995 61 567-575

[21] Senanayake S Clarke B A simplified twin screw co-rotating food extruder design fabrication and testing J Food Engin 1999 40 129-137

[22] Słomiska L Scukrzanie skrobi wybranymi preparatami enzymatycznymi Roczniki AR Rozprawy Naukowe Zeszyt 239 Pozna 1993

[23] mietana Z Szpendowski J Soral-mietana M wigo J Skrobia ziemniaczana ekstruzyjnie modyfikowana Przem Spo 1993 3 13-14

[24] Trzmiel T Właciwoci enzymoacutew i ich zastosowanie Przem Spo 1995 9 338-341 [25] Vasanthan T Yeung J Hoover R Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alpha-

amylase by extrusion cooking Starch 2001 53 616-622 [26] Willett JL Shogren RL Processing and properties of extruded starchpolymer foams Polymer

2002 43 5935-5947

OPTIMIZATION OF THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF POTATO STARCH COMBINED WITH EXTRUSION

S u m m a r y

The objective of this paper was to optimize the process of simultaneous gelatinisation and liquefaction

of potato starch with α-amylases in a co-rotating twin-screw extruder Bacterial α-amylases such as Termamyl S and Ban 480L and fungal α-amylase Fungamyl 800L were used The first step was to determine the process parameters owing to which the gelatinisation of starch was possible The temperature of the barrel sections and the screw speed of the extruder varied and they were controlled while the moisture content of starch was constant and equal to 35 (ww) It was stated that only a temperature higher than 100degC could produce a satisfactory gelatinisation of starch It was also verified whether or not enzymes maintained their hydrolytic activity under the extrusion conditions It was stated an increase in the dextrose equivalent (DE) ensuing parallel to the increasing doses of enzymes added to starch For continuing extrusions two enzymes Termamyl S and Ban 480 L were selected since they showed the highest thermal resistance The impact of the extruderrsquos screw speed (40ndash60 rpm) and of the initial moisture content in starch (32ndash40) on DE and on the osmotic pressure of products under investigations was investigated Additionally chemical composition of these preparations was determined The research performed showed that the conditions applied to carry out extrusion processes were sufficient for a partial hydrolysis of potato starch to occur products and to obtain products with a low DE value

Key words extrusion potato starch enzymatic hydrolysis α-amylase

62 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 63 ndash 70

GRAYNA GOŁUBOWSKA GRAYNA LISISKA

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH

PODCZAS PRODUKCJI FRYTEK

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w

poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej W proacutebach bulw krajanki i frytek oznaczono zawarto substancji pektynowych oraz okrelono tekstur przy uyciu aparatu Instron

Ziemniaki po procesie blanszowania zawierały o 30 mniej pektyn rozpuszczalnych i o 50 wicej protopektyn w poroacutewnaniu z surowcem Zawarto protopektyn we frytkach była trzykrotnie wiksza ni w przerabianych ziemniakach Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio i statystycznie istotnie skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Słowa kluczowe zwizki pektynowe konsystencja bulwy ziemniaka krajanka proces technologiczny

Wstp

Tekstura smaonych produktoacutew ziemniaczanych jest jednym z waniejszych wyroacutenikoacutew ich jakoci Właciwoci teksturalne tych produktoacutew mog by modyfikowane podczas procesu technologicznego ale przede wszystkim zale od składu chemicznego surowca Do produkcji frytek producenci uywaj ziemniakoacutew wytypowanych odmian o odpowiedniej znormalizowanej zawartoci suchej masy skrobi i cukroacutew redukujcych [12] W literaturze naukowej zwraca si uwag take na inne zwizki zawarte w ziemniakach ktoacutere mog mie wpływ na cechy sensoryczne frytek Przykładowo jako zwizki teksturotwoacutercze podaje si obok skrobi polisacharydy nieskrobiowe a zwłaszcza zwizki pektynowe pektyny ogoacutełem protopektyny i pektyny rozpuszczalne [4 15] Wystpuj one w przestrzeniach miedzykomoacuterkowych jako lepiszcze niezdrewniałych cian komoacuterek rolinnych

Dr in G Gołubowska prof dr hab G Lisiska Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademia Rolnicza ul Norwida 25 50-375 Wrocław

64 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

tworzc tzw bdquoblaszk rodkowrdquo W cianie komoacuterkowej tkanki rolinnej frakcja ta odgrywa rol usztywniajc i wzmacniajc [13] Aguilera-Carbo i wsp [1] oraz Andersson i wsp [3] podaj e teksturotwoacutercze właciwoci pektyn wynikaj ze zdolnoci do formowania bdquomostkoacutew wapniowychrdquo pomidzy grupami karboksylowymi pektyn a jonami Ca+ i Mg+ Jony wapnia przy połczeniu ssiadujcych czsteczek pektyn nadaj tkance bardziej stabiln i jdrn struktur zapobiegajc rozpuszczaniu si pektyn zawartych w cianach komoacuterkowych oraz w blaszce rodkowej Szczegoacutelnie przyczyniaj si do tego pektyny o niszym stopniu estryfikacji oraz wiksza zawarto jonoacutew dwuwartociowych Wroacuted grupy zwizkoacutew pektynowych na uwag zasługuje frakcja protopektyn ktoacutera spełnia funkcj cementujc i usztywniajc w blaszce rodkowej a take wykazuje szczegoacuteln zdolno wizania jonoacutew wapnia [3] Mczysta lub mazista konsystencja ugotowanych ziemniakoacutew jest czsto wizana z pcznieniem i kleikowaniem skrobi jak roacutewnie z trwałoci zwizkoacutew pektynowych w cianach komoacuterkowych i w blaszce rodkowej Substancje pektynowe i skrobia zawarte w komoacuterkach oddziaływaj na tekstur w przeciwstawny sposoacuteb Skrobia pczniejc powoduje powikszanie si komoacuterek w wyniku czego nastpuje ich rozdzielenie si natomiast zwizki pektynowe poprzez siły kohezji zapobiegaj temu zjawisku [3]

W literaturze naukowej mało jest danych dotyczcych zmian zawartoci i składu zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach poacutełproduktach i produktach gotowych podczas całego procesu technologicznego produkcji wyroboacutew smaonych czy suszonych Zmiany te mog mie podstawowe znaczenie w kształtowaniu konsystencji kocowego produktu [2 11 16 17]

Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew

Materiał i metody bada

Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek (po około 2 kg kada) z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej frytek Pierwsz proacuteb stanowiły ziemniaki przed obraniem drug ndash ziemniaki po obraniu parowym (cinienie 16 MPa czas 05 min) trzeci ndash ziemniaki po podgrzaniu (20 min w temp 35oC) czwart ndash ziemniaki po pokrojeniu (w hydrokrajalnicy na krajank o przekroju 07 x 07 cm) pit ndash krajanka po I stopniu blanszowania (50 min w temp 72oC) szoacutest ndash krajanka po II stopniu blanszowania (55 min w temp 80oC) sioacutedm ndash krajanka po podsuszeniu (60 min w temp 37oC) oacutesm ndash frytki po I stopniu smaenia (45 s w temp 180oC) i proacuteb dziewit ndash frytki po II stopniu smaenia (3 min w temp 180oC)

Bezporednio po pobraniu proacuteb z linii produkcyjnej oznaczano tekstur ziemniakoacutew przy uyciu aparatu Instron 5544 wspoacutełpracujcego z komputerem wyposaonego w prostoktn przystawk przecinajc Prdko przesuwu głowicy z

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 65

przystawk wynosiła 250 mms-1 Na podstawie pomiaroacutew wyznaczano maksymaln sił (Fmax) potrzebn do przecicia krajanki ziemniaczanej

Zawarto pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych oznaczano metod kolorymetryczn z karbazolem metod opracowan przez McComba i McCready [13] oraz Jaswala [7] a zmodyfikowan w Katedrze Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademii Rolniczej we Wrocławiu [9] po uprzednim utrwaleniu ziemniakoacutew przez liofilizacj Zawarto zwizkoacutew pektynowych wyraano w g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy uyciu programu Statistica 6 stosujc jednoczynnikow analiz wariancji Grupy homogeniczne wyznaczano za pomoc testu Duncana na poziomie istotnoci = 005 W celu okrelenia zalenoci pomidzy konsystencj a zawartoci pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach wyliczano wspoacutełczynniki korelacji na poziomie istotnoci = 005 uwzgldniajc poszczegoacutelne etapy przerobu ich na frytki

Wyniki i dyskusja

Według danych literaturowych [10 15] zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach stanowi rednio około 20 ich suchej masy Protopektyny s liczniejsz frakcj od pektyn rozpuszczalnych i stanowi około 69ndash77 zwizkoacutew pektynowych [11] zawartych w bulwach Andersson i wsp [3] podaj e pektyny stanowi 47-66 masy ciany komoacuterkowej ziemniaka W przeprowadzonym dowiadczeniu (tab 1) zawarto pektyn ogoacutełem w ziemniakach wynosiła 259 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy z czego protopektyny stanowiły 158 g a pektyny rozpuszczalne 101 g Tajner-Czopek [16] podaje rednie zawartoci protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach badanych odmian wynoszce odpowiednio 150 g i 055 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Jednym z pierwszych procesoacutew technologicznych w przetwoacuterstwie ziemniakoacutew na cele spoywcze jest obieranie Kita [10] oraz Garrote i wsp [6] podaj e podczas procesu obierania bulw poszczegoacutelne zwizki polisacharydoacutew nieskrobiowych NSP i lignina ulegaj zmianom ilociowym Kita [10] stwierdziła e po obraniu bulw metod karborundow zawarto sumy NSP i ligniny zmniejszyła si o około 30 z czego straty zwizkoacutew pektynowych wynosiły 24 W przeprowadzonych badaniach ziemniaki były poddane obieraniu parowemu po ktoacuterym zawarto pektyn rozpuszczalnych w bulwach obranych zmniejszyła si o około 15 a roacutewnoczenie zawarto protopektyn zwikszyła si o około 17 (tab 1) Camire i wsp [5] poroacutewnujc zawarto niektoacuterych składnikoacutew w bulwach ziemniaka w zalenoci od sposobu obierania stwierdzili e wiksz zawartoci wglowodanoacutew i nierozpuszczalnych substancji błonnikowych charakteryzowały si ziemniaki po obraniu parowym

T a b e l a 1

66 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w trakcie procesu produkcji frytek Content of pectins substances in potato tubers while French fries are processed

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble

pectins Proacuteby

Samples [g kwasu galakturonowego100g sm]

[g galacturonic acid100g dm] Ziemniaki nieobrane Not peeled potatoes 259a 158a 101b

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes 272ab 186b 086ab

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes 299ab 196b 103b

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes 285ab 209b 076ab

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching 314bc 224c 090ab

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching 311bc 245c 068a

Krajanka po podsuszeniu Dried strips 335c 248c 087ab

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

464d 364d 100b

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

504d 417e 087ab

a b c d ndash roacutenice midzy wartociami rednimi statystycznie istotne a b c d ndash differences between the mean values are statistically significant

Kolejne procesy stosowane w produkcji frytek ndash podgrzewanie bulw oraz bdquohydro-krojenierdquo ziemniakoacutew w słupki nie spowodowały istotnych zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach (tab 1) Po procesie blanszowania istotnie wzrosła natomiast zawarto pektyn ogoacutełem (314 g100 g ss) w krajance ziemniaczanej w stosunku do zawartoci w surowcu w tym głoacutewnie protopektyn (245 g100 g ss) Powodem tego wzrostu było wymycie z krajanki zwizkoacutew rozpuszczalnych co spowodowało podwyszenie zawartoci zwizkoacutew nierozpuszczalnych w suchej masie ziemniaka Najwiksz zawarto protopektyn podczas produkcji frytek oznaczono we frytkach po I i II stopniu smaenia 260 i 417 g100 g ss Zawarto pektyn ogoacutełem po procesach smaenia wynosiła 464 i 504 g100 g ss W procesie smaenia nastpowało dalsze wymycie substancji rozpuszczalnych zawartych w krajance Zawarto pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach w trakcie całego procesu produkcji frytek kształtowała si na podobnym poziomie jak w surowcu i wynosiła od 07 do 1g kwasu galakturonowego100 g ss Jedynie po II stopniu blanszowania zawarto pektyn

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 67

w krajance uległa zmniejszeniu o około 20 w stosunku do surowca Według Thed i Phillinsa [18] powodem wzrostu zawartoci protopektyn w ziemniakach podczas procesoacutew termicznych moe by przemiana rozpuszczalnych zwizkoacutew pektynowych w zwizki nierozpuszczalne

T a b e l a 2 Wspoacutełczynniki korelacji [r] pomidzy konsystencj ziemniakoacutew a zawartoci pektyn w trakcie procesu produkcji frytek Coefficients of a correlation between the texture of potatoes and the content of pectins while processing French fries

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble pectins Proacuteby

Samples Wspoacutełczynnik korelacji [r] Correlation coefficient [r]

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes

077 - -

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes

068 - 065

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes

061 - -

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching

- - 067

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching

- - -

Krajanka po podsuszeniu Dried strips

- - -

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

086 075 088

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

063 071 -

nie stwierdzono korelacji no correlation was found korelacja statystycznie istotna a statistically significant correlation

Na rys 1 przedstawiono wyniki zmian konsystencji ziemniakoacutew [N] w trakcie

procesu produkcji frytek Ziemniaki surowe tzn bulwy po obraniu po podgrzaniu oraz po pokrojeniu charakteryzowały si znacznie twardsz konsystencj (rednio 33 N) w poroacutewnaniu z krajank po I i II blanszowaniu i podsuszaniu (rednio 24 N) Warto siły Fmax podczas okrelania tekstury frytek po I i II stopniu smaenia zmniejszyła si i wynosiła odpowiednio 102 i 128 N

68 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Według Anderssona i wsp [3] procesy termiczne (blanszowanie smaenie) obok innych funkcji maj za zadanie kształtowa tekstur produktu przy czym jako najwaniejsze teksturotwoacutercze składniki ziemniaka wymieniaj oni zawarto skrobi zwizkoacutew pektynowych substancji mineralnych i aktywno enzymoacutew pektynolitycznych Teksturotwoacutercze znaczenie pektyn podkrelaj take inni autorzy na przykład przy okreleniu konsystencji marchwi [8] czy ziemniakoacutew gotowanych [4 7]

W tab 2 przedstawiono wspoacutełczynniki korelacji pomidzy tekstur (N) a zawartoci pektyn rozpuszczalnych protopektyn i pektyn ogoacutełem Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Nie stwierdzono korelacji pomidzy tekstur a zawartoci analizowanych frakcji w krajance po II stopniu blanszowania i po podsuszeniu Tekstura bulw po podgrzaniu krajanki po I stopniu blanszowania i po I stopniu smaenia zaleała od zawartoci pektyn rozpuszczalnych Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była w wysokim stopniu skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Wnioski

1 Zawarto protopektyn w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zwikszyła si o 20 po procesie blanszowania o 50 i po procesie smaenia o 150 w stosunku do zawartoci w surowcu jako rezultat wymycia czci substancji rozpuszczalnych ziemniaka

2 Zawarto pektyn rozpuszczalnych w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zmniejszyła si o 15 i po blanszowaniu o 30 w stosunku do zawartoci w surowcu

3 Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn

4 Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio skorelowana z zawartoci pektyn ogoacutełem i protopektyn

Literatura [1] Aguilera-Carboacute A Montantildeez JC Anzalduacutea-Morales A de la Luz Reyes M Contreras-Esquivel J

Aguilar CN Improvement of color and limpness of fried potatoes by in situ pectinesterase activation Eur Food Res Technol 1999 210 49-52

[2] Alvarez MD Canet W Optimization of stepwise blanching of frozen-thawed potato tissues (cv Monalisa) Eur Food Res Technol 1999 210 102-108

[3] Andersson A Gekas V Lind I Oliveira F Oste R Effect of preheating on potato texture Crit Rev Food Sci Nutr 1994 34 229- 251

[4] Burton WG The potato (3 ed) Longman Scientific and Technical J Wiley and Sons Inc New York 1989

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 69

[5] Camire ME Violette D Dougherty MP McLaughlin MA Potato peel dietary fiber composition effects of peeling and extrusion cooking processes J Agricult Food Chem 1997 45 1404-1408

[6] Garrote RL Silva RE Bertone RA Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes J Food Eng 2000 45 67-76

[7] Jaswal AS Pectic substances and the texture of French fried potato Amer Potato J 1969 46 168-173

[8] Kato N Terakoto A Fuchigami M Pectic substance degradation and texture of carrots as affected by pressurization J Food Sci 1997 2 359-363

[9] Kita A Tajner-Czopek A Lisiska G Oznaczenie pektyn i protopektyn w bulwach ziemniaka Mat XXVIII Sesji Nauk KTiCH PAN bdquoPostpy w Technologii i Chemii ywnocirdquo Gdask 1997 s 282-283

[10] Kita A The influence of potato chemical composition on crisp texture Food Chem 2002 76 173-179

[11] Lisiska G Leszczyski W Potato Science and Technology Elsevier Applied Science London 1989

[12] Lisiska G Czynniki surowcowe i technologiczne kształtujce jako przetworoacutew ziemniaczanych Mat Konferencji rdquoZiemniak spoywczy i przemysłowy oraz jego przetwarzanierdquo AR Wrocław Polanica Zdroacutej 2000 s 51-57

[13] McComb EA McCready RM Colorimertic determination of pectic substance Anal Chem 1952 24 1630-1632

[14] Sikorski Z Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT Warszawa 1994 [15] Tajner-Czopek A Kita A Rytel E Gołubowska G Zawarto polisacharydoacutew nieskrobiowych i

ligniny w bulwach ziemniaka o roacutenej długoci okresu wegetacyjnego Zesz Probl Post Nauk Rol 2003 489 291-299

[16] Tajner-Czopek A The changes of pectin substances concentration in potatoes and French fries and the effect of those substances on the texture of the final product NahrungFood 2003 47 4 228-231

[17] Talburt WF Smith O Potato Processing (4 ed) AVI Van Nostrand Reinhold Com New York 1987

[18] Thed ST Phillips RD Changes of dietary fiber and starch composition of processed potato products during domestic cooking Food Chem 1995 52 301-307

CHANGES IN THE CONTENT OF PECTIC SUBSTANCES AND IN TEXTURE OF POTATOES DURING THE PRODUCTION OF FRENCH FRIES

S u m m a r y

The objective of the study was to determine changes in pectic substances contained in potato tubers at

several stages of the production of French fries as well as texture-forming effects of these compounds The samples studied in the laboratory were potato tubers strips and French fries French fries were obtained from nine posts within one production line An Instron apparatus was applied to determine contents of pectic substances in the samples of potato tubers strips and French fries as well as their textures

After blanching the content of waterndashsoluble pectins in potatoes was by 30 lower whereas the content of protopectins ndash by 50 higher than in the raw material The content of protopectins in French fries was three times as high as in potatoes processed At the most stages of the potato processing their texture

70 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

depended on the content of pectins The texture of semi-fried and ready-made French fries was positively and statistically significantly correlated with the content of protopectin (r = 071) and total proteins (r = 063)

Key words pectic substances texture potato tubers strips French fries

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD

WARUNKOacuteW PROPAGACJI

S t r e s z c z e n i e Oceniono przydatność technologiczną zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych namnaża-

nych w mleku odtłuszczonym oraz w dwoacutech roacuteżnych podłożach wzrostowych w temp 24 i 30oC Badano wpływ rodzaju podłoża oraz temperatury inkubacji na liczebność bakterii fermentacji mlekowej z uwzględnieniem udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany

Przydatność technologiczną zakwasoacutew oceniano dwuetapowo Poroacutewnano zawartość diacetylu i CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu badanych zakwasoacutew Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery po 4 i 6 tygodniach dojrzewania poddano ocenie senso-rycznej

Zastosowanie podłoży wzrostowych umożliwiło ndash zwłaszcza przy inkubacji w temp 24oC ndash otrzyma-nie zakwasoacutew o większej liczebności bakterii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany a w konsekwencji większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej Sery wypro-dukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z badanych podłoży charakteryzowały się korzystniejszym sma-kiem i zapachem (wyraźnie orzechowy) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyproduko-wane z zakwasem namnażanym w mleku odtłuszczonym

Słowa kluczowe zakwasy mezofilne szczepy fermentujące cytryniany diacetyl CO2 jakość sensorycz-na ser gouda

Wstęp

W kształtowaniu cech sensorycznych produktoacutew mleczarskich takich jak sery podpuszczkowe i twarogowe masło śmietana oraz napoje fermentowane szczegoacutelną rolę odgrywają kultury Lactobacillus lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp fermentujące oproacutecz laktozy roacutewnież cytryniany z wytworzeniem diacetylu aceto-iny aldehydu octowego i CO2 [7 15] Podczas propagacji w mleku szczepy fermentu-

Prof dr hab G Cichosz prof dr hab J Szpendowski mgr inż M Kosek Katedra Kształtowania Bez-pieczeństwa Żywności Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul Heweliusza 1 10-724 Olsztyn

72 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

jące cytryniany charakteryzują się zroacuteżnicowanymi szybkościami wzrostu i zmienną aktywnością biochemiczną

Szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis metabolizują cytryniany do szcza-wianu i octanu Powstały szczawian pod wpływem dehydrogenazy szczawianowej ulega przemianie w pirogronian ktoacutery po dekarboksylacji tworzy tzw aktywny alde-hyd tj kompleks aldehyd octowy ndash TPP Aktywny aldehyd po reakcji z acetylo-CoA przekształcany jest do diacetylu Enzymy rozszczepiające cytryniany mogą działać dopiero po obniżeniu pH do wartości 55 stąd maksymalna synteza diacetylu i acetoi-ny ma miejsce podczas fazy logarytmicznego wzrostu bakterii Dzięki represji syntezy reduktazy diacetylu i acetoiny cytrynianem wymienione związki karbonylowe kumu-lowane są w środowisku osiągając maksymalny poziom bezpośrednio przed wykorzy-staniem cytrynianoacutew po czym następuje szybka redukcja diacetylu a u większości szczepoacutew także acetoiny [ 6 20]

W odroacuteżnieniu od kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis szczepy Leucono-stoc sp metabolizują cytryniany z opoacuteźnieniem W hodowlach prowadzonych w śro-dowisku o wartości pH ok 70 nie kumulują diacetylu i acetoiny produkują natomiast octan Po zakwaszeniu środowiska do pH poniżej 55 większość szczepoacutew z rodzaju Leuconostoc sp syntetyzuje zaroacutewno diacetyl jak też acetoinę przy czym stężenie acetoiny w hodowlach bakterii mlekowych wykorzystujących cytryniany jest zawsze wyższe od poziomu diacetylu Prawdopodobnie wynika to z uwarunkowań energe-tycznych tj ograniczonej zdolności bakterii do syntezy acetylo-CoA związku uczest-niczącego wyłącznie w tworzeniu diacetylu [19 21]

Maksymalne stężenie diacetylu i acetoiny w hodowlach kultur Leuconostoc sp obserwuje się przy pH 43 Jednakże acetoina oraz 23-butandiol syntetyzowany za-roacutewno przez szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis jak i Leuconostoc sp ndash nie stanowią komponentoacutew aromatu produktoacutew mleczarskich Intensywność aromatu tj stężenie przede wszystkim diacetylu zależy w pewnym stopniu od dostępu tlenu [3]

W formowaniu cech sensorycznych istotna jest roacutewnież proporcja diacetylu i aldehydu octowego ndash optimum występuje przy 4-krotnie wyższym stężeniu diacetylu niż aldehydu octowego Dzięki redukcji aldehydu octowego do etanolu bakterie z ro-dzaju Leuconostoc skutecznie zapobiegają kumulowaniu aldehydu w produktach mle-czarskich [17 23] Wzrost zawartości diacetylu w zakwasach można osiągnąć poprzez podwyższenie zawartości sm do ok 12ndash15 [11] Zwiększona zawartość sm jest roacutewnoznaczna z większą koncentracją cytrynianoacutew stymulujących wzrost i aktywność biochemiczną szczepoacutew syntetyzujących związki aromatu

Hugenholtz i wsp [8] dowiedli że szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis mogą rosnąć w podłożu z cytrynianem jako jedynym żroacutedłem energii Maksymalną szybkość wzrostu obserwowano przy pH 62 do 55 i koncentracji cytrynianoacutew ok 20 mM ndash co odpowiada optimum działania permeazy cytrynianowej Mechanizm genero-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 73

wania energii z cytrynianoacutew przez L lactis ssp lactis var diacetylactis jest elektro-chemiczny jednak ATP formowany jest powoli i w minimalnych ilościach w odroacuteżnieniu od energii generowanej z laktozy [19]

W badaniach Libudzisz i wsp [16] udowodniono że szybkość wzrostu kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis w podłożu APLC i EPLC wynosiła od 039 do 060h-1 w hodowlach bez neutralizacji Większość badanych szczepoacutew wyraźnie rea-gowała większą dynamiką wzrostu w hodowlach neutralizowanych (074 do 092h-1) co świadczy o dużej wrażliwości na końcowy produkt metabolizmu jakim jest kwas mlekowy

Poroacutewnując szybkość wzrostu w podłożach APLC i EPLC [ 12 ] z rezultatami badań Hugenholtza i wsp[8] w ktoacuterych jedynym źroacutedłem węgla był cytrynian można stwierdzić że kultury L lactis ssp lactis var diacetylactis charakteryzują się wysokim powinowactwem do laktozy Dowodem tego jest kilkakrotnie wyższa dynamika wzro-stu w podłożach zawierających laktozę w poroacutewnaniu z szybkością wzrostu w obecności wyłącznie cytrynianoacutew

Przedstawione powyżej roacuteżnice w składzie produktoacutew fermentacji laktozy i cytrynianoacutew są bardzo często powodem braku stabilności cech biochemicznych za-kwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych Natomiast zroacuteżnicowane szybkości wzrostu homo- i heterofermentatywnych paciorkowcoacutew mlekowych są przyczyną bra-ku stabilności międzyszczepowej zakwasoacutew mleczarskich [2 7 16]

Brak stabilności cech biochemicznych mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych uwarunkowany jest genetycznie bowiem poza DNA chromosomalnym kodującym prawie 90 informacji genetycznej geny bardzo często zlokalizowane są w DNA plazmidowym [14] Istotne z technologicznego punktu widzenia cechy genetyczne mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych są kodowane w DNA plazmidowym nie chromosomalnym stąd często spotykany w praktyce brak stabilności zdolności fer-mentacji laktozy i galaktozy aktywności aromatotwoacuterczej i peptydolitycznej fagoo-porności oraz zdolności syntezy i oporności na bakteriocyny [14] Mutacje prowadzące do powstania Lac- i Prt- szczepoacutew mogą mieć miejsce podczas pasażowania kultur w mleku zwłaszcza przy nieprzestrzeganiu reżimoacutew temperatury Roacutewnież w długotrwa-łych hodowlach ciągłych i poacutełciągłych komoacuterki bakterii są nieuchronnie przedmiotem mutacji [12]

W związku z powyższym za celowe uznano podjęcie badań nad zastosowaniem do propagacji zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych podłoży zawierają-cych niezbędne składniki pokarmowe jako źroacutedło węgla zaroacutewno laktozę jak i cytry-niany stymulujące wzrost szczepoacutew L Lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp a także sole buforujące neutralizujące kwas mlekowy [22]

Celem podjętych badań było określenie wpływu dwoacutech podłoży (roacuteżnych producentoacutew) oraz temperatury inku-

74 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

bacji na liczbę bakterii mlekowych oraz odsetek szczepoacutew fermentujących cytry-niany

poroacutewnanie aktywności gazotwoacuterczej (ilości CO2) otrzymanych zakwasoacutew poroacutewnanie stabilności biochemicznej zakwasoacutew namnażanych w podłożach oraz

mleku odtłuszczonym bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przechowywania w temp 4oC

ocena przydatności technologicznej zakwasoacutew poprzez poroacutewnanie liczby bakterii mlekowych z uwzględnieniem szczepoacutew fermentujących cytryniany ilości diace-tylu i CO2 w mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52

poroacutewnanie jakości sensorycznej sera gouda wyprodukowanego z zakwasami namnażanymi w podłożach i mleku regenerowanym

Materiał i metody badań

W doświadczeniu zastosowano skoncentrowaną głęboko mrożoną szczepionkę mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych (86805) typu BD Badaną szczepionkę nam-nażano w dwoacutech podłożach o roacuteżnej zawartości soli buforujących (produkcji Marschall oraz Systems Bio-industrie) oraz w regenerowanym mleku odtłuszczonym Podłoża regenerowano do zawartości 6 sm pasteryzowano w temp 95oC przez 30 min Roacutewnież odtłuszczone mleko regenerowane do zawartości 10 s m pasteryzowano jw

Mleko regenerowane oraz podłoża zaszczepiano inokulum w ilości 001 a na-stępnie inkubowano w temp 24 i 30oC do osiągnięcia odpowiedniej kwasowości tj pH 52 ndash w podłożu A pH 48 ndash w podłożu B oraz pH 46 ndash w mleku

Otrzymane zakwasy poddano ocenie pod względem liczby bakterii mlekowych oraz udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany [9] aktywności aromatotwoacuterczej ndash oznaczanie zawartości diacetylu metodą Piena [4] stabilności biochemicznej poprzez poroacutewnanie aktywności zakwasoacutew bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przecho-wywania w temp 4oC [2] przydatności technologicznej w wyrobie seroacutew typu holen-derskiego

W oznaczeniach mikrobiologicznych stosowano podłoże Nickelsa-Leesmenta [9] Analizy wykonywano w trzech powtoacuterzeniach z 3 rozcieńczeń

W ocenie stabilności biochemicznej zakwasoacutew zastosowano zmodyfikowaną me-todę Ellikera [2] Do dwoacutech części mleka pasteryzowanego o temp 30oC dodawano jedną część badanego zakwasu Bezpośrednio po zaszczepieniu oraz po 2 h inkubacji w temp 30oC oznaczano kwasowość Przyrosty kwasowości przeliczano na 100 cm3 i wyrażano w oSH

Oceniając przydatność technologiczną zakwasoacutew prowadzono ukwaszanie (w temp 30oC) mleka pasteryzowanego do uzyskania pH 52 (podobnie jak w przypadku

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 75

seroacutew typu holenderskiego) Stosowano 1 dodatek zakwasu do mleka W ukwaszonym mleku oznaczano liczbę bakterii mlekowych liczbę szczepoacutew

fermentujących cytryniany (metody jw) zawartość diacetylu (metodą jw) zawartość CO2 z wykorzystaniem rurek dyfuzyjnych (prod Dragerwerk Aktioengesselschaft)

Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery produkowano w warunkach przemysłowych zgodnie z instrukcją technologiczną sto-sując 1 dodatek zakwasu Po 4 i 6 tygodniach dojrzewania sery poddawano ocenie sensorycznej z uwzględnieniem następujących wyroacuteżnikoacutew jakości wygląd zewnętrz-ny barwa konsystencja oczkowanie smak i zapach Ocenę sensoryczną seroacutew meto-dą opisową wg IDF Standard 99C [10] przeprowadził 6-osobowy zespoacuteł

Wyniki i dyskusja

Liczba bakterii fermentacji mlekowej (BFM) w badanych zakwasach zależna była od warunkoacutew namnażania Największą liczbę BFM stwierdzono w zakwasach z podło-ży namnażanych w temp 30oC (tab 1) Podczas inkubacji w temp 24oC uzyskiwano zakwasy o mniejszej liczbie BFM ale większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany (396 w podłożu A oraz 341 w podłożu B) prawdopodobnie dzięki wydłużeniu ndash średnio o 2ndash25 h ndash czasu trwania fermentacji Zdecydowanie najmniej-szą liczbę bakterii mlekowych a jednocześnie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermen-tujących cytryniany stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Czynnikiem ograniczającym wzrost BFM był deficyt odpowiednich substratoacutew a także kwas mle-kowy Podczas wzrostu w mleku w momencie osiągnięcia pH 46 fermentacja mleko-wa została zahamowana

Poprzez związanie wytwarzanego kwasu mlekowego przez sole buforujące moż-liwe jest utrzymanie pH na odpowiednio wysokim poziomie tj pH 52 w podłożu A oraz pH 48 w podłożu B a tym samym wzrost BFM do liczniejszej populacji Konse-kwencją składu chemicznego podłoży tj dodatku cytrynianoacutew i odpowiednich stymu-latoroacutew wzrostu była także zdecydowanie większa liczba szczepoacutew fermentujących cytryniany Odzwierciedleniem zmiennych proporcji między szczepami fermentujący-mi cytryniany a pozostałymi szczepami była zroacuteżnicowana zawartość diacetylu w ba-danych zakwasach Zaobserwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany (rys 1) Największą zawartością diacetylu cha-rakteryzowały się zakwasy namnażane w podłożu A Najmniejszą z kolei zawartość diacetylu (mniejszą niż 50 średniej ze wszystkich zakwasoacutew z podłoży) stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Jednocześnie w zakwasach inkubowanych w temp 24oC stwierdzono większą ilość diacetylu Podczas inkubacji w optymalnej tem-peraturze wzrostu bakterii tj 30oC ma miejsce redukcja diacetylu (optimum tempera-tury działania reduktazy acetoiny) [13 16]

76 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

Roacutewnie istotne jak w zakwasach są proporcje między szczepami fermentującymi i niefermentującymi cytryniany w mleku kotłowym z ich dodatkiem W mleku z do-datkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożach stwierdzono większą liczbę bakterii mlekowych ogoacutełem niż w mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w mleku Za-leżność ta dotyczyła zaroacutewno zakwasoacutew namnażanych w temp 24 jak i 30oC (tab 1) Dodatek zakwasu namnażanego w mleku w temp 24oC zapewniał w mleku kotłowym liczbę BFM roacutewną 82108 jtkcm3 Stosowanie pozostałych zakwasoacutew zapewniało w mleku kotłowym liczbę bakterii mlekowych rzędu 109 jtkcm3

0

0 5

1

1 5

2

2 5

3

3 5

Za kw as z pod łoż a A

(pH 5 2 )

Zakw a s z p od łoż a B

(p H 4 8 )

Za kw a s z m le ka

(pH 4 6 )

Dia

cety

l [m

gdm

3]

tem p 24degCtem p 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Dia

cety

l [m

gd

m3 ]

Rys 1 Zawartość diacetylu w zakwasach otrzymanych w podłożach A i B oraz w mleku Fig 1 Content of diacetyl in starters propagated in medium A B and in milk

Największy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany (268) stwierdzono w mleku z dodatkiem zakwasu namnażanego w podłożu B w temp 24oC W mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożu A odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany był mniejszy i wynosił odpowiednio 25 i 22 Zdecydowanie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany stwierdzono w mleku z dodatkiem za-kwasoacutew do propagacji ktoacuterych zastosowano mleko regenerowane Konsekwencją inkubacji mleka po zaszczepieniu zakwasem w temp 30oC oraz kroacutetszego czasu ukwa-szania (tylko do pH 52) była mniejsza liczba BFM oraz mniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany w mleku kotłowym w poroacutewnaniu z odpowiednimi zakwa-sami (tab 1)

Podobnie jak w badanych zakwasach (rys 1) roacutewnież w mleku kotłowym zaob-serwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentują-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 77

cych cytryniany Największą zawartość diacetylu w mleku kotłowym zapewniały za-kwasy namnażne w podłożu B nieznacznie mniejszą ndash w podłożu A najmniejszą zaś zakwasy namnażane w mleku w temp 30oC Stosowanie zakwasoacutew namnażanych w podłożach A i B zapewnia w mleku kotłowym średnio o 60 większą zawartość diace-tylu niż stosowanie zakwasoacutew namnażanych w mleku (rys 2)

T

a b

e l

a 1

W

pływ

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i na

licz

bę b

akte

rii f

erm

enta

cji m

leko

wej

ora

z ud

ział

szc

zepoacute

w f

erm

entu

jacy

ch c

ytry

nian

y

Eff

ect o

f th

e pr

opag

atio

n co

ndit

ions

on

the

num

ber

of la

ctic

aci

d ba

cter

ia a

nd th

e pe

rcen

tage

of

citr

ate-

ferm

enti

ng s

trai

ns

Podłoże

ndash

kwas

owość

zakw

asu

Med

ium

ndash

acid

ity

of

the

star

ters

[p

H]

Tem

p

inku

bacj

i T

emp

of

the

incu

bati

on

[degC

]

Lic

zba

bakt

erii

w

zakw

asac

h [j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e st

arte

r [c

fuc

m3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Per

cen

t rat

e of

the

bact

eria

that

fer

men

t ci

trat

es

[]

Lic

zba

bakt

erii

w m

leku

[j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e m

ilk

[cfu

cm

3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Shar

e of

the

bact

eria

that

fe

rmen

t cit

rate

s[

]

Ogoacutełe

m

Tot

al

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

iany

F

erm

enti

ng

citr

ates

Ogoacutełe

mT

otal

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

ian

Fer

men

ting

ci

trat

es

A -

52

24

4

4x10

9 1

5 x1

09 34

1

14x

109

35

x108

250

30

5

6x10

9 1

6 x1

09 28

6

20

x109

44

x108

220

B -

48

24

5

8x10

9 2

3 x1

09 39

6

28

x109

75

x108

268

30

6

9x10

9 2

2 x1

09 31

9

31

x109

73

x108

235

Mle

ko -

46

24

1

4x10

9 2

9 x1

08 20

7

82

x108

77

x107

94

30

24x

109

41

x108

171

1

2 x1

099

7 x1

07 8

1

78 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

0

05

1

15

2

25

3

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża B (pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dia

cety

l [m

gdm

3]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Rys 2 Zawartość diacetylu w mleku ukwaszonym do pH 52 ndash zakwasmi pochodzącymi z podłoży A i

B oraz z mleka Fig 2 Content of diacetyl in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and B and

from the milk

W mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu ocenianych wcze-śniej zakwasoacutew oznaczano roacutewnież zawartość CO2 Zaobserwowano analogiczne jak w przypadku diacetylu zależności tj największą ilość CO2 w mleku z zakwasami z podłoża B (niezależnie od temperatury propagacji zakwasu) i najmniejszą ilość CO2 w mleku z zakwasami namnażanymi w mleku regenerowanym (rys 3)

02468

101214

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża

(pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dw

utle

nek

węg

la [

v v

h]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A Starter from medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża BStarter from medium B (pH 48)

Zakwas z mlekaStarter from

milk (pH 46)

Dw

utl

enek

węg

la

Car

bon

dio

xid

e [

v v

h]

Rys 3 Zawartość CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 zakwasami z podłoża A B i z mleka Fig 3 Content of carbon dioxide in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and

B and from the milk

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 79

Relatywnie wysoka zdolność syntezy diacetylu oraz wysoka aktywność gazo-twoacutercza zakwasoacutew namnażanych w podłożach koreluje z liczbą szczepoacutew fermentują-cych cytryniany Wskazuje także na prawdopodobnie wyższy odsetek szczepoacutew Leu-conostoc sp w zakwasach z podłoży W odroacuteżnieniu od szczepoacutew L lactis ssp lactis var diacetylactis kultury Leuconostoc sp wytwarzają CO2 w wyniku fermentacji za-roacutewno cytrynianoacutew jak i laktozy [6 18 23]

T a b e l a 2 Wpływ warunkoacutew propagacji na stabilność biochemiczną zakwasoacutew Effect of the propagation conditions on biochemical stability of starters

Podłoże ndash kwaso-wość zakwasu

Medium ndashacidity of the starter

[pH]

Temperatura inkubacji

Temperature of the incubation

[degC]

Przyrosty kwasowości mleka z zakwasem Acidity Increments of the milk containing a starter [degSH]

Zakwas świeży Fresh starter

Zakwas przechowywany (24 h temp 4degC)

Stored starter (24 h temp 4degC)

A ndash 52 24 105 105 30 100 100

B ndash 48 24 110 110 30 105 105

Mleko ndash 46 24 100 70 30 95 65

Istotną pod względem technologicznym cechą zakwasoacutew mezofilnych pacior-

kowcoacutew mlekowych jest stabilność podczas (koniecznego niekiedy) przechowywania zakwasoacutew Badane zakwasy bezpośrednio po inkubacji charakteryzowały się bardzo wysoką aktywnością (10degSH) wyjątkiem był zakwas namnażany w mleku w temp 30degC (90degSH) (tab 2) Przyrost kwasowości mleka z zakwasem o 10degSH (zmodyfi-kowana proacuteba Ellikera) wskazuje na bardzo dobrą jakość zakwasu [2] Roacutewnież po 24 h inkubacji aktywność zakwasoacutew namnażanych w podłożach była bardzo wysoka i pozostawała na niezmienionym poziomie Natomiast zakwasy namnażane w mleku mimo natychmiastowego schłodzenia do temp 4degC (po osiągnięciu pH 46) charakte-ryzowały się znacznie niższą (o ponad 30) aktywnością kwaszącą po 24 h przecho-wywania (tab 2)

Sery wyprodukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z podłoży A i B każdorazowo charakteryzowały się korzystniejszym smakiem i zapachem (wyraźnie orzechowym) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyprodukowane z zakwasem nam-nażanym w odtłuszczonym mleku regenerowanym Poza tym nie stwierdzono zroacuteżni-cowania w zakresie wyglądu barwy ani konsystencji seroacutew wyprodukowanych z za-stosowaniem badanych zakwasoacutew (tab 3) Degradacja parakazeiny do niskocząstecz-kowych peptydoacutew i wolnych aminokwasoacutew w większym stopniu zależna jest od

T a

b e

l a

3

Jakość

sen

sory

czna

ser

oacutew g

ouda

w z

ależ

nośc

i od

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i zak

was

u

Sen

sory

qua

lity

of

Gou

da c

hess

es d

epen

ding

on

the

star

ter

prop

agat

ion

cond

itio

ns

Zak

was

S

tart

er

Cza

s do

jrze

wan

ia [

tyg]

T

ime

of

ripe

ning

[w

eeks

]

Wyg

ląd

zew

nętr

zny

Fin

ish

and

appe

aran

ce

Bar

wa

Col

our

Str

uktu

ra

Tex

ture

S

mak

owit

ość

F

lavo

ur

Ocz

kow

anie

E

yes

Kon

syst

encj

a C

onsi

sten

cy

Zap

ach

Aro

-m

a Sm

ak

Tas

te

Podłoże

A

Med

ium

A

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne n

ieli

czne

roacutew

nom

iern

e fi

ne n

ot n

umer

ous

equ

ally

sp

read

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty

łago

dny

pure

mil

d

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ=

3mm

ty

pica

l re

gula

r φ=

3mm

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pure

sw

eet

Podłoże

B

Med

ium

B

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne d

osyć

licz

ne n

iere

gu-

larn

e

fine

qui

te n

umer

ous

irre

gula

r

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty ł

agod

-ny

pu

re m

ild

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ =

3 m

m

typi

cal

regu

lar φ =

3 m

m

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pu

re s

wee

t

Mle

ko

Mil

k

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

niel

iczn

e d

robn

e n

ieks

ztał

tne

not n

umer

ous

fin

e ir

regu

lar

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

lekk

o kw

aśny

ni

eczy

sty

slig

htly

aci

d

impu

re

kwaś

ny n

ie-

czys

ty

acid

im

pure

6 ni

elic

zne

dro

bne

nie

kszt

ałtn

e no

t num

erou

s s

mal

l ir

regu

lar

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

el

asti

c te

nder

re

gula

r

łago

dny

lekk

o pr

zejr

zały

m

ild

sli

ghtl

y ov

erri

pene

d

lekk

o pi

kant

-ny

nie

czys

ty

slig

htly

piq

u-an

t im

pure

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 81

liczby niepochodzących z zakwasu pałeczek mlekowych niż od liczby kultur zakwasu [5] Jednakże oczkowanie oraz zapach seroacutew typu holenderskiego determinowane są liczbą oraz aktywnością dodawanych z zakwasem szczepoacutew fermentujących cytrynia-ny Można zatem stwierdzić że orzechowy zapach oraz liczniejsze bardziej kształtne oczka w badanych serach wyprodukowanych z zakwasami z podłoży były konsekwen-cją większego odsetka szczepoacutew fermentujących cytryniany a tym samym większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej tych zakwasoacutew

Wnioski

1 Wszystkie badane czynniki (podłoże wzrostowe temperatura inkubacji końcowe pH) determinowały aktywność biochemiczną zakwasoacutew

2 Zastosowanie podłoży umożliwia otrzymywanie zakwasoacutew o większej liczbie bak-terii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cy-tryniany w poroacutewnaniu z zakwasami namnażanymi w mleku

3 Inkubacja zakwasoacutew w temp 24oC zapewnia większy odsetek szczepoacutew fermentu-jących cytryniany niż inkubacja w temp 30oC

4 Zakwasy namnażane w podłożach (w odroacuteżnieniu od zakwasoacutew namnażanych w mleku) charakteryzowały się wysoką i stabilną aktywnością kwaszącą podczas przechowywania

5 Konsekwencją większej liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany była większa zawartość diacetylu w zakwasach z podłoży oraz większa zawartość zaroacutewno dia-cetylu jak też CO2 w mleku kotłowym po ukwaszeniu do pH 52

6 Sery gouda wyprodukowane z zakwasami z podłoży charakteryzowały się znacz-nie lepszą jakością sensoryczną (zdecydowanie lepsze oczkowanie wyraźny orze-chowy zapach) niż sery w ktoacuterych technologii zastosowano zakwas namnażany w mleku regenerowanym

Literatura

[1] Bacterial Nomenclature Up-To-Date Information Centre for European Culture Collections (ICECC)

1993 Braunnschweig [2] Bielecka M Derejska-Benedict K Wzrost i aktywność kultur zakwasoacutew podczas prowadzenia na

mleku świeżym Mat II Sesji Nauk Postęp w technologii technice i organizacji przemysłu mleczar-skiego Olsztyn 1984 s 228-229

[3] Boumerdassi H Monnet C Desmazeaud M Corrieu G Effect of citrate on production of diacetyl and acetoin by Lactococcus lactis ssp lactis CNRZ 483 cultivated in the presence of oxygen J Dai-ry Sci 1997 80 634-639

[4] Case RA Bradley RL Wiliams RR Chemical and physical methods In Standards Methods for the Examination of Dairy Products edGH Richardson American Public Health Association Wash-ington 1985 pp 327-394

82 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

[5] Cichosz G Zalecka A Lenkiewicz M The influence of streptococci and lactobacilli on proteolysis in gouda cheese Milchwiss 2003 58 (56) 297-300

[6] Cogan T M Jordan K N Metabolism of Leuconostoc bacteria J Dairy Sci 1994 77 2704-2709

[7] Hugenholtz J Citrate metabolism in lactic acid bacteria FEMS Microbiol Rev 1993 12 165-178 [8] Hugenholtz J Perdon L Abee T Growth and energy generation by Lacococcus lactis subsp lactis

biovar diacetylactis during citrate metabolism Appl Environ Microbiol 1993 59 (12) 4216-4222 [9] IDF Standard 149 1991 Lactic acid starters Standard of identity [10] IDF Standard 99C 1997 Sensory evaluation of dairy products by scoring Preference [11] Kisza J Panfil-Kuncewicz H Charakterystyka zakwasoacutew mleczarskich na mleku o podwyższonej

zawartości suchej masy Acta Acad Agricult Tech Olst Technologia Alimentorum 1989 23 15-24

[12] Kornacki K Nowe generacje kultur starterowych w rozwoju technologii żywności Biuletyn Infor-macyjny Biolacta-Texel 1997 4 16-18

[13] Levata-Jovanovic M Sandine W E Citrate utilization and diacetyl production by various strain of Leuconostoc mesenteroides ssp cremoris J Dairy Sci 1996 79 1928-1935

[14] Libudzisz Z Genetyczne determinanty metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej Biotechnologia 1992 2 66-79

[15] Libudzisz Z Tworzenie związkoacutew aromatu przez bakterie fermentacji mlekowej W Bakterie fer-mentacji mlekowej Wyd Politechniki Łoacutedzkiej 1998 s 110-121

[16] Libudzisz Z Galewska E Citrate metabolism in Lactococcus lactis subsplactis var diacetylactis strains Die Nahrung 1991 35 (6) 611-618

[17] Liu SO Asmundson RV Holland R Crow VI Acetaldehyde metabolism by Leuconostoc me-senteroides subsp cremoris under stress conditions Int Dairy J 1997 175-183

[18] Martley FG Crow VL Open texture in cheese the contributions of gas production by microorga-nisms and cheese manufacturing practices J Dairy Res 1996 63 489-507

[19] Marty-Teysset C Posthuma C Lolkema JS Schmitt P Divies C Konings WN Proton motive force generation by citrolactic fermentation in Leuconostoc mesenteroides J Bacteriol 1996 178 2178-2185

[20] Monnet C Schmitt P Divies C Diacetyl production in milk by an a-acetolactic accumulating strain of Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetylactis J Dairy Sci 1994 77 2916-2921

[21] Oberman H Klasyfikacja bakterii mlekowych W Bakterie fermentacji mlekowej Wyd Politechni-ki Łoacutedzkiej 1998 s 7-25

[22] Rybka J Fetliński A Podłoża do przygotowania zakwasoacutew roboczych Przegl Mlecz 1995 5 134-136

[23] Vedamuthu ER The dairy Leuconostoc use in dairy products J Dairy Sci 1994 77 2725-2730

THE TECHNOLOGICAL USEFULNESS OF MESOPHILIC LACTIC STREPTOCOCCI

STARTERS DEPENDING ON THE PROPAGATION CONDITIONS

S u m m a r y

The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters propagated in skimmed milk

and in two different growth media at 24 and 30oC was evaluated The effect of medium type and incuba-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 83

tion temperatures on the number of lactic acid bacteria were studied including the percentage rate of the citrate-fermenting bacteria

The evaluation of the startersrsquo technological usefulness comprised two phases There were compared contents of diacetyl and of CO2 in milk that was acidified to pH 52 using experimental starters Starters that propagated at 24oC were used to produce Gouda cheese After a 4 and 6 week ripening period senso-ry properties of the cheese were evaluated

Owing to the growth media used it was possible especially when the incubation took place at 24oC to obtain starters with higher numbers of lactic acid bacteria and a higher percentage of citrate-fermenting bacteria consequently the aroma- and gas-forming activity of the starters was higher too Cheeses pro-duced with starters which propagated on the experimental media had a more advantageous flavour and smell (a clearly nutty smell) and a significantly better eye structure than cheeses produced with a starter propagated on skimmed milk

Key words mesophilic starters citrate-fermenting strains diacetyl CO2 sensory quality Gouda cheese

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 84 ndash 96

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH

S t r e s z c z e n i e Przeprowadzono studia poroacutewnawcze nad moliwoci zastpienia w badaniach adhezji bakterii

mlekowych modelu kultury komoacuterek nabłonka jelitowego innymi uproszczonymi modelami Badano przyczepno bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 oraz Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 do membran wykonanych z alginianu karagenu elatyny kolagenu szkła polistyrenu i karboksymetylocelulozy

Zaobserwowano najwikszy stopie przyczepnoci bakterii probiotycznych do membran wykonanych z karboksymetylocelulozy i kolagenu W wikszoci wariantoacutew dowiadcze liczba przyczepionych komoacuterek bakteryjnych wzrastała wraz ze wzrostem czasu ich kontaktu z powierzchni stał Wykazano take roacutenice w przyczepnoci komoacuterek do hydroeli o roacutenych steniach Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e stopie adhezji bakterii probiotycznych do roacutenych powierzchni organicznych i nieorganicznych jest cech zalen od szczepu mikroorganizmu aden z prostych modeli adhezyjnych zastosowanych w tej pracy nie charakteryzował si adhezyjnoci poroacutewnywaln z komoacuterkami nabłonka jelitowego Caco-2 i HT-29 stosowanego obecnie jako głoacutewny model in vitro do bada adhezji bakterii probiotycznych

Słowa kluczowe adhezja Lactobacillus alginian karagen kolagen karboksymetyloceluloza

Wstp

Zdolnoci adhezyjne bakterii probiotycznych s uwaane za jedn z najbardziej podanych cech tych drobnoustrojoacutew gdy warunkuj one długotrwałe ich przebywanie w przewodzie pokarmowym człowieka i tym samym przedłuony wpływ na jego zdrowie Dzieje si tak nawet woacutewczas gdy adhezja bakterii ma charakter przejciowy i nie koczy si trwał kolonizacj jelit [19 21] Z tego powodu badania nad zdolnociami adhezyjnymi bakterii obok bada nad ich przeywalnoci

Dr in K Czaczyk dr in A Olejnik mgr in P Miał prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 85

w rodowisku o niskim pH oraz w obecnoci oacutełci i enzymoacutew trawiennych stanowi podstawowy etap w pracach naukowych z tej dziedziny [1 4 5 22]

Najczciej stosowanym modelem do bada adhezji bakterii s jednowarstwowe kultury nabłonka jelitowego in vitro szczegoacutelnie linii komoacuterkowych Caco-2 i HT-29 Kultury nabłonkowe mimo e s biologicznie najbardziej zblione do nabłonka jelitowego in vivo trudno uzna za łatwy model badawczy Ich hodowla wymaga specjalistycznej aparatury jest długotrwała i bardzo kosztowna [4 22] Std od dawna poszukiwane s modele ktoacutere cechuje prostota i niskie koszty bada a przy tym moliwie wiernie imitujce adhezj w przewodzie pokarmowym Zagadnieniom zwizanym z adhezj mikroorganizmoacutew do roacutenorodnych powierzchni powicono bogate pimiennictwo naukowe [2 6 14 18] W tym kontekcie mona wymieni badania nad adhezj drobnoustrojoacutew do powierzchni zboacutew skoacutery implantoacutew osadu czynnego gleby urzdze inynieryjnych opakowa produktoacutew spoywczych i wielu innych Cz zjawisk zwizanych z adhezj mikroorganizmoacutew do ciał stałych naley uzna za zjawisko niekorzystne (korozja mikrobiologiczna skaenie powierzchni kontaktujcych si z ywnoci zakaenia szpitalne) natomiast cz mona uzna za zjawisko podane (kolonizacja jelit fermentacja ywnoci i pasz udział mikroorganizmoacutew w tworzeniu proacutechnicy w glebie) [6 9 12]

Adhezj w sensie biologicznym nazywa si trwałe i nieodwracalne połczenie si komoacuterki drobnoustroju z powierzchni ciała stałego Pierwsz teori zastosowan do wytłumaczenia interakcji wystpujcych w procesie adhezji bakterii była teoria DLVO ktoacuterej nazwa pochodzi od pierwszych liter nazwisk jej autoroacutew (Derjaguin Landau Verwey Overbeek) [10] Teoria ta była pierwotnie sformułowana do wyjanienia adhezji koloidoacutew i dopiero poacuteniej adaptowana do opisu adhezji mikroorganizmoacutew Teoria ta wskazuje na kluczow rol dwoacutech rodzajoacutew oddziaływa przycigajcych sił van der Waalsa oraz odpychajcych sił elektrostatycznych zwizanych z podwoacutejn warstw elektronow wokoacuteł komoacuterki Siły te działaj na dystansie od 1 do 50 nm i decyduj o zblieniu komoacuterek do powierzchni ciał stałych na tyle blisko aby powstały wizania chemiczne trwale łczce oba obiekty Całkowita wolna energia interakcji midzy komoacuterk a powierzchni ciała stałego jest wypadkow obu sił i decyduje ona o moliwoci zblienia komoacuterki bakteryjnej do ciała stałego Najwiksze przyciganie wystpuje w obszarze tzw pierwszego minimum energetycznego ktoacutere wystpuje na bardzo małej odległoci od ciała stałego rzdu 1 nm Minimum to jest oddzielone od drugiego minimum energetycznego obszarem dodatniej energii ktoacutera odpowiada za odpychanie komoacuterki od obiektu Pokonanie tego niekorzystnego obszaru zaley w duym stopniu od kształtu komoacuterek Im maj one mniejszy promie w miejscu styku obu powierzchni tym łatwiej pokona komoacuterce bakteryjnej siły odpychania i przej z drugiego do pierwszego obszaru minimum energetycznego Oznacza to faworyzowanie w procesach adhezji komoacuterek o kształtach wydłuonych oraz majcych wydłuone struktury powierzchniowe takie jak fimbrie i rzski [11 13] Wobec powyszego mona uzna e komoacuterki pałeczek bakterii kwasu mlekowego maj kształt ułatwiajcy

86 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

zblienie do powierzchni ciała stałego Podobne znaczenie maj nieroacutewnoci na powierzchni ciała stałego ndash ciała szorstkie o nieregularnej powierzchni s szybciej zasiedlane przez bakterie ni ciała o powierzchni gładkiej [6 9]

Teoria DLVO nie uwzgldnia interakcji wystpujcych na rednich odległociach S to głoacutewnie siły zwizane z ruchami Browna oraz interakcje hydrofobowe Te ostatnie maj szczegoacutelnie due znaczenie w rodowisku wodnym Van Oss [24] zaproponował uogoacutelnion teori rozszerzajc teori DLVO o brakujce oddziaływania na rednich odległociach (teoria ta jest znana pod nazw XDLVO [3])

Obok wymienionych interakcji istotn rol w adhezji komoacuterek do powierzchni ciała stałego odgrywaj wydzieliny komoacuterkowe o charakterze polimeroacutew Składaj si one z polisacharydoacutew glikoprotein liposacharydoacutew i kwasoacutew uronowych [8 15] Tworz swoist otoczk polimerow ktoacutera bardzo czsto utrudnia fizyczne zblienie komoacuterki do ciała stałego [3 23] Właciwoci takie maj niektoacutere gatunki drobnoustrojoacutew z rodzaju Lactobacillus Znane s jednak liczne przypadki w ktoacuterych glikokaliks otaczajcy komoacuterk (np Pseudomonas fluorescens) wrcz ułatwia jej bdquozakotwiczenierdquo na powierzchni ciała stałego

W połczeniu komoacuterki bakteryjnej z powierzchni danego ciała bior udział swoiste substancje chemiczne zwane adhezynami W warunkach naturalnych panujcych w przewodzie pokarmowym adhezyny bakteryjne łcz si swoicie z receptorami znajdujcymi si na powierzchni enterocytoacutew jelitowych oraz w luzie jelitowym [22] Receptory te zawieraj zwykle w swej strukturze wglowodany Adhezyny maj charakter białkowy i najobficiej wystpuj na powierzchni organelli ruchowych (fimbrie) oraz w warstwach powierzchniowych cian komoacuterkowych [7 12 17] Istotn rol w adhezji odgrywaj take składniki cian komoacuterkowych takie jak peptydoglikan lub mureina Warstwa mureiny moe by otoczona cile ułoonymi czsteczkami białka a w jej wielowarstwow struktur wplecione s wielocukry majce ładunek elektryczny i kwasy tejchojowe W cianie wielu bakterii gramdodatnich s te czsteczki kwasoacutew lipotejchojowych zakotwiczone czci lipidow w błonie cytoplazmatycznej lec pod murein Uwaa si e bakterie z rodzaju Lactobacillus mog przylega do powierzchni ciał stałych za porednictwem struktur powierzchniowych zawierajcych kwasy tejchojowe i lipotejchojowe zwizane z peptydoglikanem ciany komoacuterkowej [13 20 22]

Proces adhezji mikroorganizmoacutew do powierzchni stałych przebiega w sposoacuteb wielostopniowy Pierwszy etap poprzedzajcy właciw adhezj drobnoustrojoacutew stanowi przyłczanie si substancji organicznych i nieorganicznych do miejsc obdarzonych ładunkiem elektrycznym S to roacutene grupy polarne lub jony metali wystpujcych na powierzchni ciała stałego Gromadzenie si substancji organicznych tworzy swoisty gradient pokarmowy skoncentrowany przy powierzchni ciała stałego co stwarza dogodne warunki do rozwoju bakterii i w konsekwencji sprzyja adhezji bakterii i tworzeniu biofilmu [23 24]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 87

Celem niniejszej pracy było poszukiwanie prostego modelu do bada nad adhezj bakterii probiotycznych w przewodzie pokarmowym człowieka W tym celu przeprowadzono badania nad adhezj komoacuterek trzech znanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do powierzchni roacutenych ciał stałych i poroacutewnano j z adhezj tych samych mikroorganizmoacutew do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Materiał i metody bada

Mikroorganizmy

W badaniach zastosowano trzy szczepy bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 i Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 Bakterie hodowano w warunkach wzgldnie beztlenowych na poywce MRS w temp 30ordmC przez 20 h Do bada nad adhezj wykorzystano komoacuterki z logarytmicznej fazy wzrostu po ich odwirowaniu (5000 g 10 min)

Komoacuterki nabłonkowe i metoda ich hodowli

Komoacuterki nabłonka jelitowego linii Caco-2 (ATTC HTB 37) hodowano w poywce DMEM (Dulbeccorsquos modified Eagle medium Sigma) wzbogaconej w 20 płodow surowic bydlc (FBS Gibco BRL) inaktywowan termicznie (56oC 30 min) 1 zestaw aminokwasoacutew endogennych 100X (NEAA Sigma) i 50 mg l-1 gentamycyny (Gibco BRL) Komoacuterki nabłonka jelitowego linii HT-29 (ATTC HTB 38) hodowano w poywce bezsurowiczej wzbogaconej w 10 dodatek płodowej surowicy bydlcej W trakcie hodowli poywk wymieniano na wie co drugi dzie Hodowl komoacuterek Caco-2 prowadzono przez 21 dni a HT-29 przez 10 dni w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych (Nunc) w temp 370C w atmosferze 5 CO2 i 95 powietrza Eksperymenty prowadzono w trzech powtoacuterzeniach

Przygotowanie powierzchni stałych

1 Płytki polistyrenowe firmy Becton Dickinson and Company (Multiwelltrade) pakowane sterylnie stosowano bezporednio bez dodatkowej obroacutebki wstpnej

2 Mikroskopowe szkiełka nakrywkowe wykonane ze szkła borosilikatowego odtłuszczano przez gotowanie z dodatkiem mydła szarego przez 1 h przepłukiwano kilkakrotnie wod destylowan moczono w roztworze 01 N NaOH przez 24 h ponownie przepłukiwano wod destylowan po czym moczono w 002 fosforanie troacutejsodowym przez 24 h przepłukiwano wod [16] i umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

3 Karagen (Sigma) przygotowywano w formie 1 2 i 3 roztworoacutew ktoacuterymi zalano dołki płytki polistyrenowej uzyskujc jednolit powierzchni elu karagenowego do bada nad adhezj

4 Alginian (Sigma) przygotowano przez wprowadzenie 05 i 1 roztworoacutew alginianu sodowego do dołkoacutew płytki polistyrenowej i zestalenie ich do postaci

88 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

elu poprzez zalanie 4 roztworem chlorku wapnia Nadmiar roztworu wapnia usuwano a powierzchnie przemywano jałow wod destylowan

5 Kolagen (Millicell-PCF Millipore) naniesiony na membran poliwglanow umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

6 Karboksymetyloceluloz (Millicell-CM Millipore) stosowano w formie krkoacutew umieszczonych w dołkach płytki polistyrenowej

7 elatyna (Sigma) była przygotowana w formie 5 i 10 roztworoacutew ktoacutere w temp 37 i 20oC zachowały form lepkiej cieczy bez widocznego elowania

Test na adhezj bakterii do ciał stałych

Ciała stałe i hydroele umieszczano w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych i zalewano zawiesin komoacuterek bakteryjnych o gstoci 1sdot106 jtkml pozostawiajc je w temp 37oC przez 1 2 i 8 h W celu ograniczenia zakae zewntrznych płytki pokrywano parafilmem Po czasie inkubacji dołki przemywano dwukrotnie 2 ml buforu PBS i dokonywano liczenia przyczepionych komoacuterek W tym celu powierzchni wraz z drobnoustrojami wybarwiano oranem akrydyny (001) przez 2 min i przemywano wod destylowan Bakterie przyczepione do badanej powierzchni liczono z 10 poacutel widzenia za pomoc mikroskopu fluoroscencyjnego (CARL-ZEISS Axiovert 200 Niemcy)

Test na adhezj bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Komoacuterki bakteryjne hodowane w poywce MRS wirowano (5000 g 10 min) dwukrotnie przemywano buforem PBS (pH = 72) i rozcieczano do gstoci populacji 1sdot106 jtkcm3 w poywce DMEM bez dodatku antybiotyku Do kadego dołka w płytce do kultur tkankowych dodawano 1 ml zawiesiny bakteryjnej 21-dniowa kultura Caco-2 i 10-dniowa kultura HT-29 wyhodowane w dołkach 6-dołkowej płytki były dwukrotnie przemywana buforem PBS Do kadego z dołkoacutew w płytce dodawano 1 ml inoculum bakteryjnego i płytk inkubowano w warunkach beztlenowych w temp 37ordmC przez 1h Nastpnie usuwano poywk DMEM i monowarstw enterocytoacutew przemywano trzykrotnie buforem PBS w celu usunicia niezwizanych bakterii Po ostatnim przemyciu komoacuterki Caco-2 zostały delikatnie odklejone przez trypsynizacj i odwirowane oraz poddane działaniu 1 Triton X-100 przez 5 min w celu przeprowadzenia lizy komoacuterek enterocytoacutew Bakterie przyczepione do enterocytoacutew były oznaczane metod płytkow po odpowiednim dziesitnym rozcieczeniu Hodowl bakterii prowadzono w warunkach wzgldnie beztlenowych na podłou MRS w temp 30ordmC

Wyniki i dyskusja

W przedstawionej pracy zbadano adhezj bakterii probiotycznych do powierzchni ciał stałych takich jak hydroele typu alginian karagen elatyna kolagen oraz szkło

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 89

polistyren i karboksymetyloceluloza Stopie adhezji bakterii kwasu mlekowego oceniano na podstawie liczebnoci komoacuterek bakteryjnych przyczepionych do 1 cm2 powierzchni po 1 2 i 8 h inkubacji Okrelono take stopie adhezji badanych szczepoacutew bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni polistyrenu i szkła

W pierwszym etapie bada okrelono moliwoci adhezji dwudziestogodzinnej hodowli komoacuterek Lactobacillus casei Lactobacillus acidophilus oraz Lactobacillus rhamnosus do powierzchni polistyrenu i szkła Uzyskane wyniki zamieszczono w tab 1

Wyniki dowiadcze wskazuj jednoznacznie e badane szczepy bakterii mlekowych nie wykazały adhezji do powierzchni polistyrenu Roacutewnie adhezja do szkła borosilikatowego została oceniona jako bardzo mała Komoacuterki L casei w ogoacutele nie przyłczyły si do powierzchni szkła a pozostałe dwa szczepy wykazały adhezj rzdu 13ndash26 komoacuterekcm2

T a b e l a 1 Adhezja bakterii do powierzchni polistyrenu i szkła Bacterial adhesion to polystyrene and glass surfaces

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Polistyren Polystyrene

Szkło Glass

L casei Shirota 0 0 L acidophilus LC1 0 26 (plusmn 7) L rhamnosus GG 0 13 (plusmn 3)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation Podobne badania prowadzili Boonaert i wsp [5] ktoacuterzy testowali zdolnoci

adhezyjne bakterii Lactococcus lactis do powierzchni polistyrenu i szkła Autorzy ci wykazali e adhezja tych bakterii kształtowała si na poziomie 106 jtkcm2 a decydujcy wpływ na zjawisko miała faza wzrostu mikroorganizmoacutew (wiksza w fazie stacjonarnej w poroacutewnaniu do logarytmicznej fazy wzrostu) W naszych badaniach w ogoacutele nie stwierdzono przyczepnoci badanych szczepoacutew Lactobacillus do tego materiału W przypadku adhezji bakterii L lactis do szkła nie obserwowano ju zalenoci zwizanej z wiekiem populacji bakteryjnej Autorzy ci wskazali take na niekorzystny wpływ przemywania komoacuterek buforem PBS wynikajcy z ekstrakcji białek i kwasoacutew nukleinowych W rezultacie dochodziło do lizy czci komoacuterek bakteryjnych Zagadnienie to wymaga jednak wyjanienia gdy PBS jest powszechnie stosowany do przemywania komoacuterek bakteryjnych szczegoacutelnie przy wykorzystaniu nabłonkowych kultur komoacuterkowych W pracy tej zwroacutecono take uwag na istotn

90 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

rol w adhezji metabolitoacutew wydzielanych przez komoacuterki czego nie uwzgldnia model DLVO [3] Naley podkreli take e adhezja L lactis do szkła była mniejsza ni do polistyrenu Flint i wsp [9] okrelili wydajno adhezji bakterii Streptococcus thermophilus do szkła na poziomie 107 jtkcm2 i była ona wiksza ni do roacutenych rodzajoacutew stali kwasoodpornych Studia nad adhezj omiu szczepoacutew bakterii nalecych do rodzajoacutew Escherichia Burkholderia Pseudomonas i Bacillus do szkła borosilikonowego wykazały e wydajno adhezji wynosiła 105ndash107 jtkcm2 [14]

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni membrany karboksymetylocelulozowej kolagenu i elatyny

W kolejnym etapie dowiadcze okrelono adhezj badanych mikroorganizmoacutew do powierzchni membrany wykonanej z karboksymetylocelulozy lub z kolagenu Kontakt bakterii z obu powierzchniami trwał 1 h Wyniki tych bada przedstawiono w tab 2

Uzyskane dane wskazuj e wszystkie trzy badane szczepy probiotyczne wykazały zdolno do przyczepienia si zaroacutewno do karboksymetylocelulozy jak i do kolagenu Poroacutewnujc obie powierzchnie naley stwierdzi e adhezja do karboksymetylocelulozy była zdecydowanie wiksza ni do kolagenu Obserwacja ta dotyczyła szczegoacutelnie L rhamnosus GG gdy przyczepno tych bakterii do karboksymetylocelulozy była 25-krotnie wiksza od przyczepnoci do kolagenu W przypadku L casei Shirota roacutenica była 10-krotna Najmniejsz przyczepno do kolagenu wykazał szczep L acidophilus Wiksza przyczepno bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy moe by tłumaczona wiksz porowatoci jego powierzchni Ciekawe badania nad adhezj bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus prowadzili Aleljun i wsp [1] Przetestowali oni przyczepno ponad stu szczepoacutew bakteryjnych do kolagenu typu I i wykazali ze zdolno t wykazało ok 75 badanych szczepoacutew w tym roacutewnie szczepy nalece do gatunkoacutew L casei L acidophilus i L rhamnosus Autorzy ci wskazali take na zaleno midzy właciwociami adhezyjnymi a wiekiem kultury u niektoacuterych szczepoacutew Maksimum przyczepnoci obserwowali we wczesnej fazie stacjonarnej Nieznaczny wpływ na adhezj bakterii miała take poywka hodowlana i jej pH Autorzy ci zwracaj uwag na powszechn zdolno pałeczek mlekowych do adhezji do kolagenu co jest cech inwazyjnych szczepoacutew bakterii chorobotwoacuterczych Zwracaj oni przy tym uwag na fakt e badane przez nich szczepy nie przyczepiały si do fibronektyny

T a b e l a 2 Adhezja bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy i kolagenu Bacterial adhesion to carboxymethylcellulose and collagen surfaces

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 91

Karboksymetyloceluloza Carboxymethylcellulose

Kolagen Collagen

L casei Shirota 12568 (plusmn 1756) 1211 (plusmn 98) L acidophilus LC1 4764 (plusmn 1430) 737 (plusmn 56) L rhamnosus GG 36953 (plusmn 4680) 1474 (plusmn 102)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Proacuteba przeprowadzenia dowiadcze nad adhezj bakterii do elatyny nie powiodła si z uwagi na trudnoci w uzyskaniu struktury elowej w temperaturze 20ordmC i 37ordmC

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu karagenowego

Dogodn powierzchni do adhezji bakterii mog by obok kolagenu take inne hydroele W zwizku z tym w pracy przebadano zdolno bakterii mlekowych do zasiedlania karagenu W badaniach tych uwzgldniono roacuteny czas ekspozycji oraz roacuten gsto hydroelu Wyniki tych dowiadcze przedstawiono w tab 3

Przyczepno badanych szczepoacutew bakterii do karagenu naley oceni jako mał rzdu 2-4 cykli logarytmicznych w przeliczeniu na 1 cm2 Odnosi si to szczegoacutelnie do adhezji szczepoacutew L acidophilus LC1 i L rhamnosus GG do 1 elu karagenowego Wyniki bada wskazuj jednak e du rol w adhezji odgrywa czas kontaktu bakterii z zasiedlan powierzchni oraz gsto stosowanego elu Przy zastosowaniu 1 karagenu w pierwszych dwoacutech godzinach ekspozycji liczba przyczepionych bakterii była podobna jednak po 8 h obserwowano znaczcy wzrost adhezji

Wraz ze wzrostem gstoci elu wyrany był wzrost liczby przyczepionych bakterii Podobn zaleno odnotowano w stosunku do czasu ekspozycji gdy wydłuenie kontaktu bakterii z powierzchni karagenu zwikszyło liczb zwizanych z ni komoacuterek Do wynikoacutew tych naley jednak podej z pewn ostronoci bowiem zwikszenie liczebnoci bakterii na powierzchni karagenu po 8 h inkubacji moe by wynikiem rozmnaania si bakterii ktoacutere przyczepiły si do tej powierzchni w pocztkowym okresie Sugeruje to brak roacutenic w adhezji do 1 elu midzy 1 i 2 h ekspozycji jednake wyniki uzyskane przy zasiedlaniu 3 elu wydaj si tej hipotezie zaprzecza gdy roacutenice w liczbie zwizanych komoacuterek miedzy 1 a 8 h ekspozycji s bardzo małe

T a b e l a 3

Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni karagenu The effect of gel concentration and exposure time on the bacterial adhesion to a carrageenan surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

92 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

1 h 2 h 8 h

1 karagen

1 carrageenan L casei Shirota 145 (plusmn 12) 146 (plusmn 15) 711 (plusmn 68)

L acidophilus LC1 33 (plusmn 5) 39 (plusmn 7) 375 (plusmn 31) L rhamnosus GG 26 (plusmn 4) 26 (plusmn 3) 230 (plusmn 19)

2 karagen

2 carrageenan L casei Shirota 439 (plusmn 40) 684 (plusmn 59) 1684 (plusmn 113)

L acidophilus LC1 592 (plusmn 43) 948 (plusmn 102) 1263 (plusmn 120) L rhamnosus GG 355 (plusmn 32) 1250 (plusmn 94) 1559 (plusmn 126)

3 karagen

3 carrageenan L casei Shirota 1440 (plusmn 105) 1487 (plusmn 100) 1531 (plusmn 150)

L acidophilus LC1 853 (plusmn 62) 1238 (plusmn 109) 2171(plusmn 113) L rhamnosus GG 753 (plusmn 33) 1341 (plusmn 110) 2421 (plusmn 201)

(plusmn) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu alginianowego

Drugim badanym hydroelem rolinnym był alginian Dowiadczenia objły dwie zmienne stenie alginianu oraz czas ekspozycji W przypadku alginianu zalenoci nie były tak jednokierunkowe jak to miało miejsce w przypadku karagenu niemniej odnotowano wiele podobiestw W zdecydowanej wikszoci przypadkoacutew zwikszenie stenia alginianu z 05 do 1 spowodowało zwikszenie liczby bakterii ktoacutere uległy adhezji (tab 4)

Wpływ czasu ekspozycji na adhezj bakterii był ju bardziej złoony Na ogoacuteł obserwowano zwikszenie adhezji w drugiej godzinie ekspozycji natomiast po 8 h liczba przyłczonych komoacuterek wyranie si zmniejszała i to wielokrotnie Trudno wskaza przyczyn tego zjawiska albowiem w literaturze nie ma informacji o szkodliwym działaniu alginianu na komoacuterki bakteryjne a polimer ten jest powszechnie uywany jako nonik do immobilizacji mikroorganizmoacutew Mona jedynie przypuszcza e pewn rol w osłabieniu adhezji mogła odgrywa translokacja jonoacutew dwuwartociowych wapnia i magnezu z powierzchni kontaktu w głb hydroelu Jony te s odpowiedzialne za stabilizacj struktury elowej alginianu

T a b e l a 4 Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni alginianu The effect of gel concentration and time exposition on the bacterial adhesion to an alginate surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 93

1 h 2 h 8 h 05 alginian 05 alginate

L casei Shirota 172 (plusmn 10) 407 (plusmn 38) 58 (plusmn 7) L acidophilus LC1 692 (plusmn 41) 809 (plusmn 74) 53 (plusmn 5) L rhamnosus GG 245 (plusmn 21) 602 (plusmn 53) 87 (plusmn 4)

1 alginian 1 alginate L casei Shirota 222 (plusmn 21) 505 (plusmn 51) 305 (plusmn 30)

L acidophilus LC1 689 (plusmn 39) 739 (plusmn 62) 192 (plusmn 18) L rhamnosus GG 499 (plusmn 27) 405 (plusmn 38) 226 (plusmn 20)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Pomimo odmiennej charakterystyki morfologicznej i funkcjonalnej obu linii komoacuterkowych przeprowadzone dowiadczenia wykazały e przyczepno bakterii do badanych tkanek jest zbliona (tab 5) Najwiksze zroacutenicowanie wykazał szczep L

T a b e l a 5 Adhezja bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego Bacterial adhesion to intestinal epithelial cells

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni nabłonka (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to intestinal epithelial cells (after 1h)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Caco-2 HT-29 L casei Shirota 4328 (plusmn 1500) 3490 (plusmn 750)

L acidophilus LC1 10427 (plusmn 1600) 10680 (plusmn 2510) L rhamnosus GG 74211 (plusmn 7800) 6980 (plusmn 2931)

rhamnosus GG ktoacuterego adhezja do linii Caco-2 była 10-krotnie wiksza ni w stosunku do linii HT-29 Wynika z tego e ten sam mikroorganizm moe wykazywa zupełnie odmienne zdolnoci do przyczepiania si do poszczegoacutelnych linii komoacuterek nabłonkowych Najmniejszymi właciwociami adhezyjnymi odznaczał si L casei Shirota W poroacutewnaniu do pozostałych rodzajoacutew powierzchni bakterie probiotyczne silniej adherowały do komoacuterek nabłonkowych a liczba komoacuterek przyczepionych do 1 cm2 powierzchni tkanki sigała 3ndash4 cykli logarytmicznych bakterii

Wnioski

1 Wykazano brak adhezji badanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do polistyrenu a ich przyczepno do szkła była duo mniejsza ni innych gatunkoacutew mikroorganizmoacutew

94 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

2 Na przyczepno bakterii probiotycznych wpływ wywierał czas ekspozycji oraz stenie stosowanych hydroeli

3 Poroacutewnanie efektywnoci przyłczania komoacuterek bakteryjnych do roacutenych powierzchni stałych i odniesienie rezultatoacutew tych bada do danych uzyskanych w badaniach nad adhezj komoacuterek bakteryjnych do nabłonka jelitowego in vitro jest trudne bowiem wystpuje zroacutenicowanie w adhezji bakterii ju na poziomie linii komoacuterek nabłonka jelitowego Trudno w tym przypadku okreli ktoacutera z tych linii jest bardziej reprezentatywna dla warunkoacutew in vivo

4 Najbardziej zblione wyniki do adhezji na Caco-2 i HT-29 stwierdzono w przypadku adhezji na membranie karboksymetylocelulozowej chocia nie moe by ona uznana jako model zbliony do modelu nabłonka jelitowego

Praca naukowa finansowana ze rodkoacutew Ministra Nauki w latach 1999ndash2004 jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN020P06199901

Literatura

[1] Aleljung P Paulsson M Emoumldy L Andersson M Naidu AS Wadstroumlm T Collagen binding by

lactobacilli Curr Microbiol 1991 23 33-38 [2] An YH Friedman RJ Laboratory methods for studies of bacterial adhesion J Microbiol Meth

1997 30 141-152 [3] Azeredo J Visser J Oliviera R Exopolymers in bacterial adhesion interpretation in terms of

DLVO and XDLVO Coll Surf 1999 14 141-148 [4] Blum S Renerio R Schirin EJ Crittenden R Mattila-Sandholm T Ouwehand AC Salminen S

von Wright A Saarela M Collins K Adhesion studies for probiotics need for validation and refinement Trends Food Sci Technol 1999 10 405-410

[5] Boonaert ChJP Dufrene YF Derclaye SR Rouxhet PG Adhesion of Lactococcus lactis to model substrata direct study of the interface Coll Surf B Biointerfaces 2001 22 171-182

[6] Bower CK McGuire J Daeschel MA The adhesion and detachment of bacteria and spores on food-contact surfaces Trend Food Sci Technol 1996 7 152-157

[7] Fleischer M Przondo-Mordarska A Adhezyny pałeczek z rodzaju Acinetobacter Med Dowiad Mikrobiol 1998 50 229-237

[8] Fleming HC Wingender J Relevance of microbial extracellular polymeric substances (EPSs) ndash Part I Structural and ecological aspects Water Sci Technol 2001 43 1-8

[9] Flint SH Brooks JD Bremer PJ Properties of the stainless steel substrate influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci J Food Eng 2000 43 235-242

[10] Hermansson M The DLVO theory in microbial adhesion Coll Surf 1999 14 105-119 [11] Jasiski A Kilarski W Ultrastruktura komoacuterki WSiP Warszawa 1987 [12] Krajewska-Pietrasik D Roacutealska B Roacutealski A Adhezja bakteryjna w wietle najnowszych

danych Post Mikrob 1993 32 271-287 [13] Kunicki-Goldfinger WJ ycie bakterii Wyd Nauk PWN Warszawa 1998 [14] Li B Logan BE Bacterial adhesion to glass and metal-oxide surfaces Coll Surf 2004 36 81-90 [15] Liu Y-Q Liu Y Tay J-H The effects of extracellular polymeric substances on the formation and

stability of biogranules Appl Microbiol Biotechnol 2004 65 143-148 [16] Lyndersen BK Drsquoeila NA Bioprocess Engineering Systems Equipment and Facilities Ed Jon

Wileyamp Sons New York 1994

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 95

[17] Otto K Elwing H Hermansson M The role of type 1 fimbrie in adhesion of Escherichia coli to hydrophilic and hydrophobic surfaces Coll Surf 1999 15 99-111

[18] Rijnaarts HHM Norde W Bourer EJ Bacterial adhesion under static and dynamic condition Appl Environ Microbiol 1993 59 3255-3265

[19] Salminen S Ouwehand A Benno Y Lee YK Probiotics how should they be defined Trends Food Sci Technol 1999 10 107-110

[20] Salyers A A Whitt D Mikrobiologia Roacutenorodno chorobotwoacuterczo i rodowisko Wyd Nauk PWN Warszawa 2003

[21] Shortt C The probiotic century historical and current perspectives Trends Food Sci Technol 1999 10 411-417

[22] Strus M Kukla G Ruraska-Smutnicka D Przondo-Morderska A Heczko P Właciwoci powierzchniowe bakterii z rodzaju Lactobacillus Adherencja do linii komoacuterkowej Med Dow Mikrob 2001 53 253-258

[23] Tsuneda S Aikawa H Hayashi H Yuasa A Hirata A Extracellular polymeric substances responsible for bacterial adhesion onto solid surface FEMS Microbiol Lett 2003 223 287-292

[24] Van Oss CJ Interfacial forces in aqueous media Ed Marcel Dekker New York 1994

SEARCHING FOR SIMPLE MODELS TO STUDY THE ADHESION OF PROBIOTIC

BACTERIA

S u m m a r y

Comparative studies were performed on the possibility of replacing intestinal epithelial cells by some other simplified models for the purpose of examining the adhesion of probiotic bacteria The adhesion of Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 and Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 to surfaces of alginate carrageenan gelatin collagen glass polystyrene carboxymethylcellulose and to intestinal epithelial cells (Caco-2 and HT-29 lines) were tested

Among the examined solid surfaces the highest degree of adhesion was observed in the case of carboxymethylcellulose and collagen In the majority of experimental variants the number of bacterial cells adhering to surfaces increased parallel to the time of their contacting a solid surface Additionally there were stated differences in the cell adhesion to hydrogels showing varying concentration rates On the basis of the experiments performed it is possible to state that the adhesion degree of probiotic bacteria to various inorganic and organic surfaces is a parameter that depends on the strain of a microorganism Among all the simplified models applied in the studies in question no one was marked by an adhesion rate comparable to the adhesion of intestinal epithelial cells Caco-2 and HT-29 which are nowadays used as a major model in vitro while investigating the adhesion of probiotic bacteria

Key words adhesion Lactobacillus alginate carrageenan collagen carboxymethylcellulose

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 97 ndash 107

ELBIETA DŁUEWSKA KAMILA LICHOCKA

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na

stabilno emulsji napojowych Stabilno okrelano na podstawie pomiaru wielkoci czstek fazy olejowej metod turbidymetryczn

mikrometryczn i dyfrakcji laserowej Mierzono roacutewnie potencjał zeta emulsji Stabilno emulsji zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wiksza w poroacutewnaniu z proacutebkami

emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem pojedynczych preparatoacutew

Słowa kluczowe emulsja napojowa stabilno aromat czynnik obciajcy emulgator

Wprowadzenie

Emulsje aromatoacutew stosowane w przemysłowej produkcji napojoacutew bezalkoholowych nale do emulsji typu olej w wodzie Produkowane s w formie skoncentrowanej a nastpnie rozcieczane s w roztworze cukru w celu otrzymania napoju Emulsje w formie skoncentrowanej oraz napoje z nich otrzymane powinny charakteryzowa si wysokim stopniem stabilnoci [16]

Stabilno emulsji aromatoacutew (napojowych) jest problemem technologicznym wystpujcym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych

Typowa emulsja z ktoacuterej otrzymywane s napoje bezalkoholowe zawiera aromat czynnik obciajcy w fazie olejowej oraz emulgator kwas spoywczy konserwant i barwnik w fazie wodnej [1 4] Substancje aromatyczne naturalne i identyczne z naturalnymi s podstawowymi i niezbdnymi składnikami napojoacutew bezalkoholowych

Dr in E Dłuewska mgr in K Lichocka Katedra Technologii ywnoci SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-787 Warszawa

98 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wikszo dodawanych aromatoacutew to olejki eteryczne głoacutewnie cytrusowe [7] Olejki cytrusowe mog by pozbawione terpenoacutew poprzez ekstrakcj roztworami wodno-alkoholowymi lub na drodze destylacji proacuteniowej [3 12]

Rol emulgatoroacutew i stabilizatoroacutew emulsji napojowych mog pełni hydrokoloidy Najczciej stosowanym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych hydrokoloidem jest guma arabska otrzymywana z drzew Acacia senegal i Acacia seyal [2 5 14]

Niestabilno emulsji jest wynikiem procesoacutew fizycznych polegajcych na zwikszaniu si wielkoci czstek co zwizane jest z flokulacj dojrzewaniem Oswalda lub koalescencj oraz migracji czstek prowadzcej do mietankowania lub sedymentacji [8] Obnienie stabilnoci emulsji z termodynamicznego punktu widzenia oznacza wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej Zatem wielko czstek fazy rozproszonej i czsto wystpowania czstek o danej wielkoci mona traktowa jako miar stabilnoci emulsji [13] Ograniczenie tempa procesoacutew destabilizujcych emulsje aromatoacutew mona osign poprzez właciwy doboacuter emulgatora uzyskanie odpowiedniego stopnia dyspersji zminimalizowanie roacutenic w gstoci faz poprzez dodatek czynnika obciajcego do fazy olejowej oraz zwikszenie lepkoci fazy cigłej czego konsekwencj jest zmniejszenie ruchliwoci czstek fazy zdyspergowanej [1 9]

Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na stabilno emulsji napojowych

Materiał i metody bada

W badaniach zastosowano preparat Valgum (mieszanina roacutenych odmian gumy arabskiej) Valspray A (suszona rozpyłowo i oczyszczona kordofanem guma arabska) Valdamar (oczyszczona i odwoniona guma damara) Valrosin D (estryfikowana kalafonia) firmy Valmar modyfikowan skrobi (Purity Gum 2000) firmy National Starch and Chemical olejek cytrynowy zwykły olejek cytrynowy bezterpenowy aromat cytrynowy w formie roztworu w glikolu propylenowym firmy Pollena Aroma SA benzoesan sodu i kwas cytrynowy firmy Orffa Food Eastern Europe

Emulsje otrzymywano zgodnie z receptur 10 aromatu 8 czynnika obciajcego 8 lub 12 emulgatora 01 benzoesanu sodu 03 kwasu cytrynowego oraz woda destylowana do 100 Emulgatory dyspergowano przez 30 min przy uyciu mieszadła laboratoryjnego typu RW 20 DZW firmy JankeampKunkle w wodzie o temp 20oC (skrobia modyfikowana) lub 40oC (guma arabska) w ktoacuterej rozpuszczono benzoesan sodu nastpnie dodawano kwas cytrynowy Faz wodn zawierajc gum arabsk pozostawiano na 24 godz w celu uwodnienia emulgatora Preemulsje sporzdzano mieszajc faz wodn i olejow (aromat i czynnik obciajcy) przez 10 min mieszadłem laboratoryjnym przy prdkoci 1700 obrmin Emulsje otrzymywano stosujc homogenizacj dwustopniow przy uyciu homogenizatora typu APV-1000 firmy APV przy cinieniu 450150 baroacutew

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 99

Oceniajc stabilno emulsji metod mikrometryczn wyznaczano redni wielko czstek fazy rozproszonej emulsji (L) stosujc mikroskop optyczny Studar Lab połczony z kamer video Oscar-35 firmy Mintron Kropl emulsji umieszczano na szkiełku podstawowym i obserwowano przy powikszeniu 1000 x Obraz emulsji uzyskiwano przy uyciu programoacutew komputerowych Muliscan v 608 firmy Scanning Systems i Mocha v 1210 firmy Jadel Scientific

Ocena stabilnoci emulsji metod turbidymetryczn [11] polegała na pomiarze absorbancji rozcieczonych proacutebek emulsji w stosunku 11000 Wykonywano pomiary absorbancji przy długociach fali 400 660 i 800 nm uywajc spektrofotometru Helios (Unicam) Jako stopie zmtnienia oznaczano absorbancj przy dł fali 660 nm za ze stosunku absorbancji przy długociach fali 800 i 400 nm wyznaczano indeks wielkoci czstek (R)

Analiz wielkoci czstek fazy rozproszonej wykonywano metod dyfrakcji laserowej przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern

Potencjał elektrokinetyczny okrelany jako potencjał zeta () oznaczano przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern w oparciu o elektroforez Elektroforetyczne oznaczanie potencjału prowadzono w rodowisku wodnym o pH w zakresie od 35 do 45

Test przechowalniczy prowadzono w temp 20 plusmn 2oC przy dostpie wiatła dziennego Rozwarstwienie emulsji przechowywanej przez 12 tygodni w szklanych słojach uznawano za objaw niestabilnoci emulsji

Analiz statystyczn wynikoacutew stosujc jednoczynnikow analiz wariancji prowadzono wykorzystujc program Statgraphics Plus firmy Graphics Corporation

Wyniki i dyskusja

Dua roacutenica gstoci olejkoacutew eterycznych stanowicych faz olejow emulsji aromatoacutew i roztworu cukru (ok 1040 gcm3) w ktoacuterym rozcieczana jest emulsja w celu otrzymania napoju moe prowadzi do zjawiska mietankowania czyli pojawienia si w napojach tzw bdquoobrczkirdquo wiadczcej o niestabilnoci emulsji zaroacutewno w formie skoncentrowanej jak i rozcieczonej [15] Gsto fazy olejowej emulsji aromatoacutew bez dodatku czynnika obciajcego wynosiła od 0850 do 0890 gcm3 Bezterpenowy olejek eteryczny charakteryzował si wiksz gstoci w poroacutewnaniu z naturalnym olejkiem eterycznym oraz roztworem glikolowym aromatu (tab 1) Dodatek czynnika obciajcego spowodował wzrost gstoci wszystkich analizowanych aromatoacutew Poroacutewnujc efektywno działania zastosowanych substancji stwierdzono e proacutebki z dodatkiem estryfikowanej kalafonii charakteryzowały si nieznacznie wiksz gstoci w poroacutewnaniu z analogicznymi proacutebkami do ktoacuterych dodano gum damara (tab 1) Jednak roacutenice w gstociach omawianych proacutebek były na tyle małe e nie powinny powodowa roacutenic w stabilnoci emulsji

T a b e l a 1

100 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na gsto i wielko czstek fazy olejowej emulsji napojowych Effect of weighing agent on density and particle size of oil phase beverage emulsions

rednia wielko czstek fazy rozproszonej (L) [microm]

Mean particle size of dispersed phase (L)

Czynnik obciajcy

Weighing agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

Gsto fazy olejowej

Density of oil phase

[gcm-3]

bezporednio po otrzymaniu immediately

after obtaining

po 12 tygodniach after 12 weeks

olejek naturalny essential oil

0847a 078d 100c

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0887b 054b 112c Brak

Lack

aromat glikolowy glycol aroma

0848a 060c 100c

olejek naturalny essential oil

0952e 050b 078b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0984f 052b 080b

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters aromat glikolowy

glycol aroma 0946d 062c 079b

olejek naturalny essential oil

0928c 051b 074b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0952e 032a 081b Guma damara

Damar gum

aromat glikolowy glycol aroma

0936c 038a 056a

Objanienia Explanatory notes Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Stabilno emulsji jest tym wiksza im mniejsze s kuleczki olejowe Emulsje

zawierajce odpowiedni emulgator i czynnik obciajcy nie powinny ulec rozwarstwieniu jeli rednica kuleczek olejowych wynosi poniej 1 microm [1]

Na podstawie wynikoacutew pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod mikrometryczn (tab 1) stwierdzono e w emulsjach bez dodatku czynnika obciajcego rednia wielko kuleczek olejowych bezporednio po otrzymaniu emulsji wynosiła od 054 do 078 microm Najmniejsze kuleczki olejowe zaobserwowano w proacutebkach z bezterpenowym olejkiem eterycznym W proacutebkach w ktoacuterych zastosowano czynnik obciajcy czstki fazy rozproszonej były mniejsze ni w

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 101

emulsjach bez dodatku tego czynnika Nadal najmniejszymi wielkociami czstek fazy rozproszonej charakteryzowały si proacutebki z bezterpenowym olejkiem eterycznym Po 12 tygodniach przechowywania rednia wielko kuleczek olejowych w emulsjach zawierajcych czynnik obciajcy wynosiła poniej 080 microm Tak wic warunek stabilnoci emulsji zaproponowany przez Buffo i Reinecciusa [1] został w tych emulsjach spełniony Emulsje otrzymane bez dodatku czynnika obciajcego po 12 tygodniach przechowywania charakteryzowały si redni wielkoci czstek fazy olejowej wiksz ni 100 microm i uległy rozwarstwieniu (tab 2) Poroacutewnujc efektywno działania estryfikowanej kalafonii i gumy damara nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek fazy rozproszonej po 12 tygodniach przechowywania Mona zatem stwierdzi e oba preparaty w podobnym stopniu ograniczały wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej a tym samym stabilizowały emulsj

T a b e l a 2

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na stabilno emulsji napojowych Effect of weighing agent on stability of beverage emulsions

Indeks wielkoci czstek fazy

rozproszonej (R) Size index of

dispersed phase (R)

Stopie zmtnienia emulsji

Opacity of emulsion

Czynnik obciajcy Weighing

agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12 0 12

Rozwarstwienie emulsji

(po 12 tyg) Breakdown of

emulsion (after 12 weeks)

Brak Lack

0504b 0778b 0365a 0353a TakYes

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters 0338a 0363a 0728b 0682b NieNo

Guma damara Damar gum

olejek naturalny essential oil

0345a 0394a 0894c 0603b NieNo

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Indeks wielkoci czstek fazy rozproszonej moe by roacutewnie wska13nikiem stabilnoci emulsji Wzrost wartoci indeksu wiadczy o tworzeniu si wikszych agregatoacutew kuleczek olejowych [11] Wyniki pomiaru indeksu wielkoci czstek fazy rozproszonej (tab 2) w pełni potwierdziły stwierdzenia sformułowane na podstawie pomiaroacutew mikrometrycznych Proacutebki z dodatkiem czynnika obciajcego charakteryzowały si mniejszymi wartociami indeksu w poroacutewnaniu z proacutebkami bez

102 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

czynnika obciajcego zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania

Wanym wyroacutenikiem sensorycznym napojoacutew jest ich zmtnienie im jest ono wiksze tym napoje w wikszym stopniu przypominaj naturalne soki owocowe Jednoczenie stopie zmtnienia emulsji napojowej moe by miar wielkoci czstek fazy olejowej i tym samym stabilnoci emulsji Zmiany stopnia zmtnienia emulsji mog by sygnałem zmniejszania si iloci kuleczek olejowych w emulsji poprzez łczenie si mniejszych kuleczek w wiksze i tym samym wskazywa na spadek stabilnoci emulsji [11]

Najwikszym zmtnieniem bezporednio po otrzymaniu charakteryzowała si proacutebka zawierajca gum damara ndash 089 nieco mniejszym zmtnieniem charakteryzowała si emulsja z estryfikowan kalafoni ndash 073 natomiast proacutebki bez dodatku czynnika obciajcego wykazywały znacznie mniejsze zmtnienie (tab 2) Po 12 tygodniach przechowywania nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia emulsji z dodatkiem gumy damara i estryfikowanej kalafonii Jednak nadal proacutebki zawierajce czynnik obciajcy miały znacznie wiksze zmtnienie w poroacutewnaniu z proacutebkami bez tego czynnika Tak wic preparaty gumy damara i estryfikowanej kalafonii nie tylko zwikszały gsto fazy olejowej ale roacutewnie pełniły funkcj czynnika zmtniajcego

Wielko dodatku emulgatora ustalono na podstawie wczeniejszych bada [6] Zastosowanie w charakterze emulgatora i zarazem stabilizatora emulsji mieszaniny gum arabskich w iloci 8 oraz skrobi modyfikowanej w iloci 12 pozwoliło na otrzymanie emulsji stabilnych co najmniej przez 12 tygodni (tab 4) Natomiast w przypadku zastosowania mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej (preparat Valgum) otrzymano emulsj mniej stabiln ktoacutera rozwarstwiła si przed upływem 3 miesicy Analiza rozkładu wielkoci czstek fazy olejowej bezporednio po otrzymaniu emulsji nie wykazała istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek (tab 3) Uzyskane wyniki mog sugerowa e analizowane emulsje powinny charakteryzowa si podobn stabilnoci Potwierdzeniem takiego stwierdzenia były wyniki pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod dyfrakcji laserowej przeprowadzonego po 5 miesicach przechowywania emulsji napojowych rednie wielkoci czstek były nawet nieznacznie mniejsze w przypadku emulsji niestabilnej w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji stabilnych (tab 3)

T a b e l a 3 Wpływ rodzaju aromatu i emulgatora na potencjał zeta i wielko czstek fazy rozproszonej emulsji Effect of flavour and emulsifier types on zeta potentials and particle size of dispersed phase

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 103

rednia wielko czstek Mean particle size [microm] Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

(L) 0 5

Potencjał Potential

[mV]

naturalny olejek eteryczny essential oil

051c 172

- 412

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 358

- 398 Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8]

aromat glikolowy glycol aroma

038b 162

- 392

naturalny olejek eteryczny essential oil

041b 099 - 161

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

042b 106

- 140 Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

044b 148

- 189

naturalny olejek eteryczny essential oil

058c 089

- 295

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

078e 108

- 266

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

062d 121 - 308

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 5 ndash po 5 miesicach after 5 months Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

W celu wyjanienia przyczyny niestabilnoci emulsji emulgowanej mieszanin skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej zmierzono potencjał elektrokinetyczny analizowanych proacutebek emulsji Warto potencjału zeta proacutebek stabilizowanych mieszanin gum arabskich wynosiła od -398 mV do -412 mV (tab 3) Według danych literaturowych jeeli potencjał zeta emulsji stabilizowanych gum arabsk jest mniejszy od -30 mV lub wikszy od 30 mV mona spodziewa si e taka emulsja bdzie stabilna [1] W przypadku emulsji stabilizowanych skrobi modyfikowan potencjał w granicach od -140 do -189 mV umoliwił otrzymanie stabilnej emulsji Mona to wyjani tym e w przypadku skrobi dominujcym mechanizmem stabilizacji emulsji s oddziaływania przestrzenne std siły elektrostatyczne nie odgrywaj istotnej roli w stabilizacji emulsji [4] W przypadku gumy arabskiej stabilizacja przestrzenna i elektrostatyczna przebiegaj roacutewnolegle lecz obecno w niej grup funkcyjnych majcych ładunek ujemny wskazuje na bardziej istotn rol oddziaływa elektrostatycznych w stabilizacji emulsji gum arabsk [5 10]

T a b e l a 4

104 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Stopie zmtnienia oraz wyniki testu przechowalniczego emulsji napojowych The opacity of beverage emulsions and results of a storage test

Stopie zmtnienia Opacity Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12

Rozwarstwienie emulsji po 12 tyg

Breakdown of emulsion after 12

weeks naturalny olejek eteryczny

essential oil 089f 060d -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

069d 057c -

Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8] aromat glikolowy

glycol aroma 077e 058c -

naturalny olejek eteryczny essential oil

065c 058c -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

030a 030a - Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

061c 045b -

naturalny olejek eteryczny essential oil

063c 053c +

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 031a +

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

043b 045b +

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005) Prawdopodobnie niestabilno proacutebek emulsji otrzymanych z dodatkiem mieszaniny skrobi i gumy arabskiej była spowodowana zbyt mał wartoci bezwzgldn potencjału zeta (od -266 do -308 mV) w poroacutewnaniu z wymagan wartoci potencjału emulsji z dodatkiem gumy arabskiej

Analiz wpływu rodzaju aromatu na stabilno emulsji przeprowadzono na podstawie pomiaroacutew wielkoci czstek fazy olejowej oraz potencjału zeta Bezporednio po otrzymaniu najmniejsze kuleczki olejowe stwierdzono w emulsji z dodatkiem bezterpenowego olejku eterycznego i stabilizowanej gum arabsk (tab 3) Niemniej w trakcie przechowywania w proacutebkach emulsji z dodatkiem olejku bezterpenowego zaobserwowano najwikszy przyrost wielkoci czstek fazy olejowej Po 5 miesicach przechowywania emulsje z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego charakteryzowały si mniejszymi czstkami fazy rozproszonej w poroacutewnaniu

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 105

z proacutebkami z dodatkiem olejku bezterpenowego Natomiast w emulsjach z dodatkiem roztworu aromatu w glikolu propylenowym rednia wielko czstek była podobna lub nieco wiksza (w zalenoci od zastosowanego emulgatora) ni w emulsjach z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego Dodatek bezterpenowego olejku eterycznego pomimo e uzyskano emulsj charakteryzujc si najmniejszymi czstkami fazy rozproszonej bezporednio po otrzymaniu nie spowodował poprawy stabilnoci emulsji w poroacutewnaniu z proacutebkami do ktoacuterych dodano naturalny olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym

Najmniejszy a zarazem najbardziej korzystny z punktu widzenia stabilnoci emulsji potencjał zeta stwierdzono w przypadku zastosowania naturalnego olejku eterycznego (tab 3) Wyniki przedstawione w tab 3 pozwalaj przypuszcza e bardziej stabilne emulsje mona otrzyma stosujc naturalny olejek eteryczny ni olejek bezterpenowy niemniej stabilno emulsji w duo wikszym stopniu uzaleniona była od rodzaju zastosowanego emulgatora

Biorc pod uwag wpływ rodzaju aromatu na stopie zmtnienia emulsji (tab 4) stwierdzono e emulsje z dodatkiem bezterpenowego olejku zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania niezalenie od rodzaju zastosowanego emulgatora charakteryzowały si najmniejszym stopniem zmtnienia W przypadku proacutebek z dodatkiem olejku naturalnego i proacutebek z dodatkiem aromatu glikolowego bezporednio po otrzymaniu emulsji nie stwierdzono istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia lecz w czasie przechowywania proacutebki z dodatkiem aromatu glikolowego stawały si bardziej klarowne

Wnioski

1 Stabilno emulsji aromatoacutew zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wysza w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych

2 Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji

3 Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem samej gumy arabskiej lub skrobi modyfikowanej

Prac zrealizowano w ramach grantu KBN nr 0747P06200325

Literatura

106 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

[1] Buffo R Reineccius G Beverage emulsions and the utilization of gum acacia as emulsifierstabilizer Perfumer amp Flavorist 2000 JulyAugust (25) 24-44

[2] Buffo R A Reineccius G A Oehlert G W Influence of time-temperature treatments on the emulsifying properties of gum acacia in beverage emulsions J Food Eng 2002 51 341-345

[3] Brud W Formy handlowe aromatoacutew spoywczych ndash cz II Przem Piek Cuk 1995 1 (43) 14-16

[4] Chanamai R McClements DJ Depletion flocculation of beverage emulsions by gum arabic and modified starch J Food Sci 2001 366 457-463

[5] Dickinson E Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systens Food Hydrocolloids 2003 17 25-39

[6] Dłuewska E Panasiewicz M Leszczyski K Wpływ wybranych emulgatoroacutew polisacharydowych na stabilno emulsji aromatoacutew Mat III Krajowego Sympozjum nt Naturalne i syntetyczne produkty zapachowe Politechnika Łoacutedzka Łoacuted13 2003 s 24

[7] Hopkins G Flavourings and emulsions In Formulation and production of carbonated soft drinks - red A J Mitchell Chapman amp Hall 1990 pp 81-89

[8] Huang X Kakuda Y Cui W Hydrocolloids in emulsions particle size distribution and interfacial activity Food Hydrocolloids 2001 15 533-542

[9] Horne D S Hermar Y Light scattering and rheological studies of emulsion system In Emulsifiers Functionality and applications - red K Berger RJ Hamiltona SCI London 1998 pp 14-18

[10] Jayme ML Dunstan DE Gee ML Zeta potentials of gum arabic stabilised oil in water emulsions Food Hydrocolloids 1999 13 459-465

[11] Kaufman VR Garti N Effect of cloudy agents on the stability and opacity of cloudy emulsions for soft drinks J Food Techn 1984 19 255-261

[12] Krug H Flavourings for beverages In Flavourings ndash production composition applications regulations - red E Ziegler H Ziegler Wiley-Vch 1998 pp 418-432

[13] McClements DJ Emulsion stability Food Emulsions Principles Practice and Techniques CRC Press LLC 1999

[14] Sanchez Ch Renard D Robert P Schmitt Ch Lefebver J Structure and rheological properties of acacia gum dispersios Food Hydrocolloids 2002 16 257-267

[15] Stauffer CE Emulgatory WNT Warszawa 2001 [16] Tan C-T Wu Holmes J Stability of beverage flavor emulsions Perfumer amp Flavorist 1988 13 23-

41

EFFECT OF SELECTED FLAVOURS AND EMULSIFIERS ON STABILITY OF BEVERAGE EMULSIONS

S u m m a r y

The objective of this study was to evaluate the effect of flavour weighing agent and emulsifier on

stability of beverage emulsions

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 107

The stability was determined basing on the measured particle size of dispersed phase by a turbidity method a micrometric method and a laser light scattering Additionally the potential zeta of emulsions was measured

The stability of emulsions containing natural essential oil was higher if compared with emulsions containing essential oil without terpenes or with a glycol solution of aroma The emulsions were marked by a higher opacity degree and owing to this fact it was possible to obtain beverages with clarity similar to natural juices It was also necessary to add a weighing agent in order to get stable flavour emulsions The rosin esters and the damar gum caused to the same extent an increase in the density of oil phase and consequently in the stability of emulsions The stability of beverage emulsions with a mixture of modified starch and arabic gum added was smaller than the stability of emulsions to which only one of the two preparations was added

Key words beverage emulsions stability flavour weighing agent emulsifier

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabiliza-

cji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na skład tych napojoacutew W doświadczeniu użyto win pochodzących z jednego z polskich zakładoacutew winiarskich białe (jabłkowe) i czerwone (aroniowe) Do klarowania stosowano chitozan niskolepki i chitozan w postaci preparatu Profloc (firmy Begerow) oraz w celu poroacutewnawczym żelatynę ktoacutera jest stosowana powszechnie w winiarstwie Związki te stosowano w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego We wszystkich metodach doboacuter dawek substancji klarujących ustalano na podstawie klarowań proacutebnych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń

Stosowane środki spowodowały w badanych winach zmniejszenie zawartości związkoacutew fenolowych alkoholu oraz azotu ogoacutełem niewielki wzrost pH i spadek kwasowości ogoacutelnej a także niewielkie zmiany zawartości pierwiastkoacutew Nie zaobserwowano istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego ilości i alkaliczności popiołu oraz ocenie sensorycznej Stwierdzono że rozpuszczony chitozan w kombinacji z bentonitem oraz zolem kwasu krzemowego może zastąpić żelatynę jako środek klarujący Przeprowadze-nie stabilizacji jest jednak utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter dawek oddzielnie dla każdego zbiornika

Słowa kluczowe wino klarowanie metody stabilizacji chitozan

Wstęp

Jednym z najważniejszych parametroacutew jakości win jest klarowność Zgodnie z rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi [12] klarowność wina powinna być całkowita bez opalizacji i osadoacutew (z niewielkimi odstępstwami)

Zmętnienia w winach często wywołane są niestabilnymi frakcjami polifenolowy-mi przy czym większa ilość polifenoli występuje w winach czerwonych a mniejsza w winach białych Polifenole ulegają wytrąceniu między innymi poprzez łączenie się z aldehydami powstającymi jako produkty uboczne fermentacji w wyniku utleniania

Prof dr hab W Wzorek dr S Bonin mgr A Basiak Zakład Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wydział Technologii Żywności SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-776 Warszawa

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 109

siarczanoacutew(IV) do siarczanoacutew(VI) uwalnianie aldehydoacutew a także w czasie wtoacuternego zafermentowania Utlenianie garbnikoacutew i barwnikoacutew podczas leżakownia i ich poacuteź-niejsza kondensacja roacutewnież prowadzą do powstawania osadoacutew W celu zabezpiecze-nia przed wytrąceniem związkoacutew polifenolowych stosuje się stabilizację win polegają-cą na usunięciu niestabilnych frakcji polifenolowych Stosowane jest wychładzanie klarowanie żelatyną klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego dodatek żywic poliamidowych (PVPP) klarowanie kazeinianem potasu białkiem jaja kurzego [18]

Zmętnienia białkowe charakterystyczne są dla win gronowych i miodoacutew pitnych Powstawanie zmętnień wywołanych związkami białkowymi zachodzi pod wpływem wielu czynnikoacutew do ktoacuterych zaliczyć można wzajemne odniesienie wartości pH wina i punktu izoelektrycznego białek [13] obecność jonoacutew metali ciężkich [2] temperatu-rę dostęp tlenu oraz zawartość garbnikoacutew [19] Związki garbnikowe inicjują powsta-wanie zmętnień białkowych ponieważ łącząc się z białkami hydrofilowymi powodują ich odwodnienie zmniejszenie rozpuszczalności i w rezultacie wytrącenie [4] Białka niskocząsteczkowe mogą stać się labilne pod wpływem niewielkich ilości garbnikoacutew i jonoacutew metali ciężkich co może prowadzić do ich wytrącenia [2] Stabilizację białkową przeprowadza się stosując obroacutebkę bentonitem klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego ewentualnie z bentonitem lub stabilność zapewnia ultrafil-tracja [1 19]

Stosowane do stabilizacji fizykochemicznej środki nie są jednak doskonałe dla-tego trwa ciągłe poszukiwanie nowych Jednym z takich związkoacutew moacutegłby być chito-zan Firma Begerow oferuje na rynku chitozan w postaci preparatu Profloc i poleca go do klarowania sokoacutew owocowych [1]

Chitozan to biopolimer otrzymywany przez deacetylację chityny ktoacutera jest jed-nym z najbardziej dostępnych łatwo otrzymywanych i odnawialnych polimeroacutew dru-gim (po celulozie) pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie Chitynę uzyskuje się z pancerzy bezkręgowcoacutew i ścian komoacuterkowych grzyboacutew [16] a w Polsce z pance-rzy kryla arktycznego i strun kalmaroacutew [17] Podczas otrzymywania chitozanu stosuje się roacuteżne rodzaje obroacutebki chemicznej i enzymatycznej dzięki czemu można uzyskać roacuteżne pochodne roacuteżniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi [16]

Chitozan jest biodegradowalny nietoksyczny dla zwierząt [16] rozpuszczalny w rozpuszczalnikach kwaśnych a nierozpuszczalny przy pH powyżej 65 ma masę cząsteczkową 10middot103ndash10middot105 Da [8]

Chitozan znajduje zastosowanie w roacuteżnych gałęziach gospodarki W przemyśle spożywczym stosuje się go do klarowania odkwaszania napojoacutew stabilizacji barwy Ponadto można go stosować jako środek teksturotwoacuterczy konserwujący przeciwutle-niający zagęszczający i stabilizujący [16]

110 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Polecany przez firmę Begerow [1] preparat o nazwie Profloc jest to chitozan o masie molekularnej 2middot105 Da i stopniu deacetylacji 76 produkowany ze skorupiakoacutew morskich Profloc ma strukturę kłaczkową a zdolności klarujące zawdzięcza wyso-kiemu ładunkowi dodatniemu W procesie klarowania reaguje ndash podobnie jak żelatyna ndash z polifenolami i innymi koloidami o ładunkach ujemnych Wykazuje znaczną siłę adsorpcji wobec garbnikoacutew i pektyn a także cechuje go duża siła żelowania [1]

Dawki preparatu ustala się na drodze klarowań proacutebnych ponieważ możliwe jest przeklarowanie Firma Begerow poleca rozpuszczanie Proflocu w kwaśnym soku w temp 80ndash90ordmC oraz stosowanie go w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemo-wego Producent zaleca też jak najszybsze zużywanie przygotowanego roztworu co minimalizuje proces denaturacji Proflocu a także ogrzewanie gorącą wodą przewodoacutew dozujących podczas klarowania

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie roz-puszczonej do stabilizacji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na stabil-ność fizykochemiczną i skład tych napojoacutew

Materiał i metody badań

Wina stosowane w badaniach pochodziły z jednego z krajowych zakładoacutew wi-niarskich Były to przemysłowe wina jabłkowe (białe) i aroniowe (czerwone) pobrane z tankoacutew leżakowych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń każda w 3 powtoacuterze-niach

Stosowano następujące środki stabilizujące chitozan niskolepki (lt 200cP) wy-produkowany w Morskim Instytucie Rybackim w Gdyni zgodnie z PN-89A-86850 [9] SIHA Profloc ndash otrzymany z firmy Begerow bentonit ndash NaCalit firmy Erbsloumlh żelatynę winiarską typu A oraz Baykisol-30 firmy Bayer

Metody stabilizacji

Chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Dawki środkoacutew stabilizujących określono metodą proacuteb wstępnych (proacutebne kla-rowanie każdej serii win oddzielnie) Środki klarujące przygotowywano w następujący sposoacuteb 1 roztwoacuter chitozanu ndash 1 g chitozanu rozpuszczano na gorąco (temp 80ndash90oC)

w 100 cm3 05 kwasu cytrynowego Środek dozowano w tej temperaturze 10 zawiesina bentonitu ndash 10 g bentonitu zalewano 100 cm3 wody destylowanej

i pozostawiano na 24 godziny w temperaturze pokojowej do napęcznienia Przed dozowaniem do wina zawiesinę dokładnie mieszano

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 111

3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego otrzymywano przez rozcieńczenie wodą roz-tworu 30 (Baykisol-30) Do pięciu cylindroacutew odmierzano po 100 cm3 wina i do każdego z nich wprowa-

dzano 1 cm3 10 zawiesiny bentonitu Po wymieszaniu wprowadzano na gorąco chi-tozan w dawkach 1 2 3 4 5 cm3 Następnie do każdego cylindra dozowano 30 roz-twoacuter zolu kwasu krzemowego w dawkach odpowiednio 01 02 03 04 05 cm3 Po 24 godzinach wino sączono a przesącz dzielono na dwie części Do jednej dodawano 2ndash3 krople chitozanu a ewentualne zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu zolem kwasu krzemowego do drugiej części dodawano 2-3 krople zolu kwasu krzemowego a zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu chitozanem Wybierano taką dawkę prepa-ratu przy ktoacuterej po dodaniu odczynnikoacutew na przeklarowanie nie obserwowano zmęt-nienia w żadnej z dwoacutech proboacutewek

Ustalone dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wynosiły wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz 2 cm3

30 zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz

2 cm3 30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do poszczegoacutelnych partii wina w kolejności ben-

tonit następnie chitozan a na końcu zol kwasu krzemowego

Preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Klarowanie proacutebne oraz przygotowanie środkoacutew klarujących prowadzono podob-nie jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego Stosowano następujące dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3 30

zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3

30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do wina w kolejności bentonit chitozan zol kwa-

su krzemowego

Żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Doboacuter dawki preparatoacutew prowadzono jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Bentonit i 3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego przygotowano podobnie jak w przypadku stabilizacji chitozanem Żelatynę rozpuszczano w wodzie destylowanej w temp 50degC Do badań stosowano roztwoacuter 1 W przypadku wina czerwonego sto-sowano klarowanie tylko żelatyną i zolem kwasu krzemowego (bez bentonitu)

112 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Stosowano następujące dawki środkoacutew klarujących w przeliczeniu na 1 dm3 wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 5 cm3 1 żelatyny (005 g) 5 cm3 3

zolu kwasu krzemowego wina czerwone 65 cm3 1 żelatyny (065 g) 13 cm3 3 zolu kwasu krzemowe-

go Poszczegoacutelne środki wprowadzano do wina w kolejności bentonit (wino białe)

roztwoacuter żelatyny i roztwoacuter zolu kwasu krzemowego W każdej z metod stabilizacji po 24 godz od momentu przeprowadzenia klaro-

wania wino filtrowano przez płytę filtracyjną AF-70 firmy Filtrox i poddawano anali-zom

W poszczegoacutelnych winach (przed i po obroacutebce) oznaczano zawartość podstawo-wych składnikoacutew (stosując powszechnie przyjętą metodykę) zawartość azotu ogoacutełem metodą Kjeldahla oraz związkoacutew fenolowych zmodyfikowaną metodą kolorymetrycz-ną Folin-Denisa [14] Pomiaru barwy dokonywano w fotokolorymetrze Momcolor w świetle odbitym na białym tle

Analizę sensoryczną przeprowadzano zgodnie z zasadami analizy sensorycznej przez sześcioosobową fachową komisję wykorzystując skalę pięciopunktową o 9 po-ziomach jakości Ocenę ogoacutelną obliczano jako średnią ważoną stosując wspoacutełczynniki ważkości barwa ndash 1 zapach ndash 2 smak ndash 6

Większość wynikoacutew poddano analizie statystycznej stosując wieloczynnikową analizę wariancji przy poziomie istotności PI = 005 a najmniejszą istotną roacuteżnicę (NIR) wyliczano wg testu Tukeyrsquoa jako HSD W przypadku gdy wartość PI przekra-czała założone 005 nie liczono NIR

Wyniki i dyskusja

W omoacutewieniu wynikoacutew przyjęto skroacutecone określenia poszczegoacutelnych metod sta-bilizacji chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquochito-zanrdquo preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquoPro-flocrdquo żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquożelatynardquo

Wina czerwone przed procesem klarowania zawierały średnio 140 mgdm3 azotu ogoacutełem Stosowane metody stabilizacji spowodowały zmniejszenie jego zawartości w przypadku preparatu Profloc ndash średnio o 42 mgdm3 a w przypadku pozostałych metod o około 28 mgdm3 (NIR = 195) W winach białych w ktoacuterych zawartość azotu przed stabilizacją wynosiła średnio 116 mgdm3 Profloc nie spowodował istotnego zmniejszenia zawartości azotu Natomiast po obroacutebce chitozanem stwierdzono 79 mgdm3 a po zastosowaniu żelatyny ndash 84 mgdm3 (NIR = 26) (rys 1)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 113

26 195

0

20

40

60

80

100

120

140

Azo

t ogoacutełe

m [

mg

dm3 ]

Tot

al n

itro

gen

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

wino białewhite wine wino czerwonered wine Rys 1 Wpływ stabilizacji na zawartość azotu ogoacutełem w winach (średnia z 3 serii) Fig 1 Influence of stabilization on total nitrogen content in wines (average of 3 series)

W winie czerwonym początkowa zawartość związkoacutew fenolowych wynosiła średnio 2442 mgdm3 Zastosowanie klarowania żelatyną a także klarowania chitoza-nem spowodowało zmniejszenie ich ilości średnio o 602 mgdm3 (24) i o 398 mgdm3 (16) W proacutebkach klarowanych preparatem Profloc zawartość związkoacutew fenolowych zmniejszyła się o 206 mgdm3 (85) jednak roacuteżnica ta zawierała się w granicy błędu (rys 2)

Zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych wynosiła przed klarowaniem średnio 153 mgdm3 W wyniku zastosowania badanych środkoacutew stabilizacyjnych uległa zmniejszeniu i kształtowała się na poziomie 121ndash126 mgdm3 (rys 3)

Wina białe zawierają znacznie mniej związkoacutew polifenolowych niż wina czerwo-ne Związane jest to ze składem owocoacutew a także procesem produkcji wina podczas ktoacuterego związki fenolowe wydobywane są ze skoacuterek nasion i tkanek [18]

Guumlnther [5] przy zastosowaniu do klarowania żelatyny zaobserwował w sokach bogatych w garbniki i barwniki spadek zawartości związkoacutew polifenolowych o około 40 Wzorek i Bielecka [18] prowadzili stabilizację win gronowych zawierających średnio 325 mgdm3 polifenoli Stwierdzili że zastosowanie żelatyny powodowało adsorpcję polifenoli średnio o 113 mgdm3 a żelatyny w kombinacji z zolem kwasu krzemowego o 111 mgdm3 Spagna i wsp [15] stwierdzili że zastosowane do stabili-zacji win gronowych preparaty chitozanu usuwają 29ndash33 polifenoli

114 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

325

0

500

1000

1500

2000

2500

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

Rys 2 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach czerwonych (średnia z 3 serii)

Fig 2 Influence of stabilization on phenolic compounds content in red wines (average of 3 series)

163

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization Rys 3 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych (średnia z 3 serii) Fig 3 Influence of stabilization on phenolic compounds content in white wines (average of 3 series)

Wina białe przed procesem klarowania charakteryzowały się kwasowością ogoacutelną

średnio 351 gdm3 i wartością pH 355 Zastosowane metody stabilizacji wpłynęły na obniżenie kwasowości ogoacutelnej i wzrost wartości pH (tab 1) Kwasowość ogoacutelna kształtowała się na poziomie średnio ok 31 gdm3 a roacuteżnice występujące pomiędzy

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 115

metodami zawierały się w granicach błędu Zastosowanie do stabilizacji chitozanu spowodowało wzrost wartości pH o 014 W przypadku zastosowania żelatyny wartość pH wzrosła o 012 a przy użyciu preparatu Profloc o 01 (NIR = 005)

W przypadku win czerwonych początkowa kwasowość ogoacutelna wynosiła średnio 325 gdm3 a wartość pH 399 Stabilizacja żelatyną spowodowała obniżenie kwaso-wości ogoacutelnej do 272 gdm3 chitozanem do 287 gdm3 a preparatem Profloc do 282 gdm3 W przypadku zastosowania preparatu Profloc stwierdzono wzrost wartości pH z 399 do 432 W pozostałych metodach roacuteżnice zawierały się w granicy błędu

Należy zwroacutecić uwagę że z chitozanem lub preparatem Profloc wprowadzano do wina niewielkie ilości kwasu cytrynowego stosowanego do rozpuszczania tych prepa-ratoacutew

Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie chitozanu niskolepkiego do stabilizacji gronowych win czerwonych w dawce 1 gdm3 (bez rozpuszczania) powo-duje wzrost wartości pH z 37 do 38 i spadek kwasowości ogoacutelnej z 60 gdm3 do 58 gdm3 Zdaniem autoroacutew zmiana pH i kwasowości ogoacutelnej po obroacutebce chitozanem może być wynikiem wprowadzenia do wina wraz z preparatem jonoacutew alkalicznych Chitozan może zawierać domieszkę jonoacutew wapnia ktoacutere pozostały po procesie techno-logicznym w wyniku obroacutebki szkieletoacutew morskich organizmoacutew

Wpływ stosowanych metod stabilizacji na parametry barwy wina przedstawiono w tab 1 W przypadku stabilizacji chitozanem jak i żelatyną w winie białym stwier-dzono przesunięcie dominującej długości fali z 592 do 586 nm czyli przesunięcie bar-wy w stronę żoacutełtej lecz zawierające się w zakresie barwy pomarańczowej Natomiast w przypadku preparatu Profloc nie obserwowano zmian wartości dominującej długości fali W wyniku zastosowania każdej z metod stabilizacji obserwowano nieznaczny wzrost jasności (średnio z 35 do 37) i nieznaczny spadek czystości pobudzenia

W przypadku wina czerwonego stabilizacja żelatyną spowodowała przesunięcie dominującej długości fali z 494 nm do 610 nm Odpowiada to przesunięciu barwy wi-na z czerwono-purpurowej do purpurowo-czerwonej i mogło być związane z powstałą opalizacją Zaobserwowano w tym przypadku także wzrost jasności Y z 08 do 28 oraz wzrost czystości pobudzenia z 034 do 097 Stabilizacja preparatem Profloc oraz chi-tozanem nie wpłynęła na zmianę wartości dominującej długości fali Spowodowała natomiast wzrost czystości pobudzenia z wartości 034 do 054 i 051 a w przypadku obroacutebki preparatem Profloc także wzrost jasności z 08 do 15 Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie żelatyny i zolu kwasu krzemowego z żelatyną do stabili-zacji czerwonego wina gronowego wpływa na rozjaśnienie barwy W przypadku żela-tyny wartość ta wzrostała średnio z Y = 229 w proacutebce kontrolnej do Y = 56 po obroacuteb-ce natomiast po zastosowaniu zolu kwasu krzemowego z żelatyną do Y = 509 Gűn-ther i Junker [6] zaobserwowali że klarowanie win gronowych żelatyną z zolem kwasu krzemowego wraz z usuwaniem związkoacutew polifenolowych powoduje rozjaśnienie

116 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

barwy o około 25 Pogorzelski i Czyżowska [10] uważają że intensywność barwy oraz zmiany sensoryczne są związane z zawartością związkoacutew polifenolowych Za najważniejsze czynniki mające wpływ na stabilność polifenolową win uznali pH i zawartość SO2 Stwierdzili że w winach wyleżakowanych barwa pochodzi głoacutewnie od produktoacutew kondensacji garbnikoacutew i barwnikoacutew Wzorek i Pogorzelski [19] podda-ją że działanie żelatyny polega na łączeniu się z labilnymi frakcjami polifenoli co prowadzi do ich wytrącania Jednocześnie wytrącanie tych związkoacutew prowadzi do usunięcia brązowego odcienia barwy wywołanego utlenionymi frakcjami garbnikoacutew i barwnikoacutew

W celu określenia czy stosowane preparaty nie powodują wprowadzania pier-wiastkoacutew do wina wykonano oznaczenie zawartości wapnia sodu potasu i magnezu W przypadku wina białego przeprowadzono trzy zaś wina czerwonego jedną serię badań a wyniki przedstawiono w tab 2

W winie białym istotne zmniejszenie zawartości wapnia stwierdzono tylko w przypadku stabilizacji preparatem Profloc Ilość tego pierwiastka zmniejszyła się z 59 mgdm3 do 36 mgdm3 (NIR = 13) W przypadku zastosowania pozostałych środ-koacutew stabilizujących nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości wapnia Zawartość magnezu po zastosowaniu wszystkich środkoacutew nieznacznie wzrosła Zawartość potasu w proacutebce kontrolnej wynosiła 596 mgdm3 W winie stabilizowanym chitozanem a także preparatem Profloc stwierdzono zmniejszenie zawartości potasu odpowiednio o 91 mgdm3 i 44 mgdm3 natomiast obroacutebka żelatyną spowodowała wzrost tego pier-wiastka o 515 mgdm3 Stosowane metody stabilizacji wpłynęły na wzrost zawartości sodu z 32 mgdm3 w winie kontrolnym do 52 mgdm3 w winie stabilizowanym prepara-tem Profloc a także chitozanem oraz do 39 mgdm3 w przypadku klarowania żelatyną (NIR = 65)

W winie czerwonym nastąpił wzrost zawartości wapnia przy zastosowaniu wszystkich metod W przypadku zastosowania żelatyny obserwowano spadek zawarto-ści magnezu potasu i sodu w stosunku do proacutebki kontrolnej Chitozan i preparat Pro-floc nie wpłynęły na zawartość magnezu natomiast spowodowały niewielkie zmniej-szenie zawartości potasu i nieznaczny wzrost ilości sodu Badania wykonane zostały w jednej serii dlatego analiza wynikoacutew może odnosić się tylko do przeprowadzonego doświadczenia

Hashimoto i wsp [7] wykazali że zwiększone ilości potasu magnezu i cynku wpływają na pogorszenie jakości sensorycznej gronowych win białych Podobne wy-niki uzyskali Correa i Polo [3] w przypadku potasu i wapnia a Rodriguez i wsp [11] podają że magnez nadaje winu kwaskowy posmak

T a

b e

l a

1

Wpł

yw s

tabi

liza

cji n

a za

war

tość

wyb

rany

ch s

kład

nikoacute

w w

in (śr

edni

a z

3 se

rii)

In

flue

nce

of s

tabi

liza

tion

on

sele

cted

win

e co

mpo

nent

s co

nten

t (av

erag

e of

3 s

erie

s)

Met

oda

stab

iliz

acji

M

etho

d of

st

abil

izat

ion

Kw

asow

ość

ogoacutel

na

[gd

m3 ]

Tot

al a

cidi

ty

pH

Dom

inując

a dł

ugość

fali

D]

Dom

inan

t w

avel

engt

h

Jasn

ość

[Y]

Bri

ghtn

ess

Czy

stość

pobu

dzen

ia

[Pe]

E

xcit

atio

n pu

rity

Oce

na

sens

oryc

zna

[pun

kty]

S

enso

ric

asse

ssm

ent

Eks

trak

t og

oacutelny

[g

dm

3 ] T

otal

ex

trac

t

Eta

nol

[ob

j]

Eth

anol

[vo

l]

Pop

ioacuteł

[gd

m3 ]

Ash

Alk

alic

zność

popi

ołu

[cm

3 01

M H

2SO

4

g po

pioł

u]

Alk

alin

ity

of a

sh

Wino białe White wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

5 3

55

592

35

013

3

42

184

13

4

13

177

chit

ozan

ch

itos

an

31

369

58

6 37

0

11

392

17

7

119

1

3 19

8

żela

tyna

ge

lati

n 3

1 3

67

587

37

012

3

56

180

12

0

14

190

Pro

floc

3

1 3

65

592

37

011

3

85

170

13

0

13

182

NIR

0

37

005

-

- -

- -

12

- -

PI

- -

- -

- 0

9 1

0 -

09

06

Wino czerwone Red wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

2 3

99

494

08

034

2

0 38

0

126

2

0 19

7

chit

ozan

ch

itos

an

29

400

49

3 1

0 0

51

20

377

11

5

20

244

żela

tyna

ge

lati

n 2

7 4

10

610

28

097

1

87

374

11

1

19

206

Pro

floc

2

8 4

33

492

15

054

1

94

378

11

5

19

249

NIR

0

04

- -

-

- -

05

- -

PI

- 0

05

-

- 0

1 0

3 -

01

04

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 117

T a b e l a 2 Zawartość wybranych pierwiastkoacutew w winach Content of selected elements in wine

Pier

wia

stki

E

lem

ents

Wino białe White wine Wino czerwone Red wine

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

NIR

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc [mgdmsup3]

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc+ [mgdmsup3]

Ca

I 594 566 517 416

13 103 146 125 193 II 585 453 495 308

III 591 521 432 380

śr 590 510 480 360

Mg

I 300 325 325 318

13 67 63 31 65 II 298 331 312 328

III 301 319 324 321

śr 300 325 320 320

K

I 602 503 616 551

44 797 758 556 754 II 591 510 680 554

III 599 495 657 550

śr 596 505 648 552

Na

I 324 481 391 507

65 86 95 57 103 II 323 568 393 525

III 323 540 390 519

śr 320 520 390 520

Stosowane metody stabilizacji nieznacznie wpłynęły na poprawę oceny senso-

rycznej wina białego jednak roacuteżnice nie były statystycznie istotne W przypadku wina czerwonego po klarowaniu nie stwierdzono podwyższenie jego jakości (tab 1)

Spagna i wsp [15] podają że wina gronowe stabilizowane przy użyciu preparatu Profloc charakteryzowały się wyższą jakością w poroacutewnaniu z winami klarowanymi PVPP

W celu określenia wpływu stosowanych metod stabilizacji fizykochemicznej na badane wina przeprowadzono oznaczenia także innych składnikoacutew W badanych wi-

118 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

nach nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego zawartości i alkaliczności popiołu Stwierdzono natomiast niewielki spadek zawartości alkoholu ktoacutery wiązał się z rozcieńczeniem proacutebek wina dodanymi środkami stabilizacyjnymi rozpuszczanymi w roztworze wodnym

Wnioski

1 Możliwe jest wykorzystanie zaroacutewno chitozanu w formie rozpuszczonej jak i preparatu Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego do sta-bilizacji fizykochemicznej wina

2 Przeprowadzanie stabilizacji jest utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter da-wek dla każdego zbiornika produkcyjnego oddzielnie Ponadto istnieje możliwość przeklarowania chitozanem oraz konieczność utrzymywania roztworu chitozanu w temp 80ndash90degC podczas dozowania

3 Zastosowanie do klarowania żelatyny w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego w przypadku win białych dało podobne rezultaty jak zastosowanie chitozanu w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Literatura

[1] Begerow Materiały firmy 2002 [2] Bill R Analytische Aktualitaumlten bei Eiweiszlig Truumlbungen Zeitschr Obst Weinbau 1992 128 (18)

478-481 [3] Correa Y Pola Mc Tratamientos para la estabilizacion de los vinos frente a las precipitaciones

tartaricas Rev Agrog Technol Aliment 1990 30 10-22 [4] Cordonnier R Eacutetude des proteines et de substances azotec Bulletin de LrsquoOIV 1966 39 429

1311- 1316 [5] Guumlnther S Schoumlnen von Fruchtsaumlften (3) Gelatineschoumlnung Fluumlss Obst 1994 61 (12) 573-578 [6] Guumlnther S Junker R Schoumlnen von Fruchtsaumlften (5) Zeitpunkt und Reinerfolge Fluumlss Obst 1995

62 (5) 207-209 [7] Hashimoto Y Nomura T Shipa K Tanaka K Correlation between the contents of various constit-

uents and the grade in quality assessments of wine J Instit Enol ViticulYamanashi Univ 1980 47 102-108

[8] Onsoslashyen E Skaugrud Oslash Metal recovery using chitosan J Chem Technol Biotechnol 1990 49 395-404

[9] PN-89A-86850 Surowce i przetwory z ryb i innych zwierząt wodnych Chitozan [10] Pogorzelski E Czyżowska A Adsorpcja polifenoli w procesie klarowania moszczoacutew win oraz

napojoacutew winopodobnych za pomocą wybranych bentonitoacutew Przem Ferm Owoc Warz 2000 44 (5) 29-31

[11] Rodriguez MS Sotro G Segovia GA Influence of decantation of viura must on the cation con-tent Evolution during wine fermentation and stabilization Food Res Inter 1999 32 (10) 683-689

[12] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 4 lutego 2003 w sprawie szczegoacutelnych rodzajoacutew fermentowanych napojoacutew winiarskich oraz szczegoacutelnych wymagań organoleptycznych fizykochemicznych i chemicznych dla tych napojoacutew (Dz U 2003 r Nr 25 poz 233)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 119

[13] Siebert K J Formation of protein ndash polyphenol phase in beverages J Agric Food Chem 1996 44 (8) 1997-2005

[14] Sigenlton VL Orthofer R Lamuela-Rarentos RM Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocaltau reagent Methods in Enzymology 1999 299 152-178

[15] Spagna G Pifferi PG Rangoni C Mattivi F Nicoloni G Palmonari R The stabilization of white wines by adsorption of phenolic compounds on chitin and chitosan Food Res Inter 1996 29 3-4 241-248

[16] Tsigos I Martinou A Kafetzopoulos D Bouriotis V Chitin deacetylases new versatile tools in biotechnology Trends Biotechnol 2000 18 (7) 3105-3120

[17] Wojtasz-Pająk A Ocena przydatności pancerzy krewetek kraboacutew oraz płytek mątw do produkcji chityny i jej pochodnych III Sympozjum bdquoChitynaChitozanrdquo Morski Instytut Rybacki Gdynia 1992

[18] Wzorek W Bielecka K Wpływ wybranych środkoacutew na stabilizację polifenolową czerwonego wina gronowego Przem Ferm Owoc Warz 1998 42 (6) 24-28

[19] Wzorek W Pogorzelski E Technologia winiarstwa owocowego i gronowego SIGMA ndash NOT Warszawa 1998

AN ATTEMPT TO APPLY CHITOSAN IN A DISSOLVED FORM TO STABILIZE WINES

S u m m a r y

The objective of this paper was to investigate a possibility of applying chitosan in a dissolved form to

stabilize wines and to determine effects of stabilization methods applied on the content of selected com-ponents of wines Red chokeberry and white apple wines from the Polish wineries were used in the exper-iments A low-viscous chitosan and a chitosan in the form of a Profloc preparation (product of a Begerow company) were used as fining agents Gelatine widely used in wine technology was also utilized for comparison The adsorbents were applied in combination with bentonite and soliquid silicic acid In all the methods utilized doses of fining substances applied were determined on the basis of test fining procedu-res Three series of experiments were conducted In the wines analysed substances applied caused a de-crease in the contents of phenolic compounds alcohol and total nitrogen they also produced a slight increase in the pH value and a slight decrease in the total acidity and in the content of elements No statistically significant changes were stated in the content of total extract nor in the amounts of ash and its alkalinity the sensory assessment results did not differ statistically significantly It was found that the dissolved chitosan in combination with bentonite and soliquid silicic acid can be used as a fining agent and it can replace gelatine while stabilizing wines The fact that it is necessary to choose individual doses for each container make it difficult to carry out the entire stabilization process

Key words wine fining methods of stabilization chitosan

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 121 ndash 132

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELISKA

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI

S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono rozwaania nad metodyk pomiaru barwy materiałoacutew niejednorodnych na

przykładzie marchwi Korze marchwi był krojony na kostk o bokach 10 x 10 x 10 mm Pomiaru dokonano na kostkach surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95degC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego Sprawdzano take wpływ rozdrabniania kostek na pomiar barwy Barwa mierzona była w systemie Lab wyliczone zostały indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy DE oraz indeks oacutełtoci YI(313) Wykazano wpływ sposobu przygotowania proacutebek do pomiaru na interpretacj uzyskanych wynikoacutew Przed przystpieniem do pomiaroacutew wyliczono minimaln liczebno proacuteby

Minimalna liczba powtoacuterze przy zakładanym błdzie pomiaru wyniosła od 15 do 36 w zalenoci od mierzonej składowej Stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (p = 005) pomidzy składowymi barwy w kolejnych seriach pomiarowych tych samych kostek marchwi Sposoacuteb przygotowania proacutebek do pomiaru miał wpływ na składowe barwy Blanszowanie kostek a nastpnie ich rozdrabnianie wpłynło na zmniejszenie jasnoci barwy Sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi poddanej suszeniu nie miał duego wpływu na zmian jasnoci barwy Natomiast w przypadku składowych a b oraz indeksu E i YI313 sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi zaroacutewno przed jak i po suszeniu miał znaczcy wpływ na badane parametry

Słowa kluczowe marchew barwa system Lab jako metodyka pomiaru

Wprowadzenie

Pomiar barwy jest jednym z podstawowych parametroacutew w ocenie jakoci produktoacutew i surowcoacutew spoywczych Barwa jest cech fizyczn produktu ktoacutera w zdecydowany sposoacuteb wpływa na pozytywny bd negatywny jego odbioacuter przez konsumenta Moe ona informowa o składzie chemicznym produktu a tym samym o jego przydatnoci do przetwoacuterstwa przechowywania czy transportu Pomiar barwy

Dr in P Zapotoczny Katedra Inynierii Procesoacutew Rolniczych Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 14 10-718 Olsztyn mgr in M Zieliska Katedra Podstaw Techniki

122 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

znajduje zastosowanie take do oceny procesoacutew technologicznych min procesu ekspandowania czy suszenia Aktualnie wyroacutenia si dwie metody opisu barwy a mianowicie ocen sensoryczn oraz pomiar instrumentalny Analiza sensoryczna pomimo zapewnienia powtarzalnych warunkoacutew jej przeprowadzenia przeszkolenia zespołu oceniajcego oraz zastosowania odpowiednich metod moe by obarczona pewnym subiektywizmem Zalet jej jest moliwo opisu barwy na podstawie całej powierzchni produktu co jest szczegoacutelnie wane w przypadku oceny produktoacutew niejednorodnych Metoda instrumentalna jest powtarzalna wystandaryzowana i precyzyjna Wykorzystuje si w niej roacutenego rodzaju spektrofotometry dokonujce pomiaru w wietle odbitym lub przechodzcym Wad metod instrumentalnych jest to e pomiar dotyczy ograniczonej powierzchni proacutebki Jest to szczegoacutelnie widoczne w pomiarach produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej lub roacutenym stopniu wybarwienia powierzchni Strukturalna roacutenorodno owocoacutew i warzyw jest ogromna Roacutenorodna budowa tkanek owocoacutew i warzyw oraz wzgldne proporcje w jakich one wystpuj maj decydujcy wpływ na tekstur barw i inne właciwoci fizyczne oraz determinuj sposoacuteb przetwarzania [4] Rozkład zwizkoacutew chemicznych w tkankach rolinnych jest take nieroacutewnomierny Przykładem moe by zawarto karotenoidoacutew w korzeniu marchwi CzarnieckandashSkubina i Gołaszewska [3] badały zawarto wybranych składnikoacutew chemicznych w marchwi odmiany Perfekcja Autorki wykazały e najwicej karotenoidoacutew znajduje si w korze (172 plusmn 03 mgg) gdzie stanowiły one ok 51 ich całkowitej zawartoci natomiast w rdzeniu i skoacuterce stanowiły odpowiednio 34 i 147

Z powyszych powodoacutew pomiar barwy tego samego materiału biologicznego wykonywany przez roacutenych naukowcoacutew moe si roacuteni Zalee to bdzie w duej mierze od sposobu przygotowania proacuteby do bada (np sposobu rozdrobnienia) oraz sposobu i miejsca dokonania pomiaru (np cz korowa czy rdzeniowa korzenia marchwi)

W instrumentalnych pomiarach wykorzystuje si roacutenego rodzaju modele matematyczne opisujce barw najczciej w postaci punktu o trzech wspoacutełrzdnych Na podstawie rozkładu widma promieniowania ktoacutere zostało odbite od proacuteby program obsługujcy urzdzenie wylicza wspoacutełrzdne barwy w systemie XYZ przy wczeniej ustalonym obserwatorze (10o i 2o) i iluminancji (D65 C A) Na podstawie tych trzech składowych istnieje moliwo wyliczania innych modeli barwy np CIE LCh [20 ]

Aktualnie wielu autoroacutew wykorzystuje system CIE Lab do opisu barwy a tym samym jakoci owocoacutew warzyw i przetworoacutew owocowondashwarzywnych jak te do opisu zmian zachodzcych podczas procesoacutew technologicznych min w marchwi [18] bananach [14] jabłkach [5] gruszkach [8] Stosowanie systemu Lab umoliwia take wyliczanie roacutenych indeksoacutew np ∆E ∆C ∆H [16 2 19 9 6 1 12 8]

Technologii i Gospodarki Energi Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 1 10-718 Olsztyn

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 123

ktoacutere umoliwiaj opisanie zmian barwy jak roacutewnie wskazuj ktoacutere charakterystyki barwy uległy zmianie Ozkan i wsp [15] badali wpływ zawartoci wody na barw suszonej brzoskwini Atrybuty barwy mierzono w 4 punktach 10 owocoacutew brzoskwini Maskan [14] opisał kinetyk zmian barwy owocoacutew kiwi podczas suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego Pomiar barwy dokonywany był na wieym surowcu oraz podczas procesu suszenia Lewicki [11] przedstawił wpływ temperatury suszenia na stabilno barwy cebuli podczas przechowywania wie cebul obierano i cito na plastry o gruboci 3 mm Barw wieej cebuli mierzono bezporednio natomiast po procesie suszenia badano barw proszku w 10 powtoacuterzeniach Krokida i wsp [10] opisali wpływ roacutenych metod suszenia na barw jabłek bananoacutew marchwi i ziemniakoacutew Badaniu poddano proacutebki o kształcie cylindrycznym o rednicy 20divide30 mm i wysokoci 8divide10 mm Zmierzono barw 8 proacutebek po 2 kadego materiału Barwa proacutebki była mierzona w 5 roacutenych miejscach w celu okrelenia rednich wartoci parametroacutew L a b W prezentowanych pracach obserwuje si brak dokładnego opisu metodyki bada Ponadto tak dua roacutenorodno sposobu przygotowania materiału badawczego do pomiaru staje si czynnikiem limitujcym moliwo poroacutewnywania uzyskanych wynikoacutew przez roacutenych autoroacutew

Z powyszego przegldu literatury wynika e w wikszoci prac mało jest informacji o sposobie przygotowania proacuteby do pomiaru doborze sposobu i miejsca pomiaru liczby powtoacuterze jak i analizie błdu Z tego wzgldu istotne wydaje si okrelenie wpływu sposobu przygotowania proacuteby oraz metodyki pomiaru na parametry jakociowe badanego produktu a w dalszym etapie opracowanie jednolitej metodyki pomiaru barwy poszczegoacutelnych grup surowcoacutew spoywczych z uwzgldnieniem materiałoacutew o niejednorodnej strukturze

Celem niniejszej pracy było sprawdzenie a przede wszystkim okrelenie w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki moe wpłyn na interpretacje wynikoacutew pomiaru barwy produktoacutew o niejednorodnej budowie tkankowej

Materiał i metody bada

Materiałem badawczym były korzenie marchwi odmiany Macon pochodzcej z uprawy Zakładu Warzywniczego w Skierniewicach Marchew krojono w plastry o gruboci 10 mm a nastpnie z plastroacutew wykrawano szeciany o wymiarach 10 x 10 x 10 mm Pomiar barwy i analiza statystyczna wynikoacutew przebiegała kilkuetapowo bull etap I polegał na przeprowadzeniu eksperymentu wstpnego polegajcego na

okreleniu minimalnej liczebnoci proacuteby (Nmin) koniecznej do bada zasadniczych Zastosowano nastpujc formuł matematyczn

2

2r

2

min d

StN γge

gdzie

124 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

t ndash warto statystyki testu t Studenta dla okrelonego przyjtego poziomu istotnoci oraz stopni swobody

rS ndash odchylenie standardowe z proacuteby d2 ndash zakładany maksymalny błd pomiaru mierzonej wielkoci Przyjto nastpujce załoenie błd pomiaru = 1 jednostce liczebno proacuteby 15 stopnie swobody 13 zakładany poziom istotnoci p = 005

bull etap II polegał na sprawdzeniu czy w kolejnych seriach pomiarowych rednia warto poszczegoacutelnych składowych barwy tych samych kostek bdzie sobie roacutewna Wykonano sze powtoacuterze zakładajc e kada kostka w kolejnym pomiarze moe mie zmierzon barw innej powierzchni Dokonano pomiaru kostek surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95oC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego

bull etap III obejmował sprawdzenie w jak i sposoacuteb rozdrobnienie kostek wpływa na wyroacutewnanie barwy Kostki surowe jak i suszone rozdrabniane były w młynku laboratoryjnym

bull etap IV polegał na sprawdzeniu w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki wpływa na interpretacj wynikoacutew pomiaru barwy kostek marchwi poddanej suszeniu fluidyzacyjnemu W kadym z etapoacutew pomiar barwy wykonany został spektrofotometrem

MiniScan XE Plus firmy HunterLab obserwatora 10o wiatła znormalizowanego D65 oraz przesłony 8o Barwa została opisana w modelu barwy Lab Na podstawie składowych zostały wyliczone indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy (E) oraz indeks oacutełtoci (YI313) Standardem przy wyliczeniu E był wzorzec barwy białej o parametrach L -94 a- (-095) b 049

W celu poroacutewnania rednich wartoci cechy przeprowadzono jednoczynnikow analiz wariancji przy poziomie istotnoci p = 005 (test Duncana) Analiza statystyczna wynikoacutew została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu Statistica 61

Wyniki i dyskusja

Wyliczenie liczebnoci proacuteby

W tab 1 przedstawiono wyniki oblicze liczebnoci proacuteby W przypadku kadej składowej uzyskano inny wynik minimalnej liczebnoci proacuteby

T a b e l a 1

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 125

Minimalna liczebno proacuteby do pomiaroacutew poszczegoacutelnych składowych barwy The number of samples required for measurement of particulate colour parameters

Statystyki Statistics

[-]

Wyroacutenik barwy Colour

parameters

Liczebno proacuteby wstpnej Number of the

preliminary sample

Zakładany błd pomiaru

Assumed error of the measurement

[-] x rS

Liczebno obliczona

Nmin

L 15 1 6871 182 15

a 15 1 4239 236 26

b 15 1 5415 277 36

x ndash warto rednia mean value rs ndash odchylenie standardowe standard deviation

W zwizku z tym e minimalna liczebno proacuteby do zmierzenia składowej b

wyniosła 36 w dalszych pomiarach za minimaln liczb przyjto pomiary z co najmniej 40 kostek

Pomiar barwy kostek marchwi w szeciu seriach pomiarowych

W wielu badaniach dotyczcych wpływu okrelonego procesu na zmian jakoci produktu spoywczego dokonuje si pomiaru barwy jako jednego z jej wyroacutenikoacutew W wikszoci urzdze mierzcych barw obszar pomiarowy jest niewielki Z tego wzgldu naley si liczy z duym wspoacutełczynnikiem zmiennoci barwy w pomiarze produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Wikszo badaczy zakłada w swoich pomiarach wiadomie a najczciej niewiadomie e pomiar barwy materiałoacutew niejednorodnych w seriach pomiarowych (ten sam niezmieniony produkt) bdzie taki sam W tab 2 zestawiono wyniki bada jakie uzyskano z 6 serii pomiarowych tych samych kostek surowej marchwi przed jak i po procesie suszenia

Na podstawie analizy statystycznej wynikoacutew wykazano e pomimo wykonywania pomiaru tego samego materiału w 6 powtoacuterzeniach uzyskano istotne roacutenice w pomiarze barwy i jej indeksoacutew W opracowaniu wynikoacutew posłuono si kryterium przyjtym przez Midzynarodow Komisj Owietleniow CIE [7] Według tego kryterium sklasyfikowane s bezwzgldne roacutenice barw E adekwatnie do postrzegania barw przez człowieka Przyjto e bezwzgldne roacutenice barw pomidzy 0 i 2 s nierozpoznawalne od 2 do 35 rozpoznawalne przez niedowiadczonego obserwatora natomiast powyej 35 obserwuje si wyrane odchylenie barwy W przypadku marchwi surowej roacutenice pomidzy najwiksz a najmniejsz wartoci indeksu E wynosiły 864 jednostki Znaczn roacutenic tj 1559 jednostek zaobserwowano roacutewnie w indeksie YI313 Mniejsze roacutenice pomidzy rednimi wystpowały w marchwi suszonej Roacutenica pomidzy najmniejsz a najwiksz wartoci indeksu E wynosiła 332

126 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

T a b e l a 2 Wartoci rednie składowych barwy tych samych kostek marchwi uzyskane z szeciu serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Gru

pa

Gro

up

Lic

zebn

o

proacute

by

Num

ber o

f the

sa

mpl

e

x S x S x S x S x S

Mks-1 43 6882A 167 4239A 216 5427D 282 7354D 351 14084D 682

Mks-2 43 6891A 211 4032B 345 5108B 439 7000B 516 13478B 987

Mks-3 43 6974AB 247 3913B 372 4951AB 459 6787AB 568 13062AB 1101

Mks-4 43 6959AB 221 3916B 289 4948AB 336 6791AB 413 13085AB 828

Mks-5 43 6961AB 234 3893BC 353 4886A 534 6734A 603 12970A 1162

Mks-6 43 7003B 189 3763C 319 4676C 426 6490C 486 12525C 949

Mks70-1 43 7116AB 450 1726AB 425 1601AB 488 3317AB 749 5358AB 1618

Mks70-2 43 6981AB 424 1836A 470 1726AB 524 3534A 760 5797AB 1735

Mks70-3 43 7093AB 455 1760AB 478 1635AB 531 3369AB 803 5477AB 1776

Mks70-4 43 6988AB 399 1847A 462 1699AB 496 3521AB 733 5754AB 1694

Mks70-5 43 6931B 429 1918A 398 1811B 460 3649A 702 6087B 1554

Mks70-6 43 7170A 430 1625B 396 1508A 427 3182B 677 5031A 1446

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube 16 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition minus

X ndash warto rednia mean value S ndash błd standardowy redniej standard error of the mean value L ndash jasno lightness a ndash oacutełto yellowness b ndash czerwono redness E ndash bezwzgldna roacutenica barwy Hunter Lab total colour difference YI313 ndash indeks oacutełtoci Yellowness index

Wyniki uzyskanych pomiaroacutew nakazuj zwroacutecenie wikszej uwagi na metodyk

pomiaru barwy produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Szczegoacutelnie istotny bdzie właciwy doboacuter liczebnoci proacuteby przede wszystkim w przypadku poroacutewnywania roacutenych odmian tego samego gatunku kiedy roacutenice w barwie s niewielkie

Nastpnie został sprawdzony wpływ procesu blanszowania na barw marchwi W tab 3 przedstawiono wartoci rednie i wyniki analizy wariancji pomiaru barwy marchwi ktoacutera została poddana blanszowaniu a nastpnie suszeniu

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 127

T a b e l a 3

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi blanszowanej uzyskane z trzech serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean of colour parameters and indices of particulate experimental row for blanched carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Liczebno proacuteby

Number of the sample

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-] Grupa Group

N x S x S x S x S x S

Mkb-1 45 6692A 164 4339A 243 5659A 233 7649A 326 14690A 665

Mkb-2 45 6670A 151 4327A 254 5617A 303 7619A 382 14658A 737

Mkb-3 45 6730A 170 4308A 302 5629A 389 7596A 478 14561A 897

Mkb70-1 45 7121A 541 1883A 612 1990A 733 3598A 1063 6279A 2366

Mkb70-2 45 7098A 497 1944A 619 2023A 719 3664A 1034 6415A 2325

Mkb70-3 45 7120A 402 1882A 483 1982A 645 3596A 848 6230A 1918

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried 13 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition

W zwizku z tym e ju wyniki trzech grup pomiarowych wykazywały

wyroacutewnanie barwy w poszczegoacutelnych wariantach wykonano tylko trzy serie oznacze Wartoci rednie kadego wyroacutenika barwy niezalenie od serii pomiarowej nie roacuteniły si statystycznie istotnie przy zakładanym poziomie istotnoci Roacutenica pomidzy minimaln a maksymaln redni bezwzgldnej roacutenicy barwy E wynosiła 053 jednostki w kostkach surowych poddanych procesowi blanszowania natomiast 068 w kostce poddanej procesowi blanszowania i suszenia co mona uzna za niezauwaaln roacutenic Take wartoci pozostałych składowych barwy w poszczegoacutelnych seriach pomiarowych nie roacuteniły si statystycznie istotnie

Pomiar barwy proacutebek rozdrobnionych

W tab 4 zestawiono wartoci rednie uzyskane z pomiaru barwy we wszystkich badanych grupach dowiadczalnych Dodatkowo przedstawiono wspoacutełczynniki zmiennoci obliczone z roacutewnania

100xS

v sdot= gdzie

v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci

128 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

S ndash błd standardowy redniej x ndash warto rednia mierzonego parametru

T a b e l a 4

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi zroacutenicowanych sposobem obroacutebki oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row for carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Grupa Group

Lic

zebn

o

proacuteb

y N

umbe

r of t

he

sam

ple

Stat

ysty

ki

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

x 6945A 3958A 4997C 6857C 13196C Mks 258

S v 216 311 349 882 475 951 559 815 107 811

x 6697B 4325B 5635B 7621B 14636B Mkb 129

S v 163 243 266 615 313 555 398 522 769 525

x 4940C 2416C 2853A 5838A 10648A Mrs 45

S v 084 170 089 368 132 463 089 152 336 316

x 4729D 2289D 2865A 5953A 10767A Mrb 45

S v 031 066 062 271 081 283 058 097 232 215

x 7045A 1787A 1665C 3431A 5589A Mks70 258

S v 435 617 446 2496 494 2967 748 2180 1662 2974

x 7113A 1902A 1998B 3619A 6308B Mkb70 129

S v 482 678 573 3013 696 3483 982 2713 2202 3491

x 6586B 2938C 3148A 5169B 9901C Mrs70 45

S v 039 059 031 106 027 086 044 085 096 097

x 7100A 2182D 3004A 4383C 8312D Mrb70 45

S v 067 094 052 238 056 186 075 171 154 185

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci coefficient of variance

Rozdrobnienie kostek miało wpływ na zmian barwy rednie wartoci składowych barwy roacuteniły si statystycznie istotnie pomidzy proacutebami rozdrobnionymi a całymi kostkami Rozdrobnienie spowodowało e barwa proacuteby stała si ciemniejsza Roacutenica pomidzy wartociami parametru L uzyskanymi z marchwi rozdrobnionej i nierozdrobnionej wynosiła 20 jednostek Podobn sytuacj

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 129

zaobserwowano w przypadku parametru a i b gdzie wartoci uzyskane po procesie rozdrabniania były 2-krotnie nisze w poroacutewnaniu z materiałem wyjciowym

Natomiast rozdrabnianie proacutebek przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie wartoci rednich pomiaroacutew barwy marchwi blanszowanej i nieblanszowanej Roacutenica pomidzy wartociami indeksu E wynosiła tylko 115 jednostek a indeksu YI313 119 jednostek Wspoacutełczynnik zmiennoci zmniejszył si 3-4 krotnie

W tab 5 przedstawiono uzyskane roacutenice barwy pomidzy marchwi surow a suszon w zalenoci od sposobu przygotowania proacutebki do pomiaru Rozpito uzyskanych wynikoacutew składowej L w zalenoci od grupy dowiadczalnej wynosiła od 1 do 2371 jednostek Tak dua roacutenica spowodowana była tym e rozdrobnienie wpłynło na zmian jasnoci z 6945 do 4729 jednostek Podobne rozpitoci zanotowano w pozostałych składowych barwy odpowiednio w a od 107 do 2171 oraz b od 139 do 3637 Wartoci indeksu E wahały si od 669 do 4002 w zalenoci od grupy dowiadczalnej Wyniki te dowodz jak roacutena mogła by interpretacja wynikoacutew w zalenoci od sposobu przygotowania proacuteby a tym samym moliwo błdnego wnioskowania Przykładem na powysze stwierdzenie moe by analiza składowej jasnoci (L) W przypadku pomiaru barwy kostek nieblanszowanych i nierozdrobnionych mona sformułowa wniosek e proces suszenia nie wpłynł istotnie na zmian jasnoci (zmiana wynosi 1 jednostk) Natomiast gdyby t sam marchew blanszowa i podda suszeniu roacutenica jasnoci wyniesie ju 416 jednostki a w blanszowanej i rozdrobnionej a 23 71 jednostki Przytoczony przykład potwierdza obserwacj e roacuteny sposoacuteb przygotowania proacutebek prowadzi do odmiennych wnioskoacutew co do wpływu procesu suszenia na zmian barwy kostek marchwi

Istotna jest take analiza wielkoci odchylenia standardowego oraz wspoacutełczynnika zmiennoci Wielko tych statystyk bdzie miała wpływ na wielko proacuteby Proces rozdrobnienia (tab 4) znaczco wpłynł na ujednolicenie proacuteby a tym samym na zmniejszenie wartoci wspoacutełczynnika zmiennoci

Po przeanalizowaniu powyszych danych naleałoby zastanowi si jak przygotowa proacutebk do pomiaru barwy oraz jaka powinna by liczebno proacuteby aby wynik był reprezentatywny dla populacji Autorzy sugeruj aby na wstpie oceni jednorodno materiału ktoacutery ma by poddany badaniom W przypadku produktoacutew jednorodnych proacutebek nie trzeba rozdrabnia Natomiast produkty niejednorodne a takie najczciej wystpuj w przemyle owocowo-warzywnym naleałoby wstpnie rozdrabnia Mona take zwikszy liczb powtoacuterze Jak wynika z przedstawionych bada liczba ta powinna by kilkakrotnie wiksza od przeprowadzonej w dowiadczeniu Przed przystpieniem do bada naley take zastanowi si nad celem przeprowadzanego pomiaru barwy Chcc wykaza wpływ okrelonego procesu na

130 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

zmian barwy sposoacuteb przygotowania proacuteby nie bdzie miał decydujcego znaczenia Bezwzgldna roacutenica barwy oraz indeks oacutełtoci bdzie na tyle duy e moliwe bdzie zaobserwowanie wpływu procesu na zmian barwy Problem moe nastpi woacutewczas gdy badania bd dotyczyły roacutenic pomidzy dwoma grupami dowiadczalnymi poddanymi okrelonemu procesowi technologicznemu W takim przypadku ewentualne roacutenice lub ich brak mog by spowodowane niewłaciw metodyk pomiaru (tabela 2 3 5)

T a b e l a 5 Składowe barwy oraz indeksy poszczegoacutelnych grup dowiadczalnych kostek marchwi poddanych procesowi suszenia The comparison mean values of colour parameters and indices of particulate experimental groups for dried carrot cubes

Wyroacutenik barwy Colour parameters Grupa

Group

Statystyka

Statistics L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Mks 1x 6945 3958 4997 6857 13196

Mks70 2x 7045 1787 1665 3431 5589

Roacutenica ( 1x - 2x ) -100 2171 3332 3426 7607

Mkb 1x 6697 4325 5635 7621 14636

Mkb70 2x 7113 1902 1998 3619 6308

Roacutenica ( 1x - 2x ) -416 2423 3637 4002 8328

Mrs 1x 4940 2416 2853 5838 10648

Mrs70 2x 6586 2938 3148 5169 9901

Roacutenica ( 1x - 2x ) -1646 -522 -295 669 747

Mrb 1x 4729 2289 2865 5953 10767

Mrb70 2x 7100 2182 3004 4383 8312

Roacutenica ( 1x - 2x ) -2371 107 -139 157 2455

Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 131

Wnioski

1 Kostki marchwi poddane procesowi blanszowania charakteryzowały si wyroacutewnan barw w poroacutewnaniu z kostkami nieblanszowanymi

2 Rozdrobnienie kostek spowodowało zmniejszenie jasnoci barwy badanego materiału zmian jej odcienia i nasycenia

3 Rozdrobnienie kostek blanszowanych jak i nieblanszowanych przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie barwy marchwi rozdrobnionej Praca sfinansowana ze rodkoacutew Komitetu Bada Naukowych projekt badawczy

nr 2 P06T 024 26

Literatura

[1] Ahmed J Shivhare US Raghavan GSV Color degradation kinetics and rheological characteristics of onion puree Transactions of ASAE 2001 44 1 95ndash98

[2] Avila IMLB Silva CLM Modelling kinetics of thermal degradation of colour in peach puree J Food Eng 1999 39 161-166

[3] CzarnieckandashSkubina E Gołaszewska B Wpływ procesu kulinarnego na jako wybranych warzyw ywno Nuka Technologia Jako 2001 2 (27) 103 ndash 116

[4] Duckworth RB Fruits and vegetables Pergamon Press London 1966 [5] Feng H Tang J Microwave finish drying of diced apples in a spouted bed J Food Sci 1998 63

679-683 [6] Gunawan MI Barringer SA Green colour degradation of blanched broccoli (Brassica oleracea)

due to acid and microbial growth J Food Process Pres 2000 24 253-263 [7] Heidelberg - Anonim Barwa i jako Heidelberg Druckmaschinen AG Kurfursten-Anlage 1999 s

52-60 [8] Ibarz A Pagan J Garza S Kinetic models for colour changes in pear puree during heating at

relatively high temperatures J Food Eng 1999 39 415ndash422 [9] Kidmose U Hansen M The influence of postharvest storage temperature and duration on quality of

cooked broccoli florets J Food Quality 1999 22 135-146 [10] Krokida MK Maroulis ZB Saravacos GD The effects of the method of drying on the colour of

dehydrated products Inter J Food Sci Technol 2001 36 53-59 [11] Lewicki PP Pomaraska-Łazuka W Witrowa-Rajchert D Nowak D Effect of mode of drying on

storage stability of colour of dried onion Pol J Food Nutr Sci 1998 4 (748) 701-706 [12] Lozano JE Ibarz A Colour changes in concentrated fruit pulp during heating at high temperatures

J Food Eng 1997 31 365-373 [13] Maskan M Microwaveair and microwave finish drying of banana J Food Eng 2000 44 71-78 [14] Maskan M Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying J Food

Eng 2001 48 169-175 [15] Ozkan M Kirca A Cemeroglu B Effect of moisture content on CIE color values in dried apricots

European Food Res Techn 2003 216 217-219 [16] Shin S Bhowmik SR Thermal kinetics of color changes in pea puree J Food Eng 1995 24 77-

86 [17] Sikorski ZE (pod red) Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT

Warszawa 1994

132 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

[18] Skrede G Nilsson A Baardseth P Rosenfeld HJ Enersen G Slinde E Evaluation of carrot varieties for production of deep fried carrot chipsndashIII Carotenoids Food Res Int 1997 30 1 73-81

[19] Tijskens LMM Schijvens EPHM Biekman ESA Modelling the change in colour of broccoli and green beans during blanching Innovative Food Sci Emerging Technologies 2001 2 303-313

[20] httpwwweasyrgbcom

DISCUSSION ABOUT A MEASUREMENT OF COLOUR OF CARROT

S u m m a r y

This paper shows a careful examination and discussion about a measurement of colour of inhomogeneous biological materials An example of such materials is a carrot Samples were cut into 10 mm cubes An instrumental method for determining the changes in colour of raw blanched and dried carrots is used in this paper The fluidized bed drying was used as a method of food preservation The samples which were used to drying were divided into two parts blanched or unblanched The drying process was carried out under specific operating conditions 70oC and the mean of air velocity 45 ms The blanching operation was carried out for 4 minutes in boiling water The parameters L a b were applied to colour description In an instrumental evaluation of colour and description of differences between the samples the following indices can be calculated and expressed in the form of ∆E (total colour difference) YI (313) (index of yellowness) This paper shows the influence of sample preparation on measurement of carrot colour The results of this study show that the sample preparation is an important and significant step in colour measurement and how it could influence on interpretation of obtained experimental results Previously to samples preparation the number of repetition was calculated The minimum number of repetition was from 15 to 36 on the accepted error of measurement level It depends on measurement constituents There were observed statistical differences (p = 005) between measurement constituents in the following series of the same carrot cubes measurement It was observed that the way of sample treatment had a significant influence on constituents of colour The blanching operation of carrot cubes and further coarse grinding had a significant influence on lightness deterioration The way of sample treatment before drying is irrelevant and not significant for lightness Moreover the way of sample treatments (blanching powdering) had a significant influence on parameter a b and indices E YI313 The way of sample treatment may play an important role for further interpretation of obtained experimental results what is shown in discussion

Key words carrot colour system Lab quality methodology of measurement

  • 0_Spis_tresci
  • 01_Nowak
  • 02_Kaczmarek
  • 03_Pudyszak
  • 04_Lewandowicz
  • 05_Krzyzaniak
  • 06_Golubowska
  • 07_Cichosz
  • 08_Czaczyk
  • 09_Dluzewska
  • 10_Wzorek
  • 11_Zapotoczny
    • ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages None Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Error CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy CMYK DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments true PreserveOverprintSettings true StartPage 1 SubsetFonts true TransferFunctionInfo Apply UCRandBGInfo Preserve UsePrologue false ColorSettingsFile () AlwaysEmbed [ true ] NeverEmbed [ true ] AntiAliasColorImages false CropColorImages true ColorImageMinResolution 300 ColorImageMinResolutionPolicy OK DownsampleColorImages true ColorImageDownsampleType Bicubic ColorImageResolution 300 ColorImageDepth -1 ColorImageMinDownsampleDepth 1 ColorImageDownsampleThreshold 150000 EncodeColorImages true ColorImageFilter DCTEncode AutoFilterColorImages true ColorImageAutoFilterStrategy JPEG ColorACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt ColorImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000ColorACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000ColorImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasGrayImages false CropGrayImages true GrayImageMinResolution 300 GrayImageMinResolutionPolicy OK DownsampleGrayImages true GrayImageDownsampleType Bicubic GrayImageResolution 300 GrayImageDepth -1 GrayImageMinDownsampleDepth 2 GrayImageDownsampleThreshold 150000 EncodeGrayImages true GrayImageFilter DCTEncode AutoFilterGrayImages true GrayImageAutoFilterStrategy JPEG GrayACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt GrayImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000GrayACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000GrayImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasMonoImages false CropMonoImages true MonoImageMinResolution 1200 MonoImageMinResolutionPolicy OK DownsampleMonoImages true MonoImageDownsampleType Bicubic MonoImageResolution 1200 MonoImageDepth -1 MonoImageDownsampleThreshold 150000 EncodeMonoImages true MonoImageFilter CCITTFaxEncode MonoImageDict ltlt K -1 gtgt AllowPSXObjects false CheckCompliance [ None ] PDFX1aCheck false PDFX3Check false PDFXCompliantPDFOnly false PDFXNoTrimBoxError true PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXSetBleedBoxToMediaBox true PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXOutputIntentProfile () PDFXOutputConditionIdentifier () PDFXOutputCondition () PDFXRegistryName () PDFXTrapped False CreateJDFFile false Description ltlt ARA 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 BGR ltFEFF04180437043f043e043b043704320430043904420435002004420435043704380020043d0430044104420440043e0439043a0438002c00200437043000200434043000200441044a0437043404300432043004420435002000410064006f00620065002000500044004600200434043e043a0443043c0435043d04420438002c0020043c0430043a04410438043c0430043b043d043e0020043f044004380433043e04340435043d04380020043704300020043204380441043e043a043e043a0430044704350441044204320435043d0020043f04350447043004420020043704300020043f044004350434043f0435044704300442043d04300020043f043e04340433043e0442043e0432043a0430002e002000200421044a04370434043004340435043d043804420435002000500044004600200434043e043a0443043c0435043d044204380020043c043e0433043004420020043404300020044104350020043e0442043204300440044f0442002004410020004100630072006f00620061007400200438002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020043800200441043b0435043404320430044904380020043204350440044104380438002egt CHS ltFEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002gt CHT ltFEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002gt CZE 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 DAN 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 DEU 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 ESP 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 ETI ltFEFF004b00610073007500740061006700650020006e0065006900640020007300e4007400740065006900640020006b00760061006c006900740065006500740073006500200074007200fc006b006900650065006c007300650020007000720069006e00740069006d0069007300650020006a0061006f006b007300200073006f00620069006c0069006b0065002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740069006400650020006c006f006f006d006900730065006b0073002e00200020004c006f006f0064007500640020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065002000730061006100740065002000610076006100640061002000700072006f006700720061006d006d006900640065006700610020004100630072006f0062006100740020006e0069006e0067002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020006a00610020007500750065006d006100740065002000760065007200730069006f006f006e00690064006500670061002e000d000agt FRA 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 GRE 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 HEB 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 HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 50 i kasnijim verzijama) HUN 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 ITA 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 JPN ltFEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002gt KOR ltFEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002egt LTH 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 LVI 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 NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 50 en hoger) NOR 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 POL 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 PTB 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 RUM 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 RUS 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 SKY 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 SLV 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 SUO 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 SVE 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 TUR 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 UKR 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors ConvertToCMYK DestinationProfileName () DestinationProfileSelector DocumentCMYK Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure false IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles false MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector DocumentCMYK PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged UntaggedRGBHandling UseDocumentProfile UseDocumentBleed false gtgt ]gtgt setdistillerparamsltlt HWResolution [2400 2400] PageSize [498898 708661]gtgt setpagedevice

Page 3: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA

Redaktor naczelny prof dr hab Tadeusz Sikora telfax 012 293-50-54 Sekretarz redakcji dr Ewa Ślawska tel 012 662-51-61 e-mail ewaslawskawppl Redaktorzy prof dr hab Bohdan Achremowicz prof dr hab Włodzimierz Grajek prof dr hab Danuta Kolożyn-Krajewska prof dr hab Bogusław Kroacutel prof dr hab Krzysztof Krygier prof dr hab Stefan Ziajka prof dr hab Mieczysław Pałasiński dr Teresa Woźniakiewicz Stali wspoacutełpracownicy prof dr hab Teresa Fortuna (Krakoacutew) prof dr hab Jacek Kijowski (Poznań) dr Grażyna Morkis (Warszawa) dr hab inż Stanisław Popek (Krakoacutew) prof dr hab Maria Soral-Śmietana (Olsztyn)

RADA PROGRAMOWA prof dr Antoni Rutkowski (przewodniczący) dr hab Kazimierz Dąbrowski (sekretarz) prof dr hab Zbigniew Duda prof dr hab Nina Baryłko-Pikielna prof dr hab Janusz Czapski prof dr hab Mirosław Fik prof dr hab Joacutezef Fornal prof dr hab Roman A Grzybowski prof dr hab Jan Kisza prof dr hab Henryk Kostyra prof dr hab Andrzej Lenart prof dr hab Helena Oberman prof dr hab Zdzisław E Sikorski prof dr hab Stanisław Tyszkiewicz RADA KONSULTACYJNA prof dr Henryk Daun (USA) prof dr Jerzy Jankun (USA) dr Joacutezef Korolczuk (Francja) prof dr Marian Naczk (Kanada) prof dr Jan Pokorny (Czechy) prof dr Roman Przybylski (Kanada) dr Andrzej Sośnicki (USA) dr Leszek Stepaniak (Norwegia) dr Alina Surmacka-Szcześniak (USA) dr John Wojciak (Kanada) WYDAWCA POLSKIE TOWARZYSTWO TECHNOLOGOacuteW ŻYWNOŚCI WYDAWNICTWO NAUKOWE PTTŻ

W latach 1994-1999 wydawcą kwartalnika był Oddział Małopolski PTTŻ

copy Copyright by Polskie Towarzystwo Technologoacutew Żywności Krakoacutew 2005

Printed in Poland

Wydawanie publikacji dofinansowane przez Komitet Badań Naukowych

ISSN 1425-6959 ISBN 83-89541-37-8

ADRES REDAKCJI

31-425 KRAKOacuteW AL 29 LISTOPADA 46

SKŁAD I DRUK

Wydawnictwo Naukowe bdquoAkapitrdquo Krakoacutew

telfax (012) 280-71-51 wwwakapitkrakoacutewpl e-mail wnakapitkrakowpl

ISSN 1425-6959 ISBN 83-89541-37-8

Warunki prenumeraty

Szanowni Państwo uprzejmie informujemy że przyjmujemy zamoacutewienia na prenumeratę naszego kwartal-nika zaroacutewno od Czytelnikoacutew indywidualnych jak i od instytucji co powinno Państwu zapewnić bieżące otrzymywanie kolejnych wydawanych przez nas numeroacutew Szczegoacutełowe informacje znajdują się na stronie wwwpttzorg

Zamoacutewienia na prenumeratę jak i na poszczegoacutelne numery prosimy kierować na adres

Wydawnictwo Naukowe PTTŻ

31-425 Krakoacutew Al 29 Listopada 46

Nr konta Deutsche Bank Oddz w Krakowie

70 1910 1048 0009 1444 1121 0001

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 5 - 17

MARZENA NOWAK

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA

S t r e s z c z e n i e Krucho misa oraz czynniki na ni wpływajce od dawna s przedmiotem bada Istnieje kilka

teorii wyjaniajcych proces kruszenia misa Za najbardziej prawdopodobn uznana została kalpainowa teoria tenderyzacji Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain i im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si Warunki w jakich enzymy te wykazuj aktywno s zblione do warunkoacutew panujcych w tkance miniowej po mierci zwierzcia Na aktywno kalpain w misie działaj zaroacutewno czynniki przyyciowe w tym genetyczne jak i pomiertne

Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa

W artykule scharakteryzowano kalpainy i opisano niektoacutere z czynnikoacutew wpływajcych na ich aktywno

Słowa kluczowe kalpainy kruszenie misa (tenderyzacja)

Wprowadzenie

Wikszo konsumentoacutew uwaa krucho za najwaniejsz cech jakociow misa Jednak wyprodukowanie misa kruchego o okrelonym standardzie jest bardzo trudne ze wzgldu na niewyjaniony dotd mechanizm jego kruszenia [30] Konieczne jest wic zrozumienie tego mechanizmu aby mona było sterowa procesem kruszenia [29]

Istnieje due zroacutenicowanie jakoci misa zaroacutewno pomidzy roacutenymi gatunkami zwierzt jak i w obrbie tego samego gatunku Jako misa jest zalena take od warunkoacutew rodowiska i od płci zwierzcia [33]

Mgr in M Nowak Katedra Przetwoacuterstwa Produktoacutew Zwierzcych Akademia Rolnicza Al 29 Listopada 54 31-425 Krakoacutew

6 Marzena Nowak

W celu poprawy kruchoci konieczne jest przechowywanie misa post mortem przez okres od kilkunastu godzin do kilku tygodni w temperaturze 3ndash5oC Taki okres nazywany jest dojrzewaniem Podczas dojrzewania zachodzi proces tenderyzacji ktoacutery zaley od warunkoacutew chłodzenia rodzaju minia oraz gatunku zwierzcia Prawdopodobnie roacutenice te s spowodowane działalnoci kalpain w misie Mog by take wynikiem stopnia zesztywnienia minia po mierci zwierzcia ktoacutere przebiega znacznie szybciej w misie drobiowym ni w wołowinie [43] Czas dojrzewania wołowiny wynosi 2ndash4 tygodni wieprzowiny 6ndash10 dni a drobiu 05ndash1 dnia [46 55]

Teorie dotyczce procesu kruszenia misa

Obecnie istniej dwie głoacutewne teorie dotyczce procesu tenderyzacji misa Jedn z nich jest bdquowapniowa teoria tenderyzacjirdquo proponowana przez Takahashiego [55] Według tej teorii jony wapnia bezporednio działajce na włoacutekna miniowe przyczyniaj si do kruszenia misa podczas dojrzewania poubojowego Osłabienie linii Z nastpuje w wyniku odłczania si fosfolipidoacutew pod wpływem przyłczajcych si do nich jonoacutew wapnia Rozpuszczalno fosfolipidoacutew zmienia si pod wpływem tych jonoacutew Według teorii Takahashiego [55] rozpad titiny zachodzi nawet wtedy gdy w roztworze znajduj si jednoczenie jony wapnia i inhibitory proteaz Niezbdna ilo wapnia w komoacuterce konieczna do spowodowania widocznych zmian w kruchoci misa wynosi 01 mM Zmiany te nie s zalene od pH minia ani od temperatury [53] Jednak wielu naukowcoacutew twierdzi e za proces kruszenia misa odpowiedzialny jest zaleny od stenia jonoacutew wapnia system kalpainowy [7 29 42] Kalpainy uznano za jeden z moliwych czynnikoacutew przyczyniajcych si do kruszenia misa poniewa s umieszczone w obrbie komoacuterek tkanki miniowej maj dostp do substratu maj zdolno hydrolizowania białek degradowanych podczas dojrzewania misa post mortem Przeprowadzono wiele bada ktoacutere dowiodły e kalpainowy system proteolityczny jest odpowiedzialny za proces tenderyzacji Niektoacutere z dowodoacutew to przyspieszenie proteolizy post mortem po inkubacji kawałkoacutew minia w roztworze jonoacutew wapnia i zatrzymanie proteolizy po inkubacji z chelatorami jonoacutew wapnia [28] blokowanie proteolizy i tenderyzacji misa po wstrzykniciu chlorku cynku potencjalnego inhibitora kalpain [58]

Do niedawna istniała teoria e do tenderyzacji mog przyczynia si roacutewnie katepsyny ndash proteolityczne enzymy lizosomalne Powodem odrzucenia tej teorii jest fakt e maj one moliwo rozkładu miozyny aktyny i α-aktyniny [59] podczas gdy w czasie normalnego dojrzewania misa niewielka ilo tych białek jest degradowana [42] Ponadto s one umieszczone w lizosomach i nie ma dowodu na to e po mierci zwierzcia nastpuje ich uwolnienie [30] Innym systemem funkcjonujcym w komoacuterce jest multikatalityczny kompleks proteolityczny (MCP) Jednak kompleks ten działa na białka ktoacutere nie s rozkładane podczas procesu dojrzewania Dlatego te enzymoacutew tego kompleksu nie uznano za przyczyniajcych si do tenderyzacji misa [30]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 7

Charakterystyka kalpain

Kalpainy (E C 342217) s wewntrzkomoacuterkowymi aktywowanymi przez jony wapnia neutralnymi proteinazami i zaklasyfikowane zostały do grupy cysteinowych endopeptydaz Znajduj si one we wszystkich komoacuterkach krgowcoacutew w miniu wystpuj w cytoplazmie [8] Głoacutewnymi komponentami systemu kalpainowego s micro-kalpaina m-kalpaina microm kalpaina oraz ich specyficzny inhibitor kalpastatyna Kalpastatyna hamuje tylko aktywno kalpain nie działa na inne proteazy cysteinowe Moe ona wystpowa w kilku roacutenych izoformach ktoacutere maj jedn trzy lub cztery domeny i roacutene N-terminalne sekwencje [15] Jest to białko o masie czsteczkowej 60middot103-70middot103 Da Ma ona cztery miejsca inhibitorowe o powtarzajcej si strukturze 130-aminokwasowej Wie si ona z kalpain w obecnoci jonoacutew wapnia Kalpastatyna jest roacutewnie substratem kalpainy Powstajce w wyniku hydrolizy peptydy maj nadal zdolno hamowania aktywnoci kalpainy [22] Istnieje take tzw kalpaina 3 (p94) ktoacutera przez długi czas nie mogła by analizowana ze wzgldu na szybk autoliz w warunkach in vitro a take dlatego e jest zwizana z titin ktoacutera prawdopodobnie reguluje jej aktywno [48] Opinie dotyczce roli kalpainy p94 w procesie tenderyzacji nie s jednoznaczne Parr i wsp [40] nie zauwayli wpływu kalpainy p94 na krucho misa Natomiast Illian i wsp [21] stwierdzili wyrany zwizek pomidzy zawartoci kalpainy 3 a wzgldn szybkoci tenderyzacji Stwierdzili oni wan rol micro-kalpainy i kalpainy 3 w procesie tenderyzacji misa

Odkryto take inne specyficzne kalpainy tkankowe (nCl-2 n-Cl-3 n-Cl-4) i nietypowe jak kalpainy 5 6 10 Prawdopodobnie istnieje jeszcze wiele innych niewyizolowanych dotychczas kalpain [15 35 49 51] Nietypowe kalpainy odkryto głoacutewnie w takich organizmach jak insekty drode grzyby Ich nietypowo polega na tym e maj one domen o masie około 30middot103 Da podobn bardziej do duej podjednostki kalpain ssakoacutew ni do proteinaz takich jak papaina czy katepsyny a pozostałe domeny s prawdopodobnie odpowiedzialne za specyficzne funkcje jakie mog spełnia [49] Najnowszym odkryciem jest kalpaina C ktoacutera została wyodrbniona podczas bada Drosophila melanogaster i ktoacutera prawdopodobnie jest nieaktywna katalitycznie [50]

Najbardziej znanymi i najczciej badanymi s micro- i m-kalpaina Nazwy micro- i m-kalpainy pochodz od stenia jonoacutew wapnia wymaganego do ich aktywacji micro-kalpaina wymaga 3ndash50 microM a m-kalpaina 04ndash08 mM wapnia do osignicia połowy aktywnoci maksymalnej Stenie jonoacutew wapnia w ywym miniu wynosi 02 microM [32] i jest to poziom duo niszy ni ten wymagany do aktywacji micro-kalpain Jednak po uboju stenie wolnego wapnia w komoacuterce zwiksza si i wynosi 100 microM [24] W celu zapocztkowania procesu autolizy in vitro (czyli do uaktywnienia) konieczne jest stenie jonoacutew wapnia wynoszce 100 microM ale poziom ten zmniejsza obecno fosfolipidoacutew lub membran plazmowych [6] Hopkins i Thompson [17] wykazali e

8 Marzena Nowak

stenie jonoacutew wapnia po uboju w momencie osignicia pH 55 w owczych miniach m longissimus lumborum i m longissimus thoracis wynosiło 110 microM co jest wartoci wystarczajc do aktywacji micro-kalpainy

Obie kalpainy (micro- i m-kalpaina) zostały oczyszczone i wyodrbnione z wielu roacutedeł chocia adna nie została wykrystalizowana S to heterodimery składajce si z duej podjednostki (80middot103 Da jednostka regulacyjna) i małej podjednostki (30middot103 Da) Dua podjednostka micro-kalpainy jest w 50 homologiczna z du podjednostk m-kalpainy natomiast małe podjednostki s identyczne u obu kalpain [8 27] Podjednostka - i m-kalpainy o wielkoci 80middot103 Da moe by podzielona na cztery domeny Domena I jest kroacutetkim fragmentem wprowadzajcym i działa jako inhibitor aktywnoci proteolitycznej Domena II reprezentuje odległ podobn do papainy cz typow dla proteinaz cysteinowych Domena III nie jest homologiczna z adnym innym białkiem Analiza strukturalna wskazuje e domena III fizycznie asocjuje si z domen II Domena IV wie jony wapnia i została wyodrbniona jako rozpoznajca substrat ma ona charakterystyczny motyw strukturalny powtoacuterzony czterokrotnie a nazywany bdquoEF-handsrdquo Pary motywoacutew strukturalnych bdquoEF-handsrdquo tworz globularne domeny ktoacutere maj wspoacutelny hydrofobowy rdze a ktoacutere s połczone długim odcinkiem α-helikalnym Mała podjednostka składa si z domen V i VI Domena V zawiera du liczb reszt glicynowych i reszt aminokwasoacutew hydrofobowych Domena VI jest homologiczna z domen IV ma cztery rejony wice jony Ca2+ Obie podjednostki połczone s wizaniem niekowalencyjnym [2 3 23]

Mechanizmy aktywacji kalpain

Aktywacja przez jony wapnia przyłczajce si do koca kadej podjednostki powoduje hydroliz obu czci (dua podjednostka zmniejsza swoj mas do 76middot103 Da natomiast mniejsza do 18middot103 Da) i w rezultacie powstaje aktywny enzym [8] Koohmaraie [27] wykazał e w wyniku autolizy małej podjednostki powstaje przewanie jeden głoacutewny fragment 18middot103 Da chocia moliwe e powstaje seria produktoacutew o masie czsteczkowej od 30middot103 do 18middot103 Da a takie fragmenty nie mogły by wychwycone przez el SDS-PAGE uyty w dowiadczeniu Natomiast dua podjednostka rozpada si na kilka roacutenych fragmentoacutew o masie czsteczkowej od 61middot103 do 21middot103 Da Polipeptyd o masie czsteczkowej 40middot103 Da reprezentuje ju nieaktywn form kalpainy

Yoshizawa i wsp [61] zaproponowali nieco inny mechanizm aktywacji Pod wpływem jonoacutew wapnia kalpaina rozpada si na dwie odrbne podjednostki Jednostka 80middot103 Da nie roacuteni si właciwociami katalitycznymi od całej kalpainy charakteryzuje si natomiast wiksz wraliwoci na jony wapnia Odłczona podjednostka 80middot103 Da wymaga stenia wapnia takiego samego jak zautolizowana aktywna forma kalpainy

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 9

Aktywno micro-kalpainy zmniejsza si gwałtownie w cigu pierwszych dni po uboju (po 72 godz jej aktywno była mniejsza ni czuło zastosowanej metody analitycznej) podobnie dzieje si z aktywnoci kalpastatyny natomiast aktywno m-kalpainy jest stabilna [27] Spadek aktywnoci -kalpainy koreluje z podwyszeniem stopnia kruchoci [56] Optymalne warunki aktywnoci kalpain ustalone in vitro to temp 25oC i pH w zakresie od 72ndash82 [8] Jednak podczas dojrzewania miso przechowywane jest w temp poniej 15oC a jego pH wynosi około 55 W badaniach przeprowadzonych przez Kanaw i wsp [25] micro-kalpaina wykazała maksimum swojej aktywnoci przy pH 758 i w temp 25oC była cigle aktywna przy pH 55 w tej samej temperaturze wykazujc 177 swojej aktywnoci maksymalnej ale w warunkach pH 578 i w temp 5oC była całkowicie nieaktywna Z bada Koohmaraiersquogo [27] wynika jednak e stopie inaktywacji proteolitycznej micro-kalpainy zwiksza si ze zmniejszajcym si pH i ze wzrostem temperatury Po 60 min w temp 25oC i przy pH 58 micro-kalpaina zachowała jedynie 92 swojej aktywnoci pocztkowej a po 120 min w temp 5oC zachowała 792 swojej pocztkowej aktywnoci Badania Huff-Lonergan i wsp [18] potwierdziły e oczyszczone miofibryle s degradowane przez micro-kalpain w temp 4oC przy pH roacutewnym 56 z dodatkiem 100 microM chlorku wapnia Wiele bada wskazuje na to e aden inny czynnik jak tylko kalpainy pełni głoacutewn rol w procesie kruszenia misa [1 28 31 41]

Dua cz kalpain jest zwizana z miofibrylami Aktywno kalpain zwizan z miofibrylami przypisuje si głoacutewnie micro-kalpainie Zwizany w ten sposoacuteb enzym ma lepszy dostp do substratu i jest bardziej oporny na inhibicj przez kalpastatyn [1] Jednak analiza mini pochodzcych z owiec z fenotypem callipyge oraz ze zwierzt normalnych wykazała e aktywno zwizanej z miofibrylami kalpainy jest taka sama podczas gdy twardo misa jest dwa razy wiksza u owiec callipyge W zwizku z tym wydaje si niemoliwe aby zwizana z miofibrylami kalpaina miała duy udział w procesie tenderyzacji [5]

Funkcje kalpain

Funkcje kalpain nie zostały dotd w pełni okrelone Wiadomo e s zwizane z podstawowymi frakcjami komoacuterkowymi Potwierdzono e kalpaina-10 powoduje zaburzenia w wydzielaniu i działaniu insuliny w ywym organizmie [51] Istniej dowody na to e kalpainy przyczyniaj si do remodelowania cytoszkieletu aktyny migracji komoacuterki oraz transformacji onkologicznych [2] Wikszo składnikoacutew włoacutekien miniowych szczegoacutelnie białek cytoszkieletowych uznano za potencjalny substrat biologiczny kalpain [46] Teoretycznie aktywno micro-kalpainy in situ powoduje proteolityczny rozpad ktoacutery z kolei osłabia struktur włoacutekien miniowych dajc w rezultacie kruche miso po ugotowaniu Aby rozpoczł si proces kruszenia musi nastpi wzrost stenia wolnych jonoacutew wapnia w cytoplazmie jony wapnia powoduj wtedy aktywacj kalpain ktoacutere nastpnie hydrolizuj białka budujce struktur włoacutekna

10 Marzena Nowak

miniowego Nie ma bezporedniego dowodu na to e kalpainy s aktywne w miniu post mortem nie ma nawet dowodu e s aktywne w ywym miniu Aktywno kalpain stwierdza si jednak na podstawie dowodoacutew porednich czyli produktoacutew autolizy kalpain obecnych w miniu [8] Badajc produkty degradacji białek obecnych w miniu podczas dojrzewania a take produkty jakie powstaj podczas inkubacji miofibryli z kalpainami in vitro mona okreli wpływ kalpain na proces tenderyzacji

Jedn ze zmian zachodzcych podczas dojrzewania misa jest degradacja troponiny-T oraz pojawienie si fragmentoacutew 27middot103 lub 30middot103 Da [13] Podobne zmiany w troponinie T pojawiaj si podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain w temp 4oC przy pH 56 [18] Hydroliza troponiny T przez -kalpain przebiega z uwolnieniem omiu peptydoacutew o masie czsteczkowej od 14 do 26middot103 Da Troponina T jest rozcinana w miejscu zawierajcym jedn hydrofobow reszt aminokwasow [19]

Due zmiany zachodz roacutewnie w titinie i nebulinie Titina jest zwizana z lini bdquoZrdquo a jej degradacja powoduje rozlunienie tej włanie linii i utrat elastycznoci minia Nastpuje dezintegracja porednich filamentoacutew desminy Charakterystyczne dla działania kalpain w tkance miniowej jest uwolnienie α-aktyniny z linii Z bez jej degradowania Stwierdzono e podczas dojrzewania α-konektyna jest rozszczepiana na β-konektyn i fragment o m cz 12middot105 Da [14 18 55] Steen i wsp [52] nie stwierdzili jednak adnej zalenoci pomidzy koncentracj titiny a sił cicia mierzon w roacutenych przedziałach czasowych post mortem Nie wykazali te zalenoci pomidzy koncentracj nebuliny a aktywnoci m-kalpainy kalpastatyny czy stosunkiem m-kalpainy do kalpastatyny Nebulina natomiast zanika podczas dojrzewania misa post mortem Filamenty nebuliny rozpadaj si na pi mniejszych fragmentoacutew o łacuchach 20middot104 18middot104 40middot103 33middot103 i 23middot103 Da W rodowisku i temp 4oC i pH 56 micro-kalpaina jest w stanie zdegradowa nebulin po 15 min inkubacji i degradacja ta zachodzi szybciej ni rozpad titiny Desmina z kolei jest degradowana podczas dojrzewania post mortem a głoacutewnym produktem tej degradacji jest produkt o m cz ok 38middot103 Da Ten produkt pojawia si roacutewnie podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain Filamina rozpada si czciowo na produkt o m cz ok 240middot103 Da w proacutebkach misa dojrzewajcego naturalnie oraz w proacutebkach oczyszczonych miofibryli z dodan micro-kalpain [18 55]

Czynniki wpływajce na aktywno kalpain w misie

Tenderyzacja misa post mortem nie zaley od degradacji pojedynczych białek ale jest zwizana z wieloma zmianami biochemicznymi i strukturalnymi zachodzcymi w białkach [18] Aktywno kalpain moe si roacuteni w zalenoci od gatunku zwierzt minia moe zalee od wielu czynnikoacutew działajcych na minie jeszcze podczas ycia zwierzcia (poprzez modyfikowanie sposobu ywienia czy te poprzez rodzaj chowu) lub czynnikoacutew majcych wpływ na miso w pierwszych godzinach po uboju lub podczas jego przetwarzania Nie bez znaczenia s roacutewnie czynniki genetyczne

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 11

Istniej dowody na to e kalpainy pełni wan rol podczas wzrostu minia po urodzeniu zwierzcia a take podczas niszczenia tkanki miniowej obserwowanego podczas zaniku mini [15]

Czynniki przyyciowe

W hodowli zwierzt rzenych dy si do zwikszenia misnoci oraz obnienia stopnia otłuszczenia Jednak bardzo czsto obserwuje si zwikszenie twardoci misa ze zwierzt o podwyszonej misnoci Przykładem moe by rasa bydła podwoacutejnie uminiona Belgian Blue White Zaleno pomidzy sił cicia a iloci fragmentu o wielkoci 30middot103 Da charakterystycznego dla degradacji troponiny T jest duo słabsza ni u innych ras [52]

Znanym sposobem zwikszenia iloci tkanki misnej kosztem zmniejszenia zawartoci tłuszczu bez koniecznoci zwikszania dawki ywieniowej jest podawanie zwierztom clenbuterolu Jest to sztuczny rodek adrenergiczny podobny do adrenaliny Podawanie go jest dobrym sposobem na uzyskanie wikszej iloci misa jest ono jednak twarde Podawanie clenbuterolu nie wpływa na aktywno -kalpainy ale podwysza aktywno kalpastatyny ktoacutera blokuje tenderyzacj misa [47] Podobny efekt uzyskuje si podajc adrenalin naturalnie wystpujcy w organizmie czynnik adrenergiczny powodujcy podwyszenie o 97 aktywnoci kalpastatyny Jednak aktywnoci enzymoacutew systemu kalpainowego w czasie składowania misa zmieniaj si Mona wic powiedzie e zroacutenicowany poziom adrenaliny w plazmie krwi powoduje silne zaburzenia w systemie kalpainowym [44] Ertbjerg i wsp [10] przeprowadzajc badania wi wykazali e wstrzykiwanie adrenaliny dominiowo w połczeniu z wysiłkiem fizycznym zwierzt powoduje podwyszenie pH misa i obnienie stopnia jego twardoci

Hodowla wi od ktoacuterych uzyskuje si chude miso doprowadziła do powstania mutacji genu RyR1 Obecno tego genu jest zwizana z podatnoci zwierzt na stres i obnion jakoci misa W misie takich zwierzt obserwuje si niszy poziom aktywnoci m-kalpainy w poroacutewnaniu ze zwierztami nie dotknitymi t mutacj genu co moe decydowa o podwyszonej twardoci misa [45]

Ciekawym przypadkiem jest fenotyp owiec callipyge Został on zidentyfikowany po raz pierwszy w roku 1983 w Dorset Jeden z osobnikoacutew mskich przekazywał specyficzny fenotyp niektoacuterym potomkom Charakteryzowały si one tym e tylna cz ciała (szczegoacutelnie minie biceps femoris semimembranosus semitendinosus i longissimus) była szczegoacutelnie uminiona [11] Minie objte fenotypem callipyge charakteryzuj si duo wikszym (o około 60 w momencie mierci) poziomem kalpastatyny w poroacutewnaniu z miniami normalnych owiec [4 12] Fenotyp callipyge umoliwia produkowania misa chudego ale o mniejszej kruchoci Mroenie powoduje zmniejszenie twardoci misa prawdopodobnie na skutek obnienia aktywnoci kalpastatyny [9] Minie biceps femoris i longissimus dorsi z fenotypem

12 Marzena Nowak

callipyge charakteryzuj si wiksz twardoci i mas natomiast misie infraspinatus nie jest zaliczany do mini z tym fenotypem Aktywno m-kalpainy jest wysza w m biceps femoris i m longissimus owiec callipyge ni w tych samych miniach owiec normalnych Natomiast m-kalpaina w miniu infraspinatus owiec normalnych i callipyge była tak samo aktywna [4] Degradacja titiny nebuliny desminy i troponiny T przebiega znacznie wolniej podczas dojrzewania misa owiec callipyge [12] Przypadek owiec callipyge wiadczy o tym e podwyszony przyrost masy minia moe powodowa zmniejszenie stopnia degradacji białek zwizane ze spadkiem aktywnoci kalpain ktoacutery z kolei łczy si z podwyszonym poziomem kalpastatyny [15] Istnieje wyrana zaleno pomidzy jakoci misa a typem minia z ktoacuterego to miso pochodzi Roacutenorodno pomidzy miniami jest czsto zwizana z właciwociami metabolicznymi minia i jego zdolnoci kurczenia si [26] Szybciej dojrzewaj minie białe szybko kurczce si ni czerwone ndash wolno kurczliwe Aktywno m-kalpainy i kalpastatyny okazały si silnie zwizane z typem minia Aktywno m-kalpainy jest tym nisza im wiksza jest szybko skurczu minia oraz tym nisza aktywno m-kalpainy im wysza aktywno ATPazy Podobne wyniki uzyskano w przypadku micro-kalpainy [39] Poroacutewnujc minie indycze wysz aktywno m-kalpainy zanotowano w miniach udca ni w miniach piersiowych [38]

Wprowadzanie witaminy E do minia moe zapobiega utlenianiu kalpain i poprzez takie działanie spotgowa działanie dodanych jonoacutew wapnia [16] Wzbogacanie paszy witamin D powoduje zwikszenie stenia wapnia w m longissimus dorsi a tym samym zmniejszenie siły cicia w przypadku misa wołowego W 21 dniu po uboju siła cicia mini zwierzt karmionych pasz wzbogacon w witamin D była mniejsza o 15 Taka właciwo witaminy D moe by wykorzystana jako czynnik powodujcy zwikszenie kruchoci misa [53]

Czynniki poubojowe

Zwikszenie stenia wapnia w rodowisku w ktoacuterym dojrzewa miso sprzyja zwikszeniu jego kruchoci Moczenie misa pochodzcego z 8- do 11-letnich kroacutew w roztworze chlorku wapnia przez 24 godz powoduje niskie wartoci siły cicia [60] Take wstrzykiwanie chlorku wapnia razem z tokoferolem wywołuje intensywne kruszenie wołowiny

Stymulacja elektryczna stosowana jest w celu uniknicia tzw skurczu chłodniczego ktoacutery jest czstym problem pojawiajcym si podczas szybkiego chłodzenia tusz po uboju [36] Niskonapiciowa stymulacja elektryczna jest stosowana zazwyczaj od razu po oszołomieniu natomiast wysokonapiciowa stosowana jest jaki czas po oszołomieniu na jednym z odcinkoacutew linii ubojowej Za bardziej efektywn uznaje si stymulacj wysokonapiciow [20]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 13

Stymulacja elektryczna tusz wołowych w 3 min post mortem niezalenie od jej rodzaju (niskie czy wysokie natenie prdu) powoduje podwyszenie twardoci misa Obserwuje si przy tym gwałtowny spadek pH co jest prawdopodobn przyczyn twardoci misa w poroacutewnaniu z tuszami stymulowanymi w 40 min post mortem [20] Badania te wskazuj e stymulacji elektrycznej nie powinno si przeprowadza od razu po uboju W innych badaniach take potwierdzono e stymulacja pozwala uzyska bardziej kruche miso [34 36 37] Zwikszony napływ jonoacutew wapnia po stymulacji elektrycznej do cytoplazmy moe powodowa chwilowe uaktywnienie -kalpainy i dziki temu proteoliza moe zaj szybciej [57] Morton i wsp [37] zaobserwowali niewielki wzrost aktywnoci micro-kalpainy a take kalpastatyny w wołowinie o pH 55 i w temp 15oC ale w 24 godz aktywno micro-kalpainy jak i kalpastatyny obniyła si o 80 rednia twardo zmniejszyła si z 81 N w 12 godz do 49 N w 336 godz Ci sami naukowcy stwierdzili e w stymulowanych elektrycznie tuszach owczych aktywno micro-kalpainy zmniejszała si na pocztku wolno (do 9 godz) a pomidzy 9 a 18 godz spadała gwałtownie Twardo misa owczego spadała ze 113 N w 6 godz do 38 N w 96 godz W innych badaniach [37] przeprowadzonych na tuszach wieprzowych wykazano e elektryczna stymulacja wywołała efekt w połowie tak silny jak proces dojrzewania W rezultacie uzyskano miso bardziej kruche

Podsumowanie

Dotychczas odkryto wiele rodzajoacutew kalpain i prawdopodobnie bdzie ich wicej Kalpainy s obecne w roacutenych tkankach i spełniaj roacutene role Obecno kalpain w tkance miniowej jest stwierdzona chocia ich funkcje s nadal nie w pełni wyjanione Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce [30] Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain oraz im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si

W wikszoci bada aktywno kalpain była mierzona po wyizolowaniu ich z misa uywajc jako substratu innych (ni miofibrylarne) białek Nie mierzono wic rzeczywistej aktywnoci tych enzymoacutew Istniej wic głoacutewnie porednie dowody na działanie kalpain podczas procesu kruszenia misa W zalenoci od wielu czynnikoacutew aktywno ta moe by roacutena Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa Dokładne poznanie mechanizmu kruszenia misa oraz działania kalpain umoliwiłoby wiadome

14 Marzena Nowak

sterowanie procesem tenderyzacji i uzyskiwanie misa kruchego o standardowej jakoci

Literatura

[1] Boehm ML Kendall TL Thompson VF Goll DE Changes in the calpains and calpastatin

during post mortem storage of bovine muscle J Anim Sci 1998 76 2415-2434 [2] Carragher NO Frame MC Calpain a role in cell transformation and migration Int J Bioch Cell

Biol 2002 34 1539-1543 [3] Dbrowska R Wrzosek A Molekularne podstawy kontroli skurczu mini przez jony wapnia

Kosmos 1997 46 (4) 555-562 [4] Delgado EF Geesink G H Marchello JA Goll DE Koohmaraie M The calpain system in

three muscles of normal and callipyge sheep J Anim Sci 2001 79 398-412 [5] Delgado EF Geesink GH Marchello JA Goll DE Koohmaraie M Properties of miofibril-

bound calpain activity in longissimus muscle of callipyge and normal sheep J Anim Sci 2001 79 2097-2107

[6] Dransfield E Modelling post-mortem tenderization-IV Role of calpains and calpastatin in conditioning Meat Sci 1993 34 217-234

[7] Dransfield E Calpains from thaw rigor muscle Meat Sci 1996 43 311-320 [8] Dransfield E Meat tenderness-the -calpain hypothesis 45th ICoMST 1999 pp 220-228 [9] Duckett SK Klein TA Leckie RK Thorngate JH Busboom JR Snowder GD Effect of

freezing on calpastatin activity and tenderness of callipyge lamb J Anim Sci 1998 76 1869-1874 [10] Ertbjerg P Henckel P Karlsson A Larsen L M Moslashller A J Combined effect of epinerphine and

exercise on calpaincalpastatin and cathepsin B and L activity in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 2428-2436

[11] Freking BA Keele J W Beattie CW Kappes SM Smith TPL Sonstegard TS Nielsen MK Leymaster KA Evaluation of the ovine callipyge locus I Relative chromosomal position and gene action J Anim Sci 1998 76 2062-2071

[12] Geesink GH Koohmaraie M Postmortem proteolysis and calpaincalpastatin activity in callipyge and normal lamb biceps femoris during extended postmortem storage J Anim Sci 1999 77 1490-1501

[13] Geesink GH Taylor RG Bekhit AED Bickerstaffe R Evidence against the non-enzymatic calcium theory of tenderization Meat Sci 2001 59 417-422

[14] Goll DE Dayton WR Singh I Robson RM Studies of the α-actininactin interaction in the Z-disc by using calpain J Biol Chem 1991 266 13 8501-8510

[15] Goll DE Thompson VF Taylor RG Ouali A The calpain system and skeletal muscle growth Can J Anim Sci 1998 78 503-512

[16] Harris SE Huff-Lonergan E Lonergan SM Jones WR Rankins D Antioxidant status affects color stability and tenderness of calcium chloride-injected beef J Anim Sci 2001 79 666-677

[17] Hopkins DL Thompson JM Inhibition of protease activity 2 Degradation of myofibrillar proteins myofibril examination of free calcium levels Meat Sci 2001 59 199-209

[18] Huff-Lonergan E Mitsuhashi T Beekman D D Parrish F C Jr Olson D G Robson R M Proteolysis of specific muscle structural proteins by -calpain at low pH and temperature is similar to degradation in post mortem Bovine Muscle J Anim Sci 1996 74 993-1008

[19] Hughes MC Geary S Dransfield E McSweeney PLH OrsquoNeill EE Characterization of peptides released from rabbit skeletal muscle tin-T by -calpain under conditions of low temperature and high ionic strength Meat Sci 2001 59 61-69

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 15

[20] Hwang IH Thompson JM The effect of time and type of electrical stimulation on the calpain system and meat tenderness in beef longissimus dorsi muscle Meat Sci 2001 58 135-144

[21] Ilian MA Morton JD Kent MP Le Conteur CE Hickford J Cowley R Bickerstaffe R Intermuscular variation in tenderness Association with the ubiquitous and muscle specific calpains J Anim Sci 2001 79 12-132

[22] Jakubiec-Puka A Rola proteolitycznego systemu kalpainowego w komoacuterkach zwierzcych Postpy Biochemii 1993 39 (4) 251-258

[23] Jakubiec-Puka A Kalpainy Kosmos 1997 46 (4) 609-614 [24] JeacockeR E The concentrations of free magnesium and free calcium ions both increase in skeletal

muscle fibres entering rigor mortis Meat Sci 1993 35 27-45 [25] Kanawa R J J Takahashi K Inactivity of -calpain throughout post mortem aging of meat J

Food Sci 2002 67 2 635-638 [26] Klont RE Brocks L Eikelenboom G Muscle fibre type and meat quality Meat Sci 1998 49

(Suppl 1) S219-S229 [27] Koohmaraie M Effect of pH Temperature and inhibitors on autolysis and catalytic activity of

bovine skeletal muscle micro-calpain J Anim Sci 1992 70 3071-3080 [28] Koohmaraie M The role of Ca2+ dependent proteinases i post mortem proteolysis and meat

tenderness Biochimie 1992 74 3 239-245 (English abstract) [29] Koohmaraie M Muscle proteinases and meat aging Meat Sci 1994 36 93-104 [30] Koohmaraie M Biochemical factors regulating the toughening and tenderization processes of meat

Meat Sci 1996 43 S S193-S201 [31] Kristensen L Therkildsen M Riis B Soslashrensen MT Oksbjerg N Purslow PP Ertbjerg P

Dietary induced growth rate in pigs Effects on in vivo and post mortem muscle proteolysis and meat quality J Anim Sci 2002 80 2862-2871

[32] Kurebayashi N Harkins AB Baylor S M Use of fura red as an intracellular calcium indicator in frog skeletal muscle fibers Biophys J 1993 64 1934-1960

[33] Lawrie RA Meat Science Pergamon Press Oxford 1985 [34] Lee S Polidori P Kaufman RG Kim BC Low-voltage electrical stimulation effects on

proteolysis and lamb tenderness J Food Sci 2000 65 (5) 786-790 [35] Ma H Fukiage Ch Kim YH Duncan MK Reed N A Shih M Azuma M Shearer TR

Characterization and expression of calpain 10 J Biol Chem 2001 276 (30) 28525-28531 [36] Maribo H Ertbjerg P Andersson M Barton-Gade P Moslashller AJ Electrical stimulation of pigs-

effect on pH fall meat quality and Cathepsin B+L activity Meat Sci 1999 52 172-187 [37] Morton JD Bickerstaffe R Kent MP Dransfield E Keeley GM Calpain-calpastatin and

thoughness in m longissimus from electrically stimulated lamb and beef carcasses Meat Sci 1999 52 71-79

[38] Northcutt JK Pringle TD Dickens JA Buhr RJ Young LL Effects of age and tissue type on the calpain proteolytic system in turkey skeletal muscle Poultry Sci 1998 77 367-372

[39] Ouali A Meat tenderization Possible causes and mechanisms A Review J Muscle Foods 1990 1 (2) 129-165

[40] Parr T Sensky PL Scothern GP Bardsley RG Buttery PJ Wood JD Warkup C Relationship between skeletal muscle-specific calpain and tenderness of conditioned porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 661-668

[41] Pringle TD Harrelson JM West RL Williams SE Johnson DD Calcium-activated tenderization of strip loin top sirloin and top round steaks in diverse genotypes of cattle J Anim Sci 1999 77 3230-3237

[42] Purslow PP Ertbjerg P Baron CP Christensen M Lawson M A Patterns of variation in enzyme activity and cytoskeletal proteolysis in muscle 47th ICoMST 2001 pp 38-43

16 Marzena Nowak

[43] Rosochacki SJ Proteoliza w miniach po uboju zwierzt Przeg Hod 1999 9 26-29 [44] Sensky PL Parr T Bardsley RG Buttery PJ The relationship between plasma epinephrine

concentration and the activity of the calpain enzyme system in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1996 74 380-387

[45] Sensky PL Parr T Lockley AK Bardsley RG Butery PJ Wood JD Warkup C Altered calpain levels in longissimus muscle from normal pigs and heterozygotes with the ryanodine receptor mutation J Anim Sci 1999 77 2956-2964

[46] Sentandreu MA Coulis G Ouali A Role of muscle endopeptidases and their inhibitors in meat tenderness Trends Food Sci Technol 2002 13 398-419

[47] Simmons NJ Young OA Dobbie PM Singh K Thompson BC Speck PA Post-mortem calpain-system kinetics in lamb Effect of clenbuterol and preslaugter exercise Meat Sci 1997 47 12 135-146

[48] Sorimachi H Kinbara K Kimura S Takahashi M Ishiura S Sasagawa N Sorimachi N Shimada H Tagawa K Maruyama K Suzuki K Muscle-specific calpain p94 responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A associates with connection through IS2 a p94-specific sequence J Biol Chem 1995 270 (52) 31158-31162

[49] Sorimachi H Ishiura S Suzuki K Structure and physiological function of calpains Biochem J 1997 328 721-732

[50] Spadoni C Forkas A Sinka R Tompa P Friedrich P Molecular cloning and RNA expression of a novel Drosophila calpain calpain C Biochem Biophys Res Commun 2003 303 343-349

[51] Sreenan SK Zhou Y-P Otani K Hansen PA Currie KPM Pan Ch-Y Lee J-P Ostrega D M Pugh W Horikawa Y Cox N J Harris C L Burant Ch F Fox A P Bell G T Polonsky K S Calpains play a role in insulin secretion and action Diabetes 2001 50 2013-2020

[52] Steen D Claeys E Uytterhaegen L De Smet S Demeyer D Early post-mortem conditions and the calpaincalpastatin system in relation to tenderness of double-muscled beef Meat Sci 1997 45 3 307-319

[53] Swanek SS Morgan JB Owens FN Gill D R Strasia A Dolezal HG Ray FK Vitamin D3 supplementation of beef seers increases longissimus tenderness J Anim Sci 1999 77 874-881

[54] Takahashi K Structural weakening of skeletal muscle tissue during post-mortem ageing of meat Non-enzymatic mechanism of meat tenderization Meat Sci 1996 43 S S67-S80

[55] Takahashi K Mechanism of meat tenderization during post-mortem ageing Calcium Theory 45th ICoMST 1999 pp 230-235

[56] Thomson BC Dobbie PM Singh K Speck PA Post-mortem kinetics of meat tenderness and the components of calpain system in bull skeletal muscle Meat Sci 1996 44 (3) 151-157

[57] Veeramuthu GI Sams AR Post mortem pH myofibrillar fragmentation and calpain activity in pectoralis from electrically stimulated and muscle tensioned broiler carcasses Poultry Sci 1999 78 272-276

[58] Watanabe A Daly CC Devine CE The effects of the ultimate pH of meat on tenderness changes during ageing Meat Sci 1996 42 (1) 67-78

[59] Whipple G Koohmaraie M Degradation of myofibril proteins by extractable lysosomal enzymes and m-calpain and the effects of zinc chloride J Anim Sci 1991 69 4449-4460

[60] Whipple G Koohmaraie M Calcium chloride marination effects on beef steak tenderness and calpain proteolytic activity Meat Sci 1993 33 265-275

[61] Yoshizawa T Sorimachi H Tomioka S Ishiura S Suzuki K Calpain dissociates into subunits in the presence of calcium ions Biochem Biophys Res Commun 1995 208 (1) 376-383

THE ROLE OF CALPAINS IN THE MEAT TENDERIZATION PROCESS

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 17

S u m m a r y

Meat tenderness and factors influencing it have been investigated for a long time There are several

theories explaining the process of meat tenderization The calpain theory of tenderization has been accepted as the most feasible one Calpains meet the basic criteria defined for factors that impact meat tenderization These enzymes are present in a muscle cell and in vitro experiments when calpains are used there are detected the same protein degradation products as in the meat after its raping Calpains have access to myofibrils in cells The activeness of calpains and the ratio between it and the calpastatin are correlated with the meat hardness The higher the hardness of meat and the higher the ratio calpain to calpastatin the more tender meat can be obtained Conditions under which these enzymes are active are close to conditions in the meat tissue after the death of animal The calpain activity depends both on the survival including genetic and the post-mortem factors

Although the mechanism of calpain activity has not been satisfactorily explained so far but on the basis of results obtained it can be concluded that they play an important role in the meat tenderization process

In this paper calpains are characterized and some factors influencing their activeness are described

Key words calpains meat tenderization

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 18 - 26

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH NA MOLIWO WZROSTU LISTERIA

MONOCYTOGENES I ESCHERICHIA COLI O157H7

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była prognoza wpływu warunkoacutew wdzenia trzech gatunkoacutew surowych wyroboacutew

misnych na moliwo wzrostu bakterii Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157H7 Badania przeprowadzono w wybranym zakładzie misnym w rzeczywistych warunkach produkcji

handlowej Obiekt badawczy stanowiły wyroby z 5 partii produkcyjnych schabu surowego frankfurterek oraz kiełbasy polskiej surowej W produktach wdzonych oznaczano zawarto soli azotanoacutew(III) pH oraz czas wdzenia w zakresie temp 30ndash37degC Prognozy wzrostu wybranych patogenoacutew z uwzgldnieniem wynikoacutew przeprowadzonych oznacze obliczono za pomoc programu Pathogen Modeling Program 60

Wykazano bardzo du zmienno zawartoci azotanoacutew(III) (V = 2363ndash5976) soli (V = 1082ndash1778) oraz rzeczywistych okresoacutew obroacutebki wdzarniczej (V = 351ndash391) poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew W konsekwencji obliczone prognozy okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych schabu surowego charakteryzowały si znacznym zroacutenicowaniem (V = 9ndash95) Zastosowane warunki wdzenia spowodowały e w przypadku kiełbasy polskiej oraz frankfurterek prawdopodobne było zakoczenie okresu lag-fazy Escherichia coli O157H7 jeszcze w czasie tego zabiegu

Słowa kluczowe mikrobiologia prognostyczna wdzenie surowe wyroby misne

Wprowadzenie

Wyroby z misa peklowanego niepoddawane parzeniu a jedynie ciepłemu wdzeniu np wdzonki lub niektoacutere kiełbasy surowe uwaane s za szczegoacutelnie atrakcyjne sensorycznie Nale te zwykle do droszych asortymentoacutew handlowych i dlatego stanowi do znaczn ilociowo grup wyroboacutew produkowanych w zakładach misnych

Mgr in A Kaczmarek dr hab J Zabielski prof AR Katedra Zarzdzania Jakoci ywnoci Akademia Rolnicza im A Cieszkowskiego ul Mazowiecka 41 60-623 Pozna mgr in P Zielonka Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna ul Niepodległoci 66 64-100 Leszno

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 19

Wzgldy ekonomiczne sprawiaj e w realnych warunkach produkcyjnych takie wyroby jak schab surowy wdzony kiełbasa polska surowa lub frankfurterki po zakoczeniu cyklu produkcyjnego nie s poddawane dalszym zabiegom utrwalajcym np podsuszaniu lub dojrzewaniu W ten sposoacuteb zmniejszaj si technologiczne moliwoci sterowania ich jakoci mikrobiologiczn [7] Dlatego poza temperatur przechowywania głoacutewnymi czynnikami regulujcymi skaenie mikrobiologiczne bd kwasowo tych wyroboacutew zawarto soli oraz azotanoacutew(III)

Wdzone na surowo solone i peklowane wyroby misne stanowi potencjalne roacutedło bakterii zaroacutewno Escherichia coli [8] jak i Listeria monocytogenes [4] Wykryto e roacutedłem infekcji Escherichia coli moe by nawet fermentowane salami [18] Oznacza to e ani peklowanie ani wdzenie owiewowe nie gwarantuj skutecznej eliminacji zagroenia zdrowia spowodowanego obecnoci tych patogenoacutew Od dawna wiadomo e płynne składniki dymu wdzarniczego działaj bakterioboacutejczo lub bakteriostatycznie [6] na patogeny w tym take na L monocytogenes [1] ale w praktyce produkcyjnej wdzonek i kiełbas surowych nie stosuje si płynnych preparatoacutew dymu wdzarniczego

Zalecany wzgldami technologicznymi zakres temperatury owiewowego wdzenia wdzonek surowych oraz kiełbas surowych wynosi od 18 do 25degC a czas do kilkunastu godzin [13] W praktyce jednak zabieg ten jest skracany do kilku godzin przez podwyszenie temp o około 10 do 12degC Spowodowane jest to wzgldami zaroacutewno organizacyjnymi produkcji jak i zmniejszaniem ubytkoacutew masy wpływajcych na wydajno gotowego wyrobu W taki sposoacuteb przez okres kilku godzin zostaj stworzone optymalne warunki temperaturowe wzrostu bakterii w tym take Listeria monocytogenes i Escherichia coli Dlatego informacje dotyczce czasu i temperatury zabiegu pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) w zestawieniu z metodami mikrobiologii prognostycznej umoliwi oszacowanie wpływu warunkoacutew wdzenia ciepłego na moliwo rozwoju tych patogenoacutew

Na potrzeby mikrobiologii prognostycznej opracowano wiele modeli i programoacutew komputerowych opisujcych wzrost mikroorganizmoacutew w funkcji pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) oraz temperatury [5 10 16] Dostpne dane literaturowe potwierdzaj przydatno tych narzdzi w szacowaniu ryzyka powstawania zagroenia mikrobiologicznego misa i wyroboacutew misnych [3 20 19 11 2 9] Wykorzystanie mikrobiologii prognostycznej zostało zaakceptowane np w dystrybucji misa sprzeday detalicznej produkcji fermentowanych wyroboacutew misnych czy rozbiorze tusz wołowych bdquona ciepłordquo w Australii przez tamtejsze władze sanitarne [17]

Potwierdza to celowo opisanych poniej dowiadcze w ktoacuterych podjto proacuteb stwierdzenia czy w rzeczywistych warunkach produkcji trzech rodzajoacutew surowych wyroboacutew misnych moliwe jest wystpienie w czasie obroacutebki wdzarniczej warunkoacutew sprzyjajcych rozwojowi Listeria monocytogenes i Escherichia coli

20 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

Materiał i metody bada

Dowiadczenia prowadzone były w rzeczywistych warunkach działania zakładu misnego na terenie Wielkopolski w trakcie codziennej produkcji wyroboacutew misnych Obiektami dowiadczalnymi były wyroby z 5 partii produkcyjnych z ktoacuterych pobrano po trzy proacuteby schabu surowego wdzonego bez koci kiełbasy polskiej surowej oraz frankfurterek Schab (misie najdłuszy grzbietu) peklowano metod nastrzykow W przypadku kiełbasy polskiej surowej (25 wieprzowiny kl I i 75 wieprzowiny kl II) oraz frankfurterek (20 wieprzowiny kl I i 80 wieprzowiny kl II) stosowano peklowanie surowcoacutew poprzez wymieszanie z sol peklujc bez dodatku wody

Wdzenie owiewowe wyroboacutew prowadzono w komorach wdzarniczo-parzelniczych z arow wytwornic dymu oraz z moliwoci regulacji temperatury zabiegu Warunki prowadzenia zabiegu kadej partii produkcyjnej wyroboacutew charakteryzowano poprzez pomiar czasu oraz temperatury mierzonej wewntrz geometrycznego rodka batonoacutew

Natychmiast po zakoczeniu wdzenia wyroboacutew mierzono ich kwasowo stosujc pH-metr CP-551 z elektrod OSH12-01 przystosowan do bezporednich pomiaroacutew pH w misie i serach

Zawarto NaCl oznaczano metod Mohra [14] a azotanoacutew(III) poprzez reakcj z odczynnikiem Griessa [15]

Uzyskane wyniki parametroacutew fizykochemicznych poszczegoacutelnych partii wyroboacutew poddano analizie za pomoc programu Pathogen Modeling Program wersja 6 [12] Szacowano czas trwania lag-fazy i czas wzrostu jednej generacji bakterii przy załoonym poziomie skaenia pocztkowego 1 jtkg Jako okres stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew przyjmowano sum tych wartoci wyliczanych na podstawie prognoz wzrostu L monocytogenes oraz E coli O157H7

Wyniki i dyskusja

W tab 1 zestawiono parametry wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne piciu partii produkcyjnych badanych wyroboacutew

Najmniejsz powtarzalnoci charakteryzował si proces peklowania wyroboacutew co odzwierciedlaj wspoacutełczynniki zmiennoci rednich zawartoci azotanoacutew(III) i soli W przypadku frankfurterek z surowcoacutew peklowanych ldquona suchordquo wspoacutełczynnik zmiennoci azotanoacutew(III) wynioacutesł prawie 60 Fakt wystpowania tak znaczcej zmiennoci zawartoci azotanoacutew(III) oraz soli pomidzy partiami produkcyjnymi wskazuje na prawdopodobiestwo zroacutenicowanego czasu stabilnoci mikrobiologicznej poszczegoacutelnych partii produkcyjnych tych samych sortymentoacutew Ponadto w przypadku schabu surowego wdzonego w czterech sporoacuted piciu partii produkcyjnych (80) przekroczona była dopuszczalna zawarto azotanoacutew(III) w produkcie finalnym Zmienno wartoci pH nie była dua co potwierdza lepsze wyroacutewnanie kwasowoci badanych wyroboacutew

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 21

T a b e l a 1 Parametry zabiegu wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne badanych wyroboacutew misnych Parameters of smoking process and basic physical amp chemical characteristics of meat products studied

Rodzaj wyrobu

Product type

Partia produkcyjna Production

batch

pH NaCl []

Azotany(III) [mgkg]

Nitrates(III)

Temperatura wdzenia [oC]

Smoking temp[degC]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time [h]

1 516 436 14217 37 350 2 575 359 7414 36 520 3 588 413 10724 35 245 4 595 347 13762 37 235 5 590 339 12725 37 300

x 573 399 11768 364 33

SD 033 043 2781 089 11

Schab surowy Raw pork loin

V [] 570 1082 2363 245 351 1 524 231 1612 30 3 2 543 228 2617 33 52 3 554 226 5405 32 245 4 579 261 4870 32 235 5 560 290 1272 32 245

x 552 247 3155 318 31

SD 020 027 1885 11 12

Frankfurterki Frankfurters

V [] 370 1126 5976 34 391 1 537 309 7090 30 3 2 564 232 3618 33 52 3 597 262 8528 32 245 4 586 189 3957 32 235 5 598 241 5257 32 245

x 576 246 569 318 31

SD 025 043 2091 11 12

Kiełbasa polska surowa

Polish raw sausage

V [] 450 1778 3676 34 390

V ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variability coefficient x ndash warto rednia mean value SD ndash odchylenie standardowe standard deviation ndash wartoci rednie z 3 oznacze mean values of 3 measurements

O ile temperatura wdzenia charakteryzowała si bardzo mał zmiennoci to

czas wdzenia poszczegoacutelnych partii wyroboacutew był zroacutenicowany ndash wspoacutełczynniki zmiennoci wahały si od 351 do 391 Warto podkreli e temperatura wdzenia jest regulowana nastawami sterownikoacutew komoacuter i dlatego wspoacutełczynniki zmiennoci tego parametru s małe natomiast o czasie zabiegu decyduje obsługa urzdze i organizacja produkcji W kategoriach sterowania procesami jest wic

22 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

prawdopodobne ze czas wdzenia oraz peklowanie surowcoacutew mog by roacutedłem zmiennoci nadmiarowej

Na podstawie danych obroacutebki wdzarniczej poszczegoacutelnych partii wyroboacutew obliczono prognozy wzrostu i okres stabilnoci mikrobiologicznej L monocytogenes oraz E coli O157H7 i przedstawiono je w tab 2

T a b e l a 2 Szacowanie parametroacutew wzrostu Listeria monocytogenes i Eschrichia coli O157H7 w surowych wyrobach misnych podczas zabiegu wdzenia Predicting the growth parameter levels of Listeria monocytogenes and Eschrichia coli O157H7 in meat products being smoked

Rodzaj wyrobu Product

type

Seria Batch

Czas trwania lag-fazy [godz]

Lag phase duration [h]

Czas 1 generacji [godz]

Generation time [h]

Okres stabilnoci mikrobiolo- gicznej (lag-faza+czas 1 generacji)

[godz] Microbial stability time

(lag-phase + 1 generation) [h]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time

Listeria monocytogenes 1 473 32 505 350 2 75 08 83 520 3 8 09 89 245 4 63 08 71 235 5 116 11 127 300

Escherichia coli O157H7 1 253 14 267 300 2 76 08 84 520 3 95 08 103 245 4 76 07 81 235

Scha

b su

row

y R

aw p

ork

loin

5 123 09 132 245 Listeria monocytogenes

1 115 11 126 300 2 74 08 82 520 3 79 09 88 245 4 57 07 64 235 5 66 07 73 245

Escherichia coli O157H7 1 55 11 66 300 2 45 08 53 520 3 48 08 56 245 4 45 07 52 235

Fran

kfur

terk

i Fr

ankf

urte

rs

5 52 09 61 245

cd Tab 2 Listeria monocytogenes

1 143 14 57 300

pols

ka

suro

wa

Polis

h ra

w

2 59 07 66 520

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 23

3 54 07 61 245 4 42 06 48 235 5 45 06 51 245

Escherichia coli O157H7 1 82 11 93 300 2 41 07 48 520 3 44 07 51 245 4 32 06 38 235

5 38 06 44 245 Objanienia Explanatory notes Druk wytłuszczony ndash okres stabilnoci mikrobiologicznej zbliony do czasu obroacutebki wdzarniczej Bold ndash microbial stability time appearing close to the time period of smoking the products analysed

T a b e l a 3 Zmienno okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew misnych Variability of microbial stability as stated for the meat products studied

Gatunek bakterii Bacteria species Rodzaj wyrobu

Product type Parametry rozkładu

Distribution parameters Listeria monocytogenes

Escherichia coli O157H7

x [godz] [h] 175 58 SD [godz] [h] 166 05

Schab surowy Raw pork loin

V [] 949 90

x [godz] [h] 133 57 SD [godz] [h] 69 06

Frankfurterki Frankfurters

V [] 519 115

x [godz] [h] 87 55 SD [godz] [h] 21 19

Kiełbasa polska surowa

Raw Polish sausage V [] 246 357

Obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew

charakteryzowały si bardzo du zmiennoci w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych W dwoacutech przypadkach to jest w drugiej partii produkcyjnej frankfurterek oraz w drugiej partii kiełbasy polskiej surowej wyliczone okresy stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 były niemal takie same lub kroacutetsze od czasoacutew wdzenia Prognoz krzywych wzrostu Gompertza E coli O157H7 tych przypadkoacutew przedstawiono na rys 1

24 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

0

02

04

06

08

1

12

0 1 2 3 4 5 6 7Czas w dzenia [godz]

Smoking time [h]

Ska

enie

bak

teria

mi E

col

i log

[jtk

g]E

col

i con

tam

inat

ion

log[

cfu

g]

frankfurterki II partiafrankfurters II batchpolska surowa II partiaraw polish sausage II batch

Rys 1 Szacowanie krzywych wzrostu Escherichia coli O157H7 w procesie wdzenia (strzałk

zaznaczono koniec wdzenia tych partii wyroboacutew) Fig 1 Predicting the growth curves of Escherichia coli O157H7 during the smoking (the arrow

indicates that the smoking process of a particular production batch of products studies has ended)

Dua zmienno parametroacutew peklowania surowcoacutew w połczeniu ze

zroacutenicowanym czasem wdzenia sprawiaj e obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew s roacutewnie bardzo zroacutenicowane (tab 3)

Wspoacutełczynniki zmiennoci okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew wynosz od 9 do 95 (schab surowy E coli) Wskazuje to e jako mikrobiologiczna poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew mogła by potencjalnie bardzo zroacutenicowana

Połczenie roacutenych czynnikoacutew fizykochemicznych z powodzeniem moe zabezpiecza produkty przed rozwojem mikroflory chorobotwoacuterczej Jednake w rzeczywistych warunkach produkcyjnych surowych wyroboacutew misnych mog zaistnie takie wzajemne interakcje cech surowcoacutew substancji peklujcych czasu i temperatury wdzenia w wyniku ktoacuterych prawdopodobne jest zakoczenie okresoacutew lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych Dlatego szybkie i efektywne wychładzanie poprodukcyjne oraz utrzymanie cigłoci łacucha chłodniczego bdzie warunkowa bezpieczestwo mikrobiologiczne tych wyroboacutew

Wnioski

1 W rzeczywistych warunkach produkcji wdzonych surowych i peklowanych wyroboacutew misnych temp wdzenia w zakresie 30ndash37degC moe potencjalnie

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 25

doprowadzi do stworzenia warunkoacutew umoliwiajcych zakoczenie okresu lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych

2 Zakoczenie czasu lag-fazy moe wystpi w jednej na pi partii produkcyjnych dwoacutech gatunkoacutew wyroboacutew czyli w 20 ich masy produkcyjnej Sprzyja temu bdzie czas wdzenia dłuszy ni 4 godz w zastosowanej temperaturze oraz zmienno zawartoci soli i azotanoacutew(III) w surowcach uytych do produkcji badanych wyroboacutew

3 Konieczna jest poprawa jakociowej i technologicznej efektywnoci peklowania w celu zapobieenia moliwoci realnego wystpienia zagroenia mikrobiologicznego

Literatura

[1] Faith NG Yousef AE Luchansky LB Inhibition of Listeria monocytogenes by liquid smoke and isoeugenol a phenolic component found in smoke J Food Safety 1992 12 303-314

[2] Fujikawa H Kokubo Y Practical application of predictive microbiology software programs to HACCP plans J Food Hyg Soc Japan 2000 42 252-256

[3] Giffel MC Zwietering MH Validation of predictive models describing the growth of Listeria monocytogenes Int J Food Microbiol 1999 46 135-149

[4] Guerra MM McLauchlin J Bernardo FA Listeria in ready-to-eat and unprocessed foods produced in Portugal Food Microbiol 2001 18 423-429

[5] Kołoyn-Krajewska D Jałosiska-Piekowska M Załoenia zasady i przyszło prognozowania mikrobiologicznego ywno Nauka Technologia Jako 1999 4 (21) 22-23

[6] Kurko WI Chemiczne i fizykochemiczne podstawy procesu wdzenia WPLiS Warszawa 1963 [7] Leistner L Basic aspects of food preservation by hurdle technology Int J Food Microbiol 2000

55 181-186 [8] Liddell KG Escherichia coli O157H7 outbreak in central Scotland Lancet 1997 349 502-503 [9] McClure PJ Beaumont AL Shutherland JP Roberts TA Predictive modeling of growth of

Listeria monocytogenes The effects on growth of NaCl pH storage temperature and NaNO2 Int J Food Microbiol 1997 34 221-232

[10] McDonald K Sun D Predictive food microbiology for the meat industry a review Int J Food Microbiol 1999 52 1-27

[11] Mellefont LA McMeekin TA Ross T Performance evaluation of a model describing the effects of temperature water activity pH and lactic acid concentration on the growth of Escherichia coli Int J Food Microbiol 2003 82 45-58

[12] Pathogen Modeling Program manual version 40 USDA Eastern Regional Center [13] Pezacki W Przetwarzanie jadalnych surowcoacutew rzenych PWN Warszawa 1984 [14] PN-73A-82112 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci soli kuchennej [15] PN-74A-82114 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci azotynoacutew i azotanoacutew [16] Skinner GE Larkin JW Mathematical modelling of microbial growth a review J of Food Safety

1994 14 175-217 [17] Summer J Krist K The use of predictive microbiology by the Australian meat industry Int J Food

Microbiol 2002 73 363-366 [18] Tilden J Jr Young W McNamara AM A new route of transmission for Escherichia coli

infection from dry fermented salami Am J Publ Hlth 1996 86 1142-1145 [19] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing growth of Escherichia

coli O157H7 in raw ground beef J Food Protection 1996 59 1331-1335

26 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

[20] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing the growth of Listeria monocytogenes J Food Protection 1997 60 1142-1145

PREDICTING THE EFFECT OF SMOKING CONDITIONS ON THE GROWTH OF LISTERIA MONOCYTOGENES AND ESCHERICHIA COLI O157H7 IN RAW MEAT PRODUCTS

S u m m a r y

The objective of the study was to predict the effect of smoking conditions applied to smoke three types of raw meat products on the potential for Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 to grow in those products

The study was performed in a selected meat processing plant under real production conditions as existing during any regular commercial production process carried out in this plant

The study target comprised five batches of the following products being produced a raw pork loin Frankfurter sausages and a raw soft lsquoPolishrsquo sausage The following parameters of products being smoked were determined contents of salts and nitrates(III) pH and the smoking process temperatures within a range from 300C to 370C The pathogen growth levels being predicted were calculated using a Pathogen Modelling Software version 60 the calculations performed included the parameters as determined above

With regard to individual production batches of products under analysis there were stated very high variations among the following parameters characterizing the same product type in all 5 batches contents of nitrates (III) (V = 2363ndash596) contents of salts (V = 1082ndash1778) and real smoking times (V = 351ndash391) Consequently there were high differences among predicted periods of microbial stability of Escherichia coli O157H7 calculated for each individual production batch of raw pork loin (V = 9ndash95) The smoking conditions applied in this plant caused that in the case of the Polish sausages and Frankfurter sausages it was possible for the lag-phase of Escherichia coli O157H7 to end prior to the completion of the entire smoking process

Key words predictive microbiology smoking raw meat products

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 27 - 34

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU

S t r e s z c z e n i e W Polsce nie prowadzi si przemysłowej produkcji perlic rzenych ale potrzeby rynku misnego

mog si zmieni w zwizku ze zmian upodoba konsumentoacutew oraz rozszerzeniem rynkoacutew zbytu Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic Nie uwzgldniono wpływu płci gdy u młodych perlic brak jest wyranego dymorfizmu płciowego

Badania przeprowadzono na perlicach ywionych mieszankami pełnoporcjowymi bez antybiotykowego stymulatora wzrostu i odchowywanych do 18 tygodnia ycia Uboacutej ptakoacutew wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym z terminoacutew ubijano po 10 ptakoacutew okrelajc wydajno rzen procentowy udział poszczegoacutelnych mini pH oraz skład chemiczny mini piersiowych i noacuteg

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach uboju 14 16 18 tygodniu ycia wynosiła odpowiednio 1181 g 1314 g i 1373 g Wydajno rzena perlic niezalenie od ich wieku była zbliona i wahała si od 7361 do 7449 Najwikszy udział mini piersiowych udowych i podudzi stwierdzono u perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia stanowiły one odpowiednio 1766 1023 i 613 Odczyn pH mini wraz z wiekiem ptakoacutew obniał si a odczyn pH misni noacuteg był zawsze wyszy od odczynu mini piersiowych Zawarto białka ogoacutelnego w miniach piersiowych wynosiła od 2372 do 2637 a w miniach podudzi od 2104 do 2320 a zawarto tłuszczu odpowiednio od 084 do 112 i od 238 do 586 Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien by zakoczony około 14 tygodnia ycia

Słowa kluczowe wiek perlic warto rzena pH skład chemiczny jako misa

Wstp

Perlice domowe pochodz od dzikiej formy Numida meleagris L zamieszkujcej

stepowe tereny Afryki i Madagaskar Ze wzgldu na due zdolnoci adaptacyjne hodowla perlic rozpowszechniona jest w roacutenych regionach wiata W Europie wroacuted producentoacutew i konsumentoacutew misa perliczego przoduj Francja i Włochy Miso perlicze jest tam bardzo cenione ze wzgldu na wiksz o 10ndash13 zawarto białka i

Dr in K Pudyszak prof dr hab T Majewska Katedra Drobiarstwa Uniwersytet Warmisko-Mazurski ul Oczapowskiego 5 10-719 Olsztyn dr in J Pomianowski Instytut Towaroznawstwa i

28 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

mniejsz o 04ndash25 zawarto tłuszczu ni miso kurczt i indykoacutew rzenych [13] We Francji w intensywnej produkcji uzyskuje si perlice ktoacutere w 76 dniu ycia osigaj 18 kg [3]

W Polsce hodowla perlic była popularna w latach 70 i 80 XX w W tym okresie roacutewnie w naszym kraju prowadzono badania tego gatunku ptakoacutew [5 9 10] W wyniku przeprowadzonych bada opracowano program ywienia perlic w wyniku ktoacuterego 12 tygodniowe ptaki uzyskuj mas ciała ok 1 kg Obecnie nie ma zorganizowanej hodowli i reprodukcji tych ptakoacutew Nawet w chowie przydomowym ten gatunek ptakoacutew utrzymywany jest sporadycznie Hodowl mona jednak w kadej chwili odtworzy z małych populacji utrzymywanych w roacutenych regionach Polski dlatego te doskonalenie ywienia perlic jest w naszym kraju nadal przedmiotem prowadzonych bada [6 7]

Zgodnie z europejskimi standardami handlowymi na miso drobiowe dotyczcymi kryterioacutew chowu drobiu uboacutej perlic w przypadku chowu cioacutełkowego moliwy jest w 82 dniu ycia W tradycyjnym chowie z wybiegiem minimalny wiek uboju perlic wynosi 94 dni [1] Przy wyborze terminu uboju ptakoacutew powinno si uwzgldnia take warto rzen i jako misa Myasnikova [13] stwierdziła e najkorzystniejsz wydajnoci rzen oraz zawartoci mini w tuszce charakteryzuj si perlice o masie ciała 1200 g Według Baeza i wsp [2] na mas tuszki maj wpływ takie czynniki jak genotyp płe i warunki odchowu Wymienieni autorzy stwierdzili e na procentowy udział mini piersiowych w tuszce istotny wpływ ma genotyp a na zawarto tłuszczu zapasowego i skoacutery z tłuszczem podskoacuternym take płe perlic

Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiło 30 perlic chowanych na głbokiej cioacutełce Pisklta do bada pochodziły z własnych lgoacutew po rodzicach zakupionych z drobnych gospodarstw Przez cały okres odchowu ptaki ywiono do woli pełnoporcjowymi mieszankami bez antybiotykowego stymulatora wzrostu Warto pokarmow stosowanych mieszanek przedstawiono w tab 1

Uboacutej perlic wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym okresie ubijano po 10 perlic Wyboru ptakoacutew do uboju dokonywano bez uwzgldnienia płci na podstawie masy ciała stosujc schemat losowania systematycznego tak aby rednia masa ciała perlic wybranych do uboju była zbliona do redniej masy ciała wszystkich ptakoacutew w grupie Wybrane w ten sposoacuteb perlice poddawano ubojowi a nastpnie uproszczonej dysekcji okrelajc mas tuszki patroszonej mini piersiowych ud i podudzi

Kształtowania Jakoci Uniwersytet Warmisko-Mazurski pl Cieszyski 1 10-957 Olsztyn

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 29

W cigu 2 godz od uboju okrelano odczyn mini przy uyciu cyfrowego testera kwasowoci z elektrod szklan typu Eurosensor ESAgP-301 a nastpnie pobierano proacutebki mini piersiowych i udowych do oznaczania składu chemicznego Zawarto suchej masy białka surowego tłuszczu surowego i popiołu oznaczano metodami konwencjonalnymi opisanymi przez agarsk [17]

T a b e l a 1

Warto pokarmowa mieszanek stosowanych w ywieniu perlic Nutritive value of the mixtures on which guinea fowls are fed

Okres [tygodnie] Period [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

0-4 5-8 9-18 Energia metaboliczna [kcal] Metabolizable energy 2759 3117 3140

Białko ogoacutełem [] Total protein 2614 1786 1595

Włoacutekno surowe [] Crude fibre 353 314 311

Lizyna [] Lisine 170 105 092

Metionina [] Methionine 062 045 044

Metionina +cystyna [] Methionine + cystine 102 077 073

Treonina [] Threonine 099 067 059

Wap [] Calcium 125 091 089

Fosfor ogoacutelny [] Total phosphorus 096 071 067

Fosfor przyswajalny [] Assimilatable phosphorus 068 049 046

Soacuted [] Sodium 015 016 016

Chlor [] Chlorine 017 018 020

Zebrany materiał liczbowy opracowano statystycznie jednoczynnikow analiz

wariancji w układach ortogonalnych oraz testem Duncana przy uyciu programu statystycznego Stat-1 [12]

Wyniki i dyskusja

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach ubojoacutew (14 16 18 tydzie ycia) była zroacutenicowana i wynosiła 1181 g 1314 g i 1373 g (tab 2) Roacutenice midzy rednimi masami ciała były statystycznie wysoko istotne (P lt 001) Wydajno rzena niezalenie od terminu uboju była zbliona i statystycznie nieistotna (od 7361 do

30 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

7449) W 14 tygodniu ycia perlic udział zaroacutewno mini piersiowych jak i udowych oraz podudzi był statystycznie istotnie (P lt 005 P lt 001) wyszy ni u ubijanych w 16 i 18 tygodniu Łczny udział mini (piersiowych udowych i podudzi) w 14 tygodniu ycia ptakoacutew był wikszy ni w 16 i 18 tygodniu odpowiednio o 17 i 41 Według innych autoroacutew na skład tkankowy tuszek perliczych ma wpływ masa ciała oraz pochodzenie i płe perlic [2 13]

T a b e l a 2 Warto rzena tuszek perliczych Slaughter value of guinea fowlrsquos carcass

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 1181A 1314B 1373C Masa ciała [g]

Body weight v 460 738 506

x 7361 7449 7422 Tuszka patroszona [] Eviscerated caracass v 198 123 344

x 1781A 1766a 1648Bb Minie piersiowe []

Breast muscle v 396 310 1015

x 1132A 1023B 904C Minie udowe [] Thigh muscle v 510 523 1572

x 660A 613A 589B Minie podudzi [] Drumstick muscle v 662 840 896

x 3572Aa 3402Ab 3166B Minie piersiowe i noacuteg [] Breast and leg muscles v 415 217 712

x - warto rednia mean value v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variation coefficient Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001

Warto pH mini piersiowych udowych i podudzi w 14 tygodniu była

statystycznie istotnie wysza (P lt 001) ni w 16 i 18 tygodniu (tab 3) Wyjtek stanowiło pH mini udowych ktoacutere było jednakowe w 14 i 18 tygodniu Baeza i wsp [3] badajc dynamik zmian pH w miniach piersiowych perlic stwierdzili e po 15 min od uboju wynosi ono 61ndash62 i zmniejsza si do 56ndash57 po 24 h Odnotowane w badaniach własnych tendencj do zmniejszania si odczynu mini wraz z wiekiem ptakoacutew potwierdzaj badania prowadzone przez Szałkowsk i Mellera [16] na kurcztach brojlerach Take badania prowadzone na gsiach przez Batur i wsp [4] potwierdzaj wysz warto pH mini noacuteg ni mini piersiowych Jak wskazuj

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 31

badania Kiesslinga [8] nisza warto pH mini piersiowych ni noacuteg wynika z rodzaju i iloci włoacutekien miniowych

T a b e l a 3 Wpływ wieku perlic na pH mini zmierzone 2 godz po uboju Effect of the guinea fowlsrsquo age on pH of muscles measured two hours after the slaughter performed

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie

Specification Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 64A 61B 61B Minie piersiowe Breast muscles v 470 324 214

x 65 A 63 B 65 A Minie udowe Thigh muscles v 229 306 303

x 67 A 65 B 65 B Minie podudzi Drumstick muscles v 331 278 240

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

T a b e l a 4 Skład chemiczny mini piersiowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo breast muscles

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7202b 7110B 7367Aa Woda [] Water v 171 123 183

x 2553B 2637B 2372A Białko [] Protein v 441 421 435

x 102 084 112 Tłuszcz [] Fat v 3711 4948 5593

x 107 128 108 Popioacuteł [] Ash v 4394 1663 3753

Wartoci oznaczone roacutenymi literami roacuteni si od siebie a b ndash P le 005 A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B ndash P le 001

32 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

T a b e l a 5 Skład chemiczny mini udowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo thigh muscle

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7314 7193 7236 Woda [] Water v 155 274 172

x 2320A 2126B 2104B Białko [] Protein v 237 069 406

x 238B 586A 535A Tłuszcz [] Fat v 6335 3089 2628

x 130 106 125 Popioacuteł [] Ash v 1959 1295 1777

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

Skład chemiczny mini piersiowych przedstawiono w tab 4 Wiek ubijanych

perlic wpływał w sposoacuteb statystycznie istotny (P lt 005 P lt 001) na zawartoci wody i białka w miniach Minie piersiowe perlic ubijanych w 14 i 16 charakteryzowały si mniejsz zawartoci wody (o 16ndash26) i wiksz zawartoci białka (o 18ndash26) ni minie perlic ubijanych w 18 tygodniu ycia W miniach udowych stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (P lt 001) pod wzgldem zawartoci białka i tłuszczu (tab 5) Minie udowe perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia zawierały wicej białka (o 19ndash22) i mniej tłuszczu (o 30ndash35) ni minie perlic ubijanych w 16 i 18 tygodniu ycia

Sporoacuted czterech podstawowych gatunkoacutew drobiu najwiksz wartoci odywcz i dietetyczn odznacza si miso indycze [11] W badaniach własnych zawarto białka zaroacutewno w miniach piersiowych jak i udowych perlic była wysza a tłuszczu w miniach udowych nisza od stwierdzonej w badaniach prowadzonych na indykach [14]

Wnioski

1 Najlepszymi wynikami wydajnoci rzenej i procentowym udziałem mini w tuszce charakteryzowały si perlice ubijane w 14 tygodniu ycia Roacutewnie skład chemiczny mini tych ptakoacutew okazał si najkorzystniejszy Dlatego te odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien trwa około 14 tygodni

2 Minie piersiowe perlic w poroacutewnaniu z miniami udowymi cechuj si wyszym pH i wiksz zawartoci białka a mniejsz tłuszczu

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 33

Literatura

[1] Anders E Kryteria chowu drobiu w europejskich standardach handlowych na miso drobiowe Polskie Drobiarstwo 2002 1 16-18

[2] Baeza E Juin H Rebours G Constantin P Marche G Leterrier C Effect of genotype sex and rearing temperature on carcase and meat quality of guinea fowl Br Poultry Sci 2001 42 470-476

[3] Baeza E Lessire M Juin H Chartrin P Berri C Objective criteria to differentiate carcass and meat quality of label and standard guinea fowls Proceedings of XVIth European Symposium on the Quality of Poultry Meat France 2003 pp 393-400

[4] Batura J Karpiska M Bojarska U Warto odywcza i technologiczna misa czterech rodoacutew dowiadczalnych gsi Zesz Nauk Przeg Hod 1998 36 357-366

[5] Faruga A Puchajda H Wpływ niektoacuterych zabiegoacutew hodowlanych na wyniki tuczu młodych perlic Med Wet 1976 7 426-428

[6] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Poroacutewnanie kilku wariantoacutew recepturowych mieszanek paszowych stosowanych w odchowie perlic rzenych Rocz Nauk Zoot 2002 16 Supl 205-210

[7] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Choice feeding for laying guinea fowl in free range system Proceedings of 14th Eur Symp Poult Nutr Lillehammer Norway 2003 pp 245-246

[8] Kiessling K H Muscle structure and function in the goose quail pheasant guinea hen and chicken Comp Biochem Physiol 1977 57B 287-292

[9] Mazanowski A Mazanowska K Faruga A Ocena pełnoporcjowych mieszanek paszowych dla perlic brojleroacutew Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 85-94

[10] Mazanowski A Szukalski G Faruga A Okrelenie przydatnoci mieszanek z ograniczonym udziałem białka w ywieniu młodych perlic Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 119-132

[11] Michalik D Poroacutewnanie wykorzystania paszy przez roacutene gatunki młodych ptakoacutew rzenych Acta Acad Agricult Tech Olst Zootechnica 1994 39 Supl C

[12] Mikołajczak J STST 1 Wyd ART Olsztyn 1992 [13] Myasnikova O Meat qualities of guinea fowl of Zagorskaya Belogrudaya breed Procedings of the

XIII European Symposium on the Quality of Poultry Meat Pozna 1997 pp 247-249 [14] Puchajda H Faruga A Kłosowska D Batura J Meller Z Warto odywcza i technologiczna

misa indyczek rzenych roacutenego pochodzenia Zesz Nauk Przeg Hod 1999 45 463-470 [15] Sauvier B Plouzeau M Technical and economical aspects of guinea fowl production in the world

Proceedings Worldrsquos Poultry Congress Amsterdam 1992 pp 319-324 [16] Szałkowska H Meller Z Wady PSE i DFD w misie kurczt brojleroacutew Zesz Nauk Przeg Hod

1998 36 343-348 [17] agarska Z wiczenia z analizy ywnoci Wyd UWM Olsztyn 2003

SLAUGHTER VALUE AND MEAT QUALITY OF GUINEA FOWLS SLAUGHTERED

AT A DIFFERENT AGE

S u m m a r y Slaughter guinea fowl are not produced in Poland on an industrial scale but the demands of the meat

market can change at any time to meet consumer demand or in reaction to expanding markets The objective of the study was to determine the effect of age of the birds on slaughter yield and their meat quality No effect of the birdrsquos gender was included as young guinea fowls showed no distinct sexual dimorphism

34 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

The study involved guinea fowl fed on full-portion mixtures containing no antibiotic growth stimulator the birds were reared up to the 18th week of life The bird slaughter was performed on week 14 16 and 18 of life and 10 birds were slaughtered in each of the three terms and at the same time the following factors were determined slaughter yield composition pH and chemical composition of breast and leg muscles

Mean weights of the guinea fowl bodies were 1181 g 1314 g and 1373 g respectively in the subsequent slaughter terms 14 16 and 18 weeks of life The slaughter yields of the guinea fowls regardless of their ages were similar and ranged from 7361 to 7449 The guinea fowls slaughtered on week 14 of life had the highest per cent contents of breast thigh and leg muscles they were 1766 1023 and 613 respectively The pH of muscles decreased with bird age and pH of leg muscles was always higher than pH of breast muscles The content of total protein in breast muscles ranged from 2372 to 2637 and in the leg muscles from 2104 to 2320 The fat content ranged from 084 to 112 and from 238 to 586 respectively The results of this study indicate that the slaughter guinea fowl rearing period should be completed on approximately week 14 of life

Key words age of guinea fowls slaughter value pH chemical composition meat quality

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 35 ndash 47

GRAYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu

scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych Weryfikacji dokonano poprzez ocen tekstury i właciwoci reologicznych majonezoacutew niskotłuszczowych otrzymanych na bazie maltodekstryn Stwierdzono e maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej przy czym obserwuje si zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia hydrolizy Na właciwoci powierzchniowe maltodekstryn pozytywnie wpływa zastpienie tradycyjnego procesu produkcyjnego hydroliz prowadzon w ekstruderze Pomimo stwierdzonej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania Natomiast w układach złoonych jakimi s majonezy niskotłuszczowe wykazuj zroacutenicowane oddziaływanie w stosunku do badanych białek W konsekwencji majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury oraz właciwoci reologicznych w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia Pomimo obserwowanego zroacutenicowania właciwoci badane majonezy pod wzgldem reologicznym stanowi płyny rozrzedzane cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

Słowa kluczowe maltodekstryny ekstruzja właciwoci powierzchniowe emulsje majonezy tekstura właciwoci reologiczne

Wprowadzenie

Maltodekstryny ndash produkty niepełnej hydrolizy skrobi znajduj szerokie zastosowanie w produkcji ywnoci S uywane jako neutralne wypełniacze noniki składniki stabilizujce i teksturotwoacutercze Szczegoacutelne znaczenie maj maltodekstryny jako funkcjonalne składniki układoacutew emulsyjnych gdy niejednokrotnie mog by

Dr hab in G Lewandowicz prof dr hab W Grajek mgr in W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im ACieszkowskiego ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna dr hab in Krystyna Prochaska Instytut Technologii i Inynierii Chemicznej Politechnika Poznaska Pl M Skłodowskiej-Curie Pozna

36 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

stosowane jako zamienniki tłuszczu [11] Produkcja maltodekstryn moe odbywa si z uyciem roacutenego typu enzymoacutew co implikuje zroacutenicowanie strukturalne otrzymanych produktoacutew a co za tym idzie zroacutenicowanie właciwoci fizykochemicznych i uytkowych [5 10] Dodatkowym roacutedłem zroacutenicowania właciwoci maltodekstryn moe by zastosowanie alternatywnych procesoacutew technologicznych takich jak np ekstruzja [3 5] Przydatno roacutenorodnych produktoacutew spoywczych w tworzeniu układoacutew emulsyjnych była tradycyjnie oceniania na podstawie okrelenia zdolnoci emulgujcej trwałoci emulsji jak roacutewnie poprzez ocen cech sensorycznych i reologicznych [9 11] Badania aktywnoci powierzchniowej w układach płynpłyn powszechnie wykorzystywane przy opisie właciwoci surfaktantoacutew nie były dotychczas stosowane do oceny produktoacutew spoywczych

Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiły skrobia ziemniaczana Superior Standard produkcji WPPZ w Luboniu maltodesktryny produkcji SPPZ w Łobzie gluten pszenny produkcji ZPZ w Niechlowie oraz skrobia modyfikowana (E 1422) bdquoAdanet CSrdquo produkcji Centralnego Laboratorium Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu Do otrzymywania majonezoacutew uyto oleju rzepakowego oraz niezbdnych handlowych produktoacutew spoywczych

Ekstruzyjn hydroliz enzymatyczn prowadzono za pomoc handlowych preparatoacutew enzymatycznych firmy Novo Nordisk (Dania) tj termostabilnej -amylazy bakteryjnej (produkowanej przez modyfikowane szczepy Bacillus) o nazwie handlowej Termamyl S oraz bakteryjnej -amylazy (produkowanej przez wyselekcjonowane szczepy Bacillus amyloliquefaciens) o nazwie handlowej BAN 480 L Skrobi ziemniaczan nawilano wodnym roztworem enzymoacutew do wilgotnoci 35 Proces prowadzono w mieszarce w temp 25degC w czasie 05 h w celu ujednolicenia mieszaniny Tak przygotowany materiał poddawano ekstruzji w czterosekcyjnym ekstruderze dwulimakowym Krupp Werner amp Pfleinderer typ ZSK 25P82 Zastosowano roacutene warunki procesu w zalenoci od enzymu i tak Termamyl S ndash 07 mlkg ss skrobi prdko limaka 40 obrmin BAN 480 L ndash 10 mlkg ss skrobi prdko limaka 60 obrmin Temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera wynosiła 20 100 120 i 140degC W dalszej czci tekstu uyto nastpujcych okrele maltodekstryna ekstruzyjna T (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu Termamyl S) oraz maltodekstryna ekstruzyjna B (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu BAN 480L)

Zawarto suchej substancji skrobi oraz maltodekstryn oznaczano zgodnie z PN-78A-74701 [7]

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 37

Warto roacutewnowanika glukozowego DE okrelano zgodnie z PN-EN ISO 53772001 [8]

Napicie powierzchniowe i midzyfazowe oznaczano metod odrywania piercienia du Noya za pomoc tensiometru K12 firmy Krss (Niemcy) Badania prowadzono w temp 210oC Jako modelow faz olejow zastosowano toluen Badane roztwory wodne zawierajce od 10-3 do 1 analizowanych maltodekstryn uzyskiwano drog kolejnych rozciecze Zdolno obniania napicia powierzchniowego jak i midzyfazowego badanych pochodnych scharakteryzowano za pomocy wybranych parametroacutew adsorpcji zestawionych w tab 1 i 2 wyznaczonych w oparciu o wartoci wspoacutełczynnikoacutew izotermy Szyszkowskiego zastosowanej do aproksymacji danych eksperymentalnych [1]

Zdolno emulgujc i trwało termiczn emulsji oznaczano zmodyfikowan metod opracowan przez Yasamatsu i wsp [13] W tym celu 70 g maltodekstryny rozpuszczano w 100 ml wody destylowanej nastpnie stopniowo dodawano 100 ml oleju i miksowano układ przy uyciu miksera Ultrathurax IKA (Niemcy) z prdkoci 6000 obrmin w cigu 2 min W przypadku badania glutenu 70 g proacutebki rozpuszczano w roztworze 10 ml octu spirytusowego o steniu 10 i 90 ml wody Otrzyman emulsj poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Aktywno emulgujc [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu W celu oznaczenia trwałoci termicznej emulsji przygotowan jak wyej emulsj ogrzewano w łani wodnej w temp 80oC przez 30 min Nastpnie schładzano pod strumieniem zimnej wody w cigu 15 min Cało łagodnie mieszano za pomoc bagietki i poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Trwało termiczn emulsji [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu Pomiary powtarzano trzykrotnie nastpnie obliczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Majonezy sporzdzano w porcjach po 300 g wg nastpujcej receptury olej ndash 1500 g Adanet CS ndash 90 g maltodekstryna ndash 90 g cukier ndash 90 g soacutel ndash 30 g benzoesan sodu 06 g ocet 10-procentowy ndash 12 g musztarda ndash 60 g oacutełtko jaja ndash 18 g lub zamiennie gluten 90 g Cało uzupełniano wod do 300 g Z maltodekstryny cukru skrobi modyfikowanej soli oraz benzoesanu sodu sporzdzano such mieszank ktoacuter przy intensywnym mieszaniu wsypywano do wody Po utworzeniu kleiku dodawano oacutełtko i musztard a nastpnie przy wolnym mieszaniu 23 oleju Zwikszajc obroty mieszadła dodawano na przemian ocet i reszt oleju W przypadku majonezu na bazie glutenu najpierw gluten wsypywano do wody przy cigłym mieszaniu a nastpnie dodawano ocet i musztard Nie przerywajc mieszania dodawano powoli mieszank suchych składnikoacutew Po utworzeniu kleiku dodawano roacutewnie powoli przy wolnym mieszaniu 23 oleju a nastpnie zwikszano obroty mieszadła i dodawano reszt oleju

38 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Badanie tekstury majonezoacutew prowadzono przy uyciu teksturometru TAXT2 firmy Stable Micro Systems (Wielka Brytania) z zastosowaniem nastpujcych parametroacutew pomiaru głowica 5 kg sensor walcowy o rednicy 200 mm głboko penetracji 40 mm szybko opadania sensora przed testem 10 mms w trakcie testu 05 mms po tecie 10 mms czas pomidzy jednym a drugim cyklem pomiarowym 5 s temp 20oC W badaniach stosowano trzykrotne powtoacuterzenia pomiaroacutew nastpnie wyznaczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Badanie właciwoci reologicznych majonezu prowadzono za pomoc reometru RheoStress 1 firmy Haake (Niemcy) w temp 20oC w układzie pomiarowym stoek ndash płytka C6010 Ti Badania prowadzono w zakresie szybkoci ktowej od 01 rads do 10 rads Wyznaczano moduł sprystoci moduł plastycznoci kt przesunicia fazowego oraz lepko zespolon Do opisu zalenoci lepkoci zespolonej od prdkoci cinania wykorzystano roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa W celu wyznaczenia przedziału liniowej lepkosprystoci badanych majonezoacutew okrelano zaleno modułu sprystoci od zmieniajcej si w zakresie od 0 do 5 amplitudy drga o czstotliwoci 1 Hz Za warto optymaln do bada przyjto amplitud 005

Wyniki i dyskusja

Maltodekstryny wykazywały aktywno powierzchniow w układzie wodapowietrze oraz wodaolej przy czym zdolno obniania napicia powierzchniowego na granicy faz płynpłyn zaleała od stopnia ich hydrolizy i metody otrzymywania W przypadku maltodekstryn handlowych (rys 1) obserwowano zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne (rys 2) wykazywały silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

Swobodna energia adsorpcji w układzie wodapowietrze handlowych preparatoacutew malała wraz ze wzrostem wartoci DE (tab 1) Natomiast w układzie wodaolej wzrostowi stopnia hydrolizy tj rosncej wartoci DE towarzyszył wyrany wzrost stenia powierzchniowego w warstwie adsorpcyjnej

Pomimo wykazanej wyej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryn emulsje utworzone z ich roztworoacutew i oleju ulegały natychmiastowemu rozwarstwieniu po zakoczeniu mieszania układu Wynika std e niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania maltodekstryny nie maj zdolnoci emulgujcej Badane preparaty białkowe czyli oacutełtko jaja i gluten pszenny wykazuj wysok aktywno emulgujc (tab 2) Naley podkreli e emulsje utworzone z uyciem glutenu wykazuj znacznie wysz trwało termiczn ni emulsje na bazie oacutełtka jaja kurzego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 39

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

DE= 49

DE= 49

DE=85DE=188

DE= 49

DE=85

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

e te

nsio

n [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

wodatoluen

wodapowietrze

DE=188

Rys 1 Aktywno powierzchniowa handlowych maltodekstryn w układzie wodapowietrze i

wodatoluen Fig 1 Surface activity of commercial maltodextrines in a waterair and a watertoluene system

Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn

wykazywały znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia (tab 2) Majonezy zawierajce gluten miały wiksz twardo od zawierajcych oacutełtko jaja Rodzaj maltodekstryny w mniejszym stopniu wpływał na ten parametr majonezu

40 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

1

2

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

ial t

ensi

on [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

1

wodapowietrze

wodatoluen

2

Rys 2 Aktywno powierzchniowa maltodekstryn esktruzyjnych w układzie wodapowietrze i

wodatoluen (1 minus maltodekstryna T 2 minus maltodekstryna B) Fig 2 Surface activity of extrusion maltodextrines in the waterair and watertoluene systems

(1minusmaltodextrine T 2 minus maltodextrine B)

Od powyszej reguły odbiegały majonezy sporzdzone na bazie glutenu i maltodekstryny ekstruzyjnej B ktoacuterych twardo była wyjtkowo mała Przywieralno majonezoacutew roacutewnie wykazywała znacznie zroacutenicowanie zwizane z rodzajem uytych surowcoacutew Najwysz przywieralnoci charakteryzowały si majonezy wytworzone na bazie glutenu oraz maltodekstryn handlowych natomiast zdecydowanie niskie wartoci przywieralnoci wykazały majonezy w przypadku ktoacuterych uyto maltodekstryny ekstruzyjnej B Sprysto była tym parametrem tekstury ktoacutery wykazywał zdecydowanie najmniejsze zroacutenicowanie i w przypadku wikszoci majonezoacutew zawierał si w granicach 092ndash095 Wyjtek stanowił majonez wytworzony z udziałem oacutełtka jaja i maltodesktryny ekstruzyjnej B ktoacuterego elastyczno wynosiła 099 Roacutewnie pozostałe parametry tego wyrobu tj gumiasto i

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 41

spoisto odbiegały od wartoci ktoacuterymi charakteryzowały si pozostałe majonezy przy czym naley zauway e w przypadku gumiastoci była to warto najmniejsza natomiast w przypadku spoistoci najwiksza

T a b e l a 1 Parametry adsorpcji maltodekstryn handlowych oraz ekstruzyjnych Adsorption parameters of commercial and extrusion maltodextrines

Parametry adsorpcji Adsorption parameters

Wodapowietrze Waterair

Wodaolej Watertoluene

Maltodekstryna Maltodextrine

middot106 molm2

-13Gads

kJmol middot106 molm2

-13Gads kJmol

Handlowa Commercial

DE = 49 0639 1871 0165 1843

Handlowa Commercial

DE = 85 0751 2095 0237 1638

Handlowa Commercial DE = 188

0424 4032 0447 1729

Ekstruzyjna T Extrusion T

0781 213 0250 2325

Ekstruzyjna B Extrusion B

0866 2041 0408 1703

Objanienia Explanatory notes wartoci przeliczono na zawarto moli anhydroglukozy the values were converted into a content of anhydroglucose moles minus13Gads ndash swobodna energia adsorpcji free energy of adsorption ndash nadmiar powierzchniowy na nasyconej granicy faz surface excess at the saturated interface

Poroacutewnujc parametry tekstury majonezoacutew (tab 3) z właciwociami

reologicznymi (rys 3ndash5 tab 4) dowiedziono e nie jest moliwe znalezienie prostej korelacji pomidzy tymi wielkociami Analiza matematyczna przebiegu zmiennoci zalenoci lepkoci zespolonej majonezoacutew od szybkoci cinania wykazała e charakteryzuj si one we wszystkich przypadkach właciwociami płynoacutew rozrzedzanych cinaniem (rysunkoacutew nie przytoczono) Potwierdza to wysoka korelacja wzmiankowanych krzywych z empirycznym roacutewnaniem Ostwalda de Waelersquoa (tab 4) Roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa było ju wczeniej stosowane do opisu właciwoci reologicznych napojoacutew mlecznych oraz wodnych roztworoacutew hydrokoloidoacutew [6 12] Zmienno parametru K w roacutewnaniu Ostwalda de Waelersquoa oraz przebieg krzywych zalenoci modułoacutew sprystoci i plastycznoci od szybkoci cinania wskazuje natomiast na istotne roacutenice w oddziaływaniach pomidzy badanymi

42 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

T a b e l a 2

Zdolno emulgujca oraz trwało termiczna emulsji badanych białek Emulsifying activity and emulsion stability of investigated protein substances

Substancja badana Substance investigated

Aktywno emulgujca [] Emulsifying activity []

Trwało termiczna emulsji [] Thermal stability of emulsions

[] oacutełtko jaja Egg yolk

499 plusmn 03 250 plusmn 00

Gluten pszenny Wheat gluten

500 plusmn 00 499 plusmn 03

T a b e l a 3 Parametry tekstury badanych majonezoacutew Texture parameters of mayonnaises

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

Twardo Hardness

[N]

Przywieralno Adhesiveness

[Ns]

Sprysto Springiness

Gumiasto Gumminess

[N]

Spoisto Cohesiven

ess oacutełtko

jaja Egg yolk

handlowa commercial DE=9

021 plusmn 005 -16 plusmn 04 093 plusmn 00 015 plusmn 004 071 plusmn 004

oacutełtko jaja

Egg yolk

handlowa commercial DE=25

019 plusmn 002 -15 plusmn 01 093 plusmn001 014 plusmn 001 074 plusmn 002

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

023 plusmn 008 -18 plusmn 07 094 plusmn 002 016 plusmn 005 071 plusmn 003

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

009 plusmn 000 -027 plusmn 007 099 plusmn 000 007 plusmn 000 081 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=9 031 plusmn 008 -23 plusmn 01 093 plusmn 001 021 plusmn 005

069 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=25 028 plusmn 005 -21 plusmn 01 092 plusmn 000 019 plusmn002

069 plusmn 002

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

016 plusmn 002 -11 plusmn 02 095 plusmn 000 012 plusmn 003 077 plusmn 007

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

013 plusmn 000 -077 plusmn 005 095 plusmn 000 010 plusmn 002 075 plusmn 005

maltodekstrynami i białkami W szczegoacutelnoci zwracaj uwag skrajnie roacutene wartoci modułoacutew sprystoci majonezoacutew sporzdzonych z udziałem maltodekstryny ekstruzyjnej B (rys 3) Parametry te w przypadku majonezu zawierajcego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 43

maltodekstryn ekstruzyjn B i oacutełtko wykazywały najwysze wartoci a w przypadku majonezu na bazie glutenu ndash najnisze Maltodekstryny handlowe generalnie wykazywały wysze wartoci modułoacutew zaroacutewno sprystoci jak i plastycznoci w produktach o niszym DE = 9 ni wyszym DE = 25 stopniu scukrzenia W przypadku maltodesktryny ekstruzyjnej T wartoci modułoacutew zaroacutewno plastycznoci jak i sprystoci były wysze w majonezach przyrzdzonych na bazie oacutełtka

T a b e l a 4

Parametry roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa = Kn Ostwald de Waele = Kn equation parameters

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

K n r

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=9 700 012 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=25 496 015 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

990 016 09998

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

1283 019 09998

Gluten handlowa

commercial DE=9

840 020 09999

Gluten handlowa

commercial DE=25

534 013 09999

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

620 014 09999

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

330 014 1000

44 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł s

pr

ysto

ci

Sto

rage

mod

uldu

s [P

a]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 3 Moduł sprystoci majonezoacutew Fig 3 Storage modulus of mayonnaises

0

50

100

150

200

250

300

350

400

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł p

last

yczn

oci

Loss

mod

ulus

[Pa]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 4 Moduł plastycznoci majonezoacutew Fig 4 Loss modulus of mayonnaises

Hipotez o roacutenym wzajemnym oddziaływaniu badanych maltodekstryn i białek potwierdza analiza zmiennoci kta przesunicia fazowego Na rys 5 widoczne s dwa pki krzywych przynalenych do majonezoacutew przyrzdzonych na bazie oacutełtka (znaczniki puste) i glutenu (znaczniki wypełnione) Wartoci kta przesunicia fazowego w przypadku majonezoacutew na bazie oacutełtka s prawie stałe oscyluj w

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 45

granicach 10ndash13deg i nie wykazuj tendencji zaroacutewno malejcej jak i rosncej wiadczy to e majonezy te s płynami lepkosprystymi o zaznaczonej przewadze właciwoci sprystych W przypadku majonezoacutew na bazie glutenu ze wzrostem szybkoci cinania obserwowano wzrost kta przesunicia fazowego od 9deg do 15deg Wskazuje to na fakt e przy wyszych prdkociach cinania majonezy te trac właciwoci spryste i upodabniaj si do cieczy

9

10

11

12

13

14

15

16

17

01 1 10

Szybko k towa Radial speed [rads]

K

t prz

esun

ici

a fa

zow

ego

Pha

se a

ngle

[deg]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 5 Kt przesunicia fazowego majonezoacutew Fig 5 Phase angle of mayonnaises

Wnioski

1 Maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej

2 Maltodekstryny handlowe wykazuj zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne wykazuj silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

3 Maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody ich otrzymywania

4 Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia

5 Badane majonezy pod wzgldem reologicznym s płynami rozrzedzanymi cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

6 Maltodesktryny w układzie emulsyjnym majonezu niskotłuszczowego wykazuj zroacutenicowane właciwoci funkcjonalne w zalenoci od uytego białka

46 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Prac zrealizowano w ramach grantu zamawianego KBN nr PBZKBN021P069913 oraz prac własnych PP nr BW 3z1182004

Literatura

[1] Chattoraj DK Birdi KS Adsorption and the Gibbs Surface Excess Plenum Press New York 1984 [2] Czermiski JB Iwasiewicz A Paszek Z Sikorski A Metody statystyczne dla chemikoacutew PWN

Warszawa 1986 [3] Govindasamy S Campanella OH Oates C G Enzymatic hydrolysis and saccharification

optimisation of sago starch in a twin-screw extruder J Food Eng 1997 32 427-446 [4] Krzyaniak W Białas W Olesienkiewicz A Jankowski T Grajek W Characteristics of

oligosaccharides produced by enzymatic hydrolysis of potato starch using mixture of pullulanases and alpha-amylases Elect J Pol Agric Univ Food Sci Techn 2003 wwwejpaumediaplseriesvolume6issue2

[5] Krzyaniak W Olesienkiewicz A Białas W Słomiska L Jankowski T Grajek W Charakterystyka chemiczna maltodekstryn o małym roacutewnowaniku glukozowym otrzymywanych przez hydroliz skrobi ziemniaczanej za pomoc alfa-amylaz Acta Sci Pol Technologia Alimentaria 2003 2 5-15

[6] Oerther S Payan E Lapicque F Presle N Hubert P Muller S Netter P Lapicque F Hyaluronate-alginate combination for the preparation of new biomaterials investigation of the behaviour in aqueous solutions Biochim Biophys Acta (BBA)General Subject 1999 1426 185-194

[7] PN-78A-74701 Hydrolizaty skrobiowe Metody bada [8] PN-EN ISO 53772001 Produkty hydrolizy skrobi Oznaczanie siły redukujacej i roacutewnowanika

glukozowego Metoda stałego miana Lanersquoa i Eynone [9] Robins MM Watson AD Wilde PJ Emulsions ndash creaming and rheology Curr Opin in Colloid

amp Interface Science 2002 7 419-425 [10] Słomiska L Enzymatyczne metody transformacji skrobi Przem Spo 1995 12 472-475 480 [11] Słomiska L Wglowodanowe zamienniki tłuszczu Przem Spo 1999 12 12-15 [12] Yanes M Duraacuten L Costell E Effect of hydrocolloid type and concentration on flow behaviour and

sensory properties of milk beverages model systems Food Hydrocolloid 2002 16 605-611 [13] Yasamatsu K Sawada K Moritaka S Misaka M Toda J Wada T Ishii K Whipping and

emulsyfying properties of soyebean products Agr Biol Chem 1972 36 719-727

FUNCTIONAL PROPERTIES OF MALTODEXTRINES IN EMULSION SYSTEMS

S u m m a r y

The objective of this work was to determine surface properties of maltodextrines having a various

saccharification degree and obtained using different technological processes Furthermore this work

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 47

aimed at verifying the functionality of maltodextrines in emulsion systems by determining the rheological properties and the texture of low fat mayonnaises prepared from these maltodextrines

It was found that both in waterair and wateroil systems maltodextrines demonstrate surface activity which is observed to increase with the rise of the hydrolysis degree Replacing the traditional process of production by a hydrolysis carried out in extruder has a positive effect on surface properties of maltodextrines Despite the a surface activity stated maltodextrines do not show any emulsifying abilities regardless of the saccharification degree and production method However they exhibit a varied effect on the examined proteins in such complex systems as low fat mayonnaises As a consequence mayonnaises made on the basis of different proteins and maltodextrines show a considerable diversity of their universal texture profile parameters and rheological properties depending on the components used to prepare them In spite of the observed diversity of properties examined mayonnaises constitute pseudoplastic fluids in respect of rheological properties and their viscosity could be described by means of the Ostwald de Waelersquos empirical equation Key words maltodextrines extrusion surface properties emulsion mayonnaises texture rheological properties

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 48 -62

WOJCIECH KRZYANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ POŁCZONEJ

Z PROCESEM EKSTRUZJI

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej

połczonej z procesem ekstruzji Do hydrolizy uyto nastpujcych preparatoacutew enzymatycznych α-amylazy bakteryjnej Termamyl S

Ban 480L oraz α-amylazy grzybowej Fungamyl 800L Pocztkowo wykonano dowiadczenia majce na celu dobranie parametroacutew pracy ekstrudera zapewniajcych dostateczne skleikowanie skrobi Regulowano temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera oraz obroty elementoacutew roboczych Stwierdzono e dopiero temperatura powyej 100degC zapewniała dostateczne skleikowanie skrobi Sprawdzono czy w zastosowanych warunkach ekstruzji enzymy zachowuj swoj hydrolityczn aktywno Stwierdzono wzrost wielkoci wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi Do dalszych ekstruzji wybrano enzymy o najwikszej termoodpornoci czyli Termamyl S oraz Ban 480 L Okrelono wpływ szybkoci obrotoacutew limakoacutew w zakresie 40ndash60 obrmin oraz wilgotnoci pocztkowej skrobi od 32 do 40 na roacutewnowanik glukozowy (DE) i cinienie osmotyczne badanych preparatoacutew Okrelono take skład chemiczny tych preparatoacutew Badania wykazały e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej i do uzyskania produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Słowa kluczowe ekstruzja skrobia ziemniaczana hydroliza enzymatyczna α-amylaza

Wstp

Ekstruzja jest rodzajem cinieniowego ekspandowania produktu Polega na gwałtownym powikszeniu objtoci czstki na skutek jej szybkiego podgrzania do temperatury niezbdnej do zamiany wody w par [8]

Prowadzi to do zwikszenia cinienia wewntrz czstki a nastpnie do jej rozerwania i rozdcia na skutek braku moliwoci swobodnego odparowania Jest to roacutewnie proces termoplastycznego wytłaczania surowca poddanego wczeniej obroacutebce mechanicznej [17]

Mgr in W Krzyaniak prof dr hab T Jankowski prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 49

Głoacutewn cz robocz ekstrudera stanowi komora cinieniowo-termiczna z ruchomym wałem zwanym potocznie limakiem Ze wzgldu na ich liczb ekstrudery dzieli si na jedno lub dwulimakowe W nowoczesnych maszynach proces ekstruzji oraz jego parametry s sterowane komputerowo [5 21]

W czasie ekstruzji nawilonej skrobi dochodzi do jej skleikowania i czciowej hydrolizy [12 26] Zalet tego procesu jest kroacutetkie działanie temperatury i moliwo dokładnego regulowania jego parametroacutew [18] Ekstruzja wpływa na wzrost rozpuszczalnoci skrobi w temperaturze otoczenia pod warunkiem poddania jej działaniu sił cinajcych w temp powyej 110degC Wraz ze wzrostem temp ekstruzji w zakresie od 90 do 210degC maleje take gsto produktu i zwiksza si zdolno wizania wody przez zmodyfikowan skrobi [18] W wyniku ochłodzenia płynna skrobia traci ciepło wraz z uchodzc par wodn Materiał staje si twardszy mniej plastyczny i traci swoj elastyczno na skutek tworzenia si elu skrobiowego Powstaje niejednorodna porowata struktura o wytrzymałoci zalenej od szybkoci ochładzania produktu [12] Właciwoci ekstrudatu zale roacutewnie od składu chemicznego surowca skrobiowego głoacutewnie proporcji midzy amyloz i amylopektyn oraz od zawartoci lipidoacutew [1 16 23]

Enzymy amylolityczne działaj wyłcznie na skrobi skleikowan [24] W zawiesinach wodnych skrobi hydroliza enzymatyczna zachodzi ju w temp ok 60ndash80ordmC jednak przebiega ona z niewielk szybkoci ze wzgldu na niepełne upłynnienie skrobi ktoacutere wymaga ogrzania do temp powyej 100ordmC najlepiej 140ordmC [22] Badania nad enzymami amylolitycznymi majcymi zastosowanie w przemysłowym przetwoacuterstwie skrobi s obecnie nastawione zaroacutewno na poszukiwanie naturalnych roacutedeł termoodpornych enzymoacutew jak i na modyfikacje ju znanych amylaz poprzez ukierunkowane mutacje lub te chemiczne modyfikacje tych białek [3 20] W literaturze wykazano moliwo obroacutebki hydrotermicznej skrobi z jednoczesnym działaniem enzymoacutew co umoliwiło otrzymanie produktoacutew o ograniczonym zakresie hydrolizy charakteryzujcych si niskim roacutewnowanikiem glukozowym DE [4 7 10 15 25] Osigane to jest dziki kroacutetkiemu działaniu obu czynnikoacutew Parametrami ekstrudera umoliwiajcymi regulacj stopnia hydrolizy skrobi s obroty elementu roboczego regulujce czas hydrolizy oraz temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach [5 9] Dodatkowo duy wpływ na proces ma zawarto wody w surowcu przeznaczonym do ekstruzji oraz termoodporno i ilo uytego enzymu [11] Wykorzystanie ekstruzji jako metody przygotowania skrobi do hydrolizy moe umoliwi uzyskanie maltodekstryn odznaczajcych si nowymi właciwociami reologicznymi i teksturotwoacuterczymi [23]

Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej podczas procesu ekstruzji

50 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Materiał i metody bada

Skrobia ziemniaczana

Substratem uytym do ekstruzji była skrobia ziemniaczana Superior wyprodukowana w Zakładach Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu o zawartoci suchej masy 898

Enzymy

Do bada zastosowano nastpujce preparaty enzymatyczne produkowane przez Novozymes Dania bull Termamyl Supra ndash mieszanina wyjtkowo stabilnych bakteryjnych α-amylaz (4-

glukanohydrolaza-α-14-glukanu) produkowanych przez genetycznie zmodyfikowane szczepy z rodzaju Bacillus Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 120 KNUg a optymalna temp działania 105degC

bull Ban 480 ndash α-amylaza bakteryjna (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Bacillus amyloliquefaciens Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 480 KNUg a optymalna temp działania 85degC

bull Fungamyl 800L α-amylaza grzybowa (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Aspergillus oryzae Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 800 FNUg a temp działania 65degC

Ekstruzja

Ekstruzj skrobi połczon z jednoczesn hydroliz enzymatyczn prowadzono w ekstruderze dwulimakowym ZSK 25 WLE firmy Krupp Werneramp Pfleinderer GMBH Po uwzgldnieniu suchej masy materiał nawilano wod destylowan do odpowiedniej wilgotnoci i mieszano w mieszarce laboratoryjnej w celu ujednolicenia materiału Do wody wprowadzano odmierzon dawk preparatu enzymatycznego Nawilon skrobi z preparatem enzymatycznym ekstrudowano w warunkach przedstawionych w tab 1 Produkt powstały w procesie ekstruzji suszono w temp 60ordmC przez 24 godz w suszarce z obiegiem powietrza a nastpnie mielono do postaci proszku

Oznaczanie DE

Roacutewnowanik glukozowy DE oznaczano metod jodometryczn według PN-78A-74701

Oznaczanie cukroacutew metod HPLC

Zawarto cukroacutew w hydrolizatach oznaczano za pomoc chromatografii cieczowej (HPLC) Wykonano analiz ilociow obecnoci cukroacutew wyszych i cukroacutew zawierajcych od jednego do omiu monomeroacutew Parametry oznaczenia kolumna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 51

Aminex HPX-42A o wymiarach 300 times 78 mm oraz detektor refraktometryczny IR Prdko elucji 06 ml wodymin w temp 70degC Na kolumn jednorazowo nanoszono 20 microl odpowiednio rozcieczonej proacuteby uprzednio przefiltrowanej przez sczki z porami wielkoci 045 microm (Millex HA) w celu usunicia ewentualnych zanieczyszcze

T a b e l a 1

Warianty procesu ekstruzji Variants of the extrusion process

Temperatura Temperature [˚C]

Warianty procesu

Variants of the process

Sekcja 1 Section 1

Sekcja 2 Section 2

Sekcja 3 Section 3

Głowica Die

Szybko limakoacutew [obrmin]

Screw speed [rpm]

Wariant I Variant I

24 110 110 120 85

Wariant II Variant II

24 70 70 50 80

Oznaczanie rozpuszczalnoci ogoacutelnej

Do kolby stokowej o poj 250 ml wsypywano 10 g szklanych perełek dodawano 100 ml wody destylowanej o temp 40degC oraz 64 g produktu Tak przygotowan proacuteb intensywnie mieszano przez 30 min w łani wodnej o temp 60degC Nastpnie 50 ml proacuteby wirowano przez 10 min przy obrotach 210 times g Po odwirowaniu pobierano 5 ml supernatantu i przenoszono do wywaonego naczyka wagowego ze spiralnie zwinitym paskiem bibuły Tak przygotowan proacuteb suszono do stałej masy w temp 100degC Rozpuszczalno ogoacuteln obliczono z roacutewnania

[]100a)w100)(mm(

100)Va)(mm(R

12

13 sdotsdotminusminus

sdotρ+minus=

gdzie m1 ndash masa naczyka z bibuł [g] m2 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem [g] m3 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem po wysuszeniu [g] a ndash nawaka proszku [g] V ndash objto wody w ktoacuterej rozpuszczono proszek [cm3] w ndash wilgotno badanego proszku [] ndash gsto wody [gcm3]

Cinienie osmotyczne

Oznaczania cinienia osmotycznego dokonywano za pomoc osmometru Marcel OS 3000 według zalece producenta Pomiar polega na przechłodzeniu 100 microl proacuteby do temp -10degC wzbudzeniu jej krystalizacji oraz rejestracji i analizie przebiegu

52 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

temperatury w czasie krystalizacji Osmolalno roztworu wyraona w mOsmkg H2O jest miar cinienia osmotycznego

Roacutenicowa kalorymetria skaningowa

Badania charakterystyki kleikowania skrobi w ekstrudowanych preparatach wykonano przy uyciu kalorymetru skaningowego Perkin-Elmer DSC 7 (Perkin-Elmer Co Connecticut USA) Proacutebki sproszkowanego ekstrudatu o masie ok 5 mg umieszczano w aluminiowych naczykach kalorymetrycznych o pojemnoci 20 microl dokładnie waono dodawano dwukrotnie wiksz mas wody od masy preparatu zamykano hermetycznie i pozostawiano na 1 godz w celu nawilenia Nastpnie proacutebki ogrzewano w kalorymetrze w zakresie temp 20ndash100oC z szybkoci wzrostu temperatury 10 Kmin Jako wzorzec odniesienia stosowano puste identyczne naczyko kalorymetryczne Z termogramoacutew kleikowania skrobi wyznaczano temperatur piku Tp oraz entalpi przemiany ∆H (Jg) odniesion do suchej masy proacutebki Dodatkowo w celu poroacutewnawczej oceny stopnia skleikowania skrobi w ekstrudatach wykonano analiz kleikowania natywnej skrobi ziemniaczanej

Analiza statystyczna

Wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 aby wykaza istotno wpływu wilgotnoci skrobi i obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na DE oraz cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew Posłuono si w tym celu programem Statistica 60 Wszystkie eksperymenty wykonano w trzech powtoacuterzeniach

Wyniki i dyskusja

Skrobia ziemniaczana jest najczciej hydrolizowana w reaktorach do maltodekstryn za pomoc dwustopniowej hydrolizy enzymatycznej trwajcej około 73 godz z koniecznoci dwukrotnej regulacji temp z około 95ndash140degC do 60ndash95degC oraz zmiany pH z 65 do 4 [2] Drug powszechnie stosowan metod hydrolizy skrobi ziemniaczanej jest hydroliza kwasowa trwajca około 60 min wymagajca dwukrotnej regulacji temperatury procesu [2] Alternatyw przedstawionych metod moe by ekstruzja skrobi połczona z hydroliz enzymatyczn

Pierwszy etap dowiadcze miał na celu doboacuter warunkoacutew procesu ktoacutere naley zastosowa w procesie hydrolizy enzymatycznej prowadzonej w ekstruderze Ze wzgldu na kroacutetki czas przebywania surowca skrobiowego w ekstruderze wynoszcy od 30 do 60 s i konieczno przeprowadzenia w tym czasie skleikowania skrobi oraz jej hydrolizy uyte enzymy powinny charakteryzowa si odpowiedni odpornoci termiczn i wysok aktywnoci w temperaturze procesu Enzymy inaktywowano termicznie przez podwyszenie temperatury w głowicy ekstrudera

Warunki termiczne procesu dobrano tak aby nie powodowały utraty aktywnoci enzymu w sekcjach roboczych ekstrudera Zastosowano dwa warianty procesu ekstruzji (tab1) Pierwszy w wyszej temperaturze dla enzymoacutew Termamyl S i Ban

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 53

480 L oraz drugi dla enzymu Fungamyl 800L o mniejszej termoodpornoci We wszystkich dowiadczeniach wilgotno skrobi wynosiła 35

Na podstawie bada DSC (tab 2) preparatoacutew skrobi ekstrudowanej bez enzymoacutew stwierdzono e jedynie ekstruzja w wyszej temperaturze umoliwiła pełne skleikowanie skrobi wiadczy o tym brak przemiany kleikowania na termogramach DSC

T a b e l a 2

Temperatura piku przemiany DSC entalpia oraz stopie skleikowania skrobi natywnej i skrobi ekstrudowanej DSC peak transition temperature entalpy and degree of gelatinisation of the native starch and extruded starch

Proacuteba Sample

Temperatura piku przemiany Peak transition temperature

[oC]

Entalpia kleikowania Gelatinisation entalpy

∆H [Jg ss]

Skleikowanie skrobi Starch gelatinisation

[] Skrobia natywna

Native starch 670 120 0

Ekstrudowana w I Extruded v I

brak przemiany no transition

0 100

Ekstrudowana w II Extruded v II

670 93 223

W procesie ekstruzji w niszej temperaturze wykazano e skleikowało zaledwie około 22 skrobi pomimo dłuszego czasu ekstruzji (tab 2) Powysze obserwacje potwierdzaj decydujc rol wody w przebiegu zjawisk kleikowania skrobi Temperaturowy zakres procesu kleikowania a take charakter procesu jest inny gdy skrobia jest nawilona powyej 70 i inny gdy jej wilgotno jest mniejsza ni 35ndash40 [13] W tym drugim zakresie wilgotnoci odpowiadajcym procesom ekstruzji skrobia ulega przemianie interpretowanej jako topnienie krystalitoacutew na zasadzie podobiestwa do stapiania syntetycznych krystalicznych polimeroacutew gdzie ilo rozpuszczalnika decyduje o ich temperaturze topnienia [6]

W kolejnych badaniach sprawdzono czy w wytypowanych warunkach ekstruzji (tab 1) enzymy wykazuj hydrolityczn aktywno Zaroacutewno w przypadku enzymoacutew Termamyl S i Ban 480 L zastosowanych w ekstruzji w wyszej temperaturze jak i pozostałego enzymu uytego w niszej temperaturze stwierdzono wzrost wartoci liczbowej wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi (tab 3) Taka tendencja w przypadku skrobi nie w pełni skleikowanej przy zastosowanych parametrach ekstruzji moe wiadczy e doszło do czciowej

T a b e l a 3

Wskanik DE oraz rozpuszczalno preparatoacutew skrobi otrzymanych w procesie ekstruzji z udziałem enzymoacutew Termamyl S Ban 480L oraz Fungamyl 800L

54 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Dextrose equivalent values and solubility of starch preparations extruded using enzymes Termamyl S Ban 480L and Fungamyl 800L

Enzym Enzyme

Dawka Dose [KNU]

DE Rozpuszczalno

Solubility [] 36 3 901 72 5 903

144 6 937 288 97 945

Termamyl S

720 13 95 2808 5 652 5616 78 738 Ban 480 L

11232 99 806 1840 89 435 4600 97 486 Fungamyl 800 L 7360 124 526

hydrolizy Jednake otrzymane preparaty mogły cechowa si słab rozpuszczalnoci

Rozpuszczalno preparatoacutew rosła wraz ze wzrostem iloci enzymu dodanego do skrobi i wynosiła w przypadku Termamylu S od 901 do 95 Rozpuszczalno ekstrudatoacutew wyprodukowanych z enzymem Ban 480 L wynosiła od 652 do 806 za z enzymem Fungamyl 800 L była najmniejsza (tab 3) Otrzymane wyniki potwierdzaj obserwacje poczynione w przypadku skrobi sago gdzie w wyniku ekstruzji oraz zwikszajcej si dawki enzymu rozpuszczalno wzrosła z 11 (skrobia natywna) do ponad 63 w przypadku ekstrudatoacutew [7]

Oznaczono cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew w celu wstpnego stwierdzenia ewentualnych roacutenic w składzie cukrowym preparatoacutew Wraz ze wzrostem dawki enzymu stwierdzono wzrost wartoci cinienia osmotycznego preparatu ekstrudowanego z enzymem Termamyl S W zalenoci od dawki enzymu wartoci te były nastpujce 36 KNU ndash 1 mOsmkg H2O 72 KNU ndash 2 mOsmkg H2O 144 KNU ndash 7 mOsmkg H2O Wzrost wielkoci tego parametru moe wskazywa na inny skład chemiczny produktoacutew ekstruzji

Po analizie wstpnych wynikoacutew biorc pod uwag rozpuszczalno preparatoacutew i aktywno hydrolityczn enzymoacutew w procesie ekstruzji do dalszych bada wybrano enzymy Termamyl S oraz Ban 480 L We wczeniejszych badaniach wykazano du stabilno enzymoacutew nalecych do grupy Termamyl podczas ekstruzji w temp powyej 100degC [19] Obydwa enzymy cechujce si najwysz termoodpornoci mona było z powodzeniem stosowa w wyszej temperaturze procesu ekstruzji umoliwiajcych skleikowanie skrobi Govinddasamy i wsp [7] w badaniach nad ekstruzj skrobi sago z termostabilnymi amylazami wykazali e w zalenoci od parametroacutew ekstruzji moliwe jest uzyskanie produktoacutew o DE 0-10 podczas gdy w tych samych warunkach ekstruzji bez enzymu warto liczbowa wskanika DE nie przekraczała 15

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 55

Wykorzystujc właciwoci hydrolityczne enzymoacutew Termamyl S i Ban 480L w wysokiej temperaturze procesu podjto si zbadania wpływu wilgotnoci pocztkowej skrobi ziemniaczanej oraz czasu ekstruzji na DE oraz cinienie osmotyczne zachowujc jednakow temperatur procesu i jednakow dawk enzymoacutew we wszystkich wariantach ekstruzji

Temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera ustalono na nastpujcych poziomach sekcja 1 ndash 20oC sekcja 2 ndash 110oC sekcja 3 ndash 110oC głowica 140oC Temperatura głowicy była dobrana tak aby nastpowało zatrzymanie reakcji hydrolizy poprzez denaturacj enzymu

Obroty limakoacutew ekstrudera w kolejnych dowiadczeniach wynosiły 40 50 i 60 obrmin a wilgotno skrobi 32 36 i 40 W przypadku enzymu Termamyl S ilo dodanego preparatu odpowiadała 1044 KNU a enzymu Ban 480 L ze wzgldu na mniejsz termostabilnoc 5616 KNU

Zmiany wielkoci wspoacutełczynnika DE w roacutenych wariantach procesu ekstruzji przedstawiono na rys 1 i rys 2 a cinienia osmotycznego na rys 3 i rys 4 Zroacutenicowanie czasu hydrolizy przez zmian obrotoacutew elementu roboczego ekstrudera miało wpływ na wielko wskanika DE uzyskanych preparatoacutew Znajduje to potwierdzenie w publikowanych badaniach w ktoacuterych stwierdzono e wskanik DE skrobi ekstrudowanej łcznie z enzymem zmniejszał si gdy rosła szybko obrotoacutew limakoacutew ekstrudera [7 15]

Znaczcy wpływ na wielko wskanika DE ekstrudatoacutew miała wilgotno skrobi w czasie ekstruzji Zaroacutewno przy ekstruzji z enzymem Termamyl S jak i Ban 480 L stwierdzono najwysze wartoci DE uzyskanych preparatoacutew przy wilgotnoci skrobi 40 Jednoczenie przy tych samych parametrach procesu wskanik DE preparatu uzyskanego z enzymem Ban 480 L był wyszy od analogicznego uzyskanego z enzymem Termamyl S Wskazuje to na zachowan aktywno hydrolityczn tego enzymu w temperaturze ekstruzji Uzyskane wyniki potwierdzaj dane literaturowe wskazujce e optymalnymi warunkami ekstruzji umoliwiajcymi skuteczne zajcie procesu hydrolizy enzymatycznej skrobi s wysoka wilgotno pocztkowa surowca mała prdko limakoacutew oraz dua dawka enzymu [4 10]

56 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

31

47

2625

45

35

46

1825

0

1

2

3

4

5

6

32 36 40

Wilgotno Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 1 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 1 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained using an enzyme Termamyl S

W celu stwierdzenia ktoacutery z parametroacutew ekstruzji obroty limakoacutew czy

wilgotno skrobi miał wikszy wpływ na badane właciwoci ekstrudatoacutew wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 W przypadku produktu wytworzonego z udziałem enzymu Termamyl S stwierdzono istotny wpływ wilgotnoci skrobi na DE Z kolei zaroacutewno obroty wilgotno skrobi jak i kombinacja tych czynnikoacutew istotnie wpływały na wielko cinienia osmotycznego W przypadku produktu z Ban 480 L zaroacutewno wielko roacutewnowanika DE jak i cinienie osmotyczne zaleały bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 57

53 56

8

43

6

7

5349

7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

32 36 40Wilgotno

Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 2 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na wielko wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 2 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

1112

1314 14

131312

15

0

2

4

6

8

10

12

14

16

32 36 40

Wilgotno []Moisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e

Osm

otic

pre

ssur

e [m

Osm

kg

H2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 3 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 3 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparates obtained with enzyme Termamyl S

58 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

24

28

48

24

28

36

2624

36

0

10

20

30

40

50

32 36 40

WilgotnoMoisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e O

smot

ic p

ress

ure

[mO

smk

gH2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 4 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 4 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

W zwizku z roacutenicami w cinieniu osmotycznym pomidzy wodnymi

roztworami ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S i Ban 480L wykonano analiz chromatograficzn majc na celu ustalenie składu cukrowego produktoacutew (tab 4)

W przypadku ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S stwierdzono e najwiksz grup stanowiły cukry wysze o DP gt 8 a wroacuted cukroacutew niszych oligosacharydy o DP 5ndash8 Podobnie w przypadku ekstrudatoacutew uzyskanych z enzymem Ban 480 L najwiksz grup stanowiły cukry wysze a nastpnie oligosacharydy o DP 5ndash7 Zawarto glukozy była niewielka i wynosiła od 009 do 086 w zalenoci od warunkoacutew ekstruzji Zawarto cukroacutew wyszych rednio 92 wiadczy o wikszym stopniu hydrolizy skrobi ni w przypadku ekstrudatoacutew z enzymem Termamyl S w ktoacuterych zawarto oligosacharydoacutew o DP gt 8 wynosiła rednio 96 Podobny skład cukroacutew obserwowano w przypadku ekstruzji z enzymami innych rodzajoacutew skrobi [7 15] Mona zatem stwierdzi e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia Inny skład oligosacharydoacutew obserwowano w preparacie skrobi sago hydrolizowanej enzymem Termamyl 120L W tym przypadku stwierdzono najwicej cukroacutew o DP2 DP3 i DP6 za zawarto cukroacutew wyszych

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 59

wynosiła około 20 przy DE 8 Wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej skrobi sago rosła take zawarto oligosacharydoacutew o DP 2-6 [7] Takiej jednoznacznej zalenoci nie zaobserwowano w przypadku skrobi ziemniaczanej ekstrudowanej z enzymem Termamyl S i Ban 480 L w biecej pracy Jednake stwierdzono podobnie jak w przypadku ekstruzji skrobi sago z enzymem Termamyl 120 L [7] wzrost stopnia upłynnienia skrobi ziemniaczanej wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej substratu z 32 do 40

T a b e l a 4

Zawarto cukroacutew w preparatach ekstrudowanych z enzymami Termamyl S i Ban 480 L The content of Oligosaccharide in extruded preparations obtained using enzymes Termamyl S and Ban 480 L

Zawarto cukroacutew Oligosaccharide content [] Enzym

Enzyme

Wilgotno Moisture

content []

Obroty limaka [obrmin]

Screw speed [rpm] DP1 DP2 D23 DP4 DP5 DP6 DP7 DP8 DPn

40 0 018 031 022 035 058 072 071 9694

50 0 011 026 019 032 055 07 07 9717 Termamyl S 32

60 0 017 034 026 038 062 077 076 967

40 0 017 033 025 043 066 08 078 9658

50 0 016 03 023 038 058 071 07 9695 Termamyl S 36

60 0 014 028 021 039 058 071 069 9701

40 0 017 03 025 044 057 067 066 9693

50 0 001 028 024 04 05 057 0 9798 Termamyl S 40

60 0 017 031 026 043 06 071 07 9682

40 009 03 056 043 054 114 137 0 9557

50 086 042 071 053 055 139 187 0 9368 Ban 480 L 32

60 008 04 065 05 051 124 168 0 9495

40 012 057 106 071 089 181 197 0 9286

50 012 048 096 066 084 179 194 0 9321 Ban 480 L 36

60 013 045 083 058 083 154 152 0 9412

40 024 13 257 146 204 367 28 0 8592

50 02 097 182 105 153 281 217 0 8946 Ban 480 L 40

60 017 084 158 100 137 284 255 0 8965

Wnioski

1 Prowadzenie procesu ekstruzji w temp powyej 100oC przy wilgotnoci skrobi 35 umoliwia pełne skleikowanie skrobi ziemniaczanej

2 W temperaturze zastosowanej w procesie ekstruzji enzymy Termamyl S Ban 480 L oraz Fungamyl 800L zachowuj aktywno hydrolityczn jednak

60 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

produkty wytworzone z enzymem Fungamyl 800L cechuj si bardzo nisk rozpuszczalnoci

3 DE produktoacutew wytworzonych z udziałem enzymu Termamyl S istotnie zaley od wilgotnoci skrobi ziemniaczanej Cinienie osmotyczne roztworoacutew tych produktoacutew zaley zaroacutewno od obrotoacutew limakoacutew ekstrudera wilgotnoci pocztkowej skrobi jak i kombinacji tych czynnikoacutew

4 W produktach wytworzonych za pomoc enzymu Ban 480 L wielko wyroacutenika DE oraz cinienia osmotycznego zale bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew lmakoacutew ekstrudera

5 W produktach wytworzonych z enzymem Termamyl S oraz Ban 480 L najwiksz grup cukroacutew stanowiły cukry o DP gt 8

6 Zastosowane warunki ekstruzji s wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Praca finansowana ze rodkoacutew KBN jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN021P069913

Literatura

[1] Bhattacharaya M Hanna MA Efects of lipids on the properties of extruded products J Food Sci 1988 53 1230-1231

[2] Bryjak J Enzymatyczna hydroliza skrobi do syropoacutew maltodekstrynowych skrobiowych Cz II Procesy Biotechnologia 1999 1(44) 201-225

[3] Chen H Bakir U Reilly PJ Ford C Increased thermostability of Asn 182 Ala mutant Aspergillus awamori glucoamylase Biotechnol Bioeng 1994 43 101-105

[4] Chouvel H Chay PB Cheftel JC Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in a continuous extrusion-reactor Lebensm Wiss u Technol 1983 16 346-353

[5] Della Valle G Boche Y Colonna P Vergnes B The extrusion behaviour of potato starch Carbohydr Polym 1995 28 255-264

[6] Donovan JW Phase transition in the starch-water system Biopolymers 1979 18 263-275 [7] Govinddasamy S Campanella H Oates C Ezymatic hydrolysis of Sago starch in twin-screw

extruder J Food Engin 1997 32 403-426 [8] Grochowicz J Zawilak K Wpływ roacutenych czynnikoacutew i jakoci surowca na przebieg procesu

ekspandowania i fizyczne cechy ekspandatu Pasze Przem 1997 4 21-30 [9] Guha M Zakiuddin A Bhattacharya S Twin-screw extrusion of rice flour without a die effect of

barrel temperature and screw speed on extrusion and extrudate characteristics J Food Engin 1997 32 251-267

[10] Hakulin S Linko Y Y Linko P Seiler K Seibel W Enzymatic conversion of starch in twin-screw extruder Starch 1983 35 411-414

[11] Huumllya A High moisture food extrusion Inter J Food Sci Technol 1999 34 195-207 [12] Jamroz J Zmiany struktury skrobi ziemniaczanej i mki pszennej podczas ekstruzji Rozprawa

habilitacyjna Wyd AR w Lublinie 1993 [13] Jankowski T Rha CK Differential scanning calorimetry of wheat grain cooking process Starch

1986 38 35-48 [14] Kudła E Tomasik P The modification of starch by high pressure Part I Starch 1992 44 167-173

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 61

[15] Linko YY Vourien H Olku J Linko P The effect of HTST- extrusion on retention of cereal alpha-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch In Food Process Engineering Vol 2 Eds P Linko J Lainkari Elsevier Appl Sci London 1980 pp 210-223

[16] Lovedeep K Narpinder S Navadeep SS Some properties of potatoes and their starches II Morphological thermal and rheological properties of starches Food Chem 2002 79 183-192

[17] Mocicki L Wspoacutełczesne ekstrudery i ekspandery Przegl Zbo Młyn 1994 6 9-11 [18] Obuchowski W Michniewicz J Ekstruzja - moliwoci oddziaływania na cechy produktu Przegl

Zbo Młyn 1993 11 5-11 [19] Roussel L Vieille A Billet I Cheftel J Sequential heat gelatinisation and enzymatic hydrolysis of

corn starch in an extrusion reactor optimisation for a maximum dextrose Lebensm Wiss u Technol 1991 24 449-457

[20] Rudiger A Jorgensen PL Antranikian G Isolation and characterization of a heat-stable pullulanase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei after cloning and expression of its gene in Escherichia coli Appl Environ Microbiol 1995 61 567-575

[21] Senanayake S Clarke B A simplified twin screw co-rotating food extruder design fabrication and testing J Food Engin 1999 40 129-137

[22] Słomiska L Scukrzanie skrobi wybranymi preparatami enzymatycznymi Roczniki AR Rozprawy Naukowe Zeszyt 239 Pozna 1993

[23] mietana Z Szpendowski J Soral-mietana M wigo J Skrobia ziemniaczana ekstruzyjnie modyfikowana Przem Spo 1993 3 13-14

[24] Trzmiel T Właciwoci enzymoacutew i ich zastosowanie Przem Spo 1995 9 338-341 [25] Vasanthan T Yeung J Hoover R Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alpha-

amylase by extrusion cooking Starch 2001 53 616-622 [26] Willett JL Shogren RL Processing and properties of extruded starchpolymer foams Polymer

2002 43 5935-5947

OPTIMIZATION OF THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF POTATO STARCH COMBINED WITH EXTRUSION

S u m m a r y

The objective of this paper was to optimize the process of simultaneous gelatinisation and liquefaction

of potato starch with α-amylases in a co-rotating twin-screw extruder Bacterial α-amylases such as Termamyl S and Ban 480L and fungal α-amylase Fungamyl 800L were used The first step was to determine the process parameters owing to which the gelatinisation of starch was possible The temperature of the barrel sections and the screw speed of the extruder varied and they were controlled while the moisture content of starch was constant and equal to 35 (ww) It was stated that only a temperature higher than 100degC could produce a satisfactory gelatinisation of starch It was also verified whether or not enzymes maintained their hydrolytic activity under the extrusion conditions It was stated an increase in the dextrose equivalent (DE) ensuing parallel to the increasing doses of enzymes added to starch For continuing extrusions two enzymes Termamyl S and Ban 480 L were selected since they showed the highest thermal resistance The impact of the extruderrsquos screw speed (40ndash60 rpm) and of the initial moisture content in starch (32ndash40) on DE and on the osmotic pressure of products under investigations was investigated Additionally chemical composition of these preparations was determined The research performed showed that the conditions applied to carry out extrusion processes were sufficient for a partial hydrolysis of potato starch to occur products and to obtain products with a low DE value

Key words extrusion potato starch enzymatic hydrolysis α-amylase

62 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 63 ndash 70

GRAYNA GOŁUBOWSKA GRAYNA LISISKA

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH

PODCZAS PRODUKCJI FRYTEK

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w

poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej W proacutebach bulw krajanki i frytek oznaczono zawarto substancji pektynowych oraz okrelono tekstur przy uyciu aparatu Instron

Ziemniaki po procesie blanszowania zawierały o 30 mniej pektyn rozpuszczalnych i o 50 wicej protopektyn w poroacutewnaniu z surowcem Zawarto protopektyn we frytkach była trzykrotnie wiksza ni w przerabianych ziemniakach Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio i statystycznie istotnie skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Słowa kluczowe zwizki pektynowe konsystencja bulwy ziemniaka krajanka proces technologiczny

Wstp

Tekstura smaonych produktoacutew ziemniaczanych jest jednym z waniejszych wyroacutenikoacutew ich jakoci Właciwoci teksturalne tych produktoacutew mog by modyfikowane podczas procesu technologicznego ale przede wszystkim zale od składu chemicznego surowca Do produkcji frytek producenci uywaj ziemniakoacutew wytypowanych odmian o odpowiedniej znormalizowanej zawartoci suchej masy skrobi i cukroacutew redukujcych [12] W literaturze naukowej zwraca si uwag take na inne zwizki zawarte w ziemniakach ktoacutere mog mie wpływ na cechy sensoryczne frytek Przykładowo jako zwizki teksturotwoacutercze podaje si obok skrobi polisacharydy nieskrobiowe a zwłaszcza zwizki pektynowe pektyny ogoacutełem protopektyny i pektyny rozpuszczalne [4 15] Wystpuj one w przestrzeniach miedzykomoacuterkowych jako lepiszcze niezdrewniałych cian komoacuterek rolinnych

Dr in G Gołubowska prof dr hab G Lisiska Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademia Rolnicza ul Norwida 25 50-375 Wrocław

64 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

tworzc tzw bdquoblaszk rodkowrdquo W cianie komoacuterkowej tkanki rolinnej frakcja ta odgrywa rol usztywniajc i wzmacniajc [13] Aguilera-Carbo i wsp [1] oraz Andersson i wsp [3] podaj e teksturotwoacutercze właciwoci pektyn wynikaj ze zdolnoci do formowania bdquomostkoacutew wapniowychrdquo pomidzy grupami karboksylowymi pektyn a jonami Ca+ i Mg+ Jony wapnia przy połczeniu ssiadujcych czsteczek pektyn nadaj tkance bardziej stabiln i jdrn struktur zapobiegajc rozpuszczaniu si pektyn zawartych w cianach komoacuterkowych oraz w blaszce rodkowej Szczegoacutelnie przyczyniaj si do tego pektyny o niszym stopniu estryfikacji oraz wiksza zawarto jonoacutew dwuwartociowych Wroacuted grupy zwizkoacutew pektynowych na uwag zasługuje frakcja protopektyn ktoacutera spełnia funkcj cementujc i usztywniajc w blaszce rodkowej a take wykazuje szczegoacuteln zdolno wizania jonoacutew wapnia [3] Mczysta lub mazista konsystencja ugotowanych ziemniakoacutew jest czsto wizana z pcznieniem i kleikowaniem skrobi jak roacutewnie z trwałoci zwizkoacutew pektynowych w cianach komoacuterkowych i w blaszce rodkowej Substancje pektynowe i skrobia zawarte w komoacuterkach oddziaływaj na tekstur w przeciwstawny sposoacuteb Skrobia pczniejc powoduje powikszanie si komoacuterek w wyniku czego nastpuje ich rozdzielenie si natomiast zwizki pektynowe poprzez siły kohezji zapobiegaj temu zjawisku [3]

W literaturze naukowej mało jest danych dotyczcych zmian zawartoci i składu zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach poacutełproduktach i produktach gotowych podczas całego procesu technologicznego produkcji wyroboacutew smaonych czy suszonych Zmiany te mog mie podstawowe znaczenie w kształtowaniu konsystencji kocowego produktu [2 11 16 17]

Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew

Materiał i metody bada

Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek (po około 2 kg kada) z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej frytek Pierwsz proacuteb stanowiły ziemniaki przed obraniem drug ndash ziemniaki po obraniu parowym (cinienie 16 MPa czas 05 min) trzeci ndash ziemniaki po podgrzaniu (20 min w temp 35oC) czwart ndash ziemniaki po pokrojeniu (w hydrokrajalnicy na krajank o przekroju 07 x 07 cm) pit ndash krajanka po I stopniu blanszowania (50 min w temp 72oC) szoacutest ndash krajanka po II stopniu blanszowania (55 min w temp 80oC) sioacutedm ndash krajanka po podsuszeniu (60 min w temp 37oC) oacutesm ndash frytki po I stopniu smaenia (45 s w temp 180oC) i proacuteb dziewit ndash frytki po II stopniu smaenia (3 min w temp 180oC)

Bezporednio po pobraniu proacuteb z linii produkcyjnej oznaczano tekstur ziemniakoacutew przy uyciu aparatu Instron 5544 wspoacutełpracujcego z komputerem wyposaonego w prostoktn przystawk przecinajc Prdko przesuwu głowicy z

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 65

przystawk wynosiła 250 mms-1 Na podstawie pomiaroacutew wyznaczano maksymaln sił (Fmax) potrzebn do przecicia krajanki ziemniaczanej

Zawarto pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych oznaczano metod kolorymetryczn z karbazolem metod opracowan przez McComba i McCready [13] oraz Jaswala [7] a zmodyfikowan w Katedrze Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademii Rolniczej we Wrocławiu [9] po uprzednim utrwaleniu ziemniakoacutew przez liofilizacj Zawarto zwizkoacutew pektynowych wyraano w g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy uyciu programu Statistica 6 stosujc jednoczynnikow analiz wariancji Grupy homogeniczne wyznaczano za pomoc testu Duncana na poziomie istotnoci = 005 W celu okrelenia zalenoci pomidzy konsystencj a zawartoci pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach wyliczano wspoacutełczynniki korelacji na poziomie istotnoci = 005 uwzgldniajc poszczegoacutelne etapy przerobu ich na frytki

Wyniki i dyskusja

Według danych literaturowych [10 15] zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach stanowi rednio około 20 ich suchej masy Protopektyny s liczniejsz frakcj od pektyn rozpuszczalnych i stanowi około 69ndash77 zwizkoacutew pektynowych [11] zawartych w bulwach Andersson i wsp [3] podaj e pektyny stanowi 47-66 masy ciany komoacuterkowej ziemniaka W przeprowadzonym dowiadczeniu (tab 1) zawarto pektyn ogoacutełem w ziemniakach wynosiła 259 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy z czego protopektyny stanowiły 158 g a pektyny rozpuszczalne 101 g Tajner-Czopek [16] podaje rednie zawartoci protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach badanych odmian wynoszce odpowiednio 150 g i 055 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Jednym z pierwszych procesoacutew technologicznych w przetwoacuterstwie ziemniakoacutew na cele spoywcze jest obieranie Kita [10] oraz Garrote i wsp [6] podaj e podczas procesu obierania bulw poszczegoacutelne zwizki polisacharydoacutew nieskrobiowych NSP i lignina ulegaj zmianom ilociowym Kita [10] stwierdziła e po obraniu bulw metod karborundow zawarto sumy NSP i ligniny zmniejszyła si o około 30 z czego straty zwizkoacutew pektynowych wynosiły 24 W przeprowadzonych badaniach ziemniaki były poddane obieraniu parowemu po ktoacuterym zawarto pektyn rozpuszczalnych w bulwach obranych zmniejszyła si o około 15 a roacutewnoczenie zawarto protopektyn zwikszyła si o około 17 (tab 1) Camire i wsp [5] poroacutewnujc zawarto niektoacuterych składnikoacutew w bulwach ziemniaka w zalenoci od sposobu obierania stwierdzili e wiksz zawartoci wglowodanoacutew i nierozpuszczalnych substancji błonnikowych charakteryzowały si ziemniaki po obraniu parowym

T a b e l a 1

66 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w trakcie procesu produkcji frytek Content of pectins substances in potato tubers while French fries are processed

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble

pectins Proacuteby

Samples [g kwasu galakturonowego100g sm]

[g galacturonic acid100g dm] Ziemniaki nieobrane Not peeled potatoes 259a 158a 101b

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes 272ab 186b 086ab

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes 299ab 196b 103b

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes 285ab 209b 076ab

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching 314bc 224c 090ab

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching 311bc 245c 068a

Krajanka po podsuszeniu Dried strips 335c 248c 087ab

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

464d 364d 100b

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

504d 417e 087ab

a b c d ndash roacutenice midzy wartociami rednimi statystycznie istotne a b c d ndash differences between the mean values are statistically significant

Kolejne procesy stosowane w produkcji frytek ndash podgrzewanie bulw oraz bdquohydro-krojenierdquo ziemniakoacutew w słupki nie spowodowały istotnych zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach (tab 1) Po procesie blanszowania istotnie wzrosła natomiast zawarto pektyn ogoacutełem (314 g100 g ss) w krajance ziemniaczanej w stosunku do zawartoci w surowcu w tym głoacutewnie protopektyn (245 g100 g ss) Powodem tego wzrostu było wymycie z krajanki zwizkoacutew rozpuszczalnych co spowodowało podwyszenie zawartoci zwizkoacutew nierozpuszczalnych w suchej masie ziemniaka Najwiksz zawarto protopektyn podczas produkcji frytek oznaczono we frytkach po I i II stopniu smaenia 260 i 417 g100 g ss Zawarto pektyn ogoacutełem po procesach smaenia wynosiła 464 i 504 g100 g ss W procesie smaenia nastpowało dalsze wymycie substancji rozpuszczalnych zawartych w krajance Zawarto pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach w trakcie całego procesu produkcji frytek kształtowała si na podobnym poziomie jak w surowcu i wynosiła od 07 do 1g kwasu galakturonowego100 g ss Jedynie po II stopniu blanszowania zawarto pektyn

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 67

w krajance uległa zmniejszeniu o około 20 w stosunku do surowca Według Thed i Phillinsa [18] powodem wzrostu zawartoci protopektyn w ziemniakach podczas procesoacutew termicznych moe by przemiana rozpuszczalnych zwizkoacutew pektynowych w zwizki nierozpuszczalne

T a b e l a 2 Wspoacutełczynniki korelacji [r] pomidzy konsystencj ziemniakoacutew a zawartoci pektyn w trakcie procesu produkcji frytek Coefficients of a correlation between the texture of potatoes and the content of pectins while processing French fries

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble pectins Proacuteby

Samples Wspoacutełczynnik korelacji [r] Correlation coefficient [r]

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes

077 - -

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes

068 - 065

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes

061 - -

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching

- - 067

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching

- - -

Krajanka po podsuszeniu Dried strips

- - -

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

086 075 088

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

063 071 -

nie stwierdzono korelacji no correlation was found korelacja statystycznie istotna a statistically significant correlation

Na rys 1 przedstawiono wyniki zmian konsystencji ziemniakoacutew [N] w trakcie

procesu produkcji frytek Ziemniaki surowe tzn bulwy po obraniu po podgrzaniu oraz po pokrojeniu charakteryzowały si znacznie twardsz konsystencj (rednio 33 N) w poroacutewnaniu z krajank po I i II blanszowaniu i podsuszaniu (rednio 24 N) Warto siły Fmax podczas okrelania tekstury frytek po I i II stopniu smaenia zmniejszyła si i wynosiła odpowiednio 102 i 128 N

68 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Według Anderssona i wsp [3] procesy termiczne (blanszowanie smaenie) obok innych funkcji maj za zadanie kształtowa tekstur produktu przy czym jako najwaniejsze teksturotwoacutercze składniki ziemniaka wymieniaj oni zawarto skrobi zwizkoacutew pektynowych substancji mineralnych i aktywno enzymoacutew pektynolitycznych Teksturotwoacutercze znaczenie pektyn podkrelaj take inni autorzy na przykład przy okreleniu konsystencji marchwi [8] czy ziemniakoacutew gotowanych [4 7]

W tab 2 przedstawiono wspoacutełczynniki korelacji pomidzy tekstur (N) a zawartoci pektyn rozpuszczalnych protopektyn i pektyn ogoacutełem Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Nie stwierdzono korelacji pomidzy tekstur a zawartoci analizowanych frakcji w krajance po II stopniu blanszowania i po podsuszeniu Tekstura bulw po podgrzaniu krajanki po I stopniu blanszowania i po I stopniu smaenia zaleała od zawartoci pektyn rozpuszczalnych Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była w wysokim stopniu skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Wnioski

1 Zawarto protopektyn w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zwikszyła si o 20 po procesie blanszowania o 50 i po procesie smaenia o 150 w stosunku do zawartoci w surowcu jako rezultat wymycia czci substancji rozpuszczalnych ziemniaka

2 Zawarto pektyn rozpuszczalnych w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zmniejszyła si o 15 i po blanszowaniu o 30 w stosunku do zawartoci w surowcu

3 Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn

4 Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio skorelowana z zawartoci pektyn ogoacutełem i protopektyn

Literatura [1] Aguilera-Carboacute A Montantildeez JC Anzalduacutea-Morales A de la Luz Reyes M Contreras-Esquivel J

Aguilar CN Improvement of color and limpness of fried potatoes by in situ pectinesterase activation Eur Food Res Technol 1999 210 49-52

[2] Alvarez MD Canet W Optimization of stepwise blanching of frozen-thawed potato tissues (cv Monalisa) Eur Food Res Technol 1999 210 102-108

[3] Andersson A Gekas V Lind I Oliveira F Oste R Effect of preheating on potato texture Crit Rev Food Sci Nutr 1994 34 229- 251

[4] Burton WG The potato (3 ed) Longman Scientific and Technical J Wiley and Sons Inc New York 1989

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 69

[5] Camire ME Violette D Dougherty MP McLaughlin MA Potato peel dietary fiber composition effects of peeling and extrusion cooking processes J Agricult Food Chem 1997 45 1404-1408

[6] Garrote RL Silva RE Bertone RA Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes J Food Eng 2000 45 67-76

[7] Jaswal AS Pectic substances and the texture of French fried potato Amer Potato J 1969 46 168-173

[8] Kato N Terakoto A Fuchigami M Pectic substance degradation and texture of carrots as affected by pressurization J Food Sci 1997 2 359-363

[9] Kita A Tajner-Czopek A Lisiska G Oznaczenie pektyn i protopektyn w bulwach ziemniaka Mat XXVIII Sesji Nauk KTiCH PAN bdquoPostpy w Technologii i Chemii ywnocirdquo Gdask 1997 s 282-283

[10] Kita A The influence of potato chemical composition on crisp texture Food Chem 2002 76 173-179

[11] Lisiska G Leszczyski W Potato Science and Technology Elsevier Applied Science London 1989

[12] Lisiska G Czynniki surowcowe i technologiczne kształtujce jako przetworoacutew ziemniaczanych Mat Konferencji rdquoZiemniak spoywczy i przemysłowy oraz jego przetwarzanierdquo AR Wrocław Polanica Zdroacutej 2000 s 51-57

[13] McComb EA McCready RM Colorimertic determination of pectic substance Anal Chem 1952 24 1630-1632

[14] Sikorski Z Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT Warszawa 1994 [15] Tajner-Czopek A Kita A Rytel E Gołubowska G Zawarto polisacharydoacutew nieskrobiowych i

ligniny w bulwach ziemniaka o roacutenej długoci okresu wegetacyjnego Zesz Probl Post Nauk Rol 2003 489 291-299

[16] Tajner-Czopek A The changes of pectin substances concentration in potatoes and French fries and the effect of those substances on the texture of the final product NahrungFood 2003 47 4 228-231

[17] Talburt WF Smith O Potato Processing (4 ed) AVI Van Nostrand Reinhold Com New York 1987

[18] Thed ST Phillips RD Changes of dietary fiber and starch composition of processed potato products during domestic cooking Food Chem 1995 52 301-307

CHANGES IN THE CONTENT OF PECTIC SUBSTANCES AND IN TEXTURE OF POTATOES DURING THE PRODUCTION OF FRENCH FRIES

S u m m a r y

The objective of the study was to determine changes in pectic substances contained in potato tubers at

several stages of the production of French fries as well as texture-forming effects of these compounds The samples studied in the laboratory were potato tubers strips and French fries French fries were obtained from nine posts within one production line An Instron apparatus was applied to determine contents of pectic substances in the samples of potato tubers strips and French fries as well as their textures

After blanching the content of waterndashsoluble pectins in potatoes was by 30 lower whereas the content of protopectins ndash by 50 higher than in the raw material The content of protopectins in French fries was three times as high as in potatoes processed At the most stages of the potato processing their texture

70 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

depended on the content of pectins The texture of semi-fried and ready-made French fries was positively and statistically significantly correlated with the content of protopectin (r = 071) and total proteins (r = 063)

Key words pectic substances texture potato tubers strips French fries

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD

WARUNKOacuteW PROPAGACJI

S t r e s z c z e n i e Oceniono przydatność technologiczną zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych namnaża-

nych w mleku odtłuszczonym oraz w dwoacutech roacuteżnych podłożach wzrostowych w temp 24 i 30oC Badano wpływ rodzaju podłoża oraz temperatury inkubacji na liczebność bakterii fermentacji mlekowej z uwzględnieniem udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany

Przydatność technologiczną zakwasoacutew oceniano dwuetapowo Poroacutewnano zawartość diacetylu i CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu badanych zakwasoacutew Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery po 4 i 6 tygodniach dojrzewania poddano ocenie senso-rycznej

Zastosowanie podłoży wzrostowych umożliwiło ndash zwłaszcza przy inkubacji w temp 24oC ndash otrzyma-nie zakwasoacutew o większej liczebności bakterii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany a w konsekwencji większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej Sery wypro-dukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z badanych podłoży charakteryzowały się korzystniejszym sma-kiem i zapachem (wyraźnie orzechowy) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyproduko-wane z zakwasem namnażanym w mleku odtłuszczonym

Słowa kluczowe zakwasy mezofilne szczepy fermentujące cytryniany diacetyl CO2 jakość sensorycz-na ser gouda

Wstęp

W kształtowaniu cech sensorycznych produktoacutew mleczarskich takich jak sery podpuszczkowe i twarogowe masło śmietana oraz napoje fermentowane szczegoacutelną rolę odgrywają kultury Lactobacillus lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp fermentujące oproacutecz laktozy roacutewnież cytryniany z wytworzeniem diacetylu aceto-iny aldehydu octowego i CO2 [7 15] Podczas propagacji w mleku szczepy fermentu-

Prof dr hab G Cichosz prof dr hab J Szpendowski mgr inż M Kosek Katedra Kształtowania Bez-pieczeństwa Żywności Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul Heweliusza 1 10-724 Olsztyn

72 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

jące cytryniany charakteryzują się zroacuteżnicowanymi szybkościami wzrostu i zmienną aktywnością biochemiczną

Szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis metabolizują cytryniany do szcza-wianu i octanu Powstały szczawian pod wpływem dehydrogenazy szczawianowej ulega przemianie w pirogronian ktoacutery po dekarboksylacji tworzy tzw aktywny alde-hyd tj kompleks aldehyd octowy ndash TPP Aktywny aldehyd po reakcji z acetylo-CoA przekształcany jest do diacetylu Enzymy rozszczepiające cytryniany mogą działać dopiero po obniżeniu pH do wartości 55 stąd maksymalna synteza diacetylu i acetoi-ny ma miejsce podczas fazy logarytmicznego wzrostu bakterii Dzięki represji syntezy reduktazy diacetylu i acetoiny cytrynianem wymienione związki karbonylowe kumu-lowane są w środowisku osiągając maksymalny poziom bezpośrednio przed wykorzy-staniem cytrynianoacutew po czym następuje szybka redukcja diacetylu a u większości szczepoacutew także acetoiny [ 6 20]

W odroacuteżnieniu od kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis szczepy Leucono-stoc sp metabolizują cytryniany z opoacuteźnieniem W hodowlach prowadzonych w śro-dowisku o wartości pH ok 70 nie kumulują diacetylu i acetoiny produkują natomiast octan Po zakwaszeniu środowiska do pH poniżej 55 większość szczepoacutew z rodzaju Leuconostoc sp syntetyzuje zaroacutewno diacetyl jak też acetoinę przy czym stężenie acetoiny w hodowlach bakterii mlekowych wykorzystujących cytryniany jest zawsze wyższe od poziomu diacetylu Prawdopodobnie wynika to z uwarunkowań energe-tycznych tj ograniczonej zdolności bakterii do syntezy acetylo-CoA związku uczest-niczącego wyłącznie w tworzeniu diacetylu [19 21]

Maksymalne stężenie diacetylu i acetoiny w hodowlach kultur Leuconostoc sp obserwuje się przy pH 43 Jednakże acetoina oraz 23-butandiol syntetyzowany za-roacutewno przez szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis jak i Leuconostoc sp ndash nie stanowią komponentoacutew aromatu produktoacutew mleczarskich Intensywność aromatu tj stężenie przede wszystkim diacetylu zależy w pewnym stopniu od dostępu tlenu [3]

W formowaniu cech sensorycznych istotna jest roacutewnież proporcja diacetylu i aldehydu octowego ndash optimum występuje przy 4-krotnie wyższym stężeniu diacetylu niż aldehydu octowego Dzięki redukcji aldehydu octowego do etanolu bakterie z ro-dzaju Leuconostoc skutecznie zapobiegają kumulowaniu aldehydu w produktach mle-czarskich [17 23] Wzrost zawartości diacetylu w zakwasach można osiągnąć poprzez podwyższenie zawartości sm do ok 12ndash15 [11] Zwiększona zawartość sm jest roacutewnoznaczna z większą koncentracją cytrynianoacutew stymulujących wzrost i aktywność biochemiczną szczepoacutew syntetyzujących związki aromatu

Hugenholtz i wsp [8] dowiedli że szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis mogą rosnąć w podłożu z cytrynianem jako jedynym żroacutedłem energii Maksymalną szybkość wzrostu obserwowano przy pH 62 do 55 i koncentracji cytrynianoacutew ok 20 mM ndash co odpowiada optimum działania permeazy cytrynianowej Mechanizm genero-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 73

wania energii z cytrynianoacutew przez L lactis ssp lactis var diacetylactis jest elektro-chemiczny jednak ATP formowany jest powoli i w minimalnych ilościach w odroacuteżnieniu od energii generowanej z laktozy [19]

W badaniach Libudzisz i wsp [16] udowodniono że szybkość wzrostu kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis w podłożu APLC i EPLC wynosiła od 039 do 060h-1 w hodowlach bez neutralizacji Większość badanych szczepoacutew wyraźnie rea-gowała większą dynamiką wzrostu w hodowlach neutralizowanych (074 do 092h-1) co świadczy o dużej wrażliwości na końcowy produkt metabolizmu jakim jest kwas mlekowy

Poroacutewnując szybkość wzrostu w podłożach APLC i EPLC [ 12 ] z rezultatami badań Hugenholtza i wsp[8] w ktoacuterych jedynym źroacutedłem węgla był cytrynian można stwierdzić że kultury L lactis ssp lactis var diacetylactis charakteryzują się wysokim powinowactwem do laktozy Dowodem tego jest kilkakrotnie wyższa dynamika wzro-stu w podłożach zawierających laktozę w poroacutewnaniu z szybkością wzrostu w obecności wyłącznie cytrynianoacutew

Przedstawione powyżej roacuteżnice w składzie produktoacutew fermentacji laktozy i cytrynianoacutew są bardzo często powodem braku stabilności cech biochemicznych za-kwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych Natomiast zroacuteżnicowane szybkości wzrostu homo- i heterofermentatywnych paciorkowcoacutew mlekowych są przyczyną bra-ku stabilności międzyszczepowej zakwasoacutew mleczarskich [2 7 16]

Brak stabilności cech biochemicznych mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych uwarunkowany jest genetycznie bowiem poza DNA chromosomalnym kodującym prawie 90 informacji genetycznej geny bardzo często zlokalizowane są w DNA plazmidowym [14] Istotne z technologicznego punktu widzenia cechy genetyczne mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych są kodowane w DNA plazmidowym nie chromosomalnym stąd często spotykany w praktyce brak stabilności zdolności fer-mentacji laktozy i galaktozy aktywności aromatotwoacuterczej i peptydolitycznej fagoo-porności oraz zdolności syntezy i oporności na bakteriocyny [14] Mutacje prowadzące do powstania Lac- i Prt- szczepoacutew mogą mieć miejsce podczas pasażowania kultur w mleku zwłaszcza przy nieprzestrzeganiu reżimoacutew temperatury Roacutewnież w długotrwa-łych hodowlach ciągłych i poacutełciągłych komoacuterki bakterii są nieuchronnie przedmiotem mutacji [12]

W związku z powyższym za celowe uznano podjęcie badań nad zastosowaniem do propagacji zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych podłoży zawierają-cych niezbędne składniki pokarmowe jako źroacutedło węgla zaroacutewno laktozę jak i cytry-niany stymulujące wzrost szczepoacutew L Lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp a także sole buforujące neutralizujące kwas mlekowy [22]

Celem podjętych badań było określenie wpływu dwoacutech podłoży (roacuteżnych producentoacutew) oraz temperatury inku-

74 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

bacji na liczbę bakterii mlekowych oraz odsetek szczepoacutew fermentujących cytry-niany

poroacutewnanie aktywności gazotwoacuterczej (ilości CO2) otrzymanych zakwasoacutew poroacutewnanie stabilności biochemicznej zakwasoacutew namnażanych w podłożach oraz

mleku odtłuszczonym bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przechowywania w temp 4oC

ocena przydatności technologicznej zakwasoacutew poprzez poroacutewnanie liczby bakterii mlekowych z uwzględnieniem szczepoacutew fermentujących cytryniany ilości diace-tylu i CO2 w mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52

poroacutewnanie jakości sensorycznej sera gouda wyprodukowanego z zakwasami namnażanymi w podłożach i mleku regenerowanym

Materiał i metody badań

W doświadczeniu zastosowano skoncentrowaną głęboko mrożoną szczepionkę mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych (86805) typu BD Badaną szczepionkę nam-nażano w dwoacutech podłożach o roacuteżnej zawartości soli buforujących (produkcji Marschall oraz Systems Bio-industrie) oraz w regenerowanym mleku odtłuszczonym Podłoża regenerowano do zawartości 6 sm pasteryzowano w temp 95oC przez 30 min Roacutewnież odtłuszczone mleko regenerowane do zawartości 10 s m pasteryzowano jw

Mleko regenerowane oraz podłoża zaszczepiano inokulum w ilości 001 a na-stępnie inkubowano w temp 24 i 30oC do osiągnięcia odpowiedniej kwasowości tj pH 52 ndash w podłożu A pH 48 ndash w podłożu B oraz pH 46 ndash w mleku

Otrzymane zakwasy poddano ocenie pod względem liczby bakterii mlekowych oraz udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany [9] aktywności aromatotwoacuterczej ndash oznaczanie zawartości diacetylu metodą Piena [4] stabilności biochemicznej poprzez poroacutewnanie aktywności zakwasoacutew bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przecho-wywania w temp 4oC [2] przydatności technologicznej w wyrobie seroacutew typu holen-derskiego

W oznaczeniach mikrobiologicznych stosowano podłoże Nickelsa-Leesmenta [9] Analizy wykonywano w trzech powtoacuterzeniach z 3 rozcieńczeń

W ocenie stabilności biochemicznej zakwasoacutew zastosowano zmodyfikowaną me-todę Ellikera [2] Do dwoacutech części mleka pasteryzowanego o temp 30oC dodawano jedną część badanego zakwasu Bezpośrednio po zaszczepieniu oraz po 2 h inkubacji w temp 30oC oznaczano kwasowość Przyrosty kwasowości przeliczano na 100 cm3 i wyrażano w oSH

Oceniając przydatność technologiczną zakwasoacutew prowadzono ukwaszanie (w temp 30oC) mleka pasteryzowanego do uzyskania pH 52 (podobnie jak w przypadku

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 75

seroacutew typu holenderskiego) Stosowano 1 dodatek zakwasu do mleka W ukwaszonym mleku oznaczano liczbę bakterii mlekowych liczbę szczepoacutew

fermentujących cytryniany (metody jw) zawartość diacetylu (metodą jw) zawartość CO2 z wykorzystaniem rurek dyfuzyjnych (prod Dragerwerk Aktioengesselschaft)

Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery produkowano w warunkach przemysłowych zgodnie z instrukcją technologiczną sto-sując 1 dodatek zakwasu Po 4 i 6 tygodniach dojrzewania sery poddawano ocenie sensorycznej z uwzględnieniem następujących wyroacuteżnikoacutew jakości wygląd zewnętrz-ny barwa konsystencja oczkowanie smak i zapach Ocenę sensoryczną seroacutew meto-dą opisową wg IDF Standard 99C [10] przeprowadził 6-osobowy zespoacuteł

Wyniki i dyskusja

Liczba bakterii fermentacji mlekowej (BFM) w badanych zakwasach zależna była od warunkoacutew namnażania Największą liczbę BFM stwierdzono w zakwasach z podło-ży namnażanych w temp 30oC (tab 1) Podczas inkubacji w temp 24oC uzyskiwano zakwasy o mniejszej liczbie BFM ale większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany (396 w podłożu A oraz 341 w podłożu B) prawdopodobnie dzięki wydłużeniu ndash średnio o 2ndash25 h ndash czasu trwania fermentacji Zdecydowanie najmniej-szą liczbę bakterii mlekowych a jednocześnie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermen-tujących cytryniany stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Czynnikiem ograniczającym wzrost BFM był deficyt odpowiednich substratoacutew a także kwas mle-kowy Podczas wzrostu w mleku w momencie osiągnięcia pH 46 fermentacja mleko-wa została zahamowana

Poprzez związanie wytwarzanego kwasu mlekowego przez sole buforujące moż-liwe jest utrzymanie pH na odpowiednio wysokim poziomie tj pH 52 w podłożu A oraz pH 48 w podłożu B a tym samym wzrost BFM do liczniejszej populacji Konse-kwencją składu chemicznego podłoży tj dodatku cytrynianoacutew i odpowiednich stymu-latoroacutew wzrostu była także zdecydowanie większa liczba szczepoacutew fermentujących cytryniany Odzwierciedleniem zmiennych proporcji między szczepami fermentujący-mi cytryniany a pozostałymi szczepami była zroacuteżnicowana zawartość diacetylu w ba-danych zakwasach Zaobserwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany (rys 1) Największą zawartością diacetylu cha-rakteryzowały się zakwasy namnażane w podłożu A Najmniejszą z kolei zawartość diacetylu (mniejszą niż 50 średniej ze wszystkich zakwasoacutew z podłoży) stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Jednocześnie w zakwasach inkubowanych w temp 24oC stwierdzono większą ilość diacetylu Podczas inkubacji w optymalnej tem-peraturze wzrostu bakterii tj 30oC ma miejsce redukcja diacetylu (optimum tempera-tury działania reduktazy acetoiny) [13 16]

76 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

Roacutewnie istotne jak w zakwasach są proporcje między szczepami fermentującymi i niefermentującymi cytryniany w mleku kotłowym z ich dodatkiem W mleku z do-datkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożach stwierdzono większą liczbę bakterii mlekowych ogoacutełem niż w mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w mleku Za-leżność ta dotyczyła zaroacutewno zakwasoacutew namnażanych w temp 24 jak i 30oC (tab 1) Dodatek zakwasu namnażanego w mleku w temp 24oC zapewniał w mleku kotłowym liczbę BFM roacutewną 82108 jtkcm3 Stosowanie pozostałych zakwasoacutew zapewniało w mleku kotłowym liczbę bakterii mlekowych rzędu 109 jtkcm3

0

0 5

1

1 5

2

2 5

3

3 5

Za kw as z pod łoż a A

(pH 5 2 )

Zakw a s z p od łoż a B

(p H 4 8 )

Za kw a s z m le ka

(pH 4 6 )

Dia

cety

l [m

gdm

3]

tem p 24degCtem p 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Dia

cety

l [m

gd

m3 ]

Rys 1 Zawartość diacetylu w zakwasach otrzymanych w podłożach A i B oraz w mleku Fig 1 Content of diacetyl in starters propagated in medium A B and in milk

Największy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany (268) stwierdzono w mleku z dodatkiem zakwasu namnażanego w podłożu B w temp 24oC W mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożu A odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany był mniejszy i wynosił odpowiednio 25 i 22 Zdecydowanie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany stwierdzono w mleku z dodatkiem za-kwasoacutew do propagacji ktoacuterych zastosowano mleko regenerowane Konsekwencją inkubacji mleka po zaszczepieniu zakwasem w temp 30oC oraz kroacutetszego czasu ukwa-szania (tylko do pH 52) była mniejsza liczba BFM oraz mniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany w mleku kotłowym w poroacutewnaniu z odpowiednimi zakwa-sami (tab 1)

Podobnie jak w badanych zakwasach (rys 1) roacutewnież w mleku kotłowym zaob-serwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentują-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 77

cych cytryniany Największą zawartość diacetylu w mleku kotłowym zapewniały za-kwasy namnażne w podłożu B nieznacznie mniejszą ndash w podłożu A najmniejszą zaś zakwasy namnażane w mleku w temp 30oC Stosowanie zakwasoacutew namnażanych w podłożach A i B zapewnia w mleku kotłowym średnio o 60 większą zawartość diace-tylu niż stosowanie zakwasoacutew namnażanych w mleku (rys 2)

T

a b

e l

a 1

W

pływ

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i na

licz

bę b

akte

rii f

erm

enta

cji m

leko

wej

ora

z ud

ział

szc

zepoacute

w f

erm

entu

jacy

ch c

ytry

nian

y

Eff

ect o

f th

e pr

opag

atio

n co

ndit

ions

on

the

num

ber

of la

ctic

aci

d ba

cter

ia a

nd th

e pe

rcen

tage

of

citr

ate-

ferm

enti

ng s

trai

ns

Podłoże

ndash

kwas

owość

zakw

asu

Med

ium

ndash

acid

ity

of

the

star

ters

[p

H]

Tem

p

inku

bacj

i T

emp

of

the

incu

bati

on

[degC

]

Lic

zba

bakt

erii

w

zakw

asac

h [j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e st

arte

r [c

fuc

m3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Per

cen

t rat

e of

the

bact

eria

that

fer

men

t ci

trat

es

[]

Lic

zba

bakt

erii

w m

leku

[j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e m

ilk

[cfu

cm

3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Shar

e of

the

bact

eria

that

fe

rmen

t cit

rate

s[

]

Ogoacutełe

m

Tot

al

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

iany

F

erm

enti

ng

citr

ates

Ogoacutełe

mT

otal

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

ian

Fer

men

ting

ci

trat

es

A -

52

24

4

4x10

9 1

5 x1

09 34

1

14x

109

35

x108

250

30

5

6x10

9 1

6 x1

09 28

6

20

x109

44

x108

220

B -

48

24

5

8x10

9 2

3 x1

09 39

6

28

x109

75

x108

268

30

6

9x10

9 2

2 x1

09 31

9

31

x109

73

x108

235

Mle

ko -

46

24

1

4x10

9 2

9 x1

08 20

7

82

x108

77

x107

94

30

24x

109

41

x108

171

1

2 x1

099

7 x1

07 8

1

78 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

0

05

1

15

2

25

3

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża B (pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dia

cety

l [m

gdm

3]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Rys 2 Zawartość diacetylu w mleku ukwaszonym do pH 52 ndash zakwasmi pochodzącymi z podłoży A i

B oraz z mleka Fig 2 Content of diacetyl in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and B and

from the milk

W mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu ocenianych wcze-śniej zakwasoacutew oznaczano roacutewnież zawartość CO2 Zaobserwowano analogiczne jak w przypadku diacetylu zależności tj największą ilość CO2 w mleku z zakwasami z podłoża B (niezależnie od temperatury propagacji zakwasu) i najmniejszą ilość CO2 w mleku z zakwasami namnażanymi w mleku regenerowanym (rys 3)

02468

101214

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża

(pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dw

utle

nek

węg

la [

v v

h]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A Starter from medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża BStarter from medium B (pH 48)

Zakwas z mlekaStarter from

milk (pH 46)

Dw

utl

enek

węg

la

Car

bon

dio

xid

e [

v v

h]

Rys 3 Zawartość CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 zakwasami z podłoża A B i z mleka Fig 3 Content of carbon dioxide in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and

B and from the milk

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 79

Relatywnie wysoka zdolność syntezy diacetylu oraz wysoka aktywność gazo-twoacutercza zakwasoacutew namnażanych w podłożach koreluje z liczbą szczepoacutew fermentują-cych cytryniany Wskazuje także na prawdopodobnie wyższy odsetek szczepoacutew Leu-conostoc sp w zakwasach z podłoży W odroacuteżnieniu od szczepoacutew L lactis ssp lactis var diacetylactis kultury Leuconostoc sp wytwarzają CO2 w wyniku fermentacji za-roacutewno cytrynianoacutew jak i laktozy [6 18 23]

T a b e l a 2 Wpływ warunkoacutew propagacji na stabilność biochemiczną zakwasoacutew Effect of the propagation conditions on biochemical stability of starters

Podłoże ndash kwaso-wość zakwasu

Medium ndashacidity of the starter

[pH]

Temperatura inkubacji

Temperature of the incubation

[degC]

Przyrosty kwasowości mleka z zakwasem Acidity Increments of the milk containing a starter [degSH]

Zakwas świeży Fresh starter

Zakwas przechowywany (24 h temp 4degC)

Stored starter (24 h temp 4degC)

A ndash 52 24 105 105 30 100 100

B ndash 48 24 110 110 30 105 105

Mleko ndash 46 24 100 70 30 95 65

Istotną pod względem technologicznym cechą zakwasoacutew mezofilnych pacior-

kowcoacutew mlekowych jest stabilność podczas (koniecznego niekiedy) przechowywania zakwasoacutew Badane zakwasy bezpośrednio po inkubacji charakteryzowały się bardzo wysoką aktywnością (10degSH) wyjątkiem był zakwas namnażany w mleku w temp 30degC (90degSH) (tab 2) Przyrost kwasowości mleka z zakwasem o 10degSH (zmodyfi-kowana proacuteba Ellikera) wskazuje na bardzo dobrą jakość zakwasu [2] Roacutewnież po 24 h inkubacji aktywność zakwasoacutew namnażanych w podłożach była bardzo wysoka i pozostawała na niezmienionym poziomie Natomiast zakwasy namnażane w mleku mimo natychmiastowego schłodzenia do temp 4degC (po osiągnięciu pH 46) charakte-ryzowały się znacznie niższą (o ponad 30) aktywnością kwaszącą po 24 h przecho-wywania (tab 2)

Sery wyprodukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z podłoży A i B każdorazowo charakteryzowały się korzystniejszym smakiem i zapachem (wyraźnie orzechowym) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyprodukowane z zakwasem nam-nażanym w odtłuszczonym mleku regenerowanym Poza tym nie stwierdzono zroacuteżni-cowania w zakresie wyglądu barwy ani konsystencji seroacutew wyprodukowanych z za-stosowaniem badanych zakwasoacutew (tab 3) Degradacja parakazeiny do niskocząstecz-kowych peptydoacutew i wolnych aminokwasoacutew w większym stopniu zależna jest od

T a

b e

l a

3

Jakość

sen

sory

czna

ser

oacutew g

ouda

w z

ależ

nośc

i od

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i zak

was

u

Sen

sory

qua

lity

of

Gou

da c

hess

es d

epen

ding

on

the

star

ter

prop

agat

ion

cond

itio

ns

Zak

was

S

tart

er

Cza

s do

jrze

wan

ia [

tyg]

T

ime

of

ripe

ning

[w

eeks

]

Wyg

ląd

zew

nętr

zny

Fin

ish

and

appe

aran

ce

Bar

wa

Col

our

Str

uktu

ra

Tex

ture

S

mak

owit

ość

F

lavo

ur

Ocz

kow

anie

E

yes

Kon

syst

encj

a C

onsi

sten

cy

Zap

ach

Aro

-m

a Sm

ak

Tas

te

Podłoże

A

Med

ium

A

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne n

ieli

czne

roacutew

nom

iern

e fi

ne n

ot n

umer

ous

equ

ally

sp

read

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty

łago

dny

pure

mil

d

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ=

3mm

ty

pica

l re

gula

r φ=

3mm

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pure

sw

eet

Podłoże

B

Med

ium

B

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne d

osyć

licz

ne n

iere

gu-

larn

e

fine

qui

te n

umer

ous

irre

gula

r

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty ł

agod

-ny

pu

re m

ild

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ =

3 m

m

typi

cal

regu

lar φ =

3 m

m

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pu

re s

wee

t

Mle

ko

Mil

k

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

niel

iczn

e d

robn

e n

ieks

ztał

tne

not n

umer

ous

fin

e ir

regu

lar

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

lekk

o kw

aśny

ni

eczy

sty

slig

htly

aci

d

impu

re

kwaś

ny n

ie-

czys

ty

acid

im

pure

6 ni

elic

zne

dro

bne

nie

kszt

ałtn

e no

t num

erou

s s

mal

l ir

regu

lar

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

el

asti

c te

nder

re

gula

r

łago

dny

lekk

o pr

zejr

zały

m

ild

sli

ghtl

y ov

erri

pene

d

lekk

o pi

kant

-ny

nie

czys

ty

slig

htly

piq

u-an

t im

pure

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 81

liczby niepochodzących z zakwasu pałeczek mlekowych niż od liczby kultur zakwasu [5] Jednakże oczkowanie oraz zapach seroacutew typu holenderskiego determinowane są liczbą oraz aktywnością dodawanych z zakwasem szczepoacutew fermentujących cytrynia-ny Można zatem stwierdzić że orzechowy zapach oraz liczniejsze bardziej kształtne oczka w badanych serach wyprodukowanych z zakwasami z podłoży były konsekwen-cją większego odsetka szczepoacutew fermentujących cytryniany a tym samym większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej tych zakwasoacutew

Wnioski

1 Wszystkie badane czynniki (podłoże wzrostowe temperatura inkubacji końcowe pH) determinowały aktywność biochemiczną zakwasoacutew

2 Zastosowanie podłoży umożliwia otrzymywanie zakwasoacutew o większej liczbie bak-terii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cy-tryniany w poroacutewnaniu z zakwasami namnażanymi w mleku

3 Inkubacja zakwasoacutew w temp 24oC zapewnia większy odsetek szczepoacutew fermentu-jących cytryniany niż inkubacja w temp 30oC

4 Zakwasy namnażane w podłożach (w odroacuteżnieniu od zakwasoacutew namnażanych w mleku) charakteryzowały się wysoką i stabilną aktywnością kwaszącą podczas przechowywania

5 Konsekwencją większej liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany była większa zawartość diacetylu w zakwasach z podłoży oraz większa zawartość zaroacutewno dia-cetylu jak też CO2 w mleku kotłowym po ukwaszeniu do pH 52

6 Sery gouda wyprodukowane z zakwasami z podłoży charakteryzowały się znacz-nie lepszą jakością sensoryczną (zdecydowanie lepsze oczkowanie wyraźny orze-chowy zapach) niż sery w ktoacuterych technologii zastosowano zakwas namnażany w mleku regenerowanym

Literatura

[1] Bacterial Nomenclature Up-To-Date Information Centre for European Culture Collections (ICECC)

1993 Braunnschweig [2] Bielecka M Derejska-Benedict K Wzrost i aktywność kultur zakwasoacutew podczas prowadzenia na

mleku świeżym Mat II Sesji Nauk Postęp w technologii technice i organizacji przemysłu mleczar-skiego Olsztyn 1984 s 228-229

[3] Boumerdassi H Monnet C Desmazeaud M Corrieu G Effect of citrate on production of diacetyl and acetoin by Lactococcus lactis ssp lactis CNRZ 483 cultivated in the presence of oxygen J Dai-ry Sci 1997 80 634-639

[4] Case RA Bradley RL Wiliams RR Chemical and physical methods In Standards Methods for the Examination of Dairy Products edGH Richardson American Public Health Association Wash-ington 1985 pp 327-394

82 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

[5] Cichosz G Zalecka A Lenkiewicz M The influence of streptococci and lactobacilli on proteolysis in gouda cheese Milchwiss 2003 58 (56) 297-300

[6] Cogan T M Jordan K N Metabolism of Leuconostoc bacteria J Dairy Sci 1994 77 2704-2709

[7] Hugenholtz J Citrate metabolism in lactic acid bacteria FEMS Microbiol Rev 1993 12 165-178 [8] Hugenholtz J Perdon L Abee T Growth and energy generation by Lacococcus lactis subsp lactis

biovar diacetylactis during citrate metabolism Appl Environ Microbiol 1993 59 (12) 4216-4222 [9] IDF Standard 149 1991 Lactic acid starters Standard of identity [10] IDF Standard 99C 1997 Sensory evaluation of dairy products by scoring Preference [11] Kisza J Panfil-Kuncewicz H Charakterystyka zakwasoacutew mleczarskich na mleku o podwyższonej

zawartości suchej masy Acta Acad Agricult Tech Olst Technologia Alimentorum 1989 23 15-24

[12] Kornacki K Nowe generacje kultur starterowych w rozwoju technologii żywności Biuletyn Infor-macyjny Biolacta-Texel 1997 4 16-18

[13] Levata-Jovanovic M Sandine W E Citrate utilization and diacetyl production by various strain of Leuconostoc mesenteroides ssp cremoris J Dairy Sci 1996 79 1928-1935

[14] Libudzisz Z Genetyczne determinanty metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej Biotechnologia 1992 2 66-79

[15] Libudzisz Z Tworzenie związkoacutew aromatu przez bakterie fermentacji mlekowej W Bakterie fer-mentacji mlekowej Wyd Politechniki Łoacutedzkiej 1998 s 110-121

[16] Libudzisz Z Galewska E Citrate metabolism in Lactococcus lactis subsplactis var diacetylactis strains Die Nahrung 1991 35 (6) 611-618

[17] Liu SO Asmundson RV Holland R Crow VI Acetaldehyde metabolism by Leuconostoc me-senteroides subsp cremoris under stress conditions Int Dairy J 1997 175-183

[18] Martley FG Crow VL Open texture in cheese the contributions of gas production by microorga-nisms and cheese manufacturing practices J Dairy Res 1996 63 489-507

[19] Marty-Teysset C Posthuma C Lolkema JS Schmitt P Divies C Konings WN Proton motive force generation by citrolactic fermentation in Leuconostoc mesenteroides J Bacteriol 1996 178 2178-2185

[20] Monnet C Schmitt P Divies C Diacetyl production in milk by an a-acetolactic accumulating strain of Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetylactis J Dairy Sci 1994 77 2916-2921

[21] Oberman H Klasyfikacja bakterii mlekowych W Bakterie fermentacji mlekowej Wyd Politechni-ki Łoacutedzkiej 1998 s 7-25

[22] Rybka J Fetliński A Podłoża do przygotowania zakwasoacutew roboczych Przegl Mlecz 1995 5 134-136

[23] Vedamuthu ER The dairy Leuconostoc use in dairy products J Dairy Sci 1994 77 2725-2730

THE TECHNOLOGICAL USEFULNESS OF MESOPHILIC LACTIC STREPTOCOCCI

STARTERS DEPENDING ON THE PROPAGATION CONDITIONS

S u m m a r y

The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters propagated in skimmed milk

and in two different growth media at 24 and 30oC was evaluated The effect of medium type and incuba-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 83

tion temperatures on the number of lactic acid bacteria were studied including the percentage rate of the citrate-fermenting bacteria

The evaluation of the startersrsquo technological usefulness comprised two phases There were compared contents of diacetyl and of CO2 in milk that was acidified to pH 52 using experimental starters Starters that propagated at 24oC were used to produce Gouda cheese After a 4 and 6 week ripening period senso-ry properties of the cheese were evaluated

Owing to the growth media used it was possible especially when the incubation took place at 24oC to obtain starters with higher numbers of lactic acid bacteria and a higher percentage of citrate-fermenting bacteria consequently the aroma- and gas-forming activity of the starters was higher too Cheeses pro-duced with starters which propagated on the experimental media had a more advantageous flavour and smell (a clearly nutty smell) and a significantly better eye structure than cheeses produced with a starter propagated on skimmed milk

Key words mesophilic starters citrate-fermenting strains diacetyl CO2 sensory quality Gouda cheese

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 84 ndash 96

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH

S t r e s z c z e n i e Przeprowadzono studia poroacutewnawcze nad moliwoci zastpienia w badaniach adhezji bakterii

mlekowych modelu kultury komoacuterek nabłonka jelitowego innymi uproszczonymi modelami Badano przyczepno bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 oraz Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 do membran wykonanych z alginianu karagenu elatyny kolagenu szkła polistyrenu i karboksymetylocelulozy

Zaobserwowano najwikszy stopie przyczepnoci bakterii probiotycznych do membran wykonanych z karboksymetylocelulozy i kolagenu W wikszoci wariantoacutew dowiadcze liczba przyczepionych komoacuterek bakteryjnych wzrastała wraz ze wzrostem czasu ich kontaktu z powierzchni stał Wykazano take roacutenice w przyczepnoci komoacuterek do hydroeli o roacutenych steniach Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e stopie adhezji bakterii probiotycznych do roacutenych powierzchni organicznych i nieorganicznych jest cech zalen od szczepu mikroorganizmu aden z prostych modeli adhezyjnych zastosowanych w tej pracy nie charakteryzował si adhezyjnoci poroacutewnywaln z komoacuterkami nabłonka jelitowego Caco-2 i HT-29 stosowanego obecnie jako głoacutewny model in vitro do bada adhezji bakterii probiotycznych

Słowa kluczowe adhezja Lactobacillus alginian karagen kolagen karboksymetyloceluloza

Wstp

Zdolnoci adhezyjne bakterii probiotycznych s uwaane za jedn z najbardziej podanych cech tych drobnoustrojoacutew gdy warunkuj one długotrwałe ich przebywanie w przewodzie pokarmowym człowieka i tym samym przedłuony wpływ na jego zdrowie Dzieje si tak nawet woacutewczas gdy adhezja bakterii ma charakter przejciowy i nie koczy si trwał kolonizacj jelit [19 21] Z tego powodu badania nad zdolnociami adhezyjnymi bakterii obok bada nad ich przeywalnoci

Dr in K Czaczyk dr in A Olejnik mgr in P Miał prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 85

w rodowisku o niskim pH oraz w obecnoci oacutełci i enzymoacutew trawiennych stanowi podstawowy etap w pracach naukowych z tej dziedziny [1 4 5 22]

Najczciej stosowanym modelem do bada adhezji bakterii s jednowarstwowe kultury nabłonka jelitowego in vitro szczegoacutelnie linii komoacuterkowych Caco-2 i HT-29 Kultury nabłonkowe mimo e s biologicznie najbardziej zblione do nabłonka jelitowego in vivo trudno uzna za łatwy model badawczy Ich hodowla wymaga specjalistycznej aparatury jest długotrwała i bardzo kosztowna [4 22] Std od dawna poszukiwane s modele ktoacutere cechuje prostota i niskie koszty bada a przy tym moliwie wiernie imitujce adhezj w przewodzie pokarmowym Zagadnieniom zwizanym z adhezj mikroorganizmoacutew do roacutenorodnych powierzchni powicono bogate pimiennictwo naukowe [2 6 14 18] W tym kontekcie mona wymieni badania nad adhezj drobnoustrojoacutew do powierzchni zboacutew skoacutery implantoacutew osadu czynnego gleby urzdze inynieryjnych opakowa produktoacutew spoywczych i wielu innych Cz zjawisk zwizanych z adhezj mikroorganizmoacutew do ciał stałych naley uzna za zjawisko niekorzystne (korozja mikrobiologiczna skaenie powierzchni kontaktujcych si z ywnoci zakaenia szpitalne) natomiast cz mona uzna za zjawisko podane (kolonizacja jelit fermentacja ywnoci i pasz udział mikroorganizmoacutew w tworzeniu proacutechnicy w glebie) [6 9 12]

Adhezj w sensie biologicznym nazywa si trwałe i nieodwracalne połczenie si komoacuterki drobnoustroju z powierzchni ciała stałego Pierwsz teori zastosowan do wytłumaczenia interakcji wystpujcych w procesie adhezji bakterii była teoria DLVO ktoacuterej nazwa pochodzi od pierwszych liter nazwisk jej autoroacutew (Derjaguin Landau Verwey Overbeek) [10] Teoria ta była pierwotnie sformułowana do wyjanienia adhezji koloidoacutew i dopiero poacuteniej adaptowana do opisu adhezji mikroorganizmoacutew Teoria ta wskazuje na kluczow rol dwoacutech rodzajoacutew oddziaływa przycigajcych sił van der Waalsa oraz odpychajcych sił elektrostatycznych zwizanych z podwoacutejn warstw elektronow wokoacuteł komoacuterki Siły te działaj na dystansie od 1 do 50 nm i decyduj o zblieniu komoacuterek do powierzchni ciał stałych na tyle blisko aby powstały wizania chemiczne trwale łczce oba obiekty Całkowita wolna energia interakcji midzy komoacuterk a powierzchni ciała stałego jest wypadkow obu sił i decyduje ona o moliwoci zblienia komoacuterki bakteryjnej do ciała stałego Najwiksze przyciganie wystpuje w obszarze tzw pierwszego minimum energetycznego ktoacutere wystpuje na bardzo małej odległoci od ciała stałego rzdu 1 nm Minimum to jest oddzielone od drugiego minimum energetycznego obszarem dodatniej energii ktoacutera odpowiada za odpychanie komoacuterki od obiektu Pokonanie tego niekorzystnego obszaru zaley w duym stopniu od kształtu komoacuterek Im maj one mniejszy promie w miejscu styku obu powierzchni tym łatwiej pokona komoacuterce bakteryjnej siły odpychania i przej z drugiego do pierwszego obszaru minimum energetycznego Oznacza to faworyzowanie w procesach adhezji komoacuterek o kształtach wydłuonych oraz majcych wydłuone struktury powierzchniowe takie jak fimbrie i rzski [11 13] Wobec powyszego mona uzna e komoacuterki pałeczek bakterii kwasu mlekowego maj kształt ułatwiajcy

86 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

zblienie do powierzchni ciała stałego Podobne znaczenie maj nieroacutewnoci na powierzchni ciała stałego ndash ciała szorstkie o nieregularnej powierzchni s szybciej zasiedlane przez bakterie ni ciała o powierzchni gładkiej [6 9]

Teoria DLVO nie uwzgldnia interakcji wystpujcych na rednich odległociach S to głoacutewnie siły zwizane z ruchami Browna oraz interakcje hydrofobowe Te ostatnie maj szczegoacutelnie due znaczenie w rodowisku wodnym Van Oss [24] zaproponował uogoacutelnion teori rozszerzajc teori DLVO o brakujce oddziaływania na rednich odległociach (teoria ta jest znana pod nazw XDLVO [3])

Obok wymienionych interakcji istotn rol w adhezji komoacuterek do powierzchni ciała stałego odgrywaj wydzieliny komoacuterkowe o charakterze polimeroacutew Składaj si one z polisacharydoacutew glikoprotein liposacharydoacutew i kwasoacutew uronowych [8 15] Tworz swoist otoczk polimerow ktoacutera bardzo czsto utrudnia fizyczne zblienie komoacuterki do ciała stałego [3 23] Właciwoci takie maj niektoacutere gatunki drobnoustrojoacutew z rodzaju Lactobacillus Znane s jednak liczne przypadki w ktoacuterych glikokaliks otaczajcy komoacuterk (np Pseudomonas fluorescens) wrcz ułatwia jej bdquozakotwiczenierdquo na powierzchni ciała stałego

W połczeniu komoacuterki bakteryjnej z powierzchni danego ciała bior udział swoiste substancje chemiczne zwane adhezynami W warunkach naturalnych panujcych w przewodzie pokarmowym adhezyny bakteryjne łcz si swoicie z receptorami znajdujcymi si na powierzchni enterocytoacutew jelitowych oraz w luzie jelitowym [22] Receptory te zawieraj zwykle w swej strukturze wglowodany Adhezyny maj charakter białkowy i najobficiej wystpuj na powierzchni organelli ruchowych (fimbrie) oraz w warstwach powierzchniowych cian komoacuterkowych [7 12 17] Istotn rol w adhezji odgrywaj take składniki cian komoacuterkowych takie jak peptydoglikan lub mureina Warstwa mureiny moe by otoczona cile ułoonymi czsteczkami białka a w jej wielowarstwow struktur wplecione s wielocukry majce ładunek elektryczny i kwasy tejchojowe W cianie wielu bakterii gramdodatnich s te czsteczki kwasoacutew lipotejchojowych zakotwiczone czci lipidow w błonie cytoplazmatycznej lec pod murein Uwaa si e bakterie z rodzaju Lactobacillus mog przylega do powierzchni ciał stałych za porednictwem struktur powierzchniowych zawierajcych kwasy tejchojowe i lipotejchojowe zwizane z peptydoglikanem ciany komoacuterkowej [13 20 22]

Proces adhezji mikroorganizmoacutew do powierzchni stałych przebiega w sposoacuteb wielostopniowy Pierwszy etap poprzedzajcy właciw adhezj drobnoustrojoacutew stanowi przyłczanie si substancji organicznych i nieorganicznych do miejsc obdarzonych ładunkiem elektrycznym S to roacutene grupy polarne lub jony metali wystpujcych na powierzchni ciała stałego Gromadzenie si substancji organicznych tworzy swoisty gradient pokarmowy skoncentrowany przy powierzchni ciała stałego co stwarza dogodne warunki do rozwoju bakterii i w konsekwencji sprzyja adhezji bakterii i tworzeniu biofilmu [23 24]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 87

Celem niniejszej pracy było poszukiwanie prostego modelu do bada nad adhezj bakterii probiotycznych w przewodzie pokarmowym człowieka W tym celu przeprowadzono badania nad adhezj komoacuterek trzech znanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do powierzchni roacutenych ciał stałych i poroacutewnano j z adhezj tych samych mikroorganizmoacutew do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Materiał i metody bada

Mikroorganizmy

W badaniach zastosowano trzy szczepy bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 i Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 Bakterie hodowano w warunkach wzgldnie beztlenowych na poywce MRS w temp 30ordmC przez 20 h Do bada nad adhezj wykorzystano komoacuterki z logarytmicznej fazy wzrostu po ich odwirowaniu (5000 g 10 min)

Komoacuterki nabłonkowe i metoda ich hodowli

Komoacuterki nabłonka jelitowego linii Caco-2 (ATTC HTB 37) hodowano w poywce DMEM (Dulbeccorsquos modified Eagle medium Sigma) wzbogaconej w 20 płodow surowic bydlc (FBS Gibco BRL) inaktywowan termicznie (56oC 30 min) 1 zestaw aminokwasoacutew endogennych 100X (NEAA Sigma) i 50 mg l-1 gentamycyny (Gibco BRL) Komoacuterki nabłonka jelitowego linii HT-29 (ATTC HTB 38) hodowano w poywce bezsurowiczej wzbogaconej w 10 dodatek płodowej surowicy bydlcej W trakcie hodowli poywk wymieniano na wie co drugi dzie Hodowl komoacuterek Caco-2 prowadzono przez 21 dni a HT-29 przez 10 dni w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych (Nunc) w temp 370C w atmosferze 5 CO2 i 95 powietrza Eksperymenty prowadzono w trzech powtoacuterzeniach

Przygotowanie powierzchni stałych

1 Płytki polistyrenowe firmy Becton Dickinson and Company (Multiwelltrade) pakowane sterylnie stosowano bezporednio bez dodatkowej obroacutebki wstpnej

2 Mikroskopowe szkiełka nakrywkowe wykonane ze szkła borosilikatowego odtłuszczano przez gotowanie z dodatkiem mydła szarego przez 1 h przepłukiwano kilkakrotnie wod destylowan moczono w roztworze 01 N NaOH przez 24 h ponownie przepłukiwano wod destylowan po czym moczono w 002 fosforanie troacutejsodowym przez 24 h przepłukiwano wod [16] i umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

3 Karagen (Sigma) przygotowywano w formie 1 2 i 3 roztworoacutew ktoacuterymi zalano dołki płytki polistyrenowej uzyskujc jednolit powierzchni elu karagenowego do bada nad adhezj

4 Alginian (Sigma) przygotowano przez wprowadzenie 05 i 1 roztworoacutew alginianu sodowego do dołkoacutew płytki polistyrenowej i zestalenie ich do postaci

88 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

elu poprzez zalanie 4 roztworem chlorku wapnia Nadmiar roztworu wapnia usuwano a powierzchnie przemywano jałow wod destylowan

5 Kolagen (Millicell-PCF Millipore) naniesiony na membran poliwglanow umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

6 Karboksymetyloceluloz (Millicell-CM Millipore) stosowano w formie krkoacutew umieszczonych w dołkach płytki polistyrenowej

7 elatyna (Sigma) była przygotowana w formie 5 i 10 roztworoacutew ktoacutere w temp 37 i 20oC zachowały form lepkiej cieczy bez widocznego elowania

Test na adhezj bakterii do ciał stałych

Ciała stałe i hydroele umieszczano w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych i zalewano zawiesin komoacuterek bakteryjnych o gstoci 1sdot106 jtkml pozostawiajc je w temp 37oC przez 1 2 i 8 h W celu ograniczenia zakae zewntrznych płytki pokrywano parafilmem Po czasie inkubacji dołki przemywano dwukrotnie 2 ml buforu PBS i dokonywano liczenia przyczepionych komoacuterek W tym celu powierzchni wraz z drobnoustrojami wybarwiano oranem akrydyny (001) przez 2 min i przemywano wod destylowan Bakterie przyczepione do badanej powierzchni liczono z 10 poacutel widzenia za pomoc mikroskopu fluoroscencyjnego (CARL-ZEISS Axiovert 200 Niemcy)

Test na adhezj bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Komoacuterki bakteryjne hodowane w poywce MRS wirowano (5000 g 10 min) dwukrotnie przemywano buforem PBS (pH = 72) i rozcieczano do gstoci populacji 1sdot106 jtkcm3 w poywce DMEM bez dodatku antybiotyku Do kadego dołka w płytce do kultur tkankowych dodawano 1 ml zawiesiny bakteryjnej 21-dniowa kultura Caco-2 i 10-dniowa kultura HT-29 wyhodowane w dołkach 6-dołkowej płytki były dwukrotnie przemywana buforem PBS Do kadego z dołkoacutew w płytce dodawano 1 ml inoculum bakteryjnego i płytk inkubowano w warunkach beztlenowych w temp 37ordmC przez 1h Nastpnie usuwano poywk DMEM i monowarstw enterocytoacutew przemywano trzykrotnie buforem PBS w celu usunicia niezwizanych bakterii Po ostatnim przemyciu komoacuterki Caco-2 zostały delikatnie odklejone przez trypsynizacj i odwirowane oraz poddane działaniu 1 Triton X-100 przez 5 min w celu przeprowadzenia lizy komoacuterek enterocytoacutew Bakterie przyczepione do enterocytoacutew były oznaczane metod płytkow po odpowiednim dziesitnym rozcieczeniu Hodowl bakterii prowadzono w warunkach wzgldnie beztlenowych na podłou MRS w temp 30ordmC

Wyniki i dyskusja

W przedstawionej pracy zbadano adhezj bakterii probiotycznych do powierzchni ciał stałych takich jak hydroele typu alginian karagen elatyna kolagen oraz szkło

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 89

polistyren i karboksymetyloceluloza Stopie adhezji bakterii kwasu mlekowego oceniano na podstawie liczebnoci komoacuterek bakteryjnych przyczepionych do 1 cm2 powierzchni po 1 2 i 8 h inkubacji Okrelono take stopie adhezji badanych szczepoacutew bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni polistyrenu i szkła

W pierwszym etapie bada okrelono moliwoci adhezji dwudziestogodzinnej hodowli komoacuterek Lactobacillus casei Lactobacillus acidophilus oraz Lactobacillus rhamnosus do powierzchni polistyrenu i szkła Uzyskane wyniki zamieszczono w tab 1

Wyniki dowiadcze wskazuj jednoznacznie e badane szczepy bakterii mlekowych nie wykazały adhezji do powierzchni polistyrenu Roacutewnie adhezja do szkła borosilikatowego została oceniona jako bardzo mała Komoacuterki L casei w ogoacutele nie przyłczyły si do powierzchni szkła a pozostałe dwa szczepy wykazały adhezj rzdu 13ndash26 komoacuterekcm2

T a b e l a 1 Adhezja bakterii do powierzchni polistyrenu i szkła Bacterial adhesion to polystyrene and glass surfaces

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Polistyren Polystyrene

Szkło Glass

L casei Shirota 0 0 L acidophilus LC1 0 26 (plusmn 7) L rhamnosus GG 0 13 (plusmn 3)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation Podobne badania prowadzili Boonaert i wsp [5] ktoacuterzy testowali zdolnoci

adhezyjne bakterii Lactococcus lactis do powierzchni polistyrenu i szkła Autorzy ci wykazali e adhezja tych bakterii kształtowała si na poziomie 106 jtkcm2 a decydujcy wpływ na zjawisko miała faza wzrostu mikroorganizmoacutew (wiksza w fazie stacjonarnej w poroacutewnaniu do logarytmicznej fazy wzrostu) W naszych badaniach w ogoacutele nie stwierdzono przyczepnoci badanych szczepoacutew Lactobacillus do tego materiału W przypadku adhezji bakterii L lactis do szkła nie obserwowano ju zalenoci zwizanej z wiekiem populacji bakteryjnej Autorzy ci wskazali take na niekorzystny wpływ przemywania komoacuterek buforem PBS wynikajcy z ekstrakcji białek i kwasoacutew nukleinowych W rezultacie dochodziło do lizy czci komoacuterek bakteryjnych Zagadnienie to wymaga jednak wyjanienia gdy PBS jest powszechnie stosowany do przemywania komoacuterek bakteryjnych szczegoacutelnie przy wykorzystaniu nabłonkowych kultur komoacuterkowych W pracy tej zwroacutecono take uwag na istotn

90 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

rol w adhezji metabolitoacutew wydzielanych przez komoacuterki czego nie uwzgldnia model DLVO [3] Naley podkreli take e adhezja L lactis do szkła była mniejsza ni do polistyrenu Flint i wsp [9] okrelili wydajno adhezji bakterii Streptococcus thermophilus do szkła na poziomie 107 jtkcm2 i była ona wiksza ni do roacutenych rodzajoacutew stali kwasoodpornych Studia nad adhezj omiu szczepoacutew bakterii nalecych do rodzajoacutew Escherichia Burkholderia Pseudomonas i Bacillus do szkła borosilikonowego wykazały e wydajno adhezji wynosiła 105ndash107 jtkcm2 [14]

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni membrany karboksymetylocelulozowej kolagenu i elatyny

W kolejnym etapie dowiadcze okrelono adhezj badanych mikroorganizmoacutew do powierzchni membrany wykonanej z karboksymetylocelulozy lub z kolagenu Kontakt bakterii z obu powierzchniami trwał 1 h Wyniki tych bada przedstawiono w tab 2

Uzyskane dane wskazuj e wszystkie trzy badane szczepy probiotyczne wykazały zdolno do przyczepienia si zaroacutewno do karboksymetylocelulozy jak i do kolagenu Poroacutewnujc obie powierzchnie naley stwierdzi e adhezja do karboksymetylocelulozy była zdecydowanie wiksza ni do kolagenu Obserwacja ta dotyczyła szczegoacutelnie L rhamnosus GG gdy przyczepno tych bakterii do karboksymetylocelulozy była 25-krotnie wiksza od przyczepnoci do kolagenu W przypadku L casei Shirota roacutenica była 10-krotna Najmniejsz przyczepno do kolagenu wykazał szczep L acidophilus Wiksza przyczepno bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy moe by tłumaczona wiksz porowatoci jego powierzchni Ciekawe badania nad adhezj bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus prowadzili Aleljun i wsp [1] Przetestowali oni przyczepno ponad stu szczepoacutew bakteryjnych do kolagenu typu I i wykazali ze zdolno t wykazało ok 75 badanych szczepoacutew w tym roacutewnie szczepy nalece do gatunkoacutew L casei L acidophilus i L rhamnosus Autorzy ci wskazali take na zaleno midzy właciwociami adhezyjnymi a wiekiem kultury u niektoacuterych szczepoacutew Maksimum przyczepnoci obserwowali we wczesnej fazie stacjonarnej Nieznaczny wpływ na adhezj bakterii miała take poywka hodowlana i jej pH Autorzy ci zwracaj uwag na powszechn zdolno pałeczek mlekowych do adhezji do kolagenu co jest cech inwazyjnych szczepoacutew bakterii chorobotwoacuterczych Zwracaj oni przy tym uwag na fakt e badane przez nich szczepy nie przyczepiały si do fibronektyny

T a b e l a 2 Adhezja bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy i kolagenu Bacterial adhesion to carboxymethylcellulose and collagen surfaces

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 91

Karboksymetyloceluloza Carboxymethylcellulose

Kolagen Collagen

L casei Shirota 12568 (plusmn 1756) 1211 (plusmn 98) L acidophilus LC1 4764 (plusmn 1430) 737 (plusmn 56) L rhamnosus GG 36953 (plusmn 4680) 1474 (plusmn 102)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Proacuteba przeprowadzenia dowiadcze nad adhezj bakterii do elatyny nie powiodła si z uwagi na trudnoci w uzyskaniu struktury elowej w temperaturze 20ordmC i 37ordmC

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu karagenowego

Dogodn powierzchni do adhezji bakterii mog by obok kolagenu take inne hydroele W zwizku z tym w pracy przebadano zdolno bakterii mlekowych do zasiedlania karagenu W badaniach tych uwzgldniono roacuteny czas ekspozycji oraz roacuten gsto hydroelu Wyniki tych dowiadcze przedstawiono w tab 3

Przyczepno badanych szczepoacutew bakterii do karagenu naley oceni jako mał rzdu 2-4 cykli logarytmicznych w przeliczeniu na 1 cm2 Odnosi si to szczegoacutelnie do adhezji szczepoacutew L acidophilus LC1 i L rhamnosus GG do 1 elu karagenowego Wyniki bada wskazuj jednak e du rol w adhezji odgrywa czas kontaktu bakterii z zasiedlan powierzchni oraz gsto stosowanego elu Przy zastosowaniu 1 karagenu w pierwszych dwoacutech godzinach ekspozycji liczba przyczepionych bakterii była podobna jednak po 8 h obserwowano znaczcy wzrost adhezji

Wraz ze wzrostem gstoci elu wyrany był wzrost liczby przyczepionych bakterii Podobn zaleno odnotowano w stosunku do czasu ekspozycji gdy wydłuenie kontaktu bakterii z powierzchni karagenu zwikszyło liczb zwizanych z ni komoacuterek Do wynikoacutew tych naley jednak podej z pewn ostronoci bowiem zwikszenie liczebnoci bakterii na powierzchni karagenu po 8 h inkubacji moe by wynikiem rozmnaania si bakterii ktoacutere przyczepiły si do tej powierzchni w pocztkowym okresie Sugeruje to brak roacutenic w adhezji do 1 elu midzy 1 i 2 h ekspozycji jednake wyniki uzyskane przy zasiedlaniu 3 elu wydaj si tej hipotezie zaprzecza gdy roacutenice w liczbie zwizanych komoacuterek miedzy 1 a 8 h ekspozycji s bardzo małe

T a b e l a 3

Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni karagenu The effect of gel concentration and exposure time on the bacterial adhesion to a carrageenan surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

92 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

1 h 2 h 8 h

1 karagen

1 carrageenan L casei Shirota 145 (plusmn 12) 146 (plusmn 15) 711 (plusmn 68)

L acidophilus LC1 33 (plusmn 5) 39 (plusmn 7) 375 (plusmn 31) L rhamnosus GG 26 (plusmn 4) 26 (plusmn 3) 230 (plusmn 19)

2 karagen

2 carrageenan L casei Shirota 439 (plusmn 40) 684 (plusmn 59) 1684 (plusmn 113)

L acidophilus LC1 592 (plusmn 43) 948 (plusmn 102) 1263 (plusmn 120) L rhamnosus GG 355 (plusmn 32) 1250 (plusmn 94) 1559 (plusmn 126)

3 karagen

3 carrageenan L casei Shirota 1440 (plusmn 105) 1487 (plusmn 100) 1531 (plusmn 150)

L acidophilus LC1 853 (plusmn 62) 1238 (plusmn 109) 2171(plusmn 113) L rhamnosus GG 753 (plusmn 33) 1341 (plusmn 110) 2421 (plusmn 201)

(plusmn) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu alginianowego

Drugim badanym hydroelem rolinnym był alginian Dowiadczenia objły dwie zmienne stenie alginianu oraz czas ekspozycji W przypadku alginianu zalenoci nie były tak jednokierunkowe jak to miało miejsce w przypadku karagenu niemniej odnotowano wiele podobiestw W zdecydowanej wikszoci przypadkoacutew zwikszenie stenia alginianu z 05 do 1 spowodowało zwikszenie liczby bakterii ktoacutere uległy adhezji (tab 4)

Wpływ czasu ekspozycji na adhezj bakterii był ju bardziej złoony Na ogoacuteł obserwowano zwikszenie adhezji w drugiej godzinie ekspozycji natomiast po 8 h liczba przyłczonych komoacuterek wyranie si zmniejszała i to wielokrotnie Trudno wskaza przyczyn tego zjawiska albowiem w literaturze nie ma informacji o szkodliwym działaniu alginianu na komoacuterki bakteryjne a polimer ten jest powszechnie uywany jako nonik do immobilizacji mikroorganizmoacutew Mona jedynie przypuszcza e pewn rol w osłabieniu adhezji mogła odgrywa translokacja jonoacutew dwuwartociowych wapnia i magnezu z powierzchni kontaktu w głb hydroelu Jony te s odpowiedzialne za stabilizacj struktury elowej alginianu

T a b e l a 4 Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni alginianu The effect of gel concentration and time exposition on the bacterial adhesion to an alginate surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 93

1 h 2 h 8 h 05 alginian 05 alginate

L casei Shirota 172 (plusmn 10) 407 (plusmn 38) 58 (plusmn 7) L acidophilus LC1 692 (plusmn 41) 809 (plusmn 74) 53 (plusmn 5) L rhamnosus GG 245 (plusmn 21) 602 (plusmn 53) 87 (plusmn 4)

1 alginian 1 alginate L casei Shirota 222 (plusmn 21) 505 (plusmn 51) 305 (plusmn 30)

L acidophilus LC1 689 (plusmn 39) 739 (plusmn 62) 192 (plusmn 18) L rhamnosus GG 499 (plusmn 27) 405 (plusmn 38) 226 (plusmn 20)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Pomimo odmiennej charakterystyki morfologicznej i funkcjonalnej obu linii komoacuterkowych przeprowadzone dowiadczenia wykazały e przyczepno bakterii do badanych tkanek jest zbliona (tab 5) Najwiksze zroacutenicowanie wykazał szczep L

T a b e l a 5 Adhezja bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego Bacterial adhesion to intestinal epithelial cells

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni nabłonka (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to intestinal epithelial cells (after 1h)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Caco-2 HT-29 L casei Shirota 4328 (plusmn 1500) 3490 (plusmn 750)

L acidophilus LC1 10427 (plusmn 1600) 10680 (plusmn 2510) L rhamnosus GG 74211 (plusmn 7800) 6980 (plusmn 2931)

rhamnosus GG ktoacuterego adhezja do linii Caco-2 była 10-krotnie wiksza ni w stosunku do linii HT-29 Wynika z tego e ten sam mikroorganizm moe wykazywa zupełnie odmienne zdolnoci do przyczepiania si do poszczegoacutelnych linii komoacuterek nabłonkowych Najmniejszymi właciwociami adhezyjnymi odznaczał si L casei Shirota W poroacutewnaniu do pozostałych rodzajoacutew powierzchni bakterie probiotyczne silniej adherowały do komoacuterek nabłonkowych a liczba komoacuterek przyczepionych do 1 cm2 powierzchni tkanki sigała 3ndash4 cykli logarytmicznych bakterii

Wnioski

1 Wykazano brak adhezji badanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do polistyrenu a ich przyczepno do szkła była duo mniejsza ni innych gatunkoacutew mikroorganizmoacutew

94 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

2 Na przyczepno bakterii probiotycznych wpływ wywierał czas ekspozycji oraz stenie stosowanych hydroeli

3 Poroacutewnanie efektywnoci przyłczania komoacuterek bakteryjnych do roacutenych powierzchni stałych i odniesienie rezultatoacutew tych bada do danych uzyskanych w badaniach nad adhezj komoacuterek bakteryjnych do nabłonka jelitowego in vitro jest trudne bowiem wystpuje zroacutenicowanie w adhezji bakterii ju na poziomie linii komoacuterek nabłonka jelitowego Trudno w tym przypadku okreli ktoacutera z tych linii jest bardziej reprezentatywna dla warunkoacutew in vivo

4 Najbardziej zblione wyniki do adhezji na Caco-2 i HT-29 stwierdzono w przypadku adhezji na membranie karboksymetylocelulozowej chocia nie moe by ona uznana jako model zbliony do modelu nabłonka jelitowego

Praca naukowa finansowana ze rodkoacutew Ministra Nauki w latach 1999ndash2004 jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN020P06199901

Literatura

[1] Aleljung P Paulsson M Emoumldy L Andersson M Naidu AS Wadstroumlm T Collagen binding by

lactobacilli Curr Microbiol 1991 23 33-38 [2] An YH Friedman RJ Laboratory methods for studies of bacterial adhesion J Microbiol Meth

1997 30 141-152 [3] Azeredo J Visser J Oliviera R Exopolymers in bacterial adhesion interpretation in terms of

DLVO and XDLVO Coll Surf 1999 14 141-148 [4] Blum S Renerio R Schirin EJ Crittenden R Mattila-Sandholm T Ouwehand AC Salminen S

von Wright A Saarela M Collins K Adhesion studies for probiotics need for validation and refinement Trends Food Sci Technol 1999 10 405-410

[5] Boonaert ChJP Dufrene YF Derclaye SR Rouxhet PG Adhesion of Lactococcus lactis to model substrata direct study of the interface Coll Surf B Biointerfaces 2001 22 171-182

[6] Bower CK McGuire J Daeschel MA The adhesion and detachment of bacteria and spores on food-contact surfaces Trend Food Sci Technol 1996 7 152-157

[7] Fleischer M Przondo-Mordarska A Adhezyny pałeczek z rodzaju Acinetobacter Med Dowiad Mikrobiol 1998 50 229-237

[8] Fleming HC Wingender J Relevance of microbial extracellular polymeric substances (EPSs) ndash Part I Structural and ecological aspects Water Sci Technol 2001 43 1-8

[9] Flint SH Brooks JD Bremer PJ Properties of the stainless steel substrate influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci J Food Eng 2000 43 235-242

[10] Hermansson M The DLVO theory in microbial adhesion Coll Surf 1999 14 105-119 [11] Jasiski A Kilarski W Ultrastruktura komoacuterki WSiP Warszawa 1987 [12] Krajewska-Pietrasik D Roacutealska B Roacutealski A Adhezja bakteryjna w wietle najnowszych

danych Post Mikrob 1993 32 271-287 [13] Kunicki-Goldfinger WJ ycie bakterii Wyd Nauk PWN Warszawa 1998 [14] Li B Logan BE Bacterial adhesion to glass and metal-oxide surfaces Coll Surf 2004 36 81-90 [15] Liu Y-Q Liu Y Tay J-H The effects of extracellular polymeric substances on the formation and

stability of biogranules Appl Microbiol Biotechnol 2004 65 143-148 [16] Lyndersen BK Drsquoeila NA Bioprocess Engineering Systems Equipment and Facilities Ed Jon

Wileyamp Sons New York 1994

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 95

[17] Otto K Elwing H Hermansson M The role of type 1 fimbrie in adhesion of Escherichia coli to hydrophilic and hydrophobic surfaces Coll Surf 1999 15 99-111

[18] Rijnaarts HHM Norde W Bourer EJ Bacterial adhesion under static and dynamic condition Appl Environ Microbiol 1993 59 3255-3265

[19] Salminen S Ouwehand A Benno Y Lee YK Probiotics how should they be defined Trends Food Sci Technol 1999 10 107-110

[20] Salyers A A Whitt D Mikrobiologia Roacutenorodno chorobotwoacuterczo i rodowisko Wyd Nauk PWN Warszawa 2003

[21] Shortt C The probiotic century historical and current perspectives Trends Food Sci Technol 1999 10 411-417

[22] Strus M Kukla G Ruraska-Smutnicka D Przondo-Morderska A Heczko P Właciwoci powierzchniowe bakterii z rodzaju Lactobacillus Adherencja do linii komoacuterkowej Med Dow Mikrob 2001 53 253-258

[23] Tsuneda S Aikawa H Hayashi H Yuasa A Hirata A Extracellular polymeric substances responsible for bacterial adhesion onto solid surface FEMS Microbiol Lett 2003 223 287-292

[24] Van Oss CJ Interfacial forces in aqueous media Ed Marcel Dekker New York 1994

SEARCHING FOR SIMPLE MODELS TO STUDY THE ADHESION OF PROBIOTIC

BACTERIA

S u m m a r y

Comparative studies were performed on the possibility of replacing intestinal epithelial cells by some other simplified models for the purpose of examining the adhesion of probiotic bacteria The adhesion of Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 and Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 to surfaces of alginate carrageenan gelatin collagen glass polystyrene carboxymethylcellulose and to intestinal epithelial cells (Caco-2 and HT-29 lines) were tested

Among the examined solid surfaces the highest degree of adhesion was observed in the case of carboxymethylcellulose and collagen In the majority of experimental variants the number of bacterial cells adhering to surfaces increased parallel to the time of their contacting a solid surface Additionally there were stated differences in the cell adhesion to hydrogels showing varying concentration rates On the basis of the experiments performed it is possible to state that the adhesion degree of probiotic bacteria to various inorganic and organic surfaces is a parameter that depends on the strain of a microorganism Among all the simplified models applied in the studies in question no one was marked by an adhesion rate comparable to the adhesion of intestinal epithelial cells Caco-2 and HT-29 which are nowadays used as a major model in vitro while investigating the adhesion of probiotic bacteria

Key words adhesion Lactobacillus alginate carrageenan collagen carboxymethylcellulose

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 97 ndash 107

ELBIETA DŁUEWSKA KAMILA LICHOCKA

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na

stabilno emulsji napojowych Stabilno okrelano na podstawie pomiaru wielkoci czstek fazy olejowej metod turbidymetryczn

mikrometryczn i dyfrakcji laserowej Mierzono roacutewnie potencjał zeta emulsji Stabilno emulsji zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wiksza w poroacutewnaniu z proacutebkami

emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem pojedynczych preparatoacutew

Słowa kluczowe emulsja napojowa stabilno aromat czynnik obciajcy emulgator

Wprowadzenie

Emulsje aromatoacutew stosowane w przemysłowej produkcji napojoacutew bezalkoholowych nale do emulsji typu olej w wodzie Produkowane s w formie skoncentrowanej a nastpnie rozcieczane s w roztworze cukru w celu otrzymania napoju Emulsje w formie skoncentrowanej oraz napoje z nich otrzymane powinny charakteryzowa si wysokim stopniem stabilnoci [16]

Stabilno emulsji aromatoacutew (napojowych) jest problemem technologicznym wystpujcym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych

Typowa emulsja z ktoacuterej otrzymywane s napoje bezalkoholowe zawiera aromat czynnik obciajcy w fazie olejowej oraz emulgator kwas spoywczy konserwant i barwnik w fazie wodnej [1 4] Substancje aromatyczne naturalne i identyczne z naturalnymi s podstawowymi i niezbdnymi składnikami napojoacutew bezalkoholowych

Dr in E Dłuewska mgr in K Lichocka Katedra Technologii ywnoci SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-787 Warszawa

98 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wikszo dodawanych aromatoacutew to olejki eteryczne głoacutewnie cytrusowe [7] Olejki cytrusowe mog by pozbawione terpenoacutew poprzez ekstrakcj roztworami wodno-alkoholowymi lub na drodze destylacji proacuteniowej [3 12]

Rol emulgatoroacutew i stabilizatoroacutew emulsji napojowych mog pełni hydrokoloidy Najczciej stosowanym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych hydrokoloidem jest guma arabska otrzymywana z drzew Acacia senegal i Acacia seyal [2 5 14]

Niestabilno emulsji jest wynikiem procesoacutew fizycznych polegajcych na zwikszaniu si wielkoci czstek co zwizane jest z flokulacj dojrzewaniem Oswalda lub koalescencj oraz migracji czstek prowadzcej do mietankowania lub sedymentacji [8] Obnienie stabilnoci emulsji z termodynamicznego punktu widzenia oznacza wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej Zatem wielko czstek fazy rozproszonej i czsto wystpowania czstek o danej wielkoci mona traktowa jako miar stabilnoci emulsji [13] Ograniczenie tempa procesoacutew destabilizujcych emulsje aromatoacutew mona osign poprzez właciwy doboacuter emulgatora uzyskanie odpowiedniego stopnia dyspersji zminimalizowanie roacutenic w gstoci faz poprzez dodatek czynnika obciajcego do fazy olejowej oraz zwikszenie lepkoci fazy cigłej czego konsekwencj jest zmniejszenie ruchliwoci czstek fazy zdyspergowanej [1 9]

Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na stabilno emulsji napojowych

Materiał i metody bada

W badaniach zastosowano preparat Valgum (mieszanina roacutenych odmian gumy arabskiej) Valspray A (suszona rozpyłowo i oczyszczona kordofanem guma arabska) Valdamar (oczyszczona i odwoniona guma damara) Valrosin D (estryfikowana kalafonia) firmy Valmar modyfikowan skrobi (Purity Gum 2000) firmy National Starch and Chemical olejek cytrynowy zwykły olejek cytrynowy bezterpenowy aromat cytrynowy w formie roztworu w glikolu propylenowym firmy Pollena Aroma SA benzoesan sodu i kwas cytrynowy firmy Orffa Food Eastern Europe

Emulsje otrzymywano zgodnie z receptur 10 aromatu 8 czynnika obciajcego 8 lub 12 emulgatora 01 benzoesanu sodu 03 kwasu cytrynowego oraz woda destylowana do 100 Emulgatory dyspergowano przez 30 min przy uyciu mieszadła laboratoryjnego typu RW 20 DZW firmy JankeampKunkle w wodzie o temp 20oC (skrobia modyfikowana) lub 40oC (guma arabska) w ktoacuterej rozpuszczono benzoesan sodu nastpnie dodawano kwas cytrynowy Faz wodn zawierajc gum arabsk pozostawiano na 24 godz w celu uwodnienia emulgatora Preemulsje sporzdzano mieszajc faz wodn i olejow (aromat i czynnik obciajcy) przez 10 min mieszadłem laboratoryjnym przy prdkoci 1700 obrmin Emulsje otrzymywano stosujc homogenizacj dwustopniow przy uyciu homogenizatora typu APV-1000 firmy APV przy cinieniu 450150 baroacutew

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 99

Oceniajc stabilno emulsji metod mikrometryczn wyznaczano redni wielko czstek fazy rozproszonej emulsji (L) stosujc mikroskop optyczny Studar Lab połczony z kamer video Oscar-35 firmy Mintron Kropl emulsji umieszczano na szkiełku podstawowym i obserwowano przy powikszeniu 1000 x Obraz emulsji uzyskiwano przy uyciu programoacutew komputerowych Muliscan v 608 firmy Scanning Systems i Mocha v 1210 firmy Jadel Scientific

Ocena stabilnoci emulsji metod turbidymetryczn [11] polegała na pomiarze absorbancji rozcieczonych proacutebek emulsji w stosunku 11000 Wykonywano pomiary absorbancji przy długociach fali 400 660 i 800 nm uywajc spektrofotometru Helios (Unicam) Jako stopie zmtnienia oznaczano absorbancj przy dł fali 660 nm za ze stosunku absorbancji przy długociach fali 800 i 400 nm wyznaczano indeks wielkoci czstek (R)

Analiz wielkoci czstek fazy rozproszonej wykonywano metod dyfrakcji laserowej przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern

Potencjał elektrokinetyczny okrelany jako potencjał zeta () oznaczano przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern w oparciu o elektroforez Elektroforetyczne oznaczanie potencjału prowadzono w rodowisku wodnym o pH w zakresie od 35 do 45

Test przechowalniczy prowadzono w temp 20 plusmn 2oC przy dostpie wiatła dziennego Rozwarstwienie emulsji przechowywanej przez 12 tygodni w szklanych słojach uznawano za objaw niestabilnoci emulsji

Analiz statystyczn wynikoacutew stosujc jednoczynnikow analiz wariancji prowadzono wykorzystujc program Statgraphics Plus firmy Graphics Corporation

Wyniki i dyskusja

Dua roacutenica gstoci olejkoacutew eterycznych stanowicych faz olejow emulsji aromatoacutew i roztworu cukru (ok 1040 gcm3) w ktoacuterym rozcieczana jest emulsja w celu otrzymania napoju moe prowadzi do zjawiska mietankowania czyli pojawienia si w napojach tzw bdquoobrczkirdquo wiadczcej o niestabilnoci emulsji zaroacutewno w formie skoncentrowanej jak i rozcieczonej [15] Gsto fazy olejowej emulsji aromatoacutew bez dodatku czynnika obciajcego wynosiła od 0850 do 0890 gcm3 Bezterpenowy olejek eteryczny charakteryzował si wiksz gstoci w poroacutewnaniu z naturalnym olejkiem eterycznym oraz roztworem glikolowym aromatu (tab 1) Dodatek czynnika obciajcego spowodował wzrost gstoci wszystkich analizowanych aromatoacutew Poroacutewnujc efektywno działania zastosowanych substancji stwierdzono e proacutebki z dodatkiem estryfikowanej kalafonii charakteryzowały si nieznacznie wiksz gstoci w poroacutewnaniu z analogicznymi proacutebkami do ktoacuterych dodano gum damara (tab 1) Jednak roacutenice w gstociach omawianych proacutebek były na tyle małe e nie powinny powodowa roacutenic w stabilnoci emulsji

T a b e l a 1

100 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na gsto i wielko czstek fazy olejowej emulsji napojowych Effect of weighing agent on density and particle size of oil phase beverage emulsions

rednia wielko czstek fazy rozproszonej (L) [microm]

Mean particle size of dispersed phase (L)

Czynnik obciajcy

Weighing agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

Gsto fazy olejowej

Density of oil phase

[gcm-3]

bezporednio po otrzymaniu immediately

after obtaining

po 12 tygodniach after 12 weeks

olejek naturalny essential oil

0847a 078d 100c

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0887b 054b 112c Brak

Lack

aromat glikolowy glycol aroma

0848a 060c 100c

olejek naturalny essential oil

0952e 050b 078b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0984f 052b 080b

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters aromat glikolowy

glycol aroma 0946d 062c 079b

olejek naturalny essential oil

0928c 051b 074b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0952e 032a 081b Guma damara

Damar gum

aromat glikolowy glycol aroma

0936c 038a 056a

Objanienia Explanatory notes Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Stabilno emulsji jest tym wiksza im mniejsze s kuleczki olejowe Emulsje

zawierajce odpowiedni emulgator i czynnik obciajcy nie powinny ulec rozwarstwieniu jeli rednica kuleczek olejowych wynosi poniej 1 microm [1]

Na podstawie wynikoacutew pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod mikrometryczn (tab 1) stwierdzono e w emulsjach bez dodatku czynnika obciajcego rednia wielko kuleczek olejowych bezporednio po otrzymaniu emulsji wynosiła od 054 do 078 microm Najmniejsze kuleczki olejowe zaobserwowano w proacutebkach z bezterpenowym olejkiem eterycznym W proacutebkach w ktoacuterych zastosowano czynnik obciajcy czstki fazy rozproszonej były mniejsze ni w

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 101

emulsjach bez dodatku tego czynnika Nadal najmniejszymi wielkociami czstek fazy rozproszonej charakteryzowały si proacutebki z bezterpenowym olejkiem eterycznym Po 12 tygodniach przechowywania rednia wielko kuleczek olejowych w emulsjach zawierajcych czynnik obciajcy wynosiła poniej 080 microm Tak wic warunek stabilnoci emulsji zaproponowany przez Buffo i Reinecciusa [1] został w tych emulsjach spełniony Emulsje otrzymane bez dodatku czynnika obciajcego po 12 tygodniach przechowywania charakteryzowały si redni wielkoci czstek fazy olejowej wiksz ni 100 microm i uległy rozwarstwieniu (tab 2) Poroacutewnujc efektywno działania estryfikowanej kalafonii i gumy damara nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek fazy rozproszonej po 12 tygodniach przechowywania Mona zatem stwierdzi e oba preparaty w podobnym stopniu ograniczały wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej a tym samym stabilizowały emulsj

T a b e l a 2

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na stabilno emulsji napojowych Effect of weighing agent on stability of beverage emulsions

Indeks wielkoci czstek fazy

rozproszonej (R) Size index of

dispersed phase (R)

Stopie zmtnienia emulsji

Opacity of emulsion

Czynnik obciajcy Weighing

agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12 0 12

Rozwarstwienie emulsji

(po 12 tyg) Breakdown of

emulsion (after 12 weeks)

Brak Lack

0504b 0778b 0365a 0353a TakYes

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters 0338a 0363a 0728b 0682b NieNo

Guma damara Damar gum

olejek naturalny essential oil

0345a 0394a 0894c 0603b NieNo

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Indeks wielkoci czstek fazy rozproszonej moe by roacutewnie wska13nikiem stabilnoci emulsji Wzrost wartoci indeksu wiadczy o tworzeniu si wikszych agregatoacutew kuleczek olejowych [11] Wyniki pomiaru indeksu wielkoci czstek fazy rozproszonej (tab 2) w pełni potwierdziły stwierdzenia sformułowane na podstawie pomiaroacutew mikrometrycznych Proacutebki z dodatkiem czynnika obciajcego charakteryzowały si mniejszymi wartociami indeksu w poroacutewnaniu z proacutebkami bez

102 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

czynnika obciajcego zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania

Wanym wyroacutenikiem sensorycznym napojoacutew jest ich zmtnienie im jest ono wiksze tym napoje w wikszym stopniu przypominaj naturalne soki owocowe Jednoczenie stopie zmtnienia emulsji napojowej moe by miar wielkoci czstek fazy olejowej i tym samym stabilnoci emulsji Zmiany stopnia zmtnienia emulsji mog by sygnałem zmniejszania si iloci kuleczek olejowych w emulsji poprzez łczenie si mniejszych kuleczek w wiksze i tym samym wskazywa na spadek stabilnoci emulsji [11]

Najwikszym zmtnieniem bezporednio po otrzymaniu charakteryzowała si proacutebka zawierajca gum damara ndash 089 nieco mniejszym zmtnieniem charakteryzowała si emulsja z estryfikowan kalafoni ndash 073 natomiast proacutebki bez dodatku czynnika obciajcego wykazywały znacznie mniejsze zmtnienie (tab 2) Po 12 tygodniach przechowywania nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia emulsji z dodatkiem gumy damara i estryfikowanej kalafonii Jednak nadal proacutebki zawierajce czynnik obciajcy miały znacznie wiksze zmtnienie w poroacutewnaniu z proacutebkami bez tego czynnika Tak wic preparaty gumy damara i estryfikowanej kalafonii nie tylko zwikszały gsto fazy olejowej ale roacutewnie pełniły funkcj czynnika zmtniajcego

Wielko dodatku emulgatora ustalono na podstawie wczeniejszych bada [6] Zastosowanie w charakterze emulgatora i zarazem stabilizatora emulsji mieszaniny gum arabskich w iloci 8 oraz skrobi modyfikowanej w iloci 12 pozwoliło na otrzymanie emulsji stabilnych co najmniej przez 12 tygodni (tab 4) Natomiast w przypadku zastosowania mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej (preparat Valgum) otrzymano emulsj mniej stabiln ktoacutera rozwarstwiła si przed upływem 3 miesicy Analiza rozkładu wielkoci czstek fazy olejowej bezporednio po otrzymaniu emulsji nie wykazała istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek (tab 3) Uzyskane wyniki mog sugerowa e analizowane emulsje powinny charakteryzowa si podobn stabilnoci Potwierdzeniem takiego stwierdzenia były wyniki pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod dyfrakcji laserowej przeprowadzonego po 5 miesicach przechowywania emulsji napojowych rednie wielkoci czstek były nawet nieznacznie mniejsze w przypadku emulsji niestabilnej w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji stabilnych (tab 3)

T a b e l a 3 Wpływ rodzaju aromatu i emulgatora na potencjał zeta i wielko czstek fazy rozproszonej emulsji Effect of flavour and emulsifier types on zeta potentials and particle size of dispersed phase

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 103

rednia wielko czstek Mean particle size [microm] Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

(L) 0 5

Potencjał Potential

[mV]

naturalny olejek eteryczny essential oil

051c 172

- 412

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 358

- 398 Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8]

aromat glikolowy glycol aroma

038b 162

- 392

naturalny olejek eteryczny essential oil

041b 099 - 161

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

042b 106

- 140 Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

044b 148

- 189

naturalny olejek eteryczny essential oil

058c 089

- 295

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

078e 108

- 266

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

062d 121 - 308

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 5 ndash po 5 miesicach after 5 months Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

W celu wyjanienia przyczyny niestabilnoci emulsji emulgowanej mieszanin skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej zmierzono potencjał elektrokinetyczny analizowanych proacutebek emulsji Warto potencjału zeta proacutebek stabilizowanych mieszanin gum arabskich wynosiła od -398 mV do -412 mV (tab 3) Według danych literaturowych jeeli potencjał zeta emulsji stabilizowanych gum arabsk jest mniejszy od -30 mV lub wikszy od 30 mV mona spodziewa si e taka emulsja bdzie stabilna [1] W przypadku emulsji stabilizowanych skrobi modyfikowan potencjał w granicach od -140 do -189 mV umoliwił otrzymanie stabilnej emulsji Mona to wyjani tym e w przypadku skrobi dominujcym mechanizmem stabilizacji emulsji s oddziaływania przestrzenne std siły elektrostatyczne nie odgrywaj istotnej roli w stabilizacji emulsji [4] W przypadku gumy arabskiej stabilizacja przestrzenna i elektrostatyczna przebiegaj roacutewnolegle lecz obecno w niej grup funkcyjnych majcych ładunek ujemny wskazuje na bardziej istotn rol oddziaływa elektrostatycznych w stabilizacji emulsji gum arabsk [5 10]

T a b e l a 4

104 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Stopie zmtnienia oraz wyniki testu przechowalniczego emulsji napojowych The opacity of beverage emulsions and results of a storage test

Stopie zmtnienia Opacity Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12

Rozwarstwienie emulsji po 12 tyg

Breakdown of emulsion after 12

weeks naturalny olejek eteryczny

essential oil 089f 060d -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

069d 057c -

Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8] aromat glikolowy

glycol aroma 077e 058c -

naturalny olejek eteryczny essential oil

065c 058c -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

030a 030a - Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

061c 045b -

naturalny olejek eteryczny essential oil

063c 053c +

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 031a +

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

043b 045b +

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005) Prawdopodobnie niestabilno proacutebek emulsji otrzymanych z dodatkiem mieszaniny skrobi i gumy arabskiej była spowodowana zbyt mał wartoci bezwzgldn potencjału zeta (od -266 do -308 mV) w poroacutewnaniu z wymagan wartoci potencjału emulsji z dodatkiem gumy arabskiej

Analiz wpływu rodzaju aromatu na stabilno emulsji przeprowadzono na podstawie pomiaroacutew wielkoci czstek fazy olejowej oraz potencjału zeta Bezporednio po otrzymaniu najmniejsze kuleczki olejowe stwierdzono w emulsji z dodatkiem bezterpenowego olejku eterycznego i stabilizowanej gum arabsk (tab 3) Niemniej w trakcie przechowywania w proacutebkach emulsji z dodatkiem olejku bezterpenowego zaobserwowano najwikszy przyrost wielkoci czstek fazy olejowej Po 5 miesicach przechowywania emulsje z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego charakteryzowały si mniejszymi czstkami fazy rozproszonej w poroacutewnaniu

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 105

z proacutebkami z dodatkiem olejku bezterpenowego Natomiast w emulsjach z dodatkiem roztworu aromatu w glikolu propylenowym rednia wielko czstek była podobna lub nieco wiksza (w zalenoci od zastosowanego emulgatora) ni w emulsjach z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego Dodatek bezterpenowego olejku eterycznego pomimo e uzyskano emulsj charakteryzujc si najmniejszymi czstkami fazy rozproszonej bezporednio po otrzymaniu nie spowodował poprawy stabilnoci emulsji w poroacutewnaniu z proacutebkami do ktoacuterych dodano naturalny olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym

Najmniejszy a zarazem najbardziej korzystny z punktu widzenia stabilnoci emulsji potencjał zeta stwierdzono w przypadku zastosowania naturalnego olejku eterycznego (tab 3) Wyniki przedstawione w tab 3 pozwalaj przypuszcza e bardziej stabilne emulsje mona otrzyma stosujc naturalny olejek eteryczny ni olejek bezterpenowy niemniej stabilno emulsji w duo wikszym stopniu uzaleniona była od rodzaju zastosowanego emulgatora

Biorc pod uwag wpływ rodzaju aromatu na stopie zmtnienia emulsji (tab 4) stwierdzono e emulsje z dodatkiem bezterpenowego olejku zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania niezalenie od rodzaju zastosowanego emulgatora charakteryzowały si najmniejszym stopniem zmtnienia W przypadku proacutebek z dodatkiem olejku naturalnego i proacutebek z dodatkiem aromatu glikolowego bezporednio po otrzymaniu emulsji nie stwierdzono istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia lecz w czasie przechowywania proacutebki z dodatkiem aromatu glikolowego stawały si bardziej klarowne

Wnioski

1 Stabilno emulsji aromatoacutew zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wysza w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych

2 Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji

3 Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem samej gumy arabskiej lub skrobi modyfikowanej

Prac zrealizowano w ramach grantu KBN nr 0747P06200325

Literatura

106 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

[1] Buffo R Reineccius G Beverage emulsions and the utilization of gum acacia as emulsifierstabilizer Perfumer amp Flavorist 2000 JulyAugust (25) 24-44

[2] Buffo R A Reineccius G A Oehlert G W Influence of time-temperature treatments on the emulsifying properties of gum acacia in beverage emulsions J Food Eng 2002 51 341-345

[3] Brud W Formy handlowe aromatoacutew spoywczych ndash cz II Przem Piek Cuk 1995 1 (43) 14-16

[4] Chanamai R McClements DJ Depletion flocculation of beverage emulsions by gum arabic and modified starch J Food Sci 2001 366 457-463

[5] Dickinson E Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systens Food Hydrocolloids 2003 17 25-39

[6] Dłuewska E Panasiewicz M Leszczyski K Wpływ wybranych emulgatoroacutew polisacharydowych na stabilno emulsji aromatoacutew Mat III Krajowego Sympozjum nt Naturalne i syntetyczne produkty zapachowe Politechnika Łoacutedzka Łoacuted13 2003 s 24

[7] Hopkins G Flavourings and emulsions In Formulation and production of carbonated soft drinks - red A J Mitchell Chapman amp Hall 1990 pp 81-89

[8] Huang X Kakuda Y Cui W Hydrocolloids in emulsions particle size distribution and interfacial activity Food Hydrocolloids 2001 15 533-542

[9] Horne D S Hermar Y Light scattering and rheological studies of emulsion system In Emulsifiers Functionality and applications - red K Berger RJ Hamiltona SCI London 1998 pp 14-18

[10] Jayme ML Dunstan DE Gee ML Zeta potentials of gum arabic stabilised oil in water emulsions Food Hydrocolloids 1999 13 459-465

[11] Kaufman VR Garti N Effect of cloudy agents on the stability and opacity of cloudy emulsions for soft drinks J Food Techn 1984 19 255-261

[12] Krug H Flavourings for beverages In Flavourings ndash production composition applications regulations - red E Ziegler H Ziegler Wiley-Vch 1998 pp 418-432

[13] McClements DJ Emulsion stability Food Emulsions Principles Practice and Techniques CRC Press LLC 1999

[14] Sanchez Ch Renard D Robert P Schmitt Ch Lefebver J Structure and rheological properties of acacia gum dispersios Food Hydrocolloids 2002 16 257-267

[15] Stauffer CE Emulgatory WNT Warszawa 2001 [16] Tan C-T Wu Holmes J Stability of beverage flavor emulsions Perfumer amp Flavorist 1988 13 23-

41

EFFECT OF SELECTED FLAVOURS AND EMULSIFIERS ON STABILITY OF BEVERAGE EMULSIONS

S u m m a r y

The objective of this study was to evaluate the effect of flavour weighing agent and emulsifier on

stability of beverage emulsions

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 107

The stability was determined basing on the measured particle size of dispersed phase by a turbidity method a micrometric method and a laser light scattering Additionally the potential zeta of emulsions was measured

The stability of emulsions containing natural essential oil was higher if compared with emulsions containing essential oil without terpenes or with a glycol solution of aroma The emulsions were marked by a higher opacity degree and owing to this fact it was possible to obtain beverages with clarity similar to natural juices It was also necessary to add a weighing agent in order to get stable flavour emulsions The rosin esters and the damar gum caused to the same extent an increase in the density of oil phase and consequently in the stability of emulsions The stability of beverage emulsions with a mixture of modified starch and arabic gum added was smaller than the stability of emulsions to which only one of the two preparations was added

Key words beverage emulsions stability flavour weighing agent emulsifier

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabiliza-

cji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na skład tych napojoacutew W doświadczeniu użyto win pochodzących z jednego z polskich zakładoacutew winiarskich białe (jabłkowe) i czerwone (aroniowe) Do klarowania stosowano chitozan niskolepki i chitozan w postaci preparatu Profloc (firmy Begerow) oraz w celu poroacutewnawczym żelatynę ktoacutera jest stosowana powszechnie w winiarstwie Związki te stosowano w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego We wszystkich metodach doboacuter dawek substancji klarujących ustalano na podstawie klarowań proacutebnych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń

Stosowane środki spowodowały w badanych winach zmniejszenie zawartości związkoacutew fenolowych alkoholu oraz azotu ogoacutełem niewielki wzrost pH i spadek kwasowości ogoacutelnej a także niewielkie zmiany zawartości pierwiastkoacutew Nie zaobserwowano istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego ilości i alkaliczności popiołu oraz ocenie sensorycznej Stwierdzono że rozpuszczony chitozan w kombinacji z bentonitem oraz zolem kwasu krzemowego może zastąpić żelatynę jako środek klarujący Przeprowadze-nie stabilizacji jest jednak utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter dawek oddzielnie dla każdego zbiornika

Słowa kluczowe wino klarowanie metody stabilizacji chitozan

Wstęp

Jednym z najważniejszych parametroacutew jakości win jest klarowność Zgodnie z rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi [12] klarowność wina powinna być całkowita bez opalizacji i osadoacutew (z niewielkimi odstępstwami)

Zmętnienia w winach często wywołane są niestabilnymi frakcjami polifenolowy-mi przy czym większa ilość polifenoli występuje w winach czerwonych a mniejsza w winach białych Polifenole ulegają wytrąceniu między innymi poprzez łączenie się z aldehydami powstającymi jako produkty uboczne fermentacji w wyniku utleniania

Prof dr hab W Wzorek dr S Bonin mgr A Basiak Zakład Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wydział Technologii Żywności SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-776 Warszawa

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 109

siarczanoacutew(IV) do siarczanoacutew(VI) uwalnianie aldehydoacutew a także w czasie wtoacuternego zafermentowania Utlenianie garbnikoacutew i barwnikoacutew podczas leżakownia i ich poacuteź-niejsza kondensacja roacutewnież prowadzą do powstawania osadoacutew W celu zabezpiecze-nia przed wytrąceniem związkoacutew polifenolowych stosuje się stabilizację win polegają-cą na usunięciu niestabilnych frakcji polifenolowych Stosowane jest wychładzanie klarowanie żelatyną klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego dodatek żywic poliamidowych (PVPP) klarowanie kazeinianem potasu białkiem jaja kurzego [18]

Zmętnienia białkowe charakterystyczne są dla win gronowych i miodoacutew pitnych Powstawanie zmętnień wywołanych związkami białkowymi zachodzi pod wpływem wielu czynnikoacutew do ktoacuterych zaliczyć można wzajemne odniesienie wartości pH wina i punktu izoelektrycznego białek [13] obecność jonoacutew metali ciężkich [2] temperatu-rę dostęp tlenu oraz zawartość garbnikoacutew [19] Związki garbnikowe inicjują powsta-wanie zmętnień białkowych ponieważ łącząc się z białkami hydrofilowymi powodują ich odwodnienie zmniejszenie rozpuszczalności i w rezultacie wytrącenie [4] Białka niskocząsteczkowe mogą stać się labilne pod wpływem niewielkich ilości garbnikoacutew i jonoacutew metali ciężkich co może prowadzić do ich wytrącenia [2] Stabilizację białkową przeprowadza się stosując obroacutebkę bentonitem klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego ewentualnie z bentonitem lub stabilność zapewnia ultrafil-tracja [1 19]

Stosowane do stabilizacji fizykochemicznej środki nie są jednak doskonałe dla-tego trwa ciągłe poszukiwanie nowych Jednym z takich związkoacutew moacutegłby być chito-zan Firma Begerow oferuje na rynku chitozan w postaci preparatu Profloc i poleca go do klarowania sokoacutew owocowych [1]

Chitozan to biopolimer otrzymywany przez deacetylację chityny ktoacutera jest jed-nym z najbardziej dostępnych łatwo otrzymywanych i odnawialnych polimeroacutew dru-gim (po celulozie) pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie Chitynę uzyskuje się z pancerzy bezkręgowcoacutew i ścian komoacuterkowych grzyboacutew [16] a w Polsce z pance-rzy kryla arktycznego i strun kalmaroacutew [17] Podczas otrzymywania chitozanu stosuje się roacuteżne rodzaje obroacutebki chemicznej i enzymatycznej dzięki czemu można uzyskać roacuteżne pochodne roacuteżniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi [16]

Chitozan jest biodegradowalny nietoksyczny dla zwierząt [16] rozpuszczalny w rozpuszczalnikach kwaśnych a nierozpuszczalny przy pH powyżej 65 ma masę cząsteczkową 10middot103ndash10middot105 Da [8]

Chitozan znajduje zastosowanie w roacuteżnych gałęziach gospodarki W przemyśle spożywczym stosuje się go do klarowania odkwaszania napojoacutew stabilizacji barwy Ponadto można go stosować jako środek teksturotwoacuterczy konserwujący przeciwutle-niający zagęszczający i stabilizujący [16]

110 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Polecany przez firmę Begerow [1] preparat o nazwie Profloc jest to chitozan o masie molekularnej 2middot105 Da i stopniu deacetylacji 76 produkowany ze skorupiakoacutew morskich Profloc ma strukturę kłaczkową a zdolności klarujące zawdzięcza wyso-kiemu ładunkowi dodatniemu W procesie klarowania reaguje ndash podobnie jak żelatyna ndash z polifenolami i innymi koloidami o ładunkach ujemnych Wykazuje znaczną siłę adsorpcji wobec garbnikoacutew i pektyn a także cechuje go duża siła żelowania [1]

Dawki preparatu ustala się na drodze klarowań proacutebnych ponieważ możliwe jest przeklarowanie Firma Begerow poleca rozpuszczanie Proflocu w kwaśnym soku w temp 80ndash90ordmC oraz stosowanie go w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemo-wego Producent zaleca też jak najszybsze zużywanie przygotowanego roztworu co minimalizuje proces denaturacji Proflocu a także ogrzewanie gorącą wodą przewodoacutew dozujących podczas klarowania

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie roz-puszczonej do stabilizacji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na stabil-ność fizykochemiczną i skład tych napojoacutew

Materiał i metody badań

Wina stosowane w badaniach pochodziły z jednego z krajowych zakładoacutew wi-niarskich Były to przemysłowe wina jabłkowe (białe) i aroniowe (czerwone) pobrane z tankoacutew leżakowych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń każda w 3 powtoacuterze-niach

Stosowano następujące środki stabilizujące chitozan niskolepki (lt 200cP) wy-produkowany w Morskim Instytucie Rybackim w Gdyni zgodnie z PN-89A-86850 [9] SIHA Profloc ndash otrzymany z firmy Begerow bentonit ndash NaCalit firmy Erbsloumlh żelatynę winiarską typu A oraz Baykisol-30 firmy Bayer

Metody stabilizacji

Chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Dawki środkoacutew stabilizujących określono metodą proacuteb wstępnych (proacutebne kla-rowanie każdej serii win oddzielnie) Środki klarujące przygotowywano w następujący sposoacuteb 1 roztwoacuter chitozanu ndash 1 g chitozanu rozpuszczano na gorąco (temp 80ndash90oC)

w 100 cm3 05 kwasu cytrynowego Środek dozowano w tej temperaturze 10 zawiesina bentonitu ndash 10 g bentonitu zalewano 100 cm3 wody destylowanej

i pozostawiano na 24 godziny w temperaturze pokojowej do napęcznienia Przed dozowaniem do wina zawiesinę dokładnie mieszano

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 111

3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego otrzymywano przez rozcieńczenie wodą roz-tworu 30 (Baykisol-30) Do pięciu cylindroacutew odmierzano po 100 cm3 wina i do każdego z nich wprowa-

dzano 1 cm3 10 zawiesiny bentonitu Po wymieszaniu wprowadzano na gorąco chi-tozan w dawkach 1 2 3 4 5 cm3 Następnie do każdego cylindra dozowano 30 roz-twoacuter zolu kwasu krzemowego w dawkach odpowiednio 01 02 03 04 05 cm3 Po 24 godzinach wino sączono a przesącz dzielono na dwie części Do jednej dodawano 2ndash3 krople chitozanu a ewentualne zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu zolem kwasu krzemowego do drugiej części dodawano 2-3 krople zolu kwasu krzemowego a zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu chitozanem Wybierano taką dawkę prepa-ratu przy ktoacuterej po dodaniu odczynnikoacutew na przeklarowanie nie obserwowano zmęt-nienia w żadnej z dwoacutech proboacutewek

Ustalone dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wynosiły wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz 2 cm3

30 zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz

2 cm3 30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do poszczegoacutelnych partii wina w kolejności ben-

tonit następnie chitozan a na końcu zol kwasu krzemowego

Preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Klarowanie proacutebne oraz przygotowanie środkoacutew klarujących prowadzono podob-nie jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego Stosowano następujące dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3 30

zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3

30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do wina w kolejności bentonit chitozan zol kwa-

su krzemowego

Żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Doboacuter dawki preparatoacutew prowadzono jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Bentonit i 3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego przygotowano podobnie jak w przypadku stabilizacji chitozanem Żelatynę rozpuszczano w wodzie destylowanej w temp 50degC Do badań stosowano roztwoacuter 1 W przypadku wina czerwonego sto-sowano klarowanie tylko żelatyną i zolem kwasu krzemowego (bez bentonitu)

112 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Stosowano następujące dawki środkoacutew klarujących w przeliczeniu na 1 dm3 wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 5 cm3 1 żelatyny (005 g) 5 cm3 3

zolu kwasu krzemowego wina czerwone 65 cm3 1 żelatyny (065 g) 13 cm3 3 zolu kwasu krzemowe-

go Poszczegoacutelne środki wprowadzano do wina w kolejności bentonit (wino białe)

roztwoacuter żelatyny i roztwoacuter zolu kwasu krzemowego W każdej z metod stabilizacji po 24 godz od momentu przeprowadzenia klaro-

wania wino filtrowano przez płytę filtracyjną AF-70 firmy Filtrox i poddawano anali-zom

W poszczegoacutelnych winach (przed i po obroacutebce) oznaczano zawartość podstawo-wych składnikoacutew (stosując powszechnie przyjętą metodykę) zawartość azotu ogoacutełem metodą Kjeldahla oraz związkoacutew fenolowych zmodyfikowaną metodą kolorymetrycz-ną Folin-Denisa [14] Pomiaru barwy dokonywano w fotokolorymetrze Momcolor w świetle odbitym na białym tle

Analizę sensoryczną przeprowadzano zgodnie z zasadami analizy sensorycznej przez sześcioosobową fachową komisję wykorzystując skalę pięciopunktową o 9 po-ziomach jakości Ocenę ogoacutelną obliczano jako średnią ważoną stosując wspoacutełczynniki ważkości barwa ndash 1 zapach ndash 2 smak ndash 6

Większość wynikoacutew poddano analizie statystycznej stosując wieloczynnikową analizę wariancji przy poziomie istotności PI = 005 a najmniejszą istotną roacuteżnicę (NIR) wyliczano wg testu Tukeyrsquoa jako HSD W przypadku gdy wartość PI przekra-czała założone 005 nie liczono NIR

Wyniki i dyskusja

W omoacutewieniu wynikoacutew przyjęto skroacutecone określenia poszczegoacutelnych metod sta-bilizacji chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquochito-zanrdquo preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquoPro-flocrdquo żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquożelatynardquo

Wina czerwone przed procesem klarowania zawierały średnio 140 mgdm3 azotu ogoacutełem Stosowane metody stabilizacji spowodowały zmniejszenie jego zawartości w przypadku preparatu Profloc ndash średnio o 42 mgdm3 a w przypadku pozostałych metod o około 28 mgdm3 (NIR = 195) W winach białych w ktoacuterych zawartość azotu przed stabilizacją wynosiła średnio 116 mgdm3 Profloc nie spowodował istotnego zmniejszenia zawartości azotu Natomiast po obroacutebce chitozanem stwierdzono 79 mgdm3 a po zastosowaniu żelatyny ndash 84 mgdm3 (NIR = 26) (rys 1)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 113

26 195

0

20

40

60

80

100

120

140

Azo

t ogoacutełe

m [

mg

dm3 ]

Tot

al n

itro

gen

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

wino białewhite wine wino czerwonered wine Rys 1 Wpływ stabilizacji na zawartość azotu ogoacutełem w winach (średnia z 3 serii) Fig 1 Influence of stabilization on total nitrogen content in wines (average of 3 series)

W winie czerwonym początkowa zawartość związkoacutew fenolowych wynosiła średnio 2442 mgdm3 Zastosowanie klarowania żelatyną a także klarowania chitoza-nem spowodowało zmniejszenie ich ilości średnio o 602 mgdm3 (24) i o 398 mgdm3 (16) W proacutebkach klarowanych preparatem Profloc zawartość związkoacutew fenolowych zmniejszyła się o 206 mgdm3 (85) jednak roacuteżnica ta zawierała się w granicy błędu (rys 2)

Zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych wynosiła przed klarowaniem średnio 153 mgdm3 W wyniku zastosowania badanych środkoacutew stabilizacyjnych uległa zmniejszeniu i kształtowała się na poziomie 121ndash126 mgdm3 (rys 3)

Wina białe zawierają znacznie mniej związkoacutew polifenolowych niż wina czerwo-ne Związane jest to ze składem owocoacutew a także procesem produkcji wina podczas ktoacuterego związki fenolowe wydobywane są ze skoacuterek nasion i tkanek [18]

Guumlnther [5] przy zastosowaniu do klarowania żelatyny zaobserwował w sokach bogatych w garbniki i barwniki spadek zawartości związkoacutew polifenolowych o około 40 Wzorek i Bielecka [18] prowadzili stabilizację win gronowych zawierających średnio 325 mgdm3 polifenoli Stwierdzili że zastosowanie żelatyny powodowało adsorpcję polifenoli średnio o 113 mgdm3 a żelatyny w kombinacji z zolem kwasu krzemowego o 111 mgdm3 Spagna i wsp [15] stwierdzili że zastosowane do stabili-zacji win gronowych preparaty chitozanu usuwają 29ndash33 polifenoli

114 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

325

0

500

1000

1500

2000

2500

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

Rys 2 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach czerwonych (średnia z 3 serii)

Fig 2 Influence of stabilization on phenolic compounds content in red wines (average of 3 series)

163

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization Rys 3 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych (średnia z 3 serii) Fig 3 Influence of stabilization on phenolic compounds content in white wines (average of 3 series)

Wina białe przed procesem klarowania charakteryzowały się kwasowością ogoacutelną

średnio 351 gdm3 i wartością pH 355 Zastosowane metody stabilizacji wpłynęły na obniżenie kwasowości ogoacutelnej i wzrost wartości pH (tab 1) Kwasowość ogoacutelna kształtowała się na poziomie średnio ok 31 gdm3 a roacuteżnice występujące pomiędzy

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 115

metodami zawierały się w granicach błędu Zastosowanie do stabilizacji chitozanu spowodowało wzrost wartości pH o 014 W przypadku zastosowania żelatyny wartość pH wzrosła o 012 a przy użyciu preparatu Profloc o 01 (NIR = 005)

W przypadku win czerwonych początkowa kwasowość ogoacutelna wynosiła średnio 325 gdm3 a wartość pH 399 Stabilizacja żelatyną spowodowała obniżenie kwaso-wości ogoacutelnej do 272 gdm3 chitozanem do 287 gdm3 a preparatem Profloc do 282 gdm3 W przypadku zastosowania preparatu Profloc stwierdzono wzrost wartości pH z 399 do 432 W pozostałych metodach roacuteżnice zawierały się w granicy błędu

Należy zwroacutecić uwagę że z chitozanem lub preparatem Profloc wprowadzano do wina niewielkie ilości kwasu cytrynowego stosowanego do rozpuszczania tych prepa-ratoacutew

Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie chitozanu niskolepkiego do stabilizacji gronowych win czerwonych w dawce 1 gdm3 (bez rozpuszczania) powo-duje wzrost wartości pH z 37 do 38 i spadek kwasowości ogoacutelnej z 60 gdm3 do 58 gdm3 Zdaniem autoroacutew zmiana pH i kwasowości ogoacutelnej po obroacutebce chitozanem może być wynikiem wprowadzenia do wina wraz z preparatem jonoacutew alkalicznych Chitozan może zawierać domieszkę jonoacutew wapnia ktoacutere pozostały po procesie techno-logicznym w wyniku obroacutebki szkieletoacutew morskich organizmoacutew

Wpływ stosowanych metod stabilizacji na parametry barwy wina przedstawiono w tab 1 W przypadku stabilizacji chitozanem jak i żelatyną w winie białym stwier-dzono przesunięcie dominującej długości fali z 592 do 586 nm czyli przesunięcie bar-wy w stronę żoacutełtej lecz zawierające się w zakresie barwy pomarańczowej Natomiast w przypadku preparatu Profloc nie obserwowano zmian wartości dominującej długości fali W wyniku zastosowania każdej z metod stabilizacji obserwowano nieznaczny wzrost jasności (średnio z 35 do 37) i nieznaczny spadek czystości pobudzenia

W przypadku wina czerwonego stabilizacja żelatyną spowodowała przesunięcie dominującej długości fali z 494 nm do 610 nm Odpowiada to przesunięciu barwy wi-na z czerwono-purpurowej do purpurowo-czerwonej i mogło być związane z powstałą opalizacją Zaobserwowano w tym przypadku także wzrost jasności Y z 08 do 28 oraz wzrost czystości pobudzenia z 034 do 097 Stabilizacja preparatem Profloc oraz chi-tozanem nie wpłynęła na zmianę wartości dominującej długości fali Spowodowała natomiast wzrost czystości pobudzenia z wartości 034 do 054 i 051 a w przypadku obroacutebki preparatem Profloc także wzrost jasności z 08 do 15 Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie żelatyny i zolu kwasu krzemowego z żelatyną do stabili-zacji czerwonego wina gronowego wpływa na rozjaśnienie barwy W przypadku żela-tyny wartość ta wzrostała średnio z Y = 229 w proacutebce kontrolnej do Y = 56 po obroacuteb-ce natomiast po zastosowaniu zolu kwasu krzemowego z żelatyną do Y = 509 Gűn-ther i Junker [6] zaobserwowali że klarowanie win gronowych żelatyną z zolem kwasu krzemowego wraz z usuwaniem związkoacutew polifenolowych powoduje rozjaśnienie

116 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

barwy o około 25 Pogorzelski i Czyżowska [10] uważają że intensywność barwy oraz zmiany sensoryczne są związane z zawartością związkoacutew polifenolowych Za najważniejsze czynniki mające wpływ na stabilność polifenolową win uznali pH i zawartość SO2 Stwierdzili że w winach wyleżakowanych barwa pochodzi głoacutewnie od produktoacutew kondensacji garbnikoacutew i barwnikoacutew Wzorek i Pogorzelski [19] podda-ją że działanie żelatyny polega na łączeniu się z labilnymi frakcjami polifenoli co prowadzi do ich wytrącania Jednocześnie wytrącanie tych związkoacutew prowadzi do usunięcia brązowego odcienia barwy wywołanego utlenionymi frakcjami garbnikoacutew i barwnikoacutew

W celu określenia czy stosowane preparaty nie powodują wprowadzania pier-wiastkoacutew do wina wykonano oznaczenie zawartości wapnia sodu potasu i magnezu W przypadku wina białego przeprowadzono trzy zaś wina czerwonego jedną serię badań a wyniki przedstawiono w tab 2

W winie białym istotne zmniejszenie zawartości wapnia stwierdzono tylko w przypadku stabilizacji preparatem Profloc Ilość tego pierwiastka zmniejszyła się z 59 mgdm3 do 36 mgdm3 (NIR = 13) W przypadku zastosowania pozostałych środ-koacutew stabilizujących nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości wapnia Zawartość magnezu po zastosowaniu wszystkich środkoacutew nieznacznie wzrosła Zawartość potasu w proacutebce kontrolnej wynosiła 596 mgdm3 W winie stabilizowanym chitozanem a także preparatem Profloc stwierdzono zmniejszenie zawartości potasu odpowiednio o 91 mgdm3 i 44 mgdm3 natomiast obroacutebka żelatyną spowodowała wzrost tego pier-wiastka o 515 mgdm3 Stosowane metody stabilizacji wpłynęły na wzrost zawartości sodu z 32 mgdm3 w winie kontrolnym do 52 mgdm3 w winie stabilizowanym prepara-tem Profloc a także chitozanem oraz do 39 mgdm3 w przypadku klarowania żelatyną (NIR = 65)

W winie czerwonym nastąpił wzrost zawartości wapnia przy zastosowaniu wszystkich metod W przypadku zastosowania żelatyny obserwowano spadek zawarto-ści magnezu potasu i sodu w stosunku do proacutebki kontrolnej Chitozan i preparat Pro-floc nie wpłynęły na zawartość magnezu natomiast spowodowały niewielkie zmniej-szenie zawartości potasu i nieznaczny wzrost ilości sodu Badania wykonane zostały w jednej serii dlatego analiza wynikoacutew może odnosić się tylko do przeprowadzonego doświadczenia

Hashimoto i wsp [7] wykazali że zwiększone ilości potasu magnezu i cynku wpływają na pogorszenie jakości sensorycznej gronowych win białych Podobne wy-niki uzyskali Correa i Polo [3] w przypadku potasu i wapnia a Rodriguez i wsp [11] podają że magnez nadaje winu kwaskowy posmak

T a

b e

l a

1

Wpł

yw s

tabi

liza

cji n

a za

war

tość

wyb

rany

ch s

kład

nikoacute

w w

in (śr

edni

a z

3 se

rii)

In

flue

nce

of s

tabi

liza

tion

on

sele

cted

win

e co

mpo

nent

s co

nten

t (av

erag

e of

3 s

erie

s)

Met

oda

stab

iliz

acji

M

etho

d of

st

abil

izat

ion

Kw

asow

ość

ogoacutel

na

[gd

m3 ]

Tot

al a

cidi

ty

pH

Dom

inując

a dł

ugość

fali

D]

Dom

inan

t w

avel

engt

h

Jasn

ość

[Y]

Bri

ghtn

ess

Czy

stość

pobu

dzen

ia

[Pe]

E

xcit

atio

n pu

rity

Oce

na

sens

oryc

zna

[pun

kty]

S

enso

ric

asse

ssm

ent

Eks

trak

t og

oacutelny

[g

dm

3 ] T

otal

ex

trac

t

Eta

nol

[ob

j]

Eth

anol

[vo

l]

Pop

ioacuteł

[gd

m3 ]

Ash

Alk

alic

zność

popi

ołu

[cm

3 01

M H

2SO

4

g po

pioł

u]

Alk

alin

ity

of a

sh

Wino białe White wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

5 3

55

592

35

013

3

42

184

13

4

13

177

chit

ozan

ch

itos

an

31

369

58

6 37

0

11

392

17

7

119

1

3 19

8

żela

tyna

ge

lati

n 3

1 3

67

587

37

012

3

56

180

12

0

14

190

Pro

floc

3

1 3

65

592

37

011

3

85

170

13

0

13

182

NIR

0

37

005

-

- -

- -

12

- -

PI

- -

- -

- 0

9 1

0 -

09

06

Wino czerwone Red wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

2 3

99

494

08

034

2

0 38

0

126

2

0 19

7

chit

ozan

ch

itos

an

29

400

49

3 1

0 0

51

20

377

11

5

20

244

żela

tyna

ge

lati

n 2

7 4

10

610

28

097

1

87

374

11

1

19

206

Pro

floc

2

8 4

33

492

15

054

1

94

378

11

5

19

249

NIR

0

04

- -

-

- -

05

- -

PI

- 0

05

-

- 0

1 0

3 -

01

04

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 117

T a b e l a 2 Zawartość wybranych pierwiastkoacutew w winach Content of selected elements in wine

Pier

wia

stki

E

lem

ents

Wino białe White wine Wino czerwone Red wine

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

NIR

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc [mgdmsup3]

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc+ [mgdmsup3]

Ca

I 594 566 517 416

13 103 146 125 193 II 585 453 495 308

III 591 521 432 380

śr 590 510 480 360

Mg

I 300 325 325 318

13 67 63 31 65 II 298 331 312 328

III 301 319 324 321

śr 300 325 320 320

K

I 602 503 616 551

44 797 758 556 754 II 591 510 680 554

III 599 495 657 550

śr 596 505 648 552

Na

I 324 481 391 507

65 86 95 57 103 II 323 568 393 525

III 323 540 390 519

śr 320 520 390 520

Stosowane metody stabilizacji nieznacznie wpłynęły na poprawę oceny senso-

rycznej wina białego jednak roacuteżnice nie były statystycznie istotne W przypadku wina czerwonego po klarowaniu nie stwierdzono podwyższenie jego jakości (tab 1)

Spagna i wsp [15] podają że wina gronowe stabilizowane przy użyciu preparatu Profloc charakteryzowały się wyższą jakością w poroacutewnaniu z winami klarowanymi PVPP

W celu określenia wpływu stosowanych metod stabilizacji fizykochemicznej na badane wina przeprowadzono oznaczenia także innych składnikoacutew W badanych wi-

118 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

nach nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego zawartości i alkaliczności popiołu Stwierdzono natomiast niewielki spadek zawartości alkoholu ktoacutery wiązał się z rozcieńczeniem proacutebek wina dodanymi środkami stabilizacyjnymi rozpuszczanymi w roztworze wodnym

Wnioski

1 Możliwe jest wykorzystanie zaroacutewno chitozanu w formie rozpuszczonej jak i preparatu Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego do sta-bilizacji fizykochemicznej wina

2 Przeprowadzanie stabilizacji jest utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter da-wek dla każdego zbiornika produkcyjnego oddzielnie Ponadto istnieje możliwość przeklarowania chitozanem oraz konieczność utrzymywania roztworu chitozanu w temp 80ndash90degC podczas dozowania

3 Zastosowanie do klarowania żelatyny w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego w przypadku win białych dało podobne rezultaty jak zastosowanie chitozanu w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Literatura

[1] Begerow Materiały firmy 2002 [2] Bill R Analytische Aktualitaumlten bei Eiweiszlig Truumlbungen Zeitschr Obst Weinbau 1992 128 (18)

478-481 [3] Correa Y Pola Mc Tratamientos para la estabilizacion de los vinos frente a las precipitaciones

tartaricas Rev Agrog Technol Aliment 1990 30 10-22 [4] Cordonnier R Eacutetude des proteines et de substances azotec Bulletin de LrsquoOIV 1966 39 429

1311- 1316 [5] Guumlnther S Schoumlnen von Fruchtsaumlften (3) Gelatineschoumlnung Fluumlss Obst 1994 61 (12) 573-578 [6] Guumlnther S Junker R Schoumlnen von Fruchtsaumlften (5) Zeitpunkt und Reinerfolge Fluumlss Obst 1995

62 (5) 207-209 [7] Hashimoto Y Nomura T Shipa K Tanaka K Correlation between the contents of various constit-

uents and the grade in quality assessments of wine J Instit Enol ViticulYamanashi Univ 1980 47 102-108

[8] Onsoslashyen E Skaugrud Oslash Metal recovery using chitosan J Chem Technol Biotechnol 1990 49 395-404

[9] PN-89A-86850 Surowce i przetwory z ryb i innych zwierząt wodnych Chitozan [10] Pogorzelski E Czyżowska A Adsorpcja polifenoli w procesie klarowania moszczoacutew win oraz

napojoacutew winopodobnych za pomocą wybranych bentonitoacutew Przem Ferm Owoc Warz 2000 44 (5) 29-31

[11] Rodriguez MS Sotro G Segovia GA Influence of decantation of viura must on the cation con-tent Evolution during wine fermentation and stabilization Food Res Inter 1999 32 (10) 683-689

[12] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 4 lutego 2003 w sprawie szczegoacutelnych rodzajoacutew fermentowanych napojoacutew winiarskich oraz szczegoacutelnych wymagań organoleptycznych fizykochemicznych i chemicznych dla tych napojoacutew (Dz U 2003 r Nr 25 poz 233)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 119

[13] Siebert K J Formation of protein ndash polyphenol phase in beverages J Agric Food Chem 1996 44 (8) 1997-2005

[14] Sigenlton VL Orthofer R Lamuela-Rarentos RM Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocaltau reagent Methods in Enzymology 1999 299 152-178

[15] Spagna G Pifferi PG Rangoni C Mattivi F Nicoloni G Palmonari R The stabilization of white wines by adsorption of phenolic compounds on chitin and chitosan Food Res Inter 1996 29 3-4 241-248

[16] Tsigos I Martinou A Kafetzopoulos D Bouriotis V Chitin deacetylases new versatile tools in biotechnology Trends Biotechnol 2000 18 (7) 3105-3120

[17] Wojtasz-Pająk A Ocena przydatności pancerzy krewetek kraboacutew oraz płytek mątw do produkcji chityny i jej pochodnych III Sympozjum bdquoChitynaChitozanrdquo Morski Instytut Rybacki Gdynia 1992

[18] Wzorek W Bielecka K Wpływ wybranych środkoacutew na stabilizację polifenolową czerwonego wina gronowego Przem Ferm Owoc Warz 1998 42 (6) 24-28

[19] Wzorek W Pogorzelski E Technologia winiarstwa owocowego i gronowego SIGMA ndash NOT Warszawa 1998

AN ATTEMPT TO APPLY CHITOSAN IN A DISSOLVED FORM TO STABILIZE WINES

S u m m a r y

The objective of this paper was to investigate a possibility of applying chitosan in a dissolved form to

stabilize wines and to determine effects of stabilization methods applied on the content of selected com-ponents of wines Red chokeberry and white apple wines from the Polish wineries were used in the exper-iments A low-viscous chitosan and a chitosan in the form of a Profloc preparation (product of a Begerow company) were used as fining agents Gelatine widely used in wine technology was also utilized for comparison The adsorbents were applied in combination with bentonite and soliquid silicic acid In all the methods utilized doses of fining substances applied were determined on the basis of test fining procedu-res Three series of experiments were conducted In the wines analysed substances applied caused a de-crease in the contents of phenolic compounds alcohol and total nitrogen they also produced a slight increase in the pH value and a slight decrease in the total acidity and in the content of elements No statistically significant changes were stated in the content of total extract nor in the amounts of ash and its alkalinity the sensory assessment results did not differ statistically significantly It was found that the dissolved chitosan in combination with bentonite and soliquid silicic acid can be used as a fining agent and it can replace gelatine while stabilizing wines The fact that it is necessary to choose individual doses for each container make it difficult to carry out the entire stabilization process

Key words wine fining methods of stabilization chitosan

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 121 ndash 132

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELISKA

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI

S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono rozwaania nad metodyk pomiaru barwy materiałoacutew niejednorodnych na

przykładzie marchwi Korze marchwi był krojony na kostk o bokach 10 x 10 x 10 mm Pomiaru dokonano na kostkach surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95degC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego Sprawdzano take wpływ rozdrabniania kostek na pomiar barwy Barwa mierzona była w systemie Lab wyliczone zostały indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy DE oraz indeks oacutełtoci YI(313) Wykazano wpływ sposobu przygotowania proacutebek do pomiaru na interpretacj uzyskanych wynikoacutew Przed przystpieniem do pomiaroacutew wyliczono minimaln liczebno proacuteby

Minimalna liczba powtoacuterze przy zakładanym błdzie pomiaru wyniosła od 15 do 36 w zalenoci od mierzonej składowej Stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (p = 005) pomidzy składowymi barwy w kolejnych seriach pomiarowych tych samych kostek marchwi Sposoacuteb przygotowania proacutebek do pomiaru miał wpływ na składowe barwy Blanszowanie kostek a nastpnie ich rozdrabnianie wpłynło na zmniejszenie jasnoci barwy Sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi poddanej suszeniu nie miał duego wpływu na zmian jasnoci barwy Natomiast w przypadku składowych a b oraz indeksu E i YI313 sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi zaroacutewno przed jak i po suszeniu miał znaczcy wpływ na badane parametry

Słowa kluczowe marchew barwa system Lab jako metodyka pomiaru

Wprowadzenie

Pomiar barwy jest jednym z podstawowych parametroacutew w ocenie jakoci produktoacutew i surowcoacutew spoywczych Barwa jest cech fizyczn produktu ktoacutera w zdecydowany sposoacuteb wpływa na pozytywny bd negatywny jego odbioacuter przez konsumenta Moe ona informowa o składzie chemicznym produktu a tym samym o jego przydatnoci do przetwoacuterstwa przechowywania czy transportu Pomiar barwy

Dr in P Zapotoczny Katedra Inynierii Procesoacutew Rolniczych Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 14 10-718 Olsztyn mgr in M Zieliska Katedra Podstaw Techniki

122 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

znajduje zastosowanie take do oceny procesoacutew technologicznych min procesu ekspandowania czy suszenia Aktualnie wyroacutenia si dwie metody opisu barwy a mianowicie ocen sensoryczn oraz pomiar instrumentalny Analiza sensoryczna pomimo zapewnienia powtarzalnych warunkoacutew jej przeprowadzenia przeszkolenia zespołu oceniajcego oraz zastosowania odpowiednich metod moe by obarczona pewnym subiektywizmem Zalet jej jest moliwo opisu barwy na podstawie całej powierzchni produktu co jest szczegoacutelnie wane w przypadku oceny produktoacutew niejednorodnych Metoda instrumentalna jest powtarzalna wystandaryzowana i precyzyjna Wykorzystuje si w niej roacutenego rodzaju spektrofotometry dokonujce pomiaru w wietle odbitym lub przechodzcym Wad metod instrumentalnych jest to e pomiar dotyczy ograniczonej powierzchni proacutebki Jest to szczegoacutelnie widoczne w pomiarach produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej lub roacutenym stopniu wybarwienia powierzchni Strukturalna roacutenorodno owocoacutew i warzyw jest ogromna Roacutenorodna budowa tkanek owocoacutew i warzyw oraz wzgldne proporcje w jakich one wystpuj maj decydujcy wpływ na tekstur barw i inne właciwoci fizyczne oraz determinuj sposoacuteb przetwarzania [4] Rozkład zwizkoacutew chemicznych w tkankach rolinnych jest take nieroacutewnomierny Przykładem moe by zawarto karotenoidoacutew w korzeniu marchwi CzarnieckandashSkubina i Gołaszewska [3] badały zawarto wybranych składnikoacutew chemicznych w marchwi odmiany Perfekcja Autorki wykazały e najwicej karotenoidoacutew znajduje si w korze (172 plusmn 03 mgg) gdzie stanowiły one ok 51 ich całkowitej zawartoci natomiast w rdzeniu i skoacuterce stanowiły odpowiednio 34 i 147

Z powyszych powodoacutew pomiar barwy tego samego materiału biologicznego wykonywany przez roacutenych naukowcoacutew moe si roacuteni Zalee to bdzie w duej mierze od sposobu przygotowania proacuteby do bada (np sposobu rozdrobnienia) oraz sposobu i miejsca dokonania pomiaru (np cz korowa czy rdzeniowa korzenia marchwi)

W instrumentalnych pomiarach wykorzystuje si roacutenego rodzaju modele matematyczne opisujce barw najczciej w postaci punktu o trzech wspoacutełrzdnych Na podstawie rozkładu widma promieniowania ktoacutere zostało odbite od proacuteby program obsługujcy urzdzenie wylicza wspoacutełrzdne barwy w systemie XYZ przy wczeniej ustalonym obserwatorze (10o i 2o) i iluminancji (D65 C A) Na podstawie tych trzech składowych istnieje moliwo wyliczania innych modeli barwy np CIE LCh [20 ]

Aktualnie wielu autoroacutew wykorzystuje system CIE Lab do opisu barwy a tym samym jakoci owocoacutew warzyw i przetworoacutew owocowondashwarzywnych jak te do opisu zmian zachodzcych podczas procesoacutew technologicznych min w marchwi [18] bananach [14] jabłkach [5] gruszkach [8] Stosowanie systemu Lab umoliwia take wyliczanie roacutenych indeksoacutew np ∆E ∆C ∆H [16 2 19 9 6 1 12 8]

Technologii i Gospodarki Energi Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 1 10-718 Olsztyn

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 123

ktoacutere umoliwiaj opisanie zmian barwy jak roacutewnie wskazuj ktoacutere charakterystyki barwy uległy zmianie Ozkan i wsp [15] badali wpływ zawartoci wody na barw suszonej brzoskwini Atrybuty barwy mierzono w 4 punktach 10 owocoacutew brzoskwini Maskan [14] opisał kinetyk zmian barwy owocoacutew kiwi podczas suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego Pomiar barwy dokonywany był na wieym surowcu oraz podczas procesu suszenia Lewicki [11] przedstawił wpływ temperatury suszenia na stabilno barwy cebuli podczas przechowywania wie cebul obierano i cito na plastry o gruboci 3 mm Barw wieej cebuli mierzono bezporednio natomiast po procesie suszenia badano barw proszku w 10 powtoacuterzeniach Krokida i wsp [10] opisali wpływ roacutenych metod suszenia na barw jabłek bananoacutew marchwi i ziemniakoacutew Badaniu poddano proacutebki o kształcie cylindrycznym o rednicy 20divide30 mm i wysokoci 8divide10 mm Zmierzono barw 8 proacutebek po 2 kadego materiału Barwa proacutebki była mierzona w 5 roacutenych miejscach w celu okrelenia rednich wartoci parametroacutew L a b W prezentowanych pracach obserwuje si brak dokładnego opisu metodyki bada Ponadto tak dua roacutenorodno sposobu przygotowania materiału badawczego do pomiaru staje si czynnikiem limitujcym moliwo poroacutewnywania uzyskanych wynikoacutew przez roacutenych autoroacutew

Z powyszego przegldu literatury wynika e w wikszoci prac mało jest informacji o sposobie przygotowania proacuteby do pomiaru doborze sposobu i miejsca pomiaru liczby powtoacuterze jak i analizie błdu Z tego wzgldu istotne wydaje si okrelenie wpływu sposobu przygotowania proacuteby oraz metodyki pomiaru na parametry jakociowe badanego produktu a w dalszym etapie opracowanie jednolitej metodyki pomiaru barwy poszczegoacutelnych grup surowcoacutew spoywczych z uwzgldnieniem materiałoacutew o niejednorodnej strukturze

Celem niniejszej pracy było sprawdzenie a przede wszystkim okrelenie w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki moe wpłyn na interpretacje wynikoacutew pomiaru barwy produktoacutew o niejednorodnej budowie tkankowej

Materiał i metody bada

Materiałem badawczym były korzenie marchwi odmiany Macon pochodzcej z uprawy Zakładu Warzywniczego w Skierniewicach Marchew krojono w plastry o gruboci 10 mm a nastpnie z plastroacutew wykrawano szeciany o wymiarach 10 x 10 x 10 mm Pomiar barwy i analiza statystyczna wynikoacutew przebiegała kilkuetapowo bull etap I polegał na przeprowadzeniu eksperymentu wstpnego polegajcego na

okreleniu minimalnej liczebnoci proacuteby (Nmin) koniecznej do bada zasadniczych Zastosowano nastpujc formuł matematyczn

2

2r

2

min d

StN γge

gdzie

124 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

t ndash warto statystyki testu t Studenta dla okrelonego przyjtego poziomu istotnoci oraz stopni swobody

rS ndash odchylenie standardowe z proacuteby d2 ndash zakładany maksymalny błd pomiaru mierzonej wielkoci Przyjto nastpujce załoenie błd pomiaru = 1 jednostce liczebno proacuteby 15 stopnie swobody 13 zakładany poziom istotnoci p = 005

bull etap II polegał na sprawdzeniu czy w kolejnych seriach pomiarowych rednia warto poszczegoacutelnych składowych barwy tych samych kostek bdzie sobie roacutewna Wykonano sze powtoacuterze zakładajc e kada kostka w kolejnym pomiarze moe mie zmierzon barw innej powierzchni Dokonano pomiaru kostek surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95oC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego

bull etap III obejmował sprawdzenie w jak i sposoacuteb rozdrobnienie kostek wpływa na wyroacutewnanie barwy Kostki surowe jak i suszone rozdrabniane były w młynku laboratoryjnym

bull etap IV polegał na sprawdzeniu w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki wpływa na interpretacj wynikoacutew pomiaru barwy kostek marchwi poddanej suszeniu fluidyzacyjnemu W kadym z etapoacutew pomiar barwy wykonany został spektrofotometrem

MiniScan XE Plus firmy HunterLab obserwatora 10o wiatła znormalizowanego D65 oraz przesłony 8o Barwa została opisana w modelu barwy Lab Na podstawie składowych zostały wyliczone indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy (E) oraz indeks oacutełtoci (YI313) Standardem przy wyliczeniu E był wzorzec barwy białej o parametrach L -94 a- (-095) b 049

W celu poroacutewnania rednich wartoci cechy przeprowadzono jednoczynnikow analiz wariancji przy poziomie istotnoci p = 005 (test Duncana) Analiza statystyczna wynikoacutew została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu Statistica 61

Wyniki i dyskusja

Wyliczenie liczebnoci proacuteby

W tab 1 przedstawiono wyniki oblicze liczebnoci proacuteby W przypadku kadej składowej uzyskano inny wynik minimalnej liczebnoci proacuteby

T a b e l a 1

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 125

Minimalna liczebno proacuteby do pomiaroacutew poszczegoacutelnych składowych barwy The number of samples required for measurement of particulate colour parameters

Statystyki Statistics

[-]

Wyroacutenik barwy Colour

parameters

Liczebno proacuteby wstpnej Number of the

preliminary sample

Zakładany błd pomiaru

Assumed error of the measurement

[-] x rS

Liczebno obliczona

Nmin

L 15 1 6871 182 15

a 15 1 4239 236 26

b 15 1 5415 277 36

x ndash warto rednia mean value rs ndash odchylenie standardowe standard deviation

W zwizku z tym e minimalna liczebno proacuteby do zmierzenia składowej b

wyniosła 36 w dalszych pomiarach za minimaln liczb przyjto pomiary z co najmniej 40 kostek

Pomiar barwy kostek marchwi w szeciu seriach pomiarowych

W wielu badaniach dotyczcych wpływu okrelonego procesu na zmian jakoci produktu spoywczego dokonuje si pomiaru barwy jako jednego z jej wyroacutenikoacutew W wikszoci urzdze mierzcych barw obszar pomiarowy jest niewielki Z tego wzgldu naley si liczy z duym wspoacutełczynnikiem zmiennoci barwy w pomiarze produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Wikszo badaczy zakłada w swoich pomiarach wiadomie a najczciej niewiadomie e pomiar barwy materiałoacutew niejednorodnych w seriach pomiarowych (ten sam niezmieniony produkt) bdzie taki sam W tab 2 zestawiono wyniki bada jakie uzyskano z 6 serii pomiarowych tych samych kostek surowej marchwi przed jak i po procesie suszenia

Na podstawie analizy statystycznej wynikoacutew wykazano e pomimo wykonywania pomiaru tego samego materiału w 6 powtoacuterzeniach uzyskano istotne roacutenice w pomiarze barwy i jej indeksoacutew W opracowaniu wynikoacutew posłuono si kryterium przyjtym przez Midzynarodow Komisj Owietleniow CIE [7] Według tego kryterium sklasyfikowane s bezwzgldne roacutenice barw E adekwatnie do postrzegania barw przez człowieka Przyjto e bezwzgldne roacutenice barw pomidzy 0 i 2 s nierozpoznawalne od 2 do 35 rozpoznawalne przez niedowiadczonego obserwatora natomiast powyej 35 obserwuje si wyrane odchylenie barwy W przypadku marchwi surowej roacutenice pomidzy najwiksz a najmniejsz wartoci indeksu E wynosiły 864 jednostki Znaczn roacutenic tj 1559 jednostek zaobserwowano roacutewnie w indeksie YI313 Mniejsze roacutenice pomidzy rednimi wystpowały w marchwi suszonej Roacutenica pomidzy najmniejsz a najwiksz wartoci indeksu E wynosiła 332

126 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

T a b e l a 2 Wartoci rednie składowych barwy tych samych kostek marchwi uzyskane z szeciu serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Gru

pa

Gro

up

Lic

zebn

o

proacute

by

Num

ber o

f the

sa

mpl

e

x S x S x S x S x S

Mks-1 43 6882A 167 4239A 216 5427D 282 7354D 351 14084D 682

Mks-2 43 6891A 211 4032B 345 5108B 439 7000B 516 13478B 987

Mks-3 43 6974AB 247 3913B 372 4951AB 459 6787AB 568 13062AB 1101

Mks-4 43 6959AB 221 3916B 289 4948AB 336 6791AB 413 13085AB 828

Mks-5 43 6961AB 234 3893BC 353 4886A 534 6734A 603 12970A 1162

Mks-6 43 7003B 189 3763C 319 4676C 426 6490C 486 12525C 949

Mks70-1 43 7116AB 450 1726AB 425 1601AB 488 3317AB 749 5358AB 1618

Mks70-2 43 6981AB 424 1836A 470 1726AB 524 3534A 760 5797AB 1735

Mks70-3 43 7093AB 455 1760AB 478 1635AB 531 3369AB 803 5477AB 1776

Mks70-4 43 6988AB 399 1847A 462 1699AB 496 3521AB 733 5754AB 1694

Mks70-5 43 6931B 429 1918A 398 1811B 460 3649A 702 6087B 1554

Mks70-6 43 7170A 430 1625B 396 1508A 427 3182B 677 5031A 1446

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube 16 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition minus

X ndash warto rednia mean value S ndash błd standardowy redniej standard error of the mean value L ndash jasno lightness a ndash oacutełto yellowness b ndash czerwono redness E ndash bezwzgldna roacutenica barwy Hunter Lab total colour difference YI313 ndash indeks oacutełtoci Yellowness index

Wyniki uzyskanych pomiaroacutew nakazuj zwroacutecenie wikszej uwagi na metodyk

pomiaru barwy produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Szczegoacutelnie istotny bdzie właciwy doboacuter liczebnoci proacuteby przede wszystkim w przypadku poroacutewnywania roacutenych odmian tego samego gatunku kiedy roacutenice w barwie s niewielkie

Nastpnie został sprawdzony wpływ procesu blanszowania na barw marchwi W tab 3 przedstawiono wartoci rednie i wyniki analizy wariancji pomiaru barwy marchwi ktoacutera została poddana blanszowaniu a nastpnie suszeniu

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 127

T a b e l a 3

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi blanszowanej uzyskane z trzech serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean of colour parameters and indices of particulate experimental row for blanched carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Liczebno proacuteby

Number of the sample

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-] Grupa Group

N x S x S x S x S x S

Mkb-1 45 6692A 164 4339A 243 5659A 233 7649A 326 14690A 665

Mkb-2 45 6670A 151 4327A 254 5617A 303 7619A 382 14658A 737

Mkb-3 45 6730A 170 4308A 302 5629A 389 7596A 478 14561A 897

Mkb70-1 45 7121A 541 1883A 612 1990A 733 3598A 1063 6279A 2366

Mkb70-2 45 7098A 497 1944A 619 2023A 719 3664A 1034 6415A 2325

Mkb70-3 45 7120A 402 1882A 483 1982A 645 3596A 848 6230A 1918

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried 13 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition

W zwizku z tym e ju wyniki trzech grup pomiarowych wykazywały

wyroacutewnanie barwy w poszczegoacutelnych wariantach wykonano tylko trzy serie oznacze Wartoci rednie kadego wyroacutenika barwy niezalenie od serii pomiarowej nie roacuteniły si statystycznie istotnie przy zakładanym poziomie istotnoci Roacutenica pomidzy minimaln a maksymaln redni bezwzgldnej roacutenicy barwy E wynosiła 053 jednostki w kostkach surowych poddanych procesowi blanszowania natomiast 068 w kostce poddanej procesowi blanszowania i suszenia co mona uzna za niezauwaaln roacutenic Take wartoci pozostałych składowych barwy w poszczegoacutelnych seriach pomiarowych nie roacuteniły si statystycznie istotnie

Pomiar barwy proacutebek rozdrobnionych

W tab 4 zestawiono wartoci rednie uzyskane z pomiaru barwy we wszystkich badanych grupach dowiadczalnych Dodatkowo przedstawiono wspoacutełczynniki zmiennoci obliczone z roacutewnania

100xS

v sdot= gdzie

v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci

128 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

S ndash błd standardowy redniej x ndash warto rednia mierzonego parametru

T a b e l a 4

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi zroacutenicowanych sposobem obroacutebki oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row for carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Grupa Group

Lic

zebn

o

proacuteb

y N

umbe

r of t

he

sam

ple

Stat

ysty

ki

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

x 6945A 3958A 4997C 6857C 13196C Mks 258

S v 216 311 349 882 475 951 559 815 107 811

x 6697B 4325B 5635B 7621B 14636B Mkb 129

S v 163 243 266 615 313 555 398 522 769 525

x 4940C 2416C 2853A 5838A 10648A Mrs 45

S v 084 170 089 368 132 463 089 152 336 316

x 4729D 2289D 2865A 5953A 10767A Mrb 45

S v 031 066 062 271 081 283 058 097 232 215

x 7045A 1787A 1665C 3431A 5589A Mks70 258

S v 435 617 446 2496 494 2967 748 2180 1662 2974

x 7113A 1902A 1998B 3619A 6308B Mkb70 129

S v 482 678 573 3013 696 3483 982 2713 2202 3491

x 6586B 2938C 3148A 5169B 9901C Mrs70 45

S v 039 059 031 106 027 086 044 085 096 097

x 7100A 2182D 3004A 4383C 8312D Mrb70 45

S v 067 094 052 238 056 186 075 171 154 185

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci coefficient of variance

Rozdrobnienie kostek miało wpływ na zmian barwy rednie wartoci składowych barwy roacuteniły si statystycznie istotnie pomidzy proacutebami rozdrobnionymi a całymi kostkami Rozdrobnienie spowodowało e barwa proacuteby stała si ciemniejsza Roacutenica pomidzy wartociami parametru L uzyskanymi z marchwi rozdrobnionej i nierozdrobnionej wynosiła 20 jednostek Podobn sytuacj

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 129

zaobserwowano w przypadku parametru a i b gdzie wartoci uzyskane po procesie rozdrabniania były 2-krotnie nisze w poroacutewnaniu z materiałem wyjciowym

Natomiast rozdrabnianie proacutebek przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie wartoci rednich pomiaroacutew barwy marchwi blanszowanej i nieblanszowanej Roacutenica pomidzy wartociami indeksu E wynosiła tylko 115 jednostek a indeksu YI313 119 jednostek Wspoacutełczynnik zmiennoci zmniejszył si 3-4 krotnie

W tab 5 przedstawiono uzyskane roacutenice barwy pomidzy marchwi surow a suszon w zalenoci od sposobu przygotowania proacutebki do pomiaru Rozpito uzyskanych wynikoacutew składowej L w zalenoci od grupy dowiadczalnej wynosiła od 1 do 2371 jednostek Tak dua roacutenica spowodowana była tym e rozdrobnienie wpłynło na zmian jasnoci z 6945 do 4729 jednostek Podobne rozpitoci zanotowano w pozostałych składowych barwy odpowiednio w a od 107 do 2171 oraz b od 139 do 3637 Wartoci indeksu E wahały si od 669 do 4002 w zalenoci od grupy dowiadczalnej Wyniki te dowodz jak roacutena mogła by interpretacja wynikoacutew w zalenoci od sposobu przygotowania proacuteby a tym samym moliwo błdnego wnioskowania Przykładem na powysze stwierdzenie moe by analiza składowej jasnoci (L) W przypadku pomiaru barwy kostek nieblanszowanych i nierozdrobnionych mona sformułowa wniosek e proces suszenia nie wpłynł istotnie na zmian jasnoci (zmiana wynosi 1 jednostk) Natomiast gdyby t sam marchew blanszowa i podda suszeniu roacutenica jasnoci wyniesie ju 416 jednostki a w blanszowanej i rozdrobnionej a 23 71 jednostki Przytoczony przykład potwierdza obserwacj e roacuteny sposoacuteb przygotowania proacutebek prowadzi do odmiennych wnioskoacutew co do wpływu procesu suszenia na zmian barwy kostek marchwi

Istotna jest take analiza wielkoci odchylenia standardowego oraz wspoacutełczynnika zmiennoci Wielko tych statystyk bdzie miała wpływ na wielko proacuteby Proces rozdrobnienia (tab 4) znaczco wpłynł na ujednolicenie proacuteby a tym samym na zmniejszenie wartoci wspoacutełczynnika zmiennoci

Po przeanalizowaniu powyszych danych naleałoby zastanowi si jak przygotowa proacutebk do pomiaru barwy oraz jaka powinna by liczebno proacuteby aby wynik był reprezentatywny dla populacji Autorzy sugeruj aby na wstpie oceni jednorodno materiału ktoacutery ma by poddany badaniom W przypadku produktoacutew jednorodnych proacutebek nie trzeba rozdrabnia Natomiast produkty niejednorodne a takie najczciej wystpuj w przemyle owocowo-warzywnym naleałoby wstpnie rozdrabnia Mona take zwikszy liczb powtoacuterze Jak wynika z przedstawionych bada liczba ta powinna by kilkakrotnie wiksza od przeprowadzonej w dowiadczeniu Przed przystpieniem do bada naley take zastanowi si nad celem przeprowadzanego pomiaru barwy Chcc wykaza wpływ okrelonego procesu na

130 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

zmian barwy sposoacuteb przygotowania proacuteby nie bdzie miał decydujcego znaczenia Bezwzgldna roacutenica barwy oraz indeks oacutełtoci bdzie na tyle duy e moliwe bdzie zaobserwowanie wpływu procesu na zmian barwy Problem moe nastpi woacutewczas gdy badania bd dotyczyły roacutenic pomidzy dwoma grupami dowiadczalnymi poddanymi okrelonemu procesowi technologicznemu W takim przypadku ewentualne roacutenice lub ich brak mog by spowodowane niewłaciw metodyk pomiaru (tabela 2 3 5)

T a b e l a 5 Składowe barwy oraz indeksy poszczegoacutelnych grup dowiadczalnych kostek marchwi poddanych procesowi suszenia The comparison mean values of colour parameters and indices of particulate experimental groups for dried carrot cubes

Wyroacutenik barwy Colour parameters Grupa

Group

Statystyka

Statistics L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Mks 1x 6945 3958 4997 6857 13196

Mks70 2x 7045 1787 1665 3431 5589

Roacutenica ( 1x - 2x ) -100 2171 3332 3426 7607

Mkb 1x 6697 4325 5635 7621 14636

Mkb70 2x 7113 1902 1998 3619 6308

Roacutenica ( 1x - 2x ) -416 2423 3637 4002 8328

Mrs 1x 4940 2416 2853 5838 10648

Mrs70 2x 6586 2938 3148 5169 9901

Roacutenica ( 1x - 2x ) -1646 -522 -295 669 747

Mrb 1x 4729 2289 2865 5953 10767

Mrb70 2x 7100 2182 3004 4383 8312

Roacutenica ( 1x - 2x ) -2371 107 -139 157 2455

Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 131

Wnioski

1 Kostki marchwi poddane procesowi blanszowania charakteryzowały si wyroacutewnan barw w poroacutewnaniu z kostkami nieblanszowanymi

2 Rozdrobnienie kostek spowodowało zmniejszenie jasnoci barwy badanego materiału zmian jej odcienia i nasycenia

3 Rozdrobnienie kostek blanszowanych jak i nieblanszowanych przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie barwy marchwi rozdrobnionej Praca sfinansowana ze rodkoacutew Komitetu Bada Naukowych projekt badawczy

nr 2 P06T 024 26

Literatura

[1] Ahmed J Shivhare US Raghavan GSV Color degradation kinetics and rheological characteristics of onion puree Transactions of ASAE 2001 44 1 95ndash98

[2] Avila IMLB Silva CLM Modelling kinetics of thermal degradation of colour in peach puree J Food Eng 1999 39 161-166

[3] CzarnieckandashSkubina E Gołaszewska B Wpływ procesu kulinarnego na jako wybranych warzyw ywno Nuka Technologia Jako 2001 2 (27) 103 ndash 116

[4] Duckworth RB Fruits and vegetables Pergamon Press London 1966 [5] Feng H Tang J Microwave finish drying of diced apples in a spouted bed J Food Sci 1998 63

679-683 [6] Gunawan MI Barringer SA Green colour degradation of blanched broccoli (Brassica oleracea)

due to acid and microbial growth J Food Process Pres 2000 24 253-263 [7] Heidelberg - Anonim Barwa i jako Heidelberg Druckmaschinen AG Kurfursten-Anlage 1999 s

52-60 [8] Ibarz A Pagan J Garza S Kinetic models for colour changes in pear puree during heating at

relatively high temperatures J Food Eng 1999 39 415ndash422 [9] Kidmose U Hansen M The influence of postharvest storage temperature and duration on quality of

cooked broccoli florets J Food Quality 1999 22 135-146 [10] Krokida MK Maroulis ZB Saravacos GD The effects of the method of drying on the colour of

dehydrated products Inter J Food Sci Technol 2001 36 53-59 [11] Lewicki PP Pomaraska-Łazuka W Witrowa-Rajchert D Nowak D Effect of mode of drying on

storage stability of colour of dried onion Pol J Food Nutr Sci 1998 4 (748) 701-706 [12] Lozano JE Ibarz A Colour changes in concentrated fruit pulp during heating at high temperatures

J Food Eng 1997 31 365-373 [13] Maskan M Microwaveair and microwave finish drying of banana J Food Eng 2000 44 71-78 [14] Maskan M Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying J Food

Eng 2001 48 169-175 [15] Ozkan M Kirca A Cemeroglu B Effect of moisture content on CIE color values in dried apricots

European Food Res Techn 2003 216 217-219 [16] Shin S Bhowmik SR Thermal kinetics of color changes in pea puree J Food Eng 1995 24 77-

86 [17] Sikorski ZE (pod red) Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT

Warszawa 1994

132 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

[18] Skrede G Nilsson A Baardseth P Rosenfeld HJ Enersen G Slinde E Evaluation of carrot varieties for production of deep fried carrot chipsndashIII Carotenoids Food Res Int 1997 30 1 73-81

[19] Tijskens LMM Schijvens EPHM Biekman ESA Modelling the change in colour of broccoli and green beans during blanching Innovative Food Sci Emerging Technologies 2001 2 303-313

[20] httpwwweasyrgbcom

DISCUSSION ABOUT A MEASUREMENT OF COLOUR OF CARROT

S u m m a r y

This paper shows a careful examination and discussion about a measurement of colour of inhomogeneous biological materials An example of such materials is a carrot Samples were cut into 10 mm cubes An instrumental method for determining the changes in colour of raw blanched and dried carrots is used in this paper The fluidized bed drying was used as a method of food preservation The samples which were used to drying were divided into two parts blanched or unblanched The drying process was carried out under specific operating conditions 70oC and the mean of air velocity 45 ms The blanching operation was carried out for 4 minutes in boiling water The parameters L a b were applied to colour description In an instrumental evaluation of colour and description of differences between the samples the following indices can be calculated and expressed in the form of ∆E (total colour difference) YI (313) (index of yellowness) This paper shows the influence of sample preparation on measurement of carrot colour The results of this study show that the sample preparation is an important and significant step in colour measurement and how it could influence on interpretation of obtained experimental results Previously to samples preparation the number of repetition was calculated The minimum number of repetition was from 15 to 36 on the accepted error of measurement level It depends on measurement constituents There were observed statistical differences (p = 005) between measurement constituents in the following series of the same carrot cubes measurement It was observed that the way of sample treatment had a significant influence on constituents of colour The blanching operation of carrot cubes and further coarse grinding had a significant influence on lightness deterioration The way of sample treatment before drying is irrelevant and not significant for lightness Moreover the way of sample treatments (blanching powdering) had a significant influence on parameter a b and indices E YI313 The way of sample treatment may play an important role for further interpretation of obtained experimental results what is shown in discussion

Key words carrot colour system Lab quality methodology of measurement

  • 0_Spis_tresci
  • 01_Nowak
  • 02_Kaczmarek
  • 03_Pudyszak
  • 04_Lewandowicz
  • 05_Krzyzaniak
  • 06_Golubowska
  • 07_Cichosz
  • 08_Czaczyk
  • 09_Dluzewska
  • 10_Wzorek
  • 11_Zapotoczny
    • ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages None Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Error CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy CMYK DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments true PreserveOverprintSettings true StartPage 1 SubsetFonts true TransferFunctionInfo Apply UCRandBGInfo Preserve UsePrologue false ColorSettingsFile () AlwaysEmbed [ true ] NeverEmbed [ true ] AntiAliasColorImages false CropColorImages true ColorImageMinResolution 300 ColorImageMinResolutionPolicy OK DownsampleColorImages true ColorImageDownsampleType Bicubic ColorImageResolution 300 ColorImageDepth -1 ColorImageMinDownsampleDepth 1 ColorImageDownsampleThreshold 150000 EncodeColorImages true ColorImageFilter DCTEncode AutoFilterColorImages true ColorImageAutoFilterStrategy JPEG ColorACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt ColorImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000ColorACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000ColorImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasGrayImages false CropGrayImages true GrayImageMinResolution 300 GrayImageMinResolutionPolicy OK DownsampleGrayImages true GrayImageDownsampleType Bicubic GrayImageResolution 300 GrayImageDepth -1 GrayImageMinDownsampleDepth 2 GrayImageDownsampleThreshold 150000 EncodeGrayImages true GrayImageFilter DCTEncode AutoFilterGrayImages true GrayImageAutoFilterStrategy JPEG GrayACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt GrayImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000GrayACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000GrayImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasMonoImages false CropMonoImages true MonoImageMinResolution 1200 MonoImageMinResolutionPolicy OK DownsampleMonoImages true MonoImageDownsampleType Bicubic MonoImageResolution 1200 MonoImageDepth -1 MonoImageDownsampleThreshold 150000 EncodeMonoImages true MonoImageFilter CCITTFaxEncode MonoImageDict ltlt K -1 gtgt AllowPSXObjects false CheckCompliance [ None ] PDFX1aCheck false PDFX3Check false PDFXCompliantPDFOnly false PDFXNoTrimBoxError true PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXSetBleedBoxToMediaBox true PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXOutputIntentProfile () PDFXOutputConditionIdentifier () PDFXOutputCondition () PDFXRegistryName () PDFXTrapped False CreateJDFFile false Description ltlt ARA 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 BGR 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 CHS ltFEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002gt CHT ltFEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002gt CZE 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 DAN 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 DEU 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 ESP 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 ETI ltFEFF004b00610073007500740061006700650020006e0065006900640020007300e4007400740065006900640020006b00760061006c006900740065006500740073006500200074007200fc006b006900650065006c007300650020007000720069006e00740069006d0069007300650020006a0061006f006b007300200073006f00620069006c0069006b0065002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740069006400650020006c006f006f006d006900730065006b0073002e00200020004c006f006f0064007500640020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065002000730061006100740065002000610076006100640061002000700072006f006700720061006d006d006900640065006700610020004100630072006f0062006100740020006e0069006e0067002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020006a00610020007500750065006d006100740065002000760065007200730069006f006f006e00690064006500670061002e000d000agt FRA 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 GRE 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 HEB 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 HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 50 i kasnijim verzijama) HUN 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 ITA 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 JPN ltFEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002gt KOR ltFEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002egt LTH 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 LVI 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 NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 50 en hoger) NOR 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 POL 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 PTB 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 RUM ltFEFF005500740069006c0069007a00610163006900200061006300650073007400650020007300650074010300720069002000700065006e007400720075002000610020006300720065006100200064006f00630075006d0065006e00740065002000410064006f006200650020005000440046002000610064006500630076006100740065002000700065006e0074007200750020007400690070010300720069007200650061002000700072006500700072006500730073002000640065002000630061006c006900740061007400650020007300750070006500720069006f006100720103002e002000200044006f00630075006d0065006e00740065006c00650020005000440046002000630072006500610074006500200070006f00740020006600690020006400650073006300680069007300650020006300750020004100630072006f006200610074002c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020015f00690020007600650072007300690075006e0069006c006500200075006c0074006500720069006f006100720065002egt RUS 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 SKY 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 SLV 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 SUO 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 SVE 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 TUR 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 UKR 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors ConvertToCMYK DestinationProfileName () DestinationProfileSelector DocumentCMYK Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure false IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles false MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector DocumentCMYK PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged UntaggedRGBHandling UseDocumentProfile UseDocumentBleed false gtgt ]gtgt setdistillerparamsltlt HWResolution [2400 2400] PageSize [498898 708661]gtgt setpagedevice

Page 4: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA

ISSN 1425-6959 ISBN 83-89541-37-8

Warunki prenumeraty

Szanowni Państwo uprzejmie informujemy że przyjmujemy zamoacutewienia na prenumeratę naszego kwartal-nika zaroacutewno od Czytelnikoacutew indywidualnych jak i od instytucji co powinno Państwu zapewnić bieżące otrzymywanie kolejnych wydawanych przez nas numeroacutew Szczegoacutełowe informacje znajdują się na stronie wwwpttzorg

Zamoacutewienia na prenumeratę jak i na poszczegoacutelne numery prosimy kierować na adres

Wydawnictwo Naukowe PTTŻ

31-425 Krakoacutew Al 29 Listopada 46

Nr konta Deutsche Bank Oddz w Krakowie

70 1910 1048 0009 1444 1121 0001

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 5 - 17

MARZENA NOWAK

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA

S t r e s z c z e n i e Krucho misa oraz czynniki na ni wpływajce od dawna s przedmiotem bada Istnieje kilka

teorii wyjaniajcych proces kruszenia misa Za najbardziej prawdopodobn uznana została kalpainowa teoria tenderyzacji Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain i im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si Warunki w jakich enzymy te wykazuj aktywno s zblione do warunkoacutew panujcych w tkance miniowej po mierci zwierzcia Na aktywno kalpain w misie działaj zaroacutewno czynniki przyyciowe w tym genetyczne jak i pomiertne

Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa

W artykule scharakteryzowano kalpainy i opisano niektoacutere z czynnikoacutew wpływajcych na ich aktywno

Słowa kluczowe kalpainy kruszenie misa (tenderyzacja)

Wprowadzenie

Wikszo konsumentoacutew uwaa krucho za najwaniejsz cech jakociow misa Jednak wyprodukowanie misa kruchego o okrelonym standardzie jest bardzo trudne ze wzgldu na niewyjaniony dotd mechanizm jego kruszenia [30] Konieczne jest wic zrozumienie tego mechanizmu aby mona było sterowa procesem kruszenia [29]

Istnieje due zroacutenicowanie jakoci misa zaroacutewno pomidzy roacutenymi gatunkami zwierzt jak i w obrbie tego samego gatunku Jako misa jest zalena take od warunkoacutew rodowiska i od płci zwierzcia [33]

Mgr in M Nowak Katedra Przetwoacuterstwa Produktoacutew Zwierzcych Akademia Rolnicza Al 29 Listopada 54 31-425 Krakoacutew

6 Marzena Nowak

W celu poprawy kruchoci konieczne jest przechowywanie misa post mortem przez okres od kilkunastu godzin do kilku tygodni w temperaturze 3ndash5oC Taki okres nazywany jest dojrzewaniem Podczas dojrzewania zachodzi proces tenderyzacji ktoacutery zaley od warunkoacutew chłodzenia rodzaju minia oraz gatunku zwierzcia Prawdopodobnie roacutenice te s spowodowane działalnoci kalpain w misie Mog by take wynikiem stopnia zesztywnienia minia po mierci zwierzcia ktoacutere przebiega znacznie szybciej w misie drobiowym ni w wołowinie [43] Czas dojrzewania wołowiny wynosi 2ndash4 tygodni wieprzowiny 6ndash10 dni a drobiu 05ndash1 dnia [46 55]

Teorie dotyczce procesu kruszenia misa

Obecnie istniej dwie głoacutewne teorie dotyczce procesu tenderyzacji misa Jedn z nich jest bdquowapniowa teoria tenderyzacjirdquo proponowana przez Takahashiego [55] Według tej teorii jony wapnia bezporednio działajce na włoacutekna miniowe przyczyniaj si do kruszenia misa podczas dojrzewania poubojowego Osłabienie linii Z nastpuje w wyniku odłczania si fosfolipidoacutew pod wpływem przyłczajcych si do nich jonoacutew wapnia Rozpuszczalno fosfolipidoacutew zmienia si pod wpływem tych jonoacutew Według teorii Takahashiego [55] rozpad titiny zachodzi nawet wtedy gdy w roztworze znajduj si jednoczenie jony wapnia i inhibitory proteaz Niezbdna ilo wapnia w komoacuterce konieczna do spowodowania widocznych zmian w kruchoci misa wynosi 01 mM Zmiany te nie s zalene od pH minia ani od temperatury [53] Jednak wielu naukowcoacutew twierdzi e za proces kruszenia misa odpowiedzialny jest zaleny od stenia jonoacutew wapnia system kalpainowy [7 29 42] Kalpainy uznano za jeden z moliwych czynnikoacutew przyczyniajcych si do kruszenia misa poniewa s umieszczone w obrbie komoacuterek tkanki miniowej maj dostp do substratu maj zdolno hydrolizowania białek degradowanych podczas dojrzewania misa post mortem Przeprowadzono wiele bada ktoacutere dowiodły e kalpainowy system proteolityczny jest odpowiedzialny za proces tenderyzacji Niektoacutere z dowodoacutew to przyspieszenie proteolizy post mortem po inkubacji kawałkoacutew minia w roztworze jonoacutew wapnia i zatrzymanie proteolizy po inkubacji z chelatorami jonoacutew wapnia [28] blokowanie proteolizy i tenderyzacji misa po wstrzykniciu chlorku cynku potencjalnego inhibitora kalpain [58]

Do niedawna istniała teoria e do tenderyzacji mog przyczynia si roacutewnie katepsyny ndash proteolityczne enzymy lizosomalne Powodem odrzucenia tej teorii jest fakt e maj one moliwo rozkładu miozyny aktyny i α-aktyniny [59] podczas gdy w czasie normalnego dojrzewania misa niewielka ilo tych białek jest degradowana [42] Ponadto s one umieszczone w lizosomach i nie ma dowodu na to e po mierci zwierzcia nastpuje ich uwolnienie [30] Innym systemem funkcjonujcym w komoacuterce jest multikatalityczny kompleks proteolityczny (MCP) Jednak kompleks ten działa na białka ktoacutere nie s rozkładane podczas procesu dojrzewania Dlatego te enzymoacutew tego kompleksu nie uznano za przyczyniajcych si do tenderyzacji misa [30]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 7

Charakterystyka kalpain

Kalpainy (E C 342217) s wewntrzkomoacuterkowymi aktywowanymi przez jony wapnia neutralnymi proteinazami i zaklasyfikowane zostały do grupy cysteinowych endopeptydaz Znajduj si one we wszystkich komoacuterkach krgowcoacutew w miniu wystpuj w cytoplazmie [8] Głoacutewnymi komponentami systemu kalpainowego s micro-kalpaina m-kalpaina microm kalpaina oraz ich specyficzny inhibitor kalpastatyna Kalpastatyna hamuje tylko aktywno kalpain nie działa na inne proteazy cysteinowe Moe ona wystpowa w kilku roacutenych izoformach ktoacutere maj jedn trzy lub cztery domeny i roacutene N-terminalne sekwencje [15] Jest to białko o masie czsteczkowej 60middot103-70middot103 Da Ma ona cztery miejsca inhibitorowe o powtarzajcej si strukturze 130-aminokwasowej Wie si ona z kalpain w obecnoci jonoacutew wapnia Kalpastatyna jest roacutewnie substratem kalpainy Powstajce w wyniku hydrolizy peptydy maj nadal zdolno hamowania aktywnoci kalpainy [22] Istnieje take tzw kalpaina 3 (p94) ktoacutera przez długi czas nie mogła by analizowana ze wzgldu na szybk autoliz w warunkach in vitro a take dlatego e jest zwizana z titin ktoacutera prawdopodobnie reguluje jej aktywno [48] Opinie dotyczce roli kalpainy p94 w procesie tenderyzacji nie s jednoznaczne Parr i wsp [40] nie zauwayli wpływu kalpainy p94 na krucho misa Natomiast Illian i wsp [21] stwierdzili wyrany zwizek pomidzy zawartoci kalpainy 3 a wzgldn szybkoci tenderyzacji Stwierdzili oni wan rol micro-kalpainy i kalpainy 3 w procesie tenderyzacji misa

Odkryto take inne specyficzne kalpainy tkankowe (nCl-2 n-Cl-3 n-Cl-4) i nietypowe jak kalpainy 5 6 10 Prawdopodobnie istnieje jeszcze wiele innych niewyizolowanych dotychczas kalpain [15 35 49 51] Nietypowe kalpainy odkryto głoacutewnie w takich organizmach jak insekty drode grzyby Ich nietypowo polega na tym e maj one domen o masie około 30middot103 Da podobn bardziej do duej podjednostki kalpain ssakoacutew ni do proteinaz takich jak papaina czy katepsyny a pozostałe domeny s prawdopodobnie odpowiedzialne za specyficzne funkcje jakie mog spełnia [49] Najnowszym odkryciem jest kalpaina C ktoacutera została wyodrbniona podczas bada Drosophila melanogaster i ktoacutera prawdopodobnie jest nieaktywna katalitycznie [50]

Najbardziej znanymi i najczciej badanymi s micro- i m-kalpaina Nazwy micro- i m-kalpainy pochodz od stenia jonoacutew wapnia wymaganego do ich aktywacji micro-kalpaina wymaga 3ndash50 microM a m-kalpaina 04ndash08 mM wapnia do osignicia połowy aktywnoci maksymalnej Stenie jonoacutew wapnia w ywym miniu wynosi 02 microM [32] i jest to poziom duo niszy ni ten wymagany do aktywacji micro-kalpain Jednak po uboju stenie wolnego wapnia w komoacuterce zwiksza si i wynosi 100 microM [24] W celu zapocztkowania procesu autolizy in vitro (czyli do uaktywnienia) konieczne jest stenie jonoacutew wapnia wynoszce 100 microM ale poziom ten zmniejsza obecno fosfolipidoacutew lub membran plazmowych [6] Hopkins i Thompson [17] wykazali e

8 Marzena Nowak

stenie jonoacutew wapnia po uboju w momencie osignicia pH 55 w owczych miniach m longissimus lumborum i m longissimus thoracis wynosiło 110 microM co jest wartoci wystarczajc do aktywacji micro-kalpainy

Obie kalpainy (micro- i m-kalpaina) zostały oczyszczone i wyodrbnione z wielu roacutedeł chocia adna nie została wykrystalizowana S to heterodimery składajce si z duej podjednostki (80middot103 Da jednostka regulacyjna) i małej podjednostki (30middot103 Da) Dua podjednostka micro-kalpainy jest w 50 homologiczna z du podjednostk m-kalpainy natomiast małe podjednostki s identyczne u obu kalpain [8 27] Podjednostka - i m-kalpainy o wielkoci 80middot103 Da moe by podzielona na cztery domeny Domena I jest kroacutetkim fragmentem wprowadzajcym i działa jako inhibitor aktywnoci proteolitycznej Domena II reprezentuje odległ podobn do papainy cz typow dla proteinaz cysteinowych Domena III nie jest homologiczna z adnym innym białkiem Analiza strukturalna wskazuje e domena III fizycznie asocjuje si z domen II Domena IV wie jony wapnia i została wyodrbniona jako rozpoznajca substrat ma ona charakterystyczny motyw strukturalny powtoacuterzony czterokrotnie a nazywany bdquoEF-handsrdquo Pary motywoacutew strukturalnych bdquoEF-handsrdquo tworz globularne domeny ktoacutere maj wspoacutelny hydrofobowy rdze a ktoacutere s połczone długim odcinkiem α-helikalnym Mała podjednostka składa si z domen V i VI Domena V zawiera du liczb reszt glicynowych i reszt aminokwasoacutew hydrofobowych Domena VI jest homologiczna z domen IV ma cztery rejony wice jony Ca2+ Obie podjednostki połczone s wizaniem niekowalencyjnym [2 3 23]

Mechanizmy aktywacji kalpain

Aktywacja przez jony wapnia przyłczajce si do koca kadej podjednostki powoduje hydroliz obu czci (dua podjednostka zmniejsza swoj mas do 76middot103 Da natomiast mniejsza do 18middot103 Da) i w rezultacie powstaje aktywny enzym [8] Koohmaraie [27] wykazał e w wyniku autolizy małej podjednostki powstaje przewanie jeden głoacutewny fragment 18middot103 Da chocia moliwe e powstaje seria produktoacutew o masie czsteczkowej od 30middot103 do 18middot103 Da a takie fragmenty nie mogły by wychwycone przez el SDS-PAGE uyty w dowiadczeniu Natomiast dua podjednostka rozpada si na kilka roacutenych fragmentoacutew o masie czsteczkowej od 61middot103 do 21middot103 Da Polipeptyd o masie czsteczkowej 40middot103 Da reprezentuje ju nieaktywn form kalpainy

Yoshizawa i wsp [61] zaproponowali nieco inny mechanizm aktywacji Pod wpływem jonoacutew wapnia kalpaina rozpada si na dwie odrbne podjednostki Jednostka 80middot103 Da nie roacuteni si właciwociami katalitycznymi od całej kalpainy charakteryzuje si natomiast wiksz wraliwoci na jony wapnia Odłczona podjednostka 80middot103 Da wymaga stenia wapnia takiego samego jak zautolizowana aktywna forma kalpainy

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 9

Aktywno micro-kalpainy zmniejsza si gwałtownie w cigu pierwszych dni po uboju (po 72 godz jej aktywno była mniejsza ni czuło zastosowanej metody analitycznej) podobnie dzieje si z aktywnoci kalpastatyny natomiast aktywno m-kalpainy jest stabilna [27] Spadek aktywnoci -kalpainy koreluje z podwyszeniem stopnia kruchoci [56] Optymalne warunki aktywnoci kalpain ustalone in vitro to temp 25oC i pH w zakresie od 72ndash82 [8] Jednak podczas dojrzewania miso przechowywane jest w temp poniej 15oC a jego pH wynosi około 55 W badaniach przeprowadzonych przez Kanaw i wsp [25] micro-kalpaina wykazała maksimum swojej aktywnoci przy pH 758 i w temp 25oC była cigle aktywna przy pH 55 w tej samej temperaturze wykazujc 177 swojej aktywnoci maksymalnej ale w warunkach pH 578 i w temp 5oC była całkowicie nieaktywna Z bada Koohmaraiersquogo [27] wynika jednak e stopie inaktywacji proteolitycznej micro-kalpainy zwiksza si ze zmniejszajcym si pH i ze wzrostem temperatury Po 60 min w temp 25oC i przy pH 58 micro-kalpaina zachowała jedynie 92 swojej aktywnoci pocztkowej a po 120 min w temp 5oC zachowała 792 swojej pocztkowej aktywnoci Badania Huff-Lonergan i wsp [18] potwierdziły e oczyszczone miofibryle s degradowane przez micro-kalpain w temp 4oC przy pH roacutewnym 56 z dodatkiem 100 microM chlorku wapnia Wiele bada wskazuje na to e aden inny czynnik jak tylko kalpainy pełni głoacutewn rol w procesie kruszenia misa [1 28 31 41]

Dua cz kalpain jest zwizana z miofibrylami Aktywno kalpain zwizan z miofibrylami przypisuje si głoacutewnie micro-kalpainie Zwizany w ten sposoacuteb enzym ma lepszy dostp do substratu i jest bardziej oporny na inhibicj przez kalpastatyn [1] Jednak analiza mini pochodzcych z owiec z fenotypem callipyge oraz ze zwierzt normalnych wykazała e aktywno zwizanej z miofibrylami kalpainy jest taka sama podczas gdy twardo misa jest dwa razy wiksza u owiec callipyge W zwizku z tym wydaje si niemoliwe aby zwizana z miofibrylami kalpaina miała duy udział w procesie tenderyzacji [5]

Funkcje kalpain

Funkcje kalpain nie zostały dotd w pełni okrelone Wiadomo e s zwizane z podstawowymi frakcjami komoacuterkowymi Potwierdzono e kalpaina-10 powoduje zaburzenia w wydzielaniu i działaniu insuliny w ywym organizmie [51] Istniej dowody na to e kalpainy przyczyniaj si do remodelowania cytoszkieletu aktyny migracji komoacuterki oraz transformacji onkologicznych [2] Wikszo składnikoacutew włoacutekien miniowych szczegoacutelnie białek cytoszkieletowych uznano za potencjalny substrat biologiczny kalpain [46] Teoretycznie aktywno micro-kalpainy in situ powoduje proteolityczny rozpad ktoacutery z kolei osłabia struktur włoacutekien miniowych dajc w rezultacie kruche miso po ugotowaniu Aby rozpoczł si proces kruszenia musi nastpi wzrost stenia wolnych jonoacutew wapnia w cytoplazmie jony wapnia powoduj wtedy aktywacj kalpain ktoacutere nastpnie hydrolizuj białka budujce struktur włoacutekna

10 Marzena Nowak

miniowego Nie ma bezporedniego dowodu na to e kalpainy s aktywne w miniu post mortem nie ma nawet dowodu e s aktywne w ywym miniu Aktywno kalpain stwierdza si jednak na podstawie dowodoacutew porednich czyli produktoacutew autolizy kalpain obecnych w miniu [8] Badajc produkty degradacji białek obecnych w miniu podczas dojrzewania a take produkty jakie powstaj podczas inkubacji miofibryli z kalpainami in vitro mona okreli wpływ kalpain na proces tenderyzacji

Jedn ze zmian zachodzcych podczas dojrzewania misa jest degradacja troponiny-T oraz pojawienie si fragmentoacutew 27middot103 lub 30middot103 Da [13] Podobne zmiany w troponinie T pojawiaj si podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain w temp 4oC przy pH 56 [18] Hydroliza troponiny T przez -kalpain przebiega z uwolnieniem omiu peptydoacutew o masie czsteczkowej od 14 do 26middot103 Da Troponina T jest rozcinana w miejscu zawierajcym jedn hydrofobow reszt aminokwasow [19]

Due zmiany zachodz roacutewnie w titinie i nebulinie Titina jest zwizana z lini bdquoZrdquo a jej degradacja powoduje rozlunienie tej włanie linii i utrat elastycznoci minia Nastpuje dezintegracja porednich filamentoacutew desminy Charakterystyczne dla działania kalpain w tkance miniowej jest uwolnienie α-aktyniny z linii Z bez jej degradowania Stwierdzono e podczas dojrzewania α-konektyna jest rozszczepiana na β-konektyn i fragment o m cz 12middot105 Da [14 18 55] Steen i wsp [52] nie stwierdzili jednak adnej zalenoci pomidzy koncentracj titiny a sił cicia mierzon w roacutenych przedziałach czasowych post mortem Nie wykazali te zalenoci pomidzy koncentracj nebuliny a aktywnoci m-kalpainy kalpastatyny czy stosunkiem m-kalpainy do kalpastatyny Nebulina natomiast zanika podczas dojrzewania misa post mortem Filamenty nebuliny rozpadaj si na pi mniejszych fragmentoacutew o łacuchach 20middot104 18middot104 40middot103 33middot103 i 23middot103 Da W rodowisku i temp 4oC i pH 56 micro-kalpaina jest w stanie zdegradowa nebulin po 15 min inkubacji i degradacja ta zachodzi szybciej ni rozpad titiny Desmina z kolei jest degradowana podczas dojrzewania post mortem a głoacutewnym produktem tej degradacji jest produkt o m cz ok 38middot103 Da Ten produkt pojawia si roacutewnie podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain Filamina rozpada si czciowo na produkt o m cz ok 240middot103 Da w proacutebkach misa dojrzewajcego naturalnie oraz w proacutebkach oczyszczonych miofibryli z dodan micro-kalpain [18 55]

Czynniki wpływajce na aktywno kalpain w misie

Tenderyzacja misa post mortem nie zaley od degradacji pojedynczych białek ale jest zwizana z wieloma zmianami biochemicznymi i strukturalnymi zachodzcymi w białkach [18] Aktywno kalpain moe si roacuteni w zalenoci od gatunku zwierzt minia moe zalee od wielu czynnikoacutew działajcych na minie jeszcze podczas ycia zwierzcia (poprzez modyfikowanie sposobu ywienia czy te poprzez rodzaj chowu) lub czynnikoacutew majcych wpływ na miso w pierwszych godzinach po uboju lub podczas jego przetwarzania Nie bez znaczenia s roacutewnie czynniki genetyczne

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 11

Istniej dowody na to e kalpainy pełni wan rol podczas wzrostu minia po urodzeniu zwierzcia a take podczas niszczenia tkanki miniowej obserwowanego podczas zaniku mini [15]

Czynniki przyyciowe

W hodowli zwierzt rzenych dy si do zwikszenia misnoci oraz obnienia stopnia otłuszczenia Jednak bardzo czsto obserwuje si zwikszenie twardoci misa ze zwierzt o podwyszonej misnoci Przykładem moe by rasa bydła podwoacutejnie uminiona Belgian Blue White Zaleno pomidzy sił cicia a iloci fragmentu o wielkoci 30middot103 Da charakterystycznego dla degradacji troponiny T jest duo słabsza ni u innych ras [52]

Znanym sposobem zwikszenia iloci tkanki misnej kosztem zmniejszenia zawartoci tłuszczu bez koniecznoci zwikszania dawki ywieniowej jest podawanie zwierztom clenbuterolu Jest to sztuczny rodek adrenergiczny podobny do adrenaliny Podawanie go jest dobrym sposobem na uzyskanie wikszej iloci misa jest ono jednak twarde Podawanie clenbuterolu nie wpływa na aktywno -kalpainy ale podwysza aktywno kalpastatyny ktoacutera blokuje tenderyzacj misa [47] Podobny efekt uzyskuje si podajc adrenalin naturalnie wystpujcy w organizmie czynnik adrenergiczny powodujcy podwyszenie o 97 aktywnoci kalpastatyny Jednak aktywnoci enzymoacutew systemu kalpainowego w czasie składowania misa zmieniaj si Mona wic powiedzie e zroacutenicowany poziom adrenaliny w plazmie krwi powoduje silne zaburzenia w systemie kalpainowym [44] Ertbjerg i wsp [10] przeprowadzajc badania wi wykazali e wstrzykiwanie adrenaliny dominiowo w połczeniu z wysiłkiem fizycznym zwierzt powoduje podwyszenie pH misa i obnienie stopnia jego twardoci

Hodowla wi od ktoacuterych uzyskuje si chude miso doprowadziła do powstania mutacji genu RyR1 Obecno tego genu jest zwizana z podatnoci zwierzt na stres i obnion jakoci misa W misie takich zwierzt obserwuje si niszy poziom aktywnoci m-kalpainy w poroacutewnaniu ze zwierztami nie dotknitymi t mutacj genu co moe decydowa o podwyszonej twardoci misa [45]

Ciekawym przypadkiem jest fenotyp owiec callipyge Został on zidentyfikowany po raz pierwszy w roku 1983 w Dorset Jeden z osobnikoacutew mskich przekazywał specyficzny fenotyp niektoacuterym potomkom Charakteryzowały si one tym e tylna cz ciała (szczegoacutelnie minie biceps femoris semimembranosus semitendinosus i longissimus) była szczegoacutelnie uminiona [11] Minie objte fenotypem callipyge charakteryzuj si duo wikszym (o około 60 w momencie mierci) poziomem kalpastatyny w poroacutewnaniu z miniami normalnych owiec [4 12] Fenotyp callipyge umoliwia produkowania misa chudego ale o mniejszej kruchoci Mroenie powoduje zmniejszenie twardoci misa prawdopodobnie na skutek obnienia aktywnoci kalpastatyny [9] Minie biceps femoris i longissimus dorsi z fenotypem

12 Marzena Nowak

callipyge charakteryzuj si wiksz twardoci i mas natomiast misie infraspinatus nie jest zaliczany do mini z tym fenotypem Aktywno m-kalpainy jest wysza w m biceps femoris i m longissimus owiec callipyge ni w tych samych miniach owiec normalnych Natomiast m-kalpaina w miniu infraspinatus owiec normalnych i callipyge była tak samo aktywna [4] Degradacja titiny nebuliny desminy i troponiny T przebiega znacznie wolniej podczas dojrzewania misa owiec callipyge [12] Przypadek owiec callipyge wiadczy o tym e podwyszony przyrost masy minia moe powodowa zmniejszenie stopnia degradacji białek zwizane ze spadkiem aktywnoci kalpain ktoacutery z kolei łczy si z podwyszonym poziomem kalpastatyny [15] Istnieje wyrana zaleno pomidzy jakoci misa a typem minia z ktoacuterego to miso pochodzi Roacutenorodno pomidzy miniami jest czsto zwizana z właciwociami metabolicznymi minia i jego zdolnoci kurczenia si [26] Szybciej dojrzewaj minie białe szybko kurczce si ni czerwone ndash wolno kurczliwe Aktywno m-kalpainy i kalpastatyny okazały si silnie zwizane z typem minia Aktywno m-kalpainy jest tym nisza im wiksza jest szybko skurczu minia oraz tym nisza aktywno m-kalpainy im wysza aktywno ATPazy Podobne wyniki uzyskano w przypadku micro-kalpainy [39] Poroacutewnujc minie indycze wysz aktywno m-kalpainy zanotowano w miniach udca ni w miniach piersiowych [38]

Wprowadzanie witaminy E do minia moe zapobiega utlenianiu kalpain i poprzez takie działanie spotgowa działanie dodanych jonoacutew wapnia [16] Wzbogacanie paszy witamin D powoduje zwikszenie stenia wapnia w m longissimus dorsi a tym samym zmniejszenie siły cicia w przypadku misa wołowego W 21 dniu po uboju siła cicia mini zwierzt karmionych pasz wzbogacon w witamin D była mniejsza o 15 Taka właciwo witaminy D moe by wykorzystana jako czynnik powodujcy zwikszenie kruchoci misa [53]

Czynniki poubojowe

Zwikszenie stenia wapnia w rodowisku w ktoacuterym dojrzewa miso sprzyja zwikszeniu jego kruchoci Moczenie misa pochodzcego z 8- do 11-letnich kroacutew w roztworze chlorku wapnia przez 24 godz powoduje niskie wartoci siły cicia [60] Take wstrzykiwanie chlorku wapnia razem z tokoferolem wywołuje intensywne kruszenie wołowiny

Stymulacja elektryczna stosowana jest w celu uniknicia tzw skurczu chłodniczego ktoacutery jest czstym problem pojawiajcym si podczas szybkiego chłodzenia tusz po uboju [36] Niskonapiciowa stymulacja elektryczna jest stosowana zazwyczaj od razu po oszołomieniu natomiast wysokonapiciowa stosowana jest jaki czas po oszołomieniu na jednym z odcinkoacutew linii ubojowej Za bardziej efektywn uznaje si stymulacj wysokonapiciow [20]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 13

Stymulacja elektryczna tusz wołowych w 3 min post mortem niezalenie od jej rodzaju (niskie czy wysokie natenie prdu) powoduje podwyszenie twardoci misa Obserwuje si przy tym gwałtowny spadek pH co jest prawdopodobn przyczyn twardoci misa w poroacutewnaniu z tuszami stymulowanymi w 40 min post mortem [20] Badania te wskazuj e stymulacji elektrycznej nie powinno si przeprowadza od razu po uboju W innych badaniach take potwierdzono e stymulacja pozwala uzyska bardziej kruche miso [34 36 37] Zwikszony napływ jonoacutew wapnia po stymulacji elektrycznej do cytoplazmy moe powodowa chwilowe uaktywnienie -kalpainy i dziki temu proteoliza moe zaj szybciej [57] Morton i wsp [37] zaobserwowali niewielki wzrost aktywnoci micro-kalpainy a take kalpastatyny w wołowinie o pH 55 i w temp 15oC ale w 24 godz aktywno micro-kalpainy jak i kalpastatyny obniyła si o 80 rednia twardo zmniejszyła si z 81 N w 12 godz do 49 N w 336 godz Ci sami naukowcy stwierdzili e w stymulowanych elektrycznie tuszach owczych aktywno micro-kalpainy zmniejszała si na pocztku wolno (do 9 godz) a pomidzy 9 a 18 godz spadała gwałtownie Twardo misa owczego spadała ze 113 N w 6 godz do 38 N w 96 godz W innych badaniach [37] przeprowadzonych na tuszach wieprzowych wykazano e elektryczna stymulacja wywołała efekt w połowie tak silny jak proces dojrzewania W rezultacie uzyskano miso bardziej kruche

Podsumowanie

Dotychczas odkryto wiele rodzajoacutew kalpain i prawdopodobnie bdzie ich wicej Kalpainy s obecne w roacutenych tkankach i spełniaj roacutene role Obecno kalpain w tkance miniowej jest stwierdzona chocia ich funkcje s nadal nie w pełni wyjanione Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce [30] Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain oraz im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si

W wikszoci bada aktywno kalpain była mierzona po wyizolowaniu ich z misa uywajc jako substratu innych (ni miofibrylarne) białek Nie mierzono wic rzeczywistej aktywnoci tych enzymoacutew Istniej wic głoacutewnie porednie dowody na działanie kalpain podczas procesu kruszenia misa W zalenoci od wielu czynnikoacutew aktywno ta moe by roacutena Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa Dokładne poznanie mechanizmu kruszenia misa oraz działania kalpain umoliwiłoby wiadome

14 Marzena Nowak

sterowanie procesem tenderyzacji i uzyskiwanie misa kruchego o standardowej jakoci

Literatura

[1] Boehm ML Kendall TL Thompson VF Goll DE Changes in the calpains and calpastatin

during post mortem storage of bovine muscle J Anim Sci 1998 76 2415-2434 [2] Carragher NO Frame MC Calpain a role in cell transformation and migration Int J Bioch Cell

Biol 2002 34 1539-1543 [3] Dbrowska R Wrzosek A Molekularne podstawy kontroli skurczu mini przez jony wapnia

Kosmos 1997 46 (4) 555-562 [4] Delgado EF Geesink G H Marchello JA Goll DE Koohmaraie M The calpain system in

three muscles of normal and callipyge sheep J Anim Sci 2001 79 398-412 [5] Delgado EF Geesink GH Marchello JA Goll DE Koohmaraie M Properties of miofibril-

bound calpain activity in longissimus muscle of callipyge and normal sheep J Anim Sci 2001 79 2097-2107

[6] Dransfield E Modelling post-mortem tenderization-IV Role of calpains and calpastatin in conditioning Meat Sci 1993 34 217-234

[7] Dransfield E Calpains from thaw rigor muscle Meat Sci 1996 43 311-320 [8] Dransfield E Meat tenderness-the -calpain hypothesis 45th ICoMST 1999 pp 220-228 [9] Duckett SK Klein TA Leckie RK Thorngate JH Busboom JR Snowder GD Effect of

freezing on calpastatin activity and tenderness of callipyge lamb J Anim Sci 1998 76 1869-1874 [10] Ertbjerg P Henckel P Karlsson A Larsen L M Moslashller A J Combined effect of epinerphine and

exercise on calpaincalpastatin and cathepsin B and L activity in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 2428-2436

[11] Freking BA Keele J W Beattie CW Kappes SM Smith TPL Sonstegard TS Nielsen MK Leymaster KA Evaluation of the ovine callipyge locus I Relative chromosomal position and gene action J Anim Sci 1998 76 2062-2071

[12] Geesink GH Koohmaraie M Postmortem proteolysis and calpaincalpastatin activity in callipyge and normal lamb biceps femoris during extended postmortem storage J Anim Sci 1999 77 1490-1501

[13] Geesink GH Taylor RG Bekhit AED Bickerstaffe R Evidence against the non-enzymatic calcium theory of tenderization Meat Sci 2001 59 417-422

[14] Goll DE Dayton WR Singh I Robson RM Studies of the α-actininactin interaction in the Z-disc by using calpain J Biol Chem 1991 266 13 8501-8510

[15] Goll DE Thompson VF Taylor RG Ouali A The calpain system and skeletal muscle growth Can J Anim Sci 1998 78 503-512

[16] Harris SE Huff-Lonergan E Lonergan SM Jones WR Rankins D Antioxidant status affects color stability and tenderness of calcium chloride-injected beef J Anim Sci 2001 79 666-677

[17] Hopkins DL Thompson JM Inhibition of protease activity 2 Degradation of myofibrillar proteins myofibril examination of free calcium levels Meat Sci 2001 59 199-209

[18] Huff-Lonergan E Mitsuhashi T Beekman D D Parrish F C Jr Olson D G Robson R M Proteolysis of specific muscle structural proteins by -calpain at low pH and temperature is similar to degradation in post mortem Bovine Muscle J Anim Sci 1996 74 993-1008

[19] Hughes MC Geary S Dransfield E McSweeney PLH OrsquoNeill EE Characterization of peptides released from rabbit skeletal muscle tin-T by -calpain under conditions of low temperature and high ionic strength Meat Sci 2001 59 61-69

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 15

[20] Hwang IH Thompson JM The effect of time and type of electrical stimulation on the calpain system and meat tenderness in beef longissimus dorsi muscle Meat Sci 2001 58 135-144

[21] Ilian MA Morton JD Kent MP Le Conteur CE Hickford J Cowley R Bickerstaffe R Intermuscular variation in tenderness Association with the ubiquitous and muscle specific calpains J Anim Sci 2001 79 12-132

[22] Jakubiec-Puka A Rola proteolitycznego systemu kalpainowego w komoacuterkach zwierzcych Postpy Biochemii 1993 39 (4) 251-258

[23] Jakubiec-Puka A Kalpainy Kosmos 1997 46 (4) 609-614 [24] JeacockeR E The concentrations of free magnesium and free calcium ions both increase in skeletal

muscle fibres entering rigor mortis Meat Sci 1993 35 27-45 [25] Kanawa R J J Takahashi K Inactivity of -calpain throughout post mortem aging of meat J

Food Sci 2002 67 2 635-638 [26] Klont RE Brocks L Eikelenboom G Muscle fibre type and meat quality Meat Sci 1998 49

(Suppl 1) S219-S229 [27] Koohmaraie M Effect of pH Temperature and inhibitors on autolysis and catalytic activity of

bovine skeletal muscle micro-calpain J Anim Sci 1992 70 3071-3080 [28] Koohmaraie M The role of Ca2+ dependent proteinases i post mortem proteolysis and meat

tenderness Biochimie 1992 74 3 239-245 (English abstract) [29] Koohmaraie M Muscle proteinases and meat aging Meat Sci 1994 36 93-104 [30] Koohmaraie M Biochemical factors regulating the toughening and tenderization processes of meat

Meat Sci 1996 43 S S193-S201 [31] Kristensen L Therkildsen M Riis B Soslashrensen MT Oksbjerg N Purslow PP Ertbjerg P

Dietary induced growth rate in pigs Effects on in vivo and post mortem muscle proteolysis and meat quality J Anim Sci 2002 80 2862-2871

[32] Kurebayashi N Harkins AB Baylor S M Use of fura red as an intracellular calcium indicator in frog skeletal muscle fibers Biophys J 1993 64 1934-1960

[33] Lawrie RA Meat Science Pergamon Press Oxford 1985 [34] Lee S Polidori P Kaufman RG Kim BC Low-voltage electrical stimulation effects on

proteolysis and lamb tenderness J Food Sci 2000 65 (5) 786-790 [35] Ma H Fukiage Ch Kim YH Duncan MK Reed N A Shih M Azuma M Shearer TR

Characterization and expression of calpain 10 J Biol Chem 2001 276 (30) 28525-28531 [36] Maribo H Ertbjerg P Andersson M Barton-Gade P Moslashller AJ Electrical stimulation of pigs-

effect on pH fall meat quality and Cathepsin B+L activity Meat Sci 1999 52 172-187 [37] Morton JD Bickerstaffe R Kent MP Dransfield E Keeley GM Calpain-calpastatin and

thoughness in m longissimus from electrically stimulated lamb and beef carcasses Meat Sci 1999 52 71-79

[38] Northcutt JK Pringle TD Dickens JA Buhr RJ Young LL Effects of age and tissue type on the calpain proteolytic system in turkey skeletal muscle Poultry Sci 1998 77 367-372

[39] Ouali A Meat tenderization Possible causes and mechanisms A Review J Muscle Foods 1990 1 (2) 129-165

[40] Parr T Sensky PL Scothern GP Bardsley RG Buttery PJ Wood JD Warkup C Relationship between skeletal muscle-specific calpain and tenderness of conditioned porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 661-668

[41] Pringle TD Harrelson JM West RL Williams SE Johnson DD Calcium-activated tenderization of strip loin top sirloin and top round steaks in diverse genotypes of cattle J Anim Sci 1999 77 3230-3237

[42] Purslow PP Ertbjerg P Baron CP Christensen M Lawson M A Patterns of variation in enzyme activity and cytoskeletal proteolysis in muscle 47th ICoMST 2001 pp 38-43

16 Marzena Nowak

[43] Rosochacki SJ Proteoliza w miniach po uboju zwierzt Przeg Hod 1999 9 26-29 [44] Sensky PL Parr T Bardsley RG Buttery PJ The relationship between plasma epinephrine

concentration and the activity of the calpain enzyme system in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1996 74 380-387

[45] Sensky PL Parr T Lockley AK Bardsley RG Butery PJ Wood JD Warkup C Altered calpain levels in longissimus muscle from normal pigs and heterozygotes with the ryanodine receptor mutation J Anim Sci 1999 77 2956-2964

[46] Sentandreu MA Coulis G Ouali A Role of muscle endopeptidases and their inhibitors in meat tenderness Trends Food Sci Technol 2002 13 398-419

[47] Simmons NJ Young OA Dobbie PM Singh K Thompson BC Speck PA Post-mortem calpain-system kinetics in lamb Effect of clenbuterol and preslaugter exercise Meat Sci 1997 47 12 135-146

[48] Sorimachi H Kinbara K Kimura S Takahashi M Ishiura S Sasagawa N Sorimachi N Shimada H Tagawa K Maruyama K Suzuki K Muscle-specific calpain p94 responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A associates with connection through IS2 a p94-specific sequence J Biol Chem 1995 270 (52) 31158-31162

[49] Sorimachi H Ishiura S Suzuki K Structure and physiological function of calpains Biochem J 1997 328 721-732

[50] Spadoni C Forkas A Sinka R Tompa P Friedrich P Molecular cloning and RNA expression of a novel Drosophila calpain calpain C Biochem Biophys Res Commun 2003 303 343-349

[51] Sreenan SK Zhou Y-P Otani K Hansen PA Currie KPM Pan Ch-Y Lee J-P Ostrega D M Pugh W Horikawa Y Cox N J Harris C L Burant Ch F Fox A P Bell G T Polonsky K S Calpains play a role in insulin secretion and action Diabetes 2001 50 2013-2020

[52] Steen D Claeys E Uytterhaegen L De Smet S Demeyer D Early post-mortem conditions and the calpaincalpastatin system in relation to tenderness of double-muscled beef Meat Sci 1997 45 3 307-319

[53] Swanek SS Morgan JB Owens FN Gill D R Strasia A Dolezal HG Ray FK Vitamin D3 supplementation of beef seers increases longissimus tenderness J Anim Sci 1999 77 874-881

[54] Takahashi K Structural weakening of skeletal muscle tissue during post-mortem ageing of meat Non-enzymatic mechanism of meat tenderization Meat Sci 1996 43 S S67-S80

[55] Takahashi K Mechanism of meat tenderization during post-mortem ageing Calcium Theory 45th ICoMST 1999 pp 230-235

[56] Thomson BC Dobbie PM Singh K Speck PA Post-mortem kinetics of meat tenderness and the components of calpain system in bull skeletal muscle Meat Sci 1996 44 (3) 151-157

[57] Veeramuthu GI Sams AR Post mortem pH myofibrillar fragmentation and calpain activity in pectoralis from electrically stimulated and muscle tensioned broiler carcasses Poultry Sci 1999 78 272-276

[58] Watanabe A Daly CC Devine CE The effects of the ultimate pH of meat on tenderness changes during ageing Meat Sci 1996 42 (1) 67-78

[59] Whipple G Koohmaraie M Degradation of myofibril proteins by extractable lysosomal enzymes and m-calpain and the effects of zinc chloride J Anim Sci 1991 69 4449-4460

[60] Whipple G Koohmaraie M Calcium chloride marination effects on beef steak tenderness and calpain proteolytic activity Meat Sci 1993 33 265-275

[61] Yoshizawa T Sorimachi H Tomioka S Ishiura S Suzuki K Calpain dissociates into subunits in the presence of calcium ions Biochem Biophys Res Commun 1995 208 (1) 376-383

THE ROLE OF CALPAINS IN THE MEAT TENDERIZATION PROCESS

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 17

S u m m a r y

Meat tenderness and factors influencing it have been investigated for a long time There are several

theories explaining the process of meat tenderization The calpain theory of tenderization has been accepted as the most feasible one Calpains meet the basic criteria defined for factors that impact meat tenderization These enzymes are present in a muscle cell and in vitro experiments when calpains are used there are detected the same protein degradation products as in the meat after its raping Calpains have access to myofibrils in cells The activeness of calpains and the ratio between it and the calpastatin are correlated with the meat hardness The higher the hardness of meat and the higher the ratio calpain to calpastatin the more tender meat can be obtained Conditions under which these enzymes are active are close to conditions in the meat tissue after the death of animal The calpain activity depends both on the survival including genetic and the post-mortem factors

Although the mechanism of calpain activity has not been satisfactorily explained so far but on the basis of results obtained it can be concluded that they play an important role in the meat tenderization process

In this paper calpains are characterized and some factors influencing their activeness are described

Key words calpains meat tenderization

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 18 - 26

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH NA MOLIWO WZROSTU LISTERIA

MONOCYTOGENES I ESCHERICHIA COLI O157H7

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była prognoza wpływu warunkoacutew wdzenia trzech gatunkoacutew surowych wyroboacutew

misnych na moliwo wzrostu bakterii Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157H7 Badania przeprowadzono w wybranym zakładzie misnym w rzeczywistych warunkach produkcji

handlowej Obiekt badawczy stanowiły wyroby z 5 partii produkcyjnych schabu surowego frankfurterek oraz kiełbasy polskiej surowej W produktach wdzonych oznaczano zawarto soli azotanoacutew(III) pH oraz czas wdzenia w zakresie temp 30ndash37degC Prognozy wzrostu wybranych patogenoacutew z uwzgldnieniem wynikoacutew przeprowadzonych oznacze obliczono za pomoc programu Pathogen Modeling Program 60

Wykazano bardzo du zmienno zawartoci azotanoacutew(III) (V = 2363ndash5976) soli (V = 1082ndash1778) oraz rzeczywistych okresoacutew obroacutebki wdzarniczej (V = 351ndash391) poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew W konsekwencji obliczone prognozy okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych schabu surowego charakteryzowały si znacznym zroacutenicowaniem (V = 9ndash95) Zastosowane warunki wdzenia spowodowały e w przypadku kiełbasy polskiej oraz frankfurterek prawdopodobne było zakoczenie okresu lag-fazy Escherichia coli O157H7 jeszcze w czasie tego zabiegu

Słowa kluczowe mikrobiologia prognostyczna wdzenie surowe wyroby misne

Wprowadzenie

Wyroby z misa peklowanego niepoddawane parzeniu a jedynie ciepłemu wdzeniu np wdzonki lub niektoacutere kiełbasy surowe uwaane s za szczegoacutelnie atrakcyjne sensorycznie Nale te zwykle do droszych asortymentoacutew handlowych i dlatego stanowi do znaczn ilociowo grup wyroboacutew produkowanych w zakładach misnych

Mgr in A Kaczmarek dr hab J Zabielski prof AR Katedra Zarzdzania Jakoci ywnoci Akademia Rolnicza im A Cieszkowskiego ul Mazowiecka 41 60-623 Pozna mgr in P Zielonka Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna ul Niepodległoci 66 64-100 Leszno

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 19

Wzgldy ekonomiczne sprawiaj e w realnych warunkach produkcyjnych takie wyroby jak schab surowy wdzony kiełbasa polska surowa lub frankfurterki po zakoczeniu cyklu produkcyjnego nie s poddawane dalszym zabiegom utrwalajcym np podsuszaniu lub dojrzewaniu W ten sposoacuteb zmniejszaj si technologiczne moliwoci sterowania ich jakoci mikrobiologiczn [7] Dlatego poza temperatur przechowywania głoacutewnymi czynnikami regulujcymi skaenie mikrobiologiczne bd kwasowo tych wyroboacutew zawarto soli oraz azotanoacutew(III)

Wdzone na surowo solone i peklowane wyroby misne stanowi potencjalne roacutedło bakterii zaroacutewno Escherichia coli [8] jak i Listeria monocytogenes [4] Wykryto e roacutedłem infekcji Escherichia coli moe by nawet fermentowane salami [18] Oznacza to e ani peklowanie ani wdzenie owiewowe nie gwarantuj skutecznej eliminacji zagroenia zdrowia spowodowanego obecnoci tych patogenoacutew Od dawna wiadomo e płynne składniki dymu wdzarniczego działaj bakterioboacutejczo lub bakteriostatycznie [6] na patogeny w tym take na L monocytogenes [1] ale w praktyce produkcyjnej wdzonek i kiełbas surowych nie stosuje si płynnych preparatoacutew dymu wdzarniczego

Zalecany wzgldami technologicznymi zakres temperatury owiewowego wdzenia wdzonek surowych oraz kiełbas surowych wynosi od 18 do 25degC a czas do kilkunastu godzin [13] W praktyce jednak zabieg ten jest skracany do kilku godzin przez podwyszenie temp o około 10 do 12degC Spowodowane jest to wzgldami zaroacutewno organizacyjnymi produkcji jak i zmniejszaniem ubytkoacutew masy wpływajcych na wydajno gotowego wyrobu W taki sposoacuteb przez okres kilku godzin zostaj stworzone optymalne warunki temperaturowe wzrostu bakterii w tym take Listeria monocytogenes i Escherichia coli Dlatego informacje dotyczce czasu i temperatury zabiegu pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) w zestawieniu z metodami mikrobiologii prognostycznej umoliwi oszacowanie wpływu warunkoacutew wdzenia ciepłego na moliwo rozwoju tych patogenoacutew

Na potrzeby mikrobiologii prognostycznej opracowano wiele modeli i programoacutew komputerowych opisujcych wzrost mikroorganizmoacutew w funkcji pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) oraz temperatury [5 10 16] Dostpne dane literaturowe potwierdzaj przydatno tych narzdzi w szacowaniu ryzyka powstawania zagroenia mikrobiologicznego misa i wyroboacutew misnych [3 20 19 11 2 9] Wykorzystanie mikrobiologii prognostycznej zostało zaakceptowane np w dystrybucji misa sprzeday detalicznej produkcji fermentowanych wyroboacutew misnych czy rozbiorze tusz wołowych bdquona ciepłordquo w Australii przez tamtejsze władze sanitarne [17]

Potwierdza to celowo opisanych poniej dowiadcze w ktoacuterych podjto proacuteb stwierdzenia czy w rzeczywistych warunkach produkcji trzech rodzajoacutew surowych wyroboacutew misnych moliwe jest wystpienie w czasie obroacutebki wdzarniczej warunkoacutew sprzyjajcych rozwojowi Listeria monocytogenes i Escherichia coli

20 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

Materiał i metody bada

Dowiadczenia prowadzone były w rzeczywistych warunkach działania zakładu misnego na terenie Wielkopolski w trakcie codziennej produkcji wyroboacutew misnych Obiektami dowiadczalnymi były wyroby z 5 partii produkcyjnych z ktoacuterych pobrano po trzy proacuteby schabu surowego wdzonego bez koci kiełbasy polskiej surowej oraz frankfurterek Schab (misie najdłuszy grzbietu) peklowano metod nastrzykow W przypadku kiełbasy polskiej surowej (25 wieprzowiny kl I i 75 wieprzowiny kl II) oraz frankfurterek (20 wieprzowiny kl I i 80 wieprzowiny kl II) stosowano peklowanie surowcoacutew poprzez wymieszanie z sol peklujc bez dodatku wody

Wdzenie owiewowe wyroboacutew prowadzono w komorach wdzarniczo-parzelniczych z arow wytwornic dymu oraz z moliwoci regulacji temperatury zabiegu Warunki prowadzenia zabiegu kadej partii produkcyjnej wyroboacutew charakteryzowano poprzez pomiar czasu oraz temperatury mierzonej wewntrz geometrycznego rodka batonoacutew

Natychmiast po zakoczeniu wdzenia wyroboacutew mierzono ich kwasowo stosujc pH-metr CP-551 z elektrod OSH12-01 przystosowan do bezporednich pomiaroacutew pH w misie i serach

Zawarto NaCl oznaczano metod Mohra [14] a azotanoacutew(III) poprzez reakcj z odczynnikiem Griessa [15]

Uzyskane wyniki parametroacutew fizykochemicznych poszczegoacutelnych partii wyroboacutew poddano analizie za pomoc programu Pathogen Modeling Program wersja 6 [12] Szacowano czas trwania lag-fazy i czas wzrostu jednej generacji bakterii przy załoonym poziomie skaenia pocztkowego 1 jtkg Jako okres stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew przyjmowano sum tych wartoci wyliczanych na podstawie prognoz wzrostu L monocytogenes oraz E coli O157H7

Wyniki i dyskusja

W tab 1 zestawiono parametry wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne piciu partii produkcyjnych badanych wyroboacutew

Najmniejsz powtarzalnoci charakteryzował si proces peklowania wyroboacutew co odzwierciedlaj wspoacutełczynniki zmiennoci rednich zawartoci azotanoacutew(III) i soli W przypadku frankfurterek z surowcoacutew peklowanych ldquona suchordquo wspoacutełczynnik zmiennoci azotanoacutew(III) wynioacutesł prawie 60 Fakt wystpowania tak znaczcej zmiennoci zawartoci azotanoacutew(III) oraz soli pomidzy partiami produkcyjnymi wskazuje na prawdopodobiestwo zroacutenicowanego czasu stabilnoci mikrobiologicznej poszczegoacutelnych partii produkcyjnych tych samych sortymentoacutew Ponadto w przypadku schabu surowego wdzonego w czterech sporoacuted piciu partii produkcyjnych (80) przekroczona była dopuszczalna zawarto azotanoacutew(III) w produkcie finalnym Zmienno wartoci pH nie była dua co potwierdza lepsze wyroacutewnanie kwasowoci badanych wyroboacutew

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 21

T a b e l a 1 Parametry zabiegu wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne badanych wyroboacutew misnych Parameters of smoking process and basic physical amp chemical characteristics of meat products studied

Rodzaj wyrobu

Product type

Partia produkcyjna Production

batch

pH NaCl []

Azotany(III) [mgkg]

Nitrates(III)

Temperatura wdzenia [oC]

Smoking temp[degC]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time [h]

1 516 436 14217 37 350 2 575 359 7414 36 520 3 588 413 10724 35 245 4 595 347 13762 37 235 5 590 339 12725 37 300

x 573 399 11768 364 33

SD 033 043 2781 089 11

Schab surowy Raw pork loin

V [] 570 1082 2363 245 351 1 524 231 1612 30 3 2 543 228 2617 33 52 3 554 226 5405 32 245 4 579 261 4870 32 235 5 560 290 1272 32 245

x 552 247 3155 318 31

SD 020 027 1885 11 12

Frankfurterki Frankfurters

V [] 370 1126 5976 34 391 1 537 309 7090 30 3 2 564 232 3618 33 52 3 597 262 8528 32 245 4 586 189 3957 32 235 5 598 241 5257 32 245

x 576 246 569 318 31

SD 025 043 2091 11 12

Kiełbasa polska surowa

Polish raw sausage

V [] 450 1778 3676 34 390

V ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variability coefficient x ndash warto rednia mean value SD ndash odchylenie standardowe standard deviation ndash wartoci rednie z 3 oznacze mean values of 3 measurements

O ile temperatura wdzenia charakteryzowała si bardzo mał zmiennoci to

czas wdzenia poszczegoacutelnych partii wyroboacutew był zroacutenicowany ndash wspoacutełczynniki zmiennoci wahały si od 351 do 391 Warto podkreli e temperatura wdzenia jest regulowana nastawami sterownikoacutew komoacuter i dlatego wspoacutełczynniki zmiennoci tego parametru s małe natomiast o czasie zabiegu decyduje obsługa urzdze i organizacja produkcji W kategoriach sterowania procesami jest wic

22 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

prawdopodobne ze czas wdzenia oraz peklowanie surowcoacutew mog by roacutedłem zmiennoci nadmiarowej

Na podstawie danych obroacutebki wdzarniczej poszczegoacutelnych partii wyroboacutew obliczono prognozy wzrostu i okres stabilnoci mikrobiologicznej L monocytogenes oraz E coli O157H7 i przedstawiono je w tab 2

T a b e l a 2 Szacowanie parametroacutew wzrostu Listeria monocytogenes i Eschrichia coli O157H7 w surowych wyrobach misnych podczas zabiegu wdzenia Predicting the growth parameter levels of Listeria monocytogenes and Eschrichia coli O157H7 in meat products being smoked

Rodzaj wyrobu Product

type

Seria Batch

Czas trwania lag-fazy [godz]

Lag phase duration [h]

Czas 1 generacji [godz]

Generation time [h]

Okres stabilnoci mikrobiolo- gicznej (lag-faza+czas 1 generacji)

[godz] Microbial stability time

(lag-phase + 1 generation) [h]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time

Listeria monocytogenes 1 473 32 505 350 2 75 08 83 520 3 8 09 89 245 4 63 08 71 235 5 116 11 127 300

Escherichia coli O157H7 1 253 14 267 300 2 76 08 84 520 3 95 08 103 245 4 76 07 81 235

Scha

b su

row

y R

aw p

ork

loin

5 123 09 132 245 Listeria monocytogenes

1 115 11 126 300 2 74 08 82 520 3 79 09 88 245 4 57 07 64 235 5 66 07 73 245

Escherichia coli O157H7 1 55 11 66 300 2 45 08 53 520 3 48 08 56 245 4 45 07 52 235

Fran

kfur

terk

i Fr

ankf

urte

rs

5 52 09 61 245

cd Tab 2 Listeria monocytogenes

1 143 14 57 300

pols

ka

suro

wa

Polis

h ra

w

2 59 07 66 520

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 23

3 54 07 61 245 4 42 06 48 235 5 45 06 51 245

Escherichia coli O157H7 1 82 11 93 300 2 41 07 48 520 3 44 07 51 245 4 32 06 38 235

5 38 06 44 245 Objanienia Explanatory notes Druk wytłuszczony ndash okres stabilnoci mikrobiologicznej zbliony do czasu obroacutebki wdzarniczej Bold ndash microbial stability time appearing close to the time period of smoking the products analysed

T a b e l a 3 Zmienno okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew misnych Variability of microbial stability as stated for the meat products studied

Gatunek bakterii Bacteria species Rodzaj wyrobu

Product type Parametry rozkładu

Distribution parameters Listeria monocytogenes

Escherichia coli O157H7

x [godz] [h] 175 58 SD [godz] [h] 166 05

Schab surowy Raw pork loin

V [] 949 90

x [godz] [h] 133 57 SD [godz] [h] 69 06

Frankfurterki Frankfurters

V [] 519 115

x [godz] [h] 87 55 SD [godz] [h] 21 19

Kiełbasa polska surowa

Raw Polish sausage V [] 246 357

Obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew

charakteryzowały si bardzo du zmiennoci w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych W dwoacutech przypadkach to jest w drugiej partii produkcyjnej frankfurterek oraz w drugiej partii kiełbasy polskiej surowej wyliczone okresy stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 były niemal takie same lub kroacutetsze od czasoacutew wdzenia Prognoz krzywych wzrostu Gompertza E coli O157H7 tych przypadkoacutew przedstawiono na rys 1

24 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

0

02

04

06

08

1

12

0 1 2 3 4 5 6 7Czas w dzenia [godz]

Smoking time [h]

Ska

enie

bak

teria

mi E

col

i log

[jtk

g]E

col

i con

tam

inat

ion

log[

cfu

g]

frankfurterki II partiafrankfurters II batchpolska surowa II partiaraw polish sausage II batch

Rys 1 Szacowanie krzywych wzrostu Escherichia coli O157H7 w procesie wdzenia (strzałk

zaznaczono koniec wdzenia tych partii wyroboacutew) Fig 1 Predicting the growth curves of Escherichia coli O157H7 during the smoking (the arrow

indicates that the smoking process of a particular production batch of products studies has ended)

Dua zmienno parametroacutew peklowania surowcoacutew w połczeniu ze

zroacutenicowanym czasem wdzenia sprawiaj e obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew s roacutewnie bardzo zroacutenicowane (tab 3)

Wspoacutełczynniki zmiennoci okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew wynosz od 9 do 95 (schab surowy E coli) Wskazuje to e jako mikrobiologiczna poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew mogła by potencjalnie bardzo zroacutenicowana

Połczenie roacutenych czynnikoacutew fizykochemicznych z powodzeniem moe zabezpiecza produkty przed rozwojem mikroflory chorobotwoacuterczej Jednake w rzeczywistych warunkach produkcyjnych surowych wyroboacutew misnych mog zaistnie takie wzajemne interakcje cech surowcoacutew substancji peklujcych czasu i temperatury wdzenia w wyniku ktoacuterych prawdopodobne jest zakoczenie okresoacutew lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych Dlatego szybkie i efektywne wychładzanie poprodukcyjne oraz utrzymanie cigłoci łacucha chłodniczego bdzie warunkowa bezpieczestwo mikrobiologiczne tych wyroboacutew

Wnioski

1 W rzeczywistych warunkach produkcji wdzonych surowych i peklowanych wyroboacutew misnych temp wdzenia w zakresie 30ndash37degC moe potencjalnie

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 25

doprowadzi do stworzenia warunkoacutew umoliwiajcych zakoczenie okresu lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych

2 Zakoczenie czasu lag-fazy moe wystpi w jednej na pi partii produkcyjnych dwoacutech gatunkoacutew wyroboacutew czyli w 20 ich masy produkcyjnej Sprzyja temu bdzie czas wdzenia dłuszy ni 4 godz w zastosowanej temperaturze oraz zmienno zawartoci soli i azotanoacutew(III) w surowcach uytych do produkcji badanych wyroboacutew

3 Konieczna jest poprawa jakociowej i technologicznej efektywnoci peklowania w celu zapobieenia moliwoci realnego wystpienia zagroenia mikrobiologicznego

Literatura

[1] Faith NG Yousef AE Luchansky LB Inhibition of Listeria monocytogenes by liquid smoke and isoeugenol a phenolic component found in smoke J Food Safety 1992 12 303-314

[2] Fujikawa H Kokubo Y Practical application of predictive microbiology software programs to HACCP plans J Food Hyg Soc Japan 2000 42 252-256

[3] Giffel MC Zwietering MH Validation of predictive models describing the growth of Listeria monocytogenes Int J Food Microbiol 1999 46 135-149

[4] Guerra MM McLauchlin J Bernardo FA Listeria in ready-to-eat and unprocessed foods produced in Portugal Food Microbiol 2001 18 423-429

[5] Kołoyn-Krajewska D Jałosiska-Piekowska M Załoenia zasady i przyszło prognozowania mikrobiologicznego ywno Nauka Technologia Jako 1999 4 (21) 22-23

[6] Kurko WI Chemiczne i fizykochemiczne podstawy procesu wdzenia WPLiS Warszawa 1963 [7] Leistner L Basic aspects of food preservation by hurdle technology Int J Food Microbiol 2000

55 181-186 [8] Liddell KG Escherichia coli O157H7 outbreak in central Scotland Lancet 1997 349 502-503 [9] McClure PJ Beaumont AL Shutherland JP Roberts TA Predictive modeling of growth of

Listeria monocytogenes The effects on growth of NaCl pH storage temperature and NaNO2 Int J Food Microbiol 1997 34 221-232

[10] McDonald K Sun D Predictive food microbiology for the meat industry a review Int J Food Microbiol 1999 52 1-27

[11] Mellefont LA McMeekin TA Ross T Performance evaluation of a model describing the effects of temperature water activity pH and lactic acid concentration on the growth of Escherichia coli Int J Food Microbiol 2003 82 45-58

[12] Pathogen Modeling Program manual version 40 USDA Eastern Regional Center [13] Pezacki W Przetwarzanie jadalnych surowcoacutew rzenych PWN Warszawa 1984 [14] PN-73A-82112 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci soli kuchennej [15] PN-74A-82114 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci azotynoacutew i azotanoacutew [16] Skinner GE Larkin JW Mathematical modelling of microbial growth a review J of Food Safety

1994 14 175-217 [17] Summer J Krist K The use of predictive microbiology by the Australian meat industry Int J Food

Microbiol 2002 73 363-366 [18] Tilden J Jr Young W McNamara AM A new route of transmission for Escherichia coli

infection from dry fermented salami Am J Publ Hlth 1996 86 1142-1145 [19] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing growth of Escherichia

coli O157H7 in raw ground beef J Food Protection 1996 59 1331-1335

26 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

[20] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing the growth of Listeria monocytogenes J Food Protection 1997 60 1142-1145

PREDICTING THE EFFECT OF SMOKING CONDITIONS ON THE GROWTH OF LISTERIA MONOCYTOGENES AND ESCHERICHIA COLI O157H7 IN RAW MEAT PRODUCTS

S u m m a r y

The objective of the study was to predict the effect of smoking conditions applied to smoke three types of raw meat products on the potential for Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 to grow in those products

The study was performed in a selected meat processing plant under real production conditions as existing during any regular commercial production process carried out in this plant

The study target comprised five batches of the following products being produced a raw pork loin Frankfurter sausages and a raw soft lsquoPolishrsquo sausage The following parameters of products being smoked were determined contents of salts and nitrates(III) pH and the smoking process temperatures within a range from 300C to 370C The pathogen growth levels being predicted were calculated using a Pathogen Modelling Software version 60 the calculations performed included the parameters as determined above

With regard to individual production batches of products under analysis there were stated very high variations among the following parameters characterizing the same product type in all 5 batches contents of nitrates (III) (V = 2363ndash596) contents of salts (V = 1082ndash1778) and real smoking times (V = 351ndash391) Consequently there were high differences among predicted periods of microbial stability of Escherichia coli O157H7 calculated for each individual production batch of raw pork loin (V = 9ndash95) The smoking conditions applied in this plant caused that in the case of the Polish sausages and Frankfurter sausages it was possible for the lag-phase of Escherichia coli O157H7 to end prior to the completion of the entire smoking process

Key words predictive microbiology smoking raw meat products

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 27 - 34

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU

S t r e s z c z e n i e W Polsce nie prowadzi si przemysłowej produkcji perlic rzenych ale potrzeby rynku misnego

mog si zmieni w zwizku ze zmian upodoba konsumentoacutew oraz rozszerzeniem rynkoacutew zbytu Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic Nie uwzgldniono wpływu płci gdy u młodych perlic brak jest wyranego dymorfizmu płciowego

Badania przeprowadzono na perlicach ywionych mieszankami pełnoporcjowymi bez antybiotykowego stymulatora wzrostu i odchowywanych do 18 tygodnia ycia Uboacutej ptakoacutew wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym z terminoacutew ubijano po 10 ptakoacutew okrelajc wydajno rzen procentowy udział poszczegoacutelnych mini pH oraz skład chemiczny mini piersiowych i noacuteg

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach uboju 14 16 18 tygodniu ycia wynosiła odpowiednio 1181 g 1314 g i 1373 g Wydajno rzena perlic niezalenie od ich wieku była zbliona i wahała si od 7361 do 7449 Najwikszy udział mini piersiowych udowych i podudzi stwierdzono u perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia stanowiły one odpowiednio 1766 1023 i 613 Odczyn pH mini wraz z wiekiem ptakoacutew obniał si a odczyn pH misni noacuteg był zawsze wyszy od odczynu mini piersiowych Zawarto białka ogoacutelnego w miniach piersiowych wynosiła od 2372 do 2637 a w miniach podudzi od 2104 do 2320 a zawarto tłuszczu odpowiednio od 084 do 112 i od 238 do 586 Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien by zakoczony około 14 tygodnia ycia

Słowa kluczowe wiek perlic warto rzena pH skład chemiczny jako misa

Wstp

Perlice domowe pochodz od dzikiej formy Numida meleagris L zamieszkujcej

stepowe tereny Afryki i Madagaskar Ze wzgldu na due zdolnoci adaptacyjne hodowla perlic rozpowszechniona jest w roacutenych regionach wiata W Europie wroacuted producentoacutew i konsumentoacutew misa perliczego przoduj Francja i Włochy Miso perlicze jest tam bardzo cenione ze wzgldu na wiksz o 10ndash13 zawarto białka i

Dr in K Pudyszak prof dr hab T Majewska Katedra Drobiarstwa Uniwersytet Warmisko-Mazurski ul Oczapowskiego 5 10-719 Olsztyn dr in J Pomianowski Instytut Towaroznawstwa i

28 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

mniejsz o 04ndash25 zawarto tłuszczu ni miso kurczt i indykoacutew rzenych [13] We Francji w intensywnej produkcji uzyskuje si perlice ktoacutere w 76 dniu ycia osigaj 18 kg [3]

W Polsce hodowla perlic była popularna w latach 70 i 80 XX w W tym okresie roacutewnie w naszym kraju prowadzono badania tego gatunku ptakoacutew [5 9 10] W wyniku przeprowadzonych bada opracowano program ywienia perlic w wyniku ktoacuterego 12 tygodniowe ptaki uzyskuj mas ciała ok 1 kg Obecnie nie ma zorganizowanej hodowli i reprodukcji tych ptakoacutew Nawet w chowie przydomowym ten gatunek ptakoacutew utrzymywany jest sporadycznie Hodowl mona jednak w kadej chwili odtworzy z małych populacji utrzymywanych w roacutenych regionach Polski dlatego te doskonalenie ywienia perlic jest w naszym kraju nadal przedmiotem prowadzonych bada [6 7]

Zgodnie z europejskimi standardami handlowymi na miso drobiowe dotyczcymi kryterioacutew chowu drobiu uboacutej perlic w przypadku chowu cioacutełkowego moliwy jest w 82 dniu ycia W tradycyjnym chowie z wybiegiem minimalny wiek uboju perlic wynosi 94 dni [1] Przy wyborze terminu uboju ptakoacutew powinno si uwzgldnia take warto rzen i jako misa Myasnikova [13] stwierdziła e najkorzystniejsz wydajnoci rzen oraz zawartoci mini w tuszce charakteryzuj si perlice o masie ciała 1200 g Według Baeza i wsp [2] na mas tuszki maj wpływ takie czynniki jak genotyp płe i warunki odchowu Wymienieni autorzy stwierdzili e na procentowy udział mini piersiowych w tuszce istotny wpływ ma genotyp a na zawarto tłuszczu zapasowego i skoacutery z tłuszczem podskoacuternym take płe perlic

Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiło 30 perlic chowanych na głbokiej cioacutełce Pisklta do bada pochodziły z własnych lgoacutew po rodzicach zakupionych z drobnych gospodarstw Przez cały okres odchowu ptaki ywiono do woli pełnoporcjowymi mieszankami bez antybiotykowego stymulatora wzrostu Warto pokarmow stosowanych mieszanek przedstawiono w tab 1

Uboacutej perlic wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym okresie ubijano po 10 perlic Wyboru ptakoacutew do uboju dokonywano bez uwzgldnienia płci na podstawie masy ciała stosujc schemat losowania systematycznego tak aby rednia masa ciała perlic wybranych do uboju była zbliona do redniej masy ciała wszystkich ptakoacutew w grupie Wybrane w ten sposoacuteb perlice poddawano ubojowi a nastpnie uproszczonej dysekcji okrelajc mas tuszki patroszonej mini piersiowych ud i podudzi

Kształtowania Jakoci Uniwersytet Warmisko-Mazurski pl Cieszyski 1 10-957 Olsztyn

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 29

W cigu 2 godz od uboju okrelano odczyn mini przy uyciu cyfrowego testera kwasowoci z elektrod szklan typu Eurosensor ESAgP-301 a nastpnie pobierano proacutebki mini piersiowych i udowych do oznaczania składu chemicznego Zawarto suchej masy białka surowego tłuszczu surowego i popiołu oznaczano metodami konwencjonalnymi opisanymi przez agarsk [17]

T a b e l a 1

Warto pokarmowa mieszanek stosowanych w ywieniu perlic Nutritive value of the mixtures on which guinea fowls are fed

Okres [tygodnie] Period [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

0-4 5-8 9-18 Energia metaboliczna [kcal] Metabolizable energy 2759 3117 3140

Białko ogoacutełem [] Total protein 2614 1786 1595

Włoacutekno surowe [] Crude fibre 353 314 311

Lizyna [] Lisine 170 105 092

Metionina [] Methionine 062 045 044

Metionina +cystyna [] Methionine + cystine 102 077 073

Treonina [] Threonine 099 067 059

Wap [] Calcium 125 091 089

Fosfor ogoacutelny [] Total phosphorus 096 071 067

Fosfor przyswajalny [] Assimilatable phosphorus 068 049 046

Soacuted [] Sodium 015 016 016

Chlor [] Chlorine 017 018 020

Zebrany materiał liczbowy opracowano statystycznie jednoczynnikow analiz

wariancji w układach ortogonalnych oraz testem Duncana przy uyciu programu statystycznego Stat-1 [12]

Wyniki i dyskusja

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach ubojoacutew (14 16 18 tydzie ycia) była zroacutenicowana i wynosiła 1181 g 1314 g i 1373 g (tab 2) Roacutenice midzy rednimi masami ciała były statystycznie wysoko istotne (P lt 001) Wydajno rzena niezalenie od terminu uboju była zbliona i statystycznie nieistotna (od 7361 do

30 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

7449) W 14 tygodniu ycia perlic udział zaroacutewno mini piersiowych jak i udowych oraz podudzi był statystycznie istotnie (P lt 005 P lt 001) wyszy ni u ubijanych w 16 i 18 tygodniu Łczny udział mini (piersiowych udowych i podudzi) w 14 tygodniu ycia ptakoacutew był wikszy ni w 16 i 18 tygodniu odpowiednio o 17 i 41 Według innych autoroacutew na skład tkankowy tuszek perliczych ma wpływ masa ciała oraz pochodzenie i płe perlic [2 13]

T a b e l a 2 Warto rzena tuszek perliczych Slaughter value of guinea fowlrsquos carcass

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 1181A 1314B 1373C Masa ciała [g]

Body weight v 460 738 506

x 7361 7449 7422 Tuszka patroszona [] Eviscerated caracass v 198 123 344

x 1781A 1766a 1648Bb Minie piersiowe []

Breast muscle v 396 310 1015

x 1132A 1023B 904C Minie udowe [] Thigh muscle v 510 523 1572

x 660A 613A 589B Minie podudzi [] Drumstick muscle v 662 840 896

x 3572Aa 3402Ab 3166B Minie piersiowe i noacuteg [] Breast and leg muscles v 415 217 712

x - warto rednia mean value v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variation coefficient Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001

Warto pH mini piersiowych udowych i podudzi w 14 tygodniu była

statystycznie istotnie wysza (P lt 001) ni w 16 i 18 tygodniu (tab 3) Wyjtek stanowiło pH mini udowych ktoacutere było jednakowe w 14 i 18 tygodniu Baeza i wsp [3] badajc dynamik zmian pH w miniach piersiowych perlic stwierdzili e po 15 min od uboju wynosi ono 61ndash62 i zmniejsza si do 56ndash57 po 24 h Odnotowane w badaniach własnych tendencj do zmniejszania si odczynu mini wraz z wiekiem ptakoacutew potwierdzaj badania prowadzone przez Szałkowsk i Mellera [16] na kurcztach brojlerach Take badania prowadzone na gsiach przez Batur i wsp [4] potwierdzaj wysz warto pH mini noacuteg ni mini piersiowych Jak wskazuj

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 31

badania Kiesslinga [8] nisza warto pH mini piersiowych ni noacuteg wynika z rodzaju i iloci włoacutekien miniowych

T a b e l a 3 Wpływ wieku perlic na pH mini zmierzone 2 godz po uboju Effect of the guinea fowlsrsquo age on pH of muscles measured two hours after the slaughter performed

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie

Specification Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 64A 61B 61B Minie piersiowe Breast muscles v 470 324 214

x 65 A 63 B 65 A Minie udowe Thigh muscles v 229 306 303

x 67 A 65 B 65 B Minie podudzi Drumstick muscles v 331 278 240

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

T a b e l a 4 Skład chemiczny mini piersiowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo breast muscles

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7202b 7110B 7367Aa Woda [] Water v 171 123 183

x 2553B 2637B 2372A Białko [] Protein v 441 421 435

x 102 084 112 Tłuszcz [] Fat v 3711 4948 5593

x 107 128 108 Popioacuteł [] Ash v 4394 1663 3753

Wartoci oznaczone roacutenymi literami roacuteni si od siebie a b ndash P le 005 A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B ndash P le 001

32 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

T a b e l a 5 Skład chemiczny mini udowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo thigh muscle

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7314 7193 7236 Woda [] Water v 155 274 172

x 2320A 2126B 2104B Białko [] Protein v 237 069 406

x 238B 586A 535A Tłuszcz [] Fat v 6335 3089 2628

x 130 106 125 Popioacuteł [] Ash v 1959 1295 1777

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

Skład chemiczny mini piersiowych przedstawiono w tab 4 Wiek ubijanych

perlic wpływał w sposoacuteb statystycznie istotny (P lt 005 P lt 001) na zawartoci wody i białka w miniach Minie piersiowe perlic ubijanych w 14 i 16 charakteryzowały si mniejsz zawartoci wody (o 16ndash26) i wiksz zawartoci białka (o 18ndash26) ni minie perlic ubijanych w 18 tygodniu ycia W miniach udowych stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (P lt 001) pod wzgldem zawartoci białka i tłuszczu (tab 5) Minie udowe perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia zawierały wicej białka (o 19ndash22) i mniej tłuszczu (o 30ndash35) ni minie perlic ubijanych w 16 i 18 tygodniu ycia

Sporoacuted czterech podstawowych gatunkoacutew drobiu najwiksz wartoci odywcz i dietetyczn odznacza si miso indycze [11] W badaniach własnych zawarto białka zaroacutewno w miniach piersiowych jak i udowych perlic była wysza a tłuszczu w miniach udowych nisza od stwierdzonej w badaniach prowadzonych na indykach [14]

Wnioski

1 Najlepszymi wynikami wydajnoci rzenej i procentowym udziałem mini w tuszce charakteryzowały si perlice ubijane w 14 tygodniu ycia Roacutewnie skład chemiczny mini tych ptakoacutew okazał si najkorzystniejszy Dlatego te odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien trwa około 14 tygodni

2 Minie piersiowe perlic w poroacutewnaniu z miniami udowymi cechuj si wyszym pH i wiksz zawartoci białka a mniejsz tłuszczu

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 33

Literatura

[1] Anders E Kryteria chowu drobiu w europejskich standardach handlowych na miso drobiowe Polskie Drobiarstwo 2002 1 16-18

[2] Baeza E Juin H Rebours G Constantin P Marche G Leterrier C Effect of genotype sex and rearing temperature on carcase and meat quality of guinea fowl Br Poultry Sci 2001 42 470-476

[3] Baeza E Lessire M Juin H Chartrin P Berri C Objective criteria to differentiate carcass and meat quality of label and standard guinea fowls Proceedings of XVIth European Symposium on the Quality of Poultry Meat France 2003 pp 393-400

[4] Batura J Karpiska M Bojarska U Warto odywcza i technologiczna misa czterech rodoacutew dowiadczalnych gsi Zesz Nauk Przeg Hod 1998 36 357-366

[5] Faruga A Puchajda H Wpływ niektoacuterych zabiegoacutew hodowlanych na wyniki tuczu młodych perlic Med Wet 1976 7 426-428

[6] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Poroacutewnanie kilku wariantoacutew recepturowych mieszanek paszowych stosowanych w odchowie perlic rzenych Rocz Nauk Zoot 2002 16 Supl 205-210

[7] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Choice feeding for laying guinea fowl in free range system Proceedings of 14th Eur Symp Poult Nutr Lillehammer Norway 2003 pp 245-246

[8] Kiessling K H Muscle structure and function in the goose quail pheasant guinea hen and chicken Comp Biochem Physiol 1977 57B 287-292

[9] Mazanowski A Mazanowska K Faruga A Ocena pełnoporcjowych mieszanek paszowych dla perlic brojleroacutew Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 85-94

[10] Mazanowski A Szukalski G Faruga A Okrelenie przydatnoci mieszanek z ograniczonym udziałem białka w ywieniu młodych perlic Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 119-132

[11] Michalik D Poroacutewnanie wykorzystania paszy przez roacutene gatunki młodych ptakoacutew rzenych Acta Acad Agricult Tech Olst Zootechnica 1994 39 Supl C

[12] Mikołajczak J STST 1 Wyd ART Olsztyn 1992 [13] Myasnikova O Meat qualities of guinea fowl of Zagorskaya Belogrudaya breed Procedings of the

XIII European Symposium on the Quality of Poultry Meat Pozna 1997 pp 247-249 [14] Puchajda H Faruga A Kłosowska D Batura J Meller Z Warto odywcza i technologiczna

misa indyczek rzenych roacutenego pochodzenia Zesz Nauk Przeg Hod 1999 45 463-470 [15] Sauvier B Plouzeau M Technical and economical aspects of guinea fowl production in the world

Proceedings Worldrsquos Poultry Congress Amsterdam 1992 pp 319-324 [16] Szałkowska H Meller Z Wady PSE i DFD w misie kurczt brojleroacutew Zesz Nauk Przeg Hod

1998 36 343-348 [17] agarska Z wiczenia z analizy ywnoci Wyd UWM Olsztyn 2003

SLAUGHTER VALUE AND MEAT QUALITY OF GUINEA FOWLS SLAUGHTERED

AT A DIFFERENT AGE

S u m m a r y Slaughter guinea fowl are not produced in Poland on an industrial scale but the demands of the meat

market can change at any time to meet consumer demand or in reaction to expanding markets The objective of the study was to determine the effect of age of the birds on slaughter yield and their meat quality No effect of the birdrsquos gender was included as young guinea fowls showed no distinct sexual dimorphism

34 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

The study involved guinea fowl fed on full-portion mixtures containing no antibiotic growth stimulator the birds were reared up to the 18th week of life The bird slaughter was performed on week 14 16 and 18 of life and 10 birds were slaughtered in each of the three terms and at the same time the following factors were determined slaughter yield composition pH and chemical composition of breast and leg muscles

Mean weights of the guinea fowl bodies were 1181 g 1314 g and 1373 g respectively in the subsequent slaughter terms 14 16 and 18 weeks of life The slaughter yields of the guinea fowls regardless of their ages were similar and ranged from 7361 to 7449 The guinea fowls slaughtered on week 14 of life had the highest per cent contents of breast thigh and leg muscles they were 1766 1023 and 613 respectively The pH of muscles decreased with bird age and pH of leg muscles was always higher than pH of breast muscles The content of total protein in breast muscles ranged from 2372 to 2637 and in the leg muscles from 2104 to 2320 The fat content ranged from 084 to 112 and from 238 to 586 respectively The results of this study indicate that the slaughter guinea fowl rearing period should be completed on approximately week 14 of life

Key words age of guinea fowls slaughter value pH chemical composition meat quality

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 35 ndash 47

GRAYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu

scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych Weryfikacji dokonano poprzez ocen tekstury i właciwoci reologicznych majonezoacutew niskotłuszczowych otrzymanych na bazie maltodekstryn Stwierdzono e maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej przy czym obserwuje si zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia hydrolizy Na właciwoci powierzchniowe maltodekstryn pozytywnie wpływa zastpienie tradycyjnego procesu produkcyjnego hydroliz prowadzon w ekstruderze Pomimo stwierdzonej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania Natomiast w układach złoonych jakimi s majonezy niskotłuszczowe wykazuj zroacutenicowane oddziaływanie w stosunku do badanych białek W konsekwencji majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury oraz właciwoci reologicznych w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia Pomimo obserwowanego zroacutenicowania właciwoci badane majonezy pod wzgldem reologicznym stanowi płyny rozrzedzane cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

Słowa kluczowe maltodekstryny ekstruzja właciwoci powierzchniowe emulsje majonezy tekstura właciwoci reologiczne

Wprowadzenie

Maltodekstryny ndash produkty niepełnej hydrolizy skrobi znajduj szerokie zastosowanie w produkcji ywnoci S uywane jako neutralne wypełniacze noniki składniki stabilizujce i teksturotwoacutercze Szczegoacutelne znaczenie maj maltodekstryny jako funkcjonalne składniki układoacutew emulsyjnych gdy niejednokrotnie mog by

Dr hab in G Lewandowicz prof dr hab W Grajek mgr in W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im ACieszkowskiego ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna dr hab in Krystyna Prochaska Instytut Technologii i Inynierii Chemicznej Politechnika Poznaska Pl M Skłodowskiej-Curie Pozna

36 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

stosowane jako zamienniki tłuszczu [11] Produkcja maltodekstryn moe odbywa si z uyciem roacutenego typu enzymoacutew co implikuje zroacutenicowanie strukturalne otrzymanych produktoacutew a co za tym idzie zroacutenicowanie właciwoci fizykochemicznych i uytkowych [5 10] Dodatkowym roacutedłem zroacutenicowania właciwoci maltodekstryn moe by zastosowanie alternatywnych procesoacutew technologicznych takich jak np ekstruzja [3 5] Przydatno roacutenorodnych produktoacutew spoywczych w tworzeniu układoacutew emulsyjnych była tradycyjnie oceniania na podstawie okrelenia zdolnoci emulgujcej trwałoci emulsji jak roacutewnie poprzez ocen cech sensorycznych i reologicznych [9 11] Badania aktywnoci powierzchniowej w układach płynpłyn powszechnie wykorzystywane przy opisie właciwoci surfaktantoacutew nie były dotychczas stosowane do oceny produktoacutew spoywczych

Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiły skrobia ziemniaczana Superior Standard produkcji WPPZ w Luboniu maltodesktryny produkcji SPPZ w Łobzie gluten pszenny produkcji ZPZ w Niechlowie oraz skrobia modyfikowana (E 1422) bdquoAdanet CSrdquo produkcji Centralnego Laboratorium Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu Do otrzymywania majonezoacutew uyto oleju rzepakowego oraz niezbdnych handlowych produktoacutew spoywczych

Ekstruzyjn hydroliz enzymatyczn prowadzono za pomoc handlowych preparatoacutew enzymatycznych firmy Novo Nordisk (Dania) tj termostabilnej -amylazy bakteryjnej (produkowanej przez modyfikowane szczepy Bacillus) o nazwie handlowej Termamyl S oraz bakteryjnej -amylazy (produkowanej przez wyselekcjonowane szczepy Bacillus amyloliquefaciens) o nazwie handlowej BAN 480 L Skrobi ziemniaczan nawilano wodnym roztworem enzymoacutew do wilgotnoci 35 Proces prowadzono w mieszarce w temp 25degC w czasie 05 h w celu ujednolicenia mieszaniny Tak przygotowany materiał poddawano ekstruzji w czterosekcyjnym ekstruderze dwulimakowym Krupp Werner amp Pfleinderer typ ZSK 25P82 Zastosowano roacutene warunki procesu w zalenoci od enzymu i tak Termamyl S ndash 07 mlkg ss skrobi prdko limaka 40 obrmin BAN 480 L ndash 10 mlkg ss skrobi prdko limaka 60 obrmin Temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera wynosiła 20 100 120 i 140degC W dalszej czci tekstu uyto nastpujcych okrele maltodekstryna ekstruzyjna T (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu Termamyl S) oraz maltodekstryna ekstruzyjna B (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu BAN 480L)

Zawarto suchej substancji skrobi oraz maltodekstryn oznaczano zgodnie z PN-78A-74701 [7]

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 37

Warto roacutewnowanika glukozowego DE okrelano zgodnie z PN-EN ISO 53772001 [8]

Napicie powierzchniowe i midzyfazowe oznaczano metod odrywania piercienia du Noya za pomoc tensiometru K12 firmy Krss (Niemcy) Badania prowadzono w temp 210oC Jako modelow faz olejow zastosowano toluen Badane roztwory wodne zawierajce od 10-3 do 1 analizowanych maltodekstryn uzyskiwano drog kolejnych rozciecze Zdolno obniania napicia powierzchniowego jak i midzyfazowego badanych pochodnych scharakteryzowano za pomocy wybranych parametroacutew adsorpcji zestawionych w tab 1 i 2 wyznaczonych w oparciu o wartoci wspoacutełczynnikoacutew izotermy Szyszkowskiego zastosowanej do aproksymacji danych eksperymentalnych [1]

Zdolno emulgujc i trwało termiczn emulsji oznaczano zmodyfikowan metod opracowan przez Yasamatsu i wsp [13] W tym celu 70 g maltodekstryny rozpuszczano w 100 ml wody destylowanej nastpnie stopniowo dodawano 100 ml oleju i miksowano układ przy uyciu miksera Ultrathurax IKA (Niemcy) z prdkoci 6000 obrmin w cigu 2 min W przypadku badania glutenu 70 g proacutebki rozpuszczano w roztworze 10 ml octu spirytusowego o steniu 10 i 90 ml wody Otrzyman emulsj poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Aktywno emulgujc [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu W celu oznaczenia trwałoci termicznej emulsji przygotowan jak wyej emulsj ogrzewano w łani wodnej w temp 80oC przez 30 min Nastpnie schładzano pod strumieniem zimnej wody w cigu 15 min Cało łagodnie mieszano za pomoc bagietki i poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Trwało termiczn emulsji [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu Pomiary powtarzano trzykrotnie nastpnie obliczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Majonezy sporzdzano w porcjach po 300 g wg nastpujcej receptury olej ndash 1500 g Adanet CS ndash 90 g maltodekstryna ndash 90 g cukier ndash 90 g soacutel ndash 30 g benzoesan sodu 06 g ocet 10-procentowy ndash 12 g musztarda ndash 60 g oacutełtko jaja ndash 18 g lub zamiennie gluten 90 g Cało uzupełniano wod do 300 g Z maltodekstryny cukru skrobi modyfikowanej soli oraz benzoesanu sodu sporzdzano such mieszank ktoacuter przy intensywnym mieszaniu wsypywano do wody Po utworzeniu kleiku dodawano oacutełtko i musztard a nastpnie przy wolnym mieszaniu 23 oleju Zwikszajc obroty mieszadła dodawano na przemian ocet i reszt oleju W przypadku majonezu na bazie glutenu najpierw gluten wsypywano do wody przy cigłym mieszaniu a nastpnie dodawano ocet i musztard Nie przerywajc mieszania dodawano powoli mieszank suchych składnikoacutew Po utworzeniu kleiku dodawano roacutewnie powoli przy wolnym mieszaniu 23 oleju a nastpnie zwikszano obroty mieszadła i dodawano reszt oleju

38 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Badanie tekstury majonezoacutew prowadzono przy uyciu teksturometru TAXT2 firmy Stable Micro Systems (Wielka Brytania) z zastosowaniem nastpujcych parametroacutew pomiaru głowica 5 kg sensor walcowy o rednicy 200 mm głboko penetracji 40 mm szybko opadania sensora przed testem 10 mms w trakcie testu 05 mms po tecie 10 mms czas pomidzy jednym a drugim cyklem pomiarowym 5 s temp 20oC W badaniach stosowano trzykrotne powtoacuterzenia pomiaroacutew nastpnie wyznaczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Badanie właciwoci reologicznych majonezu prowadzono za pomoc reometru RheoStress 1 firmy Haake (Niemcy) w temp 20oC w układzie pomiarowym stoek ndash płytka C6010 Ti Badania prowadzono w zakresie szybkoci ktowej od 01 rads do 10 rads Wyznaczano moduł sprystoci moduł plastycznoci kt przesunicia fazowego oraz lepko zespolon Do opisu zalenoci lepkoci zespolonej od prdkoci cinania wykorzystano roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa W celu wyznaczenia przedziału liniowej lepkosprystoci badanych majonezoacutew okrelano zaleno modułu sprystoci od zmieniajcej si w zakresie od 0 do 5 amplitudy drga o czstotliwoci 1 Hz Za warto optymaln do bada przyjto amplitud 005

Wyniki i dyskusja

Maltodekstryny wykazywały aktywno powierzchniow w układzie wodapowietrze oraz wodaolej przy czym zdolno obniania napicia powierzchniowego na granicy faz płynpłyn zaleała od stopnia ich hydrolizy i metody otrzymywania W przypadku maltodekstryn handlowych (rys 1) obserwowano zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne (rys 2) wykazywały silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

Swobodna energia adsorpcji w układzie wodapowietrze handlowych preparatoacutew malała wraz ze wzrostem wartoci DE (tab 1) Natomiast w układzie wodaolej wzrostowi stopnia hydrolizy tj rosncej wartoci DE towarzyszył wyrany wzrost stenia powierzchniowego w warstwie adsorpcyjnej

Pomimo wykazanej wyej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryn emulsje utworzone z ich roztworoacutew i oleju ulegały natychmiastowemu rozwarstwieniu po zakoczeniu mieszania układu Wynika std e niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania maltodekstryny nie maj zdolnoci emulgujcej Badane preparaty białkowe czyli oacutełtko jaja i gluten pszenny wykazuj wysok aktywno emulgujc (tab 2) Naley podkreli e emulsje utworzone z uyciem glutenu wykazuj znacznie wysz trwało termiczn ni emulsje na bazie oacutełtka jaja kurzego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 39

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

DE= 49

DE= 49

DE=85DE=188

DE= 49

DE=85

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

e te

nsio

n [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

wodatoluen

wodapowietrze

DE=188

Rys 1 Aktywno powierzchniowa handlowych maltodekstryn w układzie wodapowietrze i

wodatoluen Fig 1 Surface activity of commercial maltodextrines in a waterair and a watertoluene system

Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn

wykazywały znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia (tab 2) Majonezy zawierajce gluten miały wiksz twardo od zawierajcych oacutełtko jaja Rodzaj maltodekstryny w mniejszym stopniu wpływał na ten parametr majonezu

40 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

1

2

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

ial t

ensi

on [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

1

wodapowietrze

wodatoluen

2

Rys 2 Aktywno powierzchniowa maltodekstryn esktruzyjnych w układzie wodapowietrze i

wodatoluen (1 minus maltodekstryna T 2 minus maltodekstryna B) Fig 2 Surface activity of extrusion maltodextrines in the waterair and watertoluene systems

(1minusmaltodextrine T 2 minus maltodextrine B)

Od powyszej reguły odbiegały majonezy sporzdzone na bazie glutenu i maltodekstryny ekstruzyjnej B ktoacuterych twardo była wyjtkowo mała Przywieralno majonezoacutew roacutewnie wykazywała znacznie zroacutenicowanie zwizane z rodzajem uytych surowcoacutew Najwysz przywieralnoci charakteryzowały si majonezy wytworzone na bazie glutenu oraz maltodekstryn handlowych natomiast zdecydowanie niskie wartoci przywieralnoci wykazały majonezy w przypadku ktoacuterych uyto maltodekstryny ekstruzyjnej B Sprysto była tym parametrem tekstury ktoacutery wykazywał zdecydowanie najmniejsze zroacutenicowanie i w przypadku wikszoci majonezoacutew zawierał si w granicach 092ndash095 Wyjtek stanowił majonez wytworzony z udziałem oacutełtka jaja i maltodesktryny ekstruzyjnej B ktoacuterego elastyczno wynosiła 099 Roacutewnie pozostałe parametry tego wyrobu tj gumiasto i

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 41

spoisto odbiegały od wartoci ktoacuterymi charakteryzowały si pozostałe majonezy przy czym naley zauway e w przypadku gumiastoci była to warto najmniejsza natomiast w przypadku spoistoci najwiksza

T a b e l a 1 Parametry adsorpcji maltodekstryn handlowych oraz ekstruzyjnych Adsorption parameters of commercial and extrusion maltodextrines

Parametry adsorpcji Adsorption parameters

Wodapowietrze Waterair

Wodaolej Watertoluene

Maltodekstryna Maltodextrine

middot106 molm2

-13Gads

kJmol middot106 molm2

-13Gads kJmol

Handlowa Commercial

DE = 49 0639 1871 0165 1843

Handlowa Commercial

DE = 85 0751 2095 0237 1638

Handlowa Commercial DE = 188

0424 4032 0447 1729

Ekstruzyjna T Extrusion T

0781 213 0250 2325

Ekstruzyjna B Extrusion B

0866 2041 0408 1703

Objanienia Explanatory notes wartoci przeliczono na zawarto moli anhydroglukozy the values were converted into a content of anhydroglucose moles minus13Gads ndash swobodna energia adsorpcji free energy of adsorption ndash nadmiar powierzchniowy na nasyconej granicy faz surface excess at the saturated interface

Poroacutewnujc parametry tekstury majonezoacutew (tab 3) z właciwociami

reologicznymi (rys 3ndash5 tab 4) dowiedziono e nie jest moliwe znalezienie prostej korelacji pomidzy tymi wielkociami Analiza matematyczna przebiegu zmiennoci zalenoci lepkoci zespolonej majonezoacutew od szybkoci cinania wykazała e charakteryzuj si one we wszystkich przypadkach właciwociami płynoacutew rozrzedzanych cinaniem (rysunkoacutew nie przytoczono) Potwierdza to wysoka korelacja wzmiankowanych krzywych z empirycznym roacutewnaniem Ostwalda de Waelersquoa (tab 4) Roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa było ju wczeniej stosowane do opisu właciwoci reologicznych napojoacutew mlecznych oraz wodnych roztworoacutew hydrokoloidoacutew [6 12] Zmienno parametru K w roacutewnaniu Ostwalda de Waelersquoa oraz przebieg krzywych zalenoci modułoacutew sprystoci i plastycznoci od szybkoci cinania wskazuje natomiast na istotne roacutenice w oddziaływaniach pomidzy badanymi

42 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

T a b e l a 2

Zdolno emulgujca oraz trwało termiczna emulsji badanych białek Emulsifying activity and emulsion stability of investigated protein substances

Substancja badana Substance investigated

Aktywno emulgujca [] Emulsifying activity []

Trwało termiczna emulsji [] Thermal stability of emulsions

[] oacutełtko jaja Egg yolk

499 plusmn 03 250 plusmn 00

Gluten pszenny Wheat gluten

500 plusmn 00 499 plusmn 03

T a b e l a 3 Parametry tekstury badanych majonezoacutew Texture parameters of mayonnaises

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

Twardo Hardness

[N]

Przywieralno Adhesiveness

[Ns]

Sprysto Springiness

Gumiasto Gumminess

[N]

Spoisto Cohesiven

ess oacutełtko

jaja Egg yolk

handlowa commercial DE=9

021 plusmn 005 -16 plusmn 04 093 plusmn 00 015 plusmn 004 071 plusmn 004

oacutełtko jaja

Egg yolk

handlowa commercial DE=25

019 plusmn 002 -15 plusmn 01 093 plusmn001 014 plusmn 001 074 plusmn 002

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

023 plusmn 008 -18 plusmn 07 094 plusmn 002 016 plusmn 005 071 plusmn 003

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

009 plusmn 000 -027 plusmn 007 099 plusmn 000 007 plusmn 000 081 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=9 031 plusmn 008 -23 plusmn 01 093 plusmn 001 021 plusmn 005

069 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=25 028 plusmn 005 -21 plusmn 01 092 plusmn 000 019 plusmn002

069 plusmn 002

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

016 plusmn 002 -11 plusmn 02 095 plusmn 000 012 plusmn 003 077 plusmn 007

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

013 plusmn 000 -077 plusmn 005 095 plusmn 000 010 plusmn 002 075 plusmn 005

maltodekstrynami i białkami W szczegoacutelnoci zwracaj uwag skrajnie roacutene wartoci modułoacutew sprystoci majonezoacutew sporzdzonych z udziałem maltodekstryny ekstruzyjnej B (rys 3) Parametry te w przypadku majonezu zawierajcego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 43

maltodekstryn ekstruzyjn B i oacutełtko wykazywały najwysze wartoci a w przypadku majonezu na bazie glutenu ndash najnisze Maltodekstryny handlowe generalnie wykazywały wysze wartoci modułoacutew zaroacutewno sprystoci jak i plastycznoci w produktach o niszym DE = 9 ni wyszym DE = 25 stopniu scukrzenia W przypadku maltodesktryny ekstruzyjnej T wartoci modułoacutew zaroacutewno plastycznoci jak i sprystoci były wysze w majonezach przyrzdzonych na bazie oacutełtka

T a b e l a 4

Parametry roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa = Kn Ostwald de Waele = Kn equation parameters

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

K n r

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=9 700 012 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=25 496 015 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

990 016 09998

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

1283 019 09998

Gluten handlowa

commercial DE=9

840 020 09999

Gluten handlowa

commercial DE=25

534 013 09999

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

620 014 09999

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

330 014 1000

44 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł s

pr

ysto

ci

Sto

rage

mod

uldu

s [P

a]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 3 Moduł sprystoci majonezoacutew Fig 3 Storage modulus of mayonnaises

0

50

100

150

200

250

300

350

400

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł p

last

yczn

oci

Loss

mod

ulus

[Pa]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 4 Moduł plastycznoci majonezoacutew Fig 4 Loss modulus of mayonnaises

Hipotez o roacutenym wzajemnym oddziaływaniu badanych maltodekstryn i białek potwierdza analiza zmiennoci kta przesunicia fazowego Na rys 5 widoczne s dwa pki krzywych przynalenych do majonezoacutew przyrzdzonych na bazie oacutełtka (znaczniki puste) i glutenu (znaczniki wypełnione) Wartoci kta przesunicia fazowego w przypadku majonezoacutew na bazie oacutełtka s prawie stałe oscyluj w

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 45

granicach 10ndash13deg i nie wykazuj tendencji zaroacutewno malejcej jak i rosncej wiadczy to e majonezy te s płynami lepkosprystymi o zaznaczonej przewadze właciwoci sprystych W przypadku majonezoacutew na bazie glutenu ze wzrostem szybkoci cinania obserwowano wzrost kta przesunicia fazowego od 9deg do 15deg Wskazuje to na fakt e przy wyszych prdkociach cinania majonezy te trac właciwoci spryste i upodabniaj si do cieczy

9

10

11

12

13

14

15

16

17

01 1 10

Szybko k towa Radial speed [rads]

K

t prz

esun

ici

a fa

zow

ego

Pha

se a

ngle

[deg]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 5 Kt przesunicia fazowego majonezoacutew Fig 5 Phase angle of mayonnaises

Wnioski

1 Maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej

2 Maltodekstryny handlowe wykazuj zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne wykazuj silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

3 Maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody ich otrzymywania

4 Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia

5 Badane majonezy pod wzgldem reologicznym s płynami rozrzedzanymi cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

6 Maltodesktryny w układzie emulsyjnym majonezu niskotłuszczowego wykazuj zroacutenicowane właciwoci funkcjonalne w zalenoci od uytego białka

46 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Prac zrealizowano w ramach grantu zamawianego KBN nr PBZKBN021P069913 oraz prac własnych PP nr BW 3z1182004

Literatura

[1] Chattoraj DK Birdi KS Adsorption and the Gibbs Surface Excess Plenum Press New York 1984 [2] Czermiski JB Iwasiewicz A Paszek Z Sikorski A Metody statystyczne dla chemikoacutew PWN

Warszawa 1986 [3] Govindasamy S Campanella OH Oates C G Enzymatic hydrolysis and saccharification

optimisation of sago starch in a twin-screw extruder J Food Eng 1997 32 427-446 [4] Krzyaniak W Białas W Olesienkiewicz A Jankowski T Grajek W Characteristics of

oligosaccharides produced by enzymatic hydrolysis of potato starch using mixture of pullulanases and alpha-amylases Elect J Pol Agric Univ Food Sci Techn 2003 wwwejpaumediaplseriesvolume6issue2

[5] Krzyaniak W Olesienkiewicz A Białas W Słomiska L Jankowski T Grajek W Charakterystyka chemiczna maltodekstryn o małym roacutewnowaniku glukozowym otrzymywanych przez hydroliz skrobi ziemniaczanej za pomoc alfa-amylaz Acta Sci Pol Technologia Alimentaria 2003 2 5-15

[6] Oerther S Payan E Lapicque F Presle N Hubert P Muller S Netter P Lapicque F Hyaluronate-alginate combination for the preparation of new biomaterials investigation of the behaviour in aqueous solutions Biochim Biophys Acta (BBA)General Subject 1999 1426 185-194

[7] PN-78A-74701 Hydrolizaty skrobiowe Metody bada [8] PN-EN ISO 53772001 Produkty hydrolizy skrobi Oznaczanie siły redukujacej i roacutewnowanika

glukozowego Metoda stałego miana Lanersquoa i Eynone [9] Robins MM Watson AD Wilde PJ Emulsions ndash creaming and rheology Curr Opin in Colloid

amp Interface Science 2002 7 419-425 [10] Słomiska L Enzymatyczne metody transformacji skrobi Przem Spo 1995 12 472-475 480 [11] Słomiska L Wglowodanowe zamienniki tłuszczu Przem Spo 1999 12 12-15 [12] Yanes M Duraacuten L Costell E Effect of hydrocolloid type and concentration on flow behaviour and

sensory properties of milk beverages model systems Food Hydrocolloid 2002 16 605-611 [13] Yasamatsu K Sawada K Moritaka S Misaka M Toda J Wada T Ishii K Whipping and

emulsyfying properties of soyebean products Agr Biol Chem 1972 36 719-727

FUNCTIONAL PROPERTIES OF MALTODEXTRINES IN EMULSION SYSTEMS

S u m m a r y

The objective of this work was to determine surface properties of maltodextrines having a various

saccharification degree and obtained using different technological processes Furthermore this work

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 47

aimed at verifying the functionality of maltodextrines in emulsion systems by determining the rheological properties and the texture of low fat mayonnaises prepared from these maltodextrines

It was found that both in waterair and wateroil systems maltodextrines demonstrate surface activity which is observed to increase with the rise of the hydrolysis degree Replacing the traditional process of production by a hydrolysis carried out in extruder has a positive effect on surface properties of maltodextrines Despite the a surface activity stated maltodextrines do not show any emulsifying abilities regardless of the saccharification degree and production method However they exhibit a varied effect on the examined proteins in such complex systems as low fat mayonnaises As a consequence mayonnaises made on the basis of different proteins and maltodextrines show a considerable diversity of their universal texture profile parameters and rheological properties depending on the components used to prepare them In spite of the observed diversity of properties examined mayonnaises constitute pseudoplastic fluids in respect of rheological properties and their viscosity could be described by means of the Ostwald de Waelersquos empirical equation Key words maltodextrines extrusion surface properties emulsion mayonnaises texture rheological properties

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 48 -62

WOJCIECH KRZYANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ POŁCZONEJ

Z PROCESEM EKSTRUZJI

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej

połczonej z procesem ekstruzji Do hydrolizy uyto nastpujcych preparatoacutew enzymatycznych α-amylazy bakteryjnej Termamyl S

Ban 480L oraz α-amylazy grzybowej Fungamyl 800L Pocztkowo wykonano dowiadczenia majce na celu dobranie parametroacutew pracy ekstrudera zapewniajcych dostateczne skleikowanie skrobi Regulowano temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera oraz obroty elementoacutew roboczych Stwierdzono e dopiero temperatura powyej 100degC zapewniała dostateczne skleikowanie skrobi Sprawdzono czy w zastosowanych warunkach ekstruzji enzymy zachowuj swoj hydrolityczn aktywno Stwierdzono wzrost wielkoci wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi Do dalszych ekstruzji wybrano enzymy o najwikszej termoodpornoci czyli Termamyl S oraz Ban 480 L Okrelono wpływ szybkoci obrotoacutew limakoacutew w zakresie 40ndash60 obrmin oraz wilgotnoci pocztkowej skrobi od 32 do 40 na roacutewnowanik glukozowy (DE) i cinienie osmotyczne badanych preparatoacutew Okrelono take skład chemiczny tych preparatoacutew Badania wykazały e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej i do uzyskania produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Słowa kluczowe ekstruzja skrobia ziemniaczana hydroliza enzymatyczna α-amylaza

Wstp

Ekstruzja jest rodzajem cinieniowego ekspandowania produktu Polega na gwałtownym powikszeniu objtoci czstki na skutek jej szybkiego podgrzania do temperatury niezbdnej do zamiany wody w par [8]

Prowadzi to do zwikszenia cinienia wewntrz czstki a nastpnie do jej rozerwania i rozdcia na skutek braku moliwoci swobodnego odparowania Jest to roacutewnie proces termoplastycznego wytłaczania surowca poddanego wczeniej obroacutebce mechanicznej [17]

Mgr in W Krzyaniak prof dr hab T Jankowski prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 49

Głoacutewn cz robocz ekstrudera stanowi komora cinieniowo-termiczna z ruchomym wałem zwanym potocznie limakiem Ze wzgldu na ich liczb ekstrudery dzieli si na jedno lub dwulimakowe W nowoczesnych maszynach proces ekstruzji oraz jego parametry s sterowane komputerowo [5 21]

W czasie ekstruzji nawilonej skrobi dochodzi do jej skleikowania i czciowej hydrolizy [12 26] Zalet tego procesu jest kroacutetkie działanie temperatury i moliwo dokładnego regulowania jego parametroacutew [18] Ekstruzja wpływa na wzrost rozpuszczalnoci skrobi w temperaturze otoczenia pod warunkiem poddania jej działaniu sił cinajcych w temp powyej 110degC Wraz ze wzrostem temp ekstruzji w zakresie od 90 do 210degC maleje take gsto produktu i zwiksza si zdolno wizania wody przez zmodyfikowan skrobi [18] W wyniku ochłodzenia płynna skrobia traci ciepło wraz z uchodzc par wodn Materiał staje si twardszy mniej plastyczny i traci swoj elastyczno na skutek tworzenia si elu skrobiowego Powstaje niejednorodna porowata struktura o wytrzymałoci zalenej od szybkoci ochładzania produktu [12] Właciwoci ekstrudatu zale roacutewnie od składu chemicznego surowca skrobiowego głoacutewnie proporcji midzy amyloz i amylopektyn oraz od zawartoci lipidoacutew [1 16 23]

Enzymy amylolityczne działaj wyłcznie na skrobi skleikowan [24] W zawiesinach wodnych skrobi hydroliza enzymatyczna zachodzi ju w temp ok 60ndash80ordmC jednak przebiega ona z niewielk szybkoci ze wzgldu na niepełne upłynnienie skrobi ktoacutere wymaga ogrzania do temp powyej 100ordmC najlepiej 140ordmC [22] Badania nad enzymami amylolitycznymi majcymi zastosowanie w przemysłowym przetwoacuterstwie skrobi s obecnie nastawione zaroacutewno na poszukiwanie naturalnych roacutedeł termoodpornych enzymoacutew jak i na modyfikacje ju znanych amylaz poprzez ukierunkowane mutacje lub te chemiczne modyfikacje tych białek [3 20] W literaturze wykazano moliwo obroacutebki hydrotermicznej skrobi z jednoczesnym działaniem enzymoacutew co umoliwiło otrzymanie produktoacutew o ograniczonym zakresie hydrolizy charakteryzujcych si niskim roacutewnowanikiem glukozowym DE [4 7 10 15 25] Osigane to jest dziki kroacutetkiemu działaniu obu czynnikoacutew Parametrami ekstrudera umoliwiajcymi regulacj stopnia hydrolizy skrobi s obroty elementu roboczego regulujce czas hydrolizy oraz temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach [5 9] Dodatkowo duy wpływ na proces ma zawarto wody w surowcu przeznaczonym do ekstruzji oraz termoodporno i ilo uytego enzymu [11] Wykorzystanie ekstruzji jako metody przygotowania skrobi do hydrolizy moe umoliwi uzyskanie maltodekstryn odznaczajcych si nowymi właciwociami reologicznymi i teksturotwoacuterczymi [23]

Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej podczas procesu ekstruzji

50 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Materiał i metody bada

Skrobia ziemniaczana

Substratem uytym do ekstruzji była skrobia ziemniaczana Superior wyprodukowana w Zakładach Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu o zawartoci suchej masy 898

Enzymy

Do bada zastosowano nastpujce preparaty enzymatyczne produkowane przez Novozymes Dania bull Termamyl Supra ndash mieszanina wyjtkowo stabilnych bakteryjnych α-amylaz (4-

glukanohydrolaza-α-14-glukanu) produkowanych przez genetycznie zmodyfikowane szczepy z rodzaju Bacillus Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 120 KNUg a optymalna temp działania 105degC

bull Ban 480 ndash α-amylaza bakteryjna (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Bacillus amyloliquefaciens Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 480 KNUg a optymalna temp działania 85degC

bull Fungamyl 800L α-amylaza grzybowa (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Aspergillus oryzae Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 800 FNUg a temp działania 65degC

Ekstruzja

Ekstruzj skrobi połczon z jednoczesn hydroliz enzymatyczn prowadzono w ekstruderze dwulimakowym ZSK 25 WLE firmy Krupp Werneramp Pfleinderer GMBH Po uwzgldnieniu suchej masy materiał nawilano wod destylowan do odpowiedniej wilgotnoci i mieszano w mieszarce laboratoryjnej w celu ujednolicenia materiału Do wody wprowadzano odmierzon dawk preparatu enzymatycznego Nawilon skrobi z preparatem enzymatycznym ekstrudowano w warunkach przedstawionych w tab 1 Produkt powstały w procesie ekstruzji suszono w temp 60ordmC przez 24 godz w suszarce z obiegiem powietrza a nastpnie mielono do postaci proszku

Oznaczanie DE

Roacutewnowanik glukozowy DE oznaczano metod jodometryczn według PN-78A-74701

Oznaczanie cukroacutew metod HPLC

Zawarto cukroacutew w hydrolizatach oznaczano za pomoc chromatografii cieczowej (HPLC) Wykonano analiz ilociow obecnoci cukroacutew wyszych i cukroacutew zawierajcych od jednego do omiu monomeroacutew Parametry oznaczenia kolumna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 51

Aminex HPX-42A o wymiarach 300 times 78 mm oraz detektor refraktometryczny IR Prdko elucji 06 ml wodymin w temp 70degC Na kolumn jednorazowo nanoszono 20 microl odpowiednio rozcieczonej proacuteby uprzednio przefiltrowanej przez sczki z porami wielkoci 045 microm (Millex HA) w celu usunicia ewentualnych zanieczyszcze

T a b e l a 1

Warianty procesu ekstruzji Variants of the extrusion process

Temperatura Temperature [˚C]

Warianty procesu

Variants of the process

Sekcja 1 Section 1

Sekcja 2 Section 2

Sekcja 3 Section 3

Głowica Die

Szybko limakoacutew [obrmin]

Screw speed [rpm]

Wariant I Variant I

24 110 110 120 85

Wariant II Variant II

24 70 70 50 80

Oznaczanie rozpuszczalnoci ogoacutelnej

Do kolby stokowej o poj 250 ml wsypywano 10 g szklanych perełek dodawano 100 ml wody destylowanej o temp 40degC oraz 64 g produktu Tak przygotowan proacuteb intensywnie mieszano przez 30 min w łani wodnej o temp 60degC Nastpnie 50 ml proacuteby wirowano przez 10 min przy obrotach 210 times g Po odwirowaniu pobierano 5 ml supernatantu i przenoszono do wywaonego naczyka wagowego ze spiralnie zwinitym paskiem bibuły Tak przygotowan proacuteb suszono do stałej masy w temp 100degC Rozpuszczalno ogoacuteln obliczono z roacutewnania

[]100a)w100)(mm(

100)Va)(mm(R

12

13 sdotsdotminusminus

sdotρ+minus=

gdzie m1 ndash masa naczyka z bibuł [g] m2 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem [g] m3 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem po wysuszeniu [g] a ndash nawaka proszku [g] V ndash objto wody w ktoacuterej rozpuszczono proszek [cm3] w ndash wilgotno badanego proszku [] ndash gsto wody [gcm3]

Cinienie osmotyczne

Oznaczania cinienia osmotycznego dokonywano za pomoc osmometru Marcel OS 3000 według zalece producenta Pomiar polega na przechłodzeniu 100 microl proacuteby do temp -10degC wzbudzeniu jej krystalizacji oraz rejestracji i analizie przebiegu

52 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

temperatury w czasie krystalizacji Osmolalno roztworu wyraona w mOsmkg H2O jest miar cinienia osmotycznego

Roacutenicowa kalorymetria skaningowa

Badania charakterystyki kleikowania skrobi w ekstrudowanych preparatach wykonano przy uyciu kalorymetru skaningowego Perkin-Elmer DSC 7 (Perkin-Elmer Co Connecticut USA) Proacutebki sproszkowanego ekstrudatu o masie ok 5 mg umieszczano w aluminiowych naczykach kalorymetrycznych o pojemnoci 20 microl dokładnie waono dodawano dwukrotnie wiksz mas wody od masy preparatu zamykano hermetycznie i pozostawiano na 1 godz w celu nawilenia Nastpnie proacutebki ogrzewano w kalorymetrze w zakresie temp 20ndash100oC z szybkoci wzrostu temperatury 10 Kmin Jako wzorzec odniesienia stosowano puste identyczne naczyko kalorymetryczne Z termogramoacutew kleikowania skrobi wyznaczano temperatur piku Tp oraz entalpi przemiany ∆H (Jg) odniesion do suchej masy proacutebki Dodatkowo w celu poroacutewnawczej oceny stopnia skleikowania skrobi w ekstrudatach wykonano analiz kleikowania natywnej skrobi ziemniaczanej

Analiza statystyczna

Wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 aby wykaza istotno wpływu wilgotnoci skrobi i obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na DE oraz cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew Posłuono si w tym celu programem Statistica 60 Wszystkie eksperymenty wykonano w trzech powtoacuterzeniach

Wyniki i dyskusja

Skrobia ziemniaczana jest najczciej hydrolizowana w reaktorach do maltodekstryn za pomoc dwustopniowej hydrolizy enzymatycznej trwajcej około 73 godz z koniecznoci dwukrotnej regulacji temp z około 95ndash140degC do 60ndash95degC oraz zmiany pH z 65 do 4 [2] Drug powszechnie stosowan metod hydrolizy skrobi ziemniaczanej jest hydroliza kwasowa trwajca około 60 min wymagajca dwukrotnej regulacji temperatury procesu [2] Alternatyw przedstawionych metod moe by ekstruzja skrobi połczona z hydroliz enzymatyczn

Pierwszy etap dowiadcze miał na celu doboacuter warunkoacutew procesu ktoacutere naley zastosowa w procesie hydrolizy enzymatycznej prowadzonej w ekstruderze Ze wzgldu na kroacutetki czas przebywania surowca skrobiowego w ekstruderze wynoszcy od 30 do 60 s i konieczno przeprowadzenia w tym czasie skleikowania skrobi oraz jej hydrolizy uyte enzymy powinny charakteryzowa si odpowiedni odpornoci termiczn i wysok aktywnoci w temperaturze procesu Enzymy inaktywowano termicznie przez podwyszenie temperatury w głowicy ekstrudera

Warunki termiczne procesu dobrano tak aby nie powodowały utraty aktywnoci enzymu w sekcjach roboczych ekstrudera Zastosowano dwa warianty procesu ekstruzji (tab1) Pierwszy w wyszej temperaturze dla enzymoacutew Termamyl S i Ban

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 53

480 L oraz drugi dla enzymu Fungamyl 800L o mniejszej termoodpornoci We wszystkich dowiadczeniach wilgotno skrobi wynosiła 35

Na podstawie bada DSC (tab 2) preparatoacutew skrobi ekstrudowanej bez enzymoacutew stwierdzono e jedynie ekstruzja w wyszej temperaturze umoliwiła pełne skleikowanie skrobi wiadczy o tym brak przemiany kleikowania na termogramach DSC

T a b e l a 2

Temperatura piku przemiany DSC entalpia oraz stopie skleikowania skrobi natywnej i skrobi ekstrudowanej DSC peak transition temperature entalpy and degree of gelatinisation of the native starch and extruded starch

Proacuteba Sample

Temperatura piku przemiany Peak transition temperature

[oC]

Entalpia kleikowania Gelatinisation entalpy

∆H [Jg ss]

Skleikowanie skrobi Starch gelatinisation

[] Skrobia natywna

Native starch 670 120 0

Ekstrudowana w I Extruded v I

brak przemiany no transition

0 100

Ekstrudowana w II Extruded v II

670 93 223

W procesie ekstruzji w niszej temperaturze wykazano e skleikowało zaledwie około 22 skrobi pomimo dłuszego czasu ekstruzji (tab 2) Powysze obserwacje potwierdzaj decydujc rol wody w przebiegu zjawisk kleikowania skrobi Temperaturowy zakres procesu kleikowania a take charakter procesu jest inny gdy skrobia jest nawilona powyej 70 i inny gdy jej wilgotno jest mniejsza ni 35ndash40 [13] W tym drugim zakresie wilgotnoci odpowiadajcym procesom ekstruzji skrobia ulega przemianie interpretowanej jako topnienie krystalitoacutew na zasadzie podobiestwa do stapiania syntetycznych krystalicznych polimeroacutew gdzie ilo rozpuszczalnika decyduje o ich temperaturze topnienia [6]

W kolejnych badaniach sprawdzono czy w wytypowanych warunkach ekstruzji (tab 1) enzymy wykazuj hydrolityczn aktywno Zaroacutewno w przypadku enzymoacutew Termamyl S i Ban 480 L zastosowanych w ekstruzji w wyszej temperaturze jak i pozostałego enzymu uytego w niszej temperaturze stwierdzono wzrost wartoci liczbowej wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi (tab 3) Taka tendencja w przypadku skrobi nie w pełni skleikowanej przy zastosowanych parametrach ekstruzji moe wiadczy e doszło do czciowej

T a b e l a 3

Wskanik DE oraz rozpuszczalno preparatoacutew skrobi otrzymanych w procesie ekstruzji z udziałem enzymoacutew Termamyl S Ban 480L oraz Fungamyl 800L

54 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Dextrose equivalent values and solubility of starch preparations extruded using enzymes Termamyl S Ban 480L and Fungamyl 800L

Enzym Enzyme

Dawka Dose [KNU]

DE Rozpuszczalno

Solubility [] 36 3 901 72 5 903

144 6 937 288 97 945

Termamyl S

720 13 95 2808 5 652 5616 78 738 Ban 480 L

11232 99 806 1840 89 435 4600 97 486 Fungamyl 800 L 7360 124 526

hydrolizy Jednake otrzymane preparaty mogły cechowa si słab rozpuszczalnoci

Rozpuszczalno preparatoacutew rosła wraz ze wzrostem iloci enzymu dodanego do skrobi i wynosiła w przypadku Termamylu S od 901 do 95 Rozpuszczalno ekstrudatoacutew wyprodukowanych z enzymem Ban 480 L wynosiła od 652 do 806 za z enzymem Fungamyl 800 L była najmniejsza (tab 3) Otrzymane wyniki potwierdzaj obserwacje poczynione w przypadku skrobi sago gdzie w wyniku ekstruzji oraz zwikszajcej si dawki enzymu rozpuszczalno wzrosła z 11 (skrobia natywna) do ponad 63 w przypadku ekstrudatoacutew [7]

Oznaczono cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew w celu wstpnego stwierdzenia ewentualnych roacutenic w składzie cukrowym preparatoacutew Wraz ze wzrostem dawki enzymu stwierdzono wzrost wartoci cinienia osmotycznego preparatu ekstrudowanego z enzymem Termamyl S W zalenoci od dawki enzymu wartoci te były nastpujce 36 KNU ndash 1 mOsmkg H2O 72 KNU ndash 2 mOsmkg H2O 144 KNU ndash 7 mOsmkg H2O Wzrost wielkoci tego parametru moe wskazywa na inny skład chemiczny produktoacutew ekstruzji

Po analizie wstpnych wynikoacutew biorc pod uwag rozpuszczalno preparatoacutew i aktywno hydrolityczn enzymoacutew w procesie ekstruzji do dalszych bada wybrano enzymy Termamyl S oraz Ban 480 L We wczeniejszych badaniach wykazano du stabilno enzymoacutew nalecych do grupy Termamyl podczas ekstruzji w temp powyej 100degC [19] Obydwa enzymy cechujce si najwysz termoodpornoci mona było z powodzeniem stosowa w wyszej temperaturze procesu ekstruzji umoliwiajcych skleikowanie skrobi Govinddasamy i wsp [7] w badaniach nad ekstruzj skrobi sago z termostabilnymi amylazami wykazali e w zalenoci od parametroacutew ekstruzji moliwe jest uzyskanie produktoacutew o DE 0-10 podczas gdy w tych samych warunkach ekstruzji bez enzymu warto liczbowa wskanika DE nie przekraczała 15

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 55

Wykorzystujc właciwoci hydrolityczne enzymoacutew Termamyl S i Ban 480L w wysokiej temperaturze procesu podjto si zbadania wpływu wilgotnoci pocztkowej skrobi ziemniaczanej oraz czasu ekstruzji na DE oraz cinienie osmotyczne zachowujc jednakow temperatur procesu i jednakow dawk enzymoacutew we wszystkich wariantach ekstruzji

Temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera ustalono na nastpujcych poziomach sekcja 1 ndash 20oC sekcja 2 ndash 110oC sekcja 3 ndash 110oC głowica 140oC Temperatura głowicy była dobrana tak aby nastpowało zatrzymanie reakcji hydrolizy poprzez denaturacj enzymu

Obroty limakoacutew ekstrudera w kolejnych dowiadczeniach wynosiły 40 50 i 60 obrmin a wilgotno skrobi 32 36 i 40 W przypadku enzymu Termamyl S ilo dodanego preparatu odpowiadała 1044 KNU a enzymu Ban 480 L ze wzgldu na mniejsz termostabilnoc 5616 KNU

Zmiany wielkoci wspoacutełczynnika DE w roacutenych wariantach procesu ekstruzji przedstawiono na rys 1 i rys 2 a cinienia osmotycznego na rys 3 i rys 4 Zroacutenicowanie czasu hydrolizy przez zmian obrotoacutew elementu roboczego ekstrudera miało wpływ na wielko wskanika DE uzyskanych preparatoacutew Znajduje to potwierdzenie w publikowanych badaniach w ktoacuterych stwierdzono e wskanik DE skrobi ekstrudowanej łcznie z enzymem zmniejszał si gdy rosła szybko obrotoacutew limakoacutew ekstrudera [7 15]

Znaczcy wpływ na wielko wskanika DE ekstrudatoacutew miała wilgotno skrobi w czasie ekstruzji Zaroacutewno przy ekstruzji z enzymem Termamyl S jak i Ban 480 L stwierdzono najwysze wartoci DE uzyskanych preparatoacutew przy wilgotnoci skrobi 40 Jednoczenie przy tych samych parametrach procesu wskanik DE preparatu uzyskanego z enzymem Ban 480 L był wyszy od analogicznego uzyskanego z enzymem Termamyl S Wskazuje to na zachowan aktywno hydrolityczn tego enzymu w temperaturze ekstruzji Uzyskane wyniki potwierdzaj dane literaturowe wskazujce e optymalnymi warunkami ekstruzji umoliwiajcymi skuteczne zajcie procesu hydrolizy enzymatycznej skrobi s wysoka wilgotno pocztkowa surowca mała prdko limakoacutew oraz dua dawka enzymu [4 10]

56 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

31

47

2625

45

35

46

1825

0

1

2

3

4

5

6

32 36 40

Wilgotno Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 1 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 1 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained using an enzyme Termamyl S

W celu stwierdzenia ktoacutery z parametroacutew ekstruzji obroty limakoacutew czy

wilgotno skrobi miał wikszy wpływ na badane właciwoci ekstrudatoacutew wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 W przypadku produktu wytworzonego z udziałem enzymu Termamyl S stwierdzono istotny wpływ wilgotnoci skrobi na DE Z kolei zaroacutewno obroty wilgotno skrobi jak i kombinacja tych czynnikoacutew istotnie wpływały na wielko cinienia osmotycznego W przypadku produktu z Ban 480 L zaroacutewno wielko roacutewnowanika DE jak i cinienie osmotyczne zaleały bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 57

53 56

8

43

6

7

5349

7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

32 36 40Wilgotno

Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 2 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na wielko wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 2 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

1112

1314 14

131312

15

0

2

4

6

8

10

12

14

16

32 36 40

Wilgotno []Moisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e

Osm

otic

pre

ssur

e [m

Osm

kg

H2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 3 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 3 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparates obtained with enzyme Termamyl S

58 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

24

28

48

24

28

36

2624

36

0

10

20

30

40

50

32 36 40

WilgotnoMoisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e O

smot

ic p

ress

ure

[mO

smk

gH2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 4 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 4 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

W zwizku z roacutenicami w cinieniu osmotycznym pomidzy wodnymi

roztworami ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S i Ban 480L wykonano analiz chromatograficzn majc na celu ustalenie składu cukrowego produktoacutew (tab 4)

W przypadku ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S stwierdzono e najwiksz grup stanowiły cukry wysze o DP gt 8 a wroacuted cukroacutew niszych oligosacharydy o DP 5ndash8 Podobnie w przypadku ekstrudatoacutew uzyskanych z enzymem Ban 480 L najwiksz grup stanowiły cukry wysze a nastpnie oligosacharydy o DP 5ndash7 Zawarto glukozy była niewielka i wynosiła od 009 do 086 w zalenoci od warunkoacutew ekstruzji Zawarto cukroacutew wyszych rednio 92 wiadczy o wikszym stopniu hydrolizy skrobi ni w przypadku ekstrudatoacutew z enzymem Termamyl S w ktoacuterych zawarto oligosacharydoacutew o DP gt 8 wynosiła rednio 96 Podobny skład cukroacutew obserwowano w przypadku ekstruzji z enzymami innych rodzajoacutew skrobi [7 15] Mona zatem stwierdzi e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia Inny skład oligosacharydoacutew obserwowano w preparacie skrobi sago hydrolizowanej enzymem Termamyl 120L W tym przypadku stwierdzono najwicej cukroacutew o DP2 DP3 i DP6 za zawarto cukroacutew wyszych

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 59

wynosiła około 20 przy DE 8 Wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej skrobi sago rosła take zawarto oligosacharydoacutew o DP 2-6 [7] Takiej jednoznacznej zalenoci nie zaobserwowano w przypadku skrobi ziemniaczanej ekstrudowanej z enzymem Termamyl S i Ban 480 L w biecej pracy Jednake stwierdzono podobnie jak w przypadku ekstruzji skrobi sago z enzymem Termamyl 120 L [7] wzrost stopnia upłynnienia skrobi ziemniaczanej wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej substratu z 32 do 40

T a b e l a 4

Zawarto cukroacutew w preparatach ekstrudowanych z enzymami Termamyl S i Ban 480 L The content of Oligosaccharide in extruded preparations obtained using enzymes Termamyl S and Ban 480 L

Zawarto cukroacutew Oligosaccharide content [] Enzym

Enzyme

Wilgotno Moisture

content []

Obroty limaka [obrmin]

Screw speed [rpm] DP1 DP2 D23 DP4 DP5 DP6 DP7 DP8 DPn

40 0 018 031 022 035 058 072 071 9694

50 0 011 026 019 032 055 07 07 9717 Termamyl S 32

60 0 017 034 026 038 062 077 076 967

40 0 017 033 025 043 066 08 078 9658

50 0 016 03 023 038 058 071 07 9695 Termamyl S 36

60 0 014 028 021 039 058 071 069 9701

40 0 017 03 025 044 057 067 066 9693

50 0 001 028 024 04 05 057 0 9798 Termamyl S 40

60 0 017 031 026 043 06 071 07 9682

40 009 03 056 043 054 114 137 0 9557

50 086 042 071 053 055 139 187 0 9368 Ban 480 L 32

60 008 04 065 05 051 124 168 0 9495

40 012 057 106 071 089 181 197 0 9286

50 012 048 096 066 084 179 194 0 9321 Ban 480 L 36

60 013 045 083 058 083 154 152 0 9412

40 024 13 257 146 204 367 28 0 8592

50 02 097 182 105 153 281 217 0 8946 Ban 480 L 40

60 017 084 158 100 137 284 255 0 8965

Wnioski

1 Prowadzenie procesu ekstruzji w temp powyej 100oC przy wilgotnoci skrobi 35 umoliwia pełne skleikowanie skrobi ziemniaczanej

2 W temperaturze zastosowanej w procesie ekstruzji enzymy Termamyl S Ban 480 L oraz Fungamyl 800L zachowuj aktywno hydrolityczn jednak

60 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

produkty wytworzone z enzymem Fungamyl 800L cechuj si bardzo nisk rozpuszczalnoci

3 DE produktoacutew wytworzonych z udziałem enzymu Termamyl S istotnie zaley od wilgotnoci skrobi ziemniaczanej Cinienie osmotyczne roztworoacutew tych produktoacutew zaley zaroacutewno od obrotoacutew limakoacutew ekstrudera wilgotnoci pocztkowej skrobi jak i kombinacji tych czynnikoacutew

4 W produktach wytworzonych za pomoc enzymu Ban 480 L wielko wyroacutenika DE oraz cinienia osmotycznego zale bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew lmakoacutew ekstrudera

5 W produktach wytworzonych z enzymem Termamyl S oraz Ban 480 L najwiksz grup cukroacutew stanowiły cukry o DP gt 8

6 Zastosowane warunki ekstruzji s wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Praca finansowana ze rodkoacutew KBN jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN021P069913

Literatura

[1] Bhattacharaya M Hanna MA Efects of lipids on the properties of extruded products J Food Sci 1988 53 1230-1231

[2] Bryjak J Enzymatyczna hydroliza skrobi do syropoacutew maltodekstrynowych skrobiowych Cz II Procesy Biotechnologia 1999 1(44) 201-225

[3] Chen H Bakir U Reilly PJ Ford C Increased thermostability of Asn 182 Ala mutant Aspergillus awamori glucoamylase Biotechnol Bioeng 1994 43 101-105

[4] Chouvel H Chay PB Cheftel JC Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in a continuous extrusion-reactor Lebensm Wiss u Technol 1983 16 346-353

[5] Della Valle G Boche Y Colonna P Vergnes B The extrusion behaviour of potato starch Carbohydr Polym 1995 28 255-264

[6] Donovan JW Phase transition in the starch-water system Biopolymers 1979 18 263-275 [7] Govinddasamy S Campanella H Oates C Ezymatic hydrolysis of Sago starch in twin-screw

extruder J Food Engin 1997 32 403-426 [8] Grochowicz J Zawilak K Wpływ roacutenych czynnikoacutew i jakoci surowca na przebieg procesu

ekspandowania i fizyczne cechy ekspandatu Pasze Przem 1997 4 21-30 [9] Guha M Zakiuddin A Bhattacharya S Twin-screw extrusion of rice flour without a die effect of

barrel temperature and screw speed on extrusion and extrudate characteristics J Food Engin 1997 32 251-267

[10] Hakulin S Linko Y Y Linko P Seiler K Seibel W Enzymatic conversion of starch in twin-screw extruder Starch 1983 35 411-414

[11] Huumllya A High moisture food extrusion Inter J Food Sci Technol 1999 34 195-207 [12] Jamroz J Zmiany struktury skrobi ziemniaczanej i mki pszennej podczas ekstruzji Rozprawa

habilitacyjna Wyd AR w Lublinie 1993 [13] Jankowski T Rha CK Differential scanning calorimetry of wheat grain cooking process Starch

1986 38 35-48 [14] Kudła E Tomasik P The modification of starch by high pressure Part I Starch 1992 44 167-173

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 61

[15] Linko YY Vourien H Olku J Linko P The effect of HTST- extrusion on retention of cereal alpha-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch In Food Process Engineering Vol 2 Eds P Linko J Lainkari Elsevier Appl Sci London 1980 pp 210-223

[16] Lovedeep K Narpinder S Navadeep SS Some properties of potatoes and their starches II Morphological thermal and rheological properties of starches Food Chem 2002 79 183-192

[17] Mocicki L Wspoacutełczesne ekstrudery i ekspandery Przegl Zbo Młyn 1994 6 9-11 [18] Obuchowski W Michniewicz J Ekstruzja - moliwoci oddziaływania na cechy produktu Przegl

Zbo Młyn 1993 11 5-11 [19] Roussel L Vieille A Billet I Cheftel J Sequential heat gelatinisation and enzymatic hydrolysis of

corn starch in an extrusion reactor optimisation for a maximum dextrose Lebensm Wiss u Technol 1991 24 449-457

[20] Rudiger A Jorgensen PL Antranikian G Isolation and characterization of a heat-stable pullulanase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei after cloning and expression of its gene in Escherichia coli Appl Environ Microbiol 1995 61 567-575

[21] Senanayake S Clarke B A simplified twin screw co-rotating food extruder design fabrication and testing J Food Engin 1999 40 129-137

[22] Słomiska L Scukrzanie skrobi wybranymi preparatami enzymatycznymi Roczniki AR Rozprawy Naukowe Zeszyt 239 Pozna 1993

[23] mietana Z Szpendowski J Soral-mietana M wigo J Skrobia ziemniaczana ekstruzyjnie modyfikowana Przem Spo 1993 3 13-14

[24] Trzmiel T Właciwoci enzymoacutew i ich zastosowanie Przem Spo 1995 9 338-341 [25] Vasanthan T Yeung J Hoover R Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alpha-

amylase by extrusion cooking Starch 2001 53 616-622 [26] Willett JL Shogren RL Processing and properties of extruded starchpolymer foams Polymer

2002 43 5935-5947

OPTIMIZATION OF THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF POTATO STARCH COMBINED WITH EXTRUSION

S u m m a r y

The objective of this paper was to optimize the process of simultaneous gelatinisation and liquefaction

of potato starch with α-amylases in a co-rotating twin-screw extruder Bacterial α-amylases such as Termamyl S and Ban 480L and fungal α-amylase Fungamyl 800L were used The first step was to determine the process parameters owing to which the gelatinisation of starch was possible The temperature of the barrel sections and the screw speed of the extruder varied and they were controlled while the moisture content of starch was constant and equal to 35 (ww) It was stated that only a temperature higher than 100degC could produce a satisfactory gelatinisation of starch It was also verified whether or not enzymes maintained their hydrolytic activity under the extrusion conditions It was stated an increase in the dextrose equivalent (DE) ensuing parallel to the increasing doses of enzymes added to starch For continuing extrusions two enzymes Termamyl S and Ban 480 L were selected since they showed the highest thermal resistance The impact of the extruderrsquos screw speed (40ndash60 rpm) and of the initial moisture content in starch (32ndash40) on DE and on the osmotic pressure of products under investigations was investigated Additionally chemical composition of these preparations was determined The research performed showed that the conditions applied to carry out extrusion processes were sufficient for a partial hydrolysis of potato starch to occur products and to obtain products with a low DE value

Key words extrusion potato starch enzymatic hydrolysis α-amylase

62 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 63 ndash 70

GRAYNA GOŁUBOWSKA GRAYNA LISISKA

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH

PODCZAS PRODUKCJI FRYTEK

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w

poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej W proacutebach bulw krajanki i frytek oznaczono zawarto substancji pektynowych oraz okrelono tekstur przy uyciu aparatu Instron

Ziemniaki po procesie blanszowania zawierały o 30 mniej pektyn rozpuszczalnych i o 50 wicej protopektyn w poroacutewnaniu z surowcem Zawarto protopektyn we frytkach była trzykrotnie wiksza ni w przerabianych ziemniakach Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio i statystycznie istotnie skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Słowa kluczowe zwizki pektynowe konsystencja bulwy ziemniaka krajanka proces technologiczny

Wstp

Tekstura smaonych produktoacutew ziemniaczanych jest jednym z waniejszych wyroacutenikoacutew ich jakoci Właciwoci teksturalne tych produktoacutew mog by modyfikowane podczas procesu technologicznego ale przede wszystkim zale od składu chemicznego surowca Do produkcji frytek producenci uywaj ziemniakoacutew wytypowanych odmian o odpowiedniej znormalizowanej zawartoci suchej masy skrobi i cukroacutew redukujcych [12] W literaturze naukowej zwraca si uwag take na inne zwizki zawarte w ziemniakach ktoacutere mog mie wpływ na cechy sensoryczne frytek Przykładowo jako zwizki teksturotwoacutercze podaje si obok skrobi polisacharydy nieskrobiowe a zwłaszcza zwizki pektynowe pektyny ogoacutełem protopektyny i pektyny rozpuszczalne [4 15] Wystpuj one w przestrzeniach miedzykomoacuterkowych jako lepiszcze niezdrewniałych cian komoacuterek rolinnych

Dr in G Gołubowska prof dr hab G Lisiska Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademia Rolnicza ul Norwida 25 50-375 Wrocław

64 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

tworzc tzw bdquoblaszk rodkowrdquo W cianie komoacuterkowej tkanki rolinnej frakcja ta odgrywa rol usztywniajc i wzmacniajc [13] Aguilera-Carbo i wsp [1] oraz Andersson i wsp [3] podaj e teksturotwoacutercze właciwoci pektyn wynikaj ze zdolnoci do formowania bdquomostkoacutew wapniowychrdquo pomidzy grupami karboksylowymi pektyn a jonami Ca+ i Mg+ Jony wapnia przy połczeniu ssiadujcych czsteczek pektyn nadaj tkance bardziej stabiln i jdrn struktur zapobiegajc rozpuszczaniu si pektyn zawartych w cianach komoacuterkowych oraz w blaszce rodkowej Szczegoacutelnie przyczyniaj si do tego pektyny o niszym stopniu estryfikacji oraz wiksza zawarto jonoacutew dwuwartociowych Wroacuted grupy zwizkoacutew pektynowych na uwag zasługuje frakcja protopektyn ktoacutera spełnia funkcj cementujc i usztywniajc w blaszce rodkowej a take wykazuje szczegoacuteln zdolno wizania jonoacutew wapnia [3] Mczysta lub mazista konsystencja ugotowanych ziemniakoacutew jest czsto wizana z pcznieniem i kleikowaniem skrobi jak roacutewnie z trwałoci zwizkoacutew pektynowych w cianach komoacuterkowych i w blaszce rodkowej Substancje pektynowe i skrobia zawarte w komoacuterkach oddziaływaj na tekstur w przeciwstawny sposoacuteb Skrobia pczniejc powoduje powikszanie si komoacuterek w wyniku czego nastpuje ich rozdzielenie si natomiast zwizki pektynowe poprzez siły kohezji zapobiegaj temu zjawisku [3]

W literaturze naukowej mało jest danych dotyczcych zmian zawartoci i składu zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach poacutełproduktach i produktach gotowych podczas całego procesu technologicznego produkcji wyroboacutew smaonych czy suszonych Zmiany te mog mie podstawowe znaczenie w kształtowaniu konsystencji kocowego produktu [2 11 16 17]

Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew

Materiał i metody bada

Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek (po około 2 kg kada) z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej frytek Pierwsz proacuteb stanowiły ziemniaki przed obraniem drug ndash ziemniaki po obraniu parowym (cinienie 16 MPa czas 05 min) trzeci ndash ziemniaki po podgrzaniu (20 min w temp 35oC) czwart ndash ziemniaki po pokrojeniu (w hydrokrajalnicy na krajank o przekroju 07 x 07 cm) pit ndash krajanka po I stopniu blanszowania (50 min w temp 72oC) szoacutest ndash krajanka po II stopniu blanszowania (55 min w temp 80oC) sioacutedm ndash krajanka po podsuszeniu (60 min w temp 37oC) oacutesm ndash frytki po I stopniu smaenia (45 s w temp 180oC) i proacuteb dziewit ndash frytki po II stopniu smaenia (3 min w temp 180oC)

Bezporednio po pobraniu proacuteb z linii produkcyjnej oznaczano tekstur ziemniakoacutew przy uyciu aparatu Instron 5544 wspoacutełpracujcego z komputerem wyposaonego w prostoktn przystawk przecinajc Prdko przesuwu głowicy z

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 65

przystawk wynosiła 250 mms-1 Na podstawie pomiaroacutew wyznaczano maksymaln sił (Fmax) potrzebn do przecicia krajanki ziemniaczanej

Zawarto pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych oznaczano metod kolorymetryczn z karbazolem metod opracowan przez McComba i McCready [13] oraz Jaswala [7] a zmodyfikowan w Katedrze Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademii Rolniczej we Wrocławiu [9] po uprzednim utrwaleniu ziemniakoacutew przez liofilizacj Zawarto zwizkoacutew pektynowych wyraano w g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy uyciu programu Statistica 6 stosujc jednoczynnikow analiz wariancji Grupy homogeniczne wyznaczano za pomoc testu Duncana na poziomie istotnoci = 005 W celu okrelenia zalenoci pomidzy konsystencj a zawartoci pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach wyliczano wspoacutełczynniki korelacji na poziomie istotnoci = 005 uwzgldniajc poszczegoacutelne etapy przerobu ich na frytki

Wyniki i dyskusja

Według danych literaturowych [10 15] zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach stanowi rednio około 20 ich suchej masy Protopektyny s liczniejsz frakcj od pektyn rozpuszczalnych i stanowi około 69ndash77 zwizkoacutew pektynowych [11] zawartych w bulwach Andersson i wsp [3] podaj e pektyny stanowi 47-66 masy ciany komoacuterkowej ziemniaka W przeprowadzonym dowiadczeniu (tab 1) zawarto pektyn ogoacutełem w ziemniakach wynosiła 259 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy z czego protopektyny stanowiły 158 g a pektyny rozpuszczalne 101 g Tajner-Czopek [16] podaje rednie zawartoci protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach badanych odmian wynoszce odpowiednio 150 g i 055 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Jednym z pierwszych procesoacutew technologicznych w przetwoacuterstwie ziemniakoacutew na cele spoywcze jest obieranie Kita [10] oraz Garrote i wsp [6] podaj e podczas procesu obierania bulw poszczegoacutelne zwizki polisacharydoacutew nieskrobiowych NSP i lignina ulegaj zmianom ilociowym Kita [10] stwierdziła e po obraniu bulw metod karborundow zawarto sumy NSP i ligniny zmniejszyła si o około 30 z czego straty zwizkoacutew pektynowych wynosiły 24 W przeprowadzonych badaniach ziemniaki były poddane obieraniu parowemu po ktoacuterym zawarto pektyn rozpuszczalnych w bulwach obranych zmniejszyła si o około 15 a roacutewnoczenie zawarto protopektyn zwikszyła si o około 17 (tab 1) Camire i wsp [5] poroacutewnujc zawarto niektoacuterych składnikoacutew w bulwach ziemniaka w zalenoci od sposobu obierania stwierdzili e wiksz zawartoci wglowodanoacutew i nierozpuszczalnych substancji błonnikowych charakteryzowały si ziemniaki po obraniu parowym

T a b e l a 1

66 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w trakcie procesu produkcji frytek Content of pectins substances in potato tubers while French fries are processed

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble

pectins Proacuteby

Samples [g kwasu galakturonowego100g sm]

[g galacturonic acid100g dm] Ziemniaki nieobrane Not peeled potatoes 259a 158a 101b

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes 272ab 186b 086ab

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes 299ab 196b 103b

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes 285ab 209b 076ab

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching 314bc 224c 090ab

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching 311bc 245c 068a

Krajanka po podsuszeniu Dried strips 335c 248c 087ab

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

464d 364d 100b

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

504d 417e 087ab

a b c d ndash roacutenice midzy wartociami rednimi statystycznie istotne a b c d ndash differences between the mean values are statistically significant

Kolejne procesy stosowane w produkcji frytek ndash podgrzewanie bulw oraz bdquohydro-krojenierdquo ziemniakoacutew w słupki nie spowodowały istotnych zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach (tab 1) Po procesie blanszowania istotnie wzrosła natomiast zawarto pektyn ogoacutełem (314 g100 g ss) w krajance ziemniaczanej w stosunku do zawartoci w surowcu w tym głoacutewnie protopektyn (245 g100 g ss) Powodem tego wzrostu było wymycie z krajanki zwizkoacutew rozpuszczalnych co spowodowało podwyszenie zawartoci zwizkoacutew nierozpuszczalnych w suchej masie ziemniaka Najwiksz zawarto protopektyn podczas produkcji frytek oznaczono we frytkach po I i II stopniu smaenia 260 i 417 g100 g ss Zawarto pektyn ogoacutełem po procesach smaenia wynosiła 464 i 504 g100 g ss W procesie smaenia nastpowało dalsze wymycie substancji rozpuszczalnych zawartych w krajance Zawarto pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach w trakcie całego procesu produkcji frytek kształtowała si na podobnym poziomie jak w surowcu i wynosiła od 07 do 1g kwasu galakturonowego100 g ss Jedynie po II stopniu blanszowania zawarto pektyn

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 67

w krajance uległa zmniejszeniu o około 20 w stosunku do surowca Według Thed i Phillinsa [18] powodem wzrostu zawartoci protopektyn w ziemniakach podczas procesoacutew termicznych moe by przemiana rozpuszczalnych zwizkoacutew pektynowych w zwizki nierozpuszczalne

T a b e l a 2 Wspoacutełczynniki korelacji [r] pomidzy konsystencj ziemniakoacutew a zawartoci pektyn w trakcie procesu produkcji frytek Coefficients of a correlation between the texture of potatoes and the content of pectins while processing French fries

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble pectins Proacuteby

Samples Wspoacutełczynnik korelacji [r] Correlation coefficient [r]

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes

077 - -

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes

068 - 065

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes

061 - -

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching

- - 067

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching

- - -

Krajanka po podsuszeniu Dried strips

- - -

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

086 075 088

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

063 071 -

nie stwierdzono korelacji no correlation was found korelacja statystycznie istotna a statistically significant correlation

Na rys 1 przedstawiono wyniki zmian konsystencji ziemniakoacutew [N] w trakcie

procesu produkcji frytek Ziemniaki surowe tzn bulwy po obraniu po podgrzaniu oraz po pokrojeniu charakteryzowały si znacznie twardsz konsystencj (rednio 33 N) w poroacutewnaniu z krajank po I i II blanszowaniu i podsuszaniu (rednio 24 N) Warto siły Fmax podczas okrelania tekstury frytek po I i II stopniu smaenia zmniejszyła si i wynosiła odpowiednio 102 i 128 N

68 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Według Anderssona i wsp [3] procesy termiczne (blanszowanie smaenie) obok innych funkcji maj za zadanie kształtowa tekstur produktu przy czym jako najwaniejsze teksturotwoacutercze składniki ziemniaka wymieniaj oni zawarto skrobi zwizkoacutew pektynowych substancji mineralnych i aktywno enzymoacutew pektynolitycznych Teksturotwoacutercze znaczenie pektyn podkrelaj take inni autorzy na przykład przy okreleniu konsystencji marchwi [8] czy ziemniakoacutew gotowanych [4 7]

W tab 2 przedstawiono wspoacutełczynniki korelacji pomidzy tekstur (N) a zawartoci pektyn rozpuszczalnych protopektyn i pektyn ogoacutełem Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Nie stwierdzono korelacji pomidzy tekstur a zawartoci analizowanych frakcji w krajance po II stopniu blanszowania i po podsuszeniu Tekstura bulw po podgrzaniu krajanki po I stopniu blanszowania i po I stopniu smaenia zaleała od zawartoci pektyn rozpuszczalnych Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była w wysokim stopniu skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Wnioski

1 Zawarto protopektyn w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zwikszyła si o 20 po procesie blanszowania o 50 i po procesie smaenia o 150 w stosunku do zawartoci w surowcu jako rezultat wymycia czci substancji rozpuszczalnych ziemniaka

2 Zawarto pektyn rozpuszczalnych w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zmniejszyła si o 15 i po blanszowaniu o 30 w stosunku do zawartoci w surowcu

3 Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn

4 Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio skorelowana z zawartoci pektyn ogoacutełem i protopektyn

Literatura [1] Aguilera-Carboacute A Montantildeez JC Anzalduacutea-Morales A de la Luz Reyes M Contreras-Esquivel J

Aguilar CN Improvement of color and limpness of fried potatoes by in situ pectinesterase activation Eur Food Res Technol 1999 210 49-52

[2] Alvarez MD Canet W Optimization of stepwise blanching of frozen-thawed potato tissues (cv Monalisa) Eur Food Res Technol 1999 210 102-108

[3] Andersson A Gekas V Lind I Oliveira F Oste R Effect of preheating on potato texture Crit Rev Food Sci Nutr 1994 34 229- 251

[4] Burton WG The potato (3 ed) Longman Scientific and Technical J Wiley and Sons Inc New York 1989

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 69

[5] Camire ME Violette D Dougherty MP McLaughlin MA Potato peel dietary fiber composition effects of peeling and extrusion cooking processes J Agricult Food Chem 1997 45 1404-1408

[6] Garrote RL Silva RE Bertone RA Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes J Food Eng 2000 45 67-76

[7] Jaswal AS Pectic substances and the texture of French fried potato Amer Potato J 1969 46 168-173

[8] Kato N Terakoto A Fuchigami M Pectic substance degradation and texture of carrots as affected by pressurization J Food Sci 1997 2 359-363

[9] Kita A Tajner-Czopek A Lisiska G Oznaczenie pektyn i protopektyn w bulwach ziemniaka Mat XXVIII Sesji Nauk KTiCH PAN bdquoPostpy w Technologii i Chemii ywnocirdquo Gdask 1997 s 282-283

[10] Kita A The influence of potato chemical composition on crisp texture Food Chem 2002 76 173-179

[11] Lisiska G Leszczyski W Potato Science and Technology Elsevier Applied Science London 1989

[12] Lisiska G Czynniki surowcowe i technologiczne kształtujce jako przetworoacutew ziemniaczanych Mat Konferencji rdquoZiemniak spoywczy i przemysłowy oraz jego przetwarzanierdquo AR Wrocław Polanica Zdroacutej 2000 s 51-57

[13] McComb EA McCready RM Colorimertic determination of pectic substance Anal Chem 1952 24 1630-1632

[14] Sikorski Z Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT Warszawa 1994 [15] Tajner-Czopek A Kita A Rytel E Gołubowska G Zawarto polisacharydoacutew nieskrobiowych i

ligniny w bulwach ziemniaka o roacutenej długoci okresu wegetacyjnego Zesz Probl Post Nauk Rol 2003 489 291-299

[16] Tajner-Czopek A The changes of pectin substances concentration in potatoes and French fries and the effect of those substances on the texture of the final product NahrungFood 2003 47 4 228-231

[17] Talburt WF Smith O Potato Processing (4 ed) AVI Van Nostrand Reinhold Com New York 1987

[18] Thed ST Phillips RD Changes of dietary fiber and starch composition of processed potato products during domestic cooking Food Chem 1995 52 301-307

CHANGES IN THE CONTENT OF PECTIC SUBSTANCES AND IN TEXTURE OF POTATOES DURING THE PRODUCTION OF FRENCH FRIES

S u m m a r y

The objective of the study was to determine changes in pectic substances contained in potato tubers at

several stages of the production of French fries as well as texture-forming effects of these compounds The samples studied in the laboratory were potato tubers strips and French fries French fries were obtained from nine posts within one production line An Instron apparatus was applied to determine contents of pectic substances in the samples of potato tubers strips and French fries as well as their textures

After blanching the content of waterndashsoluble pectins in potatoes was by 30 lower whereas the content of protopectins ndash by 50 higher than in the raw material The content of protopectins in French fries was three times as high as in potatoes processed At the most stages of the potato processing their texture

70 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

depended on the content of pectins The texture of semi-fried and ready-made French fries was positively and statistically significantly correlated with the content of protopectin (r = 071) and total proteins (r = 063)

Key words pectic substances texture potato tubers strips French fries

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD

WARUNKOacuteW PROPAGACJI

S t r e s z c z e n i e Oceniono przydatność technologiczną zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych namnaża-

nych w mleku odtłuszczonym oraz w dwoacutech roacuteżnych podłożach wzrostowych w temp 24 i 30oC Badano wpływ rodzaju podłoża oraz temperatury inkubacji na liczebność bakterii fermentacji mlekowej z uwzględnieniem udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany

Przydatność technologiczną zakwasoacutew oceniano dwuetapowo Poroacutewnano zawartość diacetylu i CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu badanych zakwasoacutew Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery po 4 i 6 tygodniach dojrzewania poddano ocenie senso-rycznej

Zastosowanie podłoży wzrostowych umożliwiło ndash zwłaszcza przy inkubacji w temp 24oC ndash otrzyma-nie zakwasoacutew o większej liczebności bakterii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany a w konsekwencji większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej Sery wypro-dukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z badanych podłoży charakteryzowały się korzystniejszym sma-kiem i zapachem (wyraźnie orzechowy) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyproduko-wane z zakwasem namnażanym w mleku odtłuszczonym

Słowa kluczowe zakwasy mezofilne szczepy fermentujące cytryniany diacetyl CO2 jakość sensorycz-na ser gouda

Wstęp

W kształtowaniu cech sensorycznych produktoacutew mleczarskich takich jak sery podpuszczkowe i twarogowe masło śmietana oraz napoje fermentowane szczegoacutelną rolę odgrywają kultury Lactobacillus lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp fermentujące oproacutecz laktozy roacutewnież cytryniany z wytworzeniem diacetylu aceto-iny aldehydu octowego i CO2 [7 15] Podczas propagacji w mleku szczepy fermentu-

Prof dr hab G Cichosz prof dr hab J Szpendowski mgr inż M Kosek Katedra Kształtowania Bez-pieczeństwa Żywności Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul Heweliusza 1 10-724 Olsztyn

72 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

jące cytryniany charakteryzują się zroacuteżnicowanymi szybkościami wzrostu i zmienną aktywnością biochemiczną

Szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis metabolizują cytryniany do szcza-wianu i octanu Powstały szczawian pod wpływem dehydrogenazy szczawianowej ulega przemianie w pirogronian ktoacutery po dekarboksylacji tworzy tzw aktywny alde-hyd tj kompleks aldehyd octowy ndash TPP Aktywny aldehyd po reakcji z acetylo-CoA przekształcany jest do diacetylu Enzymy rozszczepiające cytryniany mogą działać dopiero po obniżeniu pH do wartości 55 stąd maksymalna synteza diacetylu i acetoi-ny ma miejsce podczas fazy logarytmicznego wzrostu bakterii Dzięki represji syntezy reduktazy diacetylu i acetoiny cytrynianem wymienione związki karbonylowe kumu-lowane są w środowisku osiągając maksymalny poziom bezpośrednio przed wykorzy-staniem cytrynianoacutew po czym następuje szybka redukcja diacetylu a u większości szczepoacutew także acetoiny [ 6 20]

W odroacuteżnieniu od kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis szczepy Leucono-stoc sp metabolizują cytryniany z opoacuteźnieniem W hodowlach prowadzonych w śro-dowisku o wartości pH ok 70 nie kumulują diacetylu i acetoiny produkują natomiast octan Po zakwaszeniu środowiska do pH poniżej 55 większość szczepoacutew z rodzaju Leuconostoc sp syntetyzuje zaroacutewno diacetyl jak też acetoinę przy czym stężenie acetoiny w hodowlach bakterii mlekowych wykorzystujących cytryniany jest zawsze wyższe od poziomu diacetylu Prawdopodobnie wynika to z uwarunkowań energe-tycznych tj ograniczonej zdolności bakterii do syntezy acetylo-CoA związku uczest-niczącego wyłącznie w tworzeniu diacetylu [19 21]

Maksymalne stężenie diacetylu i acetoiny w hodowlach kultur Leuconostoc sp obserwuje się przy pH 43 Jednakże acetoina oraz 23-butandiol syntetyzowany za-roacutewno przez szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis jak i Leuconostoc sp ndash nie stanowią komponentoacutew aromatu produktoacutew mleczarskich Intensywność aromatu tj stężenie przede wszystkim diacetylu zależy w pewnym stopniu od dostępu tlenu [3]

W formowaniu cech sensorycznych istotna jest roacutewnież proporcja diacetylu i aldehydu octowego ndash optimum występuje przy 4-krotnie wyższym stężeniu diacetylu niż aldehydu octowego Dzięki redukcji aldehydu octowego do etanolu bakterie z ro-dzaju Leuconostoc skutecznie zapobiegają kumulowaniu aldehydu w produktach mle-czarskich [17 23] Wzrost zawartości diacetylu w zakwasach można osiągnąć poprzez podwyższenie zawartości sm do ok 12ndash15 [11] Zwiększona zawartość sm jest roacutewnoznaczna z większą koncentracją cytrynianoacutew stymulujących wzrost i aktywność biochemiczną szczepoacutew syntetyzujących związki aromatu

Hugenholtz i wsp [8] dowiedli że szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis mogą rosnąć w podłożu z cytrynianem jako jedynym żroacutedłem energii Maksymalną szybkość wzrostu obserwowano przy pH 62 do 55 i koncentracji cytrynianoacutew ok 20 mM ndash co odpowiada optimum działania permeazy cytrynianowej Mechanizm genero-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 73

wania energii z cytrynianoacutew przez L lactis ssp lactis var diacetylactis jest elektro-chemiczny jednak ATP formowany jest powoli i w minimalnych ilościach w odroacuteżnieniu od energii generowanej z laktozy [19]

W badaniach Libudzisz i wsp [16] udowodniono że szybkość wzrostu kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis w podłożu APLC i EPLC wynosiła od 039 do 060h-1 w hodowlach bez neutralizacji Większość badanych szczepoacutew wyraźnie rea-gowała większą dynamiką wzrostu w hodowlach neutralizowanych (074 do 092h-1) co świadczy o dużej wrażliwości na końcowy produkt metabolizmu jakim jest kwas mlekowy

Poroacutewnując szybkość wzrostu w podłożach APLC i EPLC [ 12 ] z rezultatami badań Hugenholtza i wsp[8] w ktoacuterych jedynym źroacutedłem węgla był cytrynian można stwierdzić że kultury L lactis ssp lactis var diacetylactis charakteryzują się wysokim powinowactwem do laktozy Dowodem tego jest kilkakrotnie wyższa dynamika wzro-stu w podłożach zawierających laktozę w poroacutewnaniu z szybkością wzrostu w obecności wyłącznie cytrynianoacutew

Przedstawione powyżej roacuteżnice w składzie produktoacutew fermentacji laktozy i cytrynianoacutew są bardzo często powodem braku stabilności cech biochemicznych za-kwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych Natomiast zroacuteżnicowane szybkości wzrostu homo- i heterofermentatywnych paciorkowcoacutew mlekowych są przyczyną bra-ku stabilności międzyszczepowej zakwasoacutew mleczarskich [2 7 16]

Brak stabilności cech biochemicznych mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych uwarunkowany jest genetycznie bowiem poza DNA chromosomalnym kodującym prawie 90 informacji genetycznej geny bardzo często zlokalizowane są w DNA plazmidowym [14] Istotne z technologicznego punktu widzenia cechy genetyczne mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych są kodowane w DNA plazmidowym nie chromosomalnym stąd często spotykany w praktyce brak stabilności zdolności fer-mentacji laktozy i galaktozy aktywności aromatotwoacuterczej i peptydolitycznej fagoo-porności oraz zdolności syntezy i oporności na bakteriocyny [14] Mutacje prowadzące do powstania Lac- i Prt- szczepoacutew mogą mieć miejsce podczas pasażowania kultur w mleku zwłaszcza przy nieprzestrzeganiu reżimoacutew temperatury Roacutewnież w długotrwa-łych hodowlach ciągłych i poacutełciągłych komoacuterki bakterii są nieuchronnie przedmiotem mutacji [12]

W związku z powyższym za celowe uznano podjęcie badań nad zastosowaniem do propagacji zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych podłoży zawierają-cych niezbędne składniki pokarmowe jako źroacutedło węgla zaroacutewno laktozę jak i cytry-niany stymulujące wzrost szczepoacutew L Lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp a także sole buforujące neutralizujące kwas mlekowy [22]

Celem podjętych badań było określenie wpływu dwoacutech podłoży (roacuteżnych producentoacutew) oraz temperatury inku-

74 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

bacji na liczbę bakterii mlekowych oraz odsetek szczepoacutew fermentujących cytry-niany

poroacutewnanie aktywności gazotwoacuterczej (ilości CO2) otrzymanych zakwasoacutew poroacutewnanie stabilności biochemicznej zakwasoacutew namnażanych w podłożach oraz

mleku odtłuszczonym bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przechowywania w temp 4oC

ocena przydatności technologicznej zakwasoacutew poprzez poroacutewnanie liczby bakterii mlekowych z uwzględnieniem szczepoacutew fermentujących cytryniany ilości diace-tylu i CO2 w mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52

poroacutewnanie jakości sensorycznej sera gouda wyprodukowanego z zakwasami namnażanymi w podłożach i mleku regenerowanym

Materiał i metody badań

W doświadczeniu zastosowano skoncentrowaną głęboko mrożoną szczepionkę mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych (86805) typu BD Badaną szczepionkę nam-nażano w dwoacutech podłożach o roacuteżnej zawartości soli buforujących (produkcji Marschall oraz Systems Bio-industrie) oraz w regenerowanym mleku odtłuszczonym Podłoża regenerowano do zawartości 6 sm pasteryzowano w temp 95oC przez 30 min Roacutewnież odtłuszczone mleko regenerowane do zawartości 10 s m pasteryzowano jw

Mleko regenerowane oraz podłoża zaszczepiano inokulum w ilości 001 a na-stępnie inkubowano w temp 24 i 30oC do osiągnięcia odpowiedniej kwasowości tj pH 52 ndash w podłożu A pH 48 ndash w podłożu B oraz pH 46 ndash w mleku

Otrzymane zakwasy poddano ocenie pod względem liczby bakterii mlekowych oraz udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany [9] aktywności aromatotwoacuterczej ndash oznaczanie zawartości diacetylu metodą Piena [4] stabilności biochemicznej poprzez poroacutewnanie aktywności zakwasoacutew bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przecho-wywania w temp 4oC [2] przydatności technologicznej w wyrobie seroacutew typu holen-derskiego

W oznaczeniach mikrobiologicznych stosowano podłoże Nickelsa-Leesmenta [9] Analizy wykonywano w trzech powtoacuterzeniach z 3 rozcieńczeń

W ocenie stabilności biochemicznej zakwasoacutew zastosowano zmodyfikowaną me-todę Ellikera [2] Do dwoacutech części mleka pasteryzowanego o temp 30oC dodawano jedną część badanego zakwasu Bezpośrednio po zaszczepieniu oraz po 2 h inkubacji w temp 30oC oznaczano kwasowość Przyrosty kwasowości przeliczano na 100 cm3 i wyrażano w oSH

Oceniając przydatność technologiczną zakwasoacutew prowadzono ukwaszanie (w temp 30oC) mleka pasteryzowanego do uzyskania pH 52 (podobnie jak w przypadku

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 75

seroacutew typu holenderskiego) Stosowano 1 dodatek zakwasu do mleka W ukwaszonym mleku oznaczano liczbę bakterii mlekowych liczbę szczepoacutew

fermentujących cytryniany (metody jw) zawartość diacetylu (metodą jw) zawartość CO2 z wykorzystaniem rurek dyfuzyjnych (prod Dragerwerk Aktioengesselschaft)

Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery produkowano w warunkach przemysłowych zgodnie z instrukcją technologiczną sto-sując 1 dodatek zakwasu Po 4 i 6 tygodniach dojrzewania sery poddawano ocenie sensorycznej z uwzględnieniem następujących wyroacuteżnikoacutew jakości wygląd zewnętrz-ny barwa konsystencja oczkowanie smak i zapach Ocenę sensoryczną seroacutew meto-dą opisową wg IDF Standard 99C [10] przeprowadził 6-osobowy zespoacuteł

Wyniki i dyskusja

Liczba bakterii fermentacji mlekowej (BFM) w badanych zakwasach zależna była od warunkoacutew namnażania Największą liczbę BFM stwierdzono w zakwasach z podło-ży namnażanych w temp 30oC (tab 1) Podczas inkubacji w temp 24oC uzyskiwano zakwasy o mniejszej liczbie BFM ale większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany (396 w podłożu A oraz 341 w podłożu B) prawdopodobnie dzięki wydłużeniu ndash średnio o 2ndash25 h ndash czasu trwania fermentacji Zdecydowanie najmniej-szą liczbę bakterii mlekowych a jednocześnie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermen-tujących cytryniany stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Czynnikiem ograniczającym wzrost BFM był deficyt odpowiednich substratoacutew a także kwas mle-kowy Podczas wzrostu w mleku w momencie osiągnięcia pH 46 fermentacja mleko-wa została zahamowana

Poprzez związanie wytwarzanego kwasu mlekowego przez sole buforujące moż-liwe jest utrzymanie pH na odpowiednio wysokim poziomie tj pH 52 w podłożu A oraz pH 48 w podłożu B a tym samym wzrost BFM do liczniejszej populacji Konse-kwencją składu chemicznego podłoży tj dodatku cytrynianoacutew i odpowiednich stymu-latoroacutew wzrostu była także zdecydowanie większa liczba szczepoacutew fermentujących cytryniany Odzwierciedleniem zmiennych proporcji między szczepami fermentujący-mi cytryniany a pozostałymi szczepami była zroacuteżnicowana zawartość diacetylu w ba-danych zakwasach Zaobserwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany (rys 1) Największą zawartością diacetylu cha-rakteryzowały się zakwasy namnażane w podłożu A Najmniejszą z kolei zawartość diacetylu (mniejszą niż 50 średniej ze wszystkich zakwasoacutew z podłoży) stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Jednocześnie w zakwasach inkubowanych w temp 24oC stwierdzono większą ilość diacetylu Podczas inkubacji w optymalnej tem-peraturze wzrostu bakterii tj 30oC ma miejsce redukcja diacetylu (optimum tempera-tury działania reduktazy acetoiny) [13 16]

76 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

Roacutewnie istotne jak w zakwasach są proporcje między szczepami fermentującymi i niefermentującymi cytryniany w mleku kotłowym z ich dodatkiem W mleku z do-datkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożach stwierdzono większą liczbę bakterii mlekowych ogoacutełem niż w mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w mleku Za-leżność ta dotyczyła zaroacutewno zakwasoacutew namnażanych w temp 24 jak i 30oC (tab 1) Dodatek zakwasu namnażanego w mleku w temp 24oC zapewniał w mleku kotłowym liczbę BFM roacutewną 82108 jtkcm3 Stosowanie pozostałych zakwasoacutew zapewniało w mleku kotłowym liczbę bakterii mlekowych rzędu 109 jtkcm3

0

0 5

1

1 5

2

2 5

3

3 5

Za kw as z pod łoż a A

(pH 5 2 )

Zakw a s z p od łoż a B

(p H 4 8 )

Za kw a s z m le ka

(pH 4 6 )

Dia

cety

l [m

gdm

3]

tem p 24degCtem p 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Dia

cety

l [m

gd

m3 ]

Rys 1 Zawartość diacetylu w zakwasach otrzymanych w podłożach A i B oraz w mleku Fig 1 Content of diacetyl in starters propagated in medium A B and in milk

Największy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany (268) stwierdzono w mleku z dodatkiem zakwasu namnażanego w podłożu B w temp 24oC W mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożu A odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany był mniejszy i wynosił odpowiednio 25 i 22 Zdecydowanie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany stwierdzono w mleku z dodatkiem za-kwasoacutew do propagacji ktoacuterych zastosowano mleko regenerowane Konsekwencją inkubacji mleka po zaszczepieniu zakwasem w temp 30oC oraz kroacutetszego czasu ukwa-szania (tylko do pH 52) była mniejsza liczba BFM oraz mniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany w mleku kotłowym w poroacutewnaniu z odpowiednimi zakwa-sami (tab 1)

Podobnie jak w badanych zakwasach (rys 1) roacutewnież w mleku kotłowym zaob-serwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentują-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 77

cych cytryniany Największą zawartość diacetylu w mleku kotłowym zapewniały za-kwasy namnażne w podłożu B nieznacznie mniejszą ndash w podłożu A najmniejszą zaś zakwasy namnażane w mleku w temp 30oC Stosowanie zakwasoacutew namnażanych w podłożach A i B zapewnia w mleku kotłowym średnio o 60 większą zawartość diace-tylu niż stosowanie zakwasoacutew namnażanych w mleku (rys 2)

T

a b

e l

a 1

W

pływ

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i na

licz

bę b

akte

rii f

erm

enta

cji m

leko

wej

ora

z ud

ział

szc

zepoacute

w f

erm

entu

jacy

ch c

ytry

nian

y

Eff

ect o

f th

e pr

opag

atio

n co

ndit

ions

on

the

num

ber

of la

ctic

aci

d ba

cter

ia a

nd th

e pe

rcen

tage

of

citr

ate-

ferm

enti

ng s

trai

ns

Podłoże

ndash

kwas

owość

zakw

asu

Med

ium

ndash

acid

ity

of

the

star

ters

[p

H]

Tem

p

inku

bacj

i T

emp

of

the

incu

bati

on

[degC

]

Lic

zba

bakt

erii

w

zakw

asac

h [j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e st

arte

r [c

fuc

m3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Per

cen

t rat

e of

the

bact

eria

that

fer

men

t ci

trat

es

[]

Lic

zba

bakt

erii

w m

leku

[j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e m

ilk

[cfu

cm

3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Shar

e of

the

bact

eria

that

fe

rmen

t cit

rate

s[

]

Ogoacutełe

m

Tot

al

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

iany

F

erm

enti

ng

citr

ates

Ogoacutełe

mT

otal

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

ian

Fer

men

ting

ci

trat

es

A -

52

24

4

4x10

9 1

5 x1

09 34

1

14x

109

35

x108

250

30

5

6x10

9 1

6 x1

09 28

6

20

x109

44

x108

220

B -

48

24

5

8x10

9 2

3 x1

09 39

6

28

x109

75

x108

268

30

6

9x10

9 2

2 x1

09 31

9

31

x109

73

x108

235

Mle

ko -

46

24

1

4x10

9 2

9 x1

08 20

7

82

x108

77

x107

94

30

24x

109

41

x108

171

1

2 x1

099

7 x1

07 8

1

78 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

0

05

1

15

2

25

3

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża B (pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dia

cety

l [m

gdm

3]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Rys 2 Zawartość diacetylu w mleku ukwaszonym do pH 52 ndash zakwasmi pochodzącymi z podłoży A i

B oraz z mleka Fig 2 Content of diacetyl in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and B and

from the milk

W mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu ocenianych wcze-śniej zakwasoacutew oznaczano roacutewnież zawartość CO2 Zaobserwowano analogiczne jak w przypadku diacetylu zależności tj największą ilość CO2 w mleku z zakwasami z podłoża B (niezależnie od temperatury propagacji zakwasu) i najmniejszą ilość CO2 w mleku z zakwasami namnażanymi w mleku regenerowanym (rys 3)

02468

101214

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża

(pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dw

utle

nek

węg

la [

v v

h]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A Starter from medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża BStarter from medium B (pH 48)

Zakwas z mlekaStarter from

milk (pH 46)

Dw

utl

enek

węg

la

Car

bon

dio

xid

e [

v v

h]

Rys 3 Zawartość CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 zakwasami z podłoża A B i z mleka Fig 3 Content of carbon dioxide in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and

B and from the milk

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 79

Relatywnie wysoka zdolność syntezy diacetylu oraz wysoka aktywność gazo-twoacutercza zakwasoacutew namnażanych w podłożach koreluje z liczbą szczepoacutew fermentują-cych cytryniany Wskazuje także na prawdopodobnie wyższy odsetek szczepoacutew Leu-conostoc sp w zakwasach z podłoży W odroacuteżnieniu od szczepoacutew L lactis ssp lactis var diacetylactis kultury Leuconostoc sp wytwarzają CO2 w wyniku fermentacji za-roacutewno cytrynianoacutew jak i laktozy [6 18 23]

T a b e l a 2 Wpływ warunkoacutew propagacji na stabilność biochemiczną zakwasoacutew Effect of the propagation conditions on biochemical stability of starters

Podłoże ndash kwaso-wość zakwasu

Medium ndashacidity of the starter

[pH]

Temperatura inkubacji

Temperature of the incubation

[degC]

Przyrosty kwasowości mleka z zakwasem Acidity Increments of the milk containing a starter [degSH]

Zakwas świeży Fresh starter

Zakwas przechowywany (24 h temp 4degC)

Stored starter (24 h temp 4degC)

A ndash 52 24 105 105 30 100 100

B ndash 48 24 110 110 30 105 105

Mleko ndash 46 24 100 70 30 95 65

Istotną pod względem technologicznym cechą zakwasoacutew mezofilnych pacior-

kowcoacutew mlekowych jest stabilność podczas (koniecznego niekiedy) przechowywania zakwasoacutew Badane zakwasy bezpośrednio po inkubacji charakteryzowały się bardzo wysoką aktywnością (10degSH) wyjątkiem był zakwas namnażany w mleku w temp 30degC (90degSH) (tab 2) Przyrost kwasowości mleka z zakwasem o 10degSH (zmodyfi-kowana proacuteba Ellikera) wskazuje na bardzo dobrą jakość zakwasu [2] Roacutewnież po 24 h inkubacji aktywność zakwasoacutew namnażanych w podłożach była bardzo wysoka i pozostawała na niezmienionym poziomie Natomiast zakwasy namnażane w mleku mimo natychmiastowego schłodzenia do temp 4degC (po osiągnięciu pH 46) charakte-ryzowały się znacznie niższą (o ponad 30) aktywnością kwaszącą po 24 h przecho-wywania (tab 2)

Sery wyprodukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z podłoży A i B każdorazowo charakteryzowały się korzystniejszym smakiem i zapachem (wyraźnie orzechowym) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyprodukowane z zakwasem nam-nażanym w odtłuszczonym mleku regenerowanym Poza tym nie stwierdzono zroacuteżni-cowania w zakresie wyglądu barwy ani konsystencji seroacutew wyprodukowanych z za-stosowaniem badanych zakwasoacutew (tab 3) Degradacja parakazeiny do niskocząstecz-kowych peptydoacutew i wolnych aminokwasoacutew w większym stopniu zależna jest od

T a

b e

l a

3

Jakość

sen

sory

czna

ser

oacutew g

ouda

w z

ależ

nośc

i od

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i zak

was

u

Sen

sory

qua

lity

of

Gou

da c

hess

es d

epen

ding

on

the

star

ter

prop

agat

ion

cond

itio

ns

Zak

was

S

tart

er

Cza

s do

jrze

wan

ia [

tyg]

T

ime

of

ripe

ning

[w

eeks

]

Wyg

ląd

zew

nętr

zny

Fin

ish

and

appe

aran

ce

Bar

wa

Col

our

Str

uktu

ra

Tex

ture

S

mak

owit

ość

F

lavo

ur

Ocz

kow

anie

E

yes

Kon

syst

encj

a C

onsi

sten

cy

Zap

ach

Aro

-m

a Sm

ak

Tas

te

Podłoże

A

Med

ium

A

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne n

ieli

czne

roacutew

nom

iern

e fi

ne n

ot n

umer

ous

equ

ally

sp

read

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty

łago

dny

pure

mil

d

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ=

3mm

ty

pica

l re

gula

r φ=

3mm

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pure

sw

eet

Podłoże

B

Med

ium

B

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne d

osyć

licz

ne n

iere

gu-

larn

e

fine

qui

te n

umer

ous

irre

gula

r

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty ł

agod

-ny

pu

re m

ild

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ =

3 m

m

typi

cal

regu

lar φ =

3 m

m

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pu

re s

wee

t

Mle

ko

Mil

k

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

niel

iczn

e d

robn

e n

ieks

ztał

tne

not n

umer

ous

fin

e ir

regu

lar

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

lekk

o kw

aśny

ni

eczy

sty

slig

htly

aci

d

impu

re

kwaś

ny n

ie-

czys

ty

acid

im

pure

6 ni

elic

zne

dro

bne

nie

kszt

ałtn

e no

t num

erou

s s

mal

l ir

regu

lar

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

el

asti

c te

nder

re

gula

r

łago

dny

lekk

o pr

zejr

zały

m

ild

sli

ghtl

y ov

erri

pene

d

lekk

o pi

kant

-ny

nie

czys

ty

slig

htly

piq

u-an

t im

pure

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 81

liczby niepochodzących z zakwasu pałeczek mlekowych niż od liczby kultur zakwasu [5] Jednakże oczkowanie oraz zapach seroacutew typu holenderskiego determinowane są liczbą oraz aktywnością dodawanych z zakwasem szczepoacutew fermentujących cytrynia-ny Można zatem stwierdzić że orzechowy zapach oraz liczniejsze bardziej kształtne oczka w badanych serach wyprodukowanych z zakwasami z podłoży były konsekwen-cją większego odsetka szczepoacutew fermentujących cytryniany a tym samym większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej tych zakwasoacutew

Wnioski

1 Wszystkie badane czynniki (podłoże wzrostowe temperatura inkubacji końcowe pH) determinowały aktywność biochemiczną zakwasoacutew

2 Zastosowanie podłoży umożliwia otrzymywanie zakwasoacutew o większej liczbie bak-terii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cy-tryniany w poroacutewnaniu z zakwasami namnażanymi w mleku

3 Inkubacja zakwasoacutew w temp 24oC zapewnia większy odsetek szczepoacutew fermentu-jących cytryniany niż inkubacja w temp 30oC

4 Zakwasy namnażane w podłożach (w odroacuteżnieniu od zakwasoacutew namnażanych w mleku) charakteryzowały się wysoką i stabilną aktywnością kwaszącą podczas przechowywania

5 Konsekwencją większej liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany była większa zawartość diacetylu w zakwasach z podłoży oraz większa zawartość zaroacutewno dia-cetylu jak też CO2 w mleku kotłowym po ukwaszeniu do pH 52

6 Sery gouda wyprodukowane z zakwasami z podłoży charakteryzowały się znacz-nie lepszą jakością sensoryczną (zdecydowanie lepsze oczkowanie wyraźny orze-chowy zapach) niż sery w ktoacuterych technologii zastosowano zakwas namnażany w mleku regenerowanym

Literatura

[1] Bacterial Nomenclature Up-To-Date Information Centre for European Culture Collections (ICECC)

1993 Braunnschweig [2] Bielecka M Derejska-Benedict K Wzrost i aktywność kultur zakwasoacutew podczas prowadzenia na

mleku świeżym Mat II Sesji Nauk Postęp w technologii technice i organizacji przemysłu mleczar-skiego Olsztyn 1984 s 228-229

[3] Boumerdassi H Monnet C Desmazeaud M Corrieu G Effect of citrate on production of diacetyl and acetoin by Lactococcus lactis ssp lactis CNRZ 483 cultivated in the presence of oxygen J Dai-ry Sci 1997 80 634-639

[4] Case RA Bradley RL Wiliams RR Chemical and physical methods In Standards Methods for the Examination of Dairy Products edGH Richardson American Public Health Association Wash-ington 1985 pp 327-394

82 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

[5] Cichosz G Zalecka A Lenkiewicz M The influence of streptococci and lactobacilli on proteolysis in gouda cheese Milchwiss 2003 58 (56) 297-300

[6] Cogan T M Jordan K N Metabolism of Leuconostoc bacteria J Dairy Sci 1994 77 2704-2709

[7] Hugenholtz J Citrate metabolism in lactic acid bacteria FEMS Microbiol Rev 1993 12 165-178 [8] Hugenholtz J Perdon L Abee T Growth and energy generation by Lacococcus lactis subsp lactis

biovar diacetylactis during citrate metabolism Appl Environ Microbiol 1993 59 (12) 4216-4222 [9] IDF Standard 149 1991 Lactic acid starters Standard of identity [10] IDF Standard 99C 1997 Sensory evaluation of dairy products by scoring Preference [11] Kisza J Panfil-Kuncewicz H Charakterystyka zakwasoacutew mleczarskich na mleku o podwyższonej

zawartości suchej masy Acta Acad Agricult Tech Olst Technologia Alimentorum 1989 23 15-24

[12] Kornacki K Nowe generacje kultur starterowych w rozwoju technologii żywności Biuletyn Infor-macyjny Biolacta-Texel 1997 4 16-18

[13] Levata-Jovanovic M Sandine W E Citrate utilization and diacetyl production by various strain of Leuconostoc mesenteroides ssp cremoris J Dairy Sci 1996 79 1928-1935

[14] Libudzisz Z Genetyczne determinanty metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej Biotechnologia 1992 2 66-79

[15] Libudzisz Z Tworzenie związkoacutew aromatu przez bakterie fermentacji mlekowej W Bakterie fer-mentacji mlekowej Wyd Politechniki Łoacutedzkiej 1998 s 110-121

[16] Libudzisz Z Galewska E Citrate metabolism in Lactococcus lactis subsplactis var diacetylactis strains Die Nahrung 1991 35 (6) 611-618

[17] Liu SO Asmundson RV Holland R Crow VI Acetaldehyde metabolism by Leuconostoc me-senteroides subsp cremoris under stress conditions Int Dairy J 1997 175-183

[18] Martley FG Crow VL Open texture in cheese the contributions of gas production by microorga-nisms and cheese manufacturing practices J Dairy Res 1996 63 489-507

[19] Marty-Teysset C Posthuma C Lolkema JS Schmitt P Divies C Konings WN Proton motive force generation by citrolactic fermentation in Leuconostoc mesenteroides J Bacteriol 1996 178 2178-2185

[20] Monnet C Schmitt P Divies C Diacetyl production in milk by an a-acetolactic accumulating strain of Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetylactis J Dairy Sci 1994 77 2916-2921

[21] Oberman H Klasyfikacja bakterii mlekowych W Bakterie fermentacji mlekowej Wyd Politechni-ki Łoacutedzkiej 1998 s 7-25

[22] Rybka J Fetliński A Podłoża do przygotowania zakwasoacutew roboczych Przegl Mlecz 1995 5 134-136

[23] Vedamuthu ER The dairy Leuconostoc use in dairy products J Dairy Sci 1994 77 2725-2730

THE TECHNOLOGICAL USEFULNESS OF MESOPHILIC LACTIC STREPTOCOCCI

STARTERS DEPENDING ON THE PROPAGATION CONDITIONS

S u m m a r y

The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters propagated in skimmed milk

and in two different growth media at 24 and 30oC was evaluated The effect of medium type and incuba-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 83

tion temperatures on the number of lactic acid bacteria were studied including the percentage rate of the citrate-fermenting bacteria

The evaluation of the startersrsquo technological usefulness comprised two phases There were compared contents of diacetyl and of CO2 in milk that was acidified to pH 52 using experimental starters Starters that propagated at 24oC were used to produce Gouda cheese After a 4 and 6 week ripening period senso-ry properties of the cheese were evaluated

Owing to the growth media used it was possible especially when the incubation took place at 24oC to obtain starters with higher numbers of lactic acid bacteria and a higher percentage of citrate-fermenting bacteria consequently the aroma- and gas-forming activity of the starters was higher too Cheeses pro-duced with starters which propagated on the experimental media had a more advantageous flavour and smell (a clearly nutty smell) and a significantly better eye structure than cheeses produced with a starter propagated on skimmed milk

Key words mesophilic starters citrate-fermenting strains diacetyl CO2 sensory quality Gouda cheese

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 84 ndash 96

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH

S t r e s z c z e n i e Przeprowadzono studia poroacutewnawcze nad moliwoci zastpienia w badaniach adhezji bakterii

mlekowych modelu kultury komoacuterek nabłonka jelitowego innymi uproszczonymi modelami Badano przyczepno bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 oraz Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 do membran wykonanych z alginianu karagenu elatyny kolagenu szkła polistyrenu i karboksymetylocelulozy

Zaobserwowano najwikszy stopie przyczepnoci bakterii probiotycznych do membran wykonanych z karboksymetylocelulozy i kolagenu W wikszoci wariantoacutew dowiadcze liczba przyczepionych komoacuterek bakteryjnych wzrastała wraz ze wzrostem czasu ich kontaktu z powierzchni stał Wykazano take roacutenice w przyczepnoci komoacuterek do hydroeli o roacutenych steniach Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e stopie adhezji bakterii probiotycznych do roacutenych powierzchni organicznych i nieorganicznych jest cech zalen od szczepu mikroorganizmu aden z prostych modeli adhezyjnych zastosowanych w tej pracy nie charakteryzował si adhezyjnoci poroacutewnywaln z komoacuterkami nabłonka jelitowego Caco-2 i HT-29 stosowanego obecnie jako głoacutewny model in vitro do bada adhezji bakterii probiotycznych

Słowa kluczowe adhezja Lactobacillus alginian karagen kolagen karboksymetyloceluloza

Wstp

Zdolnoci adhezyjne bakterii probiotycznych s uwaane za jedn z najbardziej podanych cech tych drobnoustrojoacutew gdy warunkuj one długotrwałe ich przebywanie w przewodzie pokarmowym człowieka i tym samym przedłuony wpływ na jego zdrowie Dzieje si tak nawet woacutewczas gdy adhezja bakterii ma charakter przejciowy i nie koczy si trwał kolonizacj jelit [19 21] Z tego powodu badania nad zdolnociami adhezyjnymi bakterii obok bada nad ich przeywalnoci

Dr in K Czaczyk dr in A Olejnik mgr in P Miał prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 85

w rodowisku o niskim pH oraz w obecnoci oacutełci i enzymoacutew trawiennych stanowi podstawowy etap w pracach naukowych z tej dziedziny [1 4 5 22]

Najczciej stosowanym modelem do bada adhezji bakterii s jednowarstwowe kultury nabłonka jelitowego in vitro szczegoacutelnie linii komoacuterkowych Caco-2 i HT-29 Kultury nabłonkowe mimo e s biologicznie najbardziej zblione do nabłonka jelitowego in vivo trudno uzna za łatwy model badawczy Ich hodowla wymaga specjalistycznej aparatury jest długotrwała i bardzo kosztowna [4 22] Std od dawna poszukiwane s modele ktoacutere cechuje prostota i niskie koszty bada a przy tym moliwie wiernie imitujce adhezj w przewodzie pokarmowym Zagadnieniom zwizanym z adhezj mikroorganizmoacutew do roacutenorodnych powierzchni powicono bogate pimiennictwo naukowe [2 6 14 18] W tym kontekcie mona wymieni badania nad adhezj drobnoustrojoacutew do powierzchni zboacutew skoacutery implantoacutew osadu czynnego gleby urzdze inynieryjnych opakowa produktoacutew spoywczych i wielu innych Cz zjawisk zwizanych z adhezj mikroorganizmoacutew do ciał stałych naley uzna za zjawisko niekorzystne (korozja mikrobiologiczna skaenie powierzchni kontaktujcych si z ywnoci zakaenia szpitalne) natomiast cz mona uzna za zjawisko podane (kolonizacja jelit fermentacja ywnoci i pasz udział mikroorganizmoacutew w tworzeniu proacutechnicy w glebie) [6 9 12]

Adhezj w sensie biologicznym nazywa si trwałe i nieodwracalne połczenie si komoacuterki drobnoustroju z powierzchni ciała stałego Pierwsz teori zastosowan do wytłumaczenia interakcji wystpujcych w procesie adhezji bakterii była teoria DLVO ktoacuterej nazwa pochodzi od pierwszych liter nazwisk jej autoroacutew (Derjaguin Landau Verwey Overbeek) [10] Teoria ta była pierwotnie sformułowana do wyjanienia adhezji koloidoacutew i dopiero poacuteniej adaptowana do opisu adhezji mikroorganizmoacutew Teoria ta wskazuje na kluczow rol dwoacutech rodzajoacutew oddziaływa przycigajcych sił van der Waalsa oraz odpychajcych sił elektrostatycznych zwizanych z podwoacutejn warstw elektronow wokoacuteł komoacuterki Siły te działaj na dystansie od 1 do 50 nm i decyduj o zblieniu komoacuterek do powierzchni ciał stałych na tyle blisko aby powstały wizania chemiczne trwale łczce oba obiekty Całkowita wolna energia interakcji midzy komoacuterk a powierzchni ciała stałego jest wypadkow obu sił i decyduje ona o moliwoci zblienia komoacuterki bakteryjnej do ciała stałego Najwiksze przyciganie wystpuje w obszarze tzw pierwszego minimum energetycznego ktoacutere wystpuje na bardzo małej odległoci od ciała stałego rzdu 1 nm Minimum to jest oddzielone od drugiego minimum energetycznego obszarem dodatniej energii ktoacutera odpowiada za odpychanie komoacuterki od obiektu Pokonanie tego niekorzystnego obszaru zaley w duym stopniu od kształtu komoacuterek Im maj one mniejszy promie w miejscu styku obu powierzchni tym łatwiej pokona komoacuterce bakteryjnej siły odpychania i przej z drugiego do pierwszego obszaru minimum energetycznego Oznacza to faworyzowanie w procesach adhezji komoacuterek o kształtach wydłuonych oraz majcych wydłuone struktury powierzchniowe takie jak fimbrie i rzski [11 13] Wobec powyszego mona uzna e komoacuterki pałeczek bakterii kwasu mlekowego maj kształt ułatwiajcy

86 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

zblienie do powierzchni ciała stałego Podobne znaczenie maj nieroacutewnoci na powierzchni ciała stałego ndash ciała szorstkie o nieregularnej powierzchni s szybciej zasiedlane przez bakterie ni ciała o powierzchni gładkiej [6 9]

Teoria DLVO nie uwzgldnia interakcji wystpujcych na rednich odległociach S to głoacutewnie siły zwizane z ruchami Browna oraz interakcje hydrofobowe Te ostatnie maj szczegoacutelnie due znaczenie w rodowisku wodnym Van Oss [24] zaproponował uogoacutelnion teori rozszerzajc teori DLVO o brakujce oddziaływania na rednich odległociach (teoria ta jest znana pod nazw XDLVO [3])

Obok wymienionych interakcji istotn rol w adhezji komoacuterek do powierzchni ciała stałego odgrywaj wydzieliny komoacuterkowe o charakterze polimeroacutew Składaj si one z polisacharydoacutew glikoprotein liposacharydoacutew i kwasoacutew uronowych [8 15] Tworz swoist otoczk polimerow ktoacutera bardzo czsto utrudnia fizyczne zblienie komoacuterki do ciała stałego [3 23] Właciwoci takie maj niektoacutere gatunki drobnoustrojoacutew z rodzaju Lactobacillus Znane s jednak liczne przypadki w ktoacuterych glikokaliks otaczajcy komoacuterk (np Pseudomonas fluorescens) wrcz ułatwia jej bdquozakotwiczenierdquo na powierzchni ciała stałego

W połczeniu komoacuterki bakteryjnej z powierzchni danego ciała bior udział swoiste substancje chemiczne zwane adhezynami W warunkach naturalnych panujcych w przewodzie pokarmowym adhezyny bakteryjne łcz si swoicie z receptorami znajdujcymi si na powierzchni enterocytoacutew jelitowych oraz w luzie jelitowym [22] Receptory te zawieraj zwykle w swej strukturze wglowodany Adhezyny maj charakter białkowy i najobficiej wystpuj na powierzchni organelli ruchowych (fimbrie) oraz w warstwach powierzchniowych cian komoacuterkowych [7 12 17] Istotn rol w adhezji odgrywaj take składniki cian komoacuterkowych takie jak peptydoglikan lub mureina Warstwa mureiny moe by otoczona cile ułoonymi czsteczkami białka a w jej wielowarstwow struktur wplecione s wielocukry majce ładunek elektryczny i kwasy tejchojowe W cianie wielu bakterii gramdodatnich s te czsteczki kwasoacutew lipotejchojowych zakotwiczone czci lipidow w błonie cytoplazmatycznej lec pod murein Uwaa si e bakterie z rodzaju Lactobacillus mog przylega do powierzchni ciał stałych za porednictwem struktur powierzchniowych zawierajcych kwasy tejchojowe i lipotejchojowe zwizane z peptydoglikanem ciany komoacuterkowej [13 20 22]

Proces adhezji mikroorganizmoacutew do powierzchni stałych przebiega w sposoacuteb wielostopniowy Pierwszy etap poprzedzajcy właciw adhezj drobnoustrojoacutew stanowi przyłczanie si substancji organicznych i nieorganicznych do miejsc obdarzonych ładunkiem elektrycznym S to roacutene grupy polarne lub jony metali wystpujcych na powierzchni ciała stałego Gromadzenie si substancji organicznych tworzy swoisty gradient pokarmowy skoncentrowany przy powierzchni ciała stałego co stwarza dogodne warunki do rozwoju bakterii i w konsekwencji sprzyja adhezji bakterii i tworzeniu biofilmu [23 24]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 87

Celem niniejszej pracy było poszukiwanie prostego modelu do bada nad adhezj bakterii probiotycznych w przewodzie pokarmowym człowieka W tym celu przeprowadzono badania nad adhezj komoacuterek trzech znanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do powierzchni roacutenych ciał stałych i poroacutewnano j z adhezj tych samych mikroorganizmoacutew do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Materiał i metody bada

Mikroorganizmy

W badaniach zastosowano trzy szczepy bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 i Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 Bakterie hodowano w warunkach wzgldnie beztlenowych na poywce MRS w temp 30ordmC przez 20 h Do bada nad adhezj wykorzystano komoacuterki z logarytmicznej fazy wzrostu po ich odwirowaniu (5000 g 10 min)

Komoacuterki nabłonkowe i metoda ich hodowli

Komoacuterki nabłonka jelitowego linii Caco-2 (ATTC HTB 37) hodowano w poywce DMEM (Dulbeccorsquos modified Eagle medium Sigma) wzbogaconej w 20 płodow surowic bydlc (FBS Gibco BRL) inaktywowan termicznie (56oC 30 min) 1 zestaw aminokwasoacutew endogennych 100X (NEAA Sigma) i 50 mg l-1 gentamycyny (Gibco BRL) Komoacuterki nabłonka jelitowego linii HT-29 (ATTC HTB 38) hodowano w poywce bezsurowiczej wzbogaconej w 10 dodatek płodowej surowicy bydlcej W trakcie hodowli poywk wymieniano na wie co drugi dzie Hodowl komoacuterek Caco-2 prowadzono przez 21 dni a HT-29 przez 10 dni w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych (Nunc) w temp 370C w atmosferze 5 CO2 i 95 powietrza Eksperymenty prowadzono w trzech powtoacuterzeniach

Przygotowanie powierzchni stałych

1 Płytki polistyrenowe firmy Becton Dickinson and Company (Multiwelltrade) pakowane sterylnie stosowano bezporednio bez dodatkowej obroacutebki wstpnej

2 Mikroskopowe szkiełka nakrywkowe wykonane ze szkła borosilikatowego odtłuszczano przez gotowanie z dodatkiem mydła szarego przez 1 h przepłukiwano kilkakrotnie wod destylowan moczono w roztworze 01 N NaOH przez 24 h ponownie przepłukiwano wod destylowan po czym moczono w 002 fosforanie troacutejsodowym przez 24 h przepłukiwano wod [16] i umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

3 Karagen (Sigma) przygotowywano w formie 1 2 i 3 roztworoacutew ktoacuterymi zalano dołki płytki polistyrenowej uzyskujc jednolit powierzchni elu karagenowego do bada nad adhezj

4 Alginian (Sigma) przygotowano przez wprowadzenie 05 i 1 roztworoacutew alginianu sodowego do dołkoacutew płytki polistyrenowej i zestalenie ich do postaci

88 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

elu poprzez zalanie 4 roztworem chlorku wapnia Nadmiar roztworu wapnia usuwano a powierzchnie przemywano jałow wod destylowan

5 Kolagen (Millicell-PCF Millipore) naniesiony na membran poliwglanow umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

6 Karboksymetyloceluloz (Millicell-CM Millipore) stosowano w formie krkoacutew umieszczonych w dołkach płytki polistyrenowej

7 elatyna (Sigma) była przygotowana w formie 5 i 10 roztworoacutew ktoacutere w temp 37 i 20oC zachowały form lepkiej cieczy bez widocznego elowania

Test na adhezj bakterii do ciał stałych

Ciała stałe i hydroele umieszczano w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych i zalewano zawiesin komoacuterek bakteryjnych o gstoci 1sdot106 jtkml pozostawiajc je w temp 37oC przez 1 2 i 8 h W celu ograniczenia zakae zewntrznych płytki pokrywano parafilmem Po czasie inkubacji dołki przemywano dwukrotnie 2 ml buforu PBS i dokonywano liczenia przyczepionych komoacuterek W tym celu powierzchni wraz z drobnoustrojami wybarwiano oranem akrydyny (001) przez 2 min i przemywano wod destylowan Bakterie przyczepione do badanej powierzchni liczono z 10 poacutel widzenia za pomoc mikroskopu fluoroscencyjnego (CARL-ZEISS Axiovert 200 Niemcy)

Test na adhezj bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Komoacuterki bakteryjne hodowane w poywce MRS wirowano (5000 g 10 min) dwukrotnie przemywano buforem PBS (pH = 72) i rozcieczano do gstoci populacji 1sdot106 jtkcm3 w poywce DMEM bez dodatku antybiotyku Do kadego dołka w płytce do kultur tkankowych dodawano 1 ml zawiesiny bakteryjnej 21-dniowa kultura Caco-2 i 10-dniowa kultura HT-29 wyhodowane w dołkach 6-dołkowej płytki były dwukrotnie przemywana buforem PBS Do kadego z dołkoacutew w płytce dodawano 1 ml inoculum bakteryjnego i płytk inkubowano w warunkach beztlenowych w temp 37ordmC przez 1h Nastpnie usuwano poywk DMEM i monowarstw enterocytoacutew przemywano trzykrotnie buforem PBS w celu usunicia niezwizanych bakterii Po ostatnim przemyciu komoacuterki Caco-2 zostały delikatnie odklejone przez trypsynizacj i odwirowane oraz poddane działaniu 1 Triton X-100 przez 5 min w celu przeprowadzenia lizy komoacuterek enterocytoacutew Bakterie przyczepione do enterocytoacutew były oznaczane metod płytkow po odpowiednim dziesitnym rozcieczeniu Hodowl bakterii prowadzono w warunkach wzgldnie beztlenowych na podłou MRS w temp 30ordmC

Wyniki i dyskusja

W przedstawionej pracy zbadano adhezj bakterii probiotycznych do powierzchni ciał stałych takich jak hydroele typu alginian karagen elatyna kolagen oraz szkło

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 89

polistyren i karboksymetyloceluloza Stopie adhezji bakterii kwasu mlekowego oceniano na podstawie liczebnoci komoacuterek bakteryjnych przyczepionych do 1 cm2 powierzchni po 1 2 i 8 h inkubacji Okrelono take stopie adhezji badanych szczepoacutew bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni polistyrenu i szkła

W pierwszym etapie bada okrelono moliwoci adhezji dwudziestogodzinnej hodowli komoacuterek Lactobacillus casei Lactobacillus acidophilus oraz Lactobacillus rhamnosus do powierzchni polistyrenu i szkła Uzyskane wyniki zamieszczono w tab 1

Wyniki dowiadcze wskazuj jednoznacznie e badane szczepy bakterii mlekowych nie wykazały adhezji do powierzchni polistyrenu Roacutewnie adhezja do szkła borosilikatowego została oceniona jako bardzo mała Komoacuterki L casei w ogoacutele nie przyłczyły si do powierzchni szkła a pozostałe dwa szczepy wykazały adhezj rzdu 13ndash26 komoacuterekcm2

T a b e l a 1 Adhezja bakterii do powierzchni polistyrenu i szkła Bacterial adhesion to polystyrene and glass surfaces

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Polistyren Polystyrene

Szkło Glass

L casei Shirota 0 0 L acidophilus LC1 0 26 (plusmn 7) L rhamnosus GG 0 13 (plusmn 3)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation Podobne badania prowadzili Boonaert i wsp [5] ktoacuterzy testowali zdolnoci

adhezyjne bakterii Lactococcus lactis do powierzchni polistyrenu i szkła Autorzy ci wykazali e adhezja tych bakterii kształtowała si na poziomie 106 jtkcm2 a decydujcy wpływ na zjawisko miała faza wzrostu mikroorganizmoacutew (wiksza w fazie stacjonarnej w poroacutewnaniu do logarytmicznej fazy wzrostu) W naszych badaniach w ogoacutele nie stwierdzono przyczepnoci badanych szczepoacutew Lactobacillus do tego materiału W przypadku adhezji bakterii L lactis do szkła nie obserwowano ju zalenoci zwizanej z wiekiem populacji bakteryjnej Autorzy ci wskazali take na niekorzystny wpływ przemywania komoacuterek buforem PBS wynikajcy z ekstrakcji białek i kwasoacutew nukleinowych W rezultacie dochodziło do lizy czci komoacuterek bakteryjnych Zagadnienie to wymaga jednak wyjanienia gdy PBS jest powszechnie stosowany do przemywania komoacuterek bakteryjnych szczegoacutelnie przy wykorzystaniu nabłonkowych kultur komoacuterkowych W pracy tej zwroacutecono take uwag na istotn

90 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

rol w adhezji metabolitoacutew wydzielanych przez komoacuterki czego nie uwzgldnia model DLVO [3] Naley podkreli take e adhezja L lactis do szkła była mniejsza ni do polistyrenu Flint i wsp [9] okrelili wydajno adhezji bakterii Streptococcus thermophilus do szkła na poziomie 107 jtkcm2 i była ona wiksza ni do roacutenych rodzajoacutew stali kwasoodpornych Studia nad adhezj omiu szczepoacutew bakterii nalecych do rodzajoacutew Escherichia Burkholderia Pseudomonas i Bacillus do szkła borosilikonowego wykazały e wydajno adhezji wynosiła 105ndash107 jtkcm2 [14]

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni membrany karboksymetylocelulozowej kolagenu i elatyny

W kolejnym etapie dowiadcze okrelono adhezj badanych mikroorganizmoacutew do powierzchni membrany wykonanej z karboksymetylocelulozy lub z kolagenu Kontakt bakterii z obu powierzchniami trwał 1 h Wyniki tych bada przedstawiono w tab 2

Uzyskane dane wskazuj e wszystkie trzy badane szczepy probiotyczne wykazały zdolno do przyczepienia si zaroacutewno do karboksymetylocelulozy jak i do kolagenu Poroacutewnujc obie powierzchnie naley stwierdzi e adhezja do karboksymetylocelulozy była zdecydowanie wiksza ni do kolagenu Obserwacja ta dotyczyła szczegoacutelnie L rhamnosus GG gdy przyczepno tych bakterii do karboksymetylocelulozy była 25-krotnie wiksza od przyczepnoci do kolagenu W przypadku L casei Shirota roacutenica była 10-krotna Najmniejsz przyczepno do kolagenu wykazał szczep L acidophilus Wiksza przyczepno bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy moe by tłumaczona wiksz porowatoci jego powierzchni Ciekawe badania nad adhezj bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus prowadzili Aleljun i wsp [1] Przetestowali oni przyczepno ponad stu szczepoacutew bakteryjnych do kolagenu typu I i wykazali ze zdolno t wykazało ok 75 badanych szczepoacutew w tym roacutewnie szczepy nalece do gatunkoacutew L casei L acidophilus i L rhamnosus Autorzy ci wskazali take na zaleno midzy właciwociami adhezyjnymi a wiekiem kultury u niektoacuterych szczepoacutew Maksimum przyczepnoci obserwowali we wczesnej fazie stacjonarnej Nieznaczny wpływ na adhezj bakterii miała take poywka hodowlana i jej pH Autorzy ci zwracaj uwag na powszechn zdolno pałeczek mlekowych do adhezji do kolagenu co jest cech inwazyjnych szczepoacutew bakterii chorobotwoacuterczych Zwracaj oni przy tym uwag na fakt e badane przez nich szczepy nie przyczepiały si do fibronektyny

T a b e l a 2 Adhezja bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy i kolagenu Bacterial adhesion to carboxymethylcellulose and collagen surfaces

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 91

Karboksymetyloceluloza Carboxymethylcellulose

Kolagen Collagen

L casei Shirota 12568 (plusmn 1756) 1211 (plusmn 98) L acidophilus LC1 4764 (plusmn 1430) 737 (plusmn 56) L rhamnosus GG 36953 (plusmn 4680) 1474 (plusmn 102)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Proacuteba przeprowadzenia dowiadcze nad adhezj bakterii do elatyny nie powiodła si z uwagi na trudnoci w uzyskaniu struktury elowej w temperaturze 20ordmC i 37ordmC

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu karagenowego

Dogodn powierzchni do adhezji bakterii mog by obok kolagenu take inne hydroele W zwizku z tym w pracy przebadano zdolno bakterii mlekowych do zasiedlania karagenu W badaniach tych uwzgldniono roacuteny czas ekspozycji oraz roacuten gsto hydroelu Wyniki tych dowiadcze przedstawiono w tab 3

Przyczepno badanych szczepoacutew bakterii do karagenu naley oceni jako mał rzdu 2-4 cykli logarytmicznych w przeliczeniu na 1 cm2 Odnosi si to szczegoacutelnie do adhezji szczepoacutew L acidophilus LC1 i L rhamnosus GG do 1 elu karagenowego Wyniki bada wskazuj jednak e du rol w adhezji odgrywa czas kontaktu bakterii z zasiedlan powierzchni oraz gsto stosowanego elu Przy zastosowaniu 1 karagenu w pierwszych dwoacutech godzinach ekspozycji liczba przyczepionych bakterii była podobna jednak po 8 h obserwowano znaczcy wzrost adhezji

Wraz ze wzrostem gstoci elu wyrany był wzrost liczby przyczepionych bakterii Podobn zaleno odnotowano w stosunku do czasu ekspozycji gdy wydłuenie kontaktu bakterii z powierzchni karagenu zwikszyło liczb zwizanych z ni komoacuterek Do wynikoacutew tych naley jednak podej z pewn ostronoci bowiem zwikszenie liczebnoci bakterii na powierzchni karagenu po 8 h inkubacji moe by wynikiem rozmnaania si bakterii ktoacutere przyczepiły si do tej powierzchni w pocztkowym okresie Sugeruje to brak roacutenic w adhezji do 1 elu midzy 1 i 2 h ekspozycji jednake wyniki uzyskane przy zasiedlaniu 3 elu wydaj si tej hipotezie zaprzecza gdy roacutenice w liczbie zwizanych komoacuterek miedzy 1 a 8 h ekspozycji s bardzo małe

T a b e l a 3

Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni karagenu The effect of gel concentration and exposure time on the bacterial adhesion to a carrageenan surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

92 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

1 h 2 h 8 h

1 karagen

1 carrageenan L casei Shirota 145 (plusmn 12) 146 (plusmn 15) 711 (plusmn 68)

L acidophilus LC1 33 (plusmn 5) 39 (plusmn 7) 375 (plusmn 31) L rhamnosus GG 26 (plusmn 4) 26 (plusmn 3) 230 (plusmn 19)

2 karagen

2 carrageenan L casei Shirota 439 (plusmn 40) 684 (plusmn 59) 1684 (plusmn 113)

L acidophilus LC1 592 (plusmn 43) 948 (plusmn 102) 1263 (plusmn 120) L rhamnosus GG 355 (plusmn 32) 1250 (plusmn 94) 1559 (plusmn 126)

3 karagen

3 carrageenan L casei Shirota 1440 (plusmn 105) 1487 (plusmn 100) 1531 (plusmn 150)

L acidophilus LC1 853 (plusmn 62) 1238 (plusmn 109) 2171(plusmn 113) L rhamnosus GG 753 (plusmn 33) 1341 (plusmn 110) 2421 (plusmn 201)

(plusmn) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu alginianowego

Drugim badanym hydroelem rolinnym był alginian Dowiadczenia objły dwie zmienne stenie alginianu oraz czas ekspozycji W przypadku alginianu zalenoci nie były tak jednokierunkowe jak to miało miejsce w przypadku karagenu niemniej odnotowano wiele podobiestw W zdecydowanej wikszoci przypadkoacutew zwikszenie stenia alginianu z 05 do 1 spowodowało zwikszenie liczby bakterii ktoacutere uległy adhezji (tab 4)

Wpływ czasu ekspozycji na adhezj bakterii był ju bardziej złoony Na ogoacuteł obserwowano zwikszenie adhezji w drugiej godzinie ekspozycji natomiast po 8 h liczba przyłczonych komoacuterek wyranie si zmniejszała i to wielokrotnie Trudno wskaza przyczyn tego zjawiska albowiem w literaturze nie ma informacji o szkodliwym działaniu alginianu na komoacuterki bakteryjne a polimer ten jest powszechnie uywany jako nonik do immobilizacji mikroorganizmoacutew Mona jedynie przypuszcza e pewn rol w osłabieniu adhezji mogła odgrywa translokacja jonoacutew dwuwartociowych wapnia i magnezu z powierzchni kontaktu w głb hydroelu Jony te s odpowiedzialne za stabilizacj struktury elowej alginianu

T a b e l a 4 Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni alginianu The effect of gel concentration and time exposition on the bacterial adhesion to an alginate surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 93

1 h 2 h 8 h 05 alginian 05 alginate

L casei Shirota 172 (plusmn 10) 407 (plusmn 38) 58 (plusmn 7) L acidophilus LC1 692 (plusmn 41) 809 (plusmn 74) 53 (plusmn 5) L rhamnosus GG 245 (plusmn 21) 602 (plusmn 53) 87 (plusmn 4)

1 alginian 1 alginate L casei Shirota 222 (plusmn 21) 505 (plusmn 51) 305 (plusmn 30)

L acidophilus LC1 689 (plusmn 39) 739 (plusmn 62) 192 (plusmn 18) L rhamnosus GG 499 (plusmn 27) 405 (plusmn 38) 226 (plusmn 20)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Pomimo odmiennej charakterystyki morfologicznej i funkcjonalnej obu linii komoacuterkowych przeprowadzone dowiadczenia wykazały e przyczepno bakterii do badanych tkanek jest zbliona (tab 5) Najwiksze zroacutenicowanie wykazał szczep L

T a b e l a 5 Adhezja bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego Bacterial adhesion to intestinal epithelial cells

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni nabłonka (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to intestinal epithelial cells (after 1h)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Caco-2 HT-29 L casei Shirota 4328 (plusmn 1500) 3490 (plusmn 750)

L acidophilus LC1 10427 (plusmn 1600) 10680 (plusmn 2510) L rhamnosus GG 74211 (plusmn 7800) 6980 (plusmn 2931)

rhamnosus GG ktoacuterego adhezja do linii Caco-2 była 10-krotnie wiksza ni w stosunku do linii HT-29 Wynika z tego e ten sam mikroorganizm moe wykazywa zupełnie odmienne zdolnoci do przyczepiania si do poszczegoacutelnych linii komoacuterek nabłonkowych Najmniejszymi właciwociami adhezyjnymi odznaczał si L casei Shirota W poroacutewnaniu do pozostałych rodzajoacutew powierzchni bakterie probiotyczne silniej adherowały do komoacuterek nabłonkowych a liczba komoacuterek przyczepionych do 1 cm2 powierzchni tkanki sigała 3ndash4 cykli logarytmicznych bakterii

Wnioski

1 Wykazano brak adhezji badanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do polistyrenu a ich przyczepno do szkła była duo mniejsza ni innych gatunkoacutew mikroorganizmoacutew

94 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

2 Na przyczepno bakterii probiotycznych wpływ wywierał czas ekspozycji oraz stenie stosowanych hydroeli

3 Poroacutewnanie efektywnoci przyłczania komoacuterek bakteryjnych do roacutenych powierzchni stałych i odniesienie rezultatoacutew tych bada do danych uzyskanych w badaniach nad adhezj komoacuterek bakteryjnych do nabłonka jelitowego in vitro jest trudne bowiem wystpuje zroacutenicowanie w adhezji bakterii ju na poziomie linii komoacuterek nabłonka jelitowego Trudno w tym przypadku okreli ktoacutera z tych linii jest bardziej reprezentatywna dla warunkoacutew in vivo

4 Najbardziej zblione wyniki do adhezji na Caco-2 i HT-29 stwierdzono w przypadku adhezji na membranie karboksymetylocelulozowej chocia nie moe by ona uznana jako model zbliony do modelu nabłonka jelitowego

Praca naukowa finansowana ze rodkoacutew Ministra Nauki w latach 1999ndash2004 jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN020P06199901

Literatura

[1] Aleljung P Paulsson M Emoumldy L Andersson M Naidu AS Wadstroumlm T Collagen binding by

lactobacilli Curr Microbiol 1991 23 33-38 [2] An YH Friedman RJ Laboratory methods for studies of bacterial adhesion J Microbiol Meth

1997 30 141-152 [3] Azeredo J Visser J Oliviera R Exopolymers in bacterial adhesion interpretation in terms of

DLVO and XDLVO Coll Surf 1999 14 141-148 [4] Blum S Renerio R Schirin EJ Crittenden R Mattila-Sandholm T Ouwehand AC Salminen S

von Wright A Saarela M Collins K Adhesion studies for probiotics need for validation and refinement Trends Food Sci Technol 1999 10 405-410

[5] Boonaert ChJP Dufrene YF Derclaye SR Rouxhet PG Adhesion of Lactococcus lactis to model substrata direct study of the interface Coll Surf B Biointerfaces 2001 22 171-182

[6] Bower CK McGuire J Daeschel MA The adhesion and detachment of bacteria and spores on food-contact surfaces Trend Food Sci Technol 1996 7 152-157

[7] Fleischer M Przondo-Mordarska A Adhezyny pałeczek z rodzaju Acinetobacter Med Dowiad Mikrobiol 1998 50 229-237

[8] Fleming HC Wingender J Relevance of microbial extracellular polymeric substances (EPSs) ndash Part I Structural and ecological aspects Water Sci Technol 2001 43 1-8

[9] Flint SH Brooks JD Bremer PJ Properties of the stainless steel substrate influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci J Food Eng 2000 43 235-242

[10] Hermansson M The DLVO theory in microbial adhesion Coll Surf 1999 14 105-119 [11] Jasiski A Kilarski W Ultrastruktura komoacuterki WSiP Warszawa 1987 [12] Krajewska-Pietrasik D Roacutealska B Roacutealski A Adhezja bakteryjna w wietle najnowszych

danych Post Mikrob 1993 32 271-287 [13] Kunicki-Goldfinger WJ ycie bakterii Wyd Nauk PWN Warszawa 1998 [14] Li B Logan BE Bacterial adhesion to glass and metal-oxide surfaces Coll Surf 2004 36 81-90 [15] Liu Y-Q Liu Y Tay J-H The effects of extracellular polymeric substances on the formation and

stability of biogranules Appl Microbiol Biotechnol 2004 65 143-148 [16] Lyndersen BK Drsquoeila NA Bioprocess Engineering Systems Equipment and Facilities Ed Jon

Wileyamp Sons New York 1994

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 95

[17] Otto K Elwing H Hermansson M The role of type 1 fimbrie in adhesion of Escherichia coli to hydrophilic and hydrophobic surfaces Coll Surf 1999 15 99-111

[18] Rijnaarts HHM Norde W Bourer EJ Bacterial adhesion under static and dynamic condition Appl Environ Microbiol 1993 59 3255-3265

[19] Salminen S Ouwehand A Benno Y Lee YK Probiotics how should they be defined Trends Food Sci Technol 1999 10 107-110

[20] Salyers A A Whitt D Mikrobiologia Roacutenorodno chorobotwoacuterczo i rodowisko Wyd Nauk PWN Warszawa 2003

[21] Shortt C The probiotic century historical and current perspectives Trends Food Sci Technol 1999 10 411-417

[22] Strus M Kukla G Ruraska-Smutnicka D Przondo-Morderska A Heczko P Właciwoci powierzchniowe bakterii z rodzaju Lactobacillus Adherencja do linii komoacuterkowej Med Dow Mikrob 2001 53 253-258

[23] Tsuneda S Aikawa H Hayashi H Yuasa A Hirata A Extracellular polymeric substances responsible for bacterial adhesion onto solid surface FEMS Microbiol Lett 2003 223 287-292

[24] Van Oss CJ Interfacial forces in aqueous media Ed Marcel Dekker New York 1994

SEARCHING FOR SIMPLE MODELS TO STUDY THE ADHESION OF PROBIOTIC

BACTERIA

S u m m a r y

Comparative studies were performed on the possibility of replacing intestinal epithelial cells by some other simplified models for the purpose of examining the adhesion of probiotic bacteria The adhesion of Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 and Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 to surfaces of alginate carrageenan gelatin collagen glass polystyrene carboxymethylcellulose and to intestinal epithelial cells (Caco-2 and HT-29 lines) were tested

Among the examined solid surfaces the highest degree of adhesion was observed in the case of carboxymethylcellulose and collagen In the majority of experimental variants the number of bacterial cells adhering to surfaces increased parallel to the time of their contacting a solid surface Additionally there were stated differences in the cell adhesion to hydrogels showing varying concentration rates On the basis of the experiments performed it is possible to state that the adhesion degree of probiotic bacteria to various inorganic and organic surfaces is a parameter that depends on the strain of a microorganism Among all the simplified models applied in the studies in question no one was marked by an adhesion rate comparable to the adhesion of intestinal epithelial cells Caco-2 and HT-29 which are nowadays used as a major model in vitro while investigating the adhesion of probiotic bacteria

Key words adhesion Lactobacillus alginate carrageenan collagen carboxymethylcellulose

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 97 ndash 107

ELBIETA DŁUEWSKA KAMILA LICHOCKA

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na

stabilno emulsji napojowych Stabilno okrelano na podstawie pomiaru wielkoci czstek fazy olejowej metod turbidymetryczn

mikrometryczn i dyfrakcji laserowej Mierzono roacutewnie potencjał zeta emulsji Stabilno emulsji zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wiksza w poroacutewnaniu z proacutebkami

emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem pojedynczych preparatoacutew

Słowa kluczowe emulsja napojowa stabilno aromat czynnik obciajcy emulgator

Wprowadzenie

Emulsje aromatoacutew stosowane w przemysłowej produkcji napojoacutew bezalkoholowych nale do emulsji typu olej w wodzie Produkowane s w formie skoncentrowanej a nastpnie rozcieczane s w roztworze cukru w celu otrzymania napoju Emulsje w formie skoncentrowanej oraz napoje z nich otrzymane powinny charakteryzowa si wysokim stopniem stabilnoci [16]

Stabilno emulsji aromatoacutew (napojowych) jest problemem technologicznym wystpujcym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych

Typowa emulsja z ktoacuterej otrzymywane s napoje bezalkoholowe zawiera aromat czynnik obciajcy w fazie olejowej oraz emulgator kwas spoywczy konserwant i barwnik w fazie wodnej [1 4] Substancje aromatyczne naturalne i identyczne z naturalnymi s podstawowymi i niezbdnymi składnikami napojoacutew bezalkoholowych

Dr in E Dłuewska mgr in K Lichocka Katedra Technologii ywnoci SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-787 Warszawa

98 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wikszo dodawanych aromatoacutew to olejki eteryczne głoacutewnie cytrusowe [7] Olejki cytrusowe mog by pozbawione terpenoacutew poprzez ekstrakcj roztworami wodno-alkoholowymi lub na drodze destylacji proacuteniowej [3 12]

Rol emulgatoroacutew i stabilizatoroacutew emulsji napojowych mog pełni hydrokoloidy Najczciej stosowanym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych hydrokoloidem jest guma arabska otrzymywana z drzew Acacia senegal i Acacia seyal [2 5 14]

Niestabilno emulsji jest wynikiem procesoacutew fizycznych polegajcych na zwikszaniu si wielkoci czstek co zwizane jest z flokulacj dojrzewaniem Oswalda lub koalescencj oraz migracji czstek prowadzcej do mietankowania lub sedymentacji [8] Obnienie stabilnoci emulsji z termodynamicznego punktu widzenia oznacza wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej Zatem wielko czstek fazy rozproszonej i czsto wystpowania czstek o danej wielkoci mona traktowa jako miar stabilnoci emulsji [13] Ograniczenie tempa procesoacutew destabilizujcych emulsje aromatoacutew mona osign poprzez właciwy doboacuter emulgatora uzyskanie odpowiedniego stopnia dyspersji zminimalizowanie roacutenic w gstoci faz poprzez dodatek czynnika obciajcego do fazy olejowej oraz zwikszenie lepkoci fazy cigłej czego konsekwencj jest zmniejszenie ruchliwoci czstek fazy zdyspergowanej [1 9]

Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na stabilno emulsji napojowych

Materiał i metody bada

W badaniach zastosowano preparat Valgum (mieszanina roacutenych odmian gumy arabskiej) Valspray A (suszona rozpyłowo i oczyszczona kordofanem guma arabska) Valdamar (oczyszczona i odwoniona guma damara) Valrosin D (estryfikowana kalafonia) firmy Valmar modyfikowan skrobi (Purity Gum 2000) firmy National Starch and Chemical olejek cytrynowy zwykły olejek cytrynowy bezterpenowy aromat cytrynowy w formie roztworu w glikolu propylenowym firmy Pollena Aroma SA benzoesan sodu i kwas cytrynowy firmy Orffa Food Eastern Europe

Emulsje otrzymywano zgodnie z receptur 10 aromatu 8 czynnika obciajcego 8 lub 12 emulgatora 01 benzoesanu sodu 03 kwasu cytrynowego oraz woda destylowana do 100 Emulgatory dyspergowano przez 30 min przy uyciu mieszadła laboratoryjnego typu RW 20 DZW firmy JankeampKunkle w wodzie o temp 20oC (skrobia modyfikowana) lub 40oC (guma arabska) w ktoacuterej rozpuszczono benzoesan sodu nastpnie dodawano kwas cytrynowy Faz wodn zawierajc gum arabsk pozostawiano na 24 godz w celu uwodnienia emulgatora Preemulsje sporzdzano mieszajc faz wodn i olejow (aromat i czynnik obciajcy) przez 10 min mieszadłem laboratoryjnym przy prdkoci 1700 obrmin Emulsje otrzymywano stosujc homogenizacj dwustopniow przy uyciu homogenizatora typu APV-1000 firmy APV przy cinieniu 450150 baroacutew

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 99

Oceniajc stabilno emulsji metod mikrometryczn wyznaczano redni wielko czstek fazy rozproszonej emulsji (L) stosujc mikroskop optyczny Studar Lab połczony z kamer video Oscar-35 firmy Mintron Kropl emulsji umieszczano na szkiełku podstawowym i obserwowano przy powikszeniu 1000 x Obraz emulsji uzyskiwano przy uyciu programoacutew komputerowych Muliscan v 608 firmy Scanning Systems i Mocha v 1210 firmy Jadel Scientific

Ocena stabilnoci emulsji metod turbidymetryczn [11] polegała na pomiarze absorbancji rozcieczonych proacutebek emulsji w stosunku 11000 Wykonywano pomiary absorbancji przy długociach fali 400 660 i 800 nm uywajc spektrofotometru Helios (Unicam) Jako stopie zmtnienia oznaczano absorbancj przy dł fali 660 nm za ze stosunku absorbancji przy długociach fali 800 i 400 nm wyznaczano indeks wielkoci czstek (R)

Analiz wielkoci czstek fazy rozproszonej wykonywano metod dyfrakcji laserowej przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern

Potencjał elektrokinetyczny okrelany jako potencjał zeta () oznaczano przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern w oparciu o elektroforez Elektroforetyczne oznaczanie potencjału prowadzono w rodowisku wodnym o pH w zakresie od 35 do 45

Test przechowalniczy prowadzono w temp 20 plusmn 2oC przy dostpie wiatła dziennego Rozwarstwienie emulsji przechowywanej przez 12 tygodni w szklanych słojach uznawano za objaw niestabilnoci emulsji

Analiz statystyczn wynikoacutew stosujc jednoczynnikow analiz wariancji prowadzono wykorzystujc program Statgraphics Plus firmy Graphics Corporation

Wyniki i dyskusja

Dua roacutenica gstoci olejkoacutew eterycznych stanowicych faz olejow emulsji aromatoacutew i roztworu cukru (ok 1040 gcm3) w ktoacuterym rozcieczana jest emulsja w celu otrzymania napoju moe prowadzi do zjawiska mietankowania czyli pojawienia si w napojach tzw bdquoobrczkirdquo wiadczcej o niestabilnoci emulsji zaroacutewno w formie skoncentrowanej jak i rozcieczonej [15] Gsto fazy olejowej emulsji aromatoacutew bez dodatku czynnika obciajcego wynosiła od 0850 do 0890 gcm3 Bezterpenowy olejek eteryczny charakteryzował si wiksz gstoci w poroacutewnaniu z naturalnym olejkiem eterycznym oraz roztworem glikolowym aromatu (tab 1) Dodatek czynnika obciajcego spowodował wzrost gstoci wszystkich analizowanych aromatoacutew Poroacutewnujc efektywno działania zastosowanych substancji stwierdzono e proacutebki z dodatkiem estryfikowanej kalafonii charakteryzowały si nieznacznie wiksz gstoci w poroacutewnaniu z analogicznymi proacutebkami do ktoacuterych dodano gum damara (tab 1) Jednak roacutenice w gstociach omawianych proacutebek były na tyle małe e nie powinny powodowa roacutenic w stabilnoci emulsji

T a b e l a 1

100 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na gsto i wielko czstek fazy olejowej emulsji napojowych Effect of weighing agent on density and particle size of oil phase beverage emulsions

rednia wielko czstek fazy rozproszonej (L) [microm]

Mean particle size of dispersed phase (L)

Czynnik obciajcy

Weighing agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

Gsto fazy olejowej

Density of oil phase

[gcm-3]

bezporednio po otrzymaniu immediately

after obtaining

po 12 tygodniach after 12 weeks

olejek naturalny essential oil

0847a 078d 100c

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0887b 054b 112c Brak

Lack

aromat glikolowy glycol aroma

0848a 060c 100c

olejek naturalny essential oil

0952e 050b 078b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0984f 052b 080b

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters aromat glikolowy

glycol aroma 0946d 062c 079b

olejek naturalny essential oil

0928c 051b 074b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0952e 032a 081b Guma damara

Damar gum

aromat glikolowy glycol aroma

0936c 038a 056a

Objanienia Explanatory notes Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Stabilno emulsji jest tym wiksza im mniejsze s kuleczki olejowe Emulsje

zawierajce odpowiedni emulgator i czynnik obciajcy nie powinny ulec rozwarstwieniu jeli rednica kuleczek olejowych wynosi poniej 1 microm [1]

Na podstawie wynikoacutew pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod mikrometryczn (tab 1) stwierdzono e w emulsjach bez dodatku czynnika obciajcego rednia wielko kuleczek olejowych bezporednio po otrzymaniu emulsji wynosiła od 054 do 078 microm Najmniejsze kuleczki olejowe zaobserwowano w proacutebkach z bezterpenowym olejkiem eterycznym W proacutebkach w ktoacuterych zastosowano czynnik obciajcy czstki fazy rozproszonej były mniejsze ni w

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 101

emulsjach bez dodatku tego czynnika Nadal najmniejszymi wielkociami czstek fazy rozproszonej charakteryzowały si proacutebki z bezterpenowym olejkiem eterycznym Po 12 tygodniach przechowywania rednia wielko kuleczek olejowych w emulsjach zawierajcych czynnik obciajcy wynosiła poniej 080 microm Tak wic warunek stabilnoci emulsji zaproponowany przez Buffo i Reinecciusa [1] został w tych emulsjach spełniony Emulsje otrzymane bez dodatku czynnika obciajcego po 12 tygodniach przechowywania charakteryzowały si redni wielkoci czstek fazy olejowej wiksz ni 100 microm i uległy rozwarstwieniu (tab 2) Poroacutewnujc efektywno działania estryfikowanej kalafonii i gumy damara nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek fazy rozproszonej po 12 tygodniach przechowywania Mona zatem stwierdzi e oba preparaty w podobnym stopniu ograniczały wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej a tym samym stabilizowały emulsj

T a b e l a 2

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na stabilno emulsji napojowych Effect of weighing agent on stability of beverage emulsions

Indeks wielkoci czstek fazy

rozproszonej (R) Size index of

dispersed phase (R)

Stopie zmtnienia emulsji

Opacity of emulsion

Czynnik obciajcy Weighing

agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12 0 12

Rozwarstwienie emulsji

(po 12 tyg) Breakdown of

emulsion (after 12 weeks)

Brak Lack

0504b 0778b 0365a 0353a TakYes

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters 0338a 0363a 0728b 0682b NieNo

Guma damara Damar gum

olejek naturalny essential oil

0345a 0394a 0894c 0603b NieNo

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Indeks wielkoci czstek fazy rozproszonej moe by roacutewnie wska13nikiem stabilnoci emulsji Wzrost wartoci indeksu wiadczy o tworzeniu si wikszych agregatoacutew kuleczek olejowych [11] Wyniki pomiaru indeksu wielkoci czstek fazy rozproszonej (tab 2) w pełni potwierdziły stwierdzenia sformułowane na podstawie pomiaroacutew mikrometrycznych Proacutebki z dodatkiem czynnika obciajcego charakteryzowały si mniejszymi wartociami indeksu w poroacutewnaniu z proacutebkami bez

102 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

czynnika obciajcego zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania

Wanym wyroacutenikiem sensorycznym napojoacutew jest ich zmtnienie im jest ono wiksze tym napoje w wikszym stopniu przypominaj naturalne soki owocowe Jednoczenie stopie zmtnienia emulsji napojowej moe by miar wielkoci czstek fazy olejowej i tym samym stabilnoci emulsji Zmiany stopnia zmtnienia emulsji mog by sygnałem zmniejszania si iloci kuleczek olejowych w emulsji poprzez łczenie si mniejszych kuleczek w wiksze i tym samym wskazywa na spadek stabilnoci emulsji [11]

Najwikszym zmtnieniem bezporednio po otrzymaniu charakteryzowała si proacutebka zawierajca gum damara ndash 089 nieco mniejszym zmtnieniem charakteryzowała si emulsja z estryfikowan kalafoni ndash 073 natomiast proacutebki bez dodatku czynnika obciajcego wykazywały znacznie mniejsze zmtnienie (tab 2) Po 12 tygodniach przechowywania nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia emulsji z dodatkiem gumy damara i estryfikowanej kalafonii Jednak nadal proacutebki zawierajce czynnik obciajcy miały znacznie wiksze zmtnienie w poroacutewnaniu z proacutebkami bez tego czynnika Tak wic preparaty gumy damara i estryfikowanej kalafonii nie tylko zwikszały gsto fazy olejowej ale roacutewnie pełniły funkcj czynnika zmtniajcego

Wielko dodatku emulgatora ustalono na podstawie wczeniejszych bada [6] Zastosowanie w charakterze emulgatora i zarazem stabilizatora emulsji mieszaniny gum arabskich w iloci 8 oraz skrobi modyfikowanej w iloci 12 pozwoliło na otrzymanie emulsji stabilnych co najmniej przez 12 tygodni (tab 4) Natomiast w przypadku zastosowania mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej (preparat Valgum) otrzymano emulsj mniej stabiln ktoacutera rozwarstwiła si przed upływem 3 miesicy Analiza rozkładu wielkoci czstek fazy olejowej bezporednio po otrzymaniu emulsji nie wykazała istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek (tab 3) Uzyskane wyniki mog sugerowa e analizowane emulsje powinny charakteryzowa si podobn stabilnoci Potwierdzeniem takiego stwierdzenia były wyniki pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod dyfrakcji laserowej przeprowadzonego po 5 miesicach przechowywania emulsji napojowych rednie wielkoci czstek były nawet nieznacznie mniejsze w przypadku emulsji niestabilnej w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji stabilnych (tab 3)

T a b e l a 3 Wpływ rodzaju aromatu i emulgatora na potencjał zeta i wielko czstek fazy rozproszonej emulsji Effect of flavour and emulsifier types on zeta potentials and particle size of dispersed phase

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 103

rednia wielko czstek Mean particle size [microm] Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

(L) 0 5

Potencjał Potential

[mV]

naturalny olejek eteryczny essential oil

051c 172

- 412

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 358

- 398 Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8]

aromat glikolowy glycol aroma

038b 162

- 392

naturalny olejek eteryczny essential oil

041b 099 - 161

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

042b 106

- 140 Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

044b 148

- 189

naturalny olejek eteryczny essential oil

058c 089

- 295

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

078e 108

- 266

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

062d 121 - 308

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 5 ndash po 5 miesicach after 5 months Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

W celu wyjanienia przyczyny niestabilnoci emulsji emulgowanej mieszanin skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej zmierzono potencjał elektrokinetyczny analizowanych proacutebek emulsji Warto potencjału zeta proacutebek stabilizowanych mieszanin gum arabskich wynosiła od -398 mV do -412 mV (tab 3) Według danych literaturowych jeeli potencjał zeta emulsji stabilizowanych gum arabsk jest mniejszy od -30 mV lub wikszy od 30 mV mona spodziewa si e taka emulsja bdzie stabilna [1] W przypadku emulsji stabilizowanych skrobi modyfikowan potencjał w granicach od -140 do -189 mV umoliwił otrzymanie stabilnej emulsji Mona to wyjani tym e w przypadku skrobi dominujcym mechanizmem stabilizacji emulsji s oddziaływania przestrzenne std siły elektrostatyczne nie odgrywaj istotnej roli w stabilizacji emulsji [4] W przypadku gumy arabskiej stabilizacja przestrzenna i elektrostatyczna przebiegaj roacutewnolegle lecz obecno w niej grup funkcyjnych majcych ładunek ujemny wskazuje na bardziej istotn rol oddziaływa elektrostatycznych w stabilizacji emulsji gum arabsk [5 10]

T a b e l a 4

104 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Stopie zmtnienia oraz wyniki testu przechowalniczego emulsji napojowych The opacity of beverage emulsions and results of a storage test

Stopie zmtnienia Opacity Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12

Rozwarstwienie emulsji po 12 tyg

Breakdown of emulsion after 12

weeks naturalny olejek eteryczny

essential oil 089f 060d -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

069d 057c -

Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8] aromat glikolowy

glycol aroma 077e 058c -

naturalny olejek eteryczny essential oil

065c 058c -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

030a 030a - Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

061c 045b -

naturalny olejek eteryczny essential oil

063c 053c +

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 031a +

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

043b 045b +

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005) Prawdopodobnie niestabilno proacutebek emulsji otrzymanych z dodatkiem mieszaniny skrobi i gumy arabskiej była spowodowana zbyt mał wartoci bezwzgldn potencjału zeta (od -266 do -308 mV) w poroacutewnaniu z wymagan wartoci potencjału emulsji z dodatkiem gumy arabskiej

Analiz wpływu rodzaju aromatu na stabilno emulsji przeprowadzono na podstawie pomiaroacutew wielkoci czstek fazy olejowej oraz potencjału zeta Bezporednio po otrzymaniu najmniejsze kuleczki olejowe stwierdzono w emulsji z dodatkiem bezterpenowego olejku eterycznego i stabilizowanej gum arabsk (tab 3) Niemniej w trakcie przechowywania w proacutebkach emulsji z dodatkiem olejku bezterpenowego zaobserwowano najwikszy przyrost wielkoci czstek fazy olejowej Po 5 miesicach przechowywania emulsje z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego charakteryzowały si mniejszymi czstkami fazy rozproszonej w poroacutewnaniu

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 105

z proacutebkami z dodatkiem olejku bezterpenowego Natomiast w emulsjach z dodatkiem roztworu aromatu w glikolu propylenowym rednia wielko czstek była podobna lub nieco wiksza (w zalenoci od zastosowanego emulgatora) ni w emulsjach z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego Dodatek bezterpenowego olejku eterycznego pomimo e uzyskano emulsj charakteryzujc si najmniejszymi czstkami fazy rozproszonej bezporednio po otrzymaniu nie spowodował poprawy stabilnoci emulsji w poroacutewnaniu z proacutebkami do ktoacuterych dodano naturalny olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym

Najmniejszy a zarazem najbardziej korzystny z punktu widzenia stabilnoci emulsji potencjał zeta stwierdzono w przypadku zastosowania naturalnego olejku eterycznego (tab 3) Wyniki przedstawione w tab 3 pozwalaj przypuszcza e bardziej stabilne emulsje mona otrzyma stosujc naturalny olejek eteryczny ni olejek bezterpenowy niemniej stabilno emulsji w duo wikszym stopniu uzaleniona była od rodzaju zastosowanego emulgatora

Biorc pod uwag wpływ rodzaju aromatu na stopie zmtnienia emulsji (tab 4) stwierdzono e emulsje z dodatkiem bezterpenowego olejku zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania niezalenie od rodzaju zastosowanego emulgatora charakteryzowały si najmniejszym stopniem zmtnienia W przypadku proacutebek z dodatkiem olejku naturalnego i proacutebek z dodatkiem aromatu glikolowego bezporednio po otrzymaniu emulsji nie stwierdzono istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia lecz w czasie przechowywania proacutebki z dodatkiem aromatu glikolowego stawały si bardziej klarowne

Wnioski

1 Stabilno emulsji aromatoacutew zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wysza w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych

2 Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji

3 Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem samej gumy arabskiej lub skrobi modyfikowanej

Prac zrealizowano w ramach grantu KBN nr 0747P06200325

Literatura

106 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

[1] Buffo R Reineccius G Beverage emulsions and the utilization of gum acacia as emulsifierstabilizer Perfumer amp Flavorist 2000 JulyAugust (25) 24-44

[2] Buffo R A Reineccius G A Oehlert G W Influence of time-temperature treatments on the emulsifying properties of gum acacia in beverage emulsions J Food Eng 2002 51 341-345

[3] Brud W Formy handlowe aromatoacutew spoywczych ndash cz II Przem Piek Cuk 1995 1 (43) 14-16

[4] Chanamai R McClements DJ Depletion flocculation of beverage emulsions by gum arabic and modified starch J Food Sci 2001 366 457-463

[5] Dickinson E Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systens Food Hydrocolloids 2003 17 25-39

[6] Dłuewska E Panasiewicz M Leszczyski K Wpływ wybranych emulgatoroacutew polisacharydowych na stabilno emulsji aromatoacutew Mat III Krajowego Sympozjum nt Naturalne i syntetyczne produkty zapachowe Politechnika Łoacutedzka Łoacuted13 2003 s 24

[7] Hopkins G Flavourings and emulsions In Formulation and production of carbonated soft drinks - red A J Mitchell Chapman amp Hall 1990 pp 81-89

[8] Huang X Kakuda Y Cui W Hydrocolloids in emulsions particle size distribution and interfacial activity Food Hydrocolloids 2001 15 533-542

[9] Horne D S Hermar Y Light scattering and rheological studies of emulsion system In Emulsifiers Functionality and applications - red K Berger RJ Hamiltona SCI London 1998 pp 14-18

[10] Jayme ML Dunstan DE Gee ML Zeta potentials of gum arabic stabilised oil in water emulsions Food Hydrocolloids 1999 13 459-465

[11] Kaufman VR Garti N Effect of cloudy agents on the stability and opacity of cloudy emulsions for soft drinks J Food Techn 1984 19 255-261

[12] Krug H Flavourings for beverages In Flavourings ndash production composition applications regulations - red E Ziegler H Ziegler Wiley-Vch 1998 pp 418-432

[13] McClements DJ Emulsion stability Food Emulsions Principles Practice and Techniques CRC Press LLC 1999

[14] Sanchez Ch Renard D Robert P Schmitt Ch Lefebver J Structure and rheological properties of acacia gum dispersios Food Hydrocolloids 2002 16 257-267

[15] Stauffer CE Emulgatory WNT Warszawa 2001 [16] Tan C-T Wu Holmes J Stability of beverage flavor emulsions Perfumer amp Flavorist 1988 13 23-

41

EFFECT OF SELECTED FLAVOURS AND EMULSIFIERS ON STABILITY OF BEVERAGE EMULSIONS

S u m m a r y

The objective of this study was to evaluate the effect of flavour weighing agent and emulsifier on

stability of beverage emulsions

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 107

The stability was determined basing on the measured particle size of dispersed phase by a turbidity method a micrometric method and a laser light scattering Additionally the potential zeta of emulsions was measured

The stability of emulsions containing natural essential oil was higher if compared with emulsions containing essential oil without terpenes or with a glycol solution of aroma The emulsions were marked by a higher opacity degree and owing to this fact it was possible to obtain beverages with clarity similar to natural juices It was also necessary to add a weighing agent in order to get stable flavour emulsions The rosin esters and the damar gum caused to the same extent an increase in the density of oil phase and consequently in the stability of emulsions The stability of beverage emulsions with a mixture of modified starch and arabic gum added was smaller than the stability of emulsions to which only one of the two preparations was added

Key words beverage emulsions stability flavour weighing agent emulsifier

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabiliza-

cji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na skład tych napojoacutew W doświadczeniu użyto win pochodzących z jednego z polskich zakładoacutew winiarskich białe (jabłkowe) i czerwone (aroniowe) Do klarowania stosowano chitozan niskolepki i chitozan w postaci preparatu Profloc (firmy Begerow) oraz w celu poroacutewnawczym żelatynę ktoacutera jest stosowana powszechnie w winiarstwie Związki te stosowano w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego We wszystkich metodach doboacuter dawek substancji klarujących ustalano na podstawie klarowań proacutebnych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń

Stosowane środki spowodowały w badanych winach zmniejszenie zawartości związkoacutew fenolowych alkoholu oraz azotu ogoacutełem niewielki wzrost pH i spadek kwasowości ogoacutelnej a także niewielkie zmiany zawartości pierwiastkoacutew Nie zaobserwowano istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego ilości i alkaliczności popiołu oraz ocenie sensorycznej Stwierdzono że rozpuszczony chitozan w kombinacji z bentonitem oraz zolem kwasu krzemowego może zastąpić żelatynę jako środek klarujący Przeprowadze-nie stabilizacji jest jednak utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter dawek oddzielnie dla każdego zbiornika

Słowa kluczowe wino klarowanie metody stabilizacji chitozan

Wstęp

Jednym z najważniejszych parametroacutew jakości win jest klarowność Zgodnie z rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi [12] klarowność wina powinna być całkowita bez opalizacji i osadoacutew (z niewielkimi odstępstwami)

Zmętnienia w winach często wywołane są niestabilnymi frakcjami polifenolowy-mi przy czym większa ilość polifenoli występuje w winach czerwonych a mniejsza w winach białych Polifenole ulegają wytrąceniu między innymi poprzez łączenie się z aldehydami powstającymi jako produkty uboczne fermentacji w wyniku utleniania

Prof dr hab W Wzorek dr S Bonin mgr A Basiak Zakład Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wydział Technologii Żywności SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-776 Warszawa

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 109

siarczanoacutew(IV) do siarczanoacutew(VI) uwalnianie aldehydoacutew a także w czasie wtoacuternego zafermentowania Utlenianie garbnikoacutew i barwnikoacutew podczas leżakownia i ich poacuteź-niejsza kondensacja roacutewnież prowadzą do powstawania osadoacutew W celu zabezpiecze-nia przed wytrąceniem związkoacutew polifenolowych stosuje się stabilizację win polegają-cą na usunięciu niestabilnych frakcji polifenolowych Stosowane jest wychładzanie klarowanie żelatyną klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego dodatek żywic poliamidowych (PVPP) klarowanie kazeinianem potasu białkiem jaja kurzego [18]

Zmętnienia białkowe charakterystyczne są dla win gronowych i miodoacutew pitnych Powstawanie zmętnień wywołanych związkami białkowymi zachodzi pod wpływem wielu czynnikoacutew do ktoacuterych zaliczyć można wzajemne odniesienie wartości pH wina i punktu izoelektrycznego białek [13] obecność jonoacutew metali ciężkich [2] temperatu-rę dostęp tlenu oraz zawartość garbnikoacutew [19] Związki garbnikowe inicjują powsta-wanie zmętnień białkowych ponieważ łącząc się z białkami hydrofilowymi powodują ich odwodnienie zmniejszenie rozpuszczalności i w rezultacie wytrącenie [4] Białka niskocząsteczkowe mogą stać się labilne pod wpływem niewielkich ilości garbnikoacutew i jonoacutew metali ciężkich co może prowadzić do ich wytrącenia [2] Stabilizację białkową przeprowadza się stosując obroacutebkę bentonitem klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego ewentualnie z bentonitem lub stabilność zapewnia ultrafil-tracja [1 19]

Stosowane do stabilizacji fizykochemicznej środki nie są jednak doskonałe dla-tego trwa ciągłe poszukiwanie nowych Jednym z takich związkoacutew moacutegłby być chito-zan Firma Begerow oferuje na rynku chitozan w postaci preparatu Profloc i poleca go do klarowania sokoacutew owocowych [1]

Chitozan to biopolimer otrzymywany przez deacetylację chityny ktoacutera jest jed-nym z najbardziej dostępnych łatwo otrzymywanych i odnawialnych polimeroacutew dru-gim (po celulozie) pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie Chitynę uzyskuje się z pancerzy bezkręgowcoacutew i ścian komoacuterkowych grzyboacutew [16] a w Polsce z pance-rzy kryla arktycznego i strun kalmaroacutew [17] Podczas otrzymywania chitozanu stosuje się roacuteżne rodzaje obroacutebki chemicznej i enzymatycznej dzięki czemu można uzyskać roacuteżne pochodne roacuteżniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi [16]

Chitozan jest biodegradowalny nietoksyczny dla zwierząt [16] rozpuszczalny w rozpuszczalnikach kwaśnych a nierozpuszczalny przy pH powyżej 65 ma masę cząsteczkową 10middot103ndash10middot105 Da [8]

Chitozan znajduje zastosowanie w roacuteżnych gałęziach gospodarki W przemyśle spożywczym stosuje się go do klarowania odkwaszania napojoacutew stabilizacji barwy Ponadto można go stosować jako środek teksturotwoacuterczy konserwujący przeciwutle-niający zagęszczający i stabilizujący [16]

110 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Polecany przez firmę Begerow [1] preparat o nazwie Profloc jest to chitozan o masie molekularnej 2middot105 Da i stopniu deacetylacji 76 produkowany ze skorupiakoacutew morskich Profloc ma strukturę kłaczkową a zdolności klarujące zawdzięcza wyso-kiemu ładunkowi dodatniemu W procesie klarowania reaguje ndash podobnie jak żelatyna ndash z polifenolami i innymi koloidami o ładunkach ujemnych Wykazuje znaczną siłę adsorpcji wobec garbnikoacutew i pektyn a także cechuje go duża siła żelowania [1]

Dawki preparatu ustala się na drodze klarowań proacutebnych ponieważ możliwe jest przeklarowanie Firma Begerow poleca rozpuszczanie Proflocu w kwaśnym soku w temp 80ndash90ordmC oraz stosowanie go w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemo-wego Producent zaleca też jak najszybsze zużywanie przygotowanego roztworu co minimalizuje proces denaturacji Proflocu a także ogrzewanie gorącą wodą przewodoacutew dozujących podczas klarowania

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie roz-puszczonej do stabilizacji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na stabil-ność fizykochemiczną i skład tych napojoacutew

Materiał i metody badań

Wina stosowane w badaniach pochodziły z jednego z krajowych zakładoacutew wi-niarskich Były to przemysłowe wina jabłkowe (białe) i aroniowe (czerwone) pobrane z tankoacutew leżakowych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń każda w 3 powtoacuterze-niach

Stosowano następujące środki stabilizujące chitozan niskolepki (lt 200cP) wy-produkowany w Morskim Instytucie Rybackim w Gdyni zgodnie z PN-89A-86850 [9] SIHA Profloc ndash otrzymany z firmy Begerow bentonit ndash NaCalit firmy Erbsloumlh żelatynę winiarską typu A oraz Baykisol-30 firmy Bayer

Metody stabilizacji

Chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Dawki środkoacutew stabilizujących określono metodą proacuteb wstępnych (proacutebne kla-rowanie każdej serii win oddzielnie) Środki klarujące przygotowywano w następujący sposoacuteb 1 roztwoacuter chitozanu ndash 1 g chitozanu rozpuszczano na gorąco (temp 80ndash90oC)

w 100 cm3 05 kwasu cytrynowego Środek dozowano w tej temperaturze 10 zawiesina bentonitu ndash 10 g bentonitu zalewano 100 cm3 wody destylowanej

i pozostawiano na 24 godziny w temperaturze pokojowej do napęcznienia Przed dozowaniem do wina zawiesinę dokładnie mieszano

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 111

3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego otrzymywano przez rozcieńczenie wodą roz-tworu 30 (Baykisol-30) Do pięciu cylindroacutew odmierzano po 100 cm3 wina i do każdego z nich wprowa-

dzano 1 cm3 10 zawiesiny bentonitu Po wymieszaniu wprowadzano na gorąco chi-tozan w dawkach 1 2 3 4 5 cm3 Następnie do każdego cylindra dozowano 30 roz-twoacuter zolu kwasu krzemowego w dawkach odpowiednio 01 02 03 04 05 cm3 Po 24 godzinach wino sączono a przesącz dzielono na dwie części Do jednej dodawano 2ndash3 krople chitozanu a ewentualne zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu zolem kwasu krzemowego do drugiej części dodawano 2-3 krople zolu kwasu krzemowego a zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu chitozanem Wybierano taką dawkę prepa-ratu przy ktoacuterej po dodaniu odczynnikoacutew na przeklarowanie nie obserwowano zmęt-nienia w żadnej z dwoacutech proboacutewek

Ustalone dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wynosiły wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz 2 cm3

30 zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz

2 cm3 30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do poszczegoacutelnych partii wina w kolejności ben-

tonit następnie chitozan a na końcu zol kwasu krzemowego

Preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Klarowanie proacutebne oraz przygotowanie środkoacutew klarujących prowadzono podob-nie jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego Stosowano następujące dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3 30

zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3

30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do wina w kolejności bentonit chitozan zol kwa-

su krzemowego

Żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Doboacuter dawki preparatoacutew prowadzono jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Bentonit i 3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego przygotowano podobnie jak w przypadku stabilizacji chitozanem Żelatynę rozpuszczano w wodzie destylowanej w temp 50degC Do badań stosowano roztwoacuter 1 W przypadku wina czerwonego sto-sowano klarowanie tylko żelatyną i zolem kwasu krzemowego (bez bentonitu)

112 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Stosowano następujące dawki środkoacutew klarujących w przeliczeniu na 1 dm3 wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 5 cm3 1 żelatyny (005 g) 5 cm3 3

zolu kwasu krzemowego wina czerwone 65 cm3 1 żelatyny (065 g) 13 cm3 3 zolu kwasu krzemowe-

go Poszczegoacutelne środki wprowadzano do wina w kolejności bentonit (wino białe)

roztwoacuter żelatyny i roztwoacuter zolu kwasu krzemowego W każdej z metod stabilizacji po 24 godz od momentu przeprowadzenia klaro-

wania wino filtrowano przez płytę filtracyjną AF-70 firmy Filtrox i poddawano anali-zom

W poszczegoacutelnych winach (przed i po obroacutebce) oznaczano zawartość podstawo-wych składnikoacutew (stosując powszechnie przyjętą metodykę) zawartość azotu ogoacutełem metodą Kjeldahla oraz związkoacutew fenolowych zmodyfikowaną metodą kolorymetrycz-ną Folin-Denisa [14] Pomiaru barwy dokonywano w fotokolorymetrze Momcolor w świetle odbitym na białym tle

Analizę sensoryczną przeprowadzano zgodnie z zasadami analizy sensorycznej przez sześcioosobową fachową komisję wykorzystując skalę pięciopunktową o 9 po-ziomach jakości Ocenę ogoacutelną obliczano jako średnią ważoną stosując wspoacutełczynniki ważkości barwa ndash 1 zapach ndash 2 smak ndash 6

Większość wynikoacutew poddano analizie statystycznej stosując wieloczynnikową analizę wariancji przy poziomie istotności PI = 005 a najmniejszą istotną roacuteżnicę (NIR) wyliczano wg testu Tukeyrsquoa jako HSD W przypadku gdy wartość PI przekra-czała założone 005 nie liczono NIR

Wyniki i dyskusja

W omoacutewieniu wynikoacutew przyjęto skroacutecone określenia poszczegoacutelnych metod sta-bilizacji chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquochito-zanrdquo preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquoPro-flocrdquo żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquożelatynardquo

Wina czerwone przed procesem klarowania zawierały średnio 140 mgdm3 azotu ogoacutełem Stosowane metody stabilizacji spowodowały zmniejszenie jego zawartości w przypadku preparatu Profloc ndash średnio o 42 mgdm3 a w przypadku pozostałych metod o około 28 mgdm3 (NIR = 195) W winach białych w ktoacuterych zawartość azotu przed stabilizacją wynosiła średnio 116 mgdm3 Profloc nie spowodował istotnego zmniejszenia zawartości azotu Natomiast po obroacutebce chitozanem stwierdzono 79 mgdm3 a po zastosowaniu żelatyny ndash 84 mgdm3 (NIR = 26) (rys 1)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 113

26 195

0

20

40

60

80

100

120

140

Azo

t ogoacutełe

m [

mg

dm3 ]

Tot

al n

itro

gen

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

wino białewhite wine wino czerwonered wine Rys 1 Wpływ stabilizacji na zawartość azotu ogoacutełem w winach (średnia z 3 serii) Fig 1 Influence of stabilization on total nitrogen content in wines (average of 3 series)

W winie czerwonym początkowa zawartość związkoacutew fenolowych wynosiła średnio 2442 mgdm3 Zastosowanie klarowania żelatyną a także klarowania chitoza-nem spowodowało zmniejszenie ich ilości średnio o 602 mgdm3 (24) i o 398 mgdm3 (16) W proacutebkach klarowanych preparatem Profloc zawartość związkoacutew fenolowych zmniejszyła się o 206 mgdm3 (85) jednak roacuteżnica ta zawierała się w granicy błędu (rys 2)

Zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych wynosiła przed klarowaniem średnio 153 mgdm3 W wyniku zastosowania badanych środkoacutew stabilizacyjnych uległa zmniejszeniu i kształtowała się na poziomie 121ndash126 mgdm3 (rys 3)

Wina białe zawierają znacznie mniej związkoacutew polifenolowych niż wina czerwo-ne Związane jest to ze składem owocoacutew a także procesem produkcji wina podczas ktoacuterego związki fenolowe wydobywane są ze skoacuterek nasion i tkanek [18]

Guumlnther [5] przy zastosowaniu do klarowania żelatyny zaobserwował w sokach bogatych w garbniki i barwniki spadek zawartości związkoacutew polifenolowych o około 40 Wzorek i Bielecka [18] prowadzili stabilizację win gronowych zawierających średnio 325 mgdm3 polifenoli Stwierdzili że zastosowanie żelatyny powodowało adsorpcję polifenoli średnio o 113 mgdm3 a żelatyny w kombinacji z zolem kwasu krzemowego o 111 mgdm3 Spagna i wsp [15] stwierdzili że zastosowane do stabili-zacji win gronowych preparaty chitozanu usuwają 29ndash33 polifenoli

114 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

325

0

500

1000

1500

2000

2500

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

Rys 2 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach czerwonych (średnia z 3 serii)

Fig 2 Influence of stabilization on phenolic compounds content in red wines (average of 3 series)

163

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization Rys 3 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych (średnia z 3 serii) Fig 3 Influence of stabilization on phenolic compounds content in white wines (average of 3 series)

Wina białe przed procesem klarowania charakteryzowały się kwasowością ogoacutelną

średnio 351 gdm3 i wartością pH 355 Zastosowane metody stabilizacji wpłynęły na obniżenie kwasowości ogoacutelnej i wzrost wartości pH (tab 1) Kwasowość ogoacutelna kształtowała się na poziomie średnio ok 31 gdm3 a roacuteżnice występujące pomiędzy

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 115

metodami zawierały się w granicach błędu Zastosowanie do stabilizacji chitozanu spowodowało wzrost wartości pH o 014 W przypadku zastosowania żelatyny wartość pH wzrosła o 012 a przy użyciu preparatu Profloc o 01 (NIR = 005)

W przypadku win czerwonych początkowa kwasowość ogoacutelna wynosiła średnio 325 gdm3 a wartość pH 399 Stabilizacja żelatyną spowodowała obniżenie kwaso-wości ogoacutelnej do 272 gdm3 chitozanem do 287 gdm3 a preparatem Profloc do 282 gdm3 W przypadku zastosowania preparatu Profloc stwierdzono wzrost wartości pH z 399 do 432 W pozostałych metodach roacuteżnice zawierały się w granicy błędu

Należy zwroacutecić uwagę że z chitozanem lub preparatem Profloc wprowadzano do wina niewielkie ilości kwasu cytrynowego stosowanego do rozpuszczania tych prepa-ratoacutew

Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie chitozanu niskolepkiego do stabilizacji gronowych win czerwonych w dawce 1 gdm3 (bez rozpuszczania) powo-duje wzrost wartości pH z 37 do 38 i spadek kwasowości ogoacutelnej z 60 gdm3 do 58 gdm3 Zdaniem autoroacutew zmiana pH i kwasowości ogoacutelnej po obroacutebce chitozanem może być wynikiem wprowadzenia do wina wraz z preparatem jonoacutew alkalicznych Chitozan może zawierać domieszkę jonoacutew wapnia ktoacutere pozostały po procesie techno-logicznym w wyniku obroacutebki szkieletoacutew morskich organizmoacutew

Wpływ stosowanych metod stabilizacji na parametry barwy wina przedstawiono w tab 1 W przypadku stabilizacji chitozanem jak i żelatyną w winie białym stwier-dzono przesunięcie dominującej długości fali z 592 do 586 nm czyli przesunięcie bar-wy w stronę żoacutełtej lecz zawierające się w zakresie barwy pomarańczowej Natomiast w przypadku preparatu Profloc nie obserwowano zmian wartości dominującej długości fali W wyniku zastosowania każdej z metod stabilizacji obserwowano nieznaczny wzrost jasności (średnio z 35 do 37) i nieznaczny spadek czystości pobudzenia

W przypadku wina czerwonego stabilizacja żelatyną spowodowała przesunięcie dominującej długości fali z 494 nm do 610 nm Odpowiada to przesunięciu barwy wi-na z czerwono-purpurowej do purpurowo-czerwonej i mogło być związane z powstałą opalizacją Zaobserwowano w tym przypadku także wzrost jasności Y z 08 do 28 oraz wzrost czystości pobudzenia z 034 do 097 Stabilizacja preparatem Profloc oraz chi-tozanem nie wpłynęła na zmianę wartości dominującej długości fali Spowodowała natomiast wzrost czystości pobudzenia z wartości 034 do 054 i 051 a w przypadku obroacutebki preparatem Profloc także wzrost jasności z 08 do 15 Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie żelatyny i zolu kwasu krzemowego z żelatyną do stabili-zacji czerwonego wina gronowego wpływa na rozjaśnienie barwy W przypadku żela-tyny wartość ta wzrostała średnio z Y = 229 w proacutebce kontrolnej do Y = 56 po obroacuteb-ce natomiast po zastosowaniu zolu kwasu krzemowego z żelatyną do Y = 509 Gűn-ther i Junker [6] zaobserwowali że klarowanie win gronowych żelatyną z zolem kwasu krzemowego wraz z usuwaniem związkoacutew polifenolowych powoduje rozjaśnienie

116 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

barwy o około 25 Pogorzelski i Czyżowska [10] uważają że intensywność barwy oraz zmiany sensoryczne są związane z zawartością związkoacutew polifenolowych Za najważniejsze czynniki mające wpływ na stabilność polifenolową win uznali pH i zawartość SO2 Stwierdzili że w winach wyleżakowanych barwa pochodzi głoacutewnie od produktoacutew kondensacji garbnikoacutew i barwnikoacutew Wzorek i Pogorzelski [19] podda-ją że działanie żelatyny polega na łączeniu się z labilnymi frakcjami polifenoli co prowadzi do ich wytrącania Jednocześnie wytrącanie tych związkoacutew prowadzi do usunięcia brązowego odcienia barwy wywołanego utlenionymi frakcjami garbnikoacutew i barwnikoacutew

W celu określenia czy stosowane preparaty nie powodują wprowadzania pier-wiastkoacutew do wina wykonano oznaczenie zawartości wapnia sodu potasu i magnezu W przypadku wina białego przeprowadzono trzy zaś wina czerwonego jedną serię badań a wyniki przedstawiono w tab 2

W winie białym istotne zmniejszenie zawartości wapnia stwierdzono tylko w przypadku stabilizacji preparatem Profloc Ilość tego pierwiastka zmniejszyła się z 59 mgdm3 do 36 mgdm3 (NIR = 13) W przypadku zastosowania pozostałych środ-koacutew stabilizujących nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości wapnia Zawartość magnezu po zastosowaniu wszystkich środkoacutew nieznacznie wzrosła Zawartość potasu w proacutebce kontrolnej wynosiła 596 mgdm3 W winie stabilizowanym chitozanem a także preparatem Profloc stwierdzono zmniejszenie zawartości potasu odpowiednio o 91 mgdm3 i 44 mgdm3 natomiast obroacutebka żelatyną spowodowała wzrost tego pier-wiastka o 515 mgdm3 Stosowane metody stabilizacji wpłynęły na wzrost zawartości sodu z 32 mgdm3 w winie kontrolnym do 52 mgdm3 w winie stabilizowanym prepara-tem Profloc a także chitozanem oraz do 39 mgdm3 w przypadku klarowania żelatyną (NIR = 65)

W winie czerwonym nastąpił wzrost zawartości wapnia przy zastosowaniu wszystkich metod W przypadku zastosowania żelatyny obserwowano spadek zawarto-ści magnezu potasu i sodu w stosunku do proacutebki kontrolnej Chitozan i preparat Pro-floc nie wpłynęły na zawartość magnezu natomiast spowodowały niewielkie zmniej-szenie zawartości potasu i nieznaczny wzrost ilości sodu Badania wykonane zostały w jednej serii dlatego analiza wynikoacutew może odnosić się tylko do przeprowadzonego doświadczenia

Hashimoto i wsp [7] wykazali że zwiększone ilości potasu magnezu i cynku wpływają na pogorszenie jakości sensorycznej gronowych win białych Podobne wy-niki uzyskali Correa i Polo [3] w przypadku potasu i wapnia a Rodriguez i wsp [11] podają że magnez nadaje winu kwaskowy posmak

T a

b e

l a

1

Wpł

yw s

tabi

liza

cji n

a za

war

tość

wyb

rany

ch s

kład

nikoacute

w w

in (śr

edni

a z

3 se

rii)

In

flue

nce

of s

tabi

liza

tion

on

sele

cted

win

e co

mpo

nent

s co

nten

t (av

erag

e of

3 s

erie

s)

Met

oda

stab

iliz

acji

M

etho

d of

st

abil

izat

ion

Kw

asow

ość

ogoacutel

na

[gd

m3 ]

Tot

al a

cidi

ty

pH

Dom

inując

a dł

ugość

fali

D]

Dom

inan

t w

avel

engt

h

Jasn

ość

[Y]

Bri

ghtn

ess

Czy

stość

pobu

dzen

ia

[Pe]

E

xcit

atio

n pu

rity

Oce

na

sens

oryc

zna

[pun

kty]

S

enso

ric

asse

ssm

ent

Eks

trak

t og

oacutelny

[g

dm

3 ] T

otal

ex

trac

t

Eta

nol

[ob

j]

Eth

anol

[vo

l]

Pop

ioacuteł

[gd

m3 ]

Ash

Alk

alic

zność

popi

ołu

[cm

3 01

M H

2SO

4

g po

pioł

u]

Alk

alin

ity

of a

sh

Wino białe White wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

5 3

55

592

35

013

3

42

184

13

4

13

177

chit

ozan

ch

itos

an

31

369

58

6 37

0

11

392

17

7

119

1

3 19

8

żela

tyna

ge

lati

n 3

1 3

67

587

37

012

3

56

180

12

0

14

190

Pro

floc

3

1 3

65

592

37

011

3

85

170

13

0

13

182

NIR

0

37

005

-

- -

- -

12

- -

PI

- -

- -

- 0

9 1

0 -

09

06

Wino czerwone Red wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

2 3

99

494

08

034

2

0 38

0

126

2

0 19

7

chit

ozan

ch

itos

an

29

400

49

3 1

0 0

51

20

377

11

5

20

244

żela

tyna

ge

lati

n 2

7 4

10

610

28

097

1

87

374

11

1

19

206

Pro

floc

2

8 4

33

492

15

054

1

94

378

11

5

19

249

NIR

0

04

- -

-

- -

05

- -

PI

- 0

05

-

- 0

1 0

3 -

01

04

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 117

T a b e l a 2 Zawartość wybranych pierwiastkoacutew w winach Content of selected elements in wine

Pier

wia

stki

E

lem

ents

Wino białe White wine Wino czerwone Red wine

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

NIR

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc [mgdmsup3]

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc+ [mgdmsup3]

Ca

I 594 566 517 416

13 103 146 125 193 II 585 453 495 308

III 591 521 432 380

śr 590 510 480 360

Mg

I 300 325 325 318

13 67 63 31 65 II 298 331 312 328

III 301 319 324 321

śr 300 325 320 320

K

I 602 503 616 551

44 797 758 556 754 II 591 510 680 554

III 599 495 657 550

śr 596 505 648 552

Na

I 324 481 391 507

65 86 95 57 103 II 323 568 393 525

III 323 540 390 519

śr 320 520 390 520

Stosowane metody stabilizacji nieznacznie wpłynęły na poprawę oceny senso-

rycznej wina białego jednak roacuteżnice nie były statystycznie istotne W przypadku wina czerwonego po klarowaniu nie stwierdzono podwyższenie jego jakości (tab 1)

Spagna i wsp [15] podają że wina gronowe stabilizowane przy użyciu preparatu Profloc charakteryzowały się wyższą jakością w poroacutewnaniu z winami klarowanymi PVPP

W celu określenia wpływu stosowanych metod stabilizacji fizykochemicznej na badane wina przeprowadzono oznaczenia także innych składnikoacutew W badanych wi-

118 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

nach nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego zawartości i alkaliczności popiołu Stwierdzono natomiast niewielki spadek zawartości alkoholu ktoacutery wiązał się z rozcieńczeniem proacutebek wina dodanymi środkami stabilizacyjnymi rozpuszczanymi w roztworze wodnym

Wnioski

1 Możliwe jest wykorzystanie zaroacutewno chitozanu w formie rozpuszczonej jak i preparatu Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego do sta-bilizacji fizykochemicznej wina

2 Przeprowadzanie stabilizacji jest utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter da-wek dla każdego zbiornika produkcyjnego oddzielnie Ponadto istnieje możliwość przeklarowania chitozanem oraz konieczność utrzymywania roztworu chitozanu w temp 80ndash90degC podczas dozowania

3 Zastosowanie do klarowania żelatyny w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego w przypadku win białych dało podobne rezultaty jak zastosowanie chitozanu w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Literatura

[1] Begerow Materiały firmy 2002 [2] Bill R Analytische Aktualitaumlten bei Eiweiszlig Truumlbungen Zeitschr Obst Weinbau 1992 128 (18)

478-481 [3] Correa Y Pola Mc Tratamientos para la estabilizacion de los vinos frente a las precipitaciones

tartaricas Rev Agrog Technol Aliment 1990 30 10-22 [4] Cordonnier R Eacutetude des proteines et de substances azotec Bulletin de LrsquoOIV 1966 39 429

1311- 1316 [5] Guumlnther S Schoumlnen von Fruchtsaumlften (3) Gelatineschoumlnung Fluumlss Obst 1994 61 (12) 573-578 [6] Guumlnther S Junker R Schoumlnen von Fruchtsaumlften (5) Zeitpunkt und Reinerfolge Fluumlss Obst 1995

62 (5) 207-209 [7] Hashimoto Y Nomura T Shipa K Tanaka K Correlation between the contents of various constit-

uents and the grade in quality assessments of wine J Instit Enol ViticulYamanashi Univ 1980 47 102-108

[8] Onsoslashyen E Skaugrud Oslash Metal recovery using chitosan J Chem Technol Biotechnol 1990 49 395-404

[9] PN-89A-86850 Surowce i przetwory z ryb i innych zwierząt wodnych Chitozan [10] Pogorzelski E Czyżowska A Adsorpcja polifenoli w procesie klarowania moszczoacutew win oraz

napojoacutew winopodobnych za pomocą wybranych bentonitoacutew Przem Ferm Owoc Warz 2000 44 (5) 29-31

[11] Rodriguez MS Sotro G Segovia GA Influence of decantation of viura must on the cation con-tent Evolution during wine fermentation and stabilization Food Res Inter 1999 32 (10) 683-689

[12] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 4 lutego 2003 w sprawie szczegoacutelnych rodzajoacutew fermentowanych napojoacutew winiarskich oraz szczegoacutelnych wymagań organoleptycznych fizykochemicznych i chemicznych dla tych napojoacutew (Dz U 2003 r Nr 25 poz 233)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 119

[13] Siebert K J Formation of protein ndash polyphenol phase in beverages J Agric Food Chem 1996 44 (8) 1997-2005

[14] Sigenlton VL Orthofer R Lamuela-Rarentos RM Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocaltau reagent Methods in Enzymology 1999 299 152-178

[15] Spagna G Pifferi PG Rangoni C Mattivi F Nicoloni G Palmonari R The stabilization of white wines by adsorption of phenolic compounds on chitin and chitosan Food Res Inter 1996 29 3-4 241-248

[16] Tsigos I Martinou A Kafetzopoulos D Bouriotis V Chitin deacetylases new versatile tools in biotechnology Trends Biotechnol 2000 18 (7) 3105-3120

[17] Wojtasz-Pająk A Ocena przydatności pancerzy krewetek kraboacutew oraz płytek mątw do produkcji chityny i jej pochodnych III Sympozjum bdquoChitynaChitozanrdquo Morski Instytut Rybacki Gdynia 1992

[18] Wzorek W Bielecka K Wpływ wybranych środkoacutew na stabilizację polifenolową czerwonego wina gronowego Przem Ferm Owoc Warz 1998 42 (6) 24-28

[19] Wzorek W Pogorzelski E Technologia winiarstwa owocowego i gronowego SIGMA ndash NOT Warszawa 1998

AN ATTEMPT TO APPLY CHITOSAN IN A DISSOLVED FORM TO STABILIZE WINES

S u m m a r y

The objective of this paper was to investigate a possibility of applying chitosan in a dissolved form to

stabilize wines and to determine effects of stabilization methods applied on the content of selected com-ponents of wines Red chokeberry and white apple wines from the Polish wineries were used in the exper-iments A low-viscous chitosan and a chitosan in the form of a Profloc preparation (product of a Begerow company) were used as fining agents Gelatine widely used in wine technology was also utilized for comparison The adsorbents were applied in combination with bentonite and soliquid silicic acid In all the methods utilized doses of fining substances applied were determined on the basis of test fining procedu-res Three series of experiments were conducted In the wines analysed substances applied caused a de-crease in the contents of phenolic compounds alcohol and total nitrogen they also produced a slight increase in the pH value and a slight decrease in the total acidity and in the content of elements No statistically significant changes were stated in the content of total extract nor in the amounts of ash and its alkalinity the sensory assessment results did not differ statistically significantly It was found that the dissolved chitosan in combination with bentonite and soliquid silicic acid can be used as a fining agent and it can replace gelatine while stabilizing wines The fact that it is necessary to choose individual doses for each container make it difficult to carry out the entire stabilization process

Key words wine fining methods of stabilization chitosan

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 121 ndash 132

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELISKA

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI

S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono rozwaania nad metodyk pomiaru barwy materiałoacutew niejednorodnych na

przykładzie marchwi Korze marchwi był krojony na kostk o bokach 10 x 10 x 10 mm Pomiaru dokonano na kostkach surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95degC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego Sprawdzano take wpływ rozdrabniania kostek na pomiar barwy Barwa mierzona była w systemie Lab wyliczone zostały indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy DE oraz indeks oacutełtoci YI(313) Wykazano wpływ sposobu przygotowania proacutebek do pomiaru na interpretacj uzyskanych wynikoacutew Przed przystpieniem do pomiaroacutew wyliczono minimaln liczebno proacuteby

Minimalna liczba powtoacuterze przy zakładanym błdzie pomiaru wyniosła od 15 do 36 w zalenoci od mierzonej składowej Stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (p = 005) pomidzy składowymi barwy w kolejnych seriach pomiarowych tych samych kostek marchwi Sposoacuteb przygotowania proacutebek do pomiaru miał wpływ na składowe barwy Blanszowanie kostek a nastpnie ich rozdrabnianie wpłynło na zmniejszenie jasnoci barwy Sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi poddanej suszeniu nie miał duego wpływu na zmian jasnoci barwy Natomiast w przypadku składowych a b oraz indeksu E i YI313 sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi zaroacutewno przed jak i po suszeniu miał znaczcy wpływ na badane parametry

Słowa kluczowe marchew barwa system Lab jako metodyka pomiaru

Wprowadzenie

Pomiar barwy jest jednym z podstawowych parametroacutew w ocenie jakoci produktoacutew i surowcoacutew spoywczych Barwa jest cech fizyczn produktu ktoacutera w zdecydowany sposoacuteb wpływa na pozytywny bd negatywny jego odbioacuter przez konsumenta Moe ona informowa o składzie chemicznym produktu a tym samym o jego przydatnoci do przetwoacuterstwa przechowywania czy transportu Pomiar barwy

Dr in P Zapotoczny Katedra Inynierii Procesoacutew Rolniczych Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 14 10-718 Olsztyn mgr in M Zieliska Katedra Podstaw Techniki

122 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

znajduje zastosowanie take do oceny procesoacutew technologicznych min procesu ekspandowania czy suszenia Aktualnie wyroacutenia si dwie metody opisu barwy a mianowicie ocen sensoryczn oraz pomiar instrumentalny Analiza sensoryczna pomimo zapewnienia powtarzalnych warunkoacutew jej przeprowadzenia przeszkolenia zespołu oceniajcego oraz zastosowania odpowiednich metod moe by obarczona pewnym subiektywizmem Zalet jej jest moliwo opisu barwy na podstawie całej powierzchni produktu co jest szczegoacutelnie wane w przypadku oceny produktoacutew niejednorodnych Metoda instrumentalna jest powtarzalna wystandaryzowana i precyzyjna Wykorzystuje si w niej roacutenego rodzaju spektrofotometry dokonujce pomiaru w wietle odbitym lub przechodzcym Wad metod instrumentalnych jest to e pomiar dotyczy ograniczonej powierzchni proacutebki Jest to szczegoacutelnie widoczne w pomiarach produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej lub roacutenym stopniu wybarwienia powierzchni Strukturalna roacutenorodno owocoacutew i warzyw jest ogromna Roacutenorodna budowa tkanek owocoacutew i warzyw oraz wzgldne proporcje w jakich one wystpuj maj decydujcy wpływ na tekstur barw i inne właciwoci fizyczne oraz determinuj sposoacuteb przetwarzania [4] Rozkład zwizkoacutew chemicznych w tkankach rolinnych jest take nieroacutewnomierny Przykładem moe by zawarto karotenoidoacutew w korzeniu marchwi CzarnieckandashSkubina i Gołaszewska [3] badały zawarto wybranych składnikoacutew chemicznych w marchwi odmiany Perfekcja Autorki wykazały e najwicej karotenoidoacutew znajduje si w korze (172 plusmn 03 mgg) gdzie stanowiły one ok 51 ich całkowitej zawartoci natomiast w rdzeniu i skoacuterce stanowiły odpowiednio 34 i 147

Z powyszych powodoacutew pomiar barwy tego samego materiału biologicznego wykonywany przez roacutenych naukowcoacutew moe si roacuteni Zalee to bdzie w duej mierze od sposobu przygotowania proacuteby do bada (np sposobu rozdrobnienia) oraz sposobu i miejsca dokonania pomiaru (np cz korowa czy rdzeniowa korzenia marchwi)

W instrumentalnych pomiarach wykorzystuje si roacutenego rodzaju modele matematyczne opisujce barw najczciej w postaci punktu o trzech wspoacutełrzdnych Na podstawie rozkładu widma promieniowania ktoacutere zostało odbite od proacuteby program obsługujcy urzdzenie wylicza wspoacutełrzdne barwy w systemie XYZ przy wczeniej ustalonym obserwatorze (10o i 2o) i iluminancji (D65 C A) Na podstawie tych trzech składowych istnieje moliwo wyliczania innych modeli barwy np CIE LCh [20 ]

Aktualnie wielu autoroacutew wykorzystuje system CIE Lab do opisu barwy a tym samym jakoci owocoacutew warzyw i przetworoacutew owocowondashwarzywnych jak te do opisu zmian zachodzcych podczas procesoacutew technologicznych min w marchwi [18] bananach [14] jabłkach [5] gruszkach [8] Stosowanie systemu Lab umoliwia take wyliczanie roacutenych indeksoacutew np ∆E ∆C ∆H [16 2 19 9 6 1 12 8]

Technologii i Gospodarki Energi Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 1 10-718 Olsztyn

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 123

ktoacutere umoliwiaj opisanie zmian barwy jak roacutewnie wskazuj ktoacutere charakterystyki barwy uległy zmianie Ozkan i wsp [15] badali wpływ zawartoci wody na barw suszonej brzoskwini Atrybuty barwy mierzono w 4 punktach 10 owocoacutew brzoskwini Maskan [14] opisał kinetyk zmian barwy owocoacutew kiwi podczas suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego Pomiar barwy dokonywany był na wieym surowcu oraz podczas procesu suszenia Lewicki [11] przedstawił wpływ temperatury suszenia na stabilno barwy cebuli podczas przechowywania wie cebul obierano i cito na plastry o gruboci 3 mm Barw wieej cebuli mierzono bezporednio natomiast po procesie suszenia badano barw proszku w 10 powtoacuterzeniach Krokida i wsp [10] opisali wpływ roacutenych metod suszenia na barw jabłek bananoacutew marchwi i ziemniakoacutew Badaniu poddano proacutebki o kształcie cylindrycznym o rednicy 20divide30 mm i wysokoci 8divide10 mm Zmierzono barw 8 proacutebek po 2 kadego materiału Barwa proacutebki była mierzona w 5 roacutenych miejscach w celu okrelenia rednich wartoci parametroacutew L a b W prezentowanych pracach obserwuje si brak dokładnego opisu metodyki bada Ponadto tak dua roacutenorodno sposobu przygotowania materiału badawczego do pomiaru staje si czynnikiem limitujcym moliwo poroacutewnywania uzyskanych wynikoacutew przez roacutenych autoroacutew

Z powyszego przegldu literatury wynika e w wikszoci prac mało jest informacji o sposobie przygotowania proacuteby do pomiaru doborze sposobu i miejsca pomiaru liczby powtoacuterze jak i analizie błdu Z tego wzgldu istotne wydaje si okrelenie wpływu sposobu przygotowania proacuteby oraz metodyki pomiaru na parametry jakociowe badanego produktu a w dalszym etapie opracowanie jednolitej metodyki pomiaru barwy poszczegoacutelnych grup surowcoacutew spoywczych z uwzgldnieniem materiałoacutew o niejednorodnej strukturze

Celem niniejszej pracy było sprawdzenie a przede wszystkim okrelenie w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki moe wpłyn na interpretacje wynikoacutew pomiaru barwy produktoacutew o niejednorodnej budowie tkankowej

Materiał i metody bada

Materiałem badawczym były korzenie marchwi odmiany Macon pochodzcej z uprawy Zakładu Warzywniczego w Skierniewicach Marchew krojono w plastry o gruboci 10 mm a nastpnie z plastroacutew wykrawano szeciany o wymiarach 10 x 10 x 10 mm Pomiar barwy i analiza statystyczna wynikoacutew przebiegała kilkuetapowo bull etap I polegał na przeprowadzeniu eksperymentu wstpnego polegajcego na

okreleniu minimalnej liczebnoci proacuteby (Nmin) koniecznej do bada zasadniczych Zastosowano nastpujc formuł matematyczn

2

2r

2

min d

StN γge

gdzie

124 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

t ndash warto statystyki testu t Studenta dla okrelonego przyjtego poziomu istotnoci oraz stopni swobody

rS ndash odchylenie standardowe z proacuteby d2 ndash zakładany maksymalny błd pomiaru mierzonej wielkoci Przyjto nastpujce załoenie błd pomiaru = 1 jednostce liczebno proacuteby 15 stopnie swobody 13 zakładany poziom istotnoci p = 005

bull etap II polegał na sprawdzeniu czy w kolejnych seriach pomiarowych rednia warto poszczegoacutelnych składowych barwy tych samych kostek bdzie sobie roacutewna Wykonano sze powtoacuterze zakładajc e kada kostka w kolejnym pomiarze moe mie zmierzon barw innej powierzchni Dokonano pomiaru kostek surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95oC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego

bull etap III obejmował sprawdzenie w jak i sposoacuteb rozdrobnienie kostek wpływa na wyroacutewnanie barwy Kostki surowe jak i suszone rozdrabniane były w młynku laboratoryjnym

bull etap IV polegał na sprawdzeniu w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki wpływa na interpretacj wynikoacutew pomiaru barwy kostek marchwi poddanej suszeniu fluidyzacyjnemu W kadym z etapoacutew pomiar barwy wykonany został spektrofotometrem

MiniScan XE Plus firmy HunterLab obserwatora 10o wiatła znormalizowanego D65 oraz przesłony 8o Barwa została opisana w modelu barwy Lab Na podstawie składowych zostały wyliczone indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy (E) oraz indeks oacutełtoci (YI313) Standardem przy wyliczeniu E był wzorzec barwy białej o parametrach L -94 a- (-095) b 049

W celu poroacutewnania rednich wartoci cechy przeprowadzono jednoczynnikow analiz wariancji przy poziomie istotnoci p = 005 (test Duncana) Analiza statystyczna wynikoacutew została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu Statistica 61

Wyniki i dyskusja

Wyliczenie liczebnoci proacuteby

W tab 1 przedstawiono wyniki oblicze liczebnoci proacuteby W przypadku kadej składowej uzyskano inny wynik minimalnej liczebnoci proacuteby

T a b e l a 1

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 125

Minimalna liczebno proacuteby do pomiaroacutew poszczegoacutelnych składowych barwy The number of samples required for measurement of particulate colour parameters

Statystyki Statistics

[-]

Wyroacutenik barwy Colour

parameters

Liczebno proacuteby wstpnej Number of the

preliminary sample

Zakładany błd pomiaru

Assumed error of the measurement

[-] x rS

Liczebno obliczona

Nmin

L 15 1 6871 182 15

a 15 1 4239 236 26

b 15 1 5415 277 36

x ndash warto rednia mean value rs ndash odchylenie standardowe standard deviation

W zwizku z tym e minimalna liczebno proacuteby do zmierzenia składowej b

wyniosła 36 w dalszych pomiarach za minimaln liczb przyjto pomiary z co najmniej 40 kostek

Pomiar barwy kostek marchwi w szeciu seriach pomiarowych

W wielu badaniach dotyczcych wpływu okrelonego procesu na zmian jakoci produktu spoywczego dokonuje si pomiaru barwy jako jednego z jej wyroacutenikoacutew W wikszoci urzdze mierzcych barw obszar pomiarowy jest niewielki Z tego wzgldu naley si liczy z duym wspoacutełczynnikiem zmiennoci barwy w pomiarze produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Wikszo badaczy zakłada w swoich pomiarach wiadomie a najczciej niewiadomie e pomiar barwy materiałoacutew niejednorodnych w seriach pomiarowych (ten sam niezmieniony produkt) bdzie taki sam W tab 2 zestawiono wyniki bada jakie uzyskano z 6 serii pomiarowych tych samych kostek surowej marchwi przed jak i po procesie suszenia

Na podstawie analizy statystycznej wynikoacutew wykazano e pomimo wykonywania pomiaru tego samego materiału w 6 powtoacuterzeniach uzyskano istotne roacutenice w pomiarze barwy i jej indeksoacutew W opracowaniu wynikoacutew posłuono si kryterium przyjtym przez Midzynarodow Komisj Owietleniow CIE [7] Według tego kryterium sklasyfikowane s bezwzgldne roacutenice barw E adekwatnie do postrzegania barw przez człowieka Przyjto e bezwzgldne roacutenice barw pomidzy 0 i 2 s nierozpoznawalne od 2 do 35 rozpoznawalne przez niedowiadczonego obserwatora natomiast powyej 35 obserwuje si wyrane odchylenie barwy W przypadku marchwi surowej roacutenice pomidzy najwiksz a najmniejsz wartoci indeksu E wynosiły 864 jednostki Znaczn roacutenic tj 1559 jednostek zaobserwowano roacutewnie w indeksie YI313 Mniejsze roacutenice pomidzy rednimi wystpowały w marchwi suszonej Roacutenica pomidzy najmniejsz a najwiksz wartoci indeksu E wynosiła 332

126 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

T a b e l a 2 Wartoci rednie składowych barwy tych samych kostek marchwi uzyskane z szeciu serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Gru

pa

Gro

up

Lic

zebn

o

proacute

by

Num

ber o

f the

sa

mpl

e

x S x S x S x S x S

Mks-1 43 6882A 167 4239A 216 5427D 282 7354D 351 14084D 682

Mks-2 43 6891A 211 4032B 345 5108B 439 7000B 516 13478B 987

Mks-3 43 6974AB 247 3913B 372 4951AB 459 6787AB 568 13062AB 1101

Mks-4 43 6959AB 221 3916B 289 4948AB 336 6791AB 413 13085AB 828

Mks-5 43 6961AB 234 3893BC 353 4886A 534 6734A 603 12970A 1162

Mks-6 43 7003B 189 3763C 319 4676C 426 6490C 486 12525C 949

Mks70-1 43 7116AB 450 1726AB 425 1601AB 488 3317AB 749 5358AB 1618

Mks70-2 43 6981AB 424 1836A 470 1726AB 524 3534A 760 5797AB 1735

Mks70-3 43 7093AB 455 1760AB 478 1635AB 531 3369AB 803 5477AB 1776

Mks70-4 43 6988AB 399 1847A 462 1699AB 496 3521AB 733 5754AB 1694

Mks70-5 43 6931B 429 1918A 398 1811B 460 3649A 702 6087B 1554

Mks70-6 43 7170A 430 1625B 396 1508A 427 3182B 677 5031A 1446

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube 16 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition minus

X ndash warto rednia mean value S ndash błd standardowy redniej standard error of the mean value L ndash jasno lightness a ndash oacutełto yellowness b ndash czerwono redness E ndash bezwzgldna roacutenica barwy Hunter Lab total colour difference YI313 ndash indeks oacutełtoci Yellowness index

Wyniki uzyskanych pomiaroacutew nakazuj zwroacutecenie wikszej uwagi na metodyk

pomiaru barwy produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Szczegoacutelnie istotny bdzie właciwy doboacuter liczebnoci proacuteby przede wszystkim w przypadku poroacutewnywania roacutenych odmian tego samego gatunku kiedy roacutenice w barwie s niewielkie

Nastpnie został sprawdzony wpływ procesu blanszowania na barw marchwi W tab 3 przedstawiono wartoci rednie i wyniki analizy wariancji pomiaru barwy marchwi ktoacutera została poddana blanszowaniu a nastpnie suszeniu

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 127

T a b e l a 3

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi blanszowanej uzyskane z trzech serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean of colour parameters and indices of particulate experimental row for blanched carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Liczebno proacuteby

Number of the sample

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-] Grupa Group

N x S x S x S x S x S

Mkb-1 45 6692A 164 4339A 243 5659A 233 7649A 326 14690A 665

Mkb-2 45 6670A 151 4327A 254 5617A 303 7619A 382 14658A 737

Mkb-3 45 6730A 170 4308A 302 5629A 389 7596A 478 14561A 897

Mkb70-1 45 7121A 541 1883A 612 1990A 733 3598A 1063 6279A 2366

Mkb70-2 45 7098A 497 1944A 619 2023A 719 3664A 1034 6415A 2325

Mkb70-3 45 7120A 402 1882A 483 1982A 645 3596A 848 6230A 1918

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried 13 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition

W zwizku z tym e ju wyniki trzech grup pomiarowych wykazywały

wyroacutewnanie barwy w poszczegoacutelnych wariantach wykonano tylko trzy serie oznacze Wartoci rednie kadego wyroacutenika barwy niezalenie od serii pomiarowej nie roacuteniły si statystycznie istotnie przy zakładanym poziomie istotnoci Roacutenica pomidzy minimaln a maksymaln redni bezwzgldnej roacutenicy barwy E wynosiła 053 jednostki w kostkach surowych poddanych procesowi blanszowania natomiast 068 w kostce poddanej procesowi blanszowania i suszenia co mona uzna za niezauwaaln roacutenic Take wartoci pozostałych składowych barwy w poszczegoacutelnych seriach pomiarowych nie roacuteniły si statystycznie istotnie

Pomiar barwy proacutebek rozdrobnionych

W tab 4 zestawiono wartoci rednie uzyskane z pomiaru barwy we wszystkich badanych grupach dowiadczalnych Dodatkowo przedstawiono wspoacutełczynniki zmiennoci obliczone z roacutewnania

100xS

v sdot= gdzie

v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci

128 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

S ndash błd standardowy redniej x ndash warto rednia mierzonego parametru

T a b e l a 4

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi zroacutenicowanych sposobem obroacutebki oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row for carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Grupa Group

Lic

zebn

o

proacuteb

y N

umbe

r of t

he

sam

ple

Stat

ysty

ki

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

x 6945A 3958A 4997C 6857C 13196C Mks 258

S v 216 311 349 882 475 951 559 815 107 811

x 6697B 4325B 5635B 7621B 14636B Mkb 129

S v 163 243 266 615 313 555 398 522 769 525

x 4940C 2416C 2853A 5838A 10648A Mrs 45

S v 084 170 089 368 132 463 089 152 336 316

x 4729D 2289D 2865A 5953A 10767A Mrb 45

S v 031 066 062 271 081 283 058 097 232 215

x 7045A 1787A 1665C 3431A 5589A Mks70 258

S v 435 617 446 2496 494 2967 748 2180 1662 2974

x 7113A 1902A 1998B 3619A 6308B Mkb70 129

S v 482 678 573 3013 696 3483 982 2713 2202 3491

x 6586B 2938C 3148A 5169B 9901C Mrs70 45

S v 039 059 031 106 027 086 044 085 096 097

x 7100A 2182D 3004A 4383C 8312D Mrb70 45

S v 067 094 052 238 056 186 075 171 154 185

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci coefficient of variance

Rozdrobnienie kostek miało wpływ na zmian barwy rednie wartoci składowych barwy roacuteniły si statystycznie istotnie pomidzy proacutebami rozdrobnionymi a całymi kostkami Rozdrobnienie spowodowało e barwa proacuteby stała si ciemniejsza Roacutenica pomidzy wartociami parametru L uzyskanymi z marchwi rozdrobnionej i nierozdrobnionej wynosiła 20 jednostek Podobn sytuacj

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 129

zaobserwowano w przypadku parametru a i b gdzie wartoci uzyskane po procesie rozdrabniania były 2-krotnie nisze w poroacutewnaniu z materiałem wyjciowym

Natomiast rozdrabnianie proacutebek przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie wartoci rednich pomiaroacutew barwy marchwi blanszowanej i nieblanszowanej Roacutenica pomidzy wartociami indeksu E wynosiła tylko 115 jednostek a indeksu YI313 119 jednostek Wspoacutełczynnik zmiennoci zmniejszył si 3-4 krotnie

W tab 5 przedstawiono uzyskane roacutenice barwy pomidzy marchwi surow a suszon w zalenoci od sposobu przygotowania proacutebki do pomiaru Rozpito uzyskanych wynikoacutew składowej L w zalenoci od grupy dowiadczalnej wynosiła od 1 do 2371 jednostek Tak dua roacutenica spowodowana była tym e rozdrobnienie wpłynło na zmian jasnoci z 6945 do 4729 jednostek Podobne rozpitoci zanotowano w pozostałych składowych barwy odpowiednio w a od 107 do 2171 oraz b od 139 do 3637 Wartoci indeksu E wahały si od 669 do 4002 w zalenoci od grupy dowiadczalnej Wyniki te dowodz jak roacutena mogła by interpretacja wynikoacutew w zalenoci od sposobu przygotowania proacuteby a tym samym moliwo błdnego wnioskowania Przykładem na powysze stwierdzenie moe by analiza składowej jasnoci (L) W przypadku pomiaru barwy kostek nieblanszowanych i nierozdrobnionych mona sformułowa wniosek e proces suszenia nie wpłynł istotnie na zmian jasnoci (zmiana wynosi 1 jednostk) Natomiast gdyby t sam marchew blanszowa i podda suszeniu roacutenica jasnoci wyniesie ju 416 jednostki a w blanszowanej i rozdrobnionej a 23 71 jednostki Przytoczony przykład potwierdza obserwacj e roacuteny sposoacuteb przygotowania proacutebek prowadzi do odmiennych wnioskoacutew co do wpływu procesu suszenia na zmian barwy kostek marchwi

Istotna jest take analiza wielkoci odchylenia standardowego oraz wspoacutełczynnika zmiennoci Wielko tych statystyk bdzie miała wpływ na wielko proacuteby Proces rozdrobnienia (tab 4) znaczco wpłynł na ujednolicenie proacuteby a tym samym na zmniejszenie wartoci wspoacutełczynnika zmiennoci

Po przeanalizowaniu powyszych danych naleałoby zastanowi si jak przygotowa proacutebk do pomiaru barwy oraz jaka powinna by liczebno proacuteby aby wynik był reprezentatywny dla populacji Autorzy sugeruj aby na wstpie oceni jednorodno materiału ktoacutery ma by poddany badaniom W przypadku produktoacutew jednorodnych proacutebek nie trzeba rozdrabnia Natomiast produkty niejednorodne a takie najczciej wystpuj w przemyle owocowo-warzywnym naleałoby wstpnie rozdrabnia Mona take zwikszy liczb powtoacuterze Jak wynika z przedstawionych bada liczba ta powinna by kilkakrotnie wiksza od przeprowadzonej w dowiadczeniu Przed przystpieniem do bada naley take zastanowi si nad celem przeprowadzanego pomiaru barwy Chcc wykaza wpływ okrelonego procesu na

130 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

zmian barwy sposoacuteb przygotowania proacuteby nie bdzie miał decydujcego znaczenia Bezwzgldna roacutenica barwy oraz indeks oacutełtoci bdzie na tyle duy e moliwe bdzie zaobserwowanie wpływu procesu na zmian barwy Problem moe nastpi woacutewczas gdy badania bd dotyczyły roacutenic pomidzy dwoma grupami dowiadczalnymi poddanymi okrelonemu procesowi technologicznemu W takim przypadku ewentualne roacutenice lub ich brak mog by spowodowane niewłaciw metodyk pomiaru (tabela 2 3 5)

T a b e l a 5 Składowe barwy oraz indeksy poszczegoacutelnych grup dowiadczalnych kostek marchwi poddanych procesowi suszenia The comparison mean values of colour parameters and indices of particulate experimental groups for dried carrot cubes

Wyroacutenik barwy Colour parameters Grupa

Group

Statystyka

Statistics L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Mks 1x 6945 3958 4997 6857 13196

Mks70 2x 7045 1787 1665 3431 5589

Roacutenica ( 1x - 2x ) -100 2171 3332 3426 7607

Mkb 1x 6697 4325 5635 7621 14636

Mkb70 2x 7113 1902 1998 3619 6308

Roacutenica ( 1x - 2x ) -416 2423 3637 4002 8328

Mrs 1x 4940 2416 2853 5838 10648

Mrs70 2x 6586 2938 3148 5169 9901

Roacutenica ( 1x - 2x ) -1646 -522 -295 669 747

Mrb 1x 4729 2289 2865 5953 10767

Mrb70 2x 7100 2182 3004 4383 8312

Roacutenica ( 1x - 2x ) -2371 107 -139 157 2455

Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 131

Wnioski

1 Kostki marchwi poddane procesowi blanszowania charakteryzowały si wyroacutewnan barw w poroacutewnaniu z kostkami nieblanszowanymi

2 Rozdrobnienie kostek spowodowało zmniejszenie jasnoci barwy badanego materiału zmian jej odcienia i nasycenia

3 Rozdrobnienie kostek blanszowanych jak i nieblanszowanych przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie barwy marchwi rozdrobnionej Praca sfinansowana ze rodkoacutew Komitetu Bada Naukowych projekt badawczy

nr 2 P06T 024 26

Literatura

[1] Ahmed J Shivhare US Raghavan GSV Color degradation kinetics and rheological characteristics of onion puree Transactions of ASAE 2001 44 1 95ndash98

[2] Avila IMLB Silva CLM Modelling kinetics of thermal degradation of colour in peach puree J Food Eng 1999 39 161-166

[3] CzarnieckandashSkubina E Gołaszewska B Wpływ procesu kulinarnego na jako wybranych warzyw ywno Nuka Technologia Jako 2001 2 (27) 103 ndash 116

[4] Duckworth RB Fruits and vegetables Pergamon Press London 1966 [5] Feng H Tang J Microwave finish drying of diced apples in a spouted bed J Food Sci 1998 63

679-683 [6] Gunawan MI Barringer SA Green colour degradation of blanched broccoli (Brassica oleracea)

due to acid and microbial growth J Food Process Pres 2000 24 253-263 [7] Heidelberg - Anonim Barwa i jako Heidelberg Druckmaschinen AG Kurfursten-Anlage 1999 s

52-60 [8] Ibarz A Pagan J Garza S Kinetic models for colour changes in pear puree during heating at

relatively high temperatures J Food Eng 1999 39 415ndash422 [9] Kidmose U Hansen M The influence of postharvest storage temperature and duration on quality of

cooked broccoli florets J Food Quality 1999 22 135-146 [10] Krokida MK Maroulis ZB Saravacos GD The effects of the method of drying on the colour of

dehydrated products Inter J Food Sci Technol 2001 36 53-59 [11] Lewicki PP Pomaraska-Łazuka W Witrowa-Rajchert D Nowak D Effect of mode of drying on

storage stability of colour of dried onion Pol J Food Nutr Sci 1998 4 (748) 701-706 [12] Lozano JE Ibarz A Colour changes in concentrated fruit pulp during heating at high temperatures

J Food Eng 1997 31 365-373 [13] Maskan M Microwaveair and microwave finish drying of banana J Food Eng 2000 44 71-78 [14] Maskan M Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying J Food

Eng 2001 48 169-175 [15] Ozkan M Kirca A Cemeroglu B Effect of moisture content on CIE color values in dried apricots

European Food Res Techn 2003 216 217-219 [16] Shin S Bhowmik SR Thermal kinetics of color changes in pea puree J Food Eng 1995 24 77-

86 [17] Sikorski ZE (pod red) Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT

Warszawa 1994

132 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

[18] Skrede G Nilsson A Baardseth P Rosenfeld HJ Enersen G Slinde E Evaluation of carrot varieties for production of deep fried carrot chipsndashIII Carotenoids Food Res Int 1997 30 1 73-81

[19] Tijskens LMM Schijvens EPHM Biekman ESA Modelling the change in colour of broccoli and green beans during blanching Innovative Food Sci Emerging Technologies 2001 2 303-313

[20] httpwwweasyrgbcom

DISCUSSION ABOUT A MEASUREMENT OF COLOUR OF CARROT

S u m m a r y

This paper shows a careful examination and discussion about a measurement of colour of inhomogeneous biological materials An example of such materials is a carrot Samples were cut into 10 mm cubes An instrumental method for determining the changes in colour of raw blanched and dried carrots is used in this paper The fluidized bed drying was used as a method of food preservation The samples which were used to drying were divided into two parts blanched or unblanched The drying process was carried out under specific operating conditions 70oC and the mean of air velocity 45 ms The blanching operation was carried out for 4 minutes in boiling water The parameters L a b were applied to colour description In an instrumental evaluation of colour and description of differences between the samples the following indices can be calculated and expressed in the form of ∆E (total colour difference) YI (313) (index of yellowness) This paper shows the influence of sample preparation on measurement of carrot colour The results of this study show that the sample preparation is an important and significant step in colour measurement and how it could influence on interpretation of obtained experimental results Previously to samples preparation the number of repetition was calculated The minimum number of repetition was from 15 to 36 on the accepted error of measurement level It depends on measurement constituents There were observed statistical differences (p = 005) between measurement constituents in the following series of the same carrot cubes measurement It was observed that the way of sample treatment had a significant influence on constituents of colour The blanching operation of carrot cubes and further coarse grinding had a significant influence on lightness deterioration The way of sample treatment before drying is irrelevant and not significant for lightness Moreover the way of sample treatments (blanching powdering) had a significant influence on parameter a b and indices E YI313 The way of sample treatment may play an important role for further interpretation of obtained experimental results what is shown in discussion

Key words carrot colour system Lab quality methodology of measurement

  • 0_Spis_tresci
  • 01_Nowak
  • 02_Kaczmarek
  • 03_Pudyszak
  • 04_Lewandowicz
  • 05_Krzyzaniak
  • 06_Golubowska
  • 07_Cichosz
  • 08_Czaczyk
  • 09_Dluzewska
  • 10_Wzorek
  • 11_Zapotoczny
    • ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages None Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Error CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy CMYK DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments true PreserveOverprintSettings true StartPage 1 SubsetFonts true TransferFunctionInfo Apply UCRandBGInfo Preserve UsePrologue false ColorSettingsFile () AlwaysEmbed [ true ] NeverEmbed [ true ] AntiAliasColorImages false CropColorImages true ColorImageMinResolution 300 ColorImageMinResolutionPolicy OK DownsampleColorImages true ColorImageDownsampleType Bicubic ColorImageResolution 300 ColorImageDepth -1 ColorImageMinDownsampleDepth 1 ColorImageDownsampleThreshold 150000 EncodeColorImages true ColorImageFilter DCTEncode AutoFilterColorImages true ColorImageAutoFilterStrategy JPEG ColorACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt ColorImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000ColorACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000ColorImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasGrayImages false CropGrayImages true GrayImageMinResolution 300 GrayImageMinResolutionPolicy OK DownsampleGrayImages true GrayImageDownsampleType Bicubic GrayImageResolution 300 GrayImageDepth -1 GrayImageMinDownsampleDepth 2 GrayImageDownsampleThreshold 150000 EncodeGrayImages true GrayImageFilter DCTEncode AutoFilterGrayImages true GrayImageAutoFilterStrategy JPEG GrayACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt GrayImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000GrayACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000GrayImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasMonoImages false CropMonoImages true MonoImageMinResolution 1200 MonoImageMinResolutionPolicy OK DownsampleMonoImages true MonoImageDownsampleType Bicubic MonoImageResolution 1200 MonoImageDepth -1 MonoImageDownsampleThreshold 150000 EncodeMonoImages true MonoImageFilter CCITTFaxEncode MonoImageDict ltlt K -1 gtgt AllowPSXObjects false CheckCompliance [ None ] PDFX1aCheck false PDFX3Check false PDFXCompliantPDFOnly false PDFXNoTrimBoxError true PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXSetBleedBoxToMediaBox true PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXOutputIntentProfile () PDFXOutputConditionIdentifier () PDFXOutputCondition () PDFXRegistryName () PDFXTrapped False CreateJDFFile false Description ltlt ARA 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 BGR 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 CHS ltFEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002gt CHT ltFEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002gt CZE 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 DAN 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 DEU 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 ESP ltFEFF005500740069006c0069006300650020006500730074006100200063006f006e0066006900670075007200610063006900f3006e0020007000610072006100200063007200650061007200200064006f00630075006d0065006e0074006f00730020005000440046002000640065002000410064006f0062006500200061006400650063007500610064006f00730020007000610072006100200069006d0070007200650073006900f3006e0020007000720065002d0065006400690074006f007200690061006c00200064006500200061006c00740061002000630061006c0069006400610064002e002000530065002000700075006500640065006e00200061006200720069007200200064006f00630075006d0065006e0074006f00730020005000440046002000630072006500610064006f007300200063006f006e0020004100630072006f006200610074002c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000200079002000760065007200730069006f006e0065007300200070006f00730074006500720069006f007200650073002egt ETI 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 FRA 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 GRE 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 HEB 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 HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 50 i kasnijim verzijama) HUN ltFEFF004b0069007600e1006c00f30020006d0069006e0151007300e9006701710020006e0079006f006d00640061006900200065006c0151006b00e90073007a00ed007401510020006e0079006f006d00740061007400e100730068006f007a0020006c006500670069006e006b00e1006200620020006d0065006700660065006c0065006c0151002000410064006f00620065002000500044004600200064006f006b0075006d0065006e00740075006d006f006b0061007400200065007a0065006b006b0065006c0020006100200062006500e1006c006c00ed007400e10073006f006b006b0061006c0020006b00e90073007a00ed0074006800650074002e0020002000410020006c00e90074007200650068006f007a006f00740074002000500044004600200064006f006b0075006d0065006e00740075006d006f006b00200061007a0020004100630072006f006200610074002000e9007300200061007a002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002c0020007600610067007900200061007a002000610074007400f3006c0020006b00e9007301510062006200690020007600650072007a006900f3006b006b0061006c0020006e00790069007400680061007400f3006b0020006d00650067002egt ITA 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 JPN ltFEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002gt KOR ltFEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002egt LTH 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 LVI 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 NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 50 en hoger) NOR ltFEFF004200720075006b00200064006900730073006500200069006e006e007300740069006c006c0069006e00670065006e0065002000740069006c002000e50020006f0070007000720065007400740065002000410064006f006200650020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065007200200073006f006d00200065007200200062006500730074002000650067006e0065007400200066006f00720020006600f80072007400720079006b006b0073007500740073006b00720069006600740020006100760020006800f800790020006b00760061006c0069007400650074002e0020005000440046002d0064006f006b0075006d0065006e00740065006e00650020006b0061006e002000e50070006e00650073002000690020004100630072006f00620061007400200065006c006c00650072002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000200065006c006c00650072002000730065006e006500720065002egt POL 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 PTB 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 RUM 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 RUS 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 SKY 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 SLV 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 SUO 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 SVE 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 TUR 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 UKR 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors ConvertToCMYK DestinationProfileName () DestinationProfileSelector DocumentCMYK Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure false IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles false MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector DocumentCMYK PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged UntaggedRGBHandling UseDocumentProfile UseDocumentBleed false gtgt ]gtgt setdistillerparamsltlt HWResolution [2400 2400] PageSize [498898 708661]gtgt setpagedevice

Page 5: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 5 - 17

MARZENA NOWAK

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA

S t r e s z c z e n i e Krucho misa oraz czynniki na ni wpływajce od dawna s przedmiotem bada Istnieje kilka

teorii wyjaniajcych proces kruszenia misa Za najbardziej prawdopodobn uznana została kalpainowa teoria tenderyzacji Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain i im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si Warunki w jakich enzymy te wykazuj aktywno s zblione do warunkoacutew panujcych w tkance miniowej po mierci zwierzcia Na aktywno kalpain w misie działaj zaroacutewno czynniki przyyciowe w tym genetyczne jak i pomiertne

Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa

W artykule scharakteryzowano kalpainy i opisano niektoacutere z czynnikoacutew wpływajcych na ich aktywno

Słowa kluczowe kalpainy kruszenie misa (tenderyzacja)

Wprowadzenie

Wikszo konsumentoacutew uwaa krucho za najwaniejsz cech jakociow misa Jednak wyprodukowanie misa kruchego o okrelonym standardzie jest bardzo trudne ze wzgldu na niewyjaniony dotd mechanizm jego kruszenia [30] Konieczne jest wic zrozumienie tego mechanizmu aby mona było sterowa procesem kruszenia [29]

Istnieje due zroacutenicowanie jakoci misa zaroacutewno pomidzy roacutenymi gatunkami zwierzt jak i w obrbie tego samego gatunku Jako misa jest zalena take od warunkoacutew rodowiska i od płci zwierzcia [33]

Mgr in M Nowak Katedra Przetwoacuterstwa Produktoacutew Zwierzcych Akademia Rolnicza Al 29 Listopada 54 31-425 Krakoacutew

6 Marzena Nowak

W celu poprawy kruchoci konieczne jest przechowywanie misa post mortem przez okres od kilkunastu godzin do kilku tygodni w temperaturze 3ndash5oC Taki okres nazywany jest dojrzewaniem Podczas dojrzewania zachodzi proces tenderyzacji ktoacutery zaley od warunkoacutew chłodzenia rodzaju minia oraz gatunku zwierzcia Prawdopodobnie roacutenice te s spowodowane działalnoci kalpain w misie Mog by take wynikiem stopnia zesztywnienia minia po mierci zwierzcia ktoacutere przebiega znacznie szybciej w misie drobiowym ni w wołowinie [43] Czas dojrzewania wołowiny wynosi 2ndash4 tygodni wieprzowiny 6ndash10 dni a drobiu 05ndash1 dnia [46 55]

Teorie dotyczce procesu kruszenia misa

Obecnie istniej dwie głoacutewne teorie dotyczce procesu tenderyzacji misa Jedn z nich jest bdquowapniowa teoria tenderyzacjirdquo proponowana przez Takahashiego [55] Według tej teorii jony wapnia bezporednio działajce na włoacutekna miniowe przyczyniaj si do kruszenia misa podczas dojrzewania poubojowego Osłabienie linii Z nastpuje w wyniku odłczania si fosfolipidoacutew pod wpływem przyłczajcych si do nich jonoacutew wapnia Rozpuszczalno fosfolipidoacutew zmienia si pod wpływem tych jonoacutew Według teorii Takahashiego [55] rozpad titiny zachodzi nawet wtedy gdy w roztworze znajduj si jednoczenie jony wapnia i inhibitory proteaz Niezbdna ilo wapnia w komoacuterce konieczna do spowodowania widocznych zmian w kruchoci misa wynosi 01 mM Zmiany te nie s zalene od pH minia ani od temperatury [53] Jednak wielu naukowcoacutew twierdzi e za proces kruszenia misa odpowiedzialny jest zaleny od stenia jonoacutew wapnia system kalpainowy [7 29 42] Kalpainy uznano za jeden z moliwych czynnikoacutew przyczyniajcych si do kruszenia misa poniewa s umieszczone w obrbie komoacuterek tkanki miniowej maj dostp do substratu maj zdolno hydrolizowania białek degradowanych podczas dojrzewania misa post mortem Przeprowadzono wiele bada ktoacutere dowiodły e kalpainowy system proteolityczny jest odpowiedzialny za proces tenderyzacji Niektoacutere z dowodoacutew to przyspieszenie proteolizy post mortem po inkubacji kawałkoacutew minia w roztworze jonoacutew wapnia i zatrzymanie proteolizy po inkubacji z chelatorami jonoacutew wapnia [28] blokowanie proteolizy i tenderyzacji misa po wstrzykniciu chlorku cynku potencjalnego inhibitora kalpain [58]

Do niedawna istniała teoria e do tenderyzacji mog przyczynia si roacutewnie katepsyny ndash proteolityczne enzymy lizosomalne Powodem odrzucenia tej teorii jest fakt e maj one moliwo rozkładu miozyny aktyny i α-aktyniny [59] podczas gdy w czasie normalnego dojrzewania misa niewielka ilo tych białek jest degradowana [42] Ponadto s one umieszczone w lizosomach i nie ma dowodu na to e po mierci zwierzcia nastpuje ich uwolnienie [30] Innym systemem funkcjonujcym w komoacuterce jest multikatalityczny kompleks proteolityczny (MCP) Jednak kompleks ten działa na białka ktoacutere nie s rozkładane podczas procesu dojrzewania Dlatego te enzymoacutew tego kompleksu nie uznano za przyczyniajcych si do tenderyzacji misa [30]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 7

Charakterystyka kalpain

Kalpainy (E C 342217) s wewntrzkomoacuterkowymi aktywowanymi przez jony wapnia neutralnymi proteinazami i zaklasyfikowane zostały do grupy cysteinowych endopeptydaz Znajduj si one we wszystkich komoacuterkach krgowcoacutew w miniu wystpuj w cytoplazmie [8] Głoacutewnymi komponentami systemu kalpainowego s micro-kalpaina m-kalpaina microm kalpaina oraz ich specyficzny inhibitor kalpastatyna Kalpastatyna hamuje tylko aktywno kalpain nie działa na inne proteazy cysteinowe Moe ona wystpowa w kilku roacutenych izoformach ktoacutere maj jedn trzy lub cztery domeny i roacutene N-terminalne sekwencje [15] Jest to białko o masie czsteczkowej 60middot103-70middot103 Da Ma ona cztery miejsca inhibitorowe o powtarzajcej si strukturze 130-aminokwasowej Wie si ona z kalpain w obecnoci jonoacutew wapnia Kalpastatyna jest roacutewnie substratem kalpainy Powstajce w wyniku hydrolizy peptydy maj nadal zdolno hamowania aktywnoci kalpainy [22] Istnieje take tzw kalpaina 3 (p94) ktoacutera przez długi czas nie mogła by analizowana ze wzgldu na szybk autoliz w warunkach in vitro a take dlatego e jest zwizana z titin ktoacutera prawdopodobnie reguluje jej aktywno [48] Opinie dotyczce roli kalpainy p94 w procesie tenderyzacji nie s jednoznaczne Parr i wsp [40] nie zauwayli wpływu kalpainy p94 na krucho misa Natomiast Illian i wsp [21] stwierdzili wyrany zwizek pomidzy zawartoci kalpainy 3 a wzgldn szybkoci tenderyzacji Stwierdzili oni wan rol micro-kalpainy i kalpainy 3 w procesie tenderyzacji misa

Odkryto take inne specyficzne kalpainy tkankowe (nCl-2 n-Cl-3 n-Cl-4) i nietypowe jak kalpainy 5 6 10 Prawdopodobnie istnieje jeszcze wiele innych niewyizolowanych dotychczas kalpain [15 35 49 51] Nietypowe kalpainy odkryto głoacutewnie w takich organizmach jak insekty drode grzyby Ich nietypowo polega na tym e maj one domen o masie około 30middot103 Da podobn bardziej do duej podjednostki kalpain ssakoacutew ni do proteinaz takich jak papaina czy katepsyny a pozostałe domeny s prawdopodobnie odpowiedzialne za specyficzne funkcje jakie mog spełnia [49] Najnowszym odkryciem jest kalpaina C ktoacutera została wyodrbniona podczas bada Drosophila melanogaster i ktoacutera prawdopodobnie jest nieaktywna katalitycznie [50]

Najbardziej znanymi i najczciej badanymi s micro- i m-kalpaina Nazwy micro- i m-kalpainy pochodz od stenia jonoacutew wapnia wymaganego do ich aktywacji micro-kalpaina wymaga 3ndash50 microM a m-kalpaina 04ndash08 mM wapnia do osignicia połowy aktywnoci maksymalnej Stenie jonoacutew wapnia w ywym miniu wynosi 02 microM [32] i jest to poziom duo niszy ni ten wymagany do aktywacji micro-kalpain Jednak po uboju stenie wolnego wapnia w komoacuterce zwiksza si i wynosi 100 microM [24] W celu zapocztkowania procesu autolizy in vitro (czyli do uaktywnienia) konieczne jest stenie jonoacutew wapnia wynoszce 100 microM ale poziom ten zmniejsza obecno fosfolipidoacutew lub membran plazmowych [6] Hopkins i Thompson [17] wykazali e

8 Marzena Nowak

stenie jonoacutew wapnia po uboju w momencie osignicia pH 55 w owczych miniach m longissimus lumborum i m longissimus thoracis wynosiło 110 microM co jest wartoci wystarczajc do aktywacji micro-kalpainy

Obie kalpainy (micro- i m-kalpaina) zostały oczyszczone i wyodrbnione z wielu roacutedeł chocia adna nie została wykrystalizowana S to heterodimery składajce si z duej podjednostki (80middot103 Da jednostka regulacyjna) i małej podjednostki (30middot103 Da) Dua podjednostka micro-kalpainy jest w 50 homologiczna z du podjednostk m-kalpainy natomiast małe podjednostki s identyczne u obu kalpain [8 27] Podjednostka - i m-kalpainy o wielkoci 80middot103 Da moe by podzielona na cztery domeny Domena I jest kroacutetkim fragmentem wprowadzajcym i działa jako inhibitor aktywnoci proteolitycznej Domena II reprezentuje odległ podobn do papainy cz typow dla proteinaz cysteinowych Domena III nie jest homologiczna z adnym innym białkiem Analiza strukturalna wskazuje e domena III fizycznie asocjuje si z domen II Domena IV wie jony wapnia i została wyodrbniona jako rozpoznajca substrat ma ona charakterystyczny motyw strukturalny powtoacuterzony czterokrotnie a nazywany bdquoEF-handsrdquo Pary motywoacutew strukturalnych bdquoEF-handsrdquo tworz globularne domeny ktoacutere maj wspoacutelny hydrofobowy rdze a ktoacutere s połczone długim odcinkiem α-helikalnym Mała podjednostka składa si z domen V i VI Domena V zawiera du liczb reszt glicynowych i reszt aminokwasoacutew hydrofobowych Domena VI jest homologiczna z domen IV ma cztery rejony wice jony Ca2+ Obie podjednostki połczone s wizaniem niekowalencyjnym [2 3 23]

Mechanizmy aktywacji kalpain

Aktywacja przez jony wapnia przyłczajce si do koca kadej podjednostki powoduje hydroliz obu czci (dua podjednostka zmniejsza swoj mas do 76middot103 Da natomiast mniejsza do 18middot103 Da) i w rezultacie powstaje aktywny enzym [8] Koohmaraie [27] wykazał e w wyniku autolizy małej podjednostki powstaje przewanie jeden głoacutewny fragment 18middot103 Da chocia moliwe e powstaje seria produktoacutew o masie czsteczkowej od 30middot103 do 18middot103 Da a takie fragmenty nie mogły by wychwycone przez el SDS-PAGE uyty w dowiadczeniu Natomiast dua podjednostka rozpada si na kilka roacutenych fragmentoacutew o masie czsteczkowej od 61middot103 do 21middot103 Da Polipeptyd o masie czsteczkowej 40middot103 Da reprezentuje ju nieaktywn form kalpainy

Yoshizawa i wsp [61] zaproponowali nieco inny mechanizm aktywacji Pod wpływem jonoacutew wapnia kalpaina rozpada si na dwie odrbne podjednostki Jednostka 80middot103 Da nie roacuteni si właciwociami katalitycznymi od całej kalpainy charakteryzuje si natomiast wiksz wraliwoci na jony wapnia Odłczona podjednostka 80middot103 Da wymaga stenia wapnia takiego samego jak zautolizowana aktywna forma kalpainy

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 9

Aktywno micro-kalpainy zmniejsza si gwałtownie w cigu pierwszych dni po uboju (po 72 godz jej aktywno była mniejsza ni czuło zastosowanej metody analitycznej) podobnie dzieje si z aktywnoci kalpastatyny natomiast aktywno m-kalpainy jest stabilna [27] Spadek aktywnoci -kalpainy koreluje z podwyszeniem stopnia kruchoci [56] Optymalne warunki aktywnoci kalpain ustalone in vitro to temp 25oC i pH w zakresie od 72ndash82 [8] Jednak podczas dojrzewania miso przechowywane jest w temp poniej 15oC a jego pH wynosi około 55 W badaniach przeprowadzonych przez Kanaw i wsp [25] micro-kalpaina wykazała maksimum swojej aktywnoci przy pH 758 i w temp 25oC była cigle aktywna przy pH 55 w tej samej temperaturze wykazujc 177 swojej aktywnoci maksymalnej ale w warunkach pH 578 i w temp 5oC była całkowicie nieaktywna Z bada Koohmaraiersquogo [27] wynika jednak e stopie inaktywacji proteolitycznej micro-kalpainy zwiksza si ze zmniejszajcym si pH i ze wzrostem temperatury Po 60 min w temp 25oC i przy pH 58 micro-kalpaina zachowała jedynie 92 swojej aktywnoci pocztkowej a po 120 min w temp 5oC zachowała 792 swojej pocztkowej aktywnoci Badania Huff-Lonergan i wsp [18] potwierdziły e oczyszczone miofibryle s degradowane przez micro-kalpain w temp 4oC przy pH roacutewnym 56 z dodatkiem 100 microM chlorku wapnia Wiele bada wskazuje na to e aden inny czynnik jak tylko kalpainy pełni głoacutewn rol w procesie kruszenia misa [1 28 31 41]

Dua cz kalpain jest zwizana z miofibrylami Aktywno kalpain zwizan z miofibrylami przypisuje si głoacutewnie micro-kalpainie Zwizany w ten sposoacuteb enzym ma lepszy dostp do substratu i jest bardziej oporny na inhibicj przez kalpastatyn [1] Jednak analiza mini pochodzcych z owiec z fenotypem callipyge oraz ze zwierzt normalnych wykazała e aktywno zwizanej z miofibrylami kalpainy jest taka sama podczas gdy twardo misa jest dwa razy wiksza u owiec callipyge W zwizku z tym wydaje si niemoliwe aby zwizana z miofibrylami kalpaina miała duy udział w procesie tenderyzacji [5]

Funkcje kalpain

Funkcje kalpain nie zostały dotd w pełni okrelone Wiadomo e s zwizane z podstawowymi frakcjami komoacuterkowymi Potwierdzono e kalpaina-10 powoduje zaburzenia w wydzielaniu i działaniu insuliny w ywym organizmie [51] Istniej dowody na to e kalpainy przyczyniaj si do remodelowania cytoszkieletu aktyny migracji komoacuterki oraz transformacji onkologicznych [2] Wikszo składnikoacutew włoacutekien miniowych szczegoacutelnie białek cytoszkieletowych uznano za potencjalny substrat biologiczny kalpain [46] Teoretycznie aktywno micro-kalpainy in situ powoduje proteolityczny rozpad ktoacutery z kolei osłabia struktur włoacutekien miniowych dajc w rezultacie kruche miso po ugotowaniu Aby rozpoczł si proces kruszenia musi nastpi wzrost stenia wolnych jonoacutew wapnia w cytoplazmie jony wapnia powoduj wtedy aktywacj kalpain ktoacutere nastpnie hydrolizuj białka budujce struktur włoacutekna

10 Marzena Nowak

miniowego Nie ma bezporedniego dowodu na to e kalpainy s aktywne w miniu post mortem nie ma nawet dowodu e s aktywne w ywym miniu Aktywno kalpain stwierdza si jednak na podstawie dowodoacutew porednich czyli produktoacutew autolizy kalpain obecnych w miniu [8] Badajc produkty degradacji białek obecnych w miniu podczas dojrzewania a take produkty jakie powstaj podczas inkubacji miofibryli z kalpainami in vitro mona okreli wpływ kalpain na proces tenderyzacji

Jedn ze zmian zachodzcych podczas dojrzewania misa jest degradacja troponiny-T oraz pojawienie si fragmentoacutew 27middot103 lub 30middot103 Da [13] Podobne zmiany w troponinie T pojawiaj si podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain w temp 4oC przy pH 56 [18] Hydroliza troponiny T przez -kalpain przebiega z uwolnieniem omiu peptydoacutew o masie czsteczkowej od 14 do 26middot103 Da Troponina T jest rozcinana w miejscu zawierajcym jedn hydrofobow reszt aminokwasow [19]

Due zmiany zachodz roacutewnie w titinie i nebulinie Titina jest zwizana z lini bdquoZrdquo a jej degradacja powoduje rozlunienie tej włanie linii i utrat elastycznoci minia Nastpuje dezintegracja porednich filamentoacutew desminy Charakterystyczne dla działania kalpain w tkance miniowej jest uwolnienie α-aktyniny z linii Z bez jej degradowania Stwierdzono e podczas dojrzewania α-konektyna jest rozszczepiana na β-konektyn i fragment o m cz 12middot105 Da [14 18 55] Steen i wsp [52] nie stwierdzili jednak adnej zalenoci pomidzy koncentracj titiny a sił cicia mierzon w roacutenych przedziałach czasowych post mortem Nie wykazali te zalenoci pomidzy koncentracj nebuliny a aktywnoci m-kalpainy kalpastatyny czy stosunkiem m-kalpainy do kalpastatyny Nebulina natomiast zanika podczas dojrzewania misa post mortem Filamenty nebuliny rozpadaj si na pi mniejszych fragmentoacutew o łacuchach 20middot104 18middot104 40middot103 33middot103 i 23middot103 Da W rodowisku i temp 4oC i pH 56 micro-kalpaina jest w stanie zdegradowa nebulin po 15 min inkubacji i degradacja ta zachodzi szybciej ni rozpad titiny Desmina z kolei jest degradowana podczas dojrzewania post mortem a głoacutewnym produktem tej degradacji jest produkt o m cz ok 38middot103 Da Ten produkt pojawia si roacutewnie podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain Filamina rozpada si czciowo na produkt o m cz ok 240middot103 Da w proacutebkach misa dojrzewajcego naturalnie oraz w proacutebkach oczyszczonych miofibryli z dodan micro-kalpain [18 55]

Czynniki wpływajce na aktywno kalpain w misie

Tenderyzacja misa post mortem nie zaley od degradacji pojedynczych białek ale jest zwizana z wieloma zmianami biochemicznymi i strukturalnymi zachodzcymi w białkach [18] Aktywno kalpain moe si roacuteni w zalenoci od gatunku zwierzt minia moe zalee od wielu czynnikoacutew działajcych na minie jeszcze podczas ycia zwierzcia (poprzez modyfikowanie sposobu ywienia czy te poprzez rodzaj chowu) lub czynnikoacutew majcych wpływ na miso w pierwszych godzinach po uboju lub podczas jego przetwarzania Nie bez znaczenia s roacutewnie czynniki genetyczne

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 11

Istniej dowody na to e kalpainy pełni wan rol podczas wzrostu minia po urodzeniu zwierzcia a take podczas niszczenia tkanki miniowej obserwowanego podczas zaniku mini [15]

Czynniki przyyciowe

W hodowli zwierzt rzenych dy si do zwikszenia misnoci oraz obnienia stopnia otłuszczenia Jednak bardzo czsto obserwuje si zwikszenie twardoci misa ze zwierzt o podwyszonej misnoci Przykładem moe by rasa bydła podwoacutejnie uminiona Belgian Blue White Zaleno pomidzy sił cicia a iloci fragmentu o wielkoci 30middot103 Da charakterystycznego dla degradacji troponiny T jest duo słabsza ni u innych ras [52]

Znanym sposobem zwikszenia iloci tkanki misnej kosztem zmniejszenia zawartoci tłuszczu bez koniecznoci zwikszania dawki ywieniowej jest podawanie zwierztom clenbuterolu Jest to sztuczny rodek adrenergiczny podobny do adrenaliny Podawanie go jest dobrym sposobem na uzyskanie wikszej iloci misa jest ono jednak twarde Podawanie clenbuterolu nie wpływa na aktywno -kalpainy ale podwysza aktywno kalpastatyny ktoacutera blokuje tenderyzacj misa [47] Podobny efekt uzyskuje si podajc adrenalin naturalnie wystpujcy w organizmie czynnik adrenergiczny powodujcy podwyszenie o 97 aktywnoci kalpastatyny Jednak aktywnoci enzymoacutew systemu kalpainowego w czasie składowania misa zmieniaj si Mona wic powiedzie e zroacutenicowany poziom adrenaliny w plazmie krwi powoduje silne zaburzenia w systemie kalpainowym [44] Ertbjerg i wsp [10] przeprowadzajc badania wi wykazali e wstrzykiwanie adrenaliny dominiowo w połczeniu z wysiłkiem fizycznym zwierzt powoduje podwyszenie pH misa i obnienie stopnia jego twardoci

Hodowla wi od ktoacuterych uzyskuje si chude miso doprowadziła do powstania mutacji genu RyR1 Obecno tego genu jest zwizana z podatnoci zwierzt na stres i obnion jakoci misa W misie takich zwierzt obserwuje si niszy poziom aktywnoci m-kalpainy w poroacutewnaniu ze zwierztami nie dotknitymi t mutacj genu co moe decydowa o podwyszonej twardoci misa [45]

Ciekawym przypadkiem jest fenotyp owiec callipyge Został on zidentyfikowany po raz pierwszy w roku 1983 w Dorset Jeden z osobnikoacutew mskich przekazywał specyficzny fenotyp niektoacuterym potomkom Charakteryzowały si one tym e tylna cz ciała (szczegoacutelnie minie biceps femoris semimembranosus semitendinosus i longissimus) była szczegoacutelnie uminiona [11] Minie objte fenotypem callipyge charakteryzuj si duo wikszym (o około 60 w momencie mierci) poziomem kalpastatyny w poroacutewnaniu z miniami normalnych owiec [4 12] Fenotyp callipyge umoliwia produkowania misa chudego ale o mniejszej kruchoci Mroenie powoduje zmniejszenie twardoci misa prawdopodobnie na skutek obnienia aktywnoci kalpastatyny [9] Minie biceps femoris i longissimus dorsi z fenotypem

12 Marzena Nowak

callipyge charakteryzuj si wiksz twardoci i mas natomiast misie infraspinatus nie jest zaliczany do mini z tym fenotypem Aktywno m-kalpainy jest wysza w m biceps femoris i m longissimus owiec callipyge ni w tych samych miniach owiec normalnych Natomiast m-kalpaina w miniu infraspinatus owiec normalnych i callipyge była tak samo aktywna [4] Degradacja titiny nebuliny desminy i troponiny T przebiega znacznie wolniej podczas dojrzewania misa owiec callipyge [12] Przypadek owiec callipyge wiadczy o tym e podwyszony przyrost masy minia moe powodowa zmniejszenie stopnia degradacji białek zwizane ze spadkiem aktywnoci kalpain ktoacutery z kolei łczy si z podwyszonym poziomem kalpastatyny [15] Istnieje wyrana zaleno pomidzy jakoci misa a typem minia z ktoacuterego to miso pochodzi Roacutenorodno pomidzy miniami jest czsto zwizana z właciwociami metabolicznymi minia i jego zdolnoci kurczenia si [26] Szybciej dojrzewaj minie białe szybko kurczce si ni czerwone ndash wolno kurczliwe Aktywno m-kalpainy i kalpastatyny okazały si silnie zwizane z typem minia Aktywno m-kalpainy jest tym nisza im wiksza jest szybko skurczu minia oraz tym nisza aktywno m-kalpainy im wysza aktywno ATPazy Podobne wyniki uzyskano w przypadku micro-kalpainy [39] Poroacutewnujc minie indycze wysz aktywno m-kalpainy zanotowano w miniach udca ni w miniach piersiowych [38]

Wprowadzanie witaminy E do minia moe zapobiega utlenianiu kalpain i poprzez takie działanie spotgowa działanie dodanych jonoacutew wapnia [16] Wzbogacanie paszy witamin D powoduje zwikszenie stenia wapnia w m longissimus dorsi a tym samym zmniejszenie siły cicia w przypadku misa wołowego W 21 dniu po uboju siła cicia mini zwierzt karmionych pasz wzbogacon w witamin D była mniejsza o 15 Taka właciwo witaminy D moe by wykorzystana jako czynnik powodujcy zwikszenie kruchoci misa [53]

Czynniki poubojowe

Zwikszenie stenia wapnia w rodowisku w ktoacuterym dojrzewa miso sprzyja zwikszeniu jego kruchoci Moczenie misa pochodzcego z 8- do 11-letnich kroacutew w roztworze chlorku wapnia przez 24 godz powoduje niskie wartoci siły cicia [60] Take wstrzykiwanie chlorku wapnia razem z tokoferolem wywołuje intensywne kruszenie wołowiny

Stymulacja elektryczna stosowana jest w celu uniknicia tzw skurczu chłodniczego ktoacutery jest czstym problem pojawiajcym si podczas szybkiego chłodzenia tusz po uboju [36] Niskonapiciowa stymulacja elektryczna jest stosowana zazwyczaj od razu po oszołomieniu natomiast wysokonapiciowa stosowana jest jaki czas po oszołomieniu na jednym z odcinkoacutew linii ubojowej Za bardziej efektywn uznaje si stymulacj wysokonapiciow [20]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 13

Stymulacja elektryczna tusz wołowych w 3 min post mortem niezalenie od jej rodzaju (niskie czy wysokie natenie prdu) powoduje podwyszenie twardoci misa Obserwuje si przy tym gwałtowny spadek pH co jest prawdopodobn przyczyn twardoci misa w poroacutewnaniu z tuszami stymulowanymi w 40 min post mortem [20] Badania te wskazuj e stymulacji elektrycznej nie powinno si przeprowadza od razu po uboju W innych badaniach take potwierdzono e stymulacja pozwala uzyska bardziej kruche miso [34 36 37] Zwikszony napływ jonoacutew wapnia po stymulacji elektrycznej do cytoplazmy moe powodowa chwilowe uaktywnienie -kalpainy i dziki temu proteoliza moe zaj szybciej [57] Morton i wsp [37] zaobserwowali niewielki wzrost aktywnoci micro-kalpainy a take kalpastatyny w wołowinie o pH 55 i w temp 15oC ale w 24 godz aktywno micro-kalpainy jak i kalpastatyny obniyła si o 80 rednia twardo zmniejszyła si z 81 N w 12 godz do 49 N w 336 godz Ci sami naukowcy stwierdzili e w stymulowanych elektrycznie tuszach owczych aktywno micro-kalpainy zmniejszała si na pocztku wolno (do 9 godz) a pomidzy 9 a 18 godz spadała gwałtownie Twardo misa owczego spadała ze 113 N w 6 godz do 38 N w 96 godz W innych badaniach [37] przeprowadzonych na tuszach wieprzowych wykazano e elektryczna stymulacja wywołała efekt w połowie tak silny jak proces dojrzewania W rezultacie uzyskano miso bardziej kruche

Podsumowanie

Dotychczas odkryto wiele rodzajoacutew kalpain i prawdopodobnie bdzie ich wicej Kalpainy s obecne w roacutenych tkankach i spełniaj roacutene role Obecno kalpain w tkance miniowej jest stwierdzona chocia ich funkcje s nadal nie w pełni wyjanione Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce [30] Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain oraz im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si

W wikszoci bada aktywno kalpain była mierzona po wyizolowaniu ich z misa uywajc jako substratu innych (ni miofibrylarne) białek Nie mierzono wic rzeczywistej aktywnoci tych enzymoacutew Istniej wic głoacutewnie porednie dowody na działanie kalpain podczas procesu kruszenia misa W zalenoci od wielu czynnikoacutew aktywno ta moe by roacutena Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa Dokładne poznanie mechanizmu kruszenia misa oraz działania kalpain umoliwiłoby wiadome

14 Marzena Nowak

sterowanie procesem tenderyzacji i uzyskiwanie misa kruchego o standardowej jakoci

Literatura

[1] Boehm ML Kendall TL Thompson VF Goll DE Changes in the calpains and calpastatin

during post mortem storage of bovine muscle J Anim Sci 1998 76 2415-2434 [2] Carragher NO Frame MC Calpain a role in cell transformation and migration Int J Bioch Cell

Biol 2002 34 1539-1543 [3] Dbrowska R Wrzosek A Molekularne podstawy kontroli skurczu mini przez jony wapnia

Kosmos 1997 46 (4) 555-562 [4] Delgado EF Geesink G H Marchello JA Goll DE Koohmaraie M The calpain system in

three muscles of normal and callipyge sheep J Anim Sci 2001 79 398-412 [5] Delgado EF Geesink GH Marchello JA Goll DE Koohmaraie M Properties of miofibril-

bound calpain activity in longissimus muscle of callipyge and normal sheep J Anim Sci 2001 79 2097-2107

[6] Dransfield E Modelling post-mortem tenderization-IV Role of calpains and calpastatin in conditioning Meat Sci 1993 34 217-234

[7] Dransfield E Calpains from thaw rigor muscle Meat Sci 1996 43 311-320 [8] Dransfield E Meat tenderness-the -calpain hypothesis 45th ICoMST 1999 pp 220-228 [9] Duckett SK Klein TA Leckie RK Thorngate JH Busboom JR Snowder GD Effect of

freezing on calpastatin activity and tenderness of callipyge lamb J Anim Sci 1998 76 1869-1874 [10] Ertbjerg P Henckel P Karlsson A Larsen L M Moslashller A J Combined effect of epinerphine and

exercise on calpaincalpastatin and cathepsin B and L activity in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 2428-2436

[11] Freking BA Keele J W Beattie CW Kappes SM Smith TPL Sonstegard TS Nielsen MK Leymaster KA Evaluation of the ovine callipyge locus I Relative chromosomal position and gene action J Anim Sci 1998 76 2062-2071

[12] Geesink GH Koohmaraie M Postmortem proteolysis and calpaincalpastatin activity in callipyge and normal lamb biceps femoris during extended postmortem storage J Anim Sci 1999 77 1490-1501

[13] Geesink GH Taylor RG Bekhit AED Bickerstaffe R Evidence against the non-enzymatic calcium theory of tenderization Meat Sci 2001 59 417-422

[14] Goll DE Dayton WR Singh I Robson RM Studies of the α-actininactin interaction in the Z-disc by using calpain J Biol Chem 1991 266 13 8501-8510

[15] Goll DE Thompson VF Taylor RG Ouali A The calpain system and skeletal muscle growth Can J Anim Sci 1998 78 503-512

[16] Harris SE Huff-Lonergan E Lonergan SM Jones WR Rankins D Antioxidant status affects color stability and tenderness of calcium chloride-injected beef J Anim Sci 2001 79 666-677

[17] Hopkins DL Thompson JM Inhibition of protease activity 2 Degradation of myofibrillar proteins myofibril examination of free calcium levels Meat Sci 2001 59 199-209

[18] Huff-Lonergan E Mitsuhashi T Beekman D D Parrish F C Jr Olson D G Robson R M Proteolysis of specific muscle structural proteins by -calpain at low pH and temperature is similar to degradation in post mortem Bovine Muscle J Anim Sci 1996 74 993-1008

[19] Hughes MC Geary S Dransfield E McSweeney PLH OrsquoNeill EE Characterization of peptides released from rabbit skeletal muscle tin-T by -calpain under conditions of low temperature and high ionic strength Meat Sci 2001 59 61-69

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 15

[20] Hwang IH Thompson JM The effect of time and type of electrical stimulation on the calpain system and meat tenderness in beef longissimus dorsi muscle Meat Sci 2001 58 135-144

[21] Ilian MA Morton JD Kent MP Le Conteur CE Hickford J Cowley R Bickerstaffe R Intermuscular variation in tenderness Association with the ubiquitous and muscle specific calpains J Anim Sci 2001 79 12-132

[22] Jakubiec-Puka A Rola proteolitycznego systemu kalpainowego w komoacuterkach zwierzcych Postpy Biochemii 1993 39 (4) 251-258

[23] Jakubiec-Puka A Kalpainy Kosmos 1997 46 (4) 609-614 [24] JeacockeR E The concentrations of free magnesium and free calcium ions both increase in skeletal

muscle fibres entering rigor mortis Meat Sci 1993 35 27-45 [25] Kanawa R J J Takahashi K Inactivity of -calpain throughout post mortem aging of meat J

Food Sci 2002 67 2 635-638 [26] Klont RE Brocks L Eikelenboom G Muscle fibre type and meat quality Meat Sci 1998 49

(Suppl 1) S219-S229 [27] Koohmaraie M Effect of pH Temperature and inhibitors on autolysis and catalytic activity of

bovine skeletal muscle micro-calpain J Anim Sci 1992 70 3071-3080 [28] Koohmaraie M The role of Ca2+ dependent proteinases i post mortem proteolysis and meat

tenderness Biochimie 1992 74 3 239-245 (English abstract) [29] Koohmaraie M Muscle proteinases and meat aging Meat Sci 1994 36 93-104 [30] Koohmaraie M Biochemical factors regulating the toughening and tenderization processes of meat

Meat Sci 1996 43 S S193-S201 [31] Kristensen L Therkildsen M Riis B Soslashrensen MT Oksbjerg N Purslow PP Ertbjerg P

Dietary induced growth rate in pigs Effects on in vivo and post mortem muscle proteolysis and meat quality J Anim Sci 2002 80 2862-2871

[32] Kurebayashi N Harkins AB Baylor S M Use of fura red as an intracellular calcium indicator in frog skeletal muscle fibers Biophys J 1993 64 1934-1960

[33] Lawrie RA Meat Science Pergamon Press Oxford 1985 [34] Lee S Polidori P Kaufman RG Kim BC Low-voltage electrical stimulation effects on

proteolysis and lamb tenderness J Food Sci 2000 65 (5) 786-790 [35] Ma H Fukiage Ch Kim YH Duncan MK Reed N A Shih M Azuma M Shearer TR

Characterization and expression of calpain 10 J Biol Chem 2001 276 (30) 28525-28531 [36] Maribo H Ertbjerg P Andersson M Barton-Gade P Moslashller AJ Electrical stimulation of pigs-

effect on pH fall meat quality and Cathepsin B+L activity Meat Sci 1999 52 172-187 [37] Morton JD Bickerstaffe R Kent MP Dransfield E Keeley GM Calpain-calpastatin and

thoughness in m longissimus from electrically stimulated lamb and beef carcasses Meat Sci 1999 52 71-79

[38] Northcutt JK Pringle TD Dickens JA Buhr RJ Young LL Effects of age and tissue type on the calpain proteolytic system in turkey skeletal muscle Poultry Sci 1998 77 367-372

[39] Ouali A Meat tenderization Possible causes and mechanisms A Review J Muscle Foods 1990 1 (2) 129-165

[40] Parr T Sensky PL Scothern GP Bardsley RG Buttery PJ Wood JD Warkup C Relationship between skeletal muscle-specific calpain and tenderness of conditioned porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 661-668

[41] Pringle TD Harrelson JM West RL Williams SE Johnson DD Calcium-activated tenderization of strip loin top sirloin and top round steaks in diverse genotypes of cattle J Anim Sci 1999 77 3230-3237

[42] Purslow PP Ertbjerg P Baron CP Christensen M Lawson M A Patterns of variation in enzyme activity and cytoskeletal proteolysis in muscle 47th ICoMST 2001 pp 38-43

16 Marzena Nowak

[43] Rosochacki SJ Proteoliza w miniach po uboju zwierzt Przeg Hod 1999 9 26-29 [44] Sensky PL Parr T Bardsley RG Buttery PJ The relationship between plasma epinephrine

concentration and the activity of the calpain enzyme system in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1996 74 380-387

[45] Sensky PL Parr T Lockley AK Bardsley RG Butery PJ Wood JD Warkup C Altered calpain levels in longissimus muscle from normal pigs and heterozygotes with the ryanodine receptor mutation J Anim Sci 1999 77 2956-2964

[46] Sentandreu MA Coulis G Ouali A Role of muscle endopeptidases and their inhibitors in meat tenderness Trends Food Sci Technol 2002 13 398-419

[47] Simmons NJ Young OA Dobbie PM Singh K Thompson BC Speck PA Post-mortem calpain-system kinetics in lamb Effect of clenbuterol and preslaugter exercise Meat Sci 1997 47 12 135-146

[48] Sorimachi H Kinbara K Kimura S Takahashi M Ishiura S Sasagawa N Sorimachi N Shimada H Tagawa K Maruyama K Suzuki K Muscle-specific calpain p94 responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A associates with connection through IS2 a p94-specific sequence J Biol Chem 1995 270 (52) 31158-31162

[49] Sorimachi H Ishiura S Suzuki K Structure and physiological function of calpains Biochem J 1997 328 721-732

[50] Spadoni C Forkas A Sinka R Tompa P Friedrich P Molecular cloning and RNA expression of a novel Drosophila calpain calpain C Biochem Biophys Res Commun 2003 303 343-349

[51] Sreenan SK Zhou Y-P Otani K Hansen PA Currie KPM Pan Ch-Y Lee J-P Ostrega D M Pugh W Horikawa Y Cox N J Harris C L Burant Ch F Fox A P Bell G T Polonsky K S Calpains play a role in insulin secretion and action Diabetes 2001 50 2013-2020

[52] Steen D Claeys E Uytterhaegen L De Smet S Demeyer D Early post-mortem conditions and the calpaincalpastatin system in relation to tenderness of double-muscled beef Meat Sci 1997 45 3 307-319

[53] Swanek SS Morgan JB Owens FN Gill D R Strasia A Dolezal HG Ray FK Vitamin D3 supplementation of beef seers increases longissimus tenderness J Anim Sci 1999 77 874-881

[54] Takahashi K Structural weakening of skeletal muscle tissue during post-mortem ageing of meat Non-enzymatic mechanism of meat tenderization Meat Sci 1996 43 S S67-S80

[55] Takahashi K Mechanism of meat tenderization during post-mortem ageing Calcium Theory 45th ICoMST 1999 pp 230-235

[56] Thomson BC Dobbie PM Singh K Speck PA Post-mortem kinetics of meat tenderness and the components of calpain system in bull skeletal muscle Meat Sci 1996 44 (3) 151-157

[57] Veeramuthu GI Sams AR Post mortem pH myofibrillar fragmentation and calpain activity in pectoralis from electrically stimulated and muscle tensioned broiler carcasses Poultry Sci 1999 78 272-276

[58] Watanabe A Daly CC Devine CE The effects of the ultimate pH of meat on tenderness changes during ageing Meat Sci 1996 42 (1) 67-78

[59] Whipple G Koohmaraie M Degradation of myofibril proteins by extractable lysosomal enzymes and m-calpain and the effects of zinc chloride J Anim Sci 1991 69 4449-4460

[60] Whipple G Koohmaraie M Calcium chloride marination effects on beef steak tenderness and calpain proteolytic activity Meat Sci 1993 33 265-275

[61] Yoshizawa T Sorimachi H Tomioka S Ishiura S Suzuki K Calpain dissociates into subunits in the presence of calcium ions Biochem Biophys Res Commun 1995 208 (1) 376-383

THE ROLE OF CALPAINS IN THE MEAT TENDERIZATION PROCESS

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 17

S u m m a r y

Meat tenderness and factors influencing it have been investigated for a long time There are several

theories explaining the process of meat tenderization The calpain theory of tenderization has been accepted as the most feasible one Calpains meet the basic criteria defined for factors that impact meat tenderization These enzymes are present in a muscle cell and in vitro experiments when calpains are used there are detected the same protein degradation products as in the meat after its raping Calpains have access to myofibrils in cells The activeness of calpains and the ratio between it and the calpastatin are correlated with the meat hardness The higher the hardness of meat and the higher the ratio calpain to calpastatin the more tender meat can be obtained Conditions under which these enzymes are active are close to conditions in the meat tissue after the death of animal The calpain activity depends both on the survival including genetic and the post-mortem factors

Although the mechanism of calpain activity has not been satisfactorily explained so far but on the basis of results obtained it can be concluded that they play an important role in the meat tenderization process

In this paper calpains are characterized and some factors influencing their activeness are described

Key words calpains meat tenderization

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 18 - 26

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH NA MOLIWO WZROSTU LISTERIA

MONOCYTOGENES I ESCHERICHIA COLI O157H7

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była prognoza wpływu warunkoacutew wdzenia trzech gatunkoacutew surowych wyroboacutew

misnych na moliwo wzrostu bakterii Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157H7 Badania przeprowadzono w wybranym zakładzie misnym w rzeczywistych warunkach produkcji

handlowej Obiekt badawczy stanowiły wyroby z 5 partii produkcyjnych schabu surowego frankfurterek oraz kiełbasy polskiej surowej W produktach wdzonych oznaczano zawarto soli azotanoacutew(III) pH oraz czas wdzenia w zakresie temp 30ndash37degC Prognozy wzrostu wybranych patogenoacutew z uwzgldnieniem wynikoacutew przeprowadzonych oznacze obliczono za pomoc programu Pathogen Modeling Program 60

Wykazano bardzo du zmienno zawartoci azotanoacutew(III) (V = 2363ndash5976) soli (V = 1082ndash1778) oraz rzeczywistych okresoacutew obroacutebki wdzarniczej (V = 351ndash391) poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew W konsekwencji obliczone prognozy okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych schabu surowego charakteryzowały si znacznym zroacutenicowaniem (V = 9ndash95) Zastosowane warunki wdzenia spowodowały e w przypadku kiełbasy polskiej oraz frankfurterek prawdopodobne było zakoczenie okresu lag-fazy Escherichia coli O157H7 jeszcze w czasie tego zabiegu

Słowa kluczowe mikrobiologia prognostyczna wdzenie surowe wyroby misne

Wprowadzenie

Wyroby z misa peklowanego niepoddawane parzeniu a jedynie ciepłemu wdzeniu np wdzonki lub niektoacutere kiełbasy surowe uwaane s za szczegoacutelnie atrakcyjne sensorycznie Nale te zwykle do droszych asortymentoacutew handlowych i dlatego stanowi do znaczn ilociowo grup wyroboacutew produkowanych w zakładach misnych

Mgr in A Kaczmarek dr hab J Zabielski prof AR Katedra Zarzdzania Jakoci ywnoci Akademia Rolnicza im A Cieszkowskiego ul Mazowiecka 41 60-623 Pozna mgr in P Zielonka Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna ul Niepodległoci 66 64-100 Leszno

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 19

Wzgldy ekonomiczne sprawiaj e w realnych warunkach produkcyjnych takie wyroby jak schab surowy wdzony kiełbasa polska surowa lub frankfurterki po zakoczeniu cyklu produkcyjnego nie s poddawane dalszym zabiegom utrwalajcym np podsuszaniu lub dojrzewaniu W ten sposoacuteb zmniejszaj si technologiczne moliwoci sterowania ich jakoci mikrobiologiczn [7] Dlatego poza temperatur przechowywania głoacutewnymi czynnikami regulujcymi skaenie mikrobiologiczne bd kwasowo tych wyroboacutew zawarto soli oraz azotanoacutew(III)

Wdzone na surowo solone i peklowane wyroby misne stanowi potencjalne roacutedło bakterii zaroacutewno Escherichia coli [8] jak i Listeria monocytogenes [4] Wykryto e roacutedłem infekcji Escherichia coli moe by nawet fermentowane salami [18] Oznacza to e ani peklowanie ani wdzenie owiewowe nie gwarantuj skutecznej eliminacji zagroenia zdrowia spowodowanego obecnoci tych patogenoacutew Od dawna wiadomo e płynne składniki dymu wdzarniczego działaj bakterioboacutejczo lub bakteriostatycznie [6] na patogeny w tym take na L monocytogenes [1] ale w praktyce produkcyjnej wdzonek i kiełbas surowych nie stosuje si płynnych preparatoacutew dymu wdzarniczego

Zalecany wzgldami technologicznymi zakres temperatury owiewowego wdzenia wdzonek surowych oraz kiełbas surowych wynosi od 18 do 25degC a czas do kilkunastu godzin [13] W praktyce jednak zabieg ten jest skracany do kilku godzin przez podwyszenie temp o około 10 do 12degC Spowodowane jest to wzgldami zaroacutewno organizacyjnymi produkcji jak i zmniejszaniem ubytkoacutew masy wpływajcych na wydajno gotowego wyrobu W taki sposoacuteb przez okres kilku godzin zostaj stworzone optymalne warunki temperaturowe wzrostu bakterii w tym take Listeria monocytogenes i Escherichia coli Dlatego informacje dotyczce czasu i temperatury zabiegu pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) w zestawieniu z metodami mikrobiologii prognostycznej umoliwi oszacowanie wpływu warunkoacutew wdzenia ciepłego na moliwo rozwoju tych patogenoacutew

Na potrzeby mikrobiologii prognostycznej opracowano wiele modeli i programoacutew komputerowych opisujcych wzrost mikroorganizmoacutew w funkcji pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) oraz temperatury [5 10 16] Dostpne dane literaturowe potwierdzaj przydatno tych narzdzi w szacowaniu ryzyka powstawania zagroenia mikrobiologicznego misa i wyroboacutew misnych [3 20 19 11 2 9] Wykorzystanie mikrobiologii prognostycznej zostało zaakceptowane np w dystrybucji misa sprzeday detalicznej produkcji fermentowanych wyroboacutew misnych czy rozbiorze tusz wołowych bdquona ciepłordquo w Australii przez tamtejsze władze sanitarne [17]

Potwierdza to celowo opisanych poniej dowiadcze w ktoacuterych podjto proacuteb stwierdzenia czy w rzeczywistych warunkach produkcji trzech rodzajoacutew surowych wyroboacutew misnych moliwe jest wystpienie w czasie obroacutebki wdzarniczej warunkoacutew sprzyjajcych rozwojowi Listeria monocytogenes i Escherichia coli

20 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

Materiał i metody bada

Dowiadczenia prowadzone były w rzeczywistych warunkach działania zakładu misnego na terenie Wielkopolski w trakcie codziennej produkcji wyroboacutew misnych Obiektami dowiadczalnymi były wyroby z 5 partii produkcyjnych z ktoacuterych pobrano po trzy proacuteby schabu surowego wdzonego bez koci kiełbasy polskiej surowej oraz frankfurterek Schab (misie najdłuszy grzbietu) peklowano metod nastrzykow W przypadku kiełbasy polskiej surowej (25 wieprzowiny kl I i 75 wieprzowiny kl II) oraz frankfurterek (20 wieprzowiny kl I i 80 wieprzowiny kl II) stosowano peklowanie surowcoacutew poprzez wymieszanie z sol peklujc bez dodatku wody

Wdzenie owiewowe wyroboacutew prowadzono w komorach wdzarniczo-parzelniczych z arow wytwornic dymu oraz z moliwoci regulacji temperatury zabiegu Warunki prowadzenia zabiegu kadej partii produkcyjnej wyroboacutew charakteryzowano poprzez pomiar czasu oraz temperatury mierzonej wewntrz geometrycznego rodka batonoacutew

Natychmiast po zakoczeniu wdzenia wyroboacutew mierzono ich kwasowo stosujc pH-metr CP-551 z elektrod OSH12-01 przystosowan do bezporednich pomiaroacutew pH w misie i serach

Zawarto NaCl oznaczano metod Mohra [14] a azotanoacutew(III) poprzez reakcj z odczynnikiem Griessa [15]

Uzyskane wyniki parametroacutew fizykochemicznych poszczegoacutelnych partii wyroboacutew poddano analizie za pomoc programu Pathogen Modeling Program wersja 6 [12] Szacowano czas trwania lag-fazy i czas wzrostu jednej generacji bakterii przy załoonym poziomie skaenia pocztkowego 1 jtkg Jako okres stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew przyjmowano sum tych wartoci wyliczanych na podstawie prognoz wzrostu L monocytogenes oraz E coli O157H7

Wyniki i dyskusja

W tab 1 zestawiono parametry wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne piciu partii produkcyjnych badanych wyroboacutew

Najmniejsz powtarzalnoci charakteryzował si proces peklowania wyroboacutew co odzwierciedlaj wspoacutełczynniki zmiennoci rednich zawartoci azotanoacutew(III) i soli W przypadku frankfurterek z surowcoacutew peklowanych ldquona suchordquo wspoacutełczynnik zmiennoci azotanoacutew(III) wynioacutesł prawie 60 Fakt wystpowania tak znaczcej zmiennoci zawartoci azotanoacutew(III) oraz soli pomidzy partiami produkcyjnymi wskazuje na prawdopodobiestwo zroacutenicowanego czasu stabilnoci mikrobiologicznej poszczegoacutelnych partii produkcyjnych tych samych sortymentoacutew Ponadto w przypadku schabu surowego wdzonego w czterech sporoacuted piciu partii produkcyjnych (80) przekroczona była dopuszczalna zawarto azotanoacutew(III) w produkcie finalnym Zmienno wartoci pH nie była dua co potwierdza lepsze wyroacutewnanie kwasowoci badanych wyroboacutew

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 21

T a b e l a 1 Parametry zabiegu wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne badanych wyroboacutew misnych Parameters of smoking process and basic physical amp chemical characteristics of meat products studied

Rodzaj wyrobu

Product type

Partia produkcyjna Production

batch

pH NaCl []

Azotany(III) [mgkg]

Nitrates(III)

Temperatura wdzenia [oC]

Smoking temp[degC]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time [h]

1 516 436 14217 37 350 2 575 359 7414 36 520 3 588 413 10724 35 245 4 595 347 13762 37 235 5 590 339 12725 37 300

x 573 399 11768 364 33

SD 033 043 2781 089 11

Schab surowy Raw pork loin

V [] 570 1082 2363 245 351 1 524 231 1612 30 3 2 543 228 2617 33 52 3 554 226 5405 32 245 4 579 261 4870 32 235 5 560 290 1272 32 245

x 552 247 3155 318 31

SD 020 027 1885 11 12

Frankfurterki Frankfurters

V [] 370 1126 5976 34 391 1 537 309 7090 30 3 2 564 232 3618 33 52 3 597 262 8528 32 245 4 586 189 3957 32 235 5 598 241 5257 32 245

x 576 246 569 318 31

SD 025 043 2091 11 12

Kiełbasa polska surowa

Polish raw sausage

V [] 450 1778 3676 34 390

V ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variability coefficient x ndash warto rednia mean value SD ndash odchylenie standardowe standard deviation ndash wartoci rednie z 3 oznacze mean values of 3 measurements

O ile temperatura wdzenia charakteryzowała si bardzo mał zmiennoci to

czas wdzenia poszczegoacutelnych partii wyroboacutew był zroacutenicowany ndash wspoacutełczynniki zmiennoci wahały si od 351 do 391 Warto podkreli e temperatura wdzenia jest regulowana nastawami sterownikoacutew komoacuter i dlatego wspoacutełczynniki zmiennoci tego parametru s małe natomiast o czasie zabiegu decyduje obsługa urzdze i organizacja produkcji W kategoriach sterowania procesami jest wic

22 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

prawdopodobne ze czas wdzenia oraz peklowanie surowcoacutew mog by roacutedłem zmiennoci nadmiarowej

Na podstawie danych obroacutebki wdzarniczej poszczegoacutelnych partii wyroboacutew obliczono prognozy wzrostu i okres stabilnoci mikrobiologicznej L monocytogenes oraz E coli O157H7 i przedstawiono je w tab 2

T a b e l a 2 Szacowanie parametroacutew wzrostu Listeria monocytogenes i Eschrichia coli O157H7 w surowych wyrobach misnych podczas zabiegu wdzenia Predicting the growth parameter levels of Listeria monocytogenes and Eschrichia coli O157H7 in meat products being smoked

Rodzaj wyrobu Product

type

Seria Batch

Czas trwania lag-fazy [godz]

Lag phase duration [h]

Czas 1 generacji [godz]

Generation time [h]

Okres stabilnoci mikrobiolo- gicznej (lag-faza+czas 1 generacji)

[godz] Microbial stability time

(lag-phase + 1 generation) [h]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time

Listeria monocytogenes 1 473 32 505 350 2 75 08 83 520 3 8 09 89 245 4 63 08 71 235 5 116 11 127 300

Escherichia coli O157H7 1 253 14 267 300 2 76 08 84 520 3 95 08 103 245 4 76 07 81 235

Scha

b su

row

y R

aw p

ork

loin

5 123 09 132 245 Listeria monocytogenes

1 115 11 126 300 2 74 08 82 520 3 79 09 88 245 4 57 07 64 235 5 66 07 73 245

Escherichia coli O157H7 1 55 11 66 300 2 45 08 53 520 3 48 08 56 245 4 45 07 52 235

Fran

kfur

terk

i Fr

ankf

urte

rs

5 52 09 61 245

cd Tab 2 Listeria monocytogenes

1 143 14 57 300

pols

ka

suro

wa

Polis

h ra

w

2 59 07 66 520

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 23

3 54 07 61 245 4 42 06 48 235 5 45 06 51 245

Escherichia coli O157H7 1 82 11 93 300 2 41 07 48 520 3 44 07 51 245 4 32 06 38 235

5 38 06 44 245 Objanienia Explanatory notes Druk wytłuszczony ndash okres stabilnoci mikrobiologicznej zbliony do czasu obroacutebki wdzarniczej Bold ndash microbial stability time appearing close to the time period of smoking the products analysed

T a b e l a 3 Zmienno okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew misnych Variability of microbial stability as stated for the meat products studied

Gatunek bakterii Bacteria species Rodzaj wyrobu

Product type Parametry rozkładu

Distribution parameters Listeria monocytogenes

Escherichia coli O157H7

x [godz] [h] 175 58 SD [godz] [h] 166 05

Schab surowy Raw pork loin

V [] 949 90

x [godz] [h] 133 57 SD [godz] [h] 69 06

Frankfurterki Frankfurters

V [] 519 115

x [godz] [h] 87 55 SD [godz] [h] 21 19

Kiełbasa polska surowa

Raw Polish sausage V [] 246 357

Obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew

charakteryzowały si bardzo du zmiennoci w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych W dwoacutech przypadkach to jest w drugiej partii produkcyjnej frankfurterek oraz w drugiej partii kiełbasy polskiej surowej wyliczone okresy stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 były niemal takie same lub kroacutetsze od czasoacutew wdzenia Prognoz krzywych wzrostu Gompertza E coli O157H7 tych przypadkoacutew przedstawiono na rys 1

24 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

0

02

04

06

08

1

12

0 1 2 3 4 5 6 7Czas w dzenia [godz]

Smoking time [h]

Ska

enie

bak

teria

mi E

col

i log

[jtk

g]E

col

i con

tam

inat

ion

log[

cfu

g]

frankfurterki II partiafrankfurters II batchpolska surowa II partiaraw polish sausage II batch

Rys 1 Szacowanie krzywych wzrostu Escherichia coli O157H7 w procesie wdzenia (strzałk

zaznaczono koniec wdzenia tych partii wyroboacutew) Fig 1 Predicting the growth curves of Escherichia coli O157H7 during the smoking (the arrow

indicates that the smoking process of a particular production batch of products studies has ended)

Dua zmienno parametroacutew peklowania surowcoacutew w połczeniu ze

zroacutenicowanym czasem wdzenia sprawiaj e obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew s roacutewnie bardzo zroacutenicowane (tab 3)

Wspoacutełczynniki zmiennoci okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew wynosz od 9 do 95 (schab surowy E coli) Wskazuje to e jako mikrobiologiczna poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew mogła by potencjalnie bardzo zroacutenicowana

Połczenie roacutenych czynnikoacutew fizykochemicznych z powodzeniem moe zabezpiecza produkty przed rozwojem mikroflory chorobotwoacuterczej Jednake w rzeczywistych warunkach produkcyjnych surowych wyroboacutew misnych mog zaistnie takie wzajemne interakcje cech surowcoacutew substancji peklujcych czasu i temperatury wdzenia w wyniku ktoacuterych prawdopodobne jest zakoczenie okresoacutew lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych Dlatego szybkie i efektywne wychładzanie poprodukcyjne oraz utrzymanie cigłoci łacucha chłodniczego bdzie warunkowa bezpieczestwo mikrobiologiczne tych wyroboacutew

Wnioski

1 W rzeczywistych warunkach produkcji wdzonych surowych i peklowanych wyroboacutew misnych temp wdzenia w zakresie 30ndash37degC moe potencjalnie

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 25

doprowadzi do stworzenia warunkoacutew umoliwiajcych zakoczenie okresu lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych

2 Zakoczenie czasu lag-fazy moe wystpi w jednej na pi partii produkcyjnych dwoacutech gatunkoacutew wyroboacutew czyli w 20 ich masy produkcyjnej Sprzyja temu bdzie czas wdzenia dłuszy ni 4 godz w zastosowanej temperaturze oraz zmienno zawartoci soli i azotanoacutew(III) w surowcach uytych do produkcji badanych wyroboacutew

3 Konieczna jest poprawa jakociowej i technologicznej efektywnoci peklowania w celu zapobieenia moliwoci realnego wystpienia zagroenia mikrobiologicznego

Literatura

[1] Faith NG Yousef AE Luchansky LB Inhibition of Listeria monocytogenes by liquid smoke and isoeugenol a phenolic component found in smoke J Food Safety 1992 12 303-314

[2] Fujikawa H Kokubo Y Practical application of predictive microbiology software programs to HACCP plans J Food Hyg Soc Japan 2000 42 252-256

[3] Giffel MC Zwietering MH Validation of predictive models describing the growth of Listeria monocytogenes Int J Food Microbiol 1999 46 135-149

[4] Guerra MM McLauchlin J Bernardo FA Listeria in ready-to-eat and unprocessed foods produced in Portugal Food Microbiol 2001 18 423-429

[5] Kołoyn-Krajewska D Jałosiska-Piekowska M Załoenia zasady i przyszło prognozowania mikrobiologicznego ywno Nauka Technologia Jako 1999 4 (21) 22-23

[6] Kurko WI Chemiczne i fizykochemiczne podstawy procesu wdzenia WPLiS Warszawa 1963 [7] Leistner L Basic aspects of food preservation by hurdle technology Int J Food Microbiol 2000

55 181-186 [8] Liddell KG Escherichia coli O157H7 outbreak in central Scotland Lancet 1997 349 502-503 [9] McClure PJ Beaumont AL Shutherland JP Roberts TA Predictive modeling of growth of

Listeria monocytogenes The effects on growth of NaCl pH storage temperature and NaNO2 Int J Food Microbiol 1997 34 221-232

[10] McDonald K Sun D Predictive food microbiology for the meat industry a review Int J Food Microbiol 1999 52 1-27

[11] Mellefont LA McMeekin TA Ross T Performance evaluation of a model describing the effects of temperature water activity pH and lactic acid concentration on the growth of Escherichia coli Int J Food Microbiol 2003 82 45-58

[12] Pathogen Modeling Program manual version 40 USDA Eastern Regional Center [13] Pezacki W Przetwarzanie jadalnych surowcoacutew rzenych PWN Warszawa 1984 [14] PN-73A-82112 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci soli kuchennej [15] PN-74A-82114 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci azotynoacutew i azotanoacutew [16] Skinner GE Larkin JW Mathematical modelling of microbial growth a review J of Food Safety

1994 14 175-217 [17] Summer J Krist K The use of predictive microbiology by the Australian meat industry Int J Food

Microbiol 2002 73 363-366 [18] Tilden J Jr Young W McNamara AM A new route of transmission for Escherichia coli

infection from dry fermented salami Am J Publ Hlth 1996 86 1142-1145 [19] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing growth of Escherichia

coli O157H7 in raw ground beef J Food Protection 1996 59 1331-1335

26 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

[20] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing the growth of Listeria monocytogenes J Food Protection 1997 60 1142-1145

PREDICTING THE EFFECT OF SMOKING CONDITIONS ON THE GROWTH OF LISTERIA MONOCYTOGENES AND ESCHERICHIA COLI O157H7 IN RAW MEAT PRODUCTS

S u m m a r y

The objective of the study was to predict the effect of smoking conditions applied to smoke three types of raw meat products on the potential for Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 to grow in those products

The study was performed in a selected meat processing plant under real production conditions as existing during any regular commercial production process carried out in this plant

The study target comprised five batches of the following products being produced a raw pork loin Frankfurter sausages and a raw soft lsquoPolishrsquo sausage The following parameters of products being smoked were determined contents of salts and nitrates(III) pH and the smoking process temperatures within a range from 300C to 370C The pathogen growth levels being predicted were calculated using a Pathogen Modelling Software version 60 the calculations performed included the parameters as determined above

With regard to individual production batches of products under analysis there were stated very high variations among the following parameters characterizing the same product type in all 5 batches contents of nitrates (III) (V = 2363ndash596) contents of salts (V = 1082ndash1778) and real smoking times (V = 351ndash391) Consequently there were high differences among predicted periods of microbial stability of Escherichia coli O157H7 calculated for each individual production batch of raw pork loin (V = 9ndash95) The smoking conditions applied in this plant caused that in the case of the Polish sausages and Frankfurter sausages it was possible for the lag-phase of Escherichia coli O157H7 to end prior to the completion of the entire smoking process

Key words predictive microbiology smoking raw meat products

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 27 - 34

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU

S t r e s z c z e n i e W Polsce nie prowadzi si przemysłowej produkcji perlic rzenych ale potrzeby rynku misnego

mog si zmieni w zwizku ze zmian upodoba konsumentoacutew oraz rozszerzeniem rynkoacutew zbytu Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic Nie uwzgldniono wpływu płci gdy u młodych perlic brak jest wyranego dymorfizmu płciowego

Badania przeprowadzono na perlicach ywionych mieszankami pełnoporcjowymi bez antybiotykowego stymulatora wzrostu i odchowywanych do 18 tygodnia ycia Uboacutej ptakoacutew wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym z terminoacutew ubijano po 10 ptakoacutew okrelajc wydajno rzen procentowy udział poszczegoacutelnych mini pH oraz skład chemiczny mini piersiowych i noacuteg

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach uboju 14 16 18 tygodniu ycia wynosiła odpowiednio 1181 g 1314 g i 1373 g Wydajno rzena perlic niezalenie od ich wieku była zbliona i wahała si od 7361 do 7449 Najwikszy udział mini piersiowych udowych i podudzi stwierdzono u perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia stanowiły one odpowiednio 1766 1023 i 613 Odczyn pH mini wraz z wiekiem ptakoacutew obniał si a odczyn pH misni noacuteg był zawsze wyszy od odczynu mini piersiowych Zawarto białka ogoacutelnego w miniach piersiowych wynosiła od 2372 do 2637 a w miniach podudzi od 2104 do 2320 a zawarto tłuszczu odpowiednio od 084 do 112 i od 238 do 586 Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien by zakoczony około 14 tygodnia ycia

Słowa kluczowe wiek perlic warto rzena pH skład chemiczny jako misa

Wstp

Perlice domowe pochodz od dzikiej formy Numida meleagris L zamieszkujcej

stepowe tereny Afryki i Madagaskar Ze wzgldu na due zdolnoci adaptacyjne hodowla perlic rozpowszechniona jest w roacutenych regionach wiata W Europie wroacuted producentoacutew i konsumentoacutew misa perliczego przoduj Francja i Włochy Miso perlicze jest tam bardzo cenione ze wzgldu na wiksz o 10ndash13 zawarto białka i

Dr in K Pudyszak prof dr hab T Majewska Katedra Drobiarstwa Uniwersytet Warmisko-Mazurski ul Oczapowskiego 5 10-719 Olsztyn dr in J Pomianowski Instytut Towaroznawstwa i

28 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

mniejsz o 04ndash25 zawarto tłuszczu ni miso kurczt i indykoacutew rzenych [13] We Francji w intensywnej produkcji uzyskuje si perlice ktoacutere w 76 dniu ycia osigaj 18 kg [3]

W Polsce hodowla perlic była popularna w latach 70 i 80 XX w W tym okresie roacutewnie w naszym kraju prowadzono badania tego gatunku ptakoacutew [5 9 10] W wyniku przeprowadzonych bada opracowano program ywienia perlic w wyniku ktoacuterego 12 tygodniowe ptaki uzyskuj mas ciała ok 1 kg Obecnie nie ma zorganizowanej hodowli i reprodukcji tych ptakoacutew Nawet w chowie przydomowym ten gatunek ptakoacutew utrzymywany jest sporadycznie Hodowl mona jednak w kadej chwili odtworzy z małych populacji utrzymywanych w roacutenych regionach Polski dlatego te doskonalenie ywienia perlic jest w naszym kraju nadal przedmiotem prowadzonych bada [6 7]

Zgodnie z europejskimi standardami handlowymi na miso drobiowe dotyczcymi kryterioacutew chowu drobiu uboacutej perlic w przypadku chowu cioacutełkowego moliwy jest w 82 dniu ycia W tradycyjnym chowie z wybiegiem minimalny wiek uboju perlic wynosi 94 dni [1] Przy wyborze terminu uboju ptakoacutew powinno si uwzgldnia take warto rzen i jako misa Myasnikova [13] stwierdziła e najkorzystniejsz wydajnoci rzen oraz zawartoci mini w tuszce charakteryzuj si perlice o masie ciała 1200 g Według Baeza i wsp [2] na mas tuszki maj wpływ takie czynniki jak genotyp płe i warunki odchowu Wymienieni autorzy stwierdzili e na procentowy udział mini piersiowych w tuszce istotny wpływ ma genotyp a na zawarto tłuszczu zapasowego i skoacutery z tłuszczem podskoacuternym take płe perlic

Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiło 30 perlic chowanych na głbokiej cioacutełce Pisklta do bada pochodziły z własnych lgoacutew po rodzicach zakupionych z drobnych gospodarstw Przez cały okres odchowu ptaki ywiono do woli pełnoporcjowymi mieszankami bez antybiotykowego stymulatora wzrostu Warto pokarmow stosowanych mieszanek przedstawiono w tab 1

Uboacutej perlic wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym okresie ubijano po 10 perlic Wyboru ptakoacutew do uboju dokonywano bez uwzgldnienia płci na podstawie masy ciała stosujc schemat losowania systematycznego tak aby rednia masa ciała perlic wybranych do uboju była zbliona do redniej masy ciała wszystkich ptakoacutew w grupie Wybrane w ten sposoacuteb perlice poddawano ubojowi a nastpnie uproszczonej dysekcji okrelajc mas tuszki patroszonej mini piersiowych ud i podudzi

Kształtowania Jakoci Uniwersytet Warmisko-Mazurski pl Cieszyski 1 10-957 Olsztyn

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 29

W cigu 2 godz od uboju okrelano odczyn mini przy uyciu cyfrowego testera kwasowoci z elektrod szklan typu Eurosensor ESAgP-301 a nastpnie pobierano proacutebki mini piersiowych i udowych do oznaczania składu chemicznego Zawarto suchej masy białka surowego tłuszczu surowego i popiołu oznaczano metodami konwencjonalnymi opisanymi przez agarsk [17]

T a b e l a 1

Warto pokarmowa mieszanek stosowanych w ywieniu perlic Nutritive value of the mixtures on which guinea fowls are fed

Okres [tygodnie] Period [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

0-4 5-8 9-18 Energia metaboliczna [kcal] Metabolizable energy 2759 3117 3140

Białko ogoacutełem [] Total protein 2614 1786 1595

Włoacutekno surowe [] Crude fibre 353 314 311

Lizyna [] Lisine 170 105 092

Metionina [] Methionine 062 045 044

Metionina +cystyna [] Methionine + cystine 102 077 073

Treonina [] Threonine 099 067 059

Wap [] Calcium 125 091 089

Fosfor ogoacutelny [] Total phosphorus 096 071 067

Fosfor przyswajalny [] Assimilatable phosphorus 068 049 046

Soacuted [] Sodium 015 016 016

Chlor [] Chlorine 017 018 020

Zebrany materiał liczbowy opracowano statystycznie jednoczynnikow analiz

wariancji w układach ortogonalnych oraz testem Duncana przy uyciu programu statystycznego Stat-1 [12]

Wyniki i dyskusja

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach ubojoacutew (14 16 18 tydzie ycia) była zroacutenicowana i wynosiła 1181 g 1314 g i 1373 g (tab 2) Roacutenice midzy rednimi masami ciała były statystycznie wysoko istotne (P lt 001) Wydajno rzena niezalenie od terminu uboju była zbliona i statystycznie nieistotna (od 7361 do

30 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

7449) W 14 tygodniu ycia perlic udział zaroacutewno mini piersiowych jak i udowych oraz podudzi był statystycznie istotnie (P lt 005 P lt 001) wyszy ni u ubijanych w 16 i 18 tygodniu Łczny udział mini (piersiowych udowych i podudzi) w 14 tygodniu ycia ptakoacutew był wikszy ni w 16 i 18 tygodniu odpowiednio o 17 i 41 Według innych autoroacutew na skład tkankowy tuszek perliczych ma wpływ masa ciała oraz pochodzenie i płe perlic [2 13]

T a b e l a 2 Warto rzena tuszek perliczych Slaughter value of guinea fowlrsquos carcass

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 1181A 1314B 1373C Masa ciała [g]

Body weight v 460 738 506

x 7361 7449 7422 Tuszka patroszona [] Eviscerated caracass v 198 123 344

x 1781A 1766a 1648Bb Minie piersiowe []

Breast muscle v 396 310 1015

x 1132A 1023B 904C Minie udowe [] Thigh muscle v 510 523 1572

x 660A 613A 589B Minie podudzi [] Drumstick muscle v 662 840 896

x 3572Aa 3402Ab 3166B Minie piersiowe i noacuteg [] Breast and leg muscles v 415 217 712

x - warto rednia mean value v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variation coefficient Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001

Warto pH mini piersiowych udowych i podudzi w 14 tygodniu była

statystycznie istotnie wysza (P lt 001) ni w 16 i 18 tygodniu (tab 3) Wyjtek stanowiło pH mini udowych ktoacutere było jednakowe w 14 i 18 tygodniu Baeza i wsp [3] badajc dynamik zmian pH w miniach piersiowych perlic stwierdzili e po 15 min od uboju wynosi ono 61ndash62 i zmniejsza si do 56ndash57 po 24 h Odnotowane w badaniach własnych tendencj do zmniejszania si odczynu mini wraz z wiekiem ptakoacutew potwierdzaj badania prowadzone przez Szałkowsk i Mellera [16] na kurcztach brojlerach Take badania prowadzone na gsiach przez Batur i wsp [4] potwierdzaj wysz warto pH mini noacuteg ni mini piersiowych Jak wskazuj

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 31

badania Kiesslinga [8] nisza warto pH mini piersiowych ni noacuteg wynika z rodzaju i iloci włoacutekien miniowych

T a b e l a 3 Wpływ wieku perlic na pH mini zmierzone 2 godz po uboju Effect of the guinea fowlsrsquo age on pH of muscles measured two hours after the slaughter performed

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie

Specification Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 64A 61B 61B Minie piersiowe Breast muscles v 470 324 214

x 65 A 63 B 65 A Minie udowe Thigh muscles v 229 306 303

x 67 A 65 B 65 B Minie podudzi Drumstick muscles v 331 278 240

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

T a b e l a 4 Skład chemiczny mini piersiowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo breast muscles

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7202b 7110B 7367Aa Woda [] Water v 171 123 183

x 2553B 2637B 2372A Białko [] Protein v 441 421 435

x 102 084 112 Tłuszcz [] Fat v 3711 4948 5593

x 107 128 108 Popioacuteł [] Ash v 4394 1663 3753

Wartoci oznaczone roacutenymi literami roacuteni si od siebie a b ndash P le 005 A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B ndash P le 001

32 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

T a b e l a 5 Skład chemiczny mini udowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo thigh muscle

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7314 7193 7236 Woda [] Water v 155 274 172

x 2320A 2126B 2104B Białko [] Protein v 237 069 406

x 238B 586A 535A Tłuszcz [] Fat v 6335 3089 2628

x 130 106 125 Popioacuteł [] Ash v 1959 1295 1777

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

Skład chemiczny mini piersiowych przedstawiono w tab 4 Wiek ubijanych

perlic wpływał w sposoacuteb statystycznie istotny (P lt 005 P lt 001) na zawartoci wody i białka w miniach Minie piersiowe perlic ubijanych w 14 i 16 charakteryzowały si mniejsz zawartoci wody (o 16ndash26) i wiksz zawartoci białka (o 18ndash26) ni minie perlic ubijanych w 18 tygodniu ycia W miniach udowych stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (P lt 001) pod wzgldem zawartoci białka i tłuszczu (tab 5) Minie udowe perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia zawierały wicej białka (o 19ndash22) i mniej tłuszczu (o 30ndash35) ni minie perlic ubijanych w 16 i 18 tygodniu ycia

Sporoacuted czterech podstawowych gatunkoacutew drobiu najwiksz wartoci odywcz i dietetyczn odznacza si miso indycze [11] W badaniach własnych zawarto białka zaroacutewno w miniach piersiowych jak i udowych perlic była wysza a tłuszczu w miniach udowych nisza od stwierdzonej w badaniach prowadzonych na indykach [14]

Wnioski

1 Najlepszymi wynikami wydajnoci rzenej i procentowym udziałem mini w tuszce charakteryzowały si perlice ubijane w 14 tygodniu ycia Roacutewnie skład chemiczny mini tych ptakoacutew okazał si najkorzystniejszy Dlatego te odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien trwa około 14 tygodni

2 Minie piersiowe perlic w poroacutewnaniu z miniami udowymi cechuj si wyszym pH i wiksz zawartoci białka a mniejsz tłuszczu

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 33

Literatura

[1] Anders E Kryteria chowu drobiu w europejskich standardach handlowych na miso drobiowe Polskie Drobiarstwo 2002 1 16-18

[2] Baeza E Juin H Rebours G Constantin P Marche G Leterrier C Effect of genotype sex and rearing temperature on carcase and meat quality of guinea fowl Br Poultry Sci 2001 42 470-476

[3] Baeza E Lessire M Juin H Chartrin P Berri C Objective criteria to differentiate carcass and meat quality of label and standard guinea fowls Proceedings of XVIth European Symposium on the Quality of Poultry Meat France 2003 pp 393-400

[4] Batura J Karpiska M Bojarska U Warto odywcza i technologiczna misa czterech rodoacutew dowiadczalnych gsi Zesz Nauk Przeg Hod 1998 36 357-366

[5] Faruga A Puchajda H Wpływ niektoacuterych zabiegoacutew hodowlanych na wyniki tuczu młodych perlic Med Wet 1976 7 426-428

[6] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Poroacutewnanie kilku wariantoacutew recepturowych mieszanek paszowych stosowanych w odchowie perlic rzenych Rocz Nauk Zoot 2002 16 Supl 205-210

[7] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Choice feeding for laying guinea fowl in free range system Proceedings of 14th Eur Symp Poult Nutr Lillehammer Norway 2003 pp 245-246

[8] Kiessling K H Muscle structure and function in the goose quail pheasant guinea hen and chicken Comp Biochem Physiol 1977 57B 287-292

[9] Mazanowski A Mazanowska K Faruga A Ocena pełnoporcjowych mieszanek paszowych dla perlic brojleroacutew Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 85-94

[10] Mazanowski A Szukalski G Faruga A Okrelenie przydatnoci mieszanek z ograniczonym udziałem białka w ywieniu młodych perlic Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 119-132

[11] Michalik D Poroacutewnanie wykorzystania paszy przez roacutene gatunki młodych ptakoacutew rzenych Acta Acad Agricult Tech Olst Zootechnica 1994 39 Supl C

[12] Mikołajczak J STST 1 Wyd ART Olsztyn 1992 [13] Myasnikova O Meat qualities of guinea fowl of Zagorskaya Belogrudaya breed Procedings of the

XIII European Symposium on the Quality of Poultry Meat Pozna 1997 pp 247-249 [14] Puchajda H Faruga A Kłosowska D Batura J Meller Z Warto odywcza i technologiczna

misa indyczek rzenych roacutenego pochodzenia Zesz Nauk Przeg Hod 1999 45 463-470 [15] Sauvier B Plouzeau M Technical and economical aspects of guinea fowl production in the world

Proceedings Worldrsquos Poultry Congress Amsterdam 1992 pp 319-324 [16] Szałkowska H Meller Z Wady PSE i DFD w misie kurczt brojleroacutew Zesz Nauk Przeg Hod

1998 36 343-348 [17] agarska Z wiczenia z analizy ywnoci Wyd UWM Olsztyn 2003

SLAUGHTER VALUE AND MEAT QUALITY OF GUINEA FOWLS SLAUGHTERED

AT A DIFFERENT AGE

S u m m a r y Slaughter guinea fowl are not produced in Poland on an industrial scale but the demands of the meat

market can change at any time to meet consumer demand or in reaction to expanding markets The objective of the study was to determine the effect of age of the birds on slaughter yield and their meat quality No effect of the birdrsquos gender was included as young guinea fowls showed no distinct sexual dimorphism

34 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

The study involved guinea fowl fed on full-portion mixtures containing no antibiotic growth stimulator the birds were reared up to the 18th week of life The bird slaughter was performed on week 14 16 and 18 of life and 10 birds were slaughtered in each of the three terms and at the same time the following factors were determined slaughter yield composition pH and chemical composition of breast and leg muscles

Mean weights of the guinea fowl bodies were 1181 g 1314 g and 1373 g respectively in the subsequent slaughter terms 14 16 and 18 weeks of life The slaughter yields of the guinea fowls regardless of their ages were similar and ranged from 7361 to 7449 The guinea fowls slaughtered on week 14 of life had the highest per cent contents of breast thigh and leg muscles they were 1766 1023 and 613 respectively The pH of muscles decreased with bird age and pH of leg muscles was always higher than pH of breast muscles The content of total protein in breast muscles ranged from 2372 to 2637 and in the leg muscles from 2104 to 2320 The fat content ranged from 084 to 112 and from 238 to 586 respectively The results of this study indicate that the slaughter guinea fowl rearing period should be completed on approximately week 14 of life

Key words age of guinea fowls slaughter value pH chemical composition meat quality

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 35 ndash 47

GRAYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu

scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych Weryfikacji dokonano poprzez ocen tekstury i właciwoci reologicznych majonezoacutew niskotłuszczowych otrzymanych na bazie maltodekstryn Stwierdzono e maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej przy czym obserwuje si zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia hydrolizy Na właciwoci powierzchniowe maltodekstryn pozytywnie wpływa zastpienie tradycyjnego procesu produkcyjnego hydroliz prowadzon w ekstruderze Pomimo stwierdzonej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania Natomiast w układach złoonych jakimi s majonezy niskotłuszczowe wykazuj zroacutenicowane oddziaływanie w stosunku do badanych białek W konsekwencji majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury oraz właciwoci reologicznych w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia Pomimo obserwowanego zroacutenicowania właciwoci badane majonezy pod wzgldem reologicznym stanowi płyny rozrzedzane cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

Słowa kluczowe maltodekstryny ekstruzja właciwoci powierzchniowe emulsje majonezy tekstura właciwoci reologiczne

Wprowadzenie

Maltodekstryny ndash produkty niepełnej hydrolizy skrobi znajduj szerokie zastosowanie w produkcji ywnoci S uywane jako neutralne wypełniacze noniki składniki stabilizujce i teksturotwoacutercze Szczegoacutelne znaczenie maj maltodekstryny jako funkcjonalne składniki układoacutew emulsyjnych gdy niejednokrotnie mog by

Dr hab in G Lewandowicz prof dr hab W Grajek mgr in W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im ACieszkowskiego ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna dr hab in Krystyna Prochaska Instytut Technologii i Inynierii Chemicznej Politechnika Poznaska Pl M Skłodowskiej-Curie Pozna

36 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

stosowane jako zamienniki tłuszczu [11] Produkcja maltodekstryn moe odbywa si z uyciem roacutenego typu enzymoacutew co implikuje zroacutenicowanie strukturalne otrzymanych produktoacutew a co za tym idzie zroacutenicowanie właciwoci fizykochemicznych i uytkowych [5 10] Dodatkowym roacutedłem zroacutenicowania właciwoci maltodekstryn moe by zastosowanie alternatywnych procesoacutew technologicznych takich jak np ekstruzja [3 5] Przydatno roacutenorodnych produktoacutew spoywczych w tworzeniu układoacutew emulsyjnych była tradycyjnie oceniania na podstawie okrelenia zdolnoci emulgujcej trwałoci emulsji jak roacutewnie poprzez ocen cech sensorycznych i reologicznych [9 11] Badania aktywnoci powierzchniowej w układach płynpłyn powszechnie wykorzystywane przy opisie właciwoci surfaktantoacutew nie były dotychczas stosowane do oceny produktoacutew spoywczych

Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiły skrobia ziemniaczana Superior Standard produkcji WPPZ w Luboniu maltodesktryny produkcji SPPZ w Łobzie gluten pszenny produkcji ZPZ w Niechlowie oraz skrobia modyfikowana (E 1422) bdquoAdanet CSrdquo produkcji Centralnego Laboratorium Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu Do otrzymywania majonezoacutew uyto oleju rzepakowego oraz niezbdnych handlowych produktoacutew spoywczych

Ekstruzyjn hydroliz enzymatyczn prowadzono za pomoc handlowych preparatoacutew enzymatycznych firmy Novo Nordisk (Dania) tj termostabilnej -amylazy bakteryjnej (produkowanej przez modyfikowane szczepy Bacillus) o nazwie handlowej Termamyl S oraz bakteryjnej -amylazy (produkowanej przez wyselekcjonowane szczepy Bacillus amyloliquefaciens) o nazwie handlowej BAN 480 L Skrobi ziemniaczan nawilano wodnym roztworem enzymoacutew do wilgotnoci 35 Proces prowadzono w mieszarce w temp 25degC w czasie 05 h w celu ujednolicenia mieszaniny Tak przygotowany materiał poddawano ekstruzji w czterosekcyjnym ekstruderze dwulimakowym Krupp Werner amp Pfleinderer typ ZSK 25P82 Zastosowano roacutene warunki procesu w zalenoci od enzymu i tak Termamyl S ndash 07 mlkg ss skrobi prdko limaka 40 obrmin BAN 480 L ndash 10 mlkg ss skrobi prdko limaka 60 obrmin Temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera wynosiła 20 100 120 i 140degC W dalszej czci tekstu uyto nastpujcych okrele maltodekstryna ekstruzyjna T (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu Termamyl S) oraz maltodekstryna ekstruzyjna B (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu BAN 480L)

Zawarto suchej substancji skrobi oraz maltodekstryn oznaczano zgodnie z PN-78A-74701 [7]

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 37

Warto roacutewnowanika glukozowego DE okrelano zgodnie z PN-EN ISO 53772001 [8]

Napicie powierzchniowe i midzyfazowe oznaczano metod odrywania piercienia du Noya za pomoc tensiometru K12 firmy Krss (Niemcy) Badania prowadzono w temp 210oC Jako modelow faz olejow zastosowano toluen Badane roztwory wodne zawierajce od 10-3 do 1 analizowanych maltodekstryn uzyskiwano drog kolejnych rozciecze Zdolno obniania napicia powierzchniowego jak i midzyfazowego badanych pochodnych scharakteryzowano za pomocy wybranych parametroacutew adsorpcji zestawionych w tab 1 i 2 wyznaczonych w oparciu o wartoci wspoacutełczynnikoacutew izotermy Szyszkowskiego zastosowanej do aproksymacji danych eksperymentalnych [1]

Zdolno emulgujc i trwało termiczn emulsji oznaczano zmodyfikowan metod opracowan przez Yasamatsu i wsp [13] W tym celu 70 g maltodekstryny rozpuszczano w 100 ml wody destylowanej nastpnie stopniowo dodawano 100 ml oleju i miksowano układ przy uyciu miksera Ultrathurax IKA (Niemcy) z prdkoci 6000 obrmin w cigu 2 min W przypadku badania glutenu 70 g proacutebki rozpuszczano w roztworze 10 ml octu spirytusowego o steniu 10 i 90 ml wody Otrzyman emulsj poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Aktywno emulgujc [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu W celu oznaczenia trwałoci termicznej emulsji przygotowan jak wyej emulsj ogrzewano w łani wodnej w temp 80oC przez 30 min Nastpnie schładzano pod strumieniem zimnej wody w cigu 15 min Cało łagodnie mieszano za pomoc bagietki i poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Trwało termiczn emulsji [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu Pomiary powtarzano trzykrotnie nastpnie obliczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Majonezy sporzdzano w porcjach po 300 g wg nastpujcej receptury olej ndash 1500 g Adanet CS ndash 90 g maltodekstryna ndash 90 g cukier ndash 90 g soacutel ndash 30 g benzoesan sodu 06 g ocet 10-procentowy ndash 12 g musztarda ndash 60 g oacutełtko jaja ndash 18 g lub zamiennie gluten 90 g Cało uzupełniano wod do 300 g Z maltodekstryny cukru skrobi modyfikowanej soli oraz benzoesanu sodu sporzdzano such mieszank ktoacuter przy intensywnym mieszaniu wsypywano do wody Po utworzeniu kleiku dodawano oacutełtko i musztard a nastpnie przy wolnym mieszaniu 23 oleju Zwikszajc obroty mieszadła dodawano na przemian ocet i reszt oleju W przypadku majonezu na bazie glutenu najpierw gluten wsypywano do wody przy cigłym mieszaniu a nastpnie dodawano ocet i musztard Nie przerywajc mieszania dodawano powoli mieszank suchych składnikoacutew Po utworzeniu kleiku dodawano roacutewnie powoli przy wolnym mieszaniu 23 oleju a nastpnie zwikszano obroty mieszadła i dodawano reszt oleju

38 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Badanie tekstury majonezoacutew prowadzono przy uyciu teksturometru TAXT2 firmy Stable Micro Systems (Wielka Brytania) z zastosowaniem nastpujcych parametroacutew pomiaru głowica 5 kg sensor walcowy o rednicy 200 mm głboko penetracji 40 mm szybko opadania sensora przed testem 10 mms w trakcie testu 05 mms po tecie 10 mms czas pomidzy jednym a drugim cyklem pomiarowym 5 s temp 20oC W badaniach stosowano trzykrotne powtoacuterzenia pomiaroacutew nastpnie wyznaczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Badanie właciwoci reologicznych majonezu prowadzono za pomoc reometru RheoStress 1 firmy Haake (Niemcy) w temp 20oC w układzie pomiarowym stoek ndash płytka C6010 Ti Badania prowadzono w zakresie szybkoci ktowej od 01 rads do 10 rads Wyznaczano moduł sprystoci moduł plastycznoci kt przesunicia fazowego oraz lepko zespolon Do opisu zalenoci lepkoci zespolonej od prdkoci cinania wykorzystano roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa W celu wyznaczenia przedziału liniowej lepkosprystoci badanych majonezoacutew okrelano zaleno modułu sprystoci od zmieniajcej si w zakresie od 0 do 5 amplitudy drga o czstotliwoci 1 Hz Za warto optymaln do bada przyjto amplitud 005

Wyniki i dyskusja

Maltodekstryny wykazywały aktywno powierzchniow w układzie wodapowietrze oraz wodaolej przy czym zdolno obniania napicia powierzchniowego na granicy faz płynpłyn zaleała od stopnia ich hydrolizy i metody otrzymywania W przypadku maltodekstryn handlowych (rys 1) obserwowano zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne (rys 2) wykazywały silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

Swobodna energia adsorpcji w układzie wodapowietrze handlowych preparatoacutew malała wraz ze wzrostem wartoci DE (tab 1) Natomiast w układzie wodaolej wzrostowi stopnia hydrolizy tj rosncej wartoci DE towarzyszył wyrany wzrost stenia powierzchniowego w warstwie adsorpcyjnej

Pomimo wykazanej wyej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryn emulsje utworzone z ich roztworoacutew i oleju ulegały natychmiastowemu rozwarstwieniu po zakoczeniu mieszania układu Wynika std e niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania maltodekstryny nie maj zdolnoci emulgujcej Badane preparaty białkowe czyli oacutełtko jaja i gluten pszenny wykazuj wysok aktywno emulgujc (tab 2) Naley podkreli e emulsje utworzone z uyciem glutenu wykazuj znacznie wysz trwało termiczn ni emulsje na bazie oacutełtka jaja kurzego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 39

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

DE= 49

DE= 49

DE=85DE=188

DE= 49

DE=85

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

e te

nsio

n [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

wodatoluen

wodapowietrze

DE=188

Rys 1 Aktywno powierzchniowa handlowych maltodekstryn w układzie wodapowietrze i

wodatoluen Fig 1 Surface activity of commercial maltodextrines in a waterair and a watertoluene system

Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn

wykazywały znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia (tab 2) Majonezy zawierajce gluten miały wiksz twardo od zawierajcych oacutełtko jaja Rodzaj maltodekstryny w mniejszym stopniu wpływał na ten parametr majonezu

40 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

1

2

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

ial t

ensi

on [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

1

wodapowietrze

wodatoluen

2

Rys 2 Aktywno powierzchniowa maltodekstryn esktruzyjnych w układzie wodapowietrze i

wodatoluen (1 minus maltodekstryna T 2 minus maltodekstryna B) Fig 2 Surface activity of extrusion maltodextrines in the waterair and watertoluene systems

(1minusmaltodextrine T 2 minus maltodextrine B)

Od powyszej reguły odbiegały majonezy sporzdzone na bazie glutenu i maltodekstryny ekstruzyjnej B ktoacuterych twardo była wyjtkowo mała Przywieralno majonezoacutew roacutewnie wykazywała znacznie zroacutenicowanie zwizane z rodzajem uytych surowcoacutew Najwysz przywieralnoci charakteryzowały si majonezy wytworzone na bazie glutenu oraz maltodekstryn handlowych natomiast zdecydowanie niskie wartoci przywieralnoci wykazały majonezy w przypadku ktoacuterych uyto maltodekstryny ekstruzyjnej B Sprysto była tym parametrem tekstury ktoacutery wykazywał zdecydowanie najmniejsze zroacutenicowanie i w przypadku wikszoci majonezoacutew zawierał si w granicach 092ndash095 Wyjtek stanowił majonez wytworzony z udziałem oacutełtka jaja i maltodesktryny ekstruzyjnej B ktoacuterego elastyczno wynosiła 099 Roacutewnie pozostałe parametry tego wyrobu tj gumiasto i

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 41

spoisto odbiegały od wartoci ktoacuterymi charakteryzowały si pozostałe majonezy przy czym naley zauway e w przypadku gumiastoci była to warto najmniejsza natomiast w przypadku spoistoci najwiksza

T a b e l a 1 Parametry adsorpcji maltodekstryn handlowych oraz ekstruzyjnych Adsorption parameters of commercial and extrusion maltodextrines

Parametry adsorpcji Adsorption parameters

Wodapowietrze Waterair

Wodaolej Watertoluene

Maltodekstryna Maltodextrine

middot106 molm2

-13Gads

kJmol middot106 molm2

-13Gads kJmol

Handlowa Commercial

DE = 49 0639 1871 0165 1843

Handlowa Commercial

DE = 85 0751 2095 0237 1638

Handlowa Commercial DE = 188

0424 4032 0447 1729

Ekstruzyjna T Extrusion T

0781 213 0250 2325

Ekstruzyjna B Extrusion B

0866 2041 0408 1703

Objanienia Explanatory notes wartoci przeliczono na zawarto moli anhydroglukozy the values were converted into a content of anhydroglucose moles minus13Gads ndash swobodna energia adsorpcji free energy of adsorption ndash nadmiar powierzchniowy na nasyconej granicy faz surface excess at the saturated interface

Poroacutewnujc parametry tekstury majonezoacutew (tab 3) z właciwociami

reologicznymi (rys 3ndash5 tab 4) dowiedziono e nie jest moliwe znalezienie prostej korelacji pomidzy tymi wielkociami Analiza matematyczna przebiegu zmiennoci zalenoci lepkoci zespolonej majonezoacutew od szybkoci cinania wykazała e charakteryzuj si one we wszystkich przypadkach właciwociami płynoacutew rozrzedzanych cinaniem (rysunkoacutew nie przytoczono) Potwierdza to wysoka korelacja wzmiankowanych krzywych z empirycznym roacutewnaniem Ostwalda de Waelersquoa (tab 4) Roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa było ju wczeniej stosowane do opisu właciwoci reologicznych napojoacutew mlecznych oraz wodnych roztworoacutew hydrokoloidoacutew [6 12] Zmienno parametru K w roacutewnaniu Ostwalda de Waelersquoa oraz przebieg krzywych zalenoci modułoacutew sprystoci i plastycznoci od szybkoci cinania wskazuje natomiast na istotne roacutenice w oddziaływaniach pomidzy badanymi

42 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

T a b e l a 2

Zdolno emulgujca oraz trwało termiczna emulsji badanych białek Emulsifying activity and emulsion stability of investigated protein substances

Substancja badana Substance investigated

Aktywno emulgujca [] Emulsifying activity []

Trwało termiczna emulsji [] Thermal stability of emulsions

[] oacutełtko jaja Egg yolk

499 plusmn 03 250 plusmn 00

Gluten pszenny Wheat gluten

500 plusmn 00 499 plusmn 03

T a b e l a 3 Parametry tekstury badanych majonezoacutew Texture parameters of mayonnaises

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

Twardo Hardness

[N]

Przywieralno Adhesiveness

[Ns]

Sprysto Springiness

Gumiasto Gumminess

[N]

Spoisto Cohesiven

ess oacutełtko

jaja Egg yolk

handlowa commercial DE=9

021 plusmn 005 -16 plusmn 04 093 plusmn 00 015 plusmn 004 071 plusmn 004

oacutełtko jaja

Egg yolk

handlowa commercial DE=25

019 plusmn 002 -15 plusmn 01 093 plusmn001 014 plusmn 001 074 plusmn 002

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

023 plusmn 008 -18 plusmn 07 094 plusmn 002 016 plusmn 005 071 plusmn 003

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

009 plusmn 000 -027 plusmn 007 099 plusmn 000 007 plusmn 000 081 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=9 031 plusmn 008 -23 plusmn 01 093 plusmn 001 021 plusmn 005

069 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=25 028 plusmn 005 -21 plusmn 01 092 plusmn 000 019 plusmn002

069 plusmn 002

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

016 plusmn 002 -11 plusmn 02 095 plusmn 000 012 plusmn 003 077 plusmn 007

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

013 plusmn 000 -077 plusmn 005 095 plusmn 000 010 plusmn 002 075 plusmn 005

maltodekstrynami i białkami W szczegoacutelnoci zwracaj uwag skrajnie roacutene wartoci modułoacutew sprystoci majonezoacutew sporzdzonych z udziałem maltodekstryny ekstruzyjnej B (rys 3) Parametry te w przypadku majonezu zawierajcego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 43

maltodekstryn ekstruzyjn B i oacutełtko wykazywały najwysze wartoci a w przypadku majonezu na bazie glutenu ndash najnisze Maltodekstryny handlowe generalnie wykazywały wysze wartoci modułoacutew zaroacutewno sprystoci jak i plastycznoci w produktach o niszym DE = 9 ni wyszym DE = 25 stopniu scukrzenia W przypadku maltodesktryny ekstruzyjnej T wartoci modułoacutew zaroacutewno plastycznoci jak i sprystoci były wysze w majonezach przyrzdzonych na bazie oacutełtka

T a b e l a 4

Parametry roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa = Kn Ostwald de Waele = Kn equation parameters

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

K n r

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=9 700 012 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=25 496 015 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

990 016 09998

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

1283 019 09998

Gluten handlowa

commercial DE=9

840 020 09999

Gluten handlowa

commercial DE=25

534 013 09999

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

620 014 09999

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

330 014 1000

44 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł s

pr

ysto

ci

Sto

rage

mod

uldu

s [P

a]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 3 Moduł sprystoci majonezoacutew Fig 3 Storage modulus of mayonnaises

0

50

100

150

200

250

300

350

400

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł p

last

yczn

oci

Loss

mod

ulus

[Pa]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 4 Moduł plastycznoci majonezoacutew Fig 4 Loss modulus of mayonnaises

Hipotez o roacutenym wzajemnym oddziaływaniu badanych maltodekstryn i białek potwierdza analiza zmiennoci kta przesunicia fazowego Na rys 5 widoczne s dwa pki krzywych przynalenych do majonezoacutew przyrzdzonych na bazie oacutełtka (znaczniki puste) i glutenu (znaczniki wypełnione) Wartoci kta przesunicia fazowego w przypadku majonezoacutew na bazie oacutełtka s prawie stałe oscyluj w

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 45

granicach 10ndash13deg i nie wykazuj tendencji zaroacutewno malejcej jak i rosncej wiadczy to e majonezy te s płynami lepkosprystymi o zaznaczonej przewadze właciwoci sprystych W przypadku majonezoacutew na bazie glutenu ze wzrostem szybkoci cinania obserwowano wzrost kta przesunicia fazowego od 9deg do 15deg Wskazuje to na fakt e przy wyszych prdkociach cinania majonezy te trac właciwoci spryste i upodabniaj si do cieczy

9

10

11

12

13

14

15

16

17

01 1 10

Szybko k towa Radial speed [rads]

K

t prz

esun

ici

a fa

zow

ego

Pha

se a

ngle

[deg]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 5 Kt przesunicia fazowego majonezoacutew Fig 5 Phase angle of mayonnaises

Wnioski

1 Maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej

2 Maltodekstryny handlowe wykazuj zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne wykazuj silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

3 Maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody ich otrzymywania

4 Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia

5 Badane majonezy pod wzgldem reologicznym s płynami rozrzedzanymi cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

6 Maltodesktryny w układzie emulsyjnym majonezu niskotłuszczowego wykazuj zroacutenicowane właciwoci funkcjonalne w zalenoci od uytego białka

46 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Prac zrealizowano w ramach grantu zamawianego KBN nr PBZKBN021P069913 oraz prac własnych PP nr BW 3z1182004

Literatura

[1] Chattoraj DK Birdi KS Adsorption and the Gibbs Surface Excess Plenum Press New York 1984 [2] Czermiski JB Iwasiewicz A Paszek Z Sikorski A Metody statystyczne dla chemikoacutew PWN

Warszawa 1986 [3] Govindasamy S Campanella OH Oates C G Enzymatic hydrolysis and saccharification

optimisation of sago starch in a twin-screw extruder J Food Eng 1997 32 427-446 [4] Krzyaniak W Białas W Olesienkiewicz A Jankowski T Grajek W Characteristics of

oligosaccharides produced by enzymatic hydrolysis of potato starch using mixture of pullulanases and alpha-amylases Elect J Pol Agric Univ Food Sci Techn 2003 wwwejpaumediaplseriesvolume6issue2

[5] Krzyaniak W Olesienkiewicz A Białas W Słomiska L Jankowski T Grajek W Charakterystyka chemiczna maltodekstryn o małym roacutewnowaniku glukozowym otrzymywanych przez hydroliz skrobi ziemniaczanej za pomoc alfa-amylaz Acta Sci Pol Technologia Alimentaria 2003 2 5-15

[6] Oerther S Payan E Lapicque F Presle N Hubert P Muller S Netter P Lapicque F Hyaluronate-alginate combination for the preparation of new biomaterials investigation of the behaviour in aqueous solutions Biochim Biophys Acta (BBA)General Subject 1999 1426 185-194

[7] PN-78A-74701 Hydrolizaty skrobiowe Metody bada [8] PN-EN ISO 53772001 Produkty hydrolizy skrobi Oznaczanie siły redukujacej i roacutewnowanika

glukozowego Metoda stałego miana Lanersquoa i Eynone [9] Robins MM Watson AD Wilde PJ Emulsions ndash creaming and rheology Curr Opin in Colloid

amp Interface Science 2002 7 419-425 [10] Słomiska L Enzymatyczne metody transformacji skrobi Przem Spo 1995 12 472-475 480 [11] Słomiska L Wglowodanowe zamienniki tłuszczu Przem Spo 1999 12 12-15 [12] Yanes M Duraacuten L Costell E Effect of hydrocolloid type and concentration on flow behaviour and

sensory properties of milk beverages model systems Food Hydrocolloid 2002 16 605-611 [13] Yasamatsu K Sawada K Moritaka S Misaka M Toda J Wada T Ishii K Whipping and

emulsyfying properties of soyebean products Agr Biol Chem 1972 36 719-727

FUNCTIONAL PROPERTIES OF MALTODEXTRINES IN EMULSION SYSTEMS

S u m m a r y

The objective of this work was to determine surface properties of maltodextrines having a various

saccharification degree and obtained using different technological processes Furthermore this work

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 47

aimed at verifying the functionality of maltodextrines in emulsion systems by determining the rheological properties and the texture of low fat mayonnaises prepared from these maltodextrines

It was found that both in waterair and wateroil systems maltodextrines demonstrate surface activity which is observed to increase with the rise of the hydrolysis degree Replacing the traditional process of production by a hydrolysis carried out in extruder has a positive effect on surface properties of maltodextrines Despite the a surface activity stated maltodextrines do not show any emulsifying abilities regardless of the saccharification degree and production method However they exhibit a varied effect on the examined proteins in such complex systems as low fat mayonnaises As a consequence mayonnaises made on the basis of different proteins and maltodextrines show a considerable diversity of their universal texture profile parameters and rheological properties depending on the components used to prepare them In spite of the observed diversity of properties examined mayonnaises constitute pseudoplastic fluids in respect of rheological properties and their viscosity could be described by means of the Ostwald de Waelersquos empirical equation Key words maltodextrines extrusion surface properties emulsion mayonnaises texture rheological properties

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 48 -62

WOJCIECH KRZYANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ POŁCZONEJ

Z PROCESEM EKSTRUZJI

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej

połczonej z procesem ekstruzji Do hydrolizy uyto nastpujcych preparatoacutew enzymatycznych α-amylazy bakteryjnej Termamyl S

Ban 480L oraz α-amylazy grzybowej Fungamyl 800L Pocztkowo wykonano dowiadczenia majce na celu dobranie parametroacutew pracy ekstrudera zapewniajcych dostateczne skleikowanie skrobi Regulowano temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera oraz obroty elementoacutew roboczych Stwierdzono e dopiero temperatura powyej 100degC zapewniała dostateczne skleikowanie skrobi Sprawdzono czy w zastosowanych warunkach ekstruzji enzymy zachowuj swoj hydrolityczn aktywno Stwierdzono wzrost wielkoci wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi Do dalszych ekstruzji wybrano enzymy o najwikszej termoodpornoci czyli Termamyl S oraz Ban 480 L Okrelono wpływ szybkoci obrotoacutew limakoacutew w zakresie 40ndash60 obrmin oraz wilgotnoci pocztkowej skrobi od 32 do 40 na roacutewnowanik glukozowy (DE) i cinienie osmotyczne badanych preparatoacutew Okrelono take skład chemiczny tych preparatoacutew Badania wykazały e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej i do uzyskania produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Słowa kluczowe ekstruzja skrobia ziemniaczana hydroliza enzymatyczna α-amylaza

Wstp

Ekstruzja jest rodzajem cinieniowego ekspandowania produktu Polega na gwałtownym powikszeniu objtoci czstki na skutek jej szybkiego podgrzania do temperatury niezbdnej do zamiany wody w par [8]

Prowadzi to do zwikszenia cinienia wewntrz czstki a nastpnie do jej rozerwania i rozdcia na skutek braku moliwoci swobodnego odparowania Jest to roacutewnie proces termoplastycznego wytłaczania surowca poddanego wczeniej obroacutebce mechanicznej [17]

Mgr in W Krzyaniak prof dr hab T Jankowski prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 49

Głoacutewn cz robocz ekstrudera stanowi komora cinieniowo-termiczna z ruchomym wałem zwanym potocznie limakiem Ze wzgldu na ich liczb ekstrudery dzieli si na jedno lub dwulimakowe W nowoczesnych maszynach proces ekstruzji oraz jego parametry s sterowane komputerowo [5 21]

W czasie ekstruzji nawilonej skrobi dochodzi do jej skleikowania i czciowej hydrolizy [12 26] Zalet tego procesu jest kroacutetkie działanie temperatury i moliwo dokładnego regulowania jego parametroacutew [18] Ekstruzja wpływa na wzrost rozpuszczalnoci skrobi w temperaturze otoczenia pod warunkiem poddania jej działaniu sił cinajcych w temp powyej 110degC Wraz ze wzrostem temp ekstruzji w zakresie od 90 do 210degC maleje take gsto produktu i zwiksza si zdolno wizania wody przez zmodyfikowan skrobi [18] W wyniku ochłodzenia płynna skrobia traci ciepło wraz z uchodzc par wodn Materiał staje si twardszy mniej plastyczny i traci swoj elastyczno na skutek tworzenia si elu skrobiowego Powstaje niejednorodna porowata struktura o wytrzymałoci zalenej od szybkoci ochładzania produktu [12] Właciwoci ekstrudatu zale roacutewnie od składu chemicznego surowca skrobiowego głoacutewnie proporcji midzy amyloz i amylopektyn oraz od zawartoci lipidoacutew [1 16 23]

Enzymy amylolityczne działaj wyłcznie na skrobi skleikowan [24] W zawiesinach wodnych skrobi hydroliza enzymatyczna zachodzi ju w temp ok 60ndash80ordmC jednak przebiega ona z niewielk szybkoci ze wzgldu na niepełne upłynnienie skrobi ktoacutere wymaga ogrzania do temp powyej 100ordmC najlepiej 140ordmC [22] Badania nad enzymami amylolitycznymi majcymi zastosowanie w przemysłowym przetwoacuterstwie skrobi s obecnie nastawione zaroacutewno na poszukiwanie naturalnych roacutedeł termoodpornych enzymoacutew jak i na modyfikacje ju znanych amylaz poprzez ukierunkowane mutacje lub te chemiczne modyfikacje tych białek [3 20] W literaturze wykazano moliwo obroacutebki hydrotermicznej skrobi z jednoczesnym działaniem enzymoacutew co umoliwiło otrzymanie produktoacutew o ograniczonym zakresie hydrolizy charakteryzujcych si niskim roacutewnowanikiem glukozowym DE [4 7 10 15 25] Osigane to jest dziki kroacutetkiemu działaniu obu czynnikoacutew Parametrami ekstrudera umoliwiajcymi regulacj stopnia hydrolizy skrobi s obroty elementu roboczego regulujce czas hydrolizy oraz temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach [5 9] Dodatkowo duy wpływ na proces ma zawarto wody w surowcu przeznaczonym do ekstruzji oraz termoodporno i ilo uytego enzymu [11] Wykorzystanie ekstruzji jako metody przygotowania skrobi do hydrolizy moe umoliwi uzyskanie maltodekstryn odznaczajcych si nowymi właciwociami reologicznymi i teksturotwoacuterczymi [23]

Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej podczas procesu ekstruzji

50 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Materiał i metody bada

Skrobia ziemniaczana

Substratem uytym do ekstruzji była skrobia ziemniaczana Superior wyprodukowana w Zakładach Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu o zawartoci suchej masy 898

Enzymy

Do bada zastosowano nastpujce preparaty enzymatyczne produkowane przez Novozymes Dania bull Termamyl Supra ndash mieszanina wyjtkowo stabilnych bakteryjnych α-amylaz (4-

glukanohydrolaza-α-14-glukanu) produkowanych przez genetycznie zmodyfikowane szczepy z rodzaju Bacillus Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 120 KNUg a optymalna temp działania 105degC

bull Ban 480 ndash α-amylaza bakteryjna (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Bacillus amyloliquefaciens Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 480 KNUg a optymalna temp działania 85degC

bull Fungamyl 800L α-amylaza grzybowa (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Aspergillus oryzae Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 800 FNUg a temp działania 65degC

Ekstruzja

Ekstruzj skrobi połczon z jednoczesn hydroliz enzymatyczn prowadzono w ekstruderze dwulimakowym ZSK 25 WLE firmy Krupp Werneramp Pfleinderer GMBH Po uwzgldnieniu suchej masy materiał nawilano wod destylowan do odpowiedniej wilgotnoci i mieszano w mieszarce laboratoryjnej w celu ujednolicenia materiału Do wody wprowadzano odmierzon dawk preparatu enzymatycznego Nawilon skrobi z preparatem enzymatycznym ekstrudowano w warunkach przedstawionych w tab 1 Produkt powstały w procesie ekstruzji suszono w temp 60ordmC przez 24 godz w suszarce z obiegiem powietrza a nastpnie mielono do postaci proszku

Oznaczanie DE

Roacutewnowanik glukozowy DE oznaczano metod jodometryczn według PN-78A-74701

Oznaczanie cukroacutew metod HPLC

Zawarto cukroacutew w hydrolizatach oznaczano za pomoc chromatografii cieczowej (HPLC) Wykonano analiz ilociow obecnoci cukroacutew wyszych i cukroacutew zawierajcych od jednego do omiu monomeroacutew Parametry oznaczenia kolumna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 51

Aminex HPX-42A o wymiarach 300 times 78 mm oraz detektor refraktometryczny IR Prdko elucji 06 ml wodymin w temp 70degC Na kolumn jednorazowo nanoszono 20 microl odpowiednio rozcieczonej proacuteby uprzednio przefiltrowanej przez sczki z porami wielkoci 045 microm (Millex HA) w celu usunicia ewentualnych zanieczyszcze

T a b e l a 1

Warianty procesu ekstruzji Variants of the extrusion process

Temperatura Temperature [˚C]

Warianty procesu

Variants of the process

Sekcja 1 Section 1

Sekcja 2 Section 2

Sekcja 3 Section 3

Głowica Die

Szybko limakoacutew [obrmin]

Screw speed [rpm]

Wariant I Variant I

24 110 110 120 85

Wariant II Variant II

24 70 70 50 80

Oznaczanie rozpuszczalnoci ogoacutelnej

Do kolby stokowej o poj 250 ml wsypywano 10 g szklanych perełek dodawano 100 ml wody destylowanej o temp 40degC oraz 64 g produktu Tak przygotowan proacuteb intensywnie mieszano przez 30 min w łani wodnej o temp 60degC Nastpnie 50 ml proacuteby wirowano przez 10 min przy obrotach 210 times g Po odwirowaniu pobierano 5 ml supernatantu i przenoszono do wywaonego naczyka wagowego ze spiralnie zwinitym paskiem bibuły Tak przygotowan proacuteb suszono do stałej masy w temp 100degC Rozpuszczalno ogoacuteln obliczono z roacutewnania

[]100a)w100)(mm(

100)Va)(mm(R

12

13 sdotsdotminusminus

sdotρ+minus=

gdzie m1 ndash masa naczyka z bibuł [g] m2 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem [g] m3 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem po wysuszeniu [g] a ndash nawaka proszku [g] V ndash objto wody w ktoacuterej rozpuszczono proszek [cm3] w ndash wilgotno badanego proszku [] ndash gsto wody [gcm3]

Cinienie osmotyczne

Oznaczania cinienia osmotycznego dokonywano za pomoc osmometru Marcel OS 3000 według zalece producenta Pomiar polega na przechłodzeniu 100 microl proacuteby do temp -10degC wzbudzeniu jej krystalizacji oraz rejestracji i analizie przebiegu

52 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

temperatury w czasie krystalizacji Osmolalno roztworu wyraona w mOsmkg H2O jest miar cinienia osmotycznego

Roacutenicowa kalorymetria skaningowa

Badania charakterystyki kleikowania skrobi w ekstrudowanych preparatach wykonano przy uyciu kalorymetru skaningowego Perkin-Elmer DSC 7 (Perkin-Elmer Co Connecticut USA) Proacutebki sproszkowanego ekstrudatu o masie ok 5 mg umieszczano w aluminiowych naczykach kalorymetrycznych o pojemnoci 20 microl dokładnie waono dodawano dwukrotnie wiksz mas wody od masy preparatu zamykano hermetycznie i pozostawiano na 1 godz w celu nawilenia Nastpnie proacutebki ogrzewano w kalorymetrze w zakresie temp 20ndash100oC z szybkoci wzrostu temperatury 10 Kmin Jako wzorzec odniesienia stosowano puste identyczne naczyko kalorymetryczne Z termogramoacutew kleikowania skrobi wyznaczano temperatur piku Tp oraz entalpi przemiany ∆H (Jg) odniesion do suchej masy proacutebki Dodatkowo w celu poroacutewnawczej oceny stopnia skleikowania skrobi w ekstrudatach wykonano analiz kleikowania natywnej skrobi ziemniaczanej

Analiza statystyczna

Wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 aby wykaza istotno wpływu wilgotnoci skrobi i obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na DE oraz cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew Posłuono si w tym celu programem Statistica 60 Wszystkie eksperymenty wykonano w trzech powtoacuterzeniach

Wyniki i dyskusja

Skrobia ziemniaczana jest najczciej hydrolizowana w reaktorach do maltodekstryn za pomoc dwustopniowej hydrolizy enzymatycznej trwajcej około 73 godz z koniecznoci dwukrotnej regulacji temp z około 95ndash140degC do 60ndash95degC oraz zmiany pH z 65 do 4 [2] Drug powszechnie stosowan metod hydrolizy skrobi ziemniaczanej jest hydroliza kwasowa trwajca około 60 min wymagajca dwukrotnej regulacji temperatury procesu [2] Alternatyw przedstawionych metod moe by ekstruzja skrobi połczona z hydroliz enzymatyczn

Pierwszy etap dowiadcze miał na celu doboacuter warunkoacutew procesu ktoacutere naley zastosowa w procesie hydrolizy enzymatycznej prowadzonej w ekstruderze Ze wzgldu na kroacutetki czas przebywania surowca skrobiowego w ekstruderze wynoszcy od 30 do 60 s i konieczno przeprowadzenia w tym czasie skleikowania skrobi oraz jej hydrolizy uyte enzymy powinny charakteryzowa si odpowiedni odpornoci termiczn i wysok aktywnoci w temperaturze procesu Enzymy inaktywowano termicznie przez podwyszenie temperatury w głowicy ekstrudera

Warunki termiczne procesu dobrano tak aby nie powodowały utraty aktywnoci enzymu w sekcjach roboczych ekstrudera Zastosowano dwa warianty procesu ekstruzji (tab1) Pierwszy w wyszej temperaturze dla enzymoacutew Termamyl S i Ban

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 53

480 L oraz drugi dla enzymu Fungamyl 800L o mniejszej termoodpornoci We wszystkich dowiadczeniach wilgotno skrobi wynosiła 35

Na podstawie bada DSC (tab 2) preparatoacutew skrobi ekstrudowanej bez enzymoacutew stwierdzono e jedynie ekstruzja w wyszej temperaturze umoliwiła pełne skleikowanie skrobi wiadczy o tym brak przemiany kleikowania na termogramach DSC

T a b e l a 2

Temperatura piku przemiany DSC entalpia oraz stopie skleikowania skrobi natywnej i skrobi ekstrudowanej DSC peak transition temperature entalpy and degree of gelatinisation of the native starch and extruded starch

Proacuteba Sample

Temperatura piku przemiany Peak transition temperature

[oC]

Entalpia kleikowania Gelatinisation entalpy

∆H [Jg ss]

Skleikowanie skrobi Starch gelatinisation

[] Skrobia natywna

Native starch 670 120 0

Ekstrudowana w I Extruded v I

brak przemiany no transition

0 100

Ekstrudowana w II Extruded v II

670 93 223

W procesie ekstruzji w niszej temperaturze wykazano e skleikowało zaledwie około 22 skrobi pomimo dłuszego czasu ekstruzji (tab 2) Powysze obserwacje potwierdzaj decydujc rol wody w przebiegu zjawisk kleikowania skrobi Temperaturowy zakres procesu kleikowania a take charakter procesu jest inny gdy skrobia jest nawilona powyej 70 i inny gdy jej wilgotno jest mniejsza ni 35ndash40 [13] W tym drugim zakresie wilgotnoci odpowiadajcym procesom ekstruzji skrobia ulega przemianie interpretowanej jako topnienie krystalitoacutew na zasadzie podobiestwa do stapiania syntetycznych krystalicznych polimeroacutew gdzie ilo rozpuszczalnika decyduje o ich temperaturze topnienia [6]

W kolejnych badaniach sprawdzono czy w wytypowanych warunkach ekstruzji (tab 1) enzymy wykazuj hydrolityczn aktywno Zaroacutewno w przypadku enzymoacutew Termamyl S i Ban 480 L zastosowanych w ekstruzji w wyszej temperaturze jak i pozostałego enzymu uytego w niszej temperaturze stwierdzono wzrost wartoci liczbowej wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi (tab 3) Taka tendencja w przypadku skrobi nie w pełni skleikowanej przy zastosowanych parametrach ekstruzji moe wiadczy e doszło do czciowej

T a b e l a 3

Wskanik DE oraz rozpuszczalno preparatoacutew skrobi otrzymanych w procesie ekstruzji z udziałem enzymoacutew Termamyl S Ban 480L oraz Fungamyl 800L

54 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Dextrose equivalent values and solubility of starch preparations extruded using enzymes Termamyl S Ban 480L and Fungamyl 800L

Enzym Enzyme

Dawka Dose [KNU]

DE Rozpuszczalno

Solubility [] 36 3 901 72 5 903

144 6 937 288 97 945

Termamyl S

720 13 95 2808 5 652 5616 78 738 Ban 480 L

11232 99 806 1840 89 435 4600 97 486 Fungamyl 800 L 7360 124 526

hydrolizy Jednake otrzymane preparaty mogły cechowa si słab rozpuszczalnoci

Rozpuszczalno preparatoacutew rosła wraz ze wzrostem iloci enzymu dodanego do skrobi i wynosiła w przypadku Termamylu S od 901 do 95 Rozpuszczalno ekstrudatoacutew wyprodukowanych z enzymem Ban 480 L wynosiła od 652 do 806 za z enzymem Fungamyl 800 L była najmniejsza (tab 3) Otrzymane wyniki potwierdzaj obserwacje poczynione w przypadku skrobi sago gdzie w wyniku ekstruzji oraz zwikszajcej si dawki enzymu rozpuszczalno wzrosła z 11 (skrobia natywna) do ponad 63 w przypadku ekstrudatoacutew [7]

Oznaczono cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew w celu wstpnego stwierdzenia ewentualnych roacutenic w składzie cukrowym preparatoacutew Wraz ze wzrostem dawki enzymu stwierdzono wzrost wartoci cinienia osmotycznego preparatu ekstrudowanego z enzymem Termamyl S W zalenoci od dawki enzymu wartoci te były nastpujce 36 KNU ndash 1 mOsmkg H2O 72 KNU ndash 2 mOsmkg H2O 144 KNU ndash 7 mOsmkg H2O Wzrost wielkoci tego parametru moe wskazywa na inny skład chemiczny produktoacutew ekstruzji

Po analizie wstpnych wynikoacutew biorc pod uwag rozpuszczalno preparatoacutew i aktywno hydrolityczn enzymoacutew w procesie ekstruzji do dalszych bada wybrano enzymy Termamyl S oraz Ban 480 L We wczeniejszych badaniach wykazano du stabilno enzymoacutew nalecych do grupy Termamyl podczas ekstruzji w temp powyej 100degC [19] Obydwa enzymy cechujce si najwysz termoodpornoci mona było z powodzeniem stosowa w wyszej temperaturze procesu ekstruzji umoliwiajcych skleikowanie skrobi Govinddasamy i wsp [7] w badaniach nad ekstruzj skrobi sago z termostabilnymi amylazami wykazali e w zalenoci od parametroacutew ekstruzji moliwe jest uzyskanie produktoacutew o DE 0-10 podczas gdy w tych samych warunkach ekstruzji bez enzymu warto liczbowa wskanika DE nie przekraczała 15

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 55

Wykorzystujc właciwoci hydrolityczne enzymoacutew Termamyl S i Ban 480L w wysokiej temperaturze procesu podjto si zbadania wpływu wilgotnoci pocztkowej skrobi ziemniaczanej oraz czasu ekstruzji na DE oraz cinienie osmotyczne zachowujc jednakow temperatur procesu i jednakow dawk enzymoacutew we wszystkich wariantach ekstruzji

Temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera ustalono na nastpujcych poziomach sekcja 1 ndash 20oC sekcja 2 ndash 110oC sekcja 3 ndash 110oC głowica 140oC Temperatura głowicy była dobrana tak aby nastpowało zatrzymanie reakcji hydrolizy poprzez denaturacj enzymu

Obroty limakoacutew ekstrudera w kolejnych dowiadczeniach wynosiły 40 50 i 60 obrmin a wilgotno skrobi 32 36 i 40 W przypadku enzymu Termamyl S ilo dodanego preparatu odpowiadała 1044 KNU a enzymu Ban 480 L ze wzgldu na mniejsz termostabilnoc 5616 KNU

Zmiany wielkoci wspoacutełczynnika DE w roacutenych wariantach procesu ekstruzji przedstawiono na rys 1 i rys 2 a cinienia osmotycznego na rys 3 i rys 4 Zroacutenicowanie czasu hydrolizy przez zmian obrotoacutew elementu roboczego ekstrudera miało wpływ na wielko wskanika DE uzyskanych preparatoacutew Znajduje to potwierdzenie w publikowanych badaniach w ktoacuterych stwierdzono e wskanik DE skrobi ekstrudowanej łcznie z enzymem zmniejszał si gdy rosła szybko obrotoacutew limakoacutew ekstrudera [7 15]

Znaczcy wpływ na wielko wskanika DE ekstrudatoacutew miała wilgotno skrobi w czasie ekstruzji Zaroacutewno przy ekstruzji z enzymem Termamyl S jak i Ban 480 L stwierdzono najwysze wartoci DE uzyskanych preparatoacutew przy wilgotnoci skrobi 40 Jednoczenie przy tych samych parametrach procesu wskanik DE preparatu uzyskanego z enzymem Ban 480 L był wyszy od analogicznego uzyskanego z enzymem Termamyl S Wskazuje to na zachowan aktywno hydrolityczn tego enzymu w temperaturze ekstruzji Uzyskane wyniki potwierdzaj dane literaturowe wskazujce e optymalnymi warunkami ekstruzji umoliwiajcymi skuteczne zajcie procesu hydrolizy enzymatycznej skrobi s wysoka wilgotno pocztkowa surowca mała prdko limakoacutew oraz dua dawka enzymu [4 10]

56 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

31

47

2625

45

35

46

1825

0

1

2

3

4

5

6

32 36 40

Wilgotno Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 1 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 1 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained using an enzyme Termamyl S

W celu stwierdzenia ktoacutery z parametroacutew ekstruzji obroty limakoacutew czy

wilgotno skrobi miał wikszy wpływ na badane właciwoci ekstrudatoacutew wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 W przypadku produktu wytworzonego z udziałem enzymu Termamyl S stwierdzono istotny wpływ wilgotnoci skrobi na DE Z kolei zaroacutewno obroty wilgotno skrobi jak i kombinacja tych czynnikoacutew istotnie wpływały na wielko cinienia osmotycznego W przypadku produktu z Ban 480 L zaroacutewno wielko roacutewnowanika DE jak i cinienie osmotyczne zaleały bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 57

53 56

8

43

6

7

5349

7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

32 36 40Wilgotno

Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 2 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na wielko wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 2 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

1112

1314 14

131312

15

0

2

4

6

8

10

12

14

16

32 36 40

Wilgotno []Moisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e

Osm

otic

pre

ssur

e [m

Osm

kg

H2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 3 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 3 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparates obtained with enzyme Termamyl S

58 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

24

28

48

24

28

36

2624

36

0

10

20

30

40

50

32 36 40

WilgotnoMoisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e O

smot

ic p

ress

ure

[mO

smk

gH2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 4 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 4 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

W zwizku z roacutenicami w cinieniu osmotycznym pomidzy wodnymi

roztworami ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S i Ban 480L wykonano analiz chromatograficzn majc na celu ustalenie składu cukrowego produktoacutew (tab 4)

W przypadku ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S stwierdzono e najwiksz grup stanowiły cukry wysze o DP gt 8 a wroacuted cukroacutew niszych oligosacharydy o DP 5ndash8 Podobnie w przypadku ekstrudatoacutew uzyskanych z enzymem Ban 480 L najwiksz grup stanowiły cukry wysze a nastpnie oligosacharydy o DP 5ndash7 Zawarto glukozy była niewielka i wynosiła od 009 do 086 w zalenoci od warunkoacutew ekstruzji Zawarto cukroacutew wyszych rednio 92 wiadczy o wikszym stopniu hydrolizy skrobi ni w przypadku ekstrudatoacutew z enzymem Termamyl S w ktoacuterych zawarto oligosacharydoacutew o DP gt 8 wynosiła rednio 96 Podobny skład cukroacutew obserwowano w przypadku ekstruzji z enzymami innych rodzajoacutew skrobi [7 15] Mona zatem stwierdzi e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia Inny skład oligosacharydoacutew obserwowano w preparacie skrobi sago hydrolizowanej enzymem Termamyl 120L W tym przypadku stwierdzono najwicej cukroacutew o DP2 DP3 i DP6 za zawarto cukroacutew wyszych

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 59

wynosiła około 20 przy DE 8 Wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej skrobi sago rosła take zawarto oligosacharydoacutew o DP 2-6 [7] Takiej jednoznacznej zalenoci nie zaobserwowano w przypadku skrobi ziemniaczanej ekstrudowanej z enzymem Termamyl S i Ban 480 L w biecej pracy Jednake stwierdzono podobnie jak w przypadku ekstruzji skrobi sago z enzymem Termamyl 120 L [7] wzrost stopnia upłynnienia skrobi ziemniaczanej wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej substratu z 32 do 40

T a b e l a 4

Zawarto cukroacutew w preparatach ekstrudowanych z enzymami Termamyl S i Ban 480 L The content of Oligosaccharide in extruded preparations obtained using enzymes Termamyl S and Ban 480 L

Zawarto cukroacutew Oligosaccharide content [] Enzym

Enzyme

Wilgotno Moisture

content []

Obroty limaka [obrmin]

Screw speed [rpm] DP1 DP2 D23 DP4 DP5 DP6 DP7 DP8 DPn

40 0 018 031 022 035 058 072 071 9694

50 0 011 026 019 032 055 07 07 9717 Termamyl S 32

60 0 017 034 026 038 062 077 076 967

40 0 017 033 025 043 066 08 078 9658

50 0 016 03 023 038 058 071 07 9695 Termamyl S 36

60 0 014 028 021 039 058 071 069 9701

40 0 017 03 025 044 057 067 066 9693

50 0 001 028 024 04 05 057 0 9798 Termamyl S 40

60 0 017 031 026 043 06 071 07 9682

40 009 03 056 043 054 114 137 0 9557

50 086 042 071 053 055 139 187 0 9368 Ban 480 L 32

60 008 04 065 05 051 124 168 0 9495

40 012 057 106 071 089 181 197 0 9286

50 012 048 096 066 084 179 194 0 9321 Ban 480 L 36

60 013 045 083 058 083 154 152 0 9412

40 024 13 257 146 204 367 28 0 8592

50 02 097 182 105 153 281 217 0 8946 Ban 480 L 40

60 017 084 158 100 137 284 255 0 8965

Wnioski

1 Prowadzenie procesu ekstruzji w temp powyej 100oC przy wilgotnoci skrobi 35 umoliwia pełne skleikowanie skrobi ziemniaczanej

2 W temperaturze zastosowanej w procesie ekstruzji enzymy Termamyl S Ban 480 L oraz Fungamyl 800L zachowuj aktywno hydrolityczn jednak

60 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

produkty wytworzone z enzymem Fungamyl 800L cechuj si bardzo nisk rozpuszczalnoci

3 DE produktoacutew wytworzonych z udziałem enzymu Termamyl S istotnie zaley od wilgotnoci skrobi ziemniaczanej Cinienie osmotyczne roztworoacutew tych produktoacutew zaley zaroacutewno od obrotoacutew limakoacutew ekstrudera wilgotnoci pocztkowej skrobi jak i kombinacji tych czynnikoacutew

4 W produktach wytworzonych za pomoc enzymu Ban 480 L wielko wyroacutenika DE oraz cinienia osmotycznego zale bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew lmakoacutew ekstrudera

5 W produktach wytworzonych z enzymem Termamyl S oraz Ban 480 L najwiksz grup cukroacutew stanowiły cukry o DP gt 8

6 Zastosowane warunki ekstruzji s wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Praca finansowana ze rodkoacutew KBN jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN021P069913

Literatura

[1] Bhattacharaya M Hanna MA Efects of lipids on the properties of extruded products J Food Sci 1988 53 1230-1231

[2] Bryjak J Enzymatyczna hydroliza skrobi do syropoacutew maltodekstrynowych skrobiowych Cz II Procesy Biotechnologia 1999 1(44) 201-225

[3] Chen H Bakir U Reilly PJ Ford C Increased thermostability of Asn 182 Ala mutant Aspergillus awamori glucoamylase Biotechnol Bioeng 1994 43 101-105

[4] Chouvel H Chay PB Cheftel JC Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in a continuous extrusion-reactor Lebensm Wiss u Technol 1983 16 346-353

[5] Della Valle G Boche Y Colonna P Vergnes B The extrusion behaviour of potato starch Carbohydr Polym 1995 28 255-264

[6] Donovan JW Phase transition in the starch-water system Biopolymers 1979 18 263-275 [7] Govinddasamy S Campanella H Oates C Ezymatic hydrolysis of Sago starch in twin-screw

extruder J Food Engin 1997 32 403-426 [8] Grochowicz J Zawilak K Wpływ roacutenych czynnikoacutew i jakoci surowca na przebieg procesu

ekspandowania i fizyczne cechy ekspandatu Pasze Przem 1997 4 21-30 [9] Guha M Zakiuddin A Bhattacharya S Twin-screw extrusion of rice flour without a die effect of

barrel temperature and screw speed on extrusion and extrudate characteristics J Food Engin 1997 32 251-267

[10] Hakulin S Linko Y Y Linko P Seiler K Seibel W Enzymatic conversion of starch in twin-screw extruder Starch 1983 35 411-414

[11] Huumllya A High moisture food extrusion Inter J Food Sci Technol 1999 34 195-207 [12] Jamroz J Zmiany struktury skrobi ziemniaczanej i mki pszennej podczas ekstruzji Rozprawa

habilitacyjna Wyd AR w Lublinie 1993 [13] Jankowski T Rha CK Differential scanning calorimetry of wheat grain cooking process Starch

1986 38 35-48 [14] Kudła E Tomasik P The modification of starch by high pressure Part I Starch 1992 44 167-173

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 61

[15] Linko YY Vourien H Olku J Linko P The effect of HTST- extrusion on retention of cereal alpha-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch In Food Process Engineering Vol 2 Eds P Linko J Lainkari Elsevier Appl Sci London 1980 pp 210-223

[16] Lovedeep K Narpinder S Navadeep SS Some properties of potatoes and their starches II Morphological thermal and rheological properties of starches Food Chem 2002 79 183-192

[17] Mocicki L Wspoacutełczesne ekstrudery i ekspandery Przegl Zbo Młyn 1994 6 9-11 [18] Obuchowski W Michniewicz J Ekstruzja - moliwoci oddziaływania na cechy produktu Przegl

Zbo Młyn 1993 11 5-11 [19] Roussel L Vieille A Billet I Cheftel J Sequential heat gelatinisation and enzymatic hydrolysis of

corn starch in an extrusion reactor optimisation for a maximum dextrose Lebensm Wiss u Technol 1991 24 449-457

[20] Rudiger A Jorgensen PL Antranikian G Isolation and characterization of a heat-stable pullulanase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei after cloning and expression of its gene in Escherichia coli Appl Environ Microbiol 1995 61 567-575

[21] Senanayake S Clarke B A simplified twin screw co-rotating food extruder design fabrication and testing J Food Engin 1999 40 129-137

[22] Słomiska L Scukrzanie skrobi wybranymi preparatami enzymatycznymi Roczniki AR Rozprawy Naukowe Zeszyt 239 Pozna 1993

[23] mietana Z Szpendowski J Soral-mietana M wigo J Skrobia ziemniaczana ekstruzyjnie modyfikowana Przem Spo 1993 3 13-14

[24] Trzmiel T Właciwoci enzymoacutew i ich zastosowanie Przem Spo 1995 9 338-341 [25] Vasanthan T Yeung J Hoover R Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alpha-

amylase by extrusion cooking Starch 2001 53 616-622 [26] Willett JL Shogren RL Processing and properties of extruded starchpolymer foams Polymer

2002 43 5935-5947

OPTIMIZATION OF THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF POTATO STARCH COMBINED WITH EXTRUSION

S u m m a r y

The objective of this paper was to optimize the process of simultaneous gelatinisation and liquefaction

of potato starch with α-amylases in a co-rotating twin-screw extruder Bacterial α-amylases such as Termamyl S and Ban 480L and fungal α-amylase Fungamyl 800L were used The first step was to determine the process parameters owing to which the gelatinisation of starch was possible The temperature of the barrel sections and the screw speed of the extruder varied and they were controlled while the moisture content of starch was constant and equal to 35 (ww) It was stated that only a temperature higher than 100degC could produce a satisfactory gelatinisation of starch It was also verified whether or not enzymes maintained their hydrolytic activity under the extrusion conditions It was stated an increase in the dextrose equivalent (DE) ensuing parallel to the increasing doses of enzymes added to starch For continuing extrusions two enzymes Termamyl S and Ban 480 L were selected since they showed the highest thermal resistance The impact of the extruderrsquos screw speed (40ndash60 rpm) and of the initial moisture content in starch (32ndash40) on DE and on the osmotic pressure of products under investigations was investigated Additionally chemical composition of these preparations was determined The research performed showed that the conditions applied to carry out extrusion processes were sufficient for a partial hydrolysis of potato starch to occur products and to obtain products with a low DE value

Key words extrusion potato starch enzymatic hydrolysis α-amylase

62 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 63 ndash 70

GRAYNA GOŁUBOWSKA GRAYNA LISISKA

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH

PODCZAS PRODUKCJI FRYTEK

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w

poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej W proacutebach bulw krajanki i frytek oznaczono zawarto substancji pektynowych oraz okrelono tekstur przy uyciu aparatu Instron

Ziemniaki po procesie blanszowania zawierały o 30 mniej pektyn rozpuszczalnych i o 50 wicej protopektyn w poroacutewnaniu z surowcem Zawarto protopektyn we frytkach była trzykrotnie wiksza ni w przerabianych ziemniakach Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio i statystycznie istotnie skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Słowa kluczowe zwizki pektynowe konsystencja bulwy ziemniaka krajanka proces technologiczny

Wstp

Tekstura smaonych produktoacutew ziemniaczanych jest jednym z waniejszych wyroacutenikoacutew ich jakoci Właciwoci teksturalne tych produktoacutew mog by modyfikowane podczas procesu technologicznego ale przede wszystkim zale od składu chemicznego surowca Do produkcji frytek producenci uywaj ziemniakoacutew wytypowanych odmian o odpowiedniej znormalizowanej zawartoci suchej masy skrobi i cukroacutew redukujcych [12] W literaturze naukowej zwraca si uwag take na inne zwizki zawarte w ziemniakach ktoacutere mog mie wpływ na cechy sensoryczne frytek Przykładowo jako zwizki teksturotwoacutercze podaje si obok skrobi polisacharydy nieskrobiowe a zwłaszcza zwizki pektynowe pektyny ogoacutełem protopektyny i pektyny rozpuszczalne [4 15] Wystpuj one w przestrzeniach miedzykomoacuterkowych jako lepiszcze niezdrewniałych cian komoacuterek rolinnych

Dr in G Gołubowska prof dr hab G Lisiska Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademia Rolnicza ul Norwida 25 50-375 Wrocław

64 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

tworzc tzw bdquoblaszk rodkowrdquo W cianie komoacuterkowej tkanki rolinnej frakcja ta odgrywa rol usztywniajc i wzmacniajc [13] Aguilera-Carbo i wsp [1] oraz Andersson i wsp [3] podaj e teksturotwoacutercze właciwoci pektyn wynikaj ze zdolnoci do formowania bdquomostkoacutew wapniowychrdquo pomidzy grupami karboksylowymi pektyn a jonami Ca+ i Mg+ Jony wapnia przy połczeniu ssiadujcych czsteczek pektyn nadaj tkance bardziej stabiln i jdrn struktur zapobiegajc rozpuszczaniu si pektyn zawartych w cianach komoacuterkowych oraz w blaszce rodkowej Szczegoacutelnie przyczyniaj si do tego pektyny o niszym stopniu estryfikacji oraz wiksza zawarto jonoacutew dwuwartociowych Wroacuted grupy zwizkoacutew pektynowych na uwag zasługuje frakcja protopektyn ktoacutera spełnia funkcj cementujc i usztywniajc w blaszce rodkowej a take wykazuje szczegoacuteln zdolno wizania jonoacutew wapnia [3] Mczysta lub mazista konsystencja ugotowanych ziemniakoacutew jest czsto wizana z pcznieniem i kleikowaniem skrobi jak roacutewnie z trwałoci zwizkoacutew pektynowych w cianach komoacuterkowych i w blaszce rodkowej Substancje pektynowe i skrobia zawarte w komoacuterkach oddziaływaj na tekstur w przeciwstawny sposoacuteb Skrobia pczniejc powoduje powikszanie si komoacuterek w wyniku czego nastpuje ich rozdzielenie si natomiast zwizki pektynowe poprzez siły kohezji zapobiegaj temu zjawisku [3]

W literaturze naukowej mało jest danych dotyczcych zmian zawartoci i składu zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach poacutełproduktach i produktach gotowych podczas całego procesu technologicznego produkcji wyroboacutew smaonych czy suszonych Zmiany te mog mie podstawowe znaczenie w kształtowaniu konsystencji kocowego produktu [2 11 16 17]

Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew

Materiał i metody bada

Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek (po około 2 kg kada) z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej frytek Pierwsz proacuteb stanowiły ziemniaki przed obraniem drug ndash ziemniaki po obraniu parowym (cinienie 16 MPa czas 05 min) trzeci ndash ziemniaki po podgrzaniu (20 min w temp 35oC) czwart ndash ziemniaki po pokrojeniu (w hydrokrajalnicy na krajank o przekroju 07 x 07 cm) pit ndash krajanka po I stopniu blanszowania (50 min w temp 72oC) szoacutest ndash krajanka po II stopniu blanszowania (55 min w temp 80oC) sioacutedm ndash krajanka po podsuszeniu (60 min w temp 37oC) oacutesm ndash frytki po I stopniu smaenia (45 s w temp 180oC) i proacuteb dziewit ndash frytki po II stopniu smaenia (3 min w temp 180oC)

Bezporednio po pobraniu proacuteb z linii produkcyjnej oznaczano tekstur ziemniakoacutew przy uyciu aparatu Instron 5544 wspoacutełpracujcego z komputerem wyposaonego w prostoktn przystawk przecinajc Prdko przesuwu głowicy z

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 65

przystawk wynosiła 250 mms-1 Na podstawie pomiaroacutew wyznaczano maksymaln sił (Fmax) potrzebn do przecicia krajanki ziemniaczanej

Zawarto pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych oznaczano metod kolorymetryczn z karbazolem metod opracowan przez McComba i McCready [13] oraz Jaswala [7] a zmodyfikowan w Katedrze Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademii Rolniczej we Wrocławiu [9] po uprzednim utrwaleniu ziemniakoacutew przez liofilizacj Zawarto zwizkoacutew pektynowych wyraano w g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy uyciu programu Statistica 6 stosujc jednoczynnikow analiz wariancji Grupy homogeniczne wyznaczano za pomoc testu Duncana na poziomie istotnoci = 005 W celu okrelenia zalenoci pomidzy konsystencj a zawartoci pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach wyliczano wspoacutełczynniki korelacji na poziomie istotnoci = 005 uwzgldniajc poszczegoacutelne etapy przerobu ich na frytki

Wyniki i dyskusja

Według danych literaturowych [10 15] zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach stanowi rednio około 20 ich suchej masy Protopektyny s liczniejsz frakcj od pektyn rozpuszczalnych i stanowi około 69ndash77 zwizkoacutew pektynowych [11] zawartych w bulwach Andersson i wsp [3] podaj e pektyny stanowi 47-66 masy ciany komoacuterkowej ziemniaka W przeprowadzonym dowiadczeniu (tab 1) zawarto pektyn ogoacutełem w ziemniakach wynosiła 259 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy z czego protopektyny stanowiły 158 g a pektyny rozpuszczalne 101 g Tajner-Czopek [16] podaje rednie zawartoci protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach badanych odmian wynoszce odpowiednio 150 g i 055 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Jednym z pierwszych procesoacutew technologicznych w przetwoacuterstwie ziemniakoacutew na cele spoywcze jest obieranie Kita [10] oraz Garrote i wsp [6] podaj e podczas procesu obierania bulw poszczegoacutelne zwizki polisacharydoacutew nieskrobiowych NSP i lignina ulegaj zmianom ilociowym Kita [10] stwierdziła e po obraniu bulw metod karborundow zawarto sumy NSP i ligniny zmniejszyła si o około 30 z czego straty zwizkoacutew pektynowych wynosiły 24 W przeprowadzonych badaniach ziemniaki były poddane obieraniu parowemu po ktoacuterym zawarto pektyn rozpuszczalnych w bulwach obranych zmniejszyła si o około 15 a roacutewnoczenie zawarto protopektyn zwikszyła si o około 17 (tab 1) Camire i wsp [5] poroacutewnujc zawarto niektoacuterych składnikoacutew w bulwach ziemniaka w zalenoci od sposobu obierania stwierdzili e wiksz zawartoci wglowodanoacutew i nierozpuszczalnych substancji błonnikowych charakteryzowały si ziemniaki po obraniu parowym

T a b e l a 1

66 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w trakcie procesu produkcji frytek Content of pectins substances in potato tubers while French fries are processed

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble

pectins Proacuteby

Samples [g kwasu galakturonowego100g sm]

[g galacturonic acid100g dm] Ziemniaki nieobrane Not peeled potatoes 259a 158a 101b

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes 272ab 186b 086ab

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes 299ab 196b 103b

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes 285ab 209b 076ab

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching 314bc 224c 090ab

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching 311bc 245c 068a

Krajanka po podsuszeniu Dried strips 335c 248c 087ab

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

464d 364d 100b

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

504d 417e 087ab

a b c d ndash roacutenice midzy wartociami rednimi statystycznie istotne a b c d ndash differences between the mean values are statistically significant

Kolejne procesy stosowane w produkcji frytek ndash podgrzewanie bulw oraz bdquohydro-krojenierdquo ziemniakoacutew w słupki nie spowodowały istotnych zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach (tab 1) Po procesie blanszowania istotnie wzrosła natomiast zawarto pektyn ogoacutełem (314 g100 g ss) w krajance ziemniaczanej w stosunku do zawartoci w surowcu w tym głoacutewnie protopektyn (245 g100 g ss) Powodem tego wzrostu było wymycie z krajanki zwizkoacutew rozpuszczalnych co spowodowało podwyszenie zawartoci zwizkoacutew nierozpuszczalnych w suchej masie ziemniaka Najwiksz zawarto protopektyn podczas produkcji frytek oznaczono we frytkach po I i II stopniu smaenia 260 i 417 g100 g ss Zawarto pektyn ogoacutełem po procesach smaenia wynosiła 464 i 504 g100 g ss W procesie smaenia nastpowało dalsze wymycie substancji rozpuszczalnych zawartych w krajance Zawarto pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach w trakcie całego procesu produkcji frytek kształtowała si na podobnym poziomie jak w surowcu i wynosiła od 07 do 1g kwasu galakturonowego100 g ss Jedynie po II stopniu blanszowania zawarto pektyn

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 67

w krajance uległa zmniejszeniu o około 20 w stosunku do surowca Według Thed i Phillinsa [18] powodem wzrostu zawartoci protopektyn w ziemniakach podczas procesoacutew termicznych moe by przemiana rozpuszczalnych zwizkoacutew pektynowych w zwizki nierozpuszczalne

T a b e l a 2 Wspoacutełczynniki korelacji [r] pomidzy konsystencj ziemniakoacutew a zawartoci pektyn w trakcie procesu produkcji frytek Coefficients of a correlation between the texture of potatoes and the content of pectins while processing French fries

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble pectins Proacuteby

Samples Wspoacutełczynnik korelacji [r] Correlation coefficient [r]

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes

077 - -

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes

068 - 065

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes

061 - -

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching

- - 067

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching

- - -

Krajanka po podsuszeniu Dried strips

- - -

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

086 075 088

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

063 071 -

nie stwierdzono korelacji no correlation was found korelacja statystycznie istotna a statistically significant correlation

Na rys 1 przedstawiono wyniki zmian konsystencji ziemniakoacutew [N] w trakcie

procesu produkcji frytek Ziemniaki surowe tzn bulwy po obraniu po podgrzaniu oraz po pokrojeniu charakteryzowały si znacznie twardsz konsystencj (rednio 33 N) w poroacutewnaniu z krajank po I i II blanszowaniu i podsuszaniu (rednio 24 N) Warto siły Fmax podczas okrelania tekstury frytek po I i II stopniu smaenia zmniejszyła si i wynosiła odpowiednio 102 i 128 N

68 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Według Anderssona i wsp [3] procesy termiczne (blanszowanie smaenie) obok innych funkcji maj za zadanie kształtowa tekstur produktu przy czym jako najwaniejsze teksturotwoacutercze składniki ziemniaka wymieniaj oni zawarto skrobi zwizkoacutew pektynowych substancji mineralnych i aktywno enzymoacutew pektynolitycznych Teksturotwoacutercze znaczenie pektyn podkrelaj take inni autorzy na przykład przy okreleniu konsystencji marchwi [8] czy ziemniakoacutew gotowanych [4 7]

W tab 2 przedstawiono wspoacutełczynniki korelacji pomidzy tekstur (N) a zawartoci pektyn rozpuszczalnych protopektyn i pektyn ogoacutełem Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Nie stwierdzono korelacji pomidzy tekstur a zawartoci analizowanych frakcji w krajance po II stopniu blanszowania i po podsuszeniu Tekstura bulw po podgrzaniu krajanki po I stopniu blanszowania i po I stopniu smaenia zaleała od zawartoci pektyn rozpuszczalnych Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była w wysokim stopniu skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Wnioski

1 Zawarto protopektyn w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zwikszyła si o 20 po procesie blanszowania o 50 i po procesie smaenia o 150 w stosunku do zawartoci w surowcu jako rezultat wymycia czci substancji rozpuszczalnych ziemniaka

2 Zawarto pektyn rozpuszczalnych w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zmniejszyła si o 15 i po blanszowaniu o 30 w stosunku do zawartoci w surowcu

3 Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn

4 Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio skorelowana z zawartoci pektyn ogoacutełem i protopektyn

Literatura [1] Aguilera-Carboacute A Montantildeez JC Anzalduacutea-Morales A de la Luz Reyes M Contreras-Esquivel J

Aguilar CN Improvement of color and limpness of fried potatoes by in situ pectinesterase activation Eur Food Res Technol 1999 210 49-52

[2] Alvarez MD Canet W Optimization of stepwise blanching of frozen-thawed potato tissues (cv Monalisa) Eur Food Res Technol 1999 210 102-108

[3] Andersson A Gekas V Lind I Oliveira F Oste R Effect of preheating on potato texture Crit Rev Food Sci Nutr 1994 34 229- 251

[4] Burton WG The potato (3 ed) Longman Scientific and Technical J Wiley and Sons Inc New York 1989

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 69

[5] Camire ME Violette D Dougherty MP McLaughlin MA Potato peel dietary fiber composition effects of peeling and extrusion cooking processes J Agricult Food Chem 1997 45 1404-1408

[6] Garrote RL Silva RE Bertone RA Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes J Food Eng 2000 45 67-76

[7] Jaswal AS Pectic substances and the texture of French fried potato Amer Potato J 1969 46 168-173

[8] Kato N Terakoto A Fuchigami M Pectic substance degradation and texture of carrots as affected by pressurization J Food Sci 1997 2 359-363

[9] Kita A Tajner-Czopek A Lisiska G Oznaczenie pektyn i protopektyn w bulwach ziemniaka Mat XXVIII Sesji Nauk KTiCH PAN bdquoPostpy w Technologii i Chemii ywnocirdquo Gdask 1997 s 282-283

[10] Kita A The influence of potato chemical composition on crisp texture Food Chem 2002 76 173-179

[11] Lisiska G Leszczyski W Potato Science and Technology Elsevier Applied Science London 1989

[12] Lisiska G Czynniki surowcowe i technologiczne kształtujce jako przetworoacutew ziemniaczanych Mat Konferencji rdquoZiemniak spoywczy i przemysłowy oraz jego przetwarzanierdquo AR Wrocław Polanica Zdroacutej 2000 s 51-57

[13] McComb EA McCready RM Colorimertic determination of pectic substance Anal Chem 1952 24 1630-1632

[14] Sikorski Z Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT Warszawa 1994 [15] Tajner-Czopek A Kita A Rytel E Gołubowska G Zawarto polisacharydoacutew nieskrobiowych i

ligniny w bulwach ziemniaka o roacutenej długoci okresu wegetacyjnego Zesz Probl Post Nauk Rol 2003 489 291-299

[16] Tajner-Czopek A The changes of pectin substances concentration in potatoes and French fries and the effect of those substances on the texture of the final product NahrungFood 2003 47 4 228-231

[17] Talburt WF Smith O Potato Processing (4 ed) AVI Van Nostrand Reinhold Com New York 1987

[18] Thed ST Phillips RD Changes of dietary fiber and starch composition of processed potato products during domestic cooking Food Chem 1995 52 301-307

CHANGES IN THE CONTENT OF PECTIC SUBSTANCES AND IN TEXTURE OF POTATOES DURING THE PRODUCTION OF FRENCH FRIES

S u m m a r y

The objective of the study was to determine changes in pectic substances contained in potato tubers at

several stages of the production of French fries as well as texture-forming effects of these compounds The samples studied in the laboratory were potato tubers strips and French fries French fries were obtained from nine posts within one production line An Instron apparatus was applied to determine contents of pectic substances in the samples of potato tubers strips and French fries as well as their textures

After blanching the content of waterndashsoluble pectins in potatoes was by 30 lower whereas the content of protopectins ndash by 50 higher than in the raw material The content of protopectins in French fries was three times as high as in potatoes processed At the most stages of the potato processing their texture

70 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

depended on the content of pectins The texture of semi-fried and ready-made French fries was positively and statistically significantly correlated with the content of protopectin (r = 071) and total proteins (r = 063)

Key words pectic substances texture potato tubers strips French fries

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD

WARUNKOacuteW PROPAGACJI

S t r e s z c z e n i e Oceniono przydatność technologiczną zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych namnaża-

nych w mleku odtłuszczonym oraz w dwoacutech roacuteżnych podłożach wzrostowych w temp 24 i 30oC Badano wpływ rodzaju podłoża oraz temperatury inkubacji na liczebność bakterii fermentacji mlekowej z uwzględnieniem udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany

Przydatność technologiczną zakwasoacutew oceniano dwuetapowo Poroacutewnano zawartość diacetylu i CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu badanych zakwasoacutew Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery po 4 i 6 tygodniach dojrzewania poddano ocenie senso-rycznej

Zastosowanie podłoży wzrostowych umożliwiło ndash zwłaszcza przy inkubacji w temp 24oC ndash otrzyma-nie zakwasoacutew o większej liczebności bakterii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany a w konsekwencji większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej Sery wypro-dukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z badanych podłoży charakteryzowały się korzystniejszym sma-kiem i zapachem (wyraźnie orzechowy) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyproduko-wane z zakwasem namnażanym w mleku odtłuszczonym

Słowa kluczowe zakwasy mezofilne szczepy fermentujące cytryniany diacetyl CO2 jakość sensorycz-na ser gouda

Wstęp

W kształtowaniu cech sensorycznych produktoacutew mleczarskich takich jak sery podpuszczkowe i twarogowe masło śmietana oraz napoje fermentowane szczegoacutelną rolę odgrywają kultury Lactobacillus lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp fermentujące oproacutecz laktozy roacutewnież cytryniany z wytworzeniem diacetylu aceto-iny aldehydu octowego i CO2 [7 15] Podczas propagacji w mleku szczepy fermentu-

Prof dr hab G Cichosz prof dr hab J Szpendowski mgr inż M Kosek Katedra Kształtowania Bez-pieczeństwa Żywności Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul Heweliusza 1 10-724 Olsztyn

72 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

jące cytryniany charakteryzują się zroacuteżnicowanymi szybkościami wzrostu i zmienną aktywnością biochemiczną

Szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis metabolizują cytryniany do szcza-wianu i octanu Powstały szczawian pod wpływem dehydrogenazy szczawianowej ulega przemianie w pirogronian ktoacutery po dekarboksylacji tworzy tzw aktywny alde-hyd tj kompleks aldehyd octowy ndash TPP Aktywny aldehyd po reakcji z acetylo-CoA przekształcany jest do diacetylu Enzymy rozszczepiające cytryniany mogą działać dopiero po obniżeniu pH do wartości 55 stąd maksymalna synteza diacetylu i acetoi-ny ma miejsce podczas fazy logarytmicznego wzrostu bakterii Dzięki represji syntezy reduktazy diacetylu i acetoiny cytrynianem wymienione związki karbonylowe kumu-lowane są w środowisku osiągając maksymalny poziom bezpośrednio przed wykorzy-staniem cytrynianoacutew po czym następuje szybka redukcja diacetylu a u większości szczepoacutew także acetoiny [ 6 20]

W odroacuteżnieniu od kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis szczepy Leucono-stoc sp metabolizują cytryniany z opoacuteźnieniem W hodowlach prowadzonych w śro-dowisku o wartości pH ok 70 nie kumulują diacetylu i acetoiny produkują natomiast octan Po zakwaszeniu środowiska do pH poniżej 55 większość szczepoacutew z rodzaju Leuconostoc sp syntetyzuje zaroacutewno diacetyl jak też acetoinę przy czym stężenie acetoiny w hodowlach bakterii mlekowych wykorzystujących cytryniany jest zawsze wyższe od poziomu diacetylu Prawdopodobnie wynika to z uwarunkowań energe-tycznych tj ograniczonej zdolności bakterii do syntezy acetylo-CoA związku uczest-niczącego wyłącznie w tworzeniu diacetylu [19 21]

Maksymalne stężenie diacetylu i acetoiny w hodowlach kultur Leuconostoc sp obserwuje się przy pH 43 Jednakże acetoina oraz 23-butandiol syntetyzowany za-roacutewno przez szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis jak i Leuconostoc sp ndash nie stanowią komponentoacutew aromatu produktoacutew mleczarskich Intensywność aromatu tj stężenie przede wszystkim diacetylu zależy w pewnym stopniu od dostępu tlenu [3]

W formowaniu cech sensorycznych istotna jest roacutewnież proporcja diacetylu i aldehydu octowego ndash optimum występuje przy 4-krotnie wyższym stężeniu diacetylu niż aldehydu octowego Dzięki redukcji aldehydu octowego do etanolu bakterie z ro-dzaju Leuconostoc skutecznie zapobiegają kumulowaniu aldehydu w produktach mle-czarskich [17 23] Wzrost zawartości diacetylu w zakwasach można osiągnąć poprzez podwyższenie zawartości sm do ok 12ndash15 [11] Zwiększona zawartość sm jest roacutewnoznaczna z większą koncentracją cytrynianoacutew stymulujących wzrost i aktywność biochemiczną szczepoacutew syntetyzujących związki aromatu

Hugenholtz i wsp [8] dowiedli że szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis mogą rosnąć w podłożu z cytrynianem jako jedynym żroacutedłem energii Maksymalną szybkość wzrostu obserwowano przy pH 62 do 55 i koncentracji cytrynianoacutew ok 20 mM ndash co odpowiada optimum działania permeazy cytrynianowej Mechanizm genero-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 73

wania energii z cytrynianoacutew przez L lactis ssp lactis var diacetylactis jest elektro-chemiczny jednak ATP formowany jest powoli i w minimalnych ilościach w odroacuteżnieniu od energii generowanej z laktozy [19]

W badaniach Libudzisz i wsp [16] udowodniono że szybkość wzrostu kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis w podłożu APLC i EPLC wynosiła od 039 do 060h-1 w hodowlach bez neutralizacji Większość badanych szczepoacutew wyraźnie rea-gowała większą dynamiką wzrostu w hodowlach neutralizowanych (074 do 092h-1) co świadczy o dużej wrażliwości na końcowy produkt metabolizmu jakim jest kwas mlekowy

Poroacutewnując szybkość wzrostu w podłożach APLC i EPLC [ 12 ] z rezultatami badań Hugenholtza i wsp[8] w ktoacuterych jedynym źroacutedłem węgla był cytrynian można stwierdzić że kultury L lactis ssp lactis var diacetylactis charakteryzują się wysokim powinowactwem do laktozy Dowodem tego jest kilkakrotnie wyższa dynamika wzro-stu w podłożach zawierających laktozę w poroacutewnaniu z szybkością wzrostu w obecności wyłącznie cytrynianoacutew

Przedstawione powyżej roacuteżnice w składzie produktoacutew fermentacji laktozy i cytrynianoacutew są bardzo często powodem braku stabilności cech biochemicznych za-kwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych Natomiast zroacuteżnicowane szybkości wzrostu homo- i heterofermentatywnych paciorkowcoacutew mlekowych są przyczyną bra-ku stabilności międzyszczepowej zakwasoacutew mleczarskich [2 7 16]

Brak stabilności cech biochemicznych mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych uwarunkowany jest genetycznie bowiem poza DNA chromosomalnym kodującym prawie 90 informacji genetycznej geny bardzo często zlokalizowane są w DNA plazmidowym [14] Istotne z technologicznego punktu widzenia cechy genetyczne mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych są kodowane w DNA plazmidowym nie chromosomalnym stąd często spotykany w praktyce brak stabilności zdolności fer-mentacji laktozy i galaktozy aktywności aromatotwoacuterczej i peptydolitycznej fagoo-porności oraz zdolności syntezy i oporności na bakteriocyny [14] Mutacje prowadzące do powstania Lac- i Prt- szczepoacutew mogą mieć miejsce podczas pasażowania kultur w mleku zwłaszcza przy nieprzestrzeganiu reżimoacutew temperatury Roacutewnież w długotrwa-łych hodowlach ciągłych i poacutełciągłych komoacuterki bakterii są nieuchronnie przedmiotem mutacji [12]

W związku z powyższym za celowe uznano podjęcie badań nad zastosowaniem do propagacji zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych podłoży zawierają-cych niezbędne składniki pokarmowe jako źroacutedło węgla zaroacutewno laktozę jak i cytry-niany stymulujące wzrost szczepoacutew L Lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp a także sole buforujące neutralizujące kwas mlekowy [22]

Celem podjętych badań było określenie wpływu dwoacutech podłoży (roacuteżnych producentoacutew) oraz temperatury inku-

74 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

bacji na liczbę bakterii mlekowych oraz odsetek szczepoacutew fermentujących cytry-niany

poroacutewnanie aktywności gazotwoacuterczej (ilości CO2) otrzymanych zakwasoacutew poroacutewnanie stabilności biochemicznej zakwasoacutew namnażanych w podłożach oraz

mleku odtłuszczonym bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przechowywania w temp 4oC

ocena przydatności technologicznej zakwasoacutew poprzez poroacutewnanie liczby bakterii mlekowych z uwzględnieniem szczepoacutew fermentujących cytryniany ilości diace-tylu i CO2 w mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52

poroacutewnanie jakości sensorycznej sera gouda wyprodukowanego z zakwasami namnażanymi w podłożach i mleku regenerowanym

Materiał i metody badań

W doświadczeniu zastosowano skoncentrowaną głęboko mrożoną szczepionkę mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych (86805) typu BD Badaną szczepionkę nam-nażano w dwoacutech podłożach o roacuteżnej zawartości soli buforujących (produkcji Marschall oraz Systems Bio-industrie) oraz w regenerowanym mleku odtłuszczonym Podłoża regenerowano do zawartości 6 sm pasteryzowano w temp 95oC przez 30 min Roacutewnież odtłuszczone mleko regenerowane do zawartości 10 s m pasteryzowano jw

Mleko regenerowane oraz podłoża zaszczepiano inokulum w ilości 001 a na-stępnie inkubowano w temp 24 i 30oC do osiągnięcia odpowiedniej kwasowości tj pH 52 ndash w podłożu A pH 48 ndash w podłożu B oraz pH 46 ndash w mleku

Otrzymane zakwasy poddano ocenie pod względem liczby bakterii mlekowych oraz udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany [9] aktywności aromatotwoacuterczej ndash oznaczanie zawartości diacetylu metodą Piena [4] stabilności biochemicznej poprzez poroacutewnanie aktywności zakwasoacutew bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przecho-wywania w temp 4oC [2] przydatności technologicznej w wyrobie seroacutew typu holen-derskiego

W oznaczeniach mikrobiologicznych stosowano podłoże Nickelsa-Leesmenta [9] Analizy wykonywano w trzech powtoacuterzeniach z 3 rozcieńczeń

W ocenie stabilności biochemicznej zakwasoacutew zastosowano zmodyfikowaną me-todę Ellikera [2] Do dwoacutech części mleka pasteryzowanego o temp 30oC dodawano jedną część badanego zakwasu Bezpośrednio po zaszczepieniu oraz po 2 h inkubacji w temp 30oC oznaczano kwasowość Przyrosty kwasowości przeliczano na 100 cm3 i wyrażano w oSH

Oceniając przydatność technologiczną zakwasoacutew prowadzono ukwaszanie (w temp 30oC) mleka pasteryzowanego do uzyskania pH 52 (podobnie jak w przypadku

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 75

seroacutew typu holenderskiego) Stosowano 1 dodatek zakwasu do mleka W ukwaszonym mleku oznaczano liczbę bakterii mlekowych liczbę szczepoacutew

fermentujących cytryniany (metody jw) zawartość diacetylu (metodą jw) zawartość CO2 z wykorzystaniem rurek dyfuzyjnych (prod Dragerwerk Aktioengesselschaft)

Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery produkowano w warunkach przemysłowych zgodnie z instrukcją technologiczną sto-sując 1 dodatek zakwasu Po 4 i 6 tygodniach dojrzewania sery poddawano ocenie sensorycznej z uwzględnieniem następujących wyroacuteżnikoacutew jakości wygląd zewnętrz-ny barwa konsystencja oczkowanie smak i zapach Ocenę sensoryczną seroacutew meto-dą opisową wg IDF Standard 99C [10] przeprowadził 6-osobowy zespoacuteł

Wyniki i dyskusja

Liczba bakterii fermentacji mlekowej (BFM) w badanych zakwasach zależna była od warunkoacutew namnażania Największą liczbę BFM stwierdzono w zakwasach z podło-ży namnażanych w temp 30oC (tab 1) Podczas inkubacji w temp 24oC uzyskiwano zakwasy o mniejszej liczbie BFM ale większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany (396 w podłożu A oraz 341 w podłożu B) prawdopodobnie dzięki wydłużeniu ndash średnio o 2ndash25 h ndash czasu trwania fermentacji Zdecydowanie najmniej-szą liczbę bakterii mlekowych a jednocześnie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermen-tujących cytryniany stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Czynnikiem ograniczającym wzrost BFM był deficyt odpowiednich substratoacutew a także kwas mle-kowy Podczas wzrostu w mleku w momencie osiągnięcia pH 46 fermentacja mleko-wa została zahamowana

Poprzez związanie wytwarzanego kwasu mlekowego przez sole buforujące moż-liwe jest utrzymanie pH na odpowiednio wysokim poziomie tj pH 52 w podłożu A oraz pH 48 w podłożu B a tym samym wzrost BFM do liczniejszej populacji Konse-kwencją składu chemicznego podłoży tj dodatku cytrynianoacutew i odpowiednich stymu-latoroacutew wzrostu była także zdecydowanie większa liczba szczepoacutew fermentujących cytryniany Odzwierciedleniem zmiennych proporcji między szczepami fermentujący-mi cytryniany a pozostałymi szczepami była zroacuteżnicowana zawartość diacetylu w ba-danych zakwasach Zaobserwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany (rys 1) Największą zawartością diacetylu cha-rakteryzowały się zakwasy namnażane w podłożu A Najmniejszą z kolei zawartość diacetylu (mniejszą niż 50 średniej ze wszystkich zakwasoacutew z podłoży) stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Jednocześnie w zakwasach inkubowanych w temp 24oC stwierdzono większą ilość diacetylu Podczas inkubacji w optymalnej tem-peraturze wzrostu bakterii tj 30oC ma miejsce redukcja diacetylu (optimum tempera-tury działania reduktazy acetoiny) [13 16]

76 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

Roacutewnie istotne jak w zakwasach są proporcje między szczepami fermentującymi i niefermentującymi cytryniany w mleku kotłowym z ich dodatkiem W mleku z do-datkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożach stwierdzono większą liczbę bakterii mlekowych ogoacutełem niż w mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w mleku Za-leżność ta dotyczyła zaroacutewno zakwasoacutew namnażanych w temp 24 jak i 30oC (tab 1) Dodatek zakwasu namnażanego w mleku w temp 24oC zapewniał w mleku kotłowym liczbę BFM roacutewną 82108 jtkcm3 Stosowanie pozostałych zakwasoacutew zapewniało w mleku kotłowym liczbę bakterii mlekowych rzędu 109 jtkcm3

0

0 5

1

1 5

2

2 5

3

3 5

Za kw as z pod łoż a A

(pH 5 2 )

Zakw a s z p od łoż a B

(p H 4 8 )

Za kw a s z m le ka

(pH 4 6 )

Dia

cety

l [m

gdm

3]

tem p 24degCtem p 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Dia

cety

l [m

gd

m3 ]

Rys 1 Zawartość diacetylu w zakwasach otrzymanych w podłożach A i B oraz w mleku Fig 1 Content of diacetyl in starters propagated in medium A B and in milk

Największy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany (268) stwierdzono w mleku z dodatkiem zakwasu namnażanego w podłożu B w temp 24oC W mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożu A odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany był mniejszy i wynosił odpowiednio 25 i 22 Zdecydowanie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany stwierdzono w mleku z dodatkiem za-kwasoacutew do propagacji ktoacuterych zastosowano mleko regenerowane Konsekwencją inkubacji mleka po zaszczepieniu zakwasem w temp 30oC oraz kroacutetszego czasu ukwa-szania (tylko do pH 52) była mniejsza liczba BFM oraz mniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany w mleku kotłowym w poroacutewnaniu z odpowiednimi zakwa-sami (tab 1)

Podobnie jak w badanych zakwasach (rys 1) roacutewnież w mleku kotłowym zaob-serwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentują-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 77

cych cytryniany Największą zawartość diacetylu w mleku kotłowym zapewniały za-kwasy namnażne w podłożu B nieznacznie mniejszą ndash w podłożu A najmniejszą zaś zakwasy namnażane w mleku w temp 30oC Stosowanie zakwasoacutew namnażanych w podłożach A i B zapewnia w mleku kotłowym średnio o 60 większą zawartość diace-tylu niż stosowanie zakwasoacutew namnażanych w mleku (rys 2)

T

a b

e l

a 1

W

pływ

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i na

licz

bę b

akte

rii f

erm

enta

cji m

leko

wej

ora

z ud

ział

szc

zepoacute

w f

erm

entu

jacy

ch c

ytry

nian

y

Eff

ect o

f th

e pr

opag

atio

n co

ndit

ions

on

the

num

ber

of la

ctic

aci

d ba

cter

ia a

nd th

e pe

rcen

tage

of

citr

ate-

ferm

enti

ng s

trai

ns

Podłoże

ndash

kwas

owość

zakw

asu

Med

ium

ndash

acid

ity

of

the

star

ters

[p

H]

Tem

p

inku

bacj

i T

emp

of

the

incu

bati

on

[degC

]

Lic

zba

bakt

erii

w

zakw

asac

h [j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e st

arte

r [c

fuc

m3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Per

cen

t rat

e of

the

bact

eria

that

fer

men

t ci

trat

es

[]

Lic

zba

bakt

erii

w m

leku

[j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e m

ilk

[cfu

cm

3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Shar

e of

the

bact

eria

that

fe

rmen

t cit

rate

s[

]

Ogoacutełe

m

Tot

al

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

iany

F

erm

enti

ng

citr

ates

Ogoacutełe

mT

otal

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

ian

Fer

men

ting

ci

trat

es

A -

52

24

4

4x10

9 1

5 x1

09 34

1

14x

109

35

x108

250

30

5

6x10

9 1

6 x1

09 28

6

20

x109

44

x108

220

B -

48

24

5

8x10

9 2

3 x1

09 39

6

28

x109

75

x108

268

30

6

9x10

9 2

2 x1

09 31

9

31

x109

73

x108

235

Mle

ko -

46

24

1

4x10

9 2

9 x1

08 20

7

82

x108

77

x107

94

30

24x

109

41

x108

171

1

2 x1

099

7 x1

07 8

1

78 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

0

05

1

15

2

25

3

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża B (pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dia

cety

l [m

gdm

3]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Rys 2 Zawartość diacetylu w mleku ukwaszonym do pH 52 ndash zakwasmi pochodzącymi z podłoży A i

B oraz z mleka Fig 2 Content of diacetyl in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and B and

from the milk

W mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu ocenianych wcze-śniej zakwasoacutew oznaczano roacutewnież zawartość CO2 Zaobserwowano analogiczne jak w przypadku diacetylu zależności tj największą ilość CO2 w mleku z zakwasami z podłoża B (niezależnie od temperatury propagacji zakwasu) i najmniejszą ilość CO2 w mleku z zakwasami namnażanymi w mleku regenerowanym (rys 3)

02468

101214

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża

(pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dw

utle

nek

węg

la [

v v

h]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A Starter from medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża BStarter from medium B (pH 48)

Zakwas z mlekaStarter from

milk (pH 46)

Dw

utl

enek

węg

la

Car

bon

dio

xid

e [

v v

h]

Rys 3 Zawartość CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 zakwasami z podłoża A B i z mleka Fig 3 Content of carbon dioxide in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and

B and from the milk

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 79

Relatywnie wysoka zdolność syntezy diacetylu oraz wysoka aktywność gazo-twoacutercza zakwasoacutew namnażanych w podłożach koreluje z liczbą szczepoacutew fermentują-cych cytryniany Wskazuje także na prawdopodobnie wyższy odsetek szczepoacutew Leu-conostoc sp w zakwasach z podłoży W odroacuteżnieniu od szczepoacutew L lactis ssp lactis var diacetylactis kultury Leuconostoc sp wytwarzają CO2 w wyniku fermentacji za-roacutewno cytrynianoacutew jak i laktozy [6 18 23]

T a b e l a 2 Wpływ warunkoacutew propagacji na stabilność biochemiczną zakwasoacutew Effect of the propagation conditions on biochemical stability of starters

Podłoże ndash kwaso-wość zakwasu

Medium ndashacidity of the starter

[pH]

Temperatura inkubacji

Temperature of the incubation

[degC]

Przyrosty kwasowości mleka z zakwasem Acidity Increments of the milk containing a starter [degSH]

Zakwas świeży Fresh starter

Zakwas przechowywany (24 h temp 4degC)

Stored starter (24 h temp 4degC)

A ndash 52 24 105 105 30 100 100

B ndash 48 24 110 110 30 105 105

Mleko ndash 46 24 100 70 30 95 65

Istotną pod względem technologicznym cechą zakwasoacutew mezofilnych pacior-

kowcoacutew mlekowych jest stabilność podczas (koniecznego niekiedy) przechowywania zakwasoacutew Badane zakwasy bezpośrednio po inkubacji charakteryzowały się bardzo wysoką aktywnością (10degSH) wyjątkiem był zakwas namnażany w mleku w temp 30degC (90degSH) (tab 2) Przyrost kwasowości mleka z zakwasem o 10degSH (zmodyfi-kowana proacuteba Ellikera) wskazuje na bardzo dobrą jakość zakwasu [2] Roacutewnież po 24 h inkubacji aktywność zakwasoacutew namnażanych w podłożach była bardzo wysoka i pozostawała na niezmienionym poziomie Natomiast zakwasy namnażane w mleku mimo natychmiastowego schłodzenia do temp 4degC (po osiągnięciu pH 46) charakte-ryzowały się znacznie niższą (o ponad 30) aktywnością kwaszącą po 24 h przecho-wywania (tab 2)

Sery wyprodukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z podłoży A i B każdorazowo charakteryzowały się korzystniejszym smakiem i zapachem (wyraźnie orzechowym) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyprodukowane z zakwasem nam-nażanym w odtłuszczonym mleku regenerowanym Poza tym nie stwierdzono zroacuteżni-cowania w zakresie wyglądu barwy ani konsystencji seroacutew wyprodukowanych z za-stosowaniem badanych zakwasoacutew (tab 3) Degradacja parakazeiny do niskocząstecz-kowych peptydoacutew i wolnych aminokwasoacutew w większym stopniu zależna jest od

T a

b e

l a

3

Jakość

sen

sory

czna

ser

oacutew g

ouda

w z

ależ

nośc

i od

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i zak

was

u

Sen

sory

qua

lity

of

Gou

da c

hess

es d

epen

ding

on

the

star

ter

prop

agat

ion

cond

itio

ns

Zak

was

S

tart

er

Cza

s do

jrze

wan

ia [

tyg]

T

ime

of

ripe

ning

[w

eeks

]

Wyg

ląd

zew

nętr

zny

Fin

ish

and

appe

aran

ce

Bar

wa

Col

our

Str

uktu

ra

Tex

ture

S

mak

owit

ość

F

lavo

ur

Ocz

kow

anie

E

yes

Kon

syst

encj

a C

onsi

sten

cy

Zap

ach

Aro

-m

a Sm

ak

Tas

te

Podłoże

A

Med

ium

A

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne n

ieli

czne

roacutew

nom

iern

e fi

ne n

ot n

umer

ous

equ

ally

sp

read

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty

łago

dny

pure

mil

d

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ=

3mm

ty

pica

l re

gula

r φ=

3mm

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pure

sw

eet

Podłoże

B

Med

ium

B

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne d

osyć

licz

ne n

iere

gu-

larn

e

fine

qui

te n

umer

ous

irre

gula

r

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty ł

agod

-ny

pu

re m

ild

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ =

3 m

m

typi

cal

regu

lar φ =

3 m

m

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pu

re s

wee

t

Mle

ko

Mil

k

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

niel

iczn

e d

robn

e n

ieks

ztał

tne

not n

umer

ous

fin

e ir

regu

lar

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

lekk

o kw

aśny

ni

eczy

sty

slig

htly

aci

d

impu

re

kwaś

ny n

ie-

czys

ty

acid

im

pure

6 ni

elic

zne

dro

bne

nie

kszt

ałtn

e no

t num

erou

s s

mal

l ir

regu

lar

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

el

asti

c te

nder

re

gula

r

łago

dny

lekk

o pr

zejr

zały

m

ild

sli

ghtl

y ov

erri

pene

d

lekk

o pi

kant

-ny

nie

czys

ty

slig

htly

piq

u-an

t im

pure

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 81

liczby niepochodzących z zakwasu pałeczek mlekowych niż od liczby kultur zakwasu [5] Jednakże oczkowanie oraz zapach seroacutew typu holenderskiego determinowane są liczbą oraz aktywnością dodawanych z zakwasem szczepoacutew fermentujących cytrynia-ny Można zatem stwierdzić że orzechowy zapach oraz liczniejsze bardziej kształtne oczka w badanych serach wyprodukowanych z zakwasami z podłoży były konsekwen-cją większego odsetka szczepoacutew fermentujących cytryniany a tym samym większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej tych zakwasoacutew

Wnioski

1 Wszystkie badane czynniki (podłoże wzrostowe temperatura inkubacji końcowe pH) determinowały aktywność biochemiczną zakwasoacutew

2 Zastosowanie podłoży umożliwia otrzymywanie zakwasoacutew o większej liczbie bak-terii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cy-tryniany w poroacutewnaniu z zakwasami namnażanymi w mleku

3 Inkubacja zakwasoacutew w temp 24oC zapewnia większy odsetek szczepoacutew fermentu-jących cytryniany niż inkubacja w temp 30oC

4 Zakwasy namnażane w podłożach (w odroacuteżnieniu od zakwasoacutew namnażanych w mleku) charakteryzowały się wysoką i stabilną aktywnością kwaszącą podczas przechowywania

5 Konsekwencją większej liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany była większa zawartość diacetylu w zakwasach z podłoży oraz większa zawartość zaroacutewno dia-cetylu jak też CO2 w mleku kotłowym po ukwaszeniu do pH 52

6 Sery gouda wyprodukowane z zakwasami z podłoży charakteryzowały się znacz-nie lepszą jakością sensoryczną (zdecydowanie lepsze oczkowanie wyraźny orze-chowy zapach) niż sery w ktoacuterych technologii zastosowano zakwas namnażany w mleku regenerowanym

Literatura

[1] Bacterial Nomenclature Up-To-Date Information Centre for European Culture Collections (ICECC)

1993 Braunnschweig [2] Bielecka M Derejska-Benedict K Wzrost i aktywność kultur zakwasoacutew podczas prowadzenia na

mleku świeżym Mat II Sesji Nauk Postęp w technologii technice i organizacji przemysłu mleczar-skiego Olsztyn 1984 s 228-229

[3] Boumerdassi H Monnet C Desmazeaud M Corrieu G Effect of citrate on production of diacetyl and acetoin by Lactococcus lactis ssp lactis CNRZ 483 cultivated in the presence of oxygen J Dai-ry Sci 1997 80 634-639

[4] Case RA Bradley RL Wiliams RR Chemical and physical methods In Standards Methods for the Examination of Dairy Products edGH Richardson American Public Health Association Wash-ington 1985 pp 327-394

82 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

[5] Cichosz G Zalecka A Lenkiewicz M The influence of streptococci and lactobacilli on proteolysis in gouda cheese Milchwiss 2003 58 (56) 297-300

[6] Cogan T M Jordan K N Metabolism of Leuconostoc bacteria J Dairy Sci 1994 77 2704-2709

[7] Hugenholtz J Citrate metabolism in lactic acid bacteria FEMS Microbiol Rev 1993 12 165-178 [8] Hugenholtz J Perdon L Abee T Growth and energy generation by Lacococcus lactis subsp lactis

biovar diacetylactis during citrate metabolism Appl Environ Microbiol 1993 59 (12) 4216-4222 [9] IDF Standard 149 1991 Lactic acid starters Standard of identity [10] IDF Standard 99C 1997 Sensory evaluation of dairy products by scoring Preference [11] Kisza J Panfil-Kuncewicz H Charakterystyka zakwasoacutew mleczarskich na mleku o podwyższonej

zawartości suchej masy Acta Acad Agricult Tech Olst Technologia Alimentorum 1989 23 15-24

[12] Kornacki K Nowe generacje kultur starterowych w rozwoju technologii żywności Biuletyn Infor-macyjny Biolacta-Texel 1997 4 16-18

[13] Levata-Jovanovic M Sandine W E Citrate utilization and diacetyl production by various strain of Leuconostoc mesenteroides ssp cremoris J Dairy Sci 1996 79 1928-1935

[14] Libudzisz Z Genetyczne determinanty metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej Biotechnologia 1992 2 66-79

[15] Libudzisz Z Tworzenie związkoacutew aromatu przez bakterie fermentacji mlekowej W Bakterie fer-mentacji mlekowej Wyd Politechniki Łoacutedzkiej 1998 s 110-121

[16] Libudzisz Z Galewska E Citrate metabolism in Lactococcus lactis subsplactis var diacetylactis strains Die Nahrung 1991 35 (6) 611-618

[17] Liu SO Asmundson RV Holland R Crow VI Acetaldehyde metabolism by Leuconostoc me-senteroides subsp cremoris under stress conditions Int Dairy J 1997 175-183

[18] Martley FG Crow VL Open texture in cheese the contributions of gas production by microorga-nisms and cheese manufacturing practices J Dairy Res 1996 63 489-507

[19] Marty-Teysset C Posthuma C Lolkema JS Schmitt P Divies C Konings WN Proton motive force generation by citrolactic fermentation in Leuconostoc mesenteroides J Bacteriol 1996 178 2178-2185

[20] Monnet C Schmitt P Divies C Diacetyl production in milk by an a-acetolactic accumulating strain of Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetylactis J Dairy Sci 1994 77 2916-2921

[21] Oberman H Klasyfikacja bakterii mlekowych W Bakterie fermentacji mlekowej Wyd Politechni-ki Łoacutedzkiej 1998 s 7-25

[22] Rybka J Fetliński A Podłoża do przygotowania zakwasoacutew roboczych Przegl Mlecz 1995 5 134-136

[23] Vedamuthu ER The dairy Leuconostoc use in dairy products J Dairy Sci 1994 77 2725-2730

THE TECHNOLOGICAL USEFULNESS OF MESOPHILIC LACTIC STREPTOCOCCI

STARTERS DEPENDING ON THE PROPAGATION CONDITIONS

S u m m a r y

The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters propagated in skimmed milk

and in two different growth media at 24 and 30oC was evaluated The effect of medium type and incuba-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 83

tion temperatures on the number of lactic acid bacteria were studied including the percentage rate of the citrate-fermenting bacteria

The evaluation of the startersrsquo technological usefulness comprised two phases There were compared contents of diacetyl and of CO2 in milk that was acidified to pH 52 using experimental starters Starters that propagated at 24oC were used to produce Gouda cheese After a 4 and 6 week ripening period senso-ry properties of the cheese were evaluated

Owing to the growth media used it was possible especially when the incubation took place at 24oC to obtain starters with higher numbers of lactic acid bacteria and a higher percentage of citrate-fermenting bacteria consequently the aroma- and gas-forming activity of the starters was higher too Cheeses pro-duced with starters which propagated on the experimental media had a more advantageous flavour and smell (a clearly nutty smell) and a significantly better eye structure than cheeses produced with a starter propagated on skimmed milk

Key words mesophilic starters citrate-fermenting strains diacetyl CO2 sensory quality Gouda cheese

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 84 ndash 96

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH

S t r e s z c z e n i e Przeprowadzono studia poroacutewnawcze nad moliwoci zastpienia w badaniach adhezji bakterii

mlekowych modelu kultury komoacuterek nabłonka jelitowego innymi uproszczonymi modelami Badano przyczepno bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 oraz Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 do membran wykonanych z alginianu karagenu elatyny kolagenu szkła polistyrenu i karboksymetylocelulozy

Zaobserwowano najwikszy stopie przyczepnoci bakterii probiotycznych do membran wykonanych z karboksymetylocelulozy i kolagenu W wikszoci wariantoacutew dowiadcze liczba przyczepionych komoacuterek bakteryjnych wzrastała wraz ze wzrostem czasu ich kontaktu z powierzchni stał Wykazano take roacutenice w przyczepnoci komoacuterek do hydroeli o roacutenych steniach Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e stopie adhezji bakterii probiotycznych do roacutenych powierzchni organicznych i nieorganicznych jest cech zalen od szczepu mikroorganizmu aden z prostych modeli adhezyjnych zastosowanych w tej pracy nie charakteryzował si adhezyjnoci poroacutewnywaln z komoacuterkami nabłonka jelitowego Caco-2 i HT-29 stosowanego obecnie jako głoacutewny model in vitro do bada adhezji bakterii probiotycznych

Słowa kluczowe adhezja Lactobacillus alginian karagen kolagen karboksymetyloceluloza

Wstp

Zdolnoci adhezyjne bakterii probiotycznych s uwaane za jedn z najbardziej podanych cech tych drobnoustrojoacutew gdy warunkuj one długotrwałe ich przebywanie w przewodzie pokarmowym człowieka i tym samym przedłuony wpływ na jego zdrowie Dzieje si tak nawet woacutewczas gdy adhezja bakterii ma charakter przejciowy i nie koczy si trwał kolonizacj jelit [19 21] Z tego powodu badania nad zdolnociami adhezyjnymi bakterii obok bada nad ich przeywalnoci

Dr in K Czaczyk dr in A Olejnik mgr in P Miał prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 85

w rodowisku o niskim pH oraz w obecnoci oacutełci i enzymoacutew trawiennych stanowi podstawowy etap w pracach naukowych z tej dziedziny [1 4 5 22]

Najczciej stosowanym modelem do bada adhezji bakterii s jednowarstwowe kultury nabłonka jelitowego in vitro szczegoacutelnie linii komoacuterkowych Caco-2 i HT-29 Kultury nabłonkowe mimo e s biologicznie najbardziej zblione do nabłonka jelitowego in vivo trudno uzna za łatwy model badawczy Ich hodowla wymaga specjalistycznej aparatury jest długotrwała i bardzo kosztowna [4 22] Std od dawna poszukiwane s modele ktoacutere cechuje prostota i niskie koszty bada a przy tym moliwie wiernie imitujce adhezj w przewodzie pokarmowym Zagadnieniom zwizanym z adhezj mikroorganizmoacutew do roacutenorodnych powierzchni powicono bogate pimiennictwo naukowe [2 6 14 18] W tym kontekcie mona wymieni badania nad adhezj drobnoustrojoacutew do powierzchni zboacutew skoacutery implantoacutew osadu czynnego gleby urzdze inynieryjnych opakowa produktoacutew spoywczych i wielu innych Cz zjawisk zwizanych z adhezj mikroorganizmoacutew do ciał stałych naley uzna za zjawisko niekorzystne (korozja mikrobiologiczna skaenie powierzchni kontaktujcych si z ywnoci zakaenia szpitalne) natomiast cz mona uzna za zjawisko podane (kolonizacja jelit fermentacja ywnoci i pasz udział mikroorganizmoacutew w tworzeniu proacutechnicy w glebie) [6 9 12]

Adhezj w sensie biologicznym nazywa si trwałe i nieodwracalne połczenie si komoacuterki drobnoustroju z powierzchni ciała stałego Pierwsz teori zastosowan do wytłumaczenia interakcji wystpujcych w procesie adhezji bakterii była teoria DLVO ktoacuterej nazwa pochodzi od pierwszych liter nazwisk jej autoroacutew (Derjaguin Landau Verwey Overbeek) [10] Teoria ta była pierwotnie sformułowana do wyjanienia adhezji koloidoacutew i dopiero poacuteniej adaptowana do opisu adhezji mikroorganizmoacutew Teoria ta wskazuje na kluczow rol dwoacutech rodzajoacutew oddziaływa przycigajcych sił van der Waalsa oraz odpychajcych sił elektrostatycznych zwizanych z podwoacutejn warstw elektronow wokoacuteł komoacuterki Siły te działaj na dystansie od 1 do 50 nm i decyduj o zblieniu komoacuterek do powierzchni ciał stałych na tyle blisko aby powstały wizania chemiczne trwale łczce oba obiekty Całkowita wolna energia interakcji midzy komoacuterk a powierzchni ciała stałego jest wypadkow obu sił i decyduje ona o moliwoci zblienia komoacuterki bakteryjnej do ciała stałego Najwiksze przyciganie wystpuje w obszarze tzw pierwszego minimum energetycznego ktoacutere wystpuje na bardzo małej odległoci od ciała stałego rzdu 1 nm Minimum to jest oddzielone od drugiego minimum energetycznego obszarem dodatniej energii ktoacutera odpowiada za odpychanie komoacuterki od obiektu Pokonanie tego niekorzystnego obszaru zaley w duym stopniu od kształtu komoacuterek Im maj one mniejszy promie w miejscu styku obu powierzchni tym łatwiej pokona komoacuterce bakteryjnej siły odpychania i przej z drugiego do pierwszego obszaru minimum energetycznego Oznacza to faworyzowanie w procesach adhezji komoacuterek o kształtach wydłuonych oraz majcych wydłuone struktury powierzchniowe takie jak fimbrie i rzski [11 13] Wobec powyszego mona uzna e komoacuterki pałeczek bakterii kwasu mlekowego maj kształt ułatwiajcy

86 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

zblienie do powierzchni ciała stałego Podobne znaczenie maj nieroacutewnoci na powierzchni ciała stałego ndash ciała szorstkie o nieregularnej powierzchni s szybciej zasiedlane przez bakterie ni ciała o powierzchni gładkiej [6 9]

Teoria DLVO nie uwzgldnia interakcji wystpujcych na rednich odległociach S to głoacutewnie siły zwizane z ruchami Browna oraz interakcje hydrofobowe Te ostatnie maj szczegoacutelnie due znaczenie w rodowisku wodnym Van Oss [24] zaproponował uogoacutelnion teori rozszerzajc teori DLVO o brakujce oddziaływania na rednich odległociach (teoria ta jest znana pod nazw XDLVO [3])

Obok wymienionych interakcji istotn rol w adhezji komoacuterek do powierzchni ciała stałego odgrywaj wydzieliny komoacuterkowe o charakterze polimeroacutew Składaj si one z polisacharydoacutew glikoprotein liposacharydoacutew i kwasoacutew uronowych [8 15] Tworz swoist otoczk polimerow ktoacutera bardzo czsto utrudnia fizyczne zblienie komoacuterki do ciała stałego [3 23] Właciwoci takie maj niektoacutere gatunki drobnoustrojoacutew z rodzaju Lactobacillus Znane s jednak liczne przypadki w ktoacuterych glikokaliks otaczajcy komoacuterk (np Pseudomonas fluorescens) wrcz ułatwia jej bdquozakotwiczenierdquo na powierzchni ciała stałego

W połczeniu komoacuterki bakteryjnej z powierzchni danego ciała bior udział swoiste substancje chemiczne zwane adhezynami W warunkach naturalnych panujcych w przewodzie pokarmowym adhezyny bakteryjne łcz si swoicie z receptorami znajdujcymi si na powierzchni enterocytoacutew jelitowych oraz w luzie jelitowym [22] Receptory te zawieraj zwykle w swej strukturze wglowodany Adhezyny maj charakter białkowy i najobficiej wystpuj na powierzchni organelli ruchowych (fimbrie) oraz w warstwach powierzchniowych cian komoacuterkowych [7 12 17] Istotn rol w adhezji odgrywaj take składniki cian komoacuterkowych takie jak peptydoglikan lub mureina Warstwa mureiny moe by otoczona cile ułoonymi czsteczkami białka a w jej wielowarstwow struktur wplecione s wielocukry majce ładunek elektryczny i kwasy tejchojowe W cianie wielu bakterii gramdodatnich s te czsteczki kwasoacutew lipotejchojowych zakotwiczone czci lipidow w błonie cytoplazmatycznej lec pod murein Uwaa si e bakterie z rodzaju Lactobacillus mog przylega do powierzchni ciał stałych za porednictwem struktur powierzchniowych zawierajcych kwasy tejchojowe i lipotejchojowe zwizane z peptydoglikanem ciany komoacuterkowej [13 20 22]

Proces adhezji mikroorganizmoacutew do powierzchni stałych przebiega w sposoacuteb wielostopniowy Pierwszy etap poprzedzajcy właciw adhezj drobnoustrojoacutew stanowi przyłczanie si substancji organicznych i nieorganicznych do miejsc obdarzonych ładunkiem elektrycznym S to roacutene grupy polarne lub jony metali wystpujcych na powierzchni ciała stałego Gromadzenie si substancji organicznych tworzy swoisty gradient pokarmowy skoncentrowany przy powierzchni ciała stałego co stwarza dogodne warunki do rozwoju bakterii i w konsekwencji sprzyja adhezji bakterii i tworzeniu biofilmu [23 24]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 87

Celem niniejszej pracy było poszukiwanie prostego modelu do bada nad adhezj bakterii probiotycznych w przewodzie pokarmowym człowieka W tym celu przeprowadzono badania nad adhezj komoacuterek trzech znanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do powierzchni roacutenych ciał stałych i poroacutewnano j z adhezj tych samych mikroorganizmoacutew do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Materiał i metody bada

Mikroorganizmy

W badaniach zastosowano trzy szczepy bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 i Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 Bakterie hodowano w warunkach wzgldnie beztlenowych na poywce MRS w temp 30ordmC przez 20 h Do bada nad adhezj wykorzystano komoacuterki z logarytmicznej fazy wzrostu po ich odwirowaniu (5000 g 10 min)

Komoacuterki nabłonkowe i metoda ich hodowli

Komoacuterki nabłonka jelitowego linii Caco-2 (ATTC HTB 37) hodowano w poywce DMEM (Dulbeccorsquos modified Eagle medium Sigma) wzbogaconej w 20 płodow surowic bydlc (FBS Gibco BRL) inaktywowan termicznie (56oC 30 min) 1 zestaw aminokwasoacutew endogennych 100X (NEAA Sigma) i 50 mg l-1 gentamycyny (Gibco BRL) Komoacuterki nabłonka jelitowego linii HT-29 (ATTC HTB 38) hodowano w poywce bezsurowiczej wzbogaconej w 10 dodatek płodowej surowicy bydlcej W trakcie hodowli poywk wymieniano na wie co drugi dzie Hodowl komoacuterek Caco-2 prowadzono przez 21 dni a HT-29 przez 10 dni w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych (Nunc) w temp 370C w atmosferze 5 CO2 i 95 powietrza Eksperymenty prowadzono w trzech powtoacuterzeniach

Przygotowanie powierzchni stałych

1 Płytki polistyrenowe firmy Becton Dickinson and Company (Multiwelltrade) pakowane sterylnie stosowano bezporednio bez dodatkowej obroacutebki wstpnej

2 Mikroskopowe szkiełka nakrywkowe wykonane ze szkła borosilikatowego odtłuszczano przez gotowanie z dodatkiem mydła szarego przez 1 h przepłukiwano kilkakrotnie wod destylowan moczono w roztworze 01 N NaOH przez 24 h ponownie przepłukiwano wod destylowan po czym moczono w 002 fosforanie troacutejsodowym przez 24 h przepłukiwano wod [16] i umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

3 Karagen (Sigma) przygotowywano w formie 1 2 i 3 roztworoacutew ktoacuterymi zalano dołki płytki polistyrenowej uzyskujc jednolit powierzchni elu karagenowego do bada nad adhezj

4 Alginian (Sigma) przygotowano przez wprowadzenie 05 i 1 roztworoacutew alginianu sodowego do dołkoacutew płytki polistyrenowej i zestalenie ich do postaci

88 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

elu poprzez zalanie 4 roztworem chlorku wapnia Nadmiar roztworu wapnia usuwano a powierzchnie przemywano jałow wod destylowan

5 Kolagen (Millicell-PCF Millipore) naniesiony na membran poliwglanow umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

6 Karboksymetyloceluloz (Millicell-CM Millipore) stosowano w formie krkoacutew umieszczonych w dołkach płytki polistyrenowej

7 elatyna (Sigma) była przygotowana w formie 5 i 10 roztworoacutew ktoacutere w temp 37 i 20oC zachowały form lepkiej cieczy bez widocznego elowania

Test na adhezj bakterii do ciał stałych

Ciała stałe i hydroele umieszczano w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych i zalewano zawiesin komoacuterek bakteryjnych o gstoci 1sdot106 jtkml pozostawiajc je w temp 37oC przez 1 2 i 8 h W celu ograniczenia zakae zewntrznych płytki pokrywano parafilmem Po czasie inkubacji dołki przemywano dwukrotnie 2 ml buforu PBS i dokonywano liczenia przyczepionych komoacuterek W tym celu powierzchni wraz z drobnoustrojami wybarwiano oranem akrydyny (001) przez 2 min i przemywano wod destylowan Bakterie przyczepione do badanej powierzchni liczono z 10 poacutel widzenia za pomoc mikroskopu fluoroscencyjnego (CARL-ZEISS Axiovert 200 Niemcy)

Test na adhezj bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Komoacuterki bakteryjne hodowane w poywce MRS wirowano (5000 g 10 min) dwukrotnie przemywano buforem PBS (pH = 72) i rozcieczano do gstoci populacji 1sdot106 jtkcm3 w poywce DMEM bez dodatku antybiotyku Do kadego dołka w płytce do kultur tkankowych dodawano 1 ml zawiesiny bakteryjnej 21-dniowa kultura Caco-2 i 10-dniowa kultura HT-29 wyhodowane w dołkach 6-dołkowej płytki były dwukrotnie przemywana buforem PBS Do kadego z dołkoacutew w płytce dodawano 1 ml inoculum bakteryjnego i płytk inkubowano w warunkach beztlenowych w temp 37ordmC przez 1h Nastpnie usuwano poywk DMEM i monowarstw enterocytoacutew przemywano trzykrotnie buforem PBS w celu usunicia niezwizanych bakterii Po ostatnim przemyciu komoacuterki Caco-2 zostały delikatnie odklejone przez trypsynizacj i odwirowane oraz poddane działaniu 1 Triton X-100 przez 5 min w celu przeprowadzenia lizy komoacuterek enterocytoacutew Bakterie przyczepione do enterocytoacutew były oznaczane metod płytkow po odpowiednim dziesitnym rozcieczeniu Hodowl bakterii prowadzono w warunkach wzgldnie beztlenowych na podłou MRS w temp 30ordmC

Wyniki i dyskusja

W przedstawionej pracy zbadano adhezj bakterii probiotycznych do powierzchni ciał stałych takich jak hydroele typu alginian karagen elatyna kolagen oraz szkło

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 89

polistyren i karboksymetyloceluloza Stopie adhezji bakterii kwasu mlekowego oceniano na podstawie liczebnoci komoacuterek bakteryjnych przyczepionych do 1 cm2 powierzchni po 1 2 i 8 h inkubacji Okrelono take stopie adhezji badanych szczepoacutew bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni polistyrenu i szkła

W pierwszym etapie bada okrelono moliwoci adhezji dwudziestogodzinnej hodowli komoacuterek Lactobacillus casei Lactobacillus acidophilus oraz Lactobacillus rhamnosus do powierzchni polistyrenu i szkła Uzyskane wyniki zamieszczono w tab 1

Wyniki dowiadcze wskazuj jednoznacznie e badane szczepy bakterii mlekowych nie wykazały adhezji do powierzchni polistyrenu Roacutewnie adhezja do szkła borosilikatowego została oceniona jako bardzo mała Komoacuterki L casei w ogoacutele nie przyłczyły si do powierzchni szkła a pozostałe dwa szczepy wykazały adhezj rzdu 13ndash26 komoacuterekcm2

T a b e l a 1 Adhezja bakterii do powierzchni polistyrenu i szkła Bacterial adhesion to polystyrene and glass surfaces

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Polistyren Polystyrene

Szkło Glass

L casei Shirota 0 0 L acidophilus LC1 0 26 (plusmn 7) L rhamnosus GG 0 13 (plusmn 3)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation Podobne badania prowadzili Boonaert i wsp [5] ktoacuterzy testowali zdolnoci

adhezyjne bakterii Lactococcus lactis do powierzchni polistyrenu i szkła Autorzy ci wykazali e adhezja tych bakterii kształtowała si na poziomie 106 jtkcm2 a decydujcy wpływ na zjawisko miała faza wzrostu mikroorganizmoacutew (wiksza w fazie stacjonarnej w poroacutewnaniu do logarytmicznej fazy wzrostu) W naszych badaniach w ogoacutele nie stwierdzono przyczepnoci badanych szczepoacutew Lactobacillus do tego materiału W przypadku adhezji bakterii L lactis do szkła nie obserwowano ju zalenoci zwizanej z wiekiem populacji bakteryjnej Autorzy ci wskazali take na niekorzystny wpływ przemywania komoacuterek buforem PBS wynikajcy z ekstrakcji białek i kwasoacutew nukleinowych W rezultacie dochodziło do lizy czci komoacuterek bakteryjnych Zagadnienie to wymaga jednak wyjanienia gdy PBS jest powszechnie stosowany do przemywania komoacuterek bakteryjnych szczegoacutelnie przy wykorzystaniu nabłonkowych kultur komoacuterkowych W pracy tej zwroacutecono take uwag na istotn

90 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

rol w adhezji metabolitoacutew wydzielanych przez komoacuterki czego nie uwzgldnia model DLVO [3] Naley podkreli take e adhezja L lactis do szkła była mniejsza ni do polistyrenu Flint i wsp [9] okrelili wydajno adhezji bakterii Streptococcus thermophilus do szkła na poziomie 107 jtkcm2 i była ona wiksza ni do roacutenych rodzajoacutew stali kwasoodpornych Studia nad adhezj omiu szczepoacutew bakterii nalecych do rodzajoacutew Escherichia Burkholderia Pseudomonas i Bacillus do szkła borosilikonowego wykazały e wydajno adhezji wynosiła 105ndash107 jtkcm2 [14]

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni membrany karboksymetylocelulozowej kolagenu i elatyny

W kolejnym etapie dowiadcze okrelono adhezj badanych mikroorganizmoacutew do powierzchni membrany wykonanej z karboksymetylocelulozy lub z kolagenu Kontakt bakterii z obu powierzchniami trwał 1 h Wyniki tych bada przedstawiono w tab 2

Uzyskane dane wskazuj e wszystkie trzy badane szczepy probiotyczne wykazały zdolno do przyczepienia si zaroacutewno do karboksymetylocelulozy jak i do kolagenu Poroacutewnujc obie powierzchnie naley stwierdzi e adhezja do karboksymetylocelulozy była zdecydowanie wiksza ni do kolagenu Obserwacja ta dotyczyła szczegoacutelnie L rhamnosus GG gdy przyczepno tych bakterii do karboksymetylocelulozy była 25-krotnie wiksza od przyczepnoci do kolagenu W przypadku L casei Shirota roacutenica była 10-krotna Najmniejsz przyczepno do kolagenu wykazał szczep L acidophilus Wiksza przyczepno bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy moe by tłumaczona wiksz porowatoci jego powierzchni Ciekawe badania nad adhezj bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus prowadzili Aleljun i wsp [1] Przetestowali oni przyczepno ponad stu szczepoacutew bakteryjnych do kolagenu typu I i wykazali ze zdolno t wykazało ok 75 badanych szczepoacutew w tym roacutewnie szczepy nalece do gatunkoacutew L casei L acidophilus i L rhamnosus Autorzy ci wskazali take na zaleno midzy właciwociami adhezyjnymi a wiekiem kultury u niektoacuterych szczepoacutew Maksimum przyczepnoci obserwowali we wczesnej fazie stacjonarnej Nieznaczny wpływ na adhezj bakterii miała take poywka hodowlana i jej pH Autorzy ci zwracaj uwag na powszechn zdolno pałeczek mlekowych do adhezji do kolagenu co jest cech inwazyjnych szczepoacutew bakterii chorobotwoacuterczych Zwracaj oni przy tym uwag na fakt e badane przez nich szczepy nie przyczepiały si do fibronektyny

T a b e l a 2 Adhezja bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy i kolagenu Bacterial adhesion to carboxymethylcellulose and collagen surfaces

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 91

Karboksymetyloceluloza Carboxymethylcellulose

Kolagen Collagen

L casei Shirota 12568 (plusmn 1756) 1211 (plusmn 98) L acidophilus LC1 4764 (plusmn 1430) 737 (plusmn 56) L rhamnosus GG 36953 (plusmn 4680) 1474 (plusmn 102)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Proacuteba przeprowadzenia dowiadcze nad adhezj bakterii do elatyny nie powiodła si z uwagi na trudnoci w uzyskaniu struktury elowej w temperaturze 20ordmC i 37ordmC

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu karagenowego

Dogodn powierzchni do adhezji bakterii mog by obok kolagenu take inne hydroele W zwizku z tym w pracy przebadano zdolno bakterii mlekowych do zasiedlania karagenu W badaniach tych uwzgldniono roacuteny czas ekspozycji oraz roacuten gsto hydroelu Wyniki tych dowiadcze przedstawiono w tab 3

Przyczepno badanych szczepoacutew bakterii do karagenu naley oceni jako mał rzdu 2-4 cykli logarytmicznych w przeliczeniu na 1 cm2 Odnosi si to szczegoacutelnie do adhezji szczepoacutew L acidophilus LC1 i L rhamnosus GG do 1 elu karagenowego Wyniki bada wskazuj jednak e du rol w adhezji odgrywa czas kontaktu bakterii z zasiedlan powierzchni oraz gsto stosowanego elu Przy zastosowaniu 1 karagenu w pierwszych dwoacutech godzinach ekspozycji liczba przyczepionych bakterii była podobna jednak po 8 h obserwowano znaczcy wzrost adhezji

Wraz ze wzrostem gstoci elu wyrany był wzrost liczby przyczepionych bakterii Podobn zaleno odnotowano w stosunku do czasu ekspozycji gdy wydłuenie kontaktu bakterii z powierzchni karagenu zwikszyło liczb zwizanych z ni komoacuterek Do wynikoacutew tych naley jednak podej z pewn ostronoci bowiem zwikszenie liczebnoci bakterii na powierzchni karagenu po 8 h inkubacji moe by wynikiem rozmnaania si bakterii ktoacutere przyczepiły si do tej powierzchni w pocztkowym okresie Sugeruje to brak roacutenic w adhezji do 1 elu midzy 1 i 2 h ekspozycji jednake wyniki uzyskane przy zasiedlaniu 3 elu wydaj si tej hipotezie zaprzecza gdy roacutenice w liczbie zwizanych komoacuterek miedzy 1 a 8 h ekspozycji s bardzo małe

T a b e l a 3

Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni karagenu The effect of gel concentration and exposure time on the bacterial adhesion to a carrageenan surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

92 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

1 h 2 h 8 h

1 karagen

1 carrageenan L casei Shirota 145 (plusmn 12) 146 (plusmn 15) 711 (plusmn 68)

L acidophilus LC1 33 (plusmn 5) 39 (plusmn 7) 375 (plusmn 31) L rhamnosus GG 26 (plusmn 4) 26 (plusmn 3) 230 (plusmn 19)

2 karagen

2 carrageenan L casei Shirota 439 (plusmn 40) 684 (plusmn 59) 1684 (plusmn 113)

L acidophilus LC1 592 (plusmn 43) 948 (plusmn 102) 1263 (plusmn 120) L rhamnosus GG 355 (plusmn 32) 1250 (plusmn 94) 1559 (plusmn 126)

3 karagen

3 carrageenan L casei Shirota 1440 (plusmn 105) 1487 (plusmn 100) 1531 (plusmn 150)

L acidophilus LC1 853 (plusmn 62) 1238 (plusmn 109) 2171(plusmn 113) L rhamnosus GG 753 (plusmn 33) 1341 (plusmn 110) 2421 (plusmn 201)

(plusmn) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu alginianowego

Drugim badanym hydroelem rolinnym był alginian Dowiadczenia objły dwie zmienne stenie alginianu oraz czas ekspozycji W przypadku alginianu zalenoci nie były tak jednokierunkowe jak to miało miejsce w przypadku karagenu niemniej odnotowano wiele podobiestw W zdecydowanej wikszoci przypadkoacutew zwikszenie stenia alginianu z 05 do 1 spowodowało zwikszenie liczby bakterii ktoacutere uległy adhezji (tab 4)

Wpływ czasu ekspozycji na adhezj bakterii był ju bardziej złoony Na ogoacuteł obserwowano zwikszenie adhezji w drugiej godzinie ekspozycji natomiast po 8 h liczba przyłczonych komoacuterek wyranie si zmniejszała i to wielokrotnie Trudno wskaza przyczyn tego zjawiska albowiem w literaturze nie ma informacji o szkodliwym działaniu alginianu na komoacuterki bakteryjne a polimer ten jest powszechnie uywany jako nonik do immobilizacji mikroorganizmoacutew Mona jedynie przypuszcza e pewn rol w osłabieniu adhezji mogła odgrywa translokacja jonoacutew dwuwartociowych wapnia i magnezu z powierzchni kontaktu w głb hydroelu Jony te s odpowiedzialne za stabilizacj struktury elowej alginianu

T a b e l a 4 Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni alginianu The effect of gel concentration and time exposition on the bacterial adhesion to an alginate surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 93

1 h 2 h 8 h 05 alginian 05 alginate

L casei Shirota 172 (plusmn 10) 407 (plusmn 38) 58 (plusmn 7) L acidophilus LC1 692 (plusmn 41) 809 (plusmn 74) 53 (plusmn 5) L rhamnosus GG 245 (plusmn 21) 602 (plusmn 53) 87 (plusmn 4)

1 alginian 1 alginate L casei Shirota 222 (plusmn 21) 505 (plusmn 51) 305 (plusmn 30)

L acidophilus LC1 689 (plusmn 39) 739 (plusmn 62) 192 (plusmn 18) L rhamnosus GG 499 (plusmn 27) 405 (plusmn 38) 226 (plusmn 20)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Pomimo odmiennej charakterystyki morfologicznej i funkcjonalnej obu linii komoacuterkowych przeprowadzone dowiadczenia wykazały e przyczepno bakterii do badanych tkanek jest zbliona (tab 5) Najwiksze zroacutenicowanie wykazał szczep L

T a b e l a 5 Adhezja bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego Bacterial adhesion to intestinal epithelial cells

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni nabłonka (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to intestinal epithelial cells (after 1h)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Caco-2 HT-29 L casei Shirota 4328 (plusmn 1500) 3490 (plusmn 750)

L acidophilus LC1 10427 (plusmn 1600) 10680 (plusmn 2510) L rhamnosus GG 74211 (plusmn 7800) 6980 (plusmn 2931)

rhamnosus GG ktoacuterego adhezja do linii Caco-2 była 10-krotnie wiksza ni w stosunku do linii HT-29 Wynika z tego e ten sam mikroorganizm moe wykazywa zupełnie odmienne zdolnoci do przyczepiania si do poszczegoacutelnych linii komoacuterek nabłonkowych Najmniejszymi właciwociami adhezyjnymi odznaczał si L casei Shirota W poroacutewnaniu do pozostałych rodzajoacutew powierzchni bakterie probiotyczne silniej adherowały do komoacuterek nabłonkowych a liczba komoacuterek przyczepionych do 1 cm2 powierzchni tkanki sigała 3ndash4 cykli logarytmicznych bakterii

Wnioski

1 Wykazano brak adhezji badanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do polistyrenu a ich przyczepno do szkła była duo mniejsza ni innych gatunkoacutew mikroorganizmoacutew

94 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

2 Na przyczepno bakterii probiotycznych wpływ wywierał czas ekspozycji oraz stenie stosowanych hydroeli

3 Poroacutewnanie efektywnoci przyłczania komoacuterek bakteryjnych do roacutenych powierzchni stałych i odniesienie rezultatoacutew tych bada do danych uzyskanych w badaniach nad adhezj komoacuterek bakteryjnych do nabłonka jelitowego in vitro jest trudne bowiem wystpuje zroacutenicowanie w adhezji bakterii ju na poziomie linii komoacuterek nabłonka jelitowego Trudno w tym przypadku okreli ktoacutera z tych linii jest bardziej reprezentatywna dla warunkoacutew in vivo

4 Najbardziej zblione wyniki do adhezji na Caco-2 i HT-29 stwierdzono w przypadku adhezji na membranie karboksymetylocelulozowej chocia nie moe by ona uznana jako model zbliony do modelu nabłonka jelitowego

Praca naukowa finansowana ze rodkoacutew Ministra Nauki w latach 1999ndash2004 jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN020P06199901

Literatura

[1] Aleljung P Paulsson M Emoumldy L Andersson M Naidu AS Wadstroumlm T Collagen binding by

lactobacilli Curr Microbiol 1991 23 33-38 [2] An YH Friedman RJ Laboratory methods for studies of bacterial adhesion J Microbiol Meth

1997 30 141-152 [3] Azeredo J Visser J Oliviera R Exopolymers in bacterial adhesion interpretation in terms of

DLVO and XDLVO Coll Surf 1999 14 141-148 [4] Blum S Renerio R Schirin EJ Crittenden R Mattila-Sandholm T Ouwehand AC Salminen S

von Wright A Saarela M Collins K Adhesion studies for probiotics need for validation and refinement Trends Food Sci Technol 1999 10 405-410

[5] Boonaert ChJP Dufrene YF Derclaye SR Rouxhet PG Adhesion of Lactococcus lactis to model substrata direct study of the interface Coll Surf B Biointerfaces 2001 22 171-182

[6] Bower CK McGuire J Daeschel MA The adhesion and detachment of bacteria and spores on food-contact surfaces Trend Food Sci Technol 1996 7 152-157

[7] Fleischer M Przondo-Mordarska A Adhezyny pałeczek z rodzaju Acinetobacter Med Dowiad Mikrobiol 1998 50 229-237

[8] Fleming HC Wingender J Relevance of microbial extracellular polymeric substances (EPSs) ndash Part I Structural and ecological aspects Water Sci Technol 2001 43 1-8

[9] Flint SH Brooks JD Bremer PJ Properties of the stainless steel substrate influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci J Food Eng 2000 43 235-242

[10] Hermansson M The DLVO theory in microbial adhesion Coll Surf 1999 14 105-119 [11] Jasiski A Kilarski W Ultrastruktura komoacuterki WSiP Warszawa 1987 [12] Krajewska-Pietrasik D Roacutealska B Roacutealski A Adhezja bakteryjna w wietle najnowszych

danych Post Mikrob 1993 32 271-287 [13] Kunicki-Goldfinger WJ ycie bakterii Wyd Nauk PWN Warszawa 1998 [14] Li B Logan BE Bacterial adhesion to glass and metal-oxide surfaces Coll Surf 2004 36 81-90 [15] Liu Y-Q Liu Y Tay J-H The effects of extracellular polymeric substances on the formation and

stability of biogranules Appl Microbiol Biotechnol 2004 65 143-148 [16] Lyndersen BK Drsquoeila NA Bioprocess Engineering Systems Equipment and Facilities Ed Jon

Wileyamp Sons New York 1994

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 95

[17] Otto K Elwing H Hermansson M The role of type 1 fimbrie in adhesion of Escherichia coli to hydrophilic and hydrophobic surfaces Coll Surf 1999 15 99-111

[18] Rijnaarts HHM Norde W Bourer EJ Bacterial adhesion under static and dynamic condition Appl Environ Microbiol 1993 59 3255-3265

[19] Salminen S Ouwehand A Benno Y Lee YK Probiotics how should they be defined Trends Food Sci Technol 1999 10 107-110

[20] Salyers A A Whitt D Mikrobiologia Roacutenorodno chorobotwoacuterczo i rodowisko Wyd Nauk PWN Warszawa 2003

[21] Shortt C The probiotic century historical and current perspectives Trends Food Sci Technol 1999 10 411-417

[22] Strus M Kukla G Ruraska-Smutnicka D Przondo-Morderska A Heczko P Właciwoci powierzchniowe bakterii z rodzaju Lactobacillus Adherencja do linii komoacuterkowej Med Dow Mikrob 2001 53 253-258

[23] Tsuneda S Aikawa H Hayashi H Yuasa A Hirata A Extracellular polymeric substances responsible for bacterial adhesion onto solid surface FEMS Microbiol Lett 2003 223 287-292

[24] Van Oss CJ Interfacial forces in aqueous media Ed Marcel Dekker New York 1994

SEARCHING FOR SIMPLE MODELS TO STUDY THE ADHESION OF PROBIOTIC

BACTERIA

S u m m a r y

Comparative studies were performed on the possibility of replacing intestinal epithelial cells by some other simplified models for the purpose of examining the adhesion of probiotic bacteria The adhesion of Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 and Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 to surfaces of alginate carrageenan gelatin collagen glass polystyrene carboxymethylcellulose and to intestinal epithelial cells (Caco-2 and HT-29 lines) were tested

Among the examined solid surfaces the highest degree of adhesion was observed in the case of carboxymethylcellulose and collagen In the majority of experimental variants the number of bacterial cells adhering to surfaces increased parallel to the time of their contacting a solid surface Additionally there were stated differences in the cell adhesion to hydrogels showing varying concentration rates On the basis of the experiments performed it is possible to state that the adhesion degree of probiotic bacteria to various inorganic and organic surfaces is a parameter that depends on the strain of a microorganism Among all the simplified models applied in the studies in question no one was marked by an adhesion rate comparable to the adhesion of intestinal epithelial cells Caco-2 and HT-29 which are nowadays used as a major model in vitro while investigating the adhesion of probiotic bacteria

Key words adhesion Lactobacillus alginate carrageenan collagen carboxymethylcellulose

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 97 ndash 107

ELBIETA DŁUEWSKA KAMILA LICHOCKA

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na

stabilno emulsji napojowych Stabilno okrelano na podstawie pomiaru wielkoci czstek fazy olejowej metod turbidymetryczn

mikrometryczn i dyfrakcji laserowej Mierzono roacutewnie potencjał zeta emulsji Stabilno emulsji zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wiksza w poroacutewnaniu z proacutebkami

emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem pojedynczych preparatoacutew

Słowa kluczowe emulsja napojowa stabilno aromat czynnik obciajcy emulgator

Wprowadzenie

Emulsje aromatoacutew stosowane w przemysłowej produkcji napojoacutew bezalkoholowych nale do emulsji typu olej w wodzie Produkowane s w formie skoncentrowanej a nastpnie rozcieczane s w roztworze cukru w celu otrzymania napoju Emulsje w formie skoncentrowanej oraz napoje z nich otrzymane powinny charakteryzowa si wysokim stopniem stabilnoci [16]

Stabilno emulsji aromatoacutew (napojowych) jest problemem technologicznym wystpujcym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych

Typowa emulsja z ktoacuterej otrzymywane s napoje bezalkoholowe zawiera aromat czynnik obciajcy w fazie olejowej oraz emulgator kwas spoywczy konserwant i barwnik w fazie wodnej [1 4] Substancje aromatyczne naturalne i identyczne z naturalnymi s podstawowymi i niezbdnymi składnikami napojoacutew bezalkoholowych

Dr in E Dłuewska mgr in K Lichocka Katedra Technologii ywnoci SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-787 Warszawa

98 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wikszo dodawanych aromatoacutew to olejki eteryczne głoacutewnie cytrusowe [7] Olejki cytrusowe mog by pozbawione terpenoacutew poprzez ekstrakcj roztworami wodno-alkoholowymi lub na drodze destylacji proacuteniowej [3 12]

Rol emulgatoroacutew i stabilizatoroacutew emulsji napojowych mog pełni hydrokoloidy Najczciej stosowanym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych hydrokoloidem jest guma arabska otrzymywana z drzew Acacia senegal i Acacia seyal [2 5 14]

Niestabilno emulsji jest wynikiem procesoacutew fizycznych polegajcych na zwikszaniu si wielkoci czstek co zwizane jest z flokulacj dojrzewaniem Oswalda lub koalescencj oraz migracji czstek prowadzcej do mietankowania lub sedymentacji [8] Obnienie stabilnoci emulsji z termodynamicznego punktu widzenia oznacza wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej Zatem wielko czstek fazy rozproszonej i czsto wystpowania czstek o danej wielkoci mona traktowa jako miar stabilnoci emulsji [13] Ograniczenie tempa procesoacutew destabilizujcych emulsje aromatoacutew mona osign poprzez właciwy doboacuter emulgatora uzyskanie odpowiedniego stopnia dyspersji zminimalizowanie roacutenic w gstoci faz poprzez dodatek czynnika obciajcego do fazy olejowej oraz zwikszenie lepkoci fazy cigłej czego konsekwencj jest zmniejszenie ruchliwoci czstek fazy zdyspergowanej [1 9]

Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na stabilno emulsji napojowych

Materiał i metody bada

W badaniach zastosowano preparat Valgum (mieszanina roacutenych odmian gumy arabskiej) Valspray A (suszona rozpyłowo i oczyszczona kordofanem guma arabska) Valdamar (oczyszczona i odwoniona guma damara) Valrosin D (estryfikowana kalafonia) firmy Valmar modyfikowan skrobi (Purity Gum 2000) firmy National Starch and Chemical olejek cytrynowy zwykły olejek cytrynowy bezterpenowy aromat cytrynowy w formie roztworu w glikolu propylenowym firmy Pollena Aroma SA benzoesan sodu i kwas cytrynowy firmy Orffa Food Eastern Europe

Emulsje otrzymywano zgodnie z receptur 10 aromatu 8 czynnika obciajcego 8 lub 12 emulgatora 01 benzoesanu sodu 03 kwasu cytrynowego oraz woda destylowana do 100 Emulgatory dyspergowano przez 30 min przy uyciu mieszadła laboratoryjnego typu RW 20 DZW firmy JankeampKunkle w wodzie o temp 20oC (skrobia modyfikowana) lub 40oC (guma arabska) w ktoacuterej rozpuszczono benzoesan sodu nastpnie dodawano kwas cytrynowy Faz wodn zawierajc gum arabsk pozostawiano na 24 godz w celu uwodnienia emulgatora Preemulsje sporzdzano mieszajc faz wodn i olejow (aromat i czynnik obciajcy) przez 10 min mieszadłem laboratoryjnym przy prdkoci 1700 obrmin Emulsje otrzymywano stosujc homogenizacj dwustopniow przy uyciu homogenizatora typu APV-1000 firmy APV przy cinieniu 450150 baroacutew

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 99

Oceniajc stabilno emulsji metod mikrometryczn wyznaczano redni wielko czstek fazy rozproszonej emulsji (L) stosujc mikroskop optyczny Studar Lab połczony z kamer video Oscar-35 firmy Mintron Kropl emulsji umieszczano na szkiełku podstawowym i obserwowano przy powikszeniu 1000 x Obraz emulsji uzyskiwano przy uyciu programoacutew komputerowych Muliscan v 608 firmy Scanning Systems i Mocha v 1210 firmy Jadel Scientific

Ocena stabilnoci emulsji metod turbidymetryczn [11] polegała na pomiarze absorbancji rozcieczonych proacutebek emulsji w stosunku 11000 Wykonywano pomiary absorbancji przy długociach fali 400 660 i 800 nm uywajc spektrofotometru Helios (Unicam) Jako stopie zmtnienia oznaczano absorbancj przy dł fali 660 nm za ze stosunku absorbancji przy długociach fali 800 i 400 nm wyznaczano indeks wielkoci czstek (R)

Analiz wielkoci czstek fazy rozproszonej wykonywano metod dyfrakcji laserowej przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern

Potencjał elektrokinetyczny okrelany jako potencjał zeta () oznaczano przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern w oparciu o elektroforez Elektroforetyczne oznaczanie potencjału prowadzono w rodowisku wodnym o pH w zakresie od 35 do 45

Test przechowalniczy prowadzono w temp 20 plusmn 2oC przy dostpie wiatła dziennego Rozwarstwienie emulsji przechowywanej przez 12 tygodni w szklanych słojach uznawano za objaw niestabilnoci emulsji

Analiz statystyczn wynikoacutew stosujc jednoczynnikow analiz wariancji prowadzono wykorzystujc program Statgraphics Plus firmy Graphics Corporation

Wyniki i dyskusja

Dua roacutenica gstoci olejkoacutew eterycznych stanowicych faz olejow emulsji aromatoacutew i roztworu cukru (ok 1040 gcm3) w ktoacuterym rozcieczana jest emulsja w celu otrzymania napoju moe prowadzi do zjawiska mietankowania czyli pojawienia si w napojach tzw bdquoobrczkirdquo wiadczcej o niestabilnoci emulsji zaroacutewno w formie skoncentrowanej jak i rozcieczonej [15] Gsto fazy olejowej emulsji aromatoacutew bez dodatku czynnika obciajcego wynosiła od 0850 do 0890 gcm3 Bezterpenowy olejek eteryczny charakteryzował si wiksz gstoci w poroacutewnaniu z naturalnym olejkiem eterycznym oraz roztworem glikolowym aromatu (tab 1) Dodatek czynnika obciajcego spowodował wzrost gstoci wszystkich analizowanych aromatoacutew Poroacutewnujc efektywno działania zastosowanych substancji stwierdzono e proacutebki z dodatkiem estryfikowanej kalafonii charakteryzowały si nieznacznie wiksz gstoci w poroacutewnaniu z analogicznymi proacutebkami do ktoacuterych dodano gum damara (tab 1) Jednak roacutenice w gstociach omawianych proacutebek były na tyle małe e nie powinny powodowa roacutenic w stabilnoci emulsji

T a b e l a 1

100 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na gsto i wielko czstek fazy olejowej emulsji napojowych Effect of weighing agent on density and particle size of oil phase beverage emulsions

rednia wielko czstek fazy rozproszonej (L) [microm]

Mean particle size of dispersed phase (L)

Czynnik obciajcy

Weighing agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

Gsto fazy olejowej

Density of oil phase

[gcm-3]

bezporednio po otrzymaniu immediately

after obtaining

po 12 tygodniach after 12 weeks

olejek naturalny essential oil

0847a 078d 100c

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0887b 054b 112c Brak

Lack

aromat glikolowy glycol aroma

0848a 060c 100c

olejek naturalny essential oil

0952e 050b 078b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0984f 052b 080b

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters aromat glikolowy

glycol aroma 0946d 062c 079b

olejek naturalny essential oil

0928c 051b 074b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0952e 032a 081b Guma damara

Damar gum

aromat glikolowy glycol aroma

0936c 038a 056a

Objanienia Explanatory notes Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Stabilno emulsji jest tym wiksza im mniejsze s kuleczki olejowe Emulsje

zawierajce odpowiedni emulgator i czynnik obciajcy nie powinny ulec rozwarstwieniu jeli rednica kuleczek olejowych wynosi poniej 1 microm [1]

Na podstawie wynikoacutew pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod mikrometryczn (tab 1) stwierdzono e w emulsjach bez dodatku czynnika obciajcego rednia wielko kuleczek olejowych bezporednio po otrzymaniu emulsji wynosiła od 054 do 078 microm Najmniejsze kuleczki olejowe zaobserwowano w proacutebkach z bezterpenowym olejkiem eterycznym W proacutebkach w ktoacuterych zastosowano czynnik obciajcy czstki fazy rozproszonej były mniejsze ni w

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 101

emulsjach bez dodatku tego czynnika Nadal najmniejszymi wielkociami czstek fazy rozproszonej charakteryzowały si proacutebki z bezterpenowym olejkiem eterycznym Po 12 tygodniach przechowywania rednia wielko kuleczek olejowych w emulsjach zawierajcych czynnik obciajcy wynosiła poniej 080 microm Tak wic warunek stabilnoci emulsji zaproponowany przez Buffo i Reinecciusa [1] został w tych emulsjach spełniony Emulsje otrzymane bez dodatku czynnika obciajcego po 12 tygodniach przechowywania charakteryzowały si redni wielkoci czstek fazy olejowej wiksz ni 100 microm i uległy rozwarstwieniu (tab 2) Poroacutewnujc efektywno działania estryfikowanej kalafonii i gumy damara nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek fazy rozproszonej po 12 tygodniach przechowywania Mona zatem stwierdzi e oba preparaty w podobnym stopniu ograniczały wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej a tym samym stabilizowały emulsj

T a b e l a 2

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na stabilno emulsji napojowych Effect of weighing agent on stability of beverage emulsions

Indeks wielkoci czstek fazy

rozproszonej (R) Size index of

dispersed phase (R)

Stopie zmtnienia emulsji

Opacity of emulsion

Czynnik obciajcy Weighing

agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12 0 12

Rozwarstwienie emulsji

(po 12 tyg) Breakdown of

emulsion (after 12 weeks)

Brak Lack

0504b 0778b 0365a 0353a TakYes

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters 0338a 0363a 0728b 0682b NieNo

Guma damara Damar gum

olejek naturalny essential oil

0345a 0394a 0894c 0603b NieNo

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Indeks wielkoci czstek fazy rozproszonej moe by roacutewnie wska13nikiem stabilnoci emulsji Wzrost wartoci indeksu wiadczy o tworzeniu si wikszych agregatoacutew kuleczek olejowych [11] Wyniki pomiaru indeksu wielkoci czstek fazy rozproszonej (tab 2) w pełni potwierdziły stwierdzenia sformułowane na podstawie pomiaroacutew mikrometrycznych Proacutebki z dodatkiem czynnika obciajcego charakteryzowały si mniejszymi wartociami indeksu w poroacutewnaniu z proacutebkami bez

102 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

czynnika obciajcego zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania

Wanym wyroacutenikiem sensorycznym napojoacutew jest ich zmtnienie im jest ono wiksze tym napoje w wikszym stopniu przypominaj naturalne soki owocowe Jednoczenie stopie zmtnienia emulsji napojowej moe by miar wielkoci czstek fazy olejowej i tym samym stabilnoci emulsji Zmiany stopnia zmtnienia emulsji mog by sygnałem zmniejszania si iloci kuleczek olejowych w emulsji poprzez łczenie si mniejszych kuleczek w wiksze i tym samym wskazywa na spadek stabilnoci emulsji [11]

Najwikszym zmtnieniem bezporednio po otrzymaniu charakteryzowała si proacutebka zawierajca gum damara ndash 089 nieco mniejszym zmtnieniem charakteryzowała si emulsja z estryfikowan kalafoni ndash 073 natomiast proacutebki bez dodatku czynnika obciajcego wykazywały znacznie mniejsze zmtnienie (tab 2) Po 12 tygodniach przechowywania nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia emulsji z dodatkiem gumy damara i estryfikowanej kalafonii Jednak nadal proacutebki zawierajce czynnik obciajcy miały znacznie wiksze zmtnienie w poroacutewnaniu z proacutebkami bez tego czynnika Tak wic preparaty gumy damara i estryfikowanej kalafonii nie tylko zwikszały gsto fazy olejowej ale roacutewnie pełniły funkcj czynnika zmtniajcego

Wielko dodatku emulgatora ustalono na podstawie wczeniejszych bada [6] Zastosowanie w charakterze emulgatora i zarazem stabilizatora emulsji mieszaniny gum arabskich w iloci 8 oraz skrobi modyfikowanej w iloci 12 pozwoliło na otrzymanie emulsji stabilnych co najmniej przez 12 tygodni (tab 4) Natomiast w przypadku zastosowania mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej (preparat Valgum) otrzymano emulsj mniej stabiln ktoacutera rozwarstwiła si przed upływem 3 miesicy Analiza rozkładu wielkoci czstek fazy olejowej bezporednio po otrzymaniu emulsji nie wykazała istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek (tab 3) Uzyskane wyniki mog sugerowa e analizowane emulsje powinny charakteryzowa si podobn stabilnoci Potwierdzeniem takiego stwierdzenia były wyniki pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod dyfrakcji laserowej przeprowadzonego po 5 miesicach przechowywania emulsji napojowych rednie wielkoci czstek były nawet nieznacznie mniejsze w przypadku emulsji niestabilnej w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji stabilnych (tab 3)

T a b e l a 3 Wpływ rodzaju aromatu i emulgatora na potencjał zeta i wielko czstek fazy rozproszonej emulsji Effect of flavour and emulsifier types on zeta potentials and particle size of dispersed phase

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 103

rednia wielko czstek Mean particle size [microm] Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

(L) 0 5

Potencjał Potential

[mV]

naturalny olejek eteryczny essential oil

051c 172

- 412

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 358

- 398 Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8]

aromat glikolowy glycol aroma

038b 162

- 392

naturalny olejek eteryczny essential oil

041b 099 - 161

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

042b 106

- 140 Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

044b 148

- 189

naturalny olejek eteryczny essential oil

058c 089

- 295

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

078e 108

- 266

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

062d 121 - 308

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 5 ndash po 5 miesicach after 5 months Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

W celu wyjanienia przyczyny niestabilnoci emulsji emulgowanej mieszanin skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej zmierzono potencjał elektrokinetyczny analizowanych proacutebek emulsji Warto potencjału zeta proacutebek stabilizowanych mieszanin gum arabskich wynosiła od -398 mV do -412 mV (tab 3) Według danych literaturowych jeeli potencjał zeta emulsji stabilizowanych gum arabsk jest mniejszy od -30 mV lub wikszy od 30 mV mona spodziewa si e taka emulsja bdzie stabilna [1] W przypadku emulsji stabilizowanych skrobi modyfikowan potencjał w granicach od -140 do -189 mV umoliwił otrzymanie stabilnej emulsji Mona to wyjani tym e w przypadku skrobi dominujcym mechanizmem stabilizacji emulsji s oddziaływania przestrzenne std siły elektrostatyczne nie odgrywaj istotnej roli w stabilizacji emulsji [4] W przypadku gumy arabskiej stabilizacja przestrzenna i elektrostatyczna przebiegaj roacutewnolegle lecz obecno w niej grup funkcyjnych majcych ładunek ujemny wskazuje na bardziej istotn rol oddziaływa elektrostatycznych w stabilizacji emulsji gum arabsk [5 10]

T a b e l a 4

104 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Stopie zmtnienia oraz wyniki testu przechowalniczego emulsji napojowych The opacity of beverage emulsions and results of a storage test

Stopie zmtnienia Opacity Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12

Rozwarstwienie emulsji po 12 tyg

Breakdown of emulsion after 12

weeks naturalny olejek eteryczny

essential oil 089f 060d -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

069d 057c -

Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8] aromat glikolowy

glycol aroma 077e 058c -

naturalny olejek eteryczny essential oil

065c 058c -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

030a 030a - Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

061c 045b -

naturalny olejek eteryczny essential oil

063c 053c +

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 031a +

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

043b 045b +

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005) Prawdopodobnie niestabilno proacutebek emulsji otrzymanych z dodatkiem mieszaniny skrobi i gumy arabskiej była spowodowana zbyt mał wartoci bezwzgldn potencjału zeta (od -266 do -308 mV) w poroacutewnaniu z wymagan wartoci potencjału emulsji z dodatkiem gumy arabskiej

Analiz wpływu rodzaju aromatu na stabilno emulsji przeprowadzono na podstawie pomiaroacutew wielkoci czstek fazy olejowej oraz potencjału zeta Bezporednio po otrzymaniu najmniejsze kuleczki olejowe stwierdzono w emulsji z dodatkiem bezterpenowego olejku eterycznego i stabilizowanej gum arabsk (tab 3) Niemniej w trakcie przechowywania w proacutebkach emulsji z dodatkiem olejku bezterpenowego zaobserwowano najwikszy przyrost wielkoci czstek fazy olejowej Po 5 miesicach przechowywania emulsje z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego charakteryzowały si mniejszymi czstkami fazy rozproszonej w poroacutewnaniu

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 105

z proacutebkami z dodatkiem olejku bezterpenowego Natomiast w emulsjach z dodatkiem roztworu aromatu w glikolu propylenowym rednia wielko czstek była podobna lub nieco wiksza (w zalenoci od zastosowanego emulgatora) ni w emulsjach z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego Dodatek bezterpenowego olejku eterycznego pomimo e uzyskano emulsj charakteryzujc si najmniejszymi czstkami fazy rozproszonej bezporednio po otrzymaniu nie spowodował poprawy stabilnoci emulsji w poroacutewnaniu z proacutebkami do ktoacuterych dodano naturalny olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym

Najmniejszy a zarazem najbardziej korzystny z punktu widzenia stabilnoci emulsji potencjał zeta stwierdzono w przypadku zastosowania naturalnego olejku eterycznego (tab 3) Wyniki przedstawione w tab 3 pozwalaj przypuszcza e bardziej stabilne emulsje mona otrzyma stosujc naturalny olejek eteryczny ni olejek bezterpenowy niemniej stabilno emulsji w duo wikszym stopniu uzaleniona była od rodzaju zastosowanego emulgatora

Biorc pod uwag wpływ rodzaju aromatu na stopie zmtnienia emulsji (tab 4) stwierdzono e emulsje z dodatkiem bezterpenowego olejku zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania niezalenie od rodzaju zastosowanego emulgatora charakteryzowały si najmniejszym stopniem zmtnienia W przypadku proacutebek z dodatkiem olejku naturalnego i proacutebek z dodatkiem aromatu glikolowego bezporednio po otrzymaniu emulsji nie stwierdzono istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia lecz w czasie przechowywania proacutebki z dodatkiem aromatu glikolowego stawały si bardziej klarowne

Wnioski

1 Stabilno emulsji aromatoacutew zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wysza w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych

2 Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji

3 Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem samej gumy arabskiej lub skrobi modyfikowanej

Prac zrealizowano w ramach grantu KBN nr 0747P06200325

Literatura

106 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

[1] Buffo R Reineccius G Beverage emulsions and the utilization of gum acacia as emulsifierstabilizer Perfumer amp Flavorist 2000 JulyAugust (25) 24-44

[2] Buffo R A Reineccius G A Oehlert G W Influence of time-temperature treatments on the emulsifying properties of gum acacia in beverage emulsions J Food Eng 2002 51 341-345

[3] Brud W Formy handlowe aromatoacutew spoywczych ndash cz II Przem Piek Cuk 1995 1 (43) 14-16

[4] Chanamai R McClements DJ Depletion flocculation of beverage emulsions by gum arabic and modified starch J Food Sci 2001 366 457-463

[5] Dickinson E Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systens Food Hydrocolloids 2003 17 25-39

[6] Dłuewska E Panasiewicz M Leszczyski K Wpływ wybranych emulgatoroacutew polisacharydowych na stabilno emulsji aromatoacutew Mat III Krajowego Sympozjum nt Naturalne i syntetyczne produkty zapachowe Politechnika Łoacutedzka Łoacuted13 2003 s 24

[7] Hopkins G Flavourings and emulsions In Formulation and production of carbonated soft drinks - red A J Mitchell Chapman amp Hall 1990 pp 81-89

[8] Huang X Kakuda Y Cui W Hydrocolloids in emulsions particle size distribution and interfacial activity Food Hydrocolloids 2001 15 533-542

[9] Horne D S Hermar Y Light scattering and rheological studies of emulsion system In Emulsifiers Functionality and applications - red K Berger RJ Hamiltona SCI London 1998 pp 14-18

[10] Jayme ML Dunstan DE Gee ML Zeta potentials of gum arabic stabilised oil in water emulsions Food Hydrocolloids 1999 13 459-465

[11] Kaufman VR Garti N Effect of cloudy agents on the stability and opacity of cloudy emulsions for soft drinks J Food Techn 1984 19 255-261

[12] Krug H Flavourings for beverages In Flavourings ndash production composition applications regulations - red E Ziegler H Ziegler Wiley-Vch 1998 pp 418-432

[13] McClements DJ Emulsion stability Food Emulsions Principles Practice and Techniques CRC Press LLC 1999

[14] Sanchez Ch Renard D Robert P Schmitt Ch Lefebver J Structure and rheological properties of acacia gum dispersios Food Hydrocolloids 2002 16 257-267

[15] Stauffer CE Emulgatory WNT Warszawa 2001 [16] Tan C-T Wu Holmes J Stability of beverage flavor emulsions Perfumer amp Flavorist 1988 13 23-

41

EFFECT OF SELECTED FLAVOURS AND EMULSIFIERS ON STABILITY OF BEVERAGE EMULSIONS

S u m m a r y

The objective of this study was to evaluate the effect of flavour weighing agent and emulsifier on

stability of beverage emulsions

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 107

The stability was determined basing on the measured particle size of dispersed phase by a turbidity method a micrometric method and a laser light scattering Additionally the potential zeta of emulsions was measured

The stability of emulsions containing natural essential oil was higher if compared with emulsions containing essential oil without terpenes or with a glycol solution of aroma The emulsions were marked by a higher opacity degree and owing to this fact it was possible to obtain beverages with clarity similar to natural juices It was also necessary to add a weighing agent in order to get stable flavour emulsions The rosin esters and the damar gum caused to the same extent an increase in the density of oil phase and consequently in the stability of emulsions The stability of beverage emulsions with a mixture of modified starch and arabic gum added was smaller than the stability of emulsions to which only one of the two preparations was added

Key words beverage emulsions stability flavour weighing agent emulsifier

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabiliza-

cji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na skład tych napojoacutew W doświadczeniu użyto win pochodzących z jednego z polskich zakładoacutew winiarskich białe (jabłkowe) i czerwone (aroniowe) Do klarowania stosowano chitozan niskolepki i chitozan w postaci preparatu Profloc (firmy Begerow) oraz w celu poroacutewnawczym żelatynę ktoacutera jest stosowana powszechnie w winiarstwie Związki te stosowano w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego We wszystkich metodach doboacuter dawek substancji klarujących ustalano na podstawie klarowań proacutebnych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń

Stosowane środki spowodowały w badanych winach zmniejszenie zawartości związkoacutew fenolowych alkoholu oraz azotu ogoacutełem niewielki wzrost pH i spadek kwasowości ogoacutelnej a także niewielkie zmiany zawartości pierwiastkoacutew Nie zaobserwowano istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego ilości i alkaliczności popiołu oraz ocenie sensorycznej Stwierdzono że rozpuszczony chitozan w kombinacji z bentonitem oraz zolem kwasu krzemowego może zastąpić żelatynę jako środek klarujący Przeprowadze-nie stabilizacji jest jednak utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter dawek oddzielnie dla każdego zbiornika

Słowa kluczowe wino klarowanie metody stabilizacji chitozan

Wstęp

Jednym z najważniejszych parametroacutew jakości win jest klarowność Zgodnie z rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi [12] klarowność wina powinna być całkowita bez opalizacji i osadoacutew (z niewielkimi odstępstwami)

Zmętnienia w winach często wywołane są niestabilnymi frakcjami polifenolowy-mi przy czym większa ilość polifenoli występuje w winach czerwonych a mniejsza w winach białych Polifenole ulegają wytrąceniu między innymi poprzez łączenie się z aldehydami powstającymi jako produkty uboczne fermentacji w wyniku utleniania

Prof dr hab W Wzorek dr S Bonin mgr A Basiak Zakład Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wydział Technologii Żywności SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-776 Warszawa

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 109

siarczanoacutew(IV) do siarczanoacutew(VI) uwalnianie aldehydoacutew a także w czasie wtoacuternego zafermentowania Utlenianie garbnikoacutew i barwnikoacutew podczas leżakownia i ich poacuteź-niejsza kondensacja roacutewnież prowadzą do powstawania osadoacutew W celu zabezpiecze-nia przed wytrąceniem związkoacutew polifenolowych stosuje się stabilizację win polegają-cą na usunięciu niestabilnych frakcji polifenolowych Stosowane jest wychładzanie klarowanie żelatyną klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego dodatek żywic poliamidowych (PVPP) klarowanie kazeinianem potasu białkiem jaja kurzego [18]

Zmętnienia białkowe charakterystyczne są dla win gronowych i miodoacutew pitnych Powstawanie zmętnień wywołanych związkami białkowymi zachodzi pod wpływem wielu czynnikoacutew do ktoacuterych zaliczyć można wzajemne odniesienie wartości pH wina i punktu izoelektrycznego białek [13] obecność jonoacutew metali ciężkich [2] temperatu-rę dostęp tlenu oraz zawartość garbnikoacutew [19] Związki garbnikowe inicjują powsta-wanie zmętnień białkowych ponieważ łącząc się z białkami hydrofilowymi powodują ich odwodnienie zmniejszenie rozpuszczalności i w rezultacie wytrącenie [4] Białka niskocząsteczkowe mogą stać się labilne pod wpływem niewielkich ilości garbnikoacutew i jonoacutew metali ciężkich co może prowadzić do ich wytrącenia [2] Stabilizację białkową przeprowadza się stosując obroacutebkę bentonitem klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego ewentualnie z bentonitem lub stabilność zapewnia ultrafil-tracja [1 19]

Stosowane do stabilizacji fizykochemicznej środki nie są jednak doskonałe dla-tego trwa ciągłe poszukiwanie nowych Jednym z takich związkoacutew moacutegłby być chito-zan Firma Begerow oferuje na rynku chitozan w postaci preparatu Profloc i poleca go do klarowania sokoacutew owocowych [1]

Chitozan to biopolimer otrzymywany przez deacetylację chityny ktoacutera jest jed-nym z najbardziej dostępnych łatwo otrzymywanych i odnawialnych polimeroacutew dru-gim (po celulozie) pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie Chitynę uzyskuje się z pancerzy bezkręgowcoacutew i ścian komoacuterkowych grzyboacutew [16] a w Polsce z pance-rzy kryla arktycznego i strun kalmaroacutew [17] Podczas otrzymywania chitozanu stosuje się roacuteżne rodzaje obroacutebki chemicznej i enzymatycznej dzięki czemu można uzyskać roacuteżne pochodne roacuteżniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi [16]

Chitozan jest biodegradowalny nietoksyczny dla zwierząt [16] rozpuszczalny w rozpuszczalnikach kwaśnych a nierozpuszczalny przy pH powyżej 65 ma masę cząsteczkową 10middot103ndash10middot105 Da [8]

Chitozan znajduje zastosowanie w roacuteżnych gałęziach gospodarki W przemyśle spożywczym stosuje się go do klarowania odkwaszania napojoacutew stabilizacji barwy Ponadto można go stosować jako środek teksturotwoacuterczy konserwujący przeciwutle-niający zagęszczający i stabilizujący [16]

110 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Polecany przez firmę Begerow [1] preparat o nazwie Profloc jest to chitozan o masie molekularnej 2middot105 Da i stopniu deacetylacji 76 produkowany ze skorupiakoacutew morskich Profloc ma strukturę kłaczkową a zdolności klarujące zawdzięcza wyso-kiemu ładunkowi dodatniemu W procesie klarowania reaguje ndash podobnie jak żelatyna ndash z polifenolami i innymi koloidami o ładunkach ujemnych Wykazuje znaczną siłę adsorpcji wobec garbnikoacutew i pektyn a także cechuje go duża siła żelowania [1]

Dawki preparatu ustala się na drodze klarowań proacutebnych ponieważ możliwe jest przeklarowanie Firma Begerow poleca rozpuszczanie Proflocu w kwaśnym soku w temp 80ndash90ordmC oraz stosowanie go w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemo-wego Producent zaleca też jak najszybsze zużywanie przygotowanego roztworu co minimalizuje proces denaturacji Proflocu a także ogrzewanie gorącą wodą przewodoacutew dozujących podczas klarowania

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie roz-puszczonej do stabilizacji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na stabil-ność fizykochemiczną i skład tych napojoacutew

Materiał i metody badań

Wina stosowane w badaniach pochodziły z jednego z krajowych zakładoacutew wi-niarskich Były to przemysłowe wina jabłkowe (białe) i aroniowe (czerwone) pobrane z tankoacutew leżakowych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń każda w 3 powtoacuterze-niach

Stosowano następujące środki stabilizujące chitozan niskolepki (lt 200cP) wy-produkowany w Morskim Instytucie Rybackim w Gdyni zgodnie z PN-89A-86850 [9] SIHA Profloc ndash otrzymany z firmy Begerow bentonit ndash NaCalit firmy Erbsloumlh żelatynę winiarską typu A oraz Baykisol-30 firmy Bayer

Metody stabilizacji

Chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Dawki środkoacutew stabilizujących określono metodą proacuteb wstępnych (proacutebne kla-rowanie każdej serii win oddzielnie) Środki klarujące przygotowywano w następujący sposoacuteb 1 roztwoacuter chitozanu ndash 1 g chitozanu rozpuszczano na gorąco (temp 80ndash90oC)

w 100 cm3 05 kwasu cytrynowego Środek dozowano w tej temperaturze 10 zawiesina bentonitu ndash 10 g bentonitu zalewano 100 cm3 wody destylowanej

i pozostawiano na 24 godziny w temperaturze pokojowej do napęcznienia Przed dozowaniem do wina zawiesinę dokładnie mieszano

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 111

3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego otrzymywano przez rozcieńczenie wodą roz-tworu 30 (Baykisol-30) Do pięciu cylindroacutew odmierzano po 100 cm3 wina i do każdego z nich wprowa-

dzano 1 cm3 10 zawiesiny bentonitu Po wymieszaniu wprowadzano na gorąco chi-tozan w dawkach 1 2 3 4 5 cm3 Następnie do każdego cylindra dozowano 30 roz-twoacuter zolu kwasu krzemowego w dawkach odpowiednio 01 02 03 04 05 cm3 Po 24 godzinach wino sączono a przesącz dzielono na dwie części Do jednej dodawano 2ndash3 krople chitozanu a ewentualne zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu zolem kwasu krzemowego do drugiej części dodawano 2-3 krople zolu kwasu krzemowego a zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu chitozanem Wybierano taką dawkę prepa-ratu przy ktoacuterej po dodaniu odczynnikoacutew na przeklarowanie nie obserwowano zmęt-nienia w żadnej z dwoacutech proboacutewek

Ustalone dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wynosiły wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz 2 cm3

30 zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz

2 cm3 30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do poszczegoacutelnych partii wina w kolejności ben-

tonit następnie chitozan a na końcu zol kwasu krzemowego

Preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Klarowanie proacutebne oraz przygotowanie środkoacutew klarujących prowadzono podob-nie jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego Stosowano następujące dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3 30

zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3

30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do wina w kolejności bentonit chitozan zol kwa-

su krzemowego

Żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Doboacuter dawki preparatoacutew prowadzono jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Bentonit i 3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego przygotowano podobnie jak w przypadku stabilizacji chitozanem Żelatynę rozpuszczano w wodzie destylowanej w temp 50degC Do badań stosowano roztwoacuter 1 W przypadku wina czerwonego sto-sowano klarowanie tylko żelatyną i zolem kwasu krzemowego (bez bentonitu)

112 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Stosowano następujące dawki środkoacutew klarujących w przeliczeniu na 1 dm3 wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 5 cm3 1 żelatyny (005 g) 5 cm3 3

zolu kwasu krzemowego wina czerwone 65 cm3 1 żelatyny (065 g) 13 cm3 3 zolu kwasu krzemowe-

go Poszczegoacutelne środki wprowadzano do wina w kolejności bentonit (wino białe)

roztwoacuter żelatyny i roztwoacuter zolu kwasu krzemowego W każdej z metod stabilizacji po 24 godz od momentu przeprowadzenia klaro-

wania wino filtrowano przez płytę filtracyjną AF-70 firmy Filtrox i poddawano anali-zom

W poszczegoacutelnych winach (przed i po obroacutebce) oznaczano zawartość podstawo-wych składnikoacutew (stosując powszechnie przyjętą metodykę) zawartość azotu ogoacutełem metodą Kjeldahla oraz związkoacutew fenolowych zmodyfikowaną metodą kolorymetrycz-ną Folin-Denisa [14] Pomiaru barwy dokonywano w fotokolorymetrze Momcolor w świetle odbitym na białym tle

Analizę sensoryczną przeprowadzano zgodnie z zasadami analizy sensorycznej przez sześcioosobową fachową komisję wykorzystując skalę pięciopunktową o 9 po-ziomach jakości Ocenę ogoacutelną obliczano jako średnią ważoną stosując wspoacutełczynniki ważkości barwa ndash 1 zapach ndash 2 smak ndash 6

Większość wynikoacutew poddano analizie statystycznej stosując wieloczynnikową analizę wariancji przy poziomie istotności PI = 005 a najmniejszą istotną roacuteżnicę (NIR) wyliczano wg testu Tukeyrsquoa jako HSD W przypadku gdy wartość PI przekra-czała założone 005 nie liczono NIR

Wyniki i dyskusja

W omoacutewieniu wynikoacutew przyjęto skroacutecone określenia poszczegoacutelnych metod sta-bilizacji chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquochito-zanrdquo preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquoPro-flocrdquo żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquożelatynardquo

Wina czerwone przed procesem klarowania zawierały średnio 140 mgdm3 azotu ogoacutełem Stosowane metody stabilizacji spowodowały zmniejszenie jego zawartości w przypadku preparatu Profloc ndash średnio o 42 mgdm3 a w przypadku pozostałych metod o około 28 mgdm3 (NIR = 195) W winach białych w ktoacuterych zawartość azotu przed stabilizacją wynosiła średnio 116 mgdm3 Profloc nie spowodował istotnego zmniejszenia zawartości azotu Natomiast po obroacutebce chitozanem stwierdzono 79 mgdm3 a po zastosowaniu żelatyny ndash 84 mgdm3 (NIR = 26) (rys 1)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 113

26 195

0

20

40

60

80

100

120

140

Azo

t ogoacutełe

m [

mg

dm3 ]

Tot

al n

itro

gen

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

wino białewhite wine wino czerwonered wine Rys 1 Wpływ stabilizacji na zawartość azotu ogoacutełem w winach (średnia z 3 serii) Fig 1 Influence of stabilization on total nitrogen content in wines (average of 3 series)

W winie czerwonym początkowa zawartość związkoacutew fenolowych wynosiła średnio 2442 mgdm3 Zastosowanie klarowania żelatyną a także klarowania chitoza-nem spowodowało zmniejszenie ich ilości średnio o 602 mgdm3 (24) i o 398 mgdm3 (16) W proacutebkach klarowanych preparatem Profloc zawartość związkoacutew fenolowych zmniejszyła się o 206 mgdm3 (85) jednak roacuteżnica ta zawierała się w granicy błędu (rys 2)

Zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych wynosiła przed klarowaniem średnio 153 mgdm3 W wyniku zastosowania badanych środkoacutew stabilizacyjnych uległa zmniejszeniu i kształtowała się na poziomie 121ndash126 mgdm3 (rys 3)

Wina białe zawierają znacznie mniej związkoacutew polifenolowych niż wina czerwo-ne Związane jest to ze składem owocoacutew a także procesem produkcji wina podczas ktoacuterego związki fenolowe wydobywane są ze skoacuterek nasion i tkanek [18]

Guumlnther [5] przy zastosowaniu do klarowania żelatyny zaobserwował w sokach bogatych w garbniki i barwniki spadek zawartości związkoacutew polifenolowych o około 40 Wzorek i Bielecka [18] prowadzili stabilizację win gronowych zawierających średnio 325 mgdm3 polifenoli Stwierdzili że zastosowanie żelatyny powodowało adsorpcję polifenoli średnio o 113 mgdm3 a żelatyny w kombinacji z zolem kwasu krzemowego o 111 mgdm3 Spagna i wsp [15] stwierdzili że zastosowane do stabili-zacji win gronowych preparaty chitozanu usuwają 29ndash33 polifenoli

114 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

325

0

500

1000

1500

2000

2500

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

Rys 2 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach czerwonych (średnia z 3 serii)

Fig 2 Influence of stabilization on phenolic compounds content in red wines (average of 3 series)

163

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization Rys 3 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych (średnia z 3 serii) Fig 3 Influence of stabilization on phenolic compounds content in white wines (average of 3 series)

Wina białe przed procesem klarowania charakteryzowały się kwasowością ogoacutelną

średnio 351 gdm3 i wartością pH 355 Zastosowane metody stabilizacji wpłynęły na obniżenie kwasowości ogoacutelnej i wzrost wartości pH (tab 1) Kwasowość ogoacutelna kształtowała się na poziomie średnio ok 31 gdm3 a roacuteżnice występujące pomiędzy

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 115

metodami zawierały się w granicach błędu Zastosowanie do stabilizacji chitozanu spowodowało wzrost wartości pH o 014 W przypadku zastosowania żelatyny wartość pH wzrosła o 012 a przy użyciu preparatu Profloc o 01 (NIR = 005)

W przypadku win czerwonych początkowa kwasowość ogoacutelna wynosiła średnio 325 gdm3 a wartość pH 399 Stabilizacja żelatyną spowodowała obniżenie kwaso-wości ogoacutelnej do 272 gdm3 chitozanem do 287 gdm3 a preparatem Profloc do 282 gdm3 W przypadku zastosowania preparatu Profloc stwierdzono wzrost wartości pH z 399 do 432 W pozostałych metodach roacuteżnice zawierały się w granicy błędu

Należy zwroacutecić uwagę że z chitozanem lub preparatem Profloc wprowadzano do wina niewielkie ilości kwasu cytrynowego stosowanego do rozpuszczania tych prepa-ratoacutew

Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie chitozanu niskolepkiego do stabilizacji gronowych win czerwonych w dawce 1 gdm3 (bez rozpuszczania) powo-duje wzrost wartości pH z 37 do 38 i spadek kwasowości ogoacutelnej z 60 gdm3 do 58 gdm3 Zdaniem autoroacutew zmiana pH i kwasowości ogoacutelnej po obroacutebce chitozanem może być wynikiem wprowadzenia do wina wraz z preparatem jonoacutew alkalicznych Chitozan może zawierać domieszkę jonoacutew wapnia ktoacutere pozostały po procesie techno-logicznym w wyniku obroacutebki szkieletoacutew morskich organizmoacutew

Wpływ stosowanych metod stabilizacji na parametry barwy wina przedstawiono w tab 1 W przypadku stabilizacji chitozanem jak i żelatyną w winie białym stwier-dzono przesunięcie dominującej długości fali z 592 do 586 nm czyli przesunięcie bar-wy w stronę żoacutełtej lecz zawierające się w zakresie barwy pomarańczowej Natomiast w przypadku preparatu Profloc nie obserwowano zmian wartości dominującej długości fali W wyniku zastosowania każdej z metod stabilizacji obserwowano nieznaczny wzrost jasności (średnio z 35 do 37) i nieznaczny spadek czystości pobudzenia

W przypadku wina czerwonego stabilizacja żelatyną spowodowała przesunięcie dominującej długości fali z 494 nm do 610 nm Odpowiada to przesunięciu barwy wi-na z czerwono-purpurowej do purpurowo-czerwonej i mogło być związane z powstałą opalizacją Zaobserwowano w tym przypadku także wzrost jasności Y z 08 do 28 oraz wzrost czystości pobudzenia z 034 do 097 Stabilizacja preparatem Profloc oraz chi-tozanem nie wpłynęła na zmianę wartości dominującej długości fali Spowodowała natomiast wzrost czystości pobudzenia z wartości 034 do 054 i 051 a w przypadku obroacutebki preparatem Profloc także wzrost jasności z 08 do 15 Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie żelatyny i zolu kwasu krzemowego z żelatyną do stabili-zacji czerwonego wina gronowego wpływa na rozjaśnienie barwy W przypadku żela-tyny wartość ta wzrostała średnio z Y = 229 w proacutebce kontrolnej do Y = 56 po obroacuteb-ce natomiast po zastosowaniu zolu kwasu krzemowego z żelatyną do Y = 509 Gűn-ther i Junker [6] zaobserwowali że klarowanie win gronowych żelatyną z zolem kwasu krzemowego wraz z usuwaniem związkoacutew polifenolowych powoduje rozjaśnienie

116 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

barwy o około 25 Pogorzelski i Czyżowska [10] uważają że intensywność barwy oraz zmiany sensoryczne są związane z zawartością związkoacutew polifenolowych Za najważniejsze czynniki mające wpływ na stabilność polifenolową win uznali pH i zawartość SO2 Stwierdzili że w winach wyleżakowanych barwa pochodzi głoacutewnie od produktoacutew kondensacji garbnikoacutew i barwnikoacutew Wzorek i Pogorzelski [19] podda-ją że działanie żelatyny polega na łączeniu się z labilnymi frakcjami polifenoli co prowadzi do ich wytrącania Jednocześnie wytrącanie tych związkoacutew prowadzi do usunięcia brązowego odcienia barwy wywołanego utlenionymi frakcjami garbnikoacutew i barwnikoacutew

W celu określenia czy stosowane preparaty nie powodują wprowadzania pier-wiastkoacutew do wina wykonano oznaczenie zawartości wapnia sodu potasu i magnezu W przypadku wina białego przeprowadzono trzy zaś wina czerwonego jedną serię badań a wyniki przedstawiono w tab 2

W winie białym istotne zmniejszenie zawartości wapnia stwierdzono tylko w przypadku stabilizacji preparatem Profloc Ilość tego pierwiastka zmniejszyła się z 59 mgdm3 do 36 mgdm3 (NIR = 13) W przypadku zastosowania pozostałych środ-koacutew stabilizujących nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości wapnia Zawartość magnezu po zastosowaniu wszystkich środkoacutew nieznacznie wzrosła Zawartość potasu w proacutebce kontrolnej wynosiła 596 mgdm3 W winie stabilizowanym chitozanem a także preparatem Profloc stwierdzono zmniejszenie zawartości potasu odpowiednio o 91 mgdm3 i 44 mgdm3 natomiast obroacutebka żelatyną spowodowała wzrost tego pier-wiastka o 515 mgdm3 Stosowane metody stabilizacji wpłynęły na wzrost zawartości sodu z 32 mgdm3 w winie kontrolnym do 52 mgdm3 w winie stabilizowanym prepara-tem Profloc a także chitozanem oraz do 39 mgdm3 w przypadku klarowania żelatyną (NIR = 65)

W winie czerwonym nastąpił wzrost zawartości wapnia przy zastosowaniu wszystkich metod W przypadku zastosowania żelatyny obserwowano spadek zawarto-ści magnezu potasu i sodu w stosunku do proacutebki kontrolnej Chitozan i preparat Pro-floc nie wpłynęły na zawartość magnezu natomiast spowodowały niewielkie zmniej-szenie zawartości potasu i nieznaczny wzrost ilości sodu Badania wykonane zostały w jednej serii dlatego analiza wynikoacutew może odnosić się tylko do przeprowadzonego doświadczenia

Hashimoto i wsp [7] wykazali że zwiększone ilości potasu magnezu i cynku wpływają na pogorszenie jakości sensorycznej gronowych win białych Podobne wy-niki uzyskali Correa i Polo [3] w przypadku potasu i wapnia a Rodriguez i wsp [11] podają że magnez nadaje winu kwaskowy posmak

T a

b e

l a

1

Wpł

yw s

tabi

liza

cji n

a za

war

tość

wyb

rany

ch s

kład

nikoacute

w w

in (śr

edni

a z

3 se

rii)

In

flue

nce

of s

tabi

liza

tion

on

sele

cted

win

e co

mpo

nent

s co

nten

t (av

erag

e of

3 s

erie

s)

Met

oda

stab

iliz

acji

M

etho

d of

st

abil

izat

ion

Kw

asow

ość

ogoacutel

na

[gd

m3 ]

Tot

al a

cidi

ty

pH

Dom

inując

a dł

ugość

fali

D]

Dom

inan

t w

avel

engt

h

Jasn

ość

[Y]

Bri

ghtn

ess

Czy

stość

pobu

dzen

ia

[Pe]

E

xcit

atio

n pu

rity

Oce

na

sens

oryc

zna

[pun

kty]

S

enso

ric

asse

ssm

ent

Eks

trak

t og

oacutelny

[g

dm

3 ] T

otal

ex

trac

t

Eta

nol

[ob

j]

Eth

anol

[vo

l]

Pop

ioacuteł

[gd

m3 ]

Ash

Alk

alic

zność

popi

ołu

[cm

3 01

M H

2SO

4

g po

pioł

u]

Alk

alin

ity

of a

sh

Wino białe White wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

5 3

55

592

35

013

3

42

184

13

4

13

177

chit

ozan

ch

itos

an

31

369

58

6 37

0

11

392

17

7

119

1

3 19

8

żela

tyna

ge

lati

n 3

1 3

67

587

37

012

3

56

180

12

0

14

190

Pro

floc

3

1 3

65

592

37

011

3

85

170

13

0

13

182

NIR

0

37

005

-

- -

- -

12

- -

PI

- -

- -

- 0

9 1

0 -

09

06

Wino czerwone Red wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

2 3

99

494

08

034

2

0 38

0

126

2

0 19

7

chit

ozan

ch

itos

an

29

400

49

3 1

0 0

51

20

377

11

5

20

244

żela

tyna

ge

lati

n 2

7 4

10

610

28

097

1

87

374

11

1

19

206

Pro

floc

2

8 4

33

492

15

054

1

94

378

11

5

19

249

NIR

0

04

- -

-

- -

05

- -

PI

- 0

05

-

- 0

1 0

3 -

01

04

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 117

T a b e l a 2 Zawartość wybranych pierwiastkoacutew w winach Content of selected elements in wine

Pier

wia

stki

E

lem

ents

Wino białe White wine Wino czerwone Red wine

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

NIR

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc [mgdmsup3]

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc+ [mgdmsup3]

Ca

I 594 566 517 416

13 103 146 125 193 II 585 453 495 308

III 591 521 432 380

śr 590 510 480 360

Mg

I 300 325 325 318

13 67 63 31 65 II 298 331 312 328

III 301 319 324 321

śr 300 325 320 320

K

I 602 503 616 551

44 797 758 556 754 II 591 510 680 554

III 599 495 657 550

śr 596 505 648 552

Na

I 324 481 391 507

65 86 95 57 103 II 323 568 393 525

III 323 540 390 519

śr 320 520 390 520

Stosowane metody stabilizacji nieznacznie wpłynęły na poprawę oceny senso-

rycznej wina białego jednak roacuteżnice nie były statystycznie istotne W przypadku wina czerwonego po klarowaniu nie stwierdzono podwyższenie jego jakości (tab 1)

Spagna i wsp [15] podają że wina gronowe stabilizowane przy użyciu preparatu Profloc charakteryzowały się wyższą jakością w poroacutewnaniu z winami klarowanymi PVPP

W celu określenia wpływu stosowanych metod stabilizacji fizykochemicznej na badane wina przeprowadzono oznaczenia także innych składnikoacutew W badanych wi-

118 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

nach nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego zawartości i alkaliczności popiołu Stwierdzono natomiast niewielki spadek zawartości alkoholu ktoacutery wiązał się z rozcieńczeniem proacutebek wina dodanymi środkami stabilizacyjnymi rozpuszczanymi w roztworze wodnym

Wnioski

1 Możliwe jest wykorzystanie zaroacutewno chitozanu w formie rozpuszczonej jak i preparatu Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego do sta-bilizacji fizykochemicznej wina

2 Przeprowadzanie stabilizacji jest utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter da-wek dla każdego zbiornika produkcyjnego oddzielnie Ponadto istnieje możliwość przeklarowania chitozanem oraz konieczność utrzymywania roztworu chitozanu w temp 80ndash90degC podczas dozowania

3 Zastosowanie do klarowania żelatyny w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego w przypadku win białych dało podobne rezultaty jak zastosowanie chitozanu w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Literatura

[1] Begerow Materiały firmy 2002 [2] Bill R Analytische Aktualitaumlten bei Eiweiszlig Truumlbungen Zeitschr Obst Weinbau 1992 128 (18)

478-481 [3] Correa Y Pola Mc Tratamientos para la estabilizacion de los vinos frente a las precipitaciones

tartaricas Rev Agrog Technol Aliment 1990 30 10-22 [4] Cordonnier R Eacutetude des proteines et de substances azotec Bulletin de LrsquoOIV 1966 39 429

1311- 1316 [5] Guumlnther S Schoumlnen von Fruchtsaumlften (3) Gelatineschoumlnung Fluumlss Obst 1994 61 (12) 573-578 [6] Guumlnther S Junker R Schoumlnen von Fruchtsaumlften (5) Zeitpunkt und Reinerfolge Fluumlss Obst 1995

62 (5) 207-209 [7] Hashimoto Y Nomura T Shipa K Tanaka K Correlation between the contents of various constit-

uents and the grade in quality assessments of wine J Instit Enol ViticulYamanashi Univ 1980 47 102-108

[8] Onsoslashyen E Skaugrud Oslash Metal recovery using chitosan J Chem Technol Biotechnol 1990 49 395-404

[9] PN-89A-86850 Surowce i przetwory z ryb i innych zwierząt wodnych Chitozan [10] Pogorzelski E Czyżowska A Adsorpcja polifenoli w procesie klarowania moszczoacutew win oraz

napojoacutew winopodobnych za pomocą wybranych bentonitoacutew Przem Ferm Owoc Warz 2000 44 (5) 29-31

[11] Rodriguez MS Sotro G Segovia GA Influence of decantation of viura must on the cation con-tent Evolution during wine fermentation and stabilization Food Res Inter 1999 32 (10) 683-689

[12] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 4 lutego 2003 w sprawie szczegoacutelnych rodzajoacutew fermentowanych napojoacutew winiarskich oraz szczegoacutelnych wymagań organoleptycznych fizykochemicznych i chemicznych dla tych napojoacutew (Dz U 2003 r Nr 25 poz 233)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 119

[13] Siebert K J Formation of protein ndash polyphenol phase in beverages J Agric Food Chem 1996 44 (8) 1997-2005

[14] Sigenlton VL Orthofer R Lamuela-Rarentos RM Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocaltau reagent Methods in Enzymology 1999 299 152-178

[15] Spagna G Pifferi PG Rangoni C Mattivi F Nicoloni G Palmonari R The stabilization of white wines by adsorption of phenolic compounds on chitin and chitosan Food Res Inter 1996 29 3-4 241-248

[16] Tsigos I Martinou A Kafetzopoulos D Bouriotis V Chitin deacetylases new versatile tools in biotechnology Trends Biotechnol 2000 18 (7) 3105-3120

[17] Wojtasz-Pająk A Ocena przydatności pancerzy krewetek kraboacutew oraz płytek mątw do produkcji chityny i jej pochodnych III Sympozjum bdquoChitynaChitozanrdquo Morski Instytut Rybacki Gdynia 1992

[18] Wzorek W Bielecka K Wpływ wybranych środkoacutew na stabilizację polifenolową czerwonego wina gronowego Przem Ferm Owoc Warz 1998 42 (6) 24-28

[19] Wzorek W Pogorzelski E Technologia winiarstwa owocowego i gronowego SIGMA ndash NOT Warszawa 1998

AN ATTEMPT TO APPLY CHITOSAN IN A DISSOLVED FORM TO STABILIZE WINES

S u m m a r y

The objective of this paper was to investigate a possibility of applying chitosan in a dissolved form to

stabilize wines and to determine effects of stabilization methods applied on the content of selected com-ponents of wines Red chokeberry and white apple wines from the Polish wineries were used in the exper-iments A low-viscous chitosan and a chitosan in the form of a Profloc preparation (product of a Begerow company) were used as fining agents Gelatine widely used in wine technology was also utilized for comparison The adsorbents were applied in combination with bentonite and soliquid silicic acid In all the methods utilized doses of fining substances applied were determined on the basis of test fining procedu-res Three series of experiments were conducted In the wines analysed substances applied caused a de-crease in the contents of phenolic compounds alcohol and total nitrogen they also produced a slight increase in the pH value and a slight decrease in the total acidity and in the content of elements No statistically significant changes were stated in the content of total extract nor in the amounts of ash and its alkalinity the sensory assessment results did not differ statistically significantly It was found that the dissolved chitosan in combination with bentonite and soliquid silicic acid can be used as a fining agent and it can replace gelatine while stabilizing wines The fact that it is necessary to choose individual doses for each container make it difficult to carry out the entire stabilization process

Key words wine fining methods of stabilization chitosan

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 121 ndash 132

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELISKA

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI

S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono rozwaania nad metodyk pomiaru barwy materiałoacutew niejednorodnych na

przykładzie marchwi Korze marchwi był krojony na kostk o bokach 10 x 10 x 10 mm Pomiaru dokonano na kostkach surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95degC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego Sprawdzano take wpływ rozdrabniania kostek na pomiar barwy Barwa mierzona była w systemie Lab wyliczone zostały indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy DE oraz indeks oacutełtoci YI(313) Wykazano wpływ sposobu przygotowania proacutebek do pomiaru na interpretacj uzyskanych wynikoacutew Przed przystpieniem do pomiaroacutew wyliczono minimaln liczebno proacuteby

Minimalna liczba powtoacuterze przy zakładanym błdzie pomiaru wyniosła od 15 do 36 w zalenoci od mierzonej składowej Stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (p = 005) pomidzy składowymi barwy w kolejnych seriach pomiarowych tych samych kostek marchwi Sposoacuteb przygotowania proacutebek do pomiaru miał wpływ na składowe barwy Blanszowanie kostek a nastpnie ich rozdrabnianie wpłynło na zmniejszenie jasnoci barwy Sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi poddanej suszeniu nie miał duego wpływu na zmian jasnoci barwy Natomiast w przypadku składowych a b oraz indeksu E i YI313 sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi zaroacutewno przed jak i po suszeniu miał znaczcy wpływ na badane parametry

Słowa kluczowe marchew barwa system Lab jako metodyka pomiaru

Wprowadzenie

Pomiar barwy jest jednym z podstawowych parametroacutew w ocenie jakoci produktoacutew i surowcoacutew spoywczych Barwa jest cech fizyczn produktu ktoacutera w zdecydowany sposoacuteb wpływa na pozytywny bd negatywny jego odbioacuter przez konsumenta Moe ona informowa o składzie chemicznym produktu a tym samym o jego przydatnoci do przetwoacuterstwa przechowywania czy transportu Pomiar barwy

Dr in P Zapotoczny Katedra Inynierii Procesoacutew Rolniczych Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 14 10-718 Olsztyn mgr in M Zieliska Katedra Podstaw Techniki

122 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

znajduje zastosowanie take do oceny procesoacutew technologicznych min procesu ekspandowania czy suszenia Aktualnie wyroacutenia si dwie metody opisu barwy a mianowicie ocen sensoryczn oraz pomiar instrumentalny Analiza sensoryczna pomimo zapewnienia powtarzalnych warunkoacutew jej przeprowadzenia przeszkolenia zespołu oceniajcego oraz zastosowania odpowiednich metod moe by obarczona pewnym subiektywizmem Zalet jej jest moliwo opisu barwy na podstawie całej powierzchni produktu co jest szczegoacutelnie wane w przypadku oceny produktoacutew niejednorodnych Metoda instrumentalna jest powtarzalna wystandaryzowana i precyzyjna Wykorzystuje si w niej roacutenego rodzaju spektrofotometry dokonujce pomiaru w wietle odbitym lub przechodzcym Wad metod instrumentalnych jest to e pomiar dotyczy ograniczonej powierzchni proacutebki Jest to szczegoacutelnie widoczne w pomiarach produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej lub roacutenym stopniu wybarwienia powierzchni Strukturalna roacutenorodno owocoacutew i warzyw jest ogromna Roacutenorodna budowa tkanek owocoacutew i warzyw oraz wzgldne proporcje w jakich one wystpuj maj decydujcy wpływ na tekstur barw i inne właciwoci fizyczne oraz determinuj sposoacuteb przetwarzania [4] Rozkład zwizkoacutew chemicznych w tkankach rolinnych jest take nieroacutewnomierny Przykładem moe by zawarto karotenoidoacutew w korzeniu marchwi CzarnieckandashSkubina i Gołaszewska [3] badały zawarto wybranych składnikoacutew chemicznych w marchwi odmiany Perfekcja Autorki wykazały e najwicej karotenoidoacutew znajduje si w korze (172 plusmn 03 mgg) gdzie stanowiły one ok 51 ich całkowitej zawartoci natomiast w rdzeniu i skoacuterce stanowiły odpowiednio 34 i 147

Z powyszych powodoacutew pomiar barwy tego samego materiału biologicznego wykonywany przez roacutenych naukowcoacutew moe si roacuteni Zalee to bdzie w duej mierze od sposobu przygotowania proacuteby do bada (np sposobu rozdrobnienia) oraz sposobu i miejsca dokonania pomiaru (np cz korowa czy rdzeniowa korzenia marchwi)

W instrumentalnych pomiarach wykorzystuje si roacutenego rodzaju modele matematyczne opisujce barw najczciej w postaci punktu o trzech wspoacutełrzdnych Na podstawie rozkładu widma promieniowania ktoacutere zostało odbite od proacuteby program obsługujcy urzdzenie wylicza wspoacutełrzdne barwy w systemie XYZ przy wczeniej ustalonym obserwatorze (10o i 2o) i iluminancji (D65 C A) Na podstawie tych trzech składowych istnieje moliwo wyliczania innych modeli barwy np CIE LCh [20 ]

Aktualnie wielu autoroacutew wykorzystuje system CIE Lab do opisu barwy a tym samym jakoci owocoacutew warzyw i przetworoacutew owocowondashwarzywnych jak te do opisu zmian zachodzcych podczas procesoacutew technologicznych min w marchwi [18] bananach [14] jabłkach [5] gruszkach [8] Stosowanie systemu Lab umoliwia take wyliczanie roacutenych indeksoacutew np ∆E ∆C ∆H [16 2 19 9 6 1 12 8]

Technologii i Gospodarki Energi Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 1 10-718 Olsztyn

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 123

ktoacutere umoliwiaj opisanie zmian barwy jak roacutewnie wskazuj ktoacutere charakterystyki barwy uległy zmianie Ozkan i wsp [15] badali wpływ zawartoci wody na barw suszonej brzoskwini Atrybuty barwy mierzono w 4 punktach 10 owocoacutew brzoskwini Maskan [14] opisał kinetyk zmian barwy owocoacutew kiwi podczas suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego Pomiar barwy dokonywany był na wieym surowcu oraz podczas procesu suszenia Lewicki [11] przedstawił wpływ temperatury suszenia na stabilno barwy cebuli podczas przechowywania wie cebul obierano i cito na plastry o gruboci 3 mm Barw wieej cebuli mierzono bezporednio natomiast po procesie suszenia badano barw proszku w 10 powtoacuterzeniach Krokida i wsp [10] opisali wpływ roacutenych metod suszenia na barw jabłek bananoacutew marchwi i ziemniakoacutew Badaniu poddano proacutebki o kształcie cylindrycznym o rednicy 20divide30 mm i wysokoci 8divide10 mm Zmierzono barw 8 proacutebek po 2 kadego materiału Barwa proacutebki była mierzona w 5 roacutenych miejscach w celu okrelenia rednich wartoci parametroacutew L a b W prezentowanych pracach obserwuje si brak dokładnego opisu metodyki bada Ponadto tak dua roacutenorodno sposobu przygotowania materiału badawczego do pomiaru staje si czynnikiem limitujcym moliwo poroacutewnywania uzyskanych wynikoacutew przez roacutenych autoroacutew

Z powyszego przegldu literatury wynika e w wikszoci prac mało jest informacji o sposobie przygotowania proacuteby do pomiaru doborze sposobu i miejsca pomiaru liczby powtoacuterze jak i analizie błdu Z tego wzgldu istotne wydaje si okrelenie wpływu sposobu przygotowania proacuteby oraz metodyki pomiaru na parametry jakociowe badanego produktu a w dalszym etapie opracowanie jednolitej metodyki pomiaru barwy poszczegoacutelnych grup surowcoacutew spoywczych z uwzgldnieniem materiałoacutew o niejednorodnej strukturze

Celem niniejszej pracy było sprawdzenie a przede wszystkim okrelenie w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki moe wpłyn na interpretacje wynikoacutew pomiaru barwy produktoacutew o niejednorodnej budowie tkankowej

Materiał i metody bada

Materiałem badawczym były korzenie marchwi odmiany Macon pochodzcej z uprawy Zakładu Warzywniczego w Skierniewicach Marchew krojono w plastry o gruboci 10 mm a nastpnie z plastroacutew wykrawano szeciany o wymiarach 10 x 10 x 10 mm Pomiar barwy i analiza statystyczna wynikoacutew przebiegała kilkuetapowo bull etap I polegał na przeprowadzeniu eksperymentu wstpnego polegajcego na

okreleniu minimalnej liczebnoci proacuteby (Nmin) koniecznej do bada zasadniczych Zastosowano nastpujc formuł matematyczn

2

2r

2

min d

StN γge

gdzie

124 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

t ndash warto statystyki testu t Studenta dla okrelonego przyjtego poziomu istotnoci oraz stopni swobody

rS ndash odchylenie standardowe z proacuteby d2 ndash zakładany maksymalny błd pomiaru mierzonej wielkoci Przyjto nastpujce załoenie błd pomiaru = 1 jednostce liczebno proacuteby 15 stopnie swobody 13 zakładany poziom istotnoci p = 005

bull etap II polegał na sprawdzeniu czy w kolejnych seriach pomiarowych rednia warto poszczegoacutelnych składowych barwy tych samych kostek bdzie sobie roacutewna Wykonano sze powtoacuterze zakładajc e kada kostka w kolejnym pomiarze moe mie zmierzon barw innej powierzchni Dokonano pomiaru kostek surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95oC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego

bull etap III obejmował sprawdzenie w jak i sposoacuteb rozdrobnienie kostek wpływa na wyroacutewnanie barwy Kostki surowe jak i suszone rozdrabniane były w młynku laboratoryjnym

bull etap IV polegał na sprawdzeniu w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki wpływa na interpretacj wynikoacutew pomiaru barwy kostek marchwi poddanej suszeniu fluidyzacyjnemu W kadym z etapoacutew pomiar barwy wykonany został spektrofotometrem

MiniScan XE Plus firmy HunterLab obserwatora 10o wiatła znormalizowanego D65 oraz przesłony 8o Barwa została opisana w modelu barwy Lab Na podstawie składowych zostały wyliczone indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy (E) oraz indeks oacutełtoci (YI313) Standardem przy wyliczeniu E był wzorzec barwy białej o parametrach L -94 a- (-095) b 049

W celu poroacutewnania rednich wartoci cechy przeprowadzono jednoczynnikow analiz wariancji przy poziomie istotnoci p = 005 (test Duncana) Analiza statystyczna wynikoacutew została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu Statistica 61

Wyniki i dyskusja

Wyliczenie liczebnoci proacuteby

W tab 1 przedstawiono wyniki oblicze liczebnoci proacuteby W przypadku kadej składowej uzyskano inny wynik minimalnej liczebnoci proacuteby

T a b e l a 1

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 125

Minimalna liczebno proacuteby do pomiaroacutew poszczegoacutelnych składowych barwy The number of samples required for measurement of particulate colour parameters

Statystyki Statistics

[-]

Wyroacutenik barwy Colour

parameters

Liczebno proacuteby wstpnej Number of the

preliminary sample

Zakładany błd pomiaru

Assumed error of the measurement

[-] x rS

Liczebno obliczona

Nmin

L 15 1 6871 182 15

a 15 1 4239 236 26

b 15 1 5415 277 36

x ndash warto rednia mean value rs ndash odchylenie standardowe standard deviation

W zwizku z tym e minimalna liczebno proacuteby do zmierzenia składowej b

wyniosła 36 w dalszych pomiarach za minimaln liczb przyjto pomiary z co najmniej 40 kostek

Pomiar barwy kostek marchwi w szeciu seriach pomiarowych

W wielu badaniach dotyczcych wpływu okrelonego procesu na zmian jakoci produktu spoywczego dokonuje si pomiaru barwy jako jednego z jej wyroacutenikoacutew W wikszoci urzdze mierzcych barw obszar pomiarowy jest niewielki Z tego wzgldu naley si liczy z duym wspoacutełczynnikiem zmiennoci barwy w pomiarze produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Wikszo badaczy zakłada w swoich pomiarach wiadomie a najczciej niewiadomie e pomiar barwy materiałoacutew niejednorodnych w seriach pomiarowych (ten sam niezmieniony produkt) bdzie taki sam W tab 2 zestawiono wyniki bada jakie uzyskano z 6 serii pomiarowych tych samych kostek surowej marchwi przed jak i po procesie suszenia

Na podstawie analizy statystycznej wynikoacutew wykazano e pomimo wykonywania pomiaru tego samego materiału w 6 powtoacuterzeniach uzyskano istotne roacutenice w pomiarze barwy i jej indeksoacutew W opracowaniu wynikoacutew posłuono si kryterium przyjtym przez Midzynarodow Komisj Owietleniow CIE [7] Według tego kryterium sklasyfikowane s bezwzgldne roacutenice barw E adekwatnie do postrzegania barw przez człowieka Przyjto e bezwzgldne roacutenice barw pomidzy 0 i 2 s nierozpoznawalne od 2 do 35 rozpoznawalne przez niedowiadczonego obserwatora natomiast powyej 35 obserwuje si wyrane odchylenie barwy W przypadku marchwi surowej roacutenice pomidzy najwiksz a najmniejsz wartoci indeksu E wynosiły 864 jednostki Znaczn roacutenic tj 1559 jednostek zaobserwowano roacutewnie w indeksie YI313 Mniejsze roacutenice pomidzy rednimi wystpowały w marchwi suszonej Roacutenica pomidzy najmniejsz a najwiksz wartoci indeksu E wynosiła 332

126 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

T a b e l a 2 Wartoci rednie składowych barwy tych samych kostek marchwi uzyskane z szeciu serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Gru

pa

Gro

up

Lic

zebn

o

proacute

by

Num

ber o

f the

sa

mpl

e

x S x S x S x S x S

Mks-1 43 6882A 167 4239A 216 5427D 282 7354D 351 14084D 682

Mks-2 43 6891A 211 4032B 345 5108B 439 7000B 516 13478B 987

Mks-3 43 6974AB 247 3913B 372 4951AB 459 6787AB 568 13062AB 1101

Mks-4 43 6959AB 221 3916B 289 4948AB 336 6791AB 413 13085AB 828

Mks-5 43 6961AB 234 3893BC 353 4886A 534 6734A 603 12970A 1162

Mks-6 43 7003B 189 3763C 319 4676C 426 6490C 486 12525C 949

Mks70-1 43 7116AB 450 1726AB 425 1601AB 488 3317AB 749 5358AB 1618

Mks70-2 43 6981AB 424 1836A 470 1726AB 524 3534A 760 5797AB 1735

Mks70-3 43 7093AB 455 1760AB 478 1635AB 531 3369AB 803 5477AB 1776

Mks70-4 43 6988AB 399 1847A 462 1699AB 496 3521AB 733 5754AB 1694

Mks70-5 43 6931B 429 1918A 398 1811B 460 3649A 702 6087B 1554

Mks70-6 43 7170A 430 1625B 396 1508A 427 3182B 677 5031A 1446

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube 16 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition minus

X ndash warto rednia mean value S ndash błd standardowy redniej standard error of the mean value L ndash jasno lightness a ndash oacutełto yellowness b ndash czerwono redness E ndash bezwzgldna roacutenica barwy Hunter Lab total colour difference YI313 ndash indeks oacutełtoci Yellowness index

Wyniki uzyskanych pomiaroacutew nakazuj zwroacutecenie wikszej uwagi na metodyk

pomiaru barwy produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Szczegoacutelnie istotny bdzie właciwy doboacuter liczebnoci proacuteby przede wszystkim w przypadku poroacutewnywania roacutenych odmian tego samego gatunku kiedy roacutenice w barwie s niewielkie

Nastpnie został sprawdzony wpływ procesu blanszowania na barw marchwi W tab 3 przedstawiono wartoci rednie i wyniki analizy wariancji pomiaru barwy marchwi ktoacutera została poddana blanszowaniu a nastpnie suszeniu

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 127

T a b e l a 3

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi blanszowanej uzyskane z trzech serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean of colour parameters and indices of particulate experimental row for blanched carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Liczebno proacuteby

Number of the sample

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-] Grupa Group

N x S x S x S x S x S

Mkb-1 45 6692A 164 4339A 243 5659A 233 7649A 326 14690A 665

Mkb-2 45 6670A 151 4327A 254 5617A 303 7619A 382 14658A 737

Mkb-3 45 6730A 170 4308A 302 5629A 389 7596A 478 14561A 897

Mkb70-1 45 7121A 541 1883A 612 1990A 733 3598A 1063 6279A 2366

Mkb70-2 45 7098A 497 1944A 619 2023A 719 3664A 1034 6415A 2325

Mkb70-3 45 7120A 402 1882A 483 1982A 645 3596A 848 6230A 1918

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried 13 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition

W zwizku z tym e ju wyniki trzech grup pomiarowych wykazywały

wyroacutewnanie barwy w poszczegoacutelnych wariantach wykonano tylko trzy serie oznacze Wartoci rednie kadego wyroacutenika barwy niezalenie od serii pomiarowej nie roacuteniły si statystycznie istotnie przy zakładanym poziomie istotnoci Roacutenica pomidzy minimaln a maksymaln redni bezwzgldnej roacutenicy barwy E wynosiła 053 jednostki w kostkach surowych poddanych procesowi blanszowania natomiast 068 w kostce poddanej procesowi blanszowania i suszenia co mona uzna za niezauwaaln roacutenic Take wartoci pozostałych składowych barwy w poszczegoacutelnych seriach pomiarowych nie roacuteniły si statystycznie istotnie

Pomiar barwy proacutebek rozdrobnionych

W tab 4 zestawiono wartoci rednie uzyskane z pomiaru barwy we wszystkich badanych grupach dowiadczalnych Dodatkowo przedstawiono wspoacutełczynniki zmiennoci obliczone z roacutewnania

100xS

v sdot= gdzie

v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci

128 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

S ndash błd standardowy redniej x ndash warto rednia mierzonego parametru

T a b e l a 4

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi zroacutenicowanych sposobem obroacutebki oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row for carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Grupa Group

Lic

zebn

o

proacuteb

y N

umbe

r of t

he

sam

ple

Stat

ysty

ki

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

x 6945A 3958A 4997C 6857C 13196C Mks 258

S v 216 311 349 882 475 951 559 815 107 811

x 6697B 4325B 5635B 7621B 14636B Mkb 129

S v 163 243 266 615 313 555 398 522 769 525

x 4940C 2416C 2853A 5838A 10648A Mrs 45

S v 084 170 089 368 132 463 089 152 336 316

x 4729D 2289D 2865A 5953A 10767A Mrb 45

S v 031 066 062 271 081 283 058 097 232 215

x 7045A 1787A 1665C 3431A 5589A Mks70 258

S v 435 617 446 2496 494 2967 748 2180 1662 2974

x 7113A 1902A 1998B 3619A 6308B Mkb70 129

S v 482 678 573 3013 696 3483 982 2713 2202 3491

x 6586B 2938C 3148A 5169B 9901C Mrs70 45

S v 039 059 031 106 027 086 044 085 096 097

x 7100A 2182D 3004A 4383C 8312D Mrb70 45

S v 067 094 052 238 056 186 075 171 154 185

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci coefficient of variance

Rozdrobnienie kostek miało wpływ na zmian barwy rednie wartoci składowych barwy roacuteniły si statystycznie istotnie pomidzy proacutebami rozdrobnionymi a całymi kostkami Rozdrobnienie spowodowało e barwa proacuteby stała si ciemniejsza Roacutenica pomidzy wartociami parametru L uzyskanymi z marchwi rozdrobnionej i nierozdrobnionej wynosiła 20 jednostek Podobn sytuacj

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 129

zaobserwowano w przypadku parametru a i b gdzie wartoci uzyskane po procesie rozdrabniania były 2-krotnie nisze w poroacutewnaniu z materiałem wyjciowym

Natomiast rozdrabnianie proacutebek przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie wartoci rednich pomiaroacutew barwy marchwi blanszowanej i nieblanszowanej Roacutenica pomidzy wartociami indeksu E wynosiła tylko 115 jednostek a indeksu YI313 119 jednostek Wspoacutełczynnik zmiennoci zmniejszył si 3-4 krotnie

W tab 5 przedstawiono uzyskane roacutenice barwy pomidzy marchwi surow a suszon w zalenoci od sposobu przygotowania proacutebki do pomiaru Rozpito uzyskanych wynikoacutew składowej L w zalenoci od grupy dowiadczalnej wynosiła od 1 do 2371 jednostek Tak dua roacutenica spowodowana była tym e rozdrobnienie wpłynło na zmian jasnoci z 6945 do 4729 jednostek Podobne rozpitoci zanotowano w pozostałych składowych barwy odpowiednio w a od 107 do 2171 oraz b od 139 do 3637 Wartoci indeksu E wahały si od 669 do 4002 w zalenoci od grupy dowiadczalnej Wyniki te dowodz jak roacutena mogła by interpretacja wynikoacutew w zalenoci od sposobu przygotowania proacuteby a tym samym moliwo błdnego wnioskowania Przykładem na powysze stwierdzenie moe by analiza składowej jasnoci (L) W przypadku pomiaru barwy kostek nieblanszowanych i nierozdrobnionych mona sformułowa wniosek e proces suszenia nie wpłynł istotnie na zmian jasnoci (zmiana wynosi 1 jednostk) Natomiast gdyby t sam marchew blanszowa i podda suszeniu roacutenica jasnoci wyniesie ju 416 jednostki a w blanszowanej i rozdrobnionej a 23 71 jednostki Przytoczony przykład potwierdza obserwacj e roacuteny sposoacuteb przygotowania proacutebek prowadzi do odmiennych wnioskoacutew co do wpływu procesu suszenia na zmian barwy kostek marchwi

Istotna jest take analiza wielkoci odchylenia standardowego oraz wspoacutełczynnika zmiennoci Wielko tych statystyk bdzie miała wpływ na wielko proacuteby Proces rozdrobnienia (tab 4) znaczco wpłynł na ujednolicenie proacuteby a tym samym na zmniejszenie wartoci wspoacutełczynnika zmiennoci

Po przeanalizowaniu powyszych danych naleałoby zastanowi si jak przygotowa proacutebk do pomiaru barwy oraz jaka powinna by liczebno proacuteby aby wynik był reprezentatywny dla populacji Autorzy sugeruj aby na wstpie oceni jednorodno materiału ktoacutery ma by poddany badaniom W przypadku produktoacutew jednorodnych proacutebek nie trzeba rozdrabnia Natomiast produkty niejednorodne a takie najczciej wystpuj w przemyle owocowo-warzywnym naleałoby wstpnie rozdrabnia Mona take zwikszy liczb powtoacuterze Jak wynika z przedstawionych bada liczba ta powinna by kilkakrotnie wiksza od przeprowadzonej w dowiadczeniu Przed przystpieniem do bada naley take zastanowi si nad celem przeprowadzanego pomiaru barwy Chcc wykaza wpływ okrelonego procesu na

130 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

zmian barwy sposoacuteb przygotowania proacuteby nie bdzie miał decydujcego znaczenia Bezwzgldna roacutenica barwy oraz indeks oacutełtoci bdzie na tyle duy e moliwe bdzie zaobserwowanie wpływu procesu na zmian barwy Problem moe nastpi woacutewczas gdy badania bd dotyczyły roacutenic pomidzy dwoma grupami dowiadczalnymi poddanymi okrelonemu procesowi technologicznemu W takim przypadku ewentualne roacutenice lub ich brak mog by spowodowane niewłaciw metodyk pomiaru (tabela 2 3 5)

T a b e l a 5 Składowe barwy oraz indeksy poszczegoacutelnych grup dowiadczalnych kostek marchwi poddanych procesowi suszenia The comparison mean values of colour parameters and indices of particulate experimental groups for dried carrot cubes

Wyroacutenik barwy Colour parameters Grupa

Group

Statystyka

Statistics L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Mks 1x 6945 3958 4997 6857 13196

Mks70 2x 7045 1787 1665 3431 5589

Roacutenica ( 1x - 2x ) -100 2171 3332 3426 7607

Mkb 1x 6697 4325 5635 7621 14636

Mkb70 2x 7113 1902 1998 3619 6308

Roacutenica ( 1x - 2x ) -416 2423 3637 4002 8328

Mrs 1x 4940 2416 2853 5838 10648

Mrs70 2x 6586 2938 3148 5169 9901

Roacutenica ( 1x - 2x ) -1646 -522 -295 669 747

Mrb 1x 4729 2289 2865 5953 10767

Mrb70 2x 7100 2182 3004 4383 8312

Roacutenica ( 1x - 2x ) -2371 107 -139 157 2455

Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 131

Wnioski

1 Kostki marchwi poddane procesowi blanszowania charakteryzowały si wyroacutewnan barw w poroacutewnaniu z kostkami nieblanszowanymi

2 Rozdrobnienie kostek spowodowało zmniejszenie jasnoci barwy badanego materiału zmian jej odcienia i nasycenia

3 Rozdrobnienie kostek blanszowanych jak i nieblanszowanych przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie barwy marchwi rozdrobnionej Praca sfinansowana ze rodkoacutew Komitetu Bada Naukowych projekt badawczy

nr 2 P06T 024 26

Literatura

[1] Ahmed J Shivhare US Raghavan GSV Color degradation kinetics and rheological characteristics of onion puree Transactions of ASAE 2001 44 1 95ndash98

[2] Avila IMLB Silva CLM Modelling kinetics of thermal degradation of colour in peach puree J Food Eng 1999 39 161-166

[3] CzarnieckandashSkubina E Gołaszewska B Wpływ procesu kulinarnego na jako wybranych warzyw ywno Nuka Technologia Jako 2001 2 (27) 103 ndash 116

[4] Duckworth RB Fruits and vegetables Pergamon Press London 1966 [5] Feng H Tang J Microwave finish drying of diced apples in a spouted bed J Food Sci 1998 63

679-683 [6] Gunawan MI Barringer SA Green colour degradation of blanched broccoli (Brassica oleracea)

due to acid and microbial growth J Food Process Pres 2000 24 253-263 [7] Heidelberg - Anonim Barwa i jako Heidelberg Druckmaschinen AG Kurfursten-Anlage 1999 s

52-60 [8] Ibarz A Pagan J Garza S Kinetic models for colour changes in pear puree during heating at

relatively high temperatures J Food Eng 1999 39 415ndash422 [9] Kidmose U Hansen M The influence of postharvest storage temperature and duration on quality of

cooked broccoli florets J Food Quality 1999 22 135-146 [10] Krokida MK Maroulis ZB Saravacos GD The effects of the method of drying on the colour of

dehydrated products Inter J Food Sci Technol 2001 36 53-59 [11] Lewicki PP Pomaraska-Łazuka W Witrowa-Rajchert D Nowak D Effect of mode of drying on

storage stability of colour of dried onion Pol J Food Nutr Sci 1998 4 (748) 701-706 [12] Lozano JE Ibarz A Colour changes in concentrated fruit pulp during heating at high temperatures

J Food Eng 1997 31 365-373 [13] Maskan M Microwaveair and microwave finish drying of banana J Food Eng 2000 44 71-78 [14] Maskan M Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying J Food

Eng 2001 48 169-175 [15] Ozkan M Kirca A Cemeroglu B Effect of moisture content on CIE color values in dried apricots

European Food Res Techn 2003 216 217-219 [16] Shin S Bhowmik SR Thermal kinetics of color changes in pea puree J Food Eng 1995 24 77-

86 [17] Sikorski ZE (pod red) Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT

Warszawa 1994

132 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

[18] Skrede G Nilsson A Baardseth P Rosenfeld HJ Enersen G Slinde E Evaluation of carrot varieties for production of deep fried carrot chipsndashIII Carotenoids Food Res Int 1997 30 1 73-81

[19] Tijskens LMM Schijvens EPHM Biekman ESA Modelling the change in colour of broccoli and green beans during blanching Innovative Food Sci Emerging Technologies 2001 2 303-313

[20] httpwwweasyrgbcom

DISCUSSION ABOUT A MEASUREMENT OF COLOUR OF CARROT

S u m m a r y

This paper shows a careful examination and discussion about a measurement of colour of inhomogeneous biological materials An example of such materials is a carrot Samples were cut into 10 mm cubes An instrumental method for determining the changes in colour of raw blanched and dried carrots is used in this paper The fluidized bed drying was used as a method of food preservation The samples which were used to drying were divided into two parts blanched or unblanched The drying process was carried out under specific operating conditions 70oC and the mean of air velocity 45 ms The blanching operation was carried out for 4 minutes in boiling water The parameters L a b were applied to colour description In an instrumental evaluation of colour and description of differences between the samples the following indices can be calculated and expressed in the form of ∆E (total colour difference) YI (313) (index of yellowness) This paper shows the influence of sample preparation on measurement of carrot colour The results of this study show that the sample preparation is an important and significant step in colour measurement and how it could influence on interpretation of obtained experimental results Previously to samples preparation the number of repetition was calculated The minimum number of repetition was from 15 to 36 on the accepted error of measurement level It depends on measurement constituents There were observed statistical differences (p = 005) between measurement constituents in the following series of the same carrot cubes measurement It was observed that the way of sample treatment had a significant influence on constituents of colour The blanching operation of carrot cubes and further coarse grinding had a significant influence on lightness deterioration The way of sample treatment before drying is irrelevant and not significant for lightness Moreover the way of sample treatments (blanching powdering) had a significant influence on parameter a b and indices E YI313 The way of sample treatment may play an important role for further interpretation of obtained experimental results what is shown in discussion

Key words carrot colour system Lab quality methodology of measurement

  • 0_Spis_tresci
  • 01_Nowak
  • 02_Kaczmarek
  • 03_Pudyszak
  • 04_Lewandowicz
  • 05_Krzyzaniak
  • 06_Golubowska
  • 07_Cichosz
  • 08_Czaczyk
  • 09_Dluzewska
  • 10_Wzorek
  • 11_Zapotoczny
    • ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages None Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Error CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy CMYK DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments true PreserveOverprintSettings true StartPage 1 SubsetFonts true TransferFunctionInfo Apply UCRandBGInfo Preserve UsePrologue false ColorSettingsFile () AlwaysEmbed [ true ] NeverEmbed [ true ] AntiAliasColorImages false CropColorImages true ColorImageMinResolution 300 ColorImageMinResolutionPolicy OK DownsampleColorImages true ColorImageDownsampleType Bicubic ColorImageResolution 300 ColorImageDepth -1 ColorImageMinDownsampleDepth 1 ColorImageDownsampleThreshold 150000 EncodeColorImages true ColorImageFilter DCTEncode AutoFilterColorImages true ColorImageAutoFilterStrategy JPEG ColorACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt ColorImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000ColorACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000ColorImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasGrayImages false CropGrayImages true GrayImageMinResolution 300 GrayImageMinResolutionPolicy OK DownsampleGrayImages true GrayImageDownsampleType Bicubic GrayImageResolution 300 GrayImageDepth -1 GrayImageMinDownsampleDepth 2 GrayImageDownsampleThreshold 150000 EncodeGrayImages true GrayImageFilter DCTEncode AutoFilterGrayImages true GrayImageAutoFilterStrategy JPEG GrayACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt GrayImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000GrayACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000GrayImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasMonoImages false CropMonoImages true MonoImageMinResolution 1200 MonoImageMinResolutionPolicy OK DownsampleMonoImages true MonoImageDownsampleType Bicubic MonoImageResolution 1200 MonoImageDepth -1 MonoImageDownsampleThreshold 150000 EncodeMonoImages true MonoImageFilter CCITTFaxEncode MonoImageDict ltlt K -1 gtgt AllowPSXObjects false CheckCompliance [ None ] PDFX1aCheck false PDFX3Check false PDFXCompliantPDFOnly false PDFXNoTrimBoxError true PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXSetBleedBoxToMediaBox true PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXOutputIntentProfile () PDFXOutputConditionIdentifier () PDFXOutputCondition () PDFXRegistryName () PDFXTrapped False CreateJDFFile false Description ltlt ARA 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 BGR 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 CHS ltFEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002gt CHT ltFEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002gt CZE 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 DAN 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 DEU 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 ESP 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 ETI 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 FRA 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 GRE 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 HEB ltFEFF05D405E905EA05DE05E905D5002005D105D405D205D305E805D505EA002005D005DC05D4002005DB05D305D9002005DC05D905E605D505E8002005DE05E105DE05DB05D9002000410064006F006200650020005000440046002005D405DE05D505EA05D005DE05D905DD002005DC05D405D305E405E105EA002005E705D305DD002D05D305E405D505E1002005D005D905DB05D505EA05D905EA002E002005DE05E105DE05DB05D90020005000440046002005E905E005D505E605E805D5002005E005D905EA05E005D905DD002005DC05E405EA05D905D705D4002005D105D005DE05E605E205D505EA0020004100630072006F006200610074002005D5002D00410064006F00620065002000520065006100640065007200200035002E0030002005D505D205E805E105D005D505EA002005DE05EA05E705D305DE05D505EA002005D905D505EA05E8002E05D005DE05D905DD002005DC002D005000440046002F0058002D0033002C002005E205D905D905E005D5002005D105DE05D305E805D905DA002005DC05DE05E905EA05DE05E9002005E905DC0020004100630072006F006200610074002E002005DE05E105DE05DB05D90020005000440046002005E905E005D505E605E805D5002005E005D905EA05E005D905DD002005DC05E405EA05D905D705D4002005D105D005DE05E605E205D505EA0020004100630072006F006200610074002005D5002D00410064006F00620065002000520065006100640065007200200035002E0030002005D505D205E805E105D005D505EA002005DE05EA05E705D305DE05D505EA002005D905D505EA05E8002Egt HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 50 i kasnijim verzijama) HUN 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 ITA 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 JPN ltFEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002gt KOR ltFEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002egt LTH 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 LVI 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 NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 50 en hoger) NOR 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 POL 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 PTB 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 RUM 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 RUS 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 SKY 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 SLV 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 SUO 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 SVE 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 TUR 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 UKR ltFEFF04120438043a043e0440043804410442043e043204430439044204350020044604560020043f043004400430043c043504420440043800200434043b044f0020044104420432043e04400435043d043d044f00200434043e043a0443043c0435043d044204560432002000410064006f006200650020005000440046002c0020044f043a04560020043d04300439043a04400430044904350020043f045604340445043e0434044f0442044c00200434043b044f0020043204380441043e043a043e044f043a04560441043d043e0433043e0020043f0435044004350434043404400443043a043e0432043e0433043e0020043404400443043a0443002e00200020042104420432043e04400435043d045600200434043e043a0443043c0435043d0442043800200050004400460020043c043e0436043d04300020043204560434043a0440043804420438002004430020004100630072006f006200610074002004420430002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002004300431043e0020043f04560437043d04560448043e04570020043204350440044104560457002egt ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors ConvertToCMYK DestinationProfileName () DestinationProfileSelector DocumentCMYK Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure false IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles false MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector DocumentCMYK PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged UntaggedRGBHandling UseDocumentProfile UseDocumentBleed false gtgt ]gtgt setdistillerparamsltlt HWResolution [2400 2400] PageSize [498898 708661]gtgt setpagedevice

Page 6: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA

6 Marzena Nowak

W celu poprawy kruchoci konieczne jest przechowywanie misa post mortem przez okres od kilkunastu godzin do kilku tygodni w temperaturze 3ndash5oC Taki okres nazywany jest dojrzewaniem Podczas dojrzewania zachodzi proces tenderyzacji ktoacutery zaley od warunkoacutew chłodzenia rodzaju minia oraz gatunku zwierzcia Prawdopodobnie roacutenice te s spowodowane działalnoci kalpain w misie Mog by take wynikiem stopnia zesztywnienia minia po mierci zwierzcia ktoacutere przebiega znacznie szybciej w misie drobiowym ni w wołowinie [43] Czas dojrzewania wołowiny wynosi 2ndash4 tygodni wieprzowiny 6ndash10 dni a drobiu 05ndash1 dnia [46 55]

Teorie dotyczce procesu kruszenia misa

Obecnie istniej dwie głoacutewne teorie dotyczce procesu tenderyzacji misa Jedn z nich jest bdquowapniowa teoria tenderyzacjirdquo proponowana przez Takahashiego [55] Według tej teorii jony wapnia bezporednio działajce na włoacutekna miniowe przyczyniaj si do kruszenia misa podczas dojrzewania poubojowego Osłabienie linii Z nastpuje w wyniku odłczania si fosfolipidoacutew pod wpływem przyłczajcych si do nich jonoacutew wapnia Rozpuszczalno fosfolipidoacutew zmienia si pod wpływem tych jonoacutew Według teorii Takahashiego [55] rozpad titiny zachodzi nawet wtedy gdy w roztworze znajduj si jednoczenie jony wapnia i inhibitory proteaz Niezbdna ilo wapnia w komoacuterce konieczna do spowodowania widocznych zmian w kruchoci misa wynosi 01 mM Zmiany te nie s zalene od pH minia ani od temperatury [53] Jednak wielu naukowcoacutew twierdzi e za proces kruszenia misa odpowiedzialny jest zaleny od stenia jonoacutew wapnia system kalpainowy [7 29 42] Kalpainy uznano za jeden z moliwych czynnikoacutew przyczyniajcych si do kruszenia misa poniewa s umieszczone w obrbie komoacuterek tkanki miniowej maj dostp do substratu maj zdolno hydrolizowania białek degradowanych podczas dojrzewania misa post mortem Przeprowadzono wiele bada ktoacutere dowiodły e kalpainowy system proteolityczny jest odpowiedzialny za proces tenderyzacji Niektoacutere z dowodoacutew to przyspieszenie proteolizy post mortem po inkubacji kawałkoacutew minia w roztworze jonoacutew wapnia i zatrzymanie proteolizy po inkubacji z chelatorami jonoacutew wapnia [28] blokowanie proteolizy i tenderyzacji misa po wstrzykniciu chlorku cynku potencjalnego inhibitora kalpain [58]

Do niedawna istniała teoria e do tenderyzacji mog przyczynia si roacutewnie katepsyny ndash proteolityczne enzymy lizosomalne Powodem odrzucenia tej teorii jest fakt e maj one moliwo rozkładu miozyny aktyny i α-aktyniny [59] podczas gdy w czasie normalnego dojrzewania misa niewielka ilo tych białek jest degradowana [42] Ponadto s one umieszczone w lizosomach i nie ma dowodu na to e po mierci zwierzcia nastpuje ich uwolnienie [30] Innym systemem funkcjonujcym w komoacuterce jest multikatalityczny kompleks proteolityczny (MCP) Jednak kompleks ten działa na białka ktoacutere nie s rozkładane podczas procesu dojrzewania Dlatego te enzymoacutew tego kompleksu nie uznano za przyczyniajcych si do tenderyzacji misa [30]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 7

Charakterystyka kalpain

Kalpainy (E C 342217) s wewntrzkomoacuterkowymi aktywowanymi przez jony wapnia neutralnymi proteinazami i zaklasyfikowane zostały do grupy cysteinowych endopeptydaz Znajduj si one we wszystkich komoacuterkach krgowcoacutew w miniu wystpuj w cytoplazmie [8] Głoacutewnymi komponentami systemu kalpainowego s micro-kalpaina m-kalpaina microm kalpaina oraz ich specyficzny inhibitor kalpastatyna Kalpastatyna hamuje tylko aktywno kalpain nie działa na inne proteazy cysteinowe Moe ona wystpowa w kilku roacutenych izoformach ktoacutere maj jedn trzy lub cztery domeny i roacutene N-terminalne sekwencje [15] Jest to białko o masie czsteczkowej 60middot103-70middot103 Da Ma ona cztery miejsca inhibitorowe o powtarzajcej si strukturze 130-aminokwasowej Wie si ona z kalpain w obecnoci jonoacutew wapnia Kalpastatyna jest roacutewnie substratem kalpainy Powstajce w wyniku hydrolizy peptydy maj nadal zdolno hamowania aktywnoci kalpainy [22] Istnieje take tzw kalpaina 3 (p94) ktoacutera przez długi czas nie mogła by analizowana ze wzgldu na szybk autoliz w warunkach in vitro a take dlatego e jest zwizana z titin ktoacutera prawdopodobnie reguluje jej aktywno [48] Opinie dotyczce roli kalpainy p94 w procesie tenderyzacji nie s jednoznaczne Parr i wsp [40] nie zauwayli wpływu kalpainy p94 na krucho misa Natomiast Illian i wsp [21] stwierdzili wyrany zwizek pomidzy zawartoci kalpainy 3 a wzgldn szybkoci tenderyzacji Stwierdzili oni wan rol micro-kalpainy i kalpainy 3 w procesie tenderyzacji misa

Odkryto take inne specyficzne kalpainy tkankowe (nCl-2 n-Cl-3 n-Cl-4) i nietypowe jak kalpainy 5 6 10 Prawdopodobnie istnieje jeszcze wiele innych niewyizolowanych dotychczas kalpain [15 35 49 51] Nietypowe kalpainy odkryto głoacutewnie w takich organizmach jak insekty drode grzyby Ich nietypowo polega na tym e maj one domen o masie około 30middot103 Da podobn bardziej do duej podjednostki kalpain ssakoacutew ni do proteinaz takich jak papaina czy katepsyny a pozostałe domeny s prawdopodobnie odpowiedzialne za specyficzne funkcje jakie mog spełnia [49] Najnowszym odkryciem jest kalpaina C ktoacutera została wyodrbniona podczas bada Drosophila melanogaster i ktoacutera prawdopodobnie jest nieaktywna katalitycznie [50]

Najbardziej znanymi i najczciej badanymi s micro- i m-kalpaina Nazwy micro- i m-kalpainy pochodz od stenia jonoacutew wapnia wymaganego do ich aktywacji micro-kalpaina wymaga 3ndash50 microM a m-kalpaina 04ndash08 mM wapnia do osignicia połowy aktywnoci maksymalnej Stenie jonoacutew wapnia w ywym miniu wynosi 02 microM [32] i jest to poziom duo niszy ni ten wymagany do aktywacji micro-kalpain Jednak po uboju stenie wolnego wapnia w komoacuterce zwiksza si i wynosi 100 microM [24] W celu zapocztkowania procesu autolizy in vitro (czyli do uaktywnienia) konieczne jest stenie jonoacutew wapnia wynoszce 100 microM ale poziom ten zmniejsza obecno fosfolipidoacutew lub membran plazmowych [6] Hopkins i Thompson [17] wykazali e

8 Marzena Nowak

stenie jonoacutew wapnia po uboju w momencie osignicia pH 55 w owczych miniach m longissimus lumborum i m longissimus thoracis wynosiło 110 microM co jest wartoci wystarczajc do aktywacji micro-kalpainy

Obie kalpainy (micro- i m-kalpaina) zostały oczyszczone i wyodrbnione z wielu roacutedeł chocia adna nie została wykrystalizowana S to heterodimery składajce si z duej podjednostki (80middot103 Da jednostka regulacyjna) i małej podjednostki (30middot103 Da) Dua podjednostka micro-kalpainy jest w 50 homologiczna z du podjednostk m-kalpainy natomiast małe podjednostki s identyczne u obu kalpain [8 27] Podjednostka - i m-kalpainy o wielkoci 80middot103 Da moe by podzielona na cztery domeny Domena I jest kroacutetkim fragmentem wprowadzajcym i działa jako inhibitor aktywnoci proteolitycznej Domena II reprezentuje odległ podobn do papainy cz typow dla proteinaz cysteinowych Domena III nie jest homologiczna z adnym innym białkiem Analiza strukturalna wskazuje e domena III fizycznie asocjuje si z domen II Domena IV wie jony wapnia i została wyodrbniona jako rozpoznajca substrat ma ona charakterystyczny motyw strukturalny powtoacuterzony czterokrotnie a nazywany bdquoEF-handsrdquo Pary motywoacutew strukturalnych bdquoEF-handsrdquo tworz globularne domeny ktoacutere maj wspoacutelny hydrofobowy rdze a ktoacutere s połczone długim odcinkiem α-helikalnym Mała podjednostka składa si z domen V i VI Domena V zawiera du liczb reszt glicynowych i reszt aminokwasoacutew hydrofobowych Domena VI jest homologiczna z domen IV ma cztery rejony wice jony Ca2+ Obie podjednostki połczone s wizaniem niekowalencyjnym [2 3 23]

Mechanizmy aktywacji kalpain

Aktywacja przez jony wapnia przyłczajce si do koca kadej podjednostki powoduje hydroliz obu czci (dua podjednostka zmniejsza swoj mas do 76middot103 Da natomiast mniejsza do 18middot103 Da) i w rezultacie powstaje aktywny enzym [8] Koohmaraie [27] wykazał e w wyniku autolizy małej podjednostki powstaje przewanie jeden głoacutewny fragment 18middot103 Da chocia moliwe e powstaje seria produktoacutew o masie czsteczkowej od 30middot103 do 18middot103 Da a takie fragmenty nie mogły by wychwycone przez el SDS-PAGE uyty w dowiadczeniu Natomiast dua podjednostka rozpada si na kilka roacutenych fragmentoacutew o masie czsteczkowej od 61middot103 do 21middot103 Da Polipeptyd o masie czsteczkowej 40middot103 Da reprezentuje ju nieaktywn form kalpainy

Yoshizawa i wsp [61] zaproponowali nieco inny mechanizm aktywacji Pod wpływem jonoacutew wapnia kalpaina rozpada si na dwie odrbne podjednostki Jednostka 80middot103 Da nie roacuteni si właciwociami katalitycznymi od całej kalpainy charakteryzuje si natomiast wiksz wraliwoci na jony wapnia Odłczona podjednostka 80middot103 Da wymaga stenia wapnia takiego samego jak zautolizowana aktywna forma kalpainy

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 9

Aktywno micro-kalpainy zmniejsza si gwałtownie w cigu pierwszych dni po uboju (po 72 godz jej aktywno była mniejsza ni czuło zastosowanej metody analitycznej) podobnie dzieje si z aktywnoci kalpastatyny natomiast aktywno m-kalpainy jest stabilna [27] Spadek aktywnoci -kalpainy koreluje z podwyszeniem stopnia kruchoci [56] Optymalne warunki aktywnoci kalpain ustalone in vitro to temp 25oC i pH w zakresie od 72ndash82 [8] Jednak podczas dojrzewania miso przechowywane jest w temp poniej 15oC a jego pH wynosi około 55 W badaniach przeprowadzonych przez Kanaw i wsp [25] micro-kalpaina wykazała maksimum swojej aktywnoci przy pH 758 i w temp 25oC była cigle aktywna przy pH 55 w tej samej temperaturze wykazujc 177 swojej aktywnoci maksymalnej ale w warunkach pH 578 i w temp 5oC była całkowicie nieaktywna Z bada Koohmaraiersquogo [27] wynika jednak e stopie inaktywacji proteolitycznej micro-kalpainy zwiksza si ze zmniejszajcym si pH i ze wzrostem temperatury Po 60 min w temp 25oC i przy pH 58 micro-kalpaina zachowała jedynie 92 swojej aktywnoci pocztkowej a po 120 min w temp 5oC zachowała 792 swojej pocztkowej aktywnoci Badania Huff-Lonergan i wsp [18] potwierdziły e oczyszczone miofibryle s degradowane przez micro-kalpain w temp 4oC przy pH roacutewnym 56 z dodatkiem 100 microM chlorku wapnia Wiele bada wskazuje na to e aden inny czynnik jak tylko kalpainy pełni głoacutewn rol w procesie kruszenia misa [1 28 31 41]

Dua cz kalpain jest zwizana z miofibrylami Aktywno kalpain zwizan z miofibrylami przypisuje si głoacutewnie micro-kalpainie Zwizany w ten sposoacuteb enzym ma lepszy dostp do substratu i jest bardziej oporny na inhibicj przez kalpastatyn [1] Jednak analiza mini pochodzcych z owiec z fenotypem callipyge oraz ze zwierzt normalnych wykazała e aktywno zwizanej z miofibrylami kalpainy jest taka sama podczas gdy twardo misa jest dwa razy wiksza u owiec callipyge W zwizku z tym wydaje si niemoliwe aby zwizana z miofibrylami kalpaina miała duy udział w procesie tenderyzacji [5]

Funkcje kalpain

Funkcje kalpain nie zostały dotd w pełni okrelone Wiadomo e s zwizane z podstawowymi frakcjami komoacuterkowymi Potwierdzono e kalpaina-10 powoduje zaburzenia w wydzielaniu i działaniu insuliny w ywym organizmie [51] Istniej dowody na to e kalpainy przyczyniaj si do remodelowania cytoszkieletu aktyny migracji komoacuterki oraz transformacji onkologicznych [2] Wikszo składnikoacutew włoacutekien miniowych szczegoacutelnie białek cytoszkieletowych uznano za potencjalny substrat biologiczny kalpain [46] Teoretycznie aktywno micro-kalpainy in situ powoduje proteolityczny rozpad ktoacutery z kolei osłabia struktur włoacutekien miniowych dajc w rezultacie kruche miso po ugotowaniu Aby rozpoczł si proces kruszenia musi nastpi wzrost stenia wolnych jonoacutew wapnia w cytoplazmie jony wapnia powoduj wtedy aktywacj kalpain ktoacutere nastpnie hydrolizuj białka budujce struktur włoacutekna

10 Marzena Nowak

miniowego Nie ma bezporedniego dowodu na to e kalpainy s aktywne w miniu post mortem nie ma nawet dowodu e s aktywne w ywym miniu Aktywno kalpain stwierdza si jednak na podstawie dowodoacutew porednich czyli produktoacutew autolizy kalpain obecnych w miniu [8] Badajc produkty degradacji białek obecnych w miniu podczas dojrzewania a take produkty jakie powstaj podczas inkubacji miofibryli z kalpainami in vitro mona okreli wpływ kalpain na proces tenderyzacji

Jedn ze zmian zachodzcych podczas dojrzewania misa jest degradacja troponiny-T oraz pojawienie si fragmentoacutew 27middot103 lub 30middot103 Da [13] Podobne zmiany w troponinie T pojawiaj si podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain w temp 4oC przy pH 56 [18] Hydroliza troponiny T przez -kalpain przebiega z uwolnieniem omiu peptydoacutew o masie czsteczkowej od 14 do 26middot103 Da Troponina T jest rozcinana w miejscu zawierajcym jedn hydrofobow reszt aminokwasow [19]

Due zmiany zachodz roacutewnie w titinie i nebulinie Titina jest zwizana z lini bdquoZrdquo a jej degradacja powoduje rozlunienie tej włanie linii i utrat elastycznoci minia Nastpuje dezintegracja porednich filamentoacutew desminy Charakterystyczne dla działania kalpain w tkance miniowej jest uwolnienie α-aktyniny z linii Z bez jej degradowania Stwierdzono e podczas dojrzewania α-konektyna jest rozszczepiana na β-konektyn i fragment o m cz 12middot105 Da [14 18 55] Steen i wsp [52] nie stwierdzili jednak adnej zalenoci pomidzy koncentracj titiny a sił cicia mierzon w roacutenych przedziałach czasowych post mortem Nie wykazali te zalenoci pomidzy koncentracj nebuliny a aktywnoci m-kalpainy kalpastatyny czy stosunkiem m-kalpainy do kalpastatyny Nebulina natomiast zanika podczas dojrzewania misa post mortem Filamenty nebuliny rozpadaj si na pi mniejszych fragmentoacutew o łacuchach 20middot104 18middot104 40middot103 33middot103 i 23middot103 Da W rodowisku i temp 4oC i pH 56 micro-kalpaina jest w stanie zdegradowa nebulin po 15 min inkubacji i degradacja ta zachodzi szybciej ni rozpad titiny Desmina z kolei jest degradowana podczas dojrzewania post mortem a głoacutewnym produktem tej degradacji jest produkt o m cz ok 38middot103 Da Ten produkt pojawia si roacutewnie podczas inkubacji miofibryli z micro-kalpain Filamina rozpada si czciowo na produkt o m cz ok 240middot103 Da w proacutebkach misa dojrzewajcego naturalnie oraz w proacutebkach oczyszczonych miofibryli z dodan micro-kalpain [18 55]

Czynniki wpływajce na aktywno kalpain w misie

Tenderyzacja misa post mortem nie zaley od degradacji pojedynczych białek ale jest zwizana z wieloma zmianami biochemicznymi i strukturalnymi zachodzcymi w białkach [18] Aktywno kalpain moe si roacuteni w zalenoci od gatunku zwierzt minia moe zalee od wielu czynnikoacutew działajcych na minie jeszcze podczas ycia zwierzcia (poprzez modyfikowanie sposobu ywienia czy te poprzez rodzaj chowu) lub czynnikoacutew majcych wpływ na miso w pierwszych godzinach po uboju lub podczas jego przetwarzania Nie bez znaczenia s roacutewnie czynniki genetyczne

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 11

Istniej dowody na to e kalpainy pełni wan rol podczas wzrostu minia po urodzeniu zwierzcia a take podczas niszczenia tkanki miniowej obserwowanego podczas zaniku mini [15]

Czynniki przyyciowe

W hodowli zwierzt rzenych dy si do zwikszenia misnoci oraz obnienia stopnia otłuszczenia Jednak bardzo czsto obserwuje si zwikszenie twardoci misa ze zwierzt o podwyszonej misnoci Przykładem moe by rasa bydła podwoacutejnie uminiona Belgian Blue White Zaleno pomidzy sił cicia a iloci fragmentu o wielkoci 30middot103 Da charakterystycznego dla degradacji troponiny T jest duo słabsza ni u innych ras [52]

Znanym sposobem zwikszenia iloci tkanki misnej kosztem zmniejszenia zawartoci tłuszczu bez koniecznoci zwikszania dawki ywieniowej jest podawanie zwierztom clenbuterolu Jest to sztuczny rodek adrenergiczny podobny do adrenaliny Podawanie go jest dobrym sposobem na uzyskanie wikszej iloci misa jest ono jednak twarde Podawanie clenbuterolu nie wpływa na aktywno -kalpainy ale podwysza aktywno kalpastatyny ktoacutera blokuje tenderyzacj misa [47] Podobny efekt uzyskuje si podajc adrenalin naturalnie wystpujcy w organizmie czynnik adrenergiczny powodujcy podwyszenie o 97 aktywnoci kalpastatyny Jednak aktywnoci enzymoacutew systemu kalpainowego w czasie składowania misa zmieniaj si Mona wic powiedzie e zroacutenicowany poziom adrenaliny w plazmie krwi powoduje silne zaburzenia w systemie kalpainowym [44] Ertbjerg i wsp [10] przeprowadzajc badania wi wykazali e wstrzykiwanie adrenaliny dominiowo w połczeniu z wysiłkiem fizycznym zwierzt powoduje podwyszenie pH misa i obnienie stopnia jego twardoci

Hodowla wi od ktoacuterych uzyskuje si chude miso doprowadziła do powstania mutacji genu RyR1 Obecno tego genu jest zwizana z podatnoci zwierzt na stres i obnion jakoci misa W misie takich zwierzt obserwuje si niszy poziom aktywnoci m-kalpainy w poroacutewnaniu ze zwierztami nie dotknitymi t mutacj genu co moe decydowa o podwyszonej twardoci misa [45]

Ciekawym przypadkiem jest fenotyp owiec callipyge Został on zidentyfikowany po raz pierwszy w roku 1983 w Dorset Jeden z osobnikoacutew mskich przekazywał specyficzny fenotyp niektoacuterym potomkom Charakteryzowały si one tym e tylna cz ciała (szczegoacutelnie minie biceps femoris semimembranosus semitendinosus i longissimus) była szczegoacutelnie uminiona [11] Minie objte fenotypem callipyge charakteryzuj si duo wikszym (o około 60 w momencie mierci) poziomem kalpastatyny w poroacutewnaniu z miniami normalnych owiec [4 12] Fenotyp callipyge umoliwia produkowania misa chudego ale o mniejszej kruchoci Mroenie powoduje zmniejszenie twardoci misa prawdopodobnie na skutek obnienia aktywnoci kalpastatyny [9] Minie biceps femoris i longissimus dorsi z fenotypem

12 Marzena Nowak

callipyge charakteryzuj si wiksz twardoci i mas natomiast misie infraspinatus nie jest zaliczany do mini z tym fenotypem Aktywno m-kalpainy jest wysza w m biceps femoris i m longissimus owiec callipyge ni w tych samych miniach owiec normalnych Natomiast m-kalpaina w miniu infraspinatus owiec normalnych i callipyge była tak samo aktywna [4] Degradacja titiny nebuliny desminy i troponiny T przebiega znacznie wolniej podczas dojrzewania misa owiec callipyge [12] Przypadek owiec callipyge wiadczy o tym e podwyszony przyrost masy minia moe powodowa zmniejszenie stopnia degradacji białek zwizane ze spadkiem aktywnoci kalpain ktoacutery z kolei łczy si z podwyszonym poziomem kalpastatyny [15] Istnieje wyrana zaleno pomidzy jakoci misa a typem minia z ktoacuterego to miso pochodzi Roacutenorodno pomidzy miniami jest czsto zwizana z właciwociami metabolicznymi minia i jego zdolnoci kurczenia si [26] Szybciej dojrzewaj minie białe szybko kurczce si ni czerwone ndash wolno kurczliwe Aktywno m-kalpainy i kalpastatyny okazały si silnie zwizane z typem minia Aktywno m-kalpainy jest tym nisza im wiksza jest szybko skurczu minia oraz tym nisza aktywno m-kalpainy im wysza aktywno ATPazy Podobne wyniki uzyskano w przypadku micro-kalpainy [39] Poroacutewnujc minie indycze wysz aktywno m-kalpainy zanotowano w miniach udca ni w miniach piersiowych [38]

Wprowadzanie witaminy E do minia moe zapobiega utlenianiu kalpain i poprzez takie działanie spotgowa działanie dodanych jonoacutew wapnia [16] Wzbogacanie paszy witamin D powoduje zwikszenie stenia wapnia w m longissimus dorsi a tym samym zmniejszenie siły cicia w przypadku misa wołowego W 21 dniu po uboju siła cicia mini zwierzt karmionych pasz wzbogacon w witamin D była mniejsza o 15 Taka właciwo witaminy D moe by wykorzystana jako czynnik powodujcy zwikszenie kruchoci misa [53]

Czynniki poubojowe

Zwikszenie stenia wapnia w rodowisku w ktoacuterym dojrzewa miso sprzyja zwikszeniu jego kruchoci Moczenie misa pochodzcego z 8- do 11-letnich kroacutew w roztworze chlorku wapnia przez 24 godz powoduje niskie wartoci siły cicia [60] Take wstrzykiwanie chlorku wapnia razem z tokoferolem wywołuje intensywne kruszenie wołowiny

Stymulacja elektryczna stosowana jest w celu uniknicia tzw skurczu chłodniczego ktoacutery jest czstym problem pojawiajcym si podczas szybkiego chłodzenia tusz po uboju [36] Niskonapiciowa stymulacja elektryczna jest stosowana zazwyczaj od razu po oszołomieniu natomiast wysokonapiciowa stosowana jest jaki czas po oszołomieniu na jednym z odcinkoacutew linii ubojowej Za bardziej efektywn uznaje si stymulacj wysokonapiciow [20]

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 13

Stymulacja elektryczna tusz wołowych w 3 min post mortem niezalenie od jej rodzaju (niskie czy wysokie natenie prdu) powoduje podwyszenie twardoci misa Obserwuje si przy tym gwałtowny spadek pH co jest prawdopodobn przyczyn twardoci misa w poroacutewnaniu z tuszami stymulowanymi w 40 min post mortem [20] Badania te wskazuj e stymulacji elektrycznej nie powinno si przeprowadza od razu po uboju W innych badaniach take potwierdzono e stymulacja pozwala uzyska bardziej kruche miso [34 36 37] Zwikszony napływ jonoacutew wapnia po stymulacji elektrycznej do cytoplazmy moe powodowa chwilowe uaktywnienie -kalpainy i dziki temu proteoliza moe zaj szybciej [57] Morton i wsp [37] zaobserwowali niewielki wzrost aktywnoci micro-kalpainy a take kalpastatyny w wołowinie o pH 55 i w temp 15oC ale w 24 godz aktywno micro-kalpainy jak i kalpastatyny obniyła si o 80 rednia twardo zmniejszyła si z 81 N w 12 godz do 49 N w 336 godz Ci sami naukowcy stwierdzili e w stymulowanych elektrycznie tuszach owczych aktywno micro-kalpainy zmniejszała si na pocztku wolno (do 9 godz) a pomidzy 9 a 18 godz spadała gwałtownie Twardo misa owczego spadała ze 113 N w 6 godz do 38 N w 96 godz W innych badaniach [37] przeprowadzonych na tuszach wieprzowych wykazano e elektryczna stymulacja wywołała efekt w połowie tak silny jak proces dojrzewania W rezultacie uzyskano miso bardziej kruche

Podsumowanie

Dotychczas odkryto wiele rodzajoacutew kalpain i prawdopodobnie bdzie ich wicej Kalpainy s obecne w roacutenych tkankach i spełniaj roacutene role Obecno kalpain w tkance miniowej jest stwierdzona chocia ich funkcje s nadal nie w pełni wyjanione Kalpainy spełniaj podstawowe kryteria stawiane czynnikom wpływajcym na proces kruszenia misa Enzymy te s obecne w komoacuterce miniowej a w dowiadczeniach przeprowadzanych in vitro prowadz do tych samych produktoacutew degradacji białek jakie wykrywane s w misie po okresie dojrzewania Maj one dostp do miofibryli w komoacuterce [30] Aktywno kalpain oraz stosunek aktywnoci kalpainy do aktywnoci kalpastatyny s skorelowane z twardoci misa Im wysza jest aktywno kalpain oraz im wyszy stosunek kalpainakalpastatyna tym bardziej kruche miso otrzymuje si

W wikszoci bada aktywno kalpain była mierzona po wyizolowaniu ich z misa uywajc jako substratu innych (ni miofibrylarne) białek Nie mierzono wic rzeczywistej aktywnoci tych enzymoacutew Istniej wic głoacutewnie porednie dowody na działanie kalpain podczas procesu kruszenia misa W zalenoci od wielu czynnikoacutew aktywno ta moe by roacutena Mimo e mechanizm działania kalpain nie jest całkowicie wyjaniony na podstawie wynikoacutew licznych dowiadcze mona stwierdzi e kalpainy pełni wan rol w procesie tenderyzacji misa Dokładne poznanie mechanizmu kruszenia misa oraz działania kalpain umoliwiłoby wiadome

14 Marzena Nowak

sterowanie procesem tenderyzacji i uzyskiwanie misa kruchego o standardowej jakoci

Literatura

[1] Boehm ML Kendall TL Thompson VF Goll DE Changes in the calpains and calpastatin

during post mortem storage of bovine muscle J Anim Sci 1998 76 2415-2434 [2] Carragher NO Frame MC Calpain a role in cell transformation and migration Int J Bioch Cell

Biol 2002 34 1539-1543 [3] Dbrowska R Wrzosek A Molekularne podstawy kontroli skurczu mini przez jony wapnia

Kosmos 1997 46 (4) 555-562 [4] Delgado EF Geesink G H Marchello JA Goll DE Koohmaraie M The calpain system in

three muscles of normal and callipyge sheep J Anim Sci 2001 79 398-412 [5] Delgado EF Geesink GH Marchello JA Goll DE Koohmaraie M Properties of miofibril-

bound calpain activity in longissimus muscle of callipyge and normal sheep J Anim Sci 2001 79 2097-2107

[6] Dransfield E Modelling post-mortem tenderization-IV Role of calpains and calpastatin in conditioning Meat Sci 1993 34 217-234

[7] Dransfield E Calpains from thaw rigor muscle Meat Sci 1996 43 311-320 [8] Dransfield E Meat tenderness-the -calpain hypothesis 45th ICoMST 1999 pp 220-228 [9] Duckett SK Klein TA Leckie RK Thorngate JH Busboom JR Snowder GD Effect of

freezing on calpastatin activity and tenderness of callipyge lamb J Anim Sci 1998 76 1869-1874 [10] Ertbjerg P Henckel P Karlsson A Larsen L M Moslashller A J Combined effect of epinerphine and

exercise on calpaincalpastatin and cathepsin B and L activity in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 2428-2436

[11] Freking BA Keele J W Beattie CW Kappes SM Smith TPL Sonstegard TS Nielsen MK Leymaster KA Evaluation of the ovine callipyge locus I Relative chromosomal position and gene action J Anim Sci 1998 76 2062-2071

[12] Geesink GH Koohmaraie M Postmortem proteolysis and calpaincalpastatin activity in callipyge and normal lamb biceps femoris during extended postmortem storage J Anim Sci 1999 77 1490-1501

[13] Geesink GH Taylor RG Bekhit AED Bickerstaffe R Evidence against the non-enzymatic calcium theory of tenderization Meat Sci 2001 59 417-422

[14] Goll DE Dayton WR Singh I Robson RM Studies of the α-actininactin interaction in the Z-disc by using calpain J Biol Chem 1991 266 13 8501-8510

[15] Goll DE Thompson VF Taylor RG Ouali A The calpain system and skeletal muscle growth Can J Anim Sci 1998 78 503-512

[16] Harris SE Huff-Lonergan E Lonergan SM Jones WR Rankins D Antioxidant status affects color stability and tenderness of calcium chloride-injected beef J Anim Sci 2001 79 666-677

[17] Hopkins DL Thompson JM Inhibition of protease activity 2 Degradation of myofibrillar proteins myofibril examination of free calcium levels Meat Sci 2001 59 199-209

[18] Huff-Lonergan E Mitsuhashi T Beekman D D Parrish F C Jr Olson D G Robson R M Proteolysis of specific muscle structural proteins by -calpain at low pH and temperature is similar to degradation in post mortem Bovine Muscle J Anim Sci 1996 74 993-1008

[19] Hughes MC Geary S Dransfield E McSweeney PLH OrsquoNeill EE Characterization of peptides released from rabbit skeletal muscle tin-T by -calpain under conditions of low temperature and high ionic strength Meat Sci 2001 59 61-69

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 15

[20] Hwang IH Thompson JM The effect of time and type of electrical stimulation on the calpain system and meat tenderness in beef longissimus dorsi muscle Meat Sci 2001 58 135-144

[21] Ilian MA Morton JD Kent MP Le Conteur CE Hickford J Cowley R Bickerstaffe R Intermuscular variation in tenderness Association with the ubiquitous and muscle specific calpains J Anim Sci 2001 79 12-132

[22] Jakubiec-Puka A Rola proteolitycznego systemu kalpainowego w komoacuterkach zwierzcych Postpy Biochemii 1993 39 (4) 251-258

[23] Jakubiec-Puka A Kalpainy Kosmos 1997 46 (4) 609-614 [24] JeacockeR E The concentrations of free magnesium and free calcium ions both increase in skeletal

muscle fibres entering rigor mortis Meat Sci 1993 35 27-45 [25] Kanawa R J J Takahashi K Inactivity of -calpain throughout post mortem aging of meat J

Food Sci 2002 67 2 635-638 [26] Klont RE Brocks L Eikelenboom G Muscle fibre type and meat quality Meat Sci 1998 49

(Suppl 1) S219-S229 [27] Koohmaraie M Effect of pH Temperature and inhibitors on autolysis and catalytic activity of

bovine skeletal muscle micro-calpain J Anim Sci 1992 70 3071-3080 [28] Koohmaraie M The role of Ca2+ dependent proteinases i post mortem proteolysis and meat

tenderness Biochimie 1992 74 3 239-245 (English abstract) [29] Koohmaraie M Muscle proteinases and meat aging Meat Sci 1994 36 93-104 [30] Koohmaraie M Biochemical factors regulating the toughening and tenderization processes of meat

Meat Sci 1996 43 S S193-S201 [31] Kristensen L Therkildsen M Riis B Soslashrensen MT Oksbjerg N Purslow PP Ertbjerg P

Dietary induced growth rate in pigs Effects on in vivo and post mortem muscle proteolysis and meat quality J Anim Sci 2002 80 2862-2871

[32] Kurebayashi N Harkins AB Baylor S M Use of fura red as an intracellular calcium indicator in frog skeletal muscle fibers Biophys J 1993 64 1934-1960

[33] Lawrie RA Meat Science Pergamon Press Oxford 1985 [34] Lee S Polidori P Kaufman RG Kim BC Low-voltage electrical stimulation effects on

proteolysis and lamb tenderness J Food Sci 2000 65 (5) 786-790 [35] Ma H Fukiage Ch Kim YH Duncan MK Reed N A Shih M Azuma M Shearer TR

Characterization and expression of calpain 10 J Biol Chem 2001 276 (30) 28525-28531 [36] Maribo H Ertbjerg P Andersson M Barton-Gade P Moslashller AJ Electrical stimulation of pigs-

effect on pH fall meat quality and Cathepsin B+L activity Meat Sci 1999 52 172-187 [37] Morton JD Bickerstaffe R Kent MP Dransfield E Keeley GM Calpain-calpastatin and

thoughness in m longissimus from electrically stimulated lamb and beef carcasses Meat Sci 1999 52 71-79

[38] Northcutt JK Pringle TD Dickens JA Buhr RJ Young LL Effects of age and tissue type on the calpain proteolytic system in turkey skeletal muscle Poultry Sci 1998 77 367-372

[39] Ouali A Meat tenderization Possible causes and mechanisms A Review J Muscle Foods 1990 1 (2) 129-165

[40] Parr T Sensky PL Scothern GP Bardsley RG Buttery PJ Wood JD Warkup C Relationship between skeletal muscle-specific calpain and tenderness of conditioned porcine longissimus muscle J Anim Sci 1999 77 661-668

[41] Pringle TD Harrelson JM West RL Williams SE Johnson DD Calcium-activated tenderization of strip loin top sirloin and top round steaks in diverse genotypes of cattle J Anim Sci 1999 77 3230-3237

[42] Purslow PP Ertbjerg P Baron CP Christensen M Lawson M A Patterns of variation in enzyme activity and cytoskeletal proteolysis in muscle 47th ICoMST 2001 pp 38-43

16 Marzena Nowak

[43] Rosochacki SJ Proteoliza w miniach po uboju zwierzt Przeg Hod 1999 9 26-29 [44] Sensky PL Parr T Bardsley RG Buttery PJ The relationship between plasma epinephrine

concentration and the activity of the calpain enzyme system in porcine longissimus muscle J Anim Sci 1996 74 380-387

[45] Sensky PL Parr T Lockley AK Bardsley RG Butery PJ Wood JD Warkup C Altered calpain levels in longissimus muscle from normal pigs and heterozygotes with the ryanodine receptor mutation J Anim Sci 1999 77 2956-2964

[46] Sentandreu MA Coulis G Ouali A Role of muscle endopeptidases and their inhibitors in meat tenderness Trends Food Sci Technol 2002 13 398-419

[47] Simmons NJ Young OA Dobbie PM Singh K Thompson BC Speck PA Post-mortem calpain-system kinetics in lamb Effect of clenbuterol and preslaugter exercise Meat Sci 1997 47 12 135-146

[48] Sorimachi H Kinbara K Kimura S Takahashi M Ishiura S Sasagawa N Sorimachi N Shimada H Tagawa K Maruyama K Suzuki K Muscle-specific calpain p94 responsible for limb girdle muscular dystrophy type 2A associates with connection through IS2 a p94-specific sequence J Biol Chem 1995 270 (52) 31158-31162

[49] Sorimachi H Ishiura S Suzuki K Structure and physiological function of calpains Biochem J 1997 328 721-732

[50] Spadoni C Forkas A Sinka R Tompa P Friedrich P Molecular cloning and RNA expression of a novel Drosophila calpain calpain C Biochem Biophys Res Commun 2003 303 343-349

[51] Sreenan SK Zhou Y-P Otani K Hansen PA Currie KPM Pan Ch-Y Lee J-P Ostrega D M Pugh W Horikawa Y Cox N J Harris C L Burant Ch F Fox A P Bell G T Polonsky K S Calpains play a role in insulin secretion and action Diabetes 2001 50 2013-2020

[52] Steen D Claeys E Uytterhaegen L De Smet S Demeyer D Early post-mortem conditions and the calpaincalpastatin system in relation to tenderness of double-muscled beef Meat Sci 1997 45 3 307-319

[53] Swanek SS Morgan JB Owens FN Gill D R Strasia A Dolezal HG Ray FK Vitamin D3 supplementation of beef seers increases longissimus tenderness J Anim Sci 1999 77 874-881

[54] Takahashi K Structural weakening of skeletal muscle tissue during post-mortem ageing of meat Non-enzymatic mechanism of meat tenderization Meat Sci 1996 43 S S67-S80

[55] Takahashi K Mechanism of meat tenderization during post-mortem ageing Calcium Theory 45th ICoMST 1999 pp 230-235

[56] Thomson BC Dobbie PM Singh K Speck PA Post-mortem kinetics of meat tenderness and the components of calpain system in bull skeletal muscle Meat Sci 1996 44 (3) 151-157

[57] Veeramuthu GI Sams AR Post mortem pH myofibrillar fragmentation and calpain activity in pectoralis from electrically stimulated and muscle tensioned broiler carcasses Poultry Sci 1999 78 272-276

[58] Watanabe A Daly CC Devine CE The effects of the ultimate pH of meat on tenderness changes during ageing Meat Sci 1996 42 (1) 67-78

[59] Whipple G Koohmaraie M Degradation of myofibril proteins by extractable lysosomal enzymes and m-calpain and the effects of zinc chloride J Anim Sci 1991 69 4449-4460

[60] Whipple G Koohmaraie M Calcium chloride marination effects on beef steak tenderness and calpain proteolytic activity Meat Sci 1993 33 265-275

[61] Yoshizawa T Sorimachi H Tomioka S Ishiura S Suzuki K Calpain dissociates into subunits in the presence of calcium ions Biochem Biophys Res Commun 1995 208 (1) 376-383

THE ROLE OF CALPAINS IN THE MEAT TENDERIZATION PROCESS

ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MISA 17

S u m m a r y

Meat tenderness and factors influencing it have been investigated for a long time There are several

theories explaining the process of meat tenderization The calpain theory of tenderization has been accepted as the most feasible one Calpains meet the basic criteria defined for factors that impact meat tenderization These enzymes are present in a muscle cell and in vitro experiments when calpains are used there are detected the same protein degradation products as in the meat after its raping Calpains have access to myofibrils in cells The activeness of calpains and the ratio between it and the calpastatin are correlated with the meat hardness The higher the hardness of meat and the higher the ratio calpain to calpastatin the more tender meat can be obtained Conditions under which these enzymes are active are close to conditions in the meat tissue after the death of animal The calpain activity depends both on the survival including genetic and the post-mortem factors

Although the mechanism of calpain activity has not been satisfactorily explained so far but on the basis of results obtained it can be concluded that they play an important role in the meat tenderization process

In this paper calpains are characterized and some factors influencing their activeness are described

Key words calpains meat tenderization

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 18 - 26

ANNA KACZMAREK JAN ZABIELSKI PIOTR ZIELONKA

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH NA MOLIWO WZROSTU LISTERIA

MONOCYTOGENES I ESCHERICHIA COLI O157H7

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była prognoza wpływu warunkoacutew wdzenia trzech gatunkoacutew surowych wyroboacutew

misnych na moliwo wzrostu bakterii Listeria monocytogenes i Escherichia coli O157H7 Badania przeprowadzono w wybranym zakładzie misnym w rzeczywistych warunkach produkcji

handlowej Obiekt badawczy stanowiły wyroby z 5 partii produkcyjnych schabu surowego frankfurterek oraz kiełbasy polskiej surowej W produktach wdzonych oznaczano zawarto soli azotanoacutew(III) pH oraz czas wdzenia w zakresie temp 30ndash37degC Prognozy wzrostu wybranych patogenoacutew z uwzgldnieniem wynikoacutew przeprowadzonych oznacze obliczono za pomoc programu Pathogen Modeling Program 60

Wykazano bardzo du zmienno zawartoci azotanoacutew(III) (V = 2363ndash5976) soli (V = 1082ndash1778) oraz rzeczywistych okresoacutew obroacutebki wdzarniczej (V = 351ndash391) poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew W konsekwencji obliczone prognozy okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych schabu surowego charakteryzowały si znacznym zroacutenicowaniem (V = 9ndash95) Zastosowane warunki wdzenia spowodowały e w przypadku kiełbasy polskiej oraz frankfurterek prawdopodobne było zakoczenie okresu lag-fazy Escherichia coli O157H7 jeszcze w czasie tego zabiegu

Słowa kluczowe mikrobiologia prognostyczna wdzenie surowe wyroby misne

Wprowadzenie

Wyroby z misa peklowanego niepoddawane parzeniu a jedynie ciepłemu wdzeniu np wdzonki lub niektoacutere kiełbasy surowe uwaane s za szczegoacutelnie atrakcyjne sensorycznie Nale te zwykle do droszych asortymentoacutew handlowych i dlatego stanowi do znaczn ilociowo grup wyroboacutew produkowanych w zakładach misnych

Mgr in A Kaczmarek dr hab J Zabielski prof AR Katedra Zarzdzania Jakoci ywnoci Akademia Rolnicza im A Cieszkowskiego ul Mazowiecka 41 60-623 Pozna mgr in P Zielonka Powiatowa Stacja Sanitarno-Epidemiologiczna ul Niepodległoci 66 64-100 Leszno

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 19

Wzgldy ekonomiczne sprawiaj e w realnych warunkach produkcyjnych takie wyroby jak schab surowy wdzony kiełbasa polska surowa lub frankfurterki po zakoczeniu cyklu produkcyjnego nie s poddawane dalszym zabiegom utrwalajcym np podsuszaniu lub dojrzewaniu W ten sposoacuteb zmniejszaj si technologiczne moliwoci sterowania ich jakoci mikrobiologiczn [7] Dlatego poza temperatur przechowywania głoacutewnymi czynnikami regulujcymi skaenie mikrobiologiczne bd kwasowo tych wyroboacutew zawarto soli oraz azotanoacutew(III)

Wdzone na surowo solone i peklowane wyroby misne stanowi potencjalne roacutedło bakterii zaroacutewno Escherichia coli [8] jak i Listeria monocytogenes [4] Wykryto e roacutedłem infekcji Escherichia coli moe by nawet fermentowane salami [18] Oznacza to e ani peklowanie ani wdzenie owiewowe nie gwarantuj skutecznej eliminacji zagroenia zdrowia spowodowanego obecnoci tych patogenoacutew Od dawna wiadomo e płynne składniki dymu wdzarniczego działaj bakterioboacutejczo lub bakteriostatycznie [6] na patogeny w tym take na L monocytogenes [1] ale w praktyce produkcyjnej wdzonek i kiełbas surowych nie stosuje si płynnych preparatoacutew dymu wdzarniczego

Zalecany wzgldami technologicznymi zakres temperatury owiewowego wdzenia wdzonek surowych oraz kiełbas surowych wynosi od 18 do 25degC a czas do kilkunastu godzin [13] W praktyce jednak zabieg ten jest skracany do kilku godzin przez podwyszenie temp o około 10 do 12degC Spowodowane jest to wzgldami zaroacutewno organizacyjnymi produkcji jak i zmniejszaniem ubytkoacutew masy wpływajcych na wydajno gotowego wyrobu W taki sposoacuteb przez okres kilku godzin zostaj stworzone optymalne warunki temperaturowe wzrostu bakterii w tym take Listeria monocytogenes i Escherichia coli Dlatego informacje dotyczce czasu i temperatury zabiegu pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) w zestawieniu z metodami mikrobiologii prognostycznej umoliwi oszacowanie wpływu warunkoacutew wdzenia ciepłego na moliwo rozwoju tych patogenoacutew

Na potrzeby mikrobiologii prognostycznej opracowano wiele modeli i programoacutew komputerowych opisujcych wzrost mikroorganizmoacutew w funkcji pH zawartoci soli i azotanoacutew(III) oraz temperatury [5 10 16] Dostpne dane literaturowe potwierdzaj przydatno tych narzdzi w szacowaniu ryzyka powstawania zagroenia mikrobiologicznego misa i wyroboacutew misnych [3 20 19 11 2 9] Wykorzystanie mikrobiologii prognostycznej zostało zaakceptowane np w dystrybucji misa sprzeday detalicznej produkcji fermentowanych wyroboacutew misnych czy rozbiorze tusz wołowych bdquona ciepłordquo w Australii przez tamtejsze władze sanitarne [17]

Potwierdza to celowo opisanych poniej dowiadcze w ktoacuterych podjto proacuteb stwierdzenia czy w rzeczywistych warunkach produkcji trzech rodzajoacutew surowych wyroboacutew misnych moliwe jest wystpienie w czasie obroacutebki wdzarniczej warunkoacutew sprzyjajcych rozwojowi Listeria monocytogenes i Escherichia coli

20 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

Materiał i metody bada

Dowiadczenia prowadzone były w rzeczywistych warunkach działania zakładu misnego na terenie Wielkopolski w trakcie codziennej produkcji wyroboacutew misnych Obiektami dowiadczalnymi były wyroby z 5 partii produkcyjnych z ktoacuterych pobrano po trzy proacuteby schabu surowego wdzonego bez koci kiełbasy polskiej surowej oraz frankfurterek Schab (misie najdłuszy grzbietu) peklowano metod nastrzykow W przypadku kiełbasy polskiej surowej (25 wieprzowiny kl I i 75 wieprzowiny kl II) oraz frankfurterek (20 wieprzowiny kl I i 80 wieprzowiny kl II) stosowano peklowanie surowcoacutew poprzez wymieszanie z sol peklujc bez dodatku wody

Wdzenie owiewowe wyroboacutew prowadzono w komorach wdzarniczo-parzelniczych z arow wytwornic dymu oraz z moliwoci regulacji temperatury zabiegu Warunki prowadzenia zabiegu kadej partii produkcyjnej wyroboacutew charakteryzowano poprzez pomiar czasu oraz temperatury mierzonej wewntrz geometrycznego rodka batonoacutew

Natychmiast po zakoczeniu wdzenia wyroboacutew mierzono ich kwasowo stosujc pH-metr CP-551 z elektrod OSH12-01 przystosowan do bezporednich pomiaroacutew pH w misie i serach

Zawarto NaCl oznaczano metod Mohra [14] a azotanoacutew(III) poprzez reakcj z odczynnikiem Griessa [15]

Uzyskane wyniki parametroacutew fizykochemicznych poszczegoacutelnych partii wyroboacutew poddano analizie za pomoc programu Pathogen Modeling Program wersja 6 [12] Szacowano czas trwania lag-fazy i czas wzrostu jednej generacji bakterii przy załoonym poziomie skaenia pocztkowego 1 jtkg Jako okres stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew przyjmowano sum tych wartoci wyliczanych na podstawie prognoz wzrostu L monocytogenes oraz E coli O157H7

Wyniki i dyskusja

W tab 1 zestawiono parametry wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne piciu partii produkcyjnych badanych wyroboacutew

Najmniejsz powtarzalnoci charakteryzował si proces peklowania wyroboacutew co odzwierciedlaj wspoacutełczynniki zmiennoci rednich zawartoci azotanoacutew(III) i soli W przypadku frankfurterek z surowcoacutew peklowanych ldquona suchordquo wspoacutełczynnik zmiennoci azotanoacutew(III) wynioacutesł prawie 60 Fakt wystpowania tak znaczcej zmiennoci zawartoci azotanoacutew(III) oraz soli pomidzy partiami produkcyjnymi wskazuje na prawdopodobiestwo zroacutenicowanego czasu stabilnoci mikrobiologicznej poszczegoacutelnych partii produkcyjnych tych samych sortymentoacutew Ponadto w przypadku schabu surowego wdzonego w czterech sporoacuted piciu partii produkcyjnych (80) przekroczona była dopuszczalna zawarto azotanoacutew(III) w produkcie finalnym Zmienno wartoci pH nie była dua co potwierdza lepsze wyroacutewnanie kwasowoci badanych wyroboacutew

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 21

T a b e l a 1 Parametry zabiegu wdzenia oraz podstawowe wyroacuteniki fizykochemiczne badanych wyroboacutew misnych Parameters of smoking process and basic physical amp chemical characteristics of meat products studied

Rodzaj wyrobu

Product type

Partia produkcyjna Production

batch

pH NaCl []

Azotany(III) [mgkg]

Nitrates(III)

Temperatura wdzenia [oC]

Smoking temp[degC]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time [h]

1 516 436 14217 37 350 2 575 359 7414 36 520 3 588 413 10724 35 245 4 595 347 13762 37 235 5 590 339 12725 37 300

x 573 399 11768 364 33

SD 033 043 2781 089 11

Schab surowy Raw pork loin

V [] 570 1082 2363 245 351 1 524 231 1612 30 3 2 543 228 2617 33 52 3 554 226 5405 32 245 4 579 261 4870 32 235 5 560 290 1272 32 245

x 552 247 3155 318 31

SD 020 027 1885 11 12

Frankfurterki Frankfurters

V [] 370 1126 5976 34 391 1 537 309 7090 30 3 2 564 232 3618 33 52 3 597 262 8528 32 245 4 586 189 3957 32 235 5 598 241 5257 32 245

x 576 246 569 318 31

SD 025 043 2091 11 12

Kiełbasa polska surowa

Polish raw sausage

V [] 450 1778 3676 34 390

V ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variability coefficient x ndash warto rednia mean value SD ndash odchylenie standardowe standard deviation ndash wartoci rednie z 3 oznacze mean values of 3 measurements

O ile temperatura wdzenia charakteryzowała si bardzo mał zmiennoci to

czas wdzenia poszczegoacutelnych partii wyroboacutew był zroacutenicowany ndash wspoacutełczynniki zmiennoci wahały si od 351 do 391 Warto podkreli e temperatura wdzenia jest regulowana nastawami sterownikoacutew komoacuter i dlatego wspoacutełczynniki zmiennoci tego parametru s małe natomiast o czasie zabiegu decyduje obsługa urzdze i organizacja produkcji W kategoriach sterowania procesami jest wic

22 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

prawdopodobne ze czas wdzenia oraz peklowanie surowcoacutew mog by roacutedłem zmiennoci nadmiarowej

Na podstawie danych obroacutebki wdzarniczej poszczegoacutelnych partii wyroboacutew obliczono prognozy wzrostu i okres stabilnoci mikrobiologicznej L monocytogenes oraz E coli O157H7 i przedstawiono je w tab 2

T a b e l a 2 Szacowanie parametroacutew wzrostu Listeria monocytogenes i Eschrichia coli O157H7 w surowych wyrobach misnych podczas zabiegu wdzenia Predicting the growth parameter levels of Listeria monocytogenes and Eschrichia coli O157H7 in meat products being smoked

Rodzaj wyrobu Product

type

Seria Batch

Czas trwania lag-fazy [godz]

Lag phase duration [h]

Czas 1 generacji [godz]

Generation time [h]

Okres stabilnoci mikrobiolo- gicznej (lag-faza+czas 1 generacji)

[godz] Microbial stability time

(lag-phase + 1 generation) [h]

Czas wdzenia [godz]

Smoking time

Listeria monocytogenes 1 473 32 505 350 2 75 08 83 520 3 8 09 89 245 4 63 08 71 235 5 116 11 127 300

Escherichia coli O157H7 1 253 14 267 300 2 76 08 84 520 3 95 08 103 245 4 76 07 81 235

Scha

b su

row

y R

aw p

ork

loin

5 123 09 132 245 Listeria monocytogenes

1 115 11 126 300 2 74 08 82 520 3 79 09 88 245 4 57 07 64 235 5 66 07 73 245

Escherichia coli O157H7 1 55 11 66 300 2 45 08 53 520 3 48 08 56 245 4 45 07 52 235

Fran

kfur

terk

i Fr

ankf

urte

rs

5 52 09 61 245

cd Tab 2 Listeria monocytogenes

1 143 14 57 300

pols

ka

suro

wa

Polis

h ra

w

2 59 07 66 520

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 23

3 54 07 61 245 4 42 06 48 235 5 45 06 51 245

Escherichia coli O157H7 1 82 11 93 300 2 41 07 48 520 3 44 07 51 245 4 32 06 38 235

5 38 06 44 245 Objanienia Explanatory notes Druk wytłuszczony ndash okres stabilnoci mikrobiologicznej zbliony do czasu obroacutebki wdzarniczej Bold ndash microbial stability time appearing close to the time period of smoking the products analysed

T a b e l a 3 Zmienno okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew misnych Variability of microbial stability as stated for the meat products studied

Gatunek bakterii Bacteria species Rodzaj wyrobu

Product type Parametry rozkładu

Distribution parameters Listeria monocytogenes

Escherichia coli O157H7

x [godz] [h] 175 58 SD [godz] [h] 166 05

Schab surowy Raw pork loin

V [] 949 90

x [godz] [h] 133 57 SD [godz] [h] 69 06

Frankfurterki Frankfurters

V [] 519 115

x [godz] [h] 87 55 SD [godz] [h] 21 19

Kiełbasa polska surowa

Raw Polish sausage V [] 246 357

Obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew

charakteryzowały si bardzo du zmiennoci w poszczegoacutelnych partiach produkcyjnych W dwoacutech przypadkach to jest w drugiej partii produkcyjnej frankfurterek oraz w drugiej partii kiełbasy polskiej surowej wyliczone okresy stabilnoci mikrobiologicznej Escherichia coli O157H7 były niemal takie same lub kroacutetsze od czasoacutew wdzenia Prognoz krzywych wzrostu Gompertza E coli O157H7 tych przypadkoacutew przedstawiono na rys 1

24 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

0

02

04

06

08

1

12

0 1 2 3 4 5 6 7Czas w dzenia [godz]

Smoking time [h]

Ska

enie

bak

teria

mi E

col

i log

[jtk

g]E

col

i con

tam

inat

ion

log[

cfu

g]

frankfurterki II partiafrankfurters II batchpolska surowa II partiaraw polish sausage II batch

Rys 1 Szacowanie krzywych wzrostu Escherichia coli O157H7 w procesie wdzenia (strzałk

zaznaczono koniec wdzenia tych partii wyroboacutew) Fig 1 Predicting the growth curves of Escherichia coli O157H7 during the smoking (the arrow

indicates that the smoking process of a particular production batch of products studies has ended)

Dua zmienno parametroacutew peklowania surowcoacutew w połczeniu ze

zroacutenicowanym czasem wdzenia sprawiaj e obliczone w prognozie okresy stabilnoci mikrobiologicznej wyroboacutew s roacutewnie bardzo zroacutenicowane (tab 3)

Wspoacutełczynniki zmiennoci okresoacutew stabilnoci mikrobiologicznej badanych wyroboacutew wynosz od 9 do 95 (schab surowy E coli) Wskazuje to e jako mikrobiologiczna poszczegoacutelnych partii produkcyjnych badanych wyroboacutew mogła by potencjalnie bardzo zroacutenicowana

Połczenie roacutenych czynnikoacutew fizykochemicznych z powodzeniem moe zabezpiecza produkty przed rozwojem mikroflory chorobotwoacuterczej Jednake w rzeczywistych warunkach produkcyjnych surowych wyroboacutew misnych mog zaistnie takie wzajemne interakcje cech surowcoacutew substancji peklujcych czasu i temperatury wdzenia w wyniku ktoacuterych prawdopodobne jest zakoczenie okresoacutew lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych Dlatego szybkie i efektywne wychładzanie poprodukcyjne oraz utrzymanie cigłoci łacucha chłodniczego bdzie warunkowa bezpieczestwo mikrobiologiczne tych wyroboacutew

Wnioski

1 W rzeczywistych warunkach produkcji wdzonych surowych i peklowanych wyroboacutew misnych temp wdzenia w zakresie 30ndash37degC moe potencjalnie

SZACOWANIE WPŁYWU WARUNKOacuteW WDZENIA SUROWYCH WYROBOacuteW MISNYCH 25

doprowadzi do stworzenia warunkoacutew umoliwiajcych zakoczenie okresu lag-fazy niektoacuterych bakterii chorobotwoacuterczych

2 Zakoczenie czasu lag-fazy moe wystpi w jednej na pi partii produkcyjnych dwoacutech gatunkoacutew wyroboacutew czyli w 20 ich masy produkcyjnej Sprzyja temu bdzie czas wdzenia dłuszy ni 4 godz w zastosowanej temperaturze oraz zmienno zawartoci soli i azotanoacutew(III) w surowcach uytych do produkcji badanych wyroboacutew

3 Konieczna jest poprawa jakociowej i technologicznej efektywnoci peklowania w celu zapobieenia moliwoci realnego wystpienia zagroenia mikrobiologicznego

Literatura

[1] Faith NG Yousef AE Luchansky LB Inhibition of Listeria monocytogenes by liquid smoke and isoeugenol a phenolic component found in smoke J Food Safety 1992 12 303-314

[2] Fujikawa H Kokubo Y Practical application of predictive microbiology software programs to HACCP plans J Food Hyg Soc Japan 2000 42 252-256

[3] Giffel MC Zwietering MH Validation of predictive models describing the growth of Listeria monocytogenes Int J Food Microbiol 1999 46 135-149

[4] Guerra MM McLauchlin J Bernardo FA Listeria in ready-to-eat and unprocessed foods produced in Portugal Food Microbiol 2001 18 423-429

[5] Kołoyn-Krajewska D Jałosiska-Piekowska M Załoenia zasady i przyszło prognozowania mikrobiologicznego ywno Nauka Technologia Jako 1999 4 (21) 22-23

[6] Kurko WI Chemiczne i fizykochemiczne podstawy procesu wdzenia WPLiS Warszawa 1963 [7] Leistner L Basic aspects of food preservation by hurdle technology Int J Food Microbiol 2000

55 181-186 [8] Liddell KG Escherichia coli O157H7 outbreak in central Scotland Lancet 1997 349 502-503 [9] McClure PJ Beaumont AL Shutherland JP Roberts TA Predictive modeling of growth of

Listeria monocytogenes The effects on growth of NaCl pH storage temperature and NaNO2 Int J Food Microbiol 1997 34 221-232

[10] McDonald K Sun D Predictive food microbiology for the meat industry a review Int J Food Microbiol 1999 52 1-27

[11] Mellefont LA McMeekin TA Ross T Performance evaluation of a model describing the effects of temperature water activity pH and lactic acid concentration on the growth of Escherichia coli Int J Food Microbiol 2003 82 45-58

[12] Pathogen Modeling Program manual version 40 USDA Eastern Regional Center [13] Pezacki W Przetwarzanie jadalnych surowcoacutew rzenych PWN Warszawa 1984 [14] PN-73A-82112 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci soli kuchennej [15] PN-74A-82114 Miso i przetwory misne Oznaczanie zawartoci azotynoacutew i azotanoacutew [16] Skinner GE Larkin JW Mathematical modelling of microbial growth a review J of Food Safety

1994 14 175-217 [17] Summer J Krist K The use of predictive microbiology by the Australian meat industry Int J Food

Microbiol 2002 73 363-366 [18] Tilden J Jr Young W McNamara AM A new route of transmission for Escherichia coli

infection from dry fermented salami Am J Publ Hlth 1996 86 1142-1145 [19] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing growth of Escherichia

coli O157H7 in raw ground beef J Food Protection 1996 59 1331-1335

26 Anna Kaczmarek Jan Zabielski Piotr Zielonka

[20] Walls I Scott VN Validation of predictive mathematical models describing the growth of Listeria monocytogenes J Food Protection 1997 60 1142-1145

PREDICTING THE EFFECT OF SMOKING CONDITIONS ON THE GROWTH OF LISTERIA MONOCYTOGENES AND ESCHERICHIA COLI O157H7 IN RAW MEAT PRODUCTS

S u m m a r y

The objective of the study was to predict the effect of smoking conditions applied to smoke three types of raw meat products on the potential for Listeria monocytogenes and Escherichia coli O157H7 to grow in those products

The study was performed in a selected meat processing plant under real production conditions as existing during any regular commercial production process carried out in this plant

The study target comprised five batches of the following products being produced a raw pork loin Frankfurter sausages and a raw soft lsquoPolishrsquo sausage The following parameters of products being smoked were determined contents of salts and nitrates(III) pH and the smoking process temperatures within a range from 300C to 370C The pathogen growth levels being predicted were calculated using a Pathogen Modelling Software version 60 the calculations performed included the parameters as determined above

With regard to individual production batches of products under analysis there were stated very high variations among the following parameters characterizing the same product type in all 5 batches contents of nitrates (III) (V = 2363ndash596) contents of salts (V = 1082ndash1778) and real smoking times (V = 351ndash391) Consequently there were high differences among predicted periods of microbial stability of Escherichia coli O157H7 calculated for each individual production batch of raw pork loin (V = 9ndash95) The smoking conditions applied in this plant caused that in the case of the Polish sausages and Frankfurter sausages it was possible for the lag-phase of Escherichia coli O157H7 to end prior to the completion of the entire smoking process

Key words predictive microbiology smoking raw meat products

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 27 - 34

KRZYSZTOF PUDYSZAK JANUSZ POMIANOWSKI TERESA MAJEWSKA

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU

S t r e s z c z e n i e W Polsce nie prowadzi si przemysłowej produkcji perlic rzenych ale potrzeby rynku misnego

mog si zmieni w zwizku ze zmian upodoba konsumentoacutew oraz rozszerzeniem rynkoacutew zbytu Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic Nie uwzgldniono wpływu płci gdy u młodych perlic brak jest wyranego dymorfizmu płciowego

Badania przeprowadzono na perlicach ywionych mieszankami pełnoporcjowymi bez antybiotykowego stymulatora wzrostu i odchowywanych do 18 tygodnia ycia Uboacutej ptakoacutew wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym z terminoacutew ubijano po 10 ptakoacutew okrelajc wydajno rzen procentowy udział poszczegoacutelnych mini pH oraz skład chemiczny mini piersiowych i noacuteg

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach uboju 14 16 18 tygodniu ycia wynosiła odpowiednio 1181 g 1314 g i 1373 g Wydajno rzena perlic niezalenie od ich wieku była zbliona i wahała si od 7361 do 7449 Najwikszy udział mini piersiowych udowych i podudzi stwierdzono u perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia stanowiły one odpowiednio 1766 1023 i 613 Odczyn pH mini wraz z wiekiem ptakoacutew obniał si a odczyn pH misni noacuteg był zawsze wyszy od odczynu mini piersiowych Zawarto białka ogoacutelnego w miniach piersiowych wynosiła od 2372 do 2637 a w miniach podudzi od 2104 do 2320 a zawarto tłuszczu odpowiednio od 084 do 112 i od 238 do 586 Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien by zakoczony około 14 tygodnia ycia

Słowa kluczowe wiek perlic warto rzena pH skład chemiczny jako misa

Wstp

Perlice domowe pochodz od dzikiej formy Numida meleagris L zamieszkujcej

stepowe tereny Afryki i Madagaskar Ze wzgldu na due zdolnoci adaptacyjne hodowla perlic rozpowszechniona jest w roacutenych regionach wiata W Europie wroacuted producentoacutew i konsumentoacutew misa perliczego przoduj Francja i Włochy Miso perlicze jest tam bardzo cenione ze wzgldu na wiksz o 10ndash13 zawarto białka i

Dr in K Pudyszak prof dr hab T Majewska Katedra Drobiarstwa Uniwersytet Warmisko-Mazurski ul Oczapowskiego 5 10-719 Olsztyn dr in J Pomianowski Instytut Towaroznawstwa i

28 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

mniejsz o 04ndash25 zawarto tłuszczu ni miso kurczt i indykoacutew rzenych [13] We Francji w intensywnej produkcji uzyskuje si perlice ktoacutere w 76 dniu ycia osigaj 18 kg [3]

W Polsce hodowla perlic była popularna w latach 70 i 80 XX w W tym okresie roacutewnie w naszym kraju prowadzono badania tego gatunku ptakoacutew [5 9 10] W wyniku przeprowadzonych bada opracowano program ywienia perlic w wyniku ktoacuterego 12 tygodniowe ptaki uzyskuj mas ciała ok 1 kg Obecnie nie ma zorganizowanej hodowli i reprodukcji tych ptakoacutew Nawet w chowie przydomowym ten gatunek ptakoacutew utrzymywany jest sporadycznie Hodowl mona jednak w kadej chwili odtworzy z małych populacji utrzymywanych w roacutenych regionach Polski dlatego te doskonalenie ywienia perlic jest w naszym kraju nadal przedmiotem prowadzonych bada [6 7]

Zgodnie z europejskimi standardami handlowymi na miso drobiowe dotyczcymi kryterioacutew chowu drobiu uboacutej perlic w przypadku chowu cioacutełkowego moliwy jest w 82 dniu ycia W tradycyjnym chowie z wybiegiem minimalny wiek uboju perlic wynosi 94 dni [1] Przy wyborze terminu uboju ptakoacutew powinno si uwzgldnia take warto rzen i jako misa Myasnikova [13] stwierdziła e najkorzystniejsz wydajnoci rzen oraz zawartoci mini w tuszce charakteryzuj si perlice o masie ciała 1200 g Według Baeza i wsp [2] na mas tuszki maj wpływ takie czynniki jak genotyp płe i warunki odchowu Wymienieni autorzy stwierdzili e na procentowy udział mini piersiowych w tuszce istotny wpływ ma genotyp a na zawarto tłuszczu zapasowego i skoacutery z tłuszczem podskoacuternym take płe perlic

Celem przeprowadzonych bada była ocena wpływu wieku na warto rzen i jako misa perlic

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiło 30 perlic chowanych na głbokiej cioacutełce Pisklta do bada pochodziły z własnych lgoacutew po rodzicach zakupionych z drobnych gospodarstw Przez cały okres odchowu ptaki ywiono do woli pełnoporcjowymi mieszankami bez antybiotykowego stymulatora wzrostu Warto pokarmow stosowanych mieszanek przedstawiono w tab 1

Uboacutej perlic wykonywano w 14 16 i 18 tygodniu ycia W kadym okresie ubijano po 10 perlic Wyboru ptakoacutew do uboju dokonywano bez uwzgldnienia płci na podstawie masy ciała stosujc schemat losowania systematycznego tak aby rednia masa ciała perlic wybranych do uboju była zbliona do redniej masy ciała wszystkich ptakoacutew w grupie Wybrane w ten sposoacuteb perlice poddawano ubojowi a nastpnie uproszczonej dysekcji okrelajc mas tuszki patroszonej mini piersiowych ud i podudzi

Kształtowania Jakoci Uniwersytet Warmisko-Mazurski pl Cieszyski 1 10-957 Olsztyn

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 29

W cigu 2 godz od uboju okrelano odczyn mini przy uyciu cyfrowego testera kwasowoci z elektrod szklan typu Eurosensor ESAgP-301 a nastpnie pobierano proacutebki mini piersiowych i udowych do oznaczania składu chemicznego Zawarto suchej masy białka surowego tłuszczu surowego i popiołu oznaczano metodami konwencjonalnymi opisanymi przez agarsk [17]

T a b e l a 1

Warto pokarmowa mieszanek stosowanych w ywieniu perlic Nutritive value of the mixtures on which guinea fowls are fed

Okres [tygodnie] Period [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

0-4 5-8 9-18 Energia metaboliczna [kcal] Metabolizable energy 2759 3117 3140

Białko ogoacutełem [] Total protein 2614 1786 1595

Włoacutekno surowe [] Crude fibre 353 314 311

Lizyna [] Lisine 170 105 092

Metionina [] Methionine 062 045 044

Metionina +cystyna [] Methionine + cystine 102 077 073

Treonina [] Threonine 099 067 059

Wap [] Calcium 125 091 089

Fosfor ogoacutelny [] Total phosphorus 096 071 067

Fosfor przyswajalny [] Assimilatable phosphorus 068 049 046

Soacuted [] Sodium 015 016 016

Chlor [] Chlorine 017 018 020

Zebrany materiał liczbowy opracowano statystycznie jednoczynnikow analiz

wariancji w układach ortogonalnych oraz testem Duncana przy uyciu programu statystycznego Stat-1 [12]

Wyniki i dyskusja

rednia masa ciała perlic w kolejnych terminach ubojoacutew (14 16 18 tydzie ycia) była zroacutenicowana i wynosiła 1181 g 1314 g i 1373 g (tab 2) Roacutenice midzy rednimi masami ciała były statystycznie wysoko istotne (P lt 001) Wydajno rzena niezalenie od terminu uboju była zbliona i statystycznie nieistotna (od 7361 do

30 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

7449) W 14 tygodniu ycia perlic udział zaroacutewno mini piersiowych jak i udowych oraz podudzi był statystycznie istotnie (P lt 005 P lt 001) wyszy ni u ubijanych w 16 i 18 tygodniu Łczny udział mini (piersiowych udowych i podudzi) w 14 tygodniu ycia ptakoacutew był wikszy ni w 16 i 18 tygodniu odpowiednio o 17 i 41 Według innych autoroacutew na skład tkankowy tuszek perliczych ma wpływ masa ciała oraz pochodzenie i płe perlic [2 13]

T a b e l a 2 Warto rzena tuszek perliczych Slaughter value of guinea fowlrsquos carcass

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 1181A 1314B 1373C Masa ciała [g]

Body weight v 460 738 506

x 7361 7449 7422 Tuszka patroszona [] Eviscerated caracass v 198 123 344

x 1781A 1766a 1648Bb Minie piersiowe []

Breast muscle v 396 310 1015

x 1132A 1023B 904C Minie udowe [] Thigh muscle v 510 523 1572

x 660A 613A 589B Minie podudzi [] Drumstick muscle v 662 840 896

x 3572Aa 3402Ab 3166B Minie piersiowe i noacuteg [] Breast and leg muscles v 415 217 712

x - warto rednia mean value v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci variation coefficient Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B C ndash P le 001

Warto pH mini piersiowych udowych i podudzi w 14 tygodniu była

statystycznie istotnie wysza (P lt 001) ni w 16 i 18 tygodniu (tab 3) Wyjtek stanowiło pH mini udowych ktoacutere było jednakowe w 14 i 18 tygodniu Baeza i wsp [3] badajc dynamik zmian pH w miniach piersiowych perlic stwierdzili e po 15 min od uboju wynosi ono 61ndash62 i zmniejsza si do 56ndash57 po 24 h Odnotowane w badaniach własnych tendencj do zmniejszania si odczynu mini wraz z wiekiem ptakoacutew potwierdzaj badania prowadzone przez Szałkowsk i Mellera [16] na kurcztach brojlerach Take badania prowadzone na gsiach przez Batur i wsp [4] potwierdzaj wysz warto pH mini noacuteg ni mini piersiowych Jak wskazuj

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 31

badania Kiesslinga [8] nisza warto pH mini piersiowych ni noacuteg wynika z rodzaju i iloci włoacutekien miniowych

T a b e l a 3 Wpływ wieku perlic na pH mini zmierzone 2 godz po uboju Effect of the guinea fowlsrsquo age on pH of muscles measured two hours after the slaughter performed

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie

Specification Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 64A 61B 61B Minie piersiowe Breast muscles v 470 324 214

x 65 A 63 B 65 A Minie udowe Thigh muscles v 229 306 303

x 67 A 65 B 65 B Minie podudzi Drumstick muscles v 331 278 240

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

T a b e l a 4 Skład chemiczny mini piersiowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo breast muscles

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7202b 7110B 7367Aa Woda [] Water v 171 123 183

x 2553B 2637B 2372A Białko [] Protein v 441 421 435

x 102 084 112 Tłuszcz [] Fat v 3711 4948 5593

x 107 128 108 Popioacuteł [] Ash v 4394 1663 3753

Wartoci oznaczone roacutenymi literami roacuteni si od siebie a b ndash P le 005 A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ a b ndash P le 005 A B ndash P le 001

32 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

T a b e l a 5 Skład chemiczny mini udowych perlic Chemical composition of guinea fowlsrsquo thigh muscle

Wiek [tygodnie] Age [weeks] Wyszczegoacutelnienie Specification

Miary statystyczne Statistical measures 14 16 18

x 7314 7193 7236 Woda [] Water v 155 274 172

x 2320A 2126B 2104B Białko [] Protein v 237 069 406

x 238B 586A 535A Tłuszcz [] Fat v 6335 3089 2628

x 130 106 125 Popioacuteł [] Ash v 1959 1295 1777

Wartoci rednie oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie A B ndash P le 001 Mean values designated by different letters are significantly differ A B ndash P le 001

Skład chemiczny mini piersiowych przedstawiono w tab 4 Wiek ubijanych

perlic wpływał w sposoacuteb statystycznie istotny (P lt 005 P lt 001) na zawartoci wody i białka w miniach Minie piersiowe perlic ubijanych w 14 i 16 charakteryzowały si mniejsz zawartoci wody (o 16ndash26) i wiksz zawartoci białka (o 18ndash26) ni minie perlic ubijanych w 18 tygodniu ycia W miniach udowych stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (P lt 001) pod wzgldem zawartoci białka i tłuszczu (tab 5) Minie udowe perlic ubijanych w 14 tygodniu ycia zawierały wicej białka (o 19ndash22) i mniej tłuszczu (o 30ndash35) ni minie perlic ubijanych w 16 i 18 tygodniu ycia

Sporoacuted czterech podstawowych gatunkoacutew drobiu najwiksz wartoci odywcz i dietetyczn odznacza si miso indycze [11] W badaniach własnych zawarto białka zaroacutewno w miniach piersiowych jak i udowych perlic była wysza a tłuszczu w miniach udowych nisza od stwierdzonej w badaniach prowadzonych na indykach [14]

Wnioski

1 Najlepszymi wynikami wydajnoci rzenej i procentowym udziałem mini w tuszce charakteryzowały si perlice ubijane w 14 tygodniu ycia Roacutewnie skład chemiczny mini tych ptakoacutew okazał si najkorzystniejszy Dlatego te odchoacutew perlic przeznaczonych do uboju powinien trwa około 14 tygodni

2 Minie piersiowe perlic w poroacutewnaniu z miniami udowymi cechuj si wyszym pH i wiksz zawartoci białka a mniejsz tłuszczu

WARTO RZENA I JAKO MISA PERLIC UBIJANYCH W ROacuteNYM WIEKU 33

Literatura

[1] Anders E Kryteria chowu drobiu w europejskich standardach handlowych na miso drobiowe Polskie Drobiarstwo 2002 1 16-18

[2] Baeza E Juin H Rebours G Constantin P Marche G Leterrier C Effect of genotype sex and rearing temperature on carcase and meat quality of guinea fowl Br Poultry Sci 2001 42 470-476

[3] Baeza E Lessire M Juin H Chartrin P Berri C Objective criteria to differentiate carcass and meat quality of label and standard guinea fowls Proceedings of XVIth European Symposium on the Quality of Poultry Meat France 2003 pp 393-400

[4] Batura J Karpiska M Bojarska U Warto odywcza i technologiczna misa czterech rodoacutew dowiadczalnych gsi Zesz Nauk Przeg Hod 1998 36 357-366

[5] Faruga A Puchajda H Wpływ niektoacuterych zabiegoacutew hodowlanych na wyniki tuczu młodych perlic Med Wet 1976 7 426-428

[6] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Poroacutewnanie kilku wariantoacutew recepturowych mieszanek paszowych stosowanych w odchowie perlic rzenych Rocz Nauk Zoot 2002 16 Supl 205-210

[7] Frtczak M Rutkowski A Joacutezefiak D Choice feeding for laying guinea fowl in free range system Proceedings of 14th Eur Symp Poult Nutr Lillehammer Norway 2003 pp 245-246

[8] Kiessling K H Muscle structure and function in the goose quail pheasant guinea hen and chicken Comp Biochem Physiol 1977 57B 287-292

[9] Mazanowski A Mazanowska K Faruga A Ocena pełnoporcjowych mieszanek paszowych dla perlic brojleroacutew Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 85-94

[10] Mazanowski A Szukalski G Faruga A Okrelenie przydatnoci mieszanek z ograniczonym udziałem białka w ywieniu młodych perlic Zesz Nauk ART Olszt Zootechnika 1982 24 119-132

[11] Michalik D Poroacutewnanie wykorzystania paszy przez roacutene gatunki młodych ptakoacutew rzenych Acta Acad Agricult Tech Olst Zootechnica 1994 39 Supl C

[12] Mikołajczak J STST 1 Wyd ART Olsztyn 1992 [13] Myasnikova O Meat qualities of guinea fowl of Zagorskaya Belogrudaya breed Procedings of the

XIII European Symposium on the Quality of Poultry Meat Pozna 1997 pp 247-249 [14] Puchajda H Faruga A Kłosowska D Batura J Meller Z Warto odywcza i technologiczna

misa indyczek rzenych roacutenego pochodzenia Zesz Nauk Przeg Hod 1999 45 463-470 [15] Sauvier B Plouzeau M Technical and economical aspects of guinea fowl production in the world

Proceedings Worldrsquos Poultry Congress Amsterdam 1992 pp 319-324 [16] Szałkowska H Meller Z Wady PSE i DFD w misie kurczt brojleroacutew Zesz Nauk Przeg Hod

1998 36 343-348 [17] agarska Z wiczenia z analizy ywnoci Wyd UWM Olsztyn 2003

SLAUGHTER VALUE AND MEAT QUALITY OF GUINEA FOWLS SLAUGHTERED

AT A DIFFERENT AGE

S u m m a r y Slaughter guinea fowl are not produced in Poland on an industrial scale but the demands of the meat

market can change at any time to meet consumer demand or in reaction to expanding markets The objective of the study was to determine the effect of age of the birds on slaughter yield and their meat quality No effect of the birdrsquos gender was included as young guinea fowls showed no distinct sexual dimorphism

34 Krzysztof Pudyszak Janusz Pomianowski Teresa Majewska

The study involved guinea fowl fed on full-portion mixtures containing no antibiotic growth stimulator the birds were reared up to the 18th week of life The bird slaughter was performed on week 14 16 and 18 of life and 10 birds were slaughtered in each of the three terms and at the same time the following factors were determined slaughter yield composition pH and chemical composition of breast and leg muscles

Mean weights of the guinea fowl bodies were 1181 g 1314 g and 1373 g respectively in the subsequent slaughter terms 14 16 and 18 weeks of life The slaughter yields of the guinea fowls regardless of their ages were similar and ranged from 7361 to 7449 The guinea fowls slaughtered on week 14 of life had the highest per cent contents of breast thigh and leg muscles they were 1766 1023 and 613 respectively The pH of muscles decreased with bird age and pH of leg muscles was always higher than pH of breast muscles The content of total protein in breast muscles ranged from 2372 to 2637 and in the leg muscles from 2104 to 2320 The fat content ranged from 084 to 112 and from 238 to 586 respectively The results of this study indicate that the slaughter guinea fowl rearing period should be completed on approximately week 14 of life

Key words age of guinea fowls slaughter value pH chemical composition meat quality

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 35 ndash 47

GRAYNA LEWANDOWICZ KRYSTYNA PROCHASKA WŁODZIMIERZ GRAJEK WOJCIECH KRZYANIAK ANGELIKA MAJCHRZAK TADEUSZ CIAPA

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu

scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych Weryfikacji dokonano poprzez ocen tekstury i właciwoci reologicznych majonezoacutew niskotłuszczowych otrzymanych na bazie maltodekstryn Stwierdzono e maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej przy czym obserwuje si zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia hydrolizy Na właciwoci powierzchniowe maltodekstryn pozytywnie wpływa zastpienie tradycyjnego procesu produkcyjnego hydroliz prowadzon w ekstruderze Pomimo stwierdzonej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania Natomiast w układach złoonych jakimi s majonezy niskotłuszczowe wykazuj zroacutenicowane oddziaływanie w stosunku do badanych białek W konsekwencji majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury oraz właciwoci reologicznych w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia Pomimo obserwowanego zroacutenicowania właciwoci badane majonezy pod wzgldem reologicznym stanowi płyny rozrzedzane cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

Słowa kluczowe maltodekstryny ekstruzja właciwoci powierzchniowe emulsje majonezy tekstura właciwoci reologiczne

Wprowadzenie

Maltodekstryny ndash produkty niepełnej hydrolizy skrobi znajduj szerokie zastosowanie w produkcji ywnoci S uywane jako neutralne wypełniacze noniki składniki stabilizujce i teksturotwoacutercze Szczegoacutelne znaczenie maj maltodekstryny jako funkcjonalne składniki układoacutew emulsyjnych gdy niejednokrotnie mog by

Dr hab in G Lewandowicz prof dr hab W Grajek mgr in W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im ACieszkowskiego ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna dr hab in Krystyna Prochaska Instytut Technologii i Inynierii Chemicznej Politechnika Poznaska Pl M Skłodowskiej-Curie Pozna

36 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

stosowane jako zamienniki tłuszczu [11] Produkcja maltodekstryn moe odbywa si z uyciem roacutenego typu enzymoacutew co implikuje zroacutenicowanie strukturalne otrzymanych produktoacutew a co za tym idzie zroacutenicowanie właciwoci fizykochemicznych i uytkowych [5 10] Dodatkowym roacutedłem zroacutenicowania właciwoci maltodekstryn moe by zastosowanie alternatywnych procesoacutew technologicznych takich jak np ekstruzja [3 5] Przydatno roacutenorodnych produktoacutew spoywczych w tworzeniu układoacutew emulsyjnych była tradycyjnie oceniania na podstawie okrelenia zdolnoci emulgujcej trwałoci emulsji jak roacutewnie poprzez ocen cech sensorycznych i reologicznych [9 11] Badania aktywnoci powierzchniowej w układach płynpłyn powszechnie wykorzystywane przy opisie właciwoci surfaktantoacutew nie były dotychczas stosowane do oceny produktoacutew spoywczych

Celem pracy było okrelenie właciwoci powierzchniowych maltodekstryn o roacutenym stopniu scukrzenia i zroacutenicowanej technologii otrzymywania oraz weryfikacja ich funkcjonalnoci w układach emulsyjnych

Materiał i metody bada

Materiał badawczy stanowiły skrobia ziemniaczana Superior Standard produkcji WPPZ w Luboniu maltodesktryny produkcji SPPZ w Łobzie gluten pszenny produkcji ZPZ w Niechlowie oraz skrobia modyfikowana (E 1422) bdquoAdanet CSrdquo produkcji Centralnego Laboratorium Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu Do otrzymywania majonezoacutew uyto oleju rzepakowego oraz niezbdnych handlowych produktoacutew spoywczych

Ekstruzyjn hydroliz enzymatyczn prowadzono za pomoc handlowych preparatoacutew enzymatycznych firmy Novo Nordisk (Dania) tj termostabilnej -amylazy bakteryjnej (produkowanej przez modyfikowane szczepy Bacillus) o nazwie handlowej Termamyl S oraz bakteryjnej -amylazy (produkowanej przez wyselekcjonowane szczepy Bacillus amyloliquefaciens) o nazwie handlowej BAN 480 L Skrobi ziemniaczan nawilano wodnym roztworem enzymoacutew do wilgotnoci 35 Proces prowadzono w mieszarce w temp 25degC w czasie 05 h w celu ujednolicenia mieszaniny Tak przygotowany materiał poddawano ekstruzji w czterosekcyjnym ekstruderze dwulimakowym Krupp Werner amp Pfleinderer typ ZSK 25P82 Zastosowano roacutene warunki procesu w zalenoci od enzymu i tak Termamyl S ndash 07 mlkg ss skrobi prdko limaka 40 obrmin BAN 480 L ndash 10 mlkg ss skrobi prdko limaka 60 obrmin Temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera wynosiła 20 100 120 i 140degC W dalszej czci tekstu uyto nastpujcych okrele maltodekstryna ekstruzyjna T (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu Termamyl S) oraz maltodekstryna ekstruzyjna B (produkt otrzymany z zastosowaniem preparatu BAN 480L)

Zawarto suchej substancji skrobi oraz maltodekstryn oznaczano zgodnie z PN-78A-74701 [7]

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 37

Warto roacutewnowanika glukozowego DE okrelano zgodnie z PN-EN ISO 53772001 [8]

Napicie powierzchniowe i midzyfazowe oznaczano metod odrywania piercienia du Noya za pomoc tensiometru K12 firmy Krss (Niemcy) Badania prowadzono w temp 210oC Jako modelow faz olejow zastosowano toluen Badane roztwory wodne zawierajce od 10-3 do 1 analizowanych maltodekstryn uzyskiwano drog kolejnych rozciecze Zdolno obniania napicia powierzchniowego jak i midzyfazowego badanych pochodnych scharakteryzowano za pomocy wybranych parametroacutew adsorpcji zestawionych w tab 1 i 2 wyznaczonych w oparciu o wartoci wspoacutełczynnikoacutew izotermy Szyszkowskiego zastosowanej do aproksymacji danych eksperymentalnych [1]

Zdolno emulgujc i trwało termiczn emulsji oznaczano zmodyfikowan metod opracowan przez Yasamatsu i wsp [13] W tym celu 70 g maltodekstryny rozpuszczano w 100 ml wody destylowanej nastpnie stopniowo dodawano 100 ml oleju i miksowano układ przy uyciu miksera Ultrathurax IKA (Niemcy) z prdkoci 6000 obrmin w cigu 2 min W przypadku badania glutenu 70 g proacutebki rozpuszczano w roztworze 10 ml octu spirytusowego o steniu 10 i 90 ml wody Otrzyman emulsj poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Aktywno emulgujc [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu W celu oznaczenia trwałoci termicznej emulsji przygotowan jak wyej emulsj ogrzewano w łani wodnej w temp 80oC przez 30 min Nastpnie schładzano pod strumieniem zimnej wody w cigu 15 min Cało łagodnie mieszano za pomoc bagietki i poddawano działaniu siły odrodkowej w ultrawiroacutewce przy prdkoci obrotowej 3000 obrmin w cigu 15 min Trwało termiczn emulsji [] wyliczano ze stosunku objtoci fazy zemulgowanej do całkowitej objtoci układu Pomiary powtarzano trzykrotnie nastpnie obliczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Majonezy sporzdzano w porcjach po 300 g wg nastpujcej receptury olej ndash 1500 g Adanet CS ndash 90 g maltodekstryna ndash 90 g cukier ndash 90 g soacutel ndash 30 g benzoesan sodu 06 g ocet 10-procentowy ndash 12 g musztarda ndash 60 g oacutełtko jaja ndash 18 g lub zamiennie gluten 90 g Cało uzupełniano wod do 300 g Z maltodekstryny cukru skrobi modyfikowanej soli oraz benzoesanu sodu sporzdzano such mieszank ktoacuter przy intensywnym mieszaniu wsypywano do wody Po utworzeniu kleiku dodawano oacutełtko i musztard a nastpnie przy wolnym mieszaniu 23 oleju Zwikszajc obroty mieszadła dodawano na przemian ocet i reszt oleju W przypadku majonezu na bazie glutenu najpierw gluten wsypywano do wody przy cigłym mieszaniu a nastpnie dodawano ocet i musztard Nie przerywajc mieszania dodawano powoli mieszank suchych składnikoacutew Po utworzeniu kleiku dodawano roacutewnie powoli przy wolnym mieszaniu 23 oleju a nastpnie zwikszano obroty mieszadła i dodawano reszt oleju

38 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Badanie tekstury majonezoacutew prowadzono przy uyciu teksturometru TAXT2 firmy Stable Micro Systems (Wielka Brytania) z zastosowaniem nastpujcych parametroacutew pomiaru głowica 5 kg sensor walcowy o rednicy 200 mm głboko penetracji 40 mm szybko opadania sensora przed testem 10 mms w trakcie testu 05 mms po tecie 10 mms czas pomidzy jednym a drugim cyklem pomiarowym 5 s temp 20oC W badaniach stosowano trzykrotne powtoacuterzenia pomiaroacutew nastpnie wyznaczano warto redni oraz przedział ufnoci przy poziomie istotnoci α = 005 [2]

Badanie właciwoci reologicznych majonezu prowadzono za pomoc reometru RheoStress 1 firmy Haake (Niemcy) w temp 20oC w układzie pomiarowym stoek ndash płytka C6010 Ti Badania prowadzono w zakresie szybkoci ktowej od 01 rads do 10 rads Wyznaczano moduł sprystoci moduł plastycznoci kt przesunicia fazowego oraz lepko zespolon Do opisu zalenoci lepkoci zespolonej od prdkoci cinania wykorzystano roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa W celu wyznaczenia przedziału liniowej lepkosprystoci badanych majonezoacutew okrelano zaleno modułu sprystoci od zmieniajcej si w zakresie od 0 do 5 amplitudy drga o czstotliwoci 1 Hz Za warto optymaln do bada przyjto amplitud 005

Wyniki i dyskusja

Maltodekstryny wykazywały aktywno powierzchniow w układzie wodapowietrze oraz wodaolej przy czym zdolno obniania napicia powierzchniowego na granicy faz płynpłyn zaleała od stopnia ich hydrolizy i metody otrzymywania W przypadku maltodekstryn handlowych (rys 1) obserwowano zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne (rys 2) wykazywały silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

Swobodna energia adsorpcji w układzie wodapowietrze handlowych preparatoacutew malała wraz ze wzrostem wartoci DE (tab 1) Natomiast w układzie wodaolej wzrostowi stopnia hydrolizy tj rosncej wartoci DE towarzyszył wyrany wzrost stenia powierzchniowego w warstwie adsorpcyjnej

Pomimo wykazanej wyej aktywnoci powierzchniowej maltodekstryn emulsje utworzone z ich roztworoacutew i oleju ulegały natychmiastowemu rozwarstwieniu po zakoczeniu mieszania układu Wynika std e niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody otrzymywania maltodekstryny nie maj zdolnoci emulgujcej Badane preparaty białkowe czyli oacutełtko jaja i gluten pszenny wykazuj wysok aktywno emulgujc (tab 2) Naley podkreli e emulsje utworzone z uyciem glutenu wykazuj znacznie wysz trwało termiczn ni emulsje na bazie oacutełtka jaja kurzego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 39

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

DE= 49

DE= 49

DE=85DE=188

DE= 49

DE=85

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

e te

nsio

n [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

wodatoluen

wodapowietrze

DE=188

Rys 1 Aktywno powierzchniowa handlowych maltodekstryn w układzie wodapowietrze i

wodatoluen Fig 1 Surface activity of commercial maltodextrines in a waterair and a watertoluene system

Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn

wykazywały znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia (tab 2) Majonezy zawierajce gluten miały wiksz twardo od zawierajcych oacutełtko jaja Rodzaj maltodekstryny w mniejszym stopniu wpływał na ten parametr majonezu

40 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

00 02 04 06 08 10

30

35

55

60

65

70

1

2

Nap

ici

e po

wie

rzch

niow

em

idz

yfaz

owe

[mN

m]

Surf

ace

inte

rfac

ial t

ensi

on [m

Nm

]

Stenie maltodekstryn []Concentration of maltodextrines []

1

wodapowietrze

wodatoluen

2

Rys 2 Aktywno powierzchniowa maltodekstryn esktruzyjnych w układzie wodapowietrze i

wodatoluen (1 minus maltodekstryna T 2 minus maltodekstryna B) Fig 2 Surface activity of extrusion maltodextrines in the waterair and watertoluene systems

(1minusmaltodextrine T 2 minus maltodextrine B)

Od powyszej reguły odbiegały majonezy sporzdzone na bazie glutenu i maltodekstryny ekstruzyjnej B ktoacuterych twardo była wyjtkowo mała Przywieralno majonezoacutew roacutewnie wykazywała znacznie zroacutenicowanie zwizane z rodzajem uytych surowcoacutew Najwysz przywieralnoci charakteryzowały si majonezy wytworzone na bazie glutenu oraz maltodekstryn handlowych natomiast zdecydowanie niskie wartoci przywieralnoci wykazały majonezy w przypadku ktoacuterych uyto maltodekstryny ekstruzyjnej B Sprysto była tym parametrem tekstury ktoacutery wykazywał zdecydowanie najmniejsze zroacutenicowanie i w przypadku wikszoci majonezoacutew zawierał si w granicach 092ndash095 Wyjtek stanowił majonez wytworzony z udziałem oacutełtka jaja i maltodesktryny ekstruzyjnej B ktoacuterego elastyczno wynosiła 099 Roacutewnie pozostałe parametry tego wyrobu tj gumiasto i

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 41

spoisto odbiegały od wartoci ktoacuterymi charakteryzowały si pozostałe majonezy przy czym naley zauway e w przypadku gumiastoci była to warto najmniejsza natomiast w przypadku spoistoci najwiksza

T a b e l a 1 Parametry adsorpcji maltodekstryn handlowych oraz ekstruzyjnych Adsorption parameters of commercial and extrusion maltodextrines

Parametry adsorpcji Adsorption parameters

Wodapowietrze Waterair

Wodaolej Watertoluene

Maltodekstryna Maltodextrine

middot106 molm2

-13Gads

kJmol middot106 molm2

-13Gads kJmol

Handlowa Commercial

DE = 49 0639 1871 0165 1843

Handlowa Commercial

DE = 85 0751 2095 0237 1638

Handlowa Commercial DE = 188

0424 4032 0447 1729

Ekstruzyjna T Extrusion T

0781 213 0250 2325

Ekstruzyjna B Extrusion B

0866 2041 0408 1703

Objanienia Explanatory notes wartoci przeliczono na zawarto moli anhydroglukozy the values were converted into a content of anhydroglucose moles minus13Gads ndash swobodna energia adsorpcji free energy of adsorption ndash nadmiar powierzchniowy na nasyconej granicy faz surface excess at the saturated interface

Poroacutewnujc parametry tekstury majonezoacutew (tab 3) z właciwociami

reologicznymi (rys 3ndash5 tab 4) dowiedziono e nie jest moliwe znalezienie prostej korelacji pomidzy tymi wielkociami Analiza matematyczna przebiegu zmiennoci zalenoci lepkoci zespolonej majonezoacutew od szybkoci cinania wykazała e charakteryzuj si one we wszystkich przypadkach właciwociami płynoacutew rozrzedzanych cinaniem (rysunkoacutew nie przytoczono) Potwierdza to wysoka korelacja wzmiankowanych krzywych z empirycznym roacutewnaniem Ostwalda de Waelersquoa (tab 4) Roacutewnanie Ostwalda de Waelersquoa było ju wczeniej stosowane do opisu właciwoci reologicznych napojoacutew mlecznych oraz wodnych roztworoacutew hydrokoloidoacutew [6 12] Zmienno parametru K w roacutewnaniu Ostwalda de Waelersquoa oraz przebieg krzywych zalenoci modułoacutew sprystoci i plastycznoci od szybkoci cinania wskazuje natomiast na istotne roacutenice w oddziaływaniach pomidzy badanymi

42 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

T a b e l a 2

Zdolno emulgujca oraz trwało termiczna emulsji badanych białek Emulsifying activity and emulsion stability of investigated protein substances

Substancja badana Substance investigated

Aktywno emulgujca [] Emulsifying activity []

Trwało termiczna emulsji [] Thermal stability of emulsions

[] oacutełtko jaja Egg yolk

499 plusmn 03 250 plusmn 00

Gluten pszenny Wheat gluten

500 plusmn 00 499 plusmn 03

T a b e l a 3 Parametry tekstury badanych majonezoacutew Texture parameters of mayonnaises

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

Twardo Hardness

[N]

Przywieralno Adhesiveness

[Ns]

Sprysto Springiness

Gumiasto Gumminess

[N]

Spoisto Cohesiven

ess oacutełtko

jaja Egg yolk

handlowa commercial DE=9

021 plusmn 005 -16 plusmn 04 093 plusmn 00 015 plusmn 004 071 plusmn 004

oacutełtko jaja

Egg yolk

handlowa commercial DE=25

019 plusmn 002 -15 plusmn 01 093 plusmn001 014 plusmn 001 074 plusmn 002

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

023 plusmn 008 -18 plusmn 07 094 plusmn 002 016 plusmn 005 071 plusmn 003

oacutełtko jaja

Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

009 plusmn 000 -027 plusmn 007 099 plusmn 000 007 plusmn 000 081 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=9 031 plusmn 008 -23 plusmn 01 093 plusmn 001 021 plusmn 005

069 plusmn 002

Gluten handlowa

commercial DE=25 028 plusmn 005 -21 plusmn 01 092 plusmn 000 019 plusmn002

069 plusmn 002

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

016 plusmn 002 -11 plusmn 02 095 plusmn 000 012 plusmn 003 077 plusmn 007

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

013 plusmn 000 -077 plusmn 005 095 plusmn 000 010 plusmn 002 075 plusmn 005

maltodekstrynami i białkami W szczegoacutelnoci zwracaj uwag skrajnie roacutene wartoci modułoacutew sprystoci majonezoacutew sporzdzonych z udziałem maltodekstryny ekstruzyjnej B (rys 3) Parametry te w przypadku majonezu zawierajcego

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 43

maltodekstryn ekstruzyjn B i oacutełtko wykazywały najwysze wartoci a w przypadku majonezu na bazie glutenu ndash najnisze Maltodekstryny handlowe generalnie wykazywały wysze wartoci modułoacutew zaroacutewno sprystoci jak i plastycznoci w produktach o niszym DE = 9 ni wyszym DE = 25 stopniu scukrzenia W przypadku maltodesktryny ekstruzyjnej T wartoci modułoacutew zaroacutewno plastycznoci jak i sprystoci były wysze w majonezach przyrzdzonych na bazie oacutełtka

T a b e l a 4

Parametry roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa = Kn Ostwald de Waele = Kn equation parameters

Białko Protein

Maltodekstryna Maltodextrine

K n r

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=9 700 012 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

handlowa commercial

DE=25 496 015 1000

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna T extrusion T

990 016 09998

oacutełtko jaja Egg yolk

ekstruzyjna B extrusion B

1283 019 09998

Gluten handlowa

commercial DE=9

840 020 09999

Gluten handlowa

commercial DE=25

534 013 09999

Gluten ekstruzyjna T extrusion T

620 014 09999

Gluten ekstruzyjna B extrusion B

330 014 1000

44 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł s

pr

ysto

ci

Sto

rage

mod

uldu

s [P

a]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 3 Moduł sprystoci majonezoacutew Fig 3 Storage modulus of mayonnaises

0

50

100

150

200

250

300

350

400

01 1 10

Szybko ktowa Radial speed [rads]

Mod

uł p

last

yczn

oci

Loss

mod

ulus

[Pa]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 4 Moduł plastycznoci majonezoacutew Fig 4 Loss modulus of mayonnaises

Hipotez o roacutenym wzajemnym oddziaływaniu badanych maltodekstryn i białek potwierdza analiza zmiennoci kta przesunicia fazowego Na rys 5 widoczne s dwa pki krzywych przynalenych do majonezoacutew przyrzdzonych na bazie oacutełtka (znaczniki puste) i glutenu (znaczniki wypełnione) Wartoci kta przesunicia fazowego w przypadku majonezoacutew na bazie oacutełtka s prawie stałe oscyluj w

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 45

granicach 10ndash13deg i nie wykazuj tendencji zaroacutewno malejcej jak i rosncej wiadczy to e majonezy te s płynami lepkosprystymi o zaznaczonej przewadze właciwoci sprystych W przypadku majonezoacutew na bazie glutenu ze wzrostem szybkoci cinania obserwowano wzrost kta przesunicia fazowego od 9deg do 15deg Wskazuje to na fakt e przy wyszych prdkociach cinania majonezy te trac właciwoci spryste i upodabniaj si do cieczy

9

10

11

12

13

14

15

16

17

01 1 10

Szybko k towa Radial speed [rads]

K

t prz

esun

ici

a fa

zow

ego

Pha

se a

ngle

[deg]

DE=25 gluten

DE=9 gluten

T gluten

B gluten

DE=25 oacutełtko

DE=9 oacutełtko

T oacutełtkoyolk

B oacutełtkoyolk

Rys 5 Kt przesunicia fazowego majonezoacutew Fig 5 Phase angle of mayonnaises

Wnioski

1 Maltodekstryny wykazuj aktywno powierzchniow zaroacutewno w układzie wodapowietrze jak i wodaolej

2 Maltodekstryny handlowe wykazuj zwikszenie aktywnoci powierzchniowej w miar wzrostu stopnia ich hydrolizy natomiast maltodekstryny ekstruzyjne wykazuj silniejsz aktywno powierzchniow ni ich analogi handlowe o poroacutewnywalnym stopniu hydrolizy

3 Maltodekstryny nie wykazuj zdolnoci emulgujcej niezalenie od stopnia scukrzenia oraz metody ich otrzymywania

4 Majonezy wykonane na bazie roacutenych białek i roacutenych maltodekstryn wykazuj znaczne zroacutenicowanie parametroacutew uniwersalnego profilu tekstury w zalenoci od surowcoacutew uytych do ich przyrzdzenia

5 Badane majonezy pod wzgldem reologicznym s płynami rozrzedzanymi cinaniem i ich lepko moe by opisana za pomoc empirycznego roacutewnania Ostwalda de Waelersquoa

6 Maltodesktryny w układzie emulsyjnym majonezu niskotłuszczowego wykazuj zroacutenicowane właciwoci funkcjonalne w zalenoci od uytego białka

46 G Lewandowicz K Prochaska W Grajek W Krzyaniak A Majchrzak T Ciapa

Prac zrealizowano w ramach grantu zamawianego KBN nr PBZKBN021P069913 oraz prac własnych PP nr BW 3z1182004

Literatura

[1] Chattoraj DK Birdi KS Adsorption and the Gibbs Surface Excess Plenum Press New York 1984 [2] Czermiski JB Iwasiewicz A Paszek Z Sikorski A Metody statystyczne dla chemikoacutew PWN

Warszawa 1986 [3] Govindasamy S Campanella OH Oates C G Enzymatic hydrolysis and saccharification

optimisation of sago starch in a twin-screw extruder J Food Eng 1997 32 427-446 [4] Krzyaniak W Białas W Olesienkiewicz A Jankowski T Grajek W Characteristics of

oligosaccharides produced by enzymatic hydrolysis of potato starch using mixture of pullulanases and alpha-amylases Elect J Pol Agric Univ Food Sci Techn 2003 wwwejpaumediaplseriesvolume6issue2

[5] Krzyaniak W Olesienkiewicz A Białas W Słomiska L Jankowski T Grajek W Charakterystyka chemiczna maltodekstryn o małym roacutewnowaniku glukozowym otrzymywanych przez hydroliz skrobi ziemniaczanej za pomoc alfa-amylaz Acta Sci Pol Technologia Alimentaria 2003 2 5-15

[6] Oerther S Payan E Lapicque F Presle N Hubert P Muller S Netter P Lapicque F Hyaluronate-alginate combination for the preparation of new biomaterials investigation of the behaviour in aqueous solutions Biochim Biophys Acta (BBA)General Subject 1999 1426 185-194

[7] PN-78A-74701 Hydrolizaty skrobiowe Metody bada [8] PN-EN ISO 53772001 Produkty hydrolizy skrobi Oznaczanie siły redukujacej i roacutewnowanika

glukozowego Metoda stałego miana Lanersquoa i Eynone [9] Robins MM Watson AD Wilde PJ Emulsions ndash creaming and rheology Curr Opin in Colloid

amp Interface Science 2002 7 419-425 [10] Słomiska L Enzymatyczne metody transformacji skrobi Przem Spo 1995 12 472-475 480 [11] Słomiska L Wglowodanowe zamienniki tłuszczu Przem Spo 1999 12 12-15 [12] Yanes M Duraacuten L Costell E Effect of hydrocolloid type and concentration on flow behaviour and

sensory properties of milk beverages model systems Food Hydrocolloid 2002 16 605-611 [13] Yasamatsu K Sawada K Moritaka S Misaka M Toda J Wada T Ishii K Whipping and

emulsyfying properties of soyebean products Agr Biol Chem 1972 36 719-727

FUNCTIONAL PROPERTIES OF MALTODEXTRINES IN EMULSION SYSTEMS

S u m m a r y

The objective of this work was to determine surface properties of maltodextrines having a various

saccharification degree and obtained using different technological processes Furthermore this work

WŁACIWOCI UYTKOWE MALTODEKSTRYN W UKŁADACH EMULSYJNYCH 47

aimed at verifying the functionality of maltodextrines in emulsion systems by determining the rheological properties and the texture of low fat mayonnaises prepared from these maltodextrines

It was found that both in waterair and wateroil systems maltodextrines demonstrate surface activity which is observed to increase with the rise of the hydrolysis degree Replacing the traditional process of production by a hydrolysis carried out in extruder has a positive effect on surface properties of maltodextrines Despite the a surface activity stated maltodextrines do not show any emulsifying abilities regardless of the saccharification degree and production method However they exhibit a varied effect on the examined proteins in such complex systems as low fat mayonnaises As a consequence mayonnaises made on the basis of different proteins and maltodextrines show a considerable diversity of their universal texture profile parameters and rheological properties depending on the components used to prepare them In spite of the observed diversity of properties examined mayonnaises constitute pseudoplastic fluids in respect of rheological properties and their viscosity could be described by means of the Ostwald de Waelersquos empirical equation Key words maltodextrines extrusion surface properties emulsion mayonnaises texture rheological properties

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 48 -62

WOJCIECH KRZYANIAK TOMASZ JANKOWSKI WŁODZIMIERZ GRAJEK

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ POŁCZONEJ

Z PROCESEM EKSTRUZJI

S t r e s z c z e n i e Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej

połczonej z procesem ekstruzji Do hydrolizy uyto nastpujcych preparatoacutew enzymatycznych α-amylazy bakteryjnej Termamyl S

Ban 480L oraz α-amylazy grzybowej Fungamyl 800L Pocztkowo wykonano dowiadczenia majce na celu dobranie parametroacutew pracy ekstrudera zapewniajcych dostateczne skleikowanie skrobi Regulowano temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera oraz obroty elementoacutew roboczych Stwierdzono e dopiero temperatura powyej 100degC zapewniała dostateczne skleikowanie skrobi Sprawdzono czy w zastosowanych warunkach ekstruzji enzymy zachowuj swoj hydrolityczn aktywno Stwierdzono wzrost wielkoci wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi Do dalszych ekstruzji wybrano enzymy o najwikszej termoodpornoci czyli Termamyl S oraz Ban 480 L Okrelono wpływ szybkoci obrotoacutew limakoacutew w zakresie 40ndash60 obrmin oraz wilgotnoci pocztkowej skrobi od 32 do 40 na roacutewnowanik glukozowy (DE) i cinienie osmotyczne badanych preparatoacutew Okrelono take skład chemiczny tych preparatoacutew Badania wykazały e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej i do uzyskania produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Słowa kluczowe ekstruzja skrobia ziemniaczana hydroliza enzymatyczna α-amylaza

Wstp

Ekstruzja jest rodzajem cinieniowego ekspandowania produktu Polega na gwałtownym powikszeniu objtoci czstki na skutek jej szybkiego podgrzania do temperatury niezbdnej do zamiany wody w par [8]

Prowadzi to do zwikszenia cinienia wewntrz czstki a nastpnie do jej rozerwania i rozdcia na skutek braku moliwoci swobodnego odparowania Jest to roacutewnie proces termoplastycznego wytłaczania surowca poddanego wczeniej obroacutebce mechanicznej [17]

Mgr in W Krzyaniak prof dr hab T Jankowski prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskieg w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 49

Głoacutewn cz robocz ekstrudera stanowi komora cinieniowo-termiczna z ruchomym wałem zwanym potocznie limakiem Ze wzgldu na ich liczb ekstrudery dzieli si na jedno lub dwulimakowe W nowoczesnych maszynach proces ekstruzji oraz jego parametry s sterowane komputerowo [5 21]

W czasie ekstruzji nawilonej skrobi dochodzi do jej skleikowania i czciowej hydrolizy [12 26] Zalet tego procesu jest kroacutetkie działanie temperatury i moliwo dokładnego regulowania jego parametroacutew [18] Ekstruzja wpływa na wzrost rozpuszczalnoci skrobi w temperaturze otoczenia pod warunkiem poddania jej działaniu sił cinajcych w temp powyej 110degC Wraz ze wzrostem temp ekstruzji w zakresie od 90 do 210degC maleje take gsto produktu i zwiksza si zdolno wizania wody przez zmodyfikowan skrobi [18] W wyniku ochłodzenia płynna skrobia traci ciepło wraz z uchodzc par wodn Materiał staje si twardszy mniej plastyczny i traci swoj elastyczno na skutek tworzenia si elu skrobiowego Powstaje niejednorodna porowata struktura o wytrzymałoci zalenej od szybkoci ochładzania produktu [12] Właciwoci ekstrudatu zale roacutewnie od składu chemicznego surowca skrobiowego głoacutewnie proporcji midzy amyloz i amylopektyn oraz od zawartoci lipidoacutew [1 16 23]

Enzymy amylolityczne działaj wyłcznie na skrobi skleikowan [24] W zawiesinach wodnych skrobi hydroliza enzymatyczna zachodzi ju w temp ok 60ndash80ordmC jednak przebiega ona z niewielk szybkoci ze wzgldu na niepełne upłynnienie skrobi ktoacutere wymaga ogrzania do temp powyej 100ordmC najlepiej 140ordmC [22] Badania nad enzymami amylolitycznymi majcymi zastosowanie w przemysłowym przetwoacuterstwie skrobi s obecnie nastawione zaroacutewno na poszukiwanie naturalnych roacutedeł termoodpornych enzymoacutew jak i na modyfikacje ju znanych amylaz poprzez ukierunkowane mutacje lub te chemiczne modyfikacje tych białek [3 20] W literaturze wykazano moliwo obroacutebki hydrotermicznej skrobi z jednoczesnym działaniem enzymoacutew co umoliwiło otrzymanie produktoacutew o ograniczonym zakresie hydrolizy charakteryzujcych si niskim roacutewnowanikiem glukozowym DE [4 7 10 15 25] Osigane to jest dziki kroacutetkiemu działaniu obu czynnikoacutew Parametrami ekstrudera umoliwiajcymi regulacj stopnia hydrolizy skrobi s obroty elementu roboczego regulujce czas hydrolizy oraz temperatura w poszczegoacutelnych sekcjach [5 9] Dodatkowo duy wpływ na proces ma zawarto wody w surowcu przeznaczonym do ekstruzji oraz termoodporno i ilo uytego enzymu [11] Wykorzystanie ekstruzji jako metody przygotowania skrobi do hydrolizy moe umoliwi uzyskanie maltodekstryn odznaczajcych si nowymi właciwociami reologicznymi i teksturotwoacuterczymi [23]

Celem pracy była optymalizacja parametroacutew hydrolizy enzymatycznej skrobi ziemniaczanej podczas procesu ekstruzji

50 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Materiał i metody bada

Skrobia ziemniaczana

Substratem uytym do ekstruzji była skrobia ziemniaczana Superior wyprodukowana w Zakładach Przemysłu Ziemniaczanego w Luboniu o zawartoci suchej masy 898

Enzymy

Do bada zastosowano nastpujce preparaty enzymatyczne produkowane przez Novozymes Dania bull Termamyl Supra ndash mieszanina wyjtkowo stabilnych bakteryjnych α-amylaz (4-

glukanohydrolaza-α-14-glukanu) produkowanych przez genetycznie zmodyfikowane szczepy z rodzaju Bacillus Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 120 KNUg a optymalna temp działania 105degC

bull Ban 480 ndash α-amylaza bakteryjna (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Bacillus amyloliquefaciens Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 480 KNUg a optymalna temp działania 85degC

bull Fungamyl 800L α-amylaza grzybowa (α-14-D glukohydrolaza glukanu) produkowana przez Aspergillus oryzae Aktywno tego preparatu enzymatycznego wynosi 800 FNUg a temp działania 65degC

Ekstruzja

Ekstruzj skrobi połczon z jednoczesn hydroliz enzymatyczn prowadzono w ekstruderze dwulimakowym ZSK 25 WLE firmy Krupp Werneramp Pfleinderer GMBH Po uwzgldnieniu suchej masy materiał nawilano wod destylowan do odpowiedniej wilgotnoci i mieszano w mieszarce laboratoryjnej w celu ujednolicenia materiału Do wody wprowadzano odmierzon dawk preparatu enzymatycznego Nawilon skrobi z preparatem enzymatycznym ekstrudowano w warunkach przedstawionych w tab 1 Produkt powstały w procesie ekstruzji suszono w temp 60ordmC przez 24 godz w suszarce z obiegiem powietrza a nastpnie mielono do postaci proszku

Oznaczanie DE

Roacutewnowanik glukozowy DE oznaczano metod jodometryczn według PN-78A-74701

Oznaczanie cukroacutew metod HPLC

Zawarto cukroacutew w hydrolizatach oznaczano za pomoc chromatografii cieczowej (HPLC) Wykonano analiz ilociow obecnoci cukroacutew wyszych i cukroacutew zawierajcych od jednego do omiu monomeroacutew Parametry oznaczenia kolumna

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 51

Aminex HPX-42A o wymiarach 300 times 78 mm oraz detektor refraktometryczny IR Prdko elucji 06 ml wodymin w temp 70degC Na kolumn jednorazowo nanoszono 20 microl odpowiednio rozcieczonej proacuteby uprzednio przefiltrowanej przez sczki z porami wielkoci 045 microm (Millex HA) w celu usunicia ewentualnych zanieczyszcze

T a b e l a 1

Warianty procesu ekstruzji Variants of the extrusion process

Temperatura Temperature [˚C]

Warianty procesu

Variants of the process

Sekcja 1 Section 1

Sekcja 2 Section 2

Sekcja 3 Section 3

Głowica Die

Szybko limakoacutew [obrmin]

Screw speed [rpm]

Wariant I Variant I

24 110 110 120 85

Wariant II Variant II

24 70 70 50 80

Oznaczanie rozpuszczalnoci ogoacutelnej

Do kolby stokowej o poj 250 ml wsypywano 10 g szklanych perełek dodawano 100 ml wody destylowanej o temp 40degC oraz 64 g produktu Tak przygotowan proacuteb intensywnie mieszano przez 30 min w łani wodnej o temp 60degC Nastpnie 50 ml proacuteby wirowano przez 10 min przy obrotach 210 times g Po odwirowaniu pobierano 5 ml supernatantu i przenoszono do wywaonego naczyka wagowego ze spiralnie zwinitym paskiem bibuły Tak przygotowan proacuteb suszono do stałej masy w temp 100degC Rozpuszczalno ogoacuteln obliczono z roacutewnania

[]100a)w100)(mm(

100)Va)(mm(R

12

13 sdotsdotminusminus

sdotρ+minus=

gdzie m1 ndash masa naczyka z bibuł [g] m2 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem [g] m3 ndash masa naczyka z bibuł i roztworem po wysuszeniu [g] a ndash nawaka proszku [g] V ndash objto wody w ktoacuterej rozpuszczono proszek [cm3] w ndash wilgotno badanego proszku [] ndash gsto wody [gcm3]

Cinienie osmotyczne

Oznaczania cinienia osmotycznego dokonywano za pomoc osmometru Marcel OS 3000 według zalece producenta Pomiar polega na przechłodzeniu 100 microl proacuteby do temp -10degC wzbudzeniu jej krystalizacji oraz rejestracji i analizie przebiegu

52 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

temperatury w czasie krystalizacji Osmolalno roztworu wyraona w mOsmkg H2O jest miar cinienia osmotycznego

Roacutenicowa kalorymetria skaningowa

Badania charakterystyki kleikowania skrobi w ekstrudowanych preparatach wykonano przy uyciu kalorymetru skaningowego Perkin-Elmer DSC 7 (Perkin-Elmer Co Connecticut USA) Proacutebki sproszkowanego ekstrudatu o masie ok 5 mg umieszczano w aluminiowych naczykach kalorymetrycznych o pojemnoci 20 microl dokładnie waono dodawano dwukrotnie wiksz mas wody od masy preparatu zamykano hermetycznie i pozostawiano na 1 godz w celu nawilenia Nastpnie proacutebki ogrzewano w kalorymetrze w zakresie temp 20ndash100oC z szybkoci wzrostu temperatury 10 Kmin Jako wzorzec odniesienia stosowano puste identyczne naczyko kalorymetryczne Z termogramoacutew kleikowania skrobi wyznaczano temperatur piku Tp oraz entalpi przemiany ∆H (Jg) odniesion do suchej masy proacutebki Dodatkowo w celu poroacutewnawczej oceny stopnia skleikowania skrobi w ekstrudatach wykonano analiz kleikowania natywnej skrobi ziemniaczanej

Analiza statystyczna

Wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 aby wykaza istotno wpływu wilgotnoci skrobi i obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na DE oraz cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew Posłuono si w tym celu programem Statistica 60 Wszystkie eksperymenty wykonano w trzech powtoacuterzeniach

Wyniki i dyskusja

Skrobia ziemniaczana jest najczciej hydrolizowana w reaktorach do maltodekstryn za pomoc dwustopniowej hydrolizy enzymatycznej trwajcej około 73 godz z koniecznoci dwukrotnej regulacji temp z około 95ndash140degC do 60ndash95degC oraz zmiany pH z 65 do 4 [2] Drug powszechnie stosowan metod hydrolizy skrobi ziemniaczanej jest hydroliza kwasowa trwajca około 60 min wymagajca dwukrotnej regulacji temperatury procesu [2] Alternatyw przedstawionych metod moe by ekstruzja skrobi połczona z hydroliz enzymatyczn

Pierwszy etap dowiadcze miał na celu doboacuter warunkoacutew procesu ktoacutere naley zastosowa w procesie hydrolizy enzymatycznej prowadzonej w ekstruderze Ze wzgldu na kroacutetki czas przebywania surowca skrobiowego w ekstruderze wynoszcy od 30 do 60 s i konieczno przeprowadzenia w tym czasie skleikowania skrobi oraz jej hydrolizy uyte enzymy powinny charakteryzowa si odpowiedni odpornoci termiczn i wysok aktywnoci w temperaturze procesu Enzymy inaktywowano termicznie przez podwyszenie temperatury w głowicy ekstrudera

Warunki termiczne procesu dobrano tak aby nie powodowały utraty aktywnoci enzymu w sekcjach roboczych ekstrudera Zastosowano dwa warianty procesu ekstruzji (tab1) Pierwszy w wyszej temperaturze dla enzymoacutew Termamyl S i Ban

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 53

480 L oraz drugi dla enzymu Fungamyl 800L o mniejszej termoodpornoci We wszystkich dowiadczeniach wilgotno skrobi wynosiła 35

Na podstawie bada DSC (tab 2) preparatoacutew skrobi ekstrudowanej bez enzymoacutew stwierdzono e jedynie ekstruzja w wyszej temperaturze umoliwiła pełne skleikowanie skrobi wiadczy o tym brak przemiany kleikowania na termogramach DSC

T a b e l a 2

Temperatura piku przemiany DSC entalpia oraz stopie skleikowania skrobi natywnej i skrobi ekstrudowanej DSC peak transition temperature entalpy and degree of gelatinisation of the native starch and extruded starch

Proacuteba Sample

Temperatura piku przemiany Peak transition temperature

[oC]

Entalpia kleikowania Gelatinisation entalpy

∆H [Jg ss]

Skleikowanie skrobi Starch gelatinisation

[] Skrobia natywna

Native starch 670 120 0

Ekstrudowana w I Extruded v I

brak przemiany no transition

0 100

Ekstrudowana w II Extruded v II

670 93 223

W procesie ekstruzji w niszej temperaturze wykazano e skleikowało zaledwie około 22 skrobi pomimo dłuszego czasu ekstruzji (tab 2) Powysze obserwacje potwierdzaj decydujc rol wody w przebiegu zjawisk kleikowania skrobi Temperaturowy zakres procesu kleikowania a take charakter procesu jest inny gdy skrobia jest nawilona powyej 70 i inny gdy jej wilgotno jest mniejsza ni 35ndash40 [13] W tym drugim zakresie wilgotnoci odpowiadajcym procesom ekstruzji skrobia ulega przemianie interpretowanej jako topnienie krystalitoacutew na zasadzie podobiestwa do stapiania syntetycznych krystalicznych polimeroacutew gdzie ilo rozpuszczalnika decyduje o ich temperaturze topnienia [6]

W kolejnych badaniach sprawdzono czy w wytypowanych warunkach ekstruzji (tab 1) enzymy wykazuj hydrolityczn aktywno Zaroacutewno w przypadku enzymoacutew Termamyl S i Ban 480 L zastosowanych w ekstruzji w wyszej temperaturze jak i pozostałego enzymu uytego w niszej temperaturze stwierdzono wzrost wartoci liczbowej wspoacutełczynnika DE wraz ze wzrostem dawki enzymu dodawanego do skrobi (tab 3) Taka tendencja w przypadku skrobi nie w pełni skleikowanej przy zastosowanych parametrach ekstruzji moe wiadczy e doszło do czciowej

T a b e l a 3

Wskanik DE oraz rozpuszczalno preparatoacutew skrobi otrzymanych w procesie ekstruzji z udziałem enzymoacutew Termamyl S Ban 480L oraz Fungamyl 800L

54 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

Dextrose equivalent values and solubility of starch preparations extruded using enzymes Termamyl S Ban 480L and Fungamyl 800L

Enzym Enzyme

Dawka Dose [KNU]

DE Rozpuszczalno

Solubility [] 36 3 901 72 5 903

144 6 937 288 97 945

Termamyl S

720 13 95 2808 5 652 5616 78 738 Ban 480 L

11232 99 806 1840 89 435 4600 97 486 Fungamyl 800 L 7360 124 526

hydrolizy Jednake otrzymane preparaty mogły cechowa si słab rozpuszczalnoci

Rozpuszczalno preparatoacutew rosła wraz ze wzrostem iloci enzymu dodanego do skrobi i wynosiła w przypadku Termamylu S od 901 do 95 Rozpuszczalno ekstrudatoacutew wyprodukowanych z enzymem Ban 480 L wynosiła od 652 do 806 za z enzymem Fungamyl 800 L była najmniejsza (tab 3) Otrzymane wyniki potwierdzaj obserwacje poczynione w przypadku skrobi sago gdzie w wyniku ekstruzji oraz zwikszajcej si dawki enzymu rozpuszczalno wzrosła z 11 (skrobia natywna) do ponad 63 w przypadku ekstrudatoacutew [7]

Oznaczono cinienie osmotyczne ekstrudatoacutew w celu wstpnego stwierdzenia ewentualnych roacutenic w składzie cukrowym preparatoacutew Wraz ze wzrostem dawki enzymu stwierdzono wzrost wartoci cinienia osmotycznego preparatu ekstrudowanego z enzymem Termamyl S W zalenoci od dawki enzymu wartoci te były nastpujce 36 KNU ndash 1 mOsmkg H2O 72 KNU ndash 2 mOsmkg H2O 144 KNU ndash 7 mOsmkg H2O Wzrost wielkoci tego parametru moe wskazywa na inny skład chemiczny produktoacutew ekstruzji

Po analizie wstpnych wynikoacutew biorc pod uwag rozpuszczalno preparatoacutew i aktywno hydrolityczn enzymoacutew w procesie ekstruzji do dalszych bada wybrano enzymy Termamyl S oraz Ban 480 L We wczeniejszych badaniach wykazano du stabilno enzymoacutew nalecych do grupy Termamyl podczas ekstruzji w temp powyej 100degC [19] Obydwa enzymy cechujce si najwysz termoodpornoci mona było z powodzeniem stosowa w wyszej temperaturze procesu ekstruzji umoliwiajcych skleikowanie skrobi Govinddasamy i wsp [7] w badaniach nad ekstruzj skrobi sago z termostabilnymi amylazami wykazali e w zalenoci od parametroacutew ekstruzji moliwe jest uzyskanie produktoacutew o DE 0-10 podczas gdy w tych samych warunkach ekstruzji bez enzymu warto liczbowa wskanika DE nie przekraczała 15

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 55

Wykorzystujc właciwoci hydrolityczne enzymoacutew Termamyl S i Ban 480L w wysokiej temperaturze procesu podjto si zbadania wpływu wilgotnoci pocztkowej skrobi ziemniaczanej oraz czasu ekstruzji na DE oraz cinienie osmotyczne zachowujc jednakow temperatur procesu i jednakow dawk enzymoacutew we wszystkich wariantach ekstruzji

Temperatur w poszczegoacutelnych sekcjach ekstrudera ustalono na nastpujcych poziomach sekcja 1 ndash 20oC sekcja 2 ndash 110oC sekcja 3 ndash 110oC głowica 140oC Temperatura głowicy była dobrana tak aby nastpowało zatrzymanie reakcji hydrolizy poprzez denaturacj enzymu

Obroty limakoacutew ekstrudera w kolejnych dowiadczeniach wynosiły 40 50 i 60 obrmin a wilgotno skrobi 32 36 i 40 W przypadku enzymu Termamyl S ilo dodanego preparatu odpowiadała 1044 KNU a enzymu Ban 480 L ze wzgldu na mniejsz termostabilnoc 5616 KNU

Zmiany wielkoci wspoacutełczynnika DE w roacutenych wariantach procesu ekstruzji przedstawiono na rys 1 i rys 2 a cinienia osmotycznego na rys 3 i rys 4 Zroacutenicowanie czasu hydrolizy przez zmian obrotoacutew elementu roboczego ekstrudera miało wpływ na wielko wskanika DE uzyskanych preparatoacutew Znajduje to potwierdzenie w publikowanych badaniach w ktoacuterych stwierdzono e wskanik DE skrobi ekstrudowanej łcznie z enzymem zmniejszał si gdy rosła szybko obrotoacutew limakoacutew ekstrudera [7 15]

Znaczcy wpływ na wielko wskanika DE ekstrudatoacutew miała wilgotno skrobi w czasie ekstruzji Zaroacutewno przy ekstruzji z enzymem Termamyl S jak i Ban 480 L stwierdzono najwysze wartoci DE uzyskanych preparatoacutew przy wilgotnoci skrobi 40 Jednoczenie przy tych samych parametrach procesu wskanik DE preparatu uzyskanego z enzymem Ban 480 L był wyszy od analogicznego uzyskanego z enzymem Termamyl S Wskazuje to na zachowan aktywno hydrolityczn tego enzymu w temperaturze ekstruzji Uzyskane wyniki potwierdzaj dane literaturowe wskazujce e optymalnymi warunkami ekstruzji umoliwiajcymi skuteczne zajcie procesu hydrolizy enzymatycznej skrobi s wysoka wilgotno pocztkowa surowca mała prdko limakoacutew oraz dua dawka enzymu [4 10]

56 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

31

47

2625

45

35

46

1825

0

1

2

3

4

5

6

32 36 40

Wilgotno Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 1 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 1 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained using an enzyme Termamyl S

W celu stwierdzenia ktoacutery z parametroacutew ekstruzji obroty limakoacutew czy

wilgotno skrobi miał wikszy wpływ na badane właciwoci ekstrudatoacutew wykonano dwuczynnikow analiz wariancji na poziomie istotnoci α = 005 W przypadku produktu wytworzonego z udziałem enzymu Termamyl S stwierdzono istotny wpływ wilgotnoci skrobi na DE Z kolei zaroacutewno obroty wilgotno skrobi jak i kombinacja tych czynnikoacutew istotnie wpływały na wielko cinienia osmotycznego W przypadku produktu z Ban 480 L zaroacutewno wielko roacutewnowanika DE jak i cinienie osmotyczne zaleały bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 57

53 56

8

43

6

7

5349

7

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

32 36 40Wilgotno

Moisture content []

DE

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 2 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na wielko wspoacutełczynnika DE preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 2 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the dextrose equivalent of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

1112

1314 14

131312

15

0

2

4

6

8

10

12

14

16

32 36 40

Wilgotno []Moisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e

Osm

otic

pre

ssur

e [m

Osm

kg

H2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 3 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Termamyl S

Fig 3 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparates obtained with enzyme Termamyl S

58 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

24

28

48

24

28

36

2624

36

0

10

20

30

40

50

32 36 40

WilgotnoMoisture content []

Ci

nien

ie o

smot

yczn

e O

smot

ic p

ress

ure

[mO

smk

gH2O

]

40 [obrmin] [rpm] 50 [obrmin] [rpm] 60 [obrmin] [rpm]

Rys 4 Wpływ wilgotnoci skrobi i szybkoci obrotoacutew limakoacutew ekstrudera na warto cinienia osmotycznego preparatoacutew ekstrudowanych z enzymem Ban 480 L

Fig 4 The effect of moisture content in starch and of screw speed of the extruder on the osmotic pressure of preparations obtained with an enzyme Ban 480 L

W zwizku z roacutenicami w cinieniu osmotycznym pomidzy wodnymi

roztworami ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S i Ban 480L wykonano analiz chromatograficzn majc na celu ustalenie składu cukrowego produktoacutew (tab 4)

W przypadku ekstrudatoacutew wytworzonych z enzymem Termamyl S stwierdzono e najwiksz grup stanowiły cukry wysze o DP gt 8 a wroacuted cukroacutew niszych oligosacharydy o DP 5ndash8 Podobnie w przypadku ekstrudatoacutew uzyskanych z enzymem Ban 480 L najwiksz grup stanowiły cukry wysze a nastpnie oligosacharydy o DP 5ndash7 Zawarto glukozy była niewielka i wynosiła od 009 do 086 w zalenoci od warunkoacutew ekstruzji Zawarto cukroacutew wyszych rednio 92 wiadczy o wikszym stopniu hydrolizy skrobi ni w przypadku ekstrudatoacutew z enzymem Termamyl S w ktoacuterych zawarto oligosacharydoacutew o DP gt 8 wynosiła rednio 96 Podobny skład cukroacutew obserwowano w przypadku ekstruzji z enzymami innych rodzajoacutew skrobi [7 15] Mona zatem stwierdzi e zastosowane warunki ekstruzji były wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia Inny skład oligosacharydoacutew obserwowano w preparacie skrobi sago hydrolizowanej enzymem Termamyl 120L W tym przypadku stwierdzono najwicej cukroacutew o DP2 DP3 i DP6 za zawarto cukroacutew wyszych

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 59

wynosiła około 20 przy DE 8 Wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej skrobi sago rosła take zawarto oligosacharydoacutew o DP 2-6 [7] Takiej jednoznacznej zalenoci nie zaobserwowano w przypadku skrobi ziemniaczanej ekstrudowanej z enzymem Termamyl S i Ban 480 L w biecej pracy Jednake stwierdzono podobnie jak w przypadku ekstruzji skrobi sago z enzymem Termamyl 120 L [7] wzrost stopnia upłynnienia skrobi ziemniaczanej wraz ze wzrostem wilgotnoci pocztkowej substratu z 32 do 40

T a b e l a 4

Zawarto cukroacutew w preparatach ekstrudowanych z enzymami Termamyl S i Ban 480 L The content of Oligosaccharide in extruded preparations obtained using enzymes Termamyl S and Ban 480 L

Zawarto cukroacutew Oligosaccharide content [] Enzym

Enzyme

Wilgotno Moisture

content []

Obroty limaka [obrmin]

Screw speed [rpm] DP1 DP2 D23 DP4 DP5 DP6 DP7 DP8 DPn

40 0 018 031 022 035 058 072 071 9694

50 0 011 026 019 032 055 07 07 9717 Termamyl S 32

60 0 017 034 026 038 062 077 076 967

40 0 017 033 025 043 066 08 078 9658

50 0 016 03 023 038 058 071 07 9695 Termamyl S 36

60 0 014 028 021 039 058 071 069 9701

40 0 017 03 025 044 057 067 066 9693

50 0 001 028 024 04 05 057 0 9798 Termamyl S 40

60 0 017 031 026 043 06 071 07 9682

40 009 03 056 043 054 114 137 0 9557

50 086 042 071 053 055 139 187 0 9368 Ban 480 L 32

60 008 04 065 05 051 124 168 0 9495

40 012 057 106 071 089 181 197 0 9286

50 012 048 096 066 084 179 194 0 9321 Ban 480 L 36

60 013 045 083 058 083 154 152 0 9412

40 024 13 257 146 204 367 28 0 8592

50 02 097 182 105 153 281 217 0 8946 Ban 480 L 40

60 017 084 158 100 137 284 255 0 8965

Wnioski

1 Prowadzenie procesu ekstruzji w temp powyej 100oC przy wilgotnoci skrobi 35 umoliwia pełne skleikowanie skrobi ziemniaczanej

2 W temperaturze zastosowanej w procesie ekstruzji enzymy Termamyl S Ban 480 L oraz Fungamyl 800L zachowuj aktywno hydrolityczn jednak

60 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

produkty wytworzone z enzymem Fungamyl 800L cechuj si bardzo nisk rozpuszczalnoci

3 DE produktoacutew wytworzonych z udziałem enzymu Termamyl S istotnie zaley od wilgotnoci skrobi ziemniaczanej Cinienie osmotyczne roztworoacutew tych produktoacutew zaley zaroacutewno od obrotoacutew limakoacutew ekstrudera wilgotnoci pocztkowej skrobi jak i kombinacji tych czynnikoacutew

4 W produktach wytworzonych za pomoc enzymu Ban 480 L wielko wyroacutenika DE oraz cinienia osmotycznego zale bardziej od wilgotnoci pocztkowej skrobi ni od szybkoci obrotoacutew lmakoacutew ekstrudera

5 W produktach wytworzonych z enzymem Termamyl S oraz Ban 480 L najwiksz grup cukroacutew stanowiły cukry o DP gt 8

6 Zastosowane warunki ekstruzji s wystarczajce do czciowej hydrolizy skrobi ziemniaczanej do produktoacutew o niskim stopniu scukrzenia

Praca finansowana ze rodkoacutew KBN jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN021P069913

Literatura

[1] Bhattacharaya M Hanna MA Efects of lipids on the properties of extruded products J Food Sci 1988 53 1230-1231

[2] Bryjak J Enzymatyczna hydroliza skrobi do syropoacutew maltodekstrynowych skrobiowych Cz II Procesy Biotechnologia 1999 1(44) 201-225

[3] Chen H Bakir U Reilly PJ Ford C Increased thermostability of Asn 182 Ala mutant Aspergillus awamori glucoamylase Biotechnol Bioeng 1994 43 101-105

[4] Chouvel H Chay PB Cheftel JC Enzymatic hydrolysis of starch and cereal flours at intermediate moisture contents in a continuous extrusion-reactor Lebensm Wiss u Technol 1983 16 346-353

[5] Della Valle G Boche Y Colonna P Vergnes B The extrusion behaviour of potato starch Carbohydr Polym 1995 28 255-264

[6] Donovan JW Phase transition in the starch-water system Biopolymers 1979 18 263-275 [7] Govinddasamy S Campanella H Oates C Ezymatic hydrolysis of Sago starch in twin-screw

extruder J Food Engin 1997 32 403-426 [8] Grochowicz J Zawilak K Wpływ roacutenych czynnikoacutew i jakoci surowca na przebieg procesu

ekspandowania i fizyczne cechy ekspandatu Pasze Przem 1997 4 21-30 [9] Guha M Zakiuddin A Bhattacharya S Twin-screw extrusion of rice flour without a die effect of

barrel temperature and screw speed on extrusion and extrudate characteristics J Food Engin 1997 32 251-267

[10] Hakulin S Linko Y Y Linko P Seiler K Seibel W Enzymatic conversion of starch in twin-screw extruder Starch 1983 35 411-414

[11] Huumllya A High moisture food extrusion Inter J Food Sci Technol 1999 34 195-207 [12] Jamroz J Zmiany struktury skrobi ziemniaczanej i mki pszennej podczas ekstruzji Rozprawa

habilitacyjna Wyd AR w Lublinie 1993 [13] Jankowski T Rha CK Differential scanning calorimetry of wheat grain cooking process Starch

1986 38 35-48 [14] Kudła E Tomasik P The modification of starch by high pressure Part I Starch 1992 44 167-173

OPTYMALIZACJA PARAMETROacuteW HYDROLIZY ENZYMATYCZNEJ SKROBI ZIEMNIACZANEJ 61

[15] Linko YY Vourien H Olku J Linko P The effect of HTST- extrusion on retention of cereal alpha-amylase activity and on enzymatic hydrolysis of barley starch In Food Process Engineering Vol 2 Eds P Linko J Lainkari Elsevier Appl Sci London 1980 pp 210-223

[16] Lovedeep K Narpinder S Navadeep SS Some properties of potatoes and their starches II Morphological thermal and rheological properties of starches Food Chem 2002 79 183-192

[17] Mocicki L Wspoacutełczesne ekstrudery i ekspandery Przegl Zbo Młyn 1994 6 9-11 [18] Obuchowski W Michniewicz J Ekstruzja - moliwoci oddziaływania na cechy produktu Przegl

Zbo Młyn 1993 11 5-11 [19] Roussel L Vieille A Billet I Cheftel J Sequential heat gelatinisation and enzymatic hydrolysis of

corn starch in an extrusion reactor optimisation for a maximum dextrose Lebensm Wiss u Technol 1991 24 449-457

[20] Rudiger A Jorgensen PL Antranikian G Isolation and characterization of a heat-stable pullulanase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei after cloning and expression of its gene in Escherichia coli Appl Environ Microbiol 1995 61 567-575

[21] Senanayake S Clarke B A simplified twin screw co-rotating food extruder design fabrication and testing J Food Engin 1999 40 129-137

[22] Słomiska L Scukrzanie skrobi wybranymi preparatami enzymatycznymi Roczniki AR Rozprawy Naukowe Zeszyt 239 Pozna 1993

[23] mietana Z Szpendowski J Soral-mietana M wigo J Skrobia ziemniaczana ekstruzyjnie modyfikowana Przem Spo 1993 3 13-14

[24] Trzmiel T Właciwoci enzymoacutew i ich zastosowanie Przem Spo 1995 9 338-341 [25] Vasanthan T Yeung J Hoover R Dextrinization of starch in barley flours with thermostable alpha-

amylase by extrusion cooking Starch 2001 53 616-622 [26] Willett JL Shogren RL Processing and properties of extruded starchpolymer foams Polymer

2002 43 5935-5947

OPTIMIZATION OF THE ENZYMATIC HYDROLYSIS OF POTATO STARCH COMBINED WITH EXTRUSION

S u m m a r y

The objective of this paper was to optimize the process of simultaneous gelatinisation and liquefaction

of potato starch with α-amylases in a co-rotating twin-screw extruder Bacterial α-amylases such as Termamyl S and Ban 480L and fungal α-amylase Fungamyl 800L were used The first step was to determine the process parameters owing to which the gelatinisation of starch was possible The temperature of the barrel sections and the screw speed of the extruder varied and they were controlled while the moisture content of starch was constant and equal to 35 (ww) It was stated that only a temperature higher than 100degC could produce a satisfactory gelatinisation of starch It was also verified whether or not enzymes maintained their hydrolytic activity under the extrusion conditions It was stated an increase in the dextrose equivalent (DE) ensuing parallel to the increasing doses of enzymes added to starch For continuing extrusions two enzymes Termamyl S and Ban 480 L were selected since they showed the highest thermal resistance The impact of the extruderrsquos screw speed (40ndash60 rpm) and of the initial moisture content in starch (32ndash40) on DE and on the osmotic pressure of products under investigations was investigated Additionally chemical composition of these preparations was determined The research performed showed that the conditions applied to carry out extrusion processes were sufficient for a partial hydrolysis of potato starch to occur products and to obtain products with a low DE value

Key words extrusion potato starch enzymatic hydrolysis α-amylase

62 Wojciech Krzyaniak Tomasz Jankowski Włodzimierz Grajek

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 63 ndash 70

GRAYNA GOŁUBOWSKA GRAYNA LISISKA

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH

PODCZAS PRODUKCJI FRYTEK

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w

poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej W proacutebach bulw krajanki i frytek oznaczono zawarto substancji pektynowych oraz okrelono tekstur przy uyciu aparatu Instron

Ziemniaki po procesie blanszowania zawierały o 30 mniej pektyn rozpuszczalnych i o 50 wicej protopektyn w poroacutewnaniu z surowcem Zawarto protopektyn we frytkach była trzykrotnie wiksza ni w przerabianych ziemniakach Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio i statystycznie istotnie skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Słowa kluczowe zwizki pektynowe konsystencja bulwy ziemniaka krajanka proces technologiczny

Wstp

Tekstura smaonych produktoacutew ziemniaczanych jest jednym z waniejszych wyroacutenikoacutew ich jakoci Właciwoci teksturalne tych produktoacutew mog by modyfikowane podczas procesu technologicznego ale przede wszystkim zale od składu chemicznego surowca Do produkcji frytek producenci uywaj ziemniakoacutew wytypowanych odmian o odpowiedniej znormalizowanej zawartoci suchej masy skrobi i cukroacutew redukujcych [12] W literaturze naukowej zwraca si uwag take na inne zwizki zawarte w ziemniakach ktoacutere mog mie wpływ na cechy sensoryczne frytek Przykładowo jako zwizki teksturotwoacutercze podaje si obok skrobi polisacharydy nieskrobiowe a zwłaszcza zwizki pektynowe pektyny ogoacutełem protopektyny i pektyny rozpuszczalne [4 15] Wystpuj one w przestrzeniach miedzykomoacuterkowych jako lepiszcze niezdrewniałych cian komoacuterek rolinnych

Dr in G Gołubowska prof dr hab G Lisiska Katedra Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademia Rolnicza ul Norwida 25 50-375 Wrocław

64 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

tworzc tzw bdquoblaszk rodkowrdquo W cianie komoacuterkowej tkanki rolinnej frakcja ta odgrywa rol usztywniajc i wzmacniajc [13] Aguilera-Carbo i wsp [1] oraz Andersson i wsp [3] podaj e teksturotwoacutercze właciwoci pektyn wynikaj ze zdolnoci do formowania bdquomostkoacutew wapniowychrdquo pomidzy grupami karboksylowymi pektyn a jonami Ca+ i Mg+ Jony wapnia przy połczeniu ssiadujcych czsteczek pektyn nadaj tkance bardziej stabiln i jdrn struktur zapobiegajc rozpuszczaniu si pektyn zawartych w cianach komoacuterkowych oraz w blaszce rodkowej Szczegoacutelnie przyczyniaj si do tego pektyny o niszym stopniu estryfikacji oraz wiksza zawarto jonoacutew dwuwartociowych Wroacuted grupy zwizkoacutew pektynowych na uwag zasługuje frakcja protopektyn ktoacutera spełnia funkcj cementujc i usztywniajc w blaszce rodkowej a take wykazuje szczegoacuteln zdolno wizania jonoacutew wapnia [3] Mczysta lub mazista konsystencja ugotowanych ziemniakoacutew jest czsto wizana z pcznieniem i kleikowaniem skrobi jak roacutewnie z trwałoci zwizkoacutew pektynowych w cianach komoacuterkowych i w blaszce rodkowej Substancje pektynowe i skrobia zawarte w komoacuterkach oddziaływaj na tekstur w przeciwstawny sposoacuteb Skrobia pczniejc powoduje powikszanie si komoacuterek w wyniku czego nastpuje ich rozdzielenie si natomiast zwizki pektynowe poprzez siły kohezji zapobiegaj temu zjawisku [3]

W literaturze naukowej mało jest danych dotyczcych zmian zawartoci i składu zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach poacutełproduktach i produktach gotowych podczas całego procesu technologicznego produkcji wyroboacutew smaonych czy suszonych Zmiany te mog mie podstawowe znaczenie w kształtowaniu konsystencji kocowego produktu [2 11 16 17]

Celem pracy było okrelenie zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w poszczegoacutelnych etapach produkcji frytek oraz okrelenie teksturotwoacuterczej roli tych zwizkoacutew

Materiał i metody bada

Do bada laboratoryjnych pobrano proacuteby bulw krajanki i frytek (po około 2 kg kada) z dziewiciu miejsc linii produkcyjnej frytek Pierwsz proacuteb stanowiły ziemniaki przed obraniem drug ndash ziemniaki po obraniu parowym (cinienie 16 MPa czas 05 min) trzeci ndash ziemniaki po podgrzaniu (20 min w temp 35oC) czwart ndash ziemniaki po pokrojeniu (w hydrokrajalnicy na krajank o przekroju 07 x 07 cm) pit ndash krajanka po I stopniu blanszowania (50 min w temp 72oC) szoacutest ndash krajanka po II stopniu blanszowania (55 min w temp 80oC) sioacutedm ndash krajanka po podsuszeniu (60 min w temp 37oC) oacutesm ndash frytki po I stopniu smaenia (45 s w temp 180oC) i proacuteb dziewit ndash frytki po II stopniu smaenia (3 min w temp 180oC)

Bezporednio po pobraniu proacuteb z linii produkcyjnej oznaczano tekstur ziemniakoacutew przy uyciu aparatu Instron 5544 wspoacutełpracujcego z komputerem wyposaonego w prostoktn przystawk przecinajc Prdko przesuwu głowicy z

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 65

przystawk wynosiła 250 mms-1 Na podstawie pomiaroacutew wyznaczano maksymaln sił (Fmax) potrzebn do przecicia krajanki ziemniaczanej

Zawarto pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych oznaczano metod kolorymetryczn z karbazolem metod opracowan przez McComba i McCready [13] oraz Jaswala [7] a zmodyfikowan w Katedrze Technologii Rolnej i Przechowalnictwa Akademii Rolniczej we Wrocławiu [9] po uprzednim utrwaleniu ziemniakoacutew przez liofilizacj Zawarto zwizkoacutew pektynowych wyraano w g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Uzyskane wyniki poddano analizie statystycznej przy uyciu programu Statistica 6 stosujc jednoczynnikow analiz wariancji Grupy homogeniczne wyznaczano za pomoc testu Duncana na poziomie istotnoci = 005 W celu okrelenia zalenoci pomidzy konsystencj a zawartoci pektyn ogoacutełem protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach wyliczano wspoacutełczynniki korelacji na poziomie istotnoci = 005 uwzgldniajc poszczegoacutelne etapy przerobu ich na frytki

Wyniki i dyskusja

Według danych literaturowych [10 15] zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach stanowi rednio około 20 ich suchej masy Protopektyny s liczniejsz frakcj od pektyn rozpuszczalnych i stanowi około 69ndash77 zwizkoacutew pektynowych [11] zawartych w bulwach Andersson i wsp [3] podaj e pektyny stanowi 47-66 masy ciany komoacuterkowej ziemniaka W przeprowadzonym dowiadczeniu (tab 1) zawarto pektyn ogoacutełem w ziemniakach wynosiła 259 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy z czego protopektyny stanowiły 158 g a pektyny rozpuszczalne 101 g Tajner-Czopek [16] podaje rednie zawartoci protopektyn i pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach badanych odmian wynoszce odpowiednio 150 g i 055 g kwasu galakturonowego100 g suchej masy

Jednym z pierwszych procesoacutew technologicznych w przetwoacuterstwie ziemniakoacutew na cele spoywcze jest obieranie Kita [10] oraz Garrote i wsp [6] podaj e podczas procesu obierania bulw poszczegoacutelne zwizki polisacharydoacutew nieskrobiowych NSP i lignina ulegaj zmianom ilociowym Kita [10] stwierdziła e po obraniu bulw metod karborundow zawarto sumy NSP i ligniny zmniejszyła si o około 30 z czego straty zwizkoacutew pektynowych wynosiły 24 W przeprowadzonych badaniach ziemniaki były poddane obieraniu parowemu po ktoacuterym zawarto pektyn rozpuszczalnych w bulwach obranych zmniejszyła si o około 15 a roacutewnoczenie zawarto protopektyn zwikszyła si o około 17 (tab 1) Camire i wsp [5] poroacutewnujc zawarto niektoacuterych składnikoacutew w bulwach ziemniaka w zalenoci od sposobu obierania stwierdzili e wiksz zawartoci wglowodanoacutew i nierozpuszczalnych substancji błonnikowych charakteryzowały si ziemniaki po obraniu parowym

T a b e l a 1

66 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Zawarto zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach w trakcie procesu produkcji frytek Content of pectins substances in potato tubers while French fries are processed

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble

pectins Proacuteby

Samples [g kwasu galakturonowego100g sm]

[g galacturonic acid100g dm] Ziemniaki nieobrane Not peeled potatoes 259a 158a 101b

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes 272ab 186b 086ab

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes 299ab 196b 103b

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes 285ab 209b 076ab

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching 314bc 224c 090ab

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching 311bc 245c 068a

Krajanka po podsuszeniu Dried strips 335c 248c 087ab

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

464d 364d 100b

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

504d 417e 087ab

a b c d ndash roacutenice midzy wartociami rednimi statystycznie istotne a b c d ndash differences between the mean values are statistically significant

Kolejne procesy stosowane w produkcji frytek ndash podgrzewanie bulw oraz bdquohydro-krojenierdquo ziemniakoacutew w słupki nie spowodowały istotnych zmian zawartoci zwizkoacutew pektynowych w ziemniakach (tab 1) Po procesie blanszowania istotnie wzrosła natomiast zawarto pektyn ogoacutełem (314 g100 g ss) w krajance ziemniaczanej w stosunku do zawartoci w surowcu w tym głoacutewnie protopektyn (245 g100 g ss) Powodem tego wzrostu było wymycie z krajanki zwizkoacutew rozpuszczalnych co spowodowało podwyszenie zawartoci zwizkoacutew nierozpuszczalnych w suchej masie ziemniaka Najwiksz zawarto protopektyn podczas produkcji frytek oznaczono we frytkach po I i II stopniu smaenia 260 i 417 g100 g ss Zawarto pektyn ogoacutełem po procesach smaenia wynosiła 464 i 504 g100 g ss W procesie smaenia nastpowało dalsze wymycie substancji rozpuszczalnych zawartych w krajance Zawarto pektyn rozpuszczalnych w ziemniakach w trakcie całego procesu produkcji frytek kształtowała si na podobnym poziomie jak w surowcu i wynosiła od 07 do 1g kwasu galakturonowego100 g ss Jedynie po II stopniu blanszowania zawarto pektyn

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 67

w krajance uległa zmniejszeniu o około 20 w stosunku do surowca Według Thed i Phillinsa [18] powodem wzrostu zawartoci protopektyn w ziemniakach podczas procesoacutew termicznych moe by przemiana rozpuszczalnych zwizkoacutew pektynowych w zwizki nierozpuszczalne

T a b e l a 2 Wspoacutełczynniki korelacji [r] pomidzy konsystencj ziemniakoacutew a zawartoci pektyn w trakcie procesu produkcji frytek Coefficients of a correlation between the texture of potatoes and the content of pectins while processing French fries

Pektyny ogoacutełem Total pectins

Protopektyny Protopectins

Pektyny rozpuszczalne Water-soluble pectins Proacuteby

Samples Wspoacutełczynnik korelacji [r] Correlation coefficient [r]

Ziemniaki po obraniu Peeled potatoes

077 - -

Ziemniaki po podgrzaniu Preheated potatoes

068 - 065

Ziemniaki po pokrojeniu Cut potatoes

061 - -

Krajanka po I stopniu blanszowania Strips after the 1st stage of blanching

- - 067

Krajanka po II stopniu blanszowania Strips after the 2nd stage of blanching

- - -

Krajanka po podsuszeniu Dried strips

- - -

Frytki po I stopniu smaenia French fries after the 1st stage of frying

086 075 088

Frytki po II stopniu smaenia French fries after the 2nd stage of frying

063 071 -

nie stwierdzono korelacji no correlation was found korelacja statystycznie istotna a statistically significant correlation

Na rys 1 przedstawiono wyniki zmian konsystencji ziemniakoacutew [N] w trakcie

procesu produkcji frytek Ziemniaki surowe tzn bulwy po obraniu po podgrzaniu oraz po pokrojeniu charakteryzowały si znacznie twardsz konsystencj (rednio 33 N) w poroacutewnaniu z krajank po I i II blanszowaniu i podsuszaniu (rednio 24 N) Warto siły Fmax podczas okrelania tekstury frytek po I i II stopniu smaenia zmniejszyła si i wynosiła odpowiednio 102 i 128 N

68 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

Według Anderssona i wsp [3] procesy termiczne (blanszowanie smaenie) obok innych funkcji maj za zadanie kształtowa tekstur produktu przy czym jako najwaniejsze teksturotwoacutercze składniki ziemniaka wymieniaj oni zawarto skrobi zwizkoacutew pektynowych substancji mineralnych i aktywno enzymoacutew pektynolitycznych Teksturotwoacutercze znaczenie pektyn podkrelaj take inni autorzy na przykład przy okreleniu konsystencji marchwi [8] czy ziemniakoacutew gotowanych [4 7]

W tab 2 przedstawiono wspoacutełczynniki korelacji pomidzy tekstur (N) a zawartoci pektyn rozpuszczalnych protopektyn i pektyn ogoacutełem Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn Nie stwierdzono korelacji pomidzy tekstur a zawartoci analizowanych frakcji w krajance po II stopniu blanszowania i po podsuszeniu Tekstura bulw po podgrzaniu krajanki po I stopniu blanszowania i po I stopniu smaenia zaleała od zawartoci pektyn rozpuszczalnych Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była w wysokim stopniu skorelowana z zawartoci protopektyn (r = 071) i pektyn ogoacutełem (r = 063)

Wnioski

1 Zawarto protopektyn w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zwikszyła si o 20 po procesie blanszowania o 50 i po procesie smaenia o 150 w stosunku do zawartoci w surowcu jako rezultat wymycia czci substancji rozpuszczalnych ziemniaka

2 Zawarto pektyn rozpuszczalnych w suchej masie ziemniakoacutew po procesie obierania zmniejszyła si o 15 i po blanszowaniu o 30 w stosunku do zawartoci w surowcu

3 Tekstura ziemniakoacutew w wikszoci etapoacutew przerobowych uzaleniona była od zawartoci pektyn

4 Tekstura frytek podsmaanych i frytek gotowych była dodatnio skorelowana z zawartoci pektyn ogoacutełem i protopektyn

Literatura [1] Aguilera-Carboacute A Montantildeez JC Anzalduacutea-Morales A de la Luz Reyes M Contreras-Esquivel J

Aguilar CN Improvement of color and limpness of fried potatoes by in situ pectinesterase activation Eur Food Res Technol 1999 210 49-52

[2] Alvarez MD Canet W Optimization of stepwise blanching of frozen-thawed potato tissues (cv Monalisa) Eur Food Res Technol 1999 210 102-108

[3] Andersson A Gekas V Lind I Oliveira F Oste R Effect of preheating on potato texture Crit Rev Food Sci Nutr 1994 34 229- 251

[4] Burton WG The potato (3 ed) Longman Scientific and Technical J Wiley and Sons Inc New York 1989

ZMIANY TEKSTURY I ZAWARTOCI ZWIZKOacuteW PEKTYNOWYCH W ZIEMNIAKACH 69

[5] Camire ME Violette D Dougherty MP McLaughlin MA Potato peel dietary fiber composition effects of peeling and extrusion cooking processes J Agricult Food Chem 1997 45 1404-1408

[6] Garrote RL Silva RE Bertone RA Effect of thermal treatment on steam peeled potatoes J Food Eng 2000 45 67-76

[7] Jaswal AS Pectic substances and the texture of French fried potato Amer Potato J 1969 46 168-173

[8] Kato N Terakoto A Fuchigami M Pectic substance degradation and texture of carrots as affected by pressurization J Food Sci 1997 2 359-363

[9] Kita A Tajner-Czopek A Lisiska G Oznaczenie pektyn i protopektyn w bulwach ziemniaka Mat XXVIII Sesji Nauk KTiCH PAN bdquoPostpy w Technologii i Chemii ywnocirdquo Gdask 1997 s 282-283

[10] Kita A The influence of potato chemical composition on crisp texture Food Chem 2002 76 173-179

[11] Lisiska G Leszczyski W Potato Science and Technology Elsevier Applied Science London 1989

[12] Lisiska G Czynniki surowcowe i technologiczne kształtujce jako przetworoacutew ziemniaczanych Mat Konferencji rdquoZiemniak spoywczy i przemysłowy oraz jego przetwarzanierdquo AR Wrocław Polanica Zdroacutej 2000 s 51-57

[13] McComb EA McCready RM Colorimertic determination of pectic substance Anal Chem 1952 24 1630-1632

[14] Sikorski Z Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT Warszawa 1994 [15] Tajner-Czopek A Kita A Rytel E Gołubowska G Zawarto polisacharydoacutew nieskrobiowych i

ligniny w bulwach ziemniaka o roacutenej długoci okresu wegetacyjnego Zesz Probl Post Nauk Rol 2003 489 291-299

[16] Tajner-Czopek A The changes of pectin substances concentration in potatoes and French fries and the effect of those substances on the texture of the final product NahrungFood 2003 47 4 228-231

[17] Talburt WF Smith O Potato Processing (4 ed) AVI Van Nostrand Reinhold Com New York 1987

[18] Thed ST Phillips RD Changes of dietary fiber and starch composition of processed potato products during domestic cooking Food Chem 1995 52 301-307

CHANGES IN THE CONTENT OF PECTIC SUBSTANCES AND IN TEXTURE OF POTATOES DURING THE PRODUCTION OF FRENCH FRIES

S u m m a r y

The objective of the study was to determine changes in pectic substances contained in potato tubers at

several stages of the production of French fries as well as texture-forming effects of these compounds The samples studied in the laboratory were potato tubers strips and French fries French fries were obtained from nine posts within one production line An Instron apparatus was applied to determine contents of pectic substances in the samples of potato tubers strips and French fries as well as their textures

After blanching the content of waterndashsoluble pectins in potatoes was by 30 lower whereas the content of protopectins ndash by 50 higher than in the raw material The content of protopectins in French fries was three times as high as in potatoes processed At the most stages of the potato processing their texture

70 Grayna Gołubowska Grayna Lisiska

depended on the content of pectins The texture of semi-fried and ready-made French fries was positively and statistically significantly correlated with the content of protopectin (r = 071) and total proteins (r = 063)

Key words pectic substances texture potato tubers strips French fries

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

GRAŻYNA CICHOSZ JERZY SZPENDOWSKI MAŁGORZATA KOSEK

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD

WARUNKOacuteW PROPAGACJI

S t r e s z c z e n i e Oceniono przydatność technologiczną zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych namnaża-

nych w mleku odtłuszczonym oraz w dwoacutech roacuteżnych podłożach wzrostowych w temp 24 i 30oC Badano wpływ rodzaju podłoża oraz temperatury inkubacji na liczebność bakterii fermentacji mlekowej z uwzględnieniem udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany

Przydatność technologiczną zakwasoacutew oceniano dwuetapowo Poroacutewnano zawartość diacetylu i CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu badanych zakwasoacutew Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery po 4 i 6 tygodniach dojrzewania poddano ocenie senso-rycznej

Zastosowanie podłoży wzrostowych umożliwiło ndash zwłaszcza przy inkubacji w temp 24oC ndash otrzyma-nie zakwasoacutew o większej liczebności bakterii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany a w konsekwencji większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej Sery wypro-dukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z badanych podłoży charakteryzowały się korzystniejszym sma-kiem i zapachem (wyraźnie orzechowy) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyproduko-wane z zakwasem namnażanym w mleku odtłuszczonym

Słowa kluczowe zakwasy mezofilne szczepy fermentujące cytryniany diacetyl CO2 jakość sensorycz-na ser gouda

Wstęp

W kształtowaniu cech sensorycznych produktoacutew mleczarskich takich jak sery podpuszczkowe i twarogowe masło śmietana oraz napoje fermentowane szczegoacutelną rolę odgrywają kultury Lactobacillus lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp fermentujące oproacutecz laktozy roacutewnież cytryniany z wytworzeniem diacetylu aceto-iny aldehydu octowego i CO2 [7 15] Podczas propagacji w mleku szczepy fermentu-

Prof dr hab G Cichosz prof dr hab J Szpendowski mgr inż M Kosek Katedra Kształtowania Bez-pieczeństwa Żywności Uniwersytet Warmińsko-Mazurski ul Heweliusza 1 10-724 Olsztyn

72 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

jące cytryniany charakteryzują się zroacuteżnicowanymi szybkościami wzrostu i zmienną aktywnością biochemiczną

Szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis metabolizują cytryniany do szcza-wianu i octanu Powstały szczawian pod wpływem dehydrogenazy szczawianowej ulega przemianie w pirogronian ktoacutery po dekarboksylacji tworzy tzw aktywny alde-hyd tj kompleks aldehyd octowy ndash TPP Aktywny aldehyd po reakcji z acetylo-CoA przekształcany jest do diacetylu Enzymy rozszczepiające cytryniany mogą działać dopiero po obniżeniu pH do wartości 55 stąd maksymalna synteza diacetylu i acetoi-ny ma miejsce podczas fazy logarytmicznego wzrostu bakterii Dzięki represji syntezy reduktazy diacetylu i acetoiny cytrynianem wymienione związki karbonylowe kumu-lowane są w środowisku osiągając maksymalny poziom bezpośrednio przed wykorzy-staniem cytrynianoacutew po czym następuje szybka redukcja diacetylu a u większości szczepoacutew także acetoiny [ 6 20]

W odroacuteżnieniu od kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis szczepy Leucono-stoc sp metabolizują cytryniany z opoacuteźnieniem W hodowlach prowadzonych w śro-dowisku o wartości pH ok 70 nie kumulują diacetylu i acetoiny produkują natomiast octan Po zakwaszeniu środowiska do pH poniżej 55 większość szczepoacutew z rodzaju Leuconostoc sp syntetyzuje zaroacutewno diacetyl jak też acetoinę przy czym stężenie acetoiny w hodowlach bakterii mlekowych wykorzystujących cytryniany jest zawsze wyższe od poziomu diacetylu Prawdopodobnie wynika to z uwarunkowań energe-tycznych tj ograniczonej zdolności bakterii do syntezy acetylo-CoA związku uczest-niczącego wyłącznie w tworzeniu diacetylu [19 21]

Maksymalne stężenie diacetylu i acetoiny w hodowlach kultur Leuconostoc sp obserwuje się przy pH 43 Jednakże acetoina oraz 23-butandiol syntetyzowany za-roacutewno przez szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis jak i Leuconostoc sp ndash nie stanowią komponentoacutew aromatu produktoacutew mleczarskich Intensywność aromatu tj stężenie przede wszystkim diacetylu zależy w pewnym stopniu od dostępu tlenu [3]

W formowaniu cech sensorycznych istotna jest roacutewnież proporcja diacetylu i aldehydu octowego ndash optimum występuje przy 4-krotnie wyższym stężeniu diacetylu niż aldehydu octowego Dzięki redukcji aldehydu octowego do etanolu bakterie z ro-dzaju Leuconostoc skutecznie zapobiegają kumulowaniu aldehydu w produktach mle-czarskich [17 23] Wzrost zawartości diacetylu w zakwasach można osiągnąć poprzez podwyższenie zawartości sm do ok 12ndash15 [11] Zwiększona zawartość sm jest roacutewnoznaczna z większą koncentracją cytrynianoacutew stymulujących wzrost i aktywność biochemiczną szczepoacutew syntetyzujących związki aromatu

Hugenholtz i wsp [8] dowiedli że szczepy L lactis ssp lactis var diacetylactis mogą rosnąć w podłożu z cytrynianem jako jedynym żroacutedłem energii Maksymalną szybkość wzrostu obserwowano przy pH 62 do 55 i koncentracji cytrynianoacutew ok 20 mM ndash co odpowiada optimum działania permeazy cytrynianowej Mechanizm genero-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 73

wania energii z cytrynianoacutew przez L lactis ssp lactis var diacetylactis jest elektro-chemiczny jednak ATP formowany jest powoli i w minimalnych ilościach w odroacuteżnieniu od energii generowanej z laktozy [19]

W badaniach Libudzisz i wsp [16] udowodniono że szybkość wzrostu kultur L lactis ssp lactis var diacetylactis w podłożu APLC i EPLC wynosiła od 039 do 060h-1 w hodowlach bez neutralizacji Większość badanych szczepoacutew wyraźnie rea-gowała większą dynamiką wzrostu w hodowlach neutralizowanych (074 do 092h-1) co świadczy o dużej wrażliwości na końcowy produkt metabolizmu jakim jest kwas mlekowy

Poroacutewnując szybkość wzrostu w podłożach APLC i EPLC [ 12 ] z rezultatami badań Hugenholtza i wsp[8] w ktoacuterych jedynym źroacutedłem węgla był cytrynian można stwierdzić że kultury L lactis ssp lactis var diacetylactis charakteryzują się wysokim powinowactwem do laktozy Dowodem tego jest kilkakrotnie wyższa dynamika wzro-stu w podłożach zawierających laktozę w poroacutewnaniu z szybkością wzrostu w obecności wyłącznie cytrynianoacutew

Przedstawione powyżej roacuteżnice w składzie produktoacutew fermentacji laktozy i cytrynianoacutew są bardzo często powodem braku stabilności cech biochemicznych za-kwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych Natomiast zroacuteżnicowane szybkości wzrostu homo- i heterofermentatywnych paciorkowcoacutew mlekowych są przyczyną bra-ku stabilności międzyszczepowej zakwasoacutew mleczarskich [2 7 16]

Brak stabilności cech biochemicznych mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych uwarunkowany jest genetycznie bowiem poza DNA chromosomalnym kodującym prawie 90 informacji genetycznej geny bardzo często zlokalizowane są w DNA plazmidowym [14] Istotne z technologicznego punktu widzenia cechy genetyczne mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych są kodowane w DNA plazmidowym nie chromosomalnym stąd często spotykany w praktyce brak stabilności zdolności fer-mentacji laktozy i galaktozy aktywności aromatotwoacuterczej i peptydolitycznej fagoo-porności oraz zdolności syntezy i oporności na bakteriocyny [14] Mutacje prowadzące do powstania Lac- i Prt- szczepoacutew mogą mieć miejsce podczas pasażowania kultur w mleku zwłaszcza przy nieprzestrzeganiu reżimoacutew temperatury Roacutewnież w długotrwa-łych hodowlach ciągłych i poacutełciągłych komoacuterki bakterii są nieuchronnie przedmiotem mutacji [12]

W związku z powyższym za celowe uznano podjęcie badań nad zastosowaniem do propagacji zakwasoacutew mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych podłoży zawierają-cych niezbędne składniki pokarmowe jako źroacutedło węgla zaroacutewno laktozę jak i cytry-niany stymulujące wzrost szczepoacutew L Lactis ssp lactis var diacetylactis i Leuconostoc sp a także sole buforujące neutralizujące kwas mlekowy [22]

Celem podjętych badań było określenie wpływu dwoacutech podłoży (roacuteżnych producentoacutew) oraz temperatury inku-

74 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

bacji na liczbę bakterii mlekowych oraz odsetek szczepoacutew fermentujących cytry-niany

poroacutewnanie aktywności gazotwoacuterczej (ilości CO2) otrzymanych zakwasoacutew poroacutewnanie stabilności biochemicznej zakwasoacutew namnażanych w podłożach oraz

mleku odtłuszczonym bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przechowywania w temp 4oC

ocena przydatności technologicznej zakwasoacutew poprzez poroacutewnanie liczby bakterii mlekowych z uwzględnieniem szczepoacutew fermentujących cytryniany ilości diace-tylu i CO2 w mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52

poroacutewnanie jakości sensorycznej sera gouda wyprodukowanego z zakwasami namnażanymi w podłożach i mleku regenerowanym

Materiał i metody badań

W doświadczeniu zastosowano skoncentrowaną głęboko mrożoną szczepionkę mezofilnych paciorkowcoacutew mlekowych (86805) typu BD Badaną szczepionkę nam-nażano w dwoacutech podłożach o roacuteżnej zawartości soli buforujących (produkcji Marschall oraz Systems Bio-industrie) oraz w regenerowanym mleku odtłuszczonym Podłoża regenerowano do zawartości 6 sm pasteryzowano w temp 95oC przez 30 min Roacutewnież odtłuszczone mleko regenerowane do zawartości 10 s m pasteryzowano jw

Mleko regenerowane oraz podłoża zaszczepiano inokulum w ilości 001 a na-stępnie inkubowano w temp 24 i 30oC do osiągnięcia odpowiedniej kwasowości tj pH 52 ndash w podłożu A pH 48 ndash w podłożu B oraz pH 46 ndash w mleku

Otrzymane zakwasy poddano ocenie pod względem liczby bakterii mlekowych oraz udziału szczepoacutew fermentujących cytryniany [9] aktywności aromatotwoacuterczej ndash oznaczanie zawartości diacetylu metodą Piena [4] stabilności biochemicznej poprzez poroacutewnanie aktywności zakwasoacutew bezpośrednio po inkubacji oraz po 24 h przecho-wywania w temp 4oC [2] przydatności technologicznej w wyrobie seroacutew typu holen-derskiego

W oznaczeniach mikrobiologicznych stosowano podłoże Nickelsa-Leesmenta [9] Analizy wykonywano w trzech powtoacuterzeniach z 3 rozcieńczeń

W ocenie stabilności biochemicznej zakwasoacutew zastosowano zmodyfikowaną me-todę Ellikera [2] Do dwoacutech części mleka pasteryzowanego o temp 30oC dodawano jedną część badanego zakwasu Bezpośrednio po zaszczepieniu oraz po 2 h inkubacji w temp 30oC oznaczano kwasowość Przyrosty kwasowości przeliczano na 100 cm3 i wyrażano w oSH

Oceniając przydatność technologiczną zakwasoacutew prowadzono ukwaszanie (w temp 30oC) mleka pasteryzowanego do uzyskania pH 52 (podobnie jak w przypadku

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 75

seroacutew typu holenderskiego) Stosowano 1 dodatek zakwasu do mleka W ukwaszonym mleku oznaczano liczbę bakterii mlekowych liczbę szczepoacutew

fermentujących cytryniany (metody jw) zawartość diacetylu (metodą jw) zawartość CO2 z wykorzystaniem rurek dyfuzyjnych (prod Dragerwerk Aktioengesselschaft)

Zakwasy namnażane w temp 24oC zastosowano w technologii sera gouda Sery produkowano w warunkach przemysłowych zgodnie z instrukcją technologiczną sto-sując 1 dodatek zakwasu Po 4 i 6 tygodniach dojrzewania sery poddawano ocenie sensorycznej z uwzględnieniem następujących wyroacuteżnikoacutew jakości wygląd zewnętrz-ny barwa konsystencja oczkowanie smak i zapach Ocenę sensoryczną seroacutew meto-dą opisową wg IDF Standard 99C [10] przeprowadził 6-osobowy zespoacuteł

Wyniki i dyskusja

Liczba bakterii fermentacji mlekowej (BFM) w badanych zakwasach zależna była od warunkoacutew namnażania Największą liczbę BFM stwierdzono w zakwasach z podło-ży namnażanych w temp 30oC (tab 1) Podczas inkubacji w temp 24oC uzyskiwano zakwasy o mniejszej liczbie BFM ale większym odsetku szczepoacutew fermentujących cytryniany (396 w podłożu A oraz 341 w podłożu B) prawdopodobnie dzięki wydłużeniu ndash średnio o 2ndash25 h ndash czasu trwania fermentacji Zdecydowanie najmniej-szą liczbę bakterii mlekowych a jednocześnie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermen-tujących cytryniany stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Czynnikiem ograniczającym wzrost BFM był deficyt odpowiednich substratoacutew a także kwas mle-kowy Podczas wzrostu w mleku w momencie osiągnięcia pH 46 fermentacja mleko-wa została zahamowana

Poprzez związanie wytwarzanego kwasu mlekowego przez sole buforujące moż-liwe jest utrzymanie pH na odpowiednio wysokim poziomie tj pH 52 w podłożu A oraz pH 48 w podłożu B a tym samym wzrost BFM do liczniejszej populacji Konse-kwencją składu chemicznego podłoży tj dodatku cytrynianoacutew i odpowiednich stymu-latoroacutew wzrostu była także zdecydowanie większa liczba szczepoacutew fermentujących cytryniany Odzwierciedleniem zmiennych proporcji między szczepami fermentujący-mi cytryniany a pozostałymi szczepami była zroacuteżnicowana zawartość diacetylu w ba-danych zakwasach Zaobserwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany (rys 1) Największą zawartością diacetylu cha-rakteryzowały się zakwasy namnażane w podłożu A Najmniejszą z kolei zawartość diacetylu (mniejszą niż 50 średniej ze wszystkich zakwasoacutew z podłoży) stwierdzono w zakwasach namnażanych w mleku Jednocześnie w zakwasach inkubowanych w temp 24oC stwierdzono większą ilość diacetylu Podczas inkubacji w optymalnej tem-peraturze wzrostu bakterii tj 30oC ma miejsce redukcja diacetylu (optimum tempera-tury działania reduktazy acetoiny) [13 16]

76 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

Roacutewnie istotne jak w zakwasach są proporcje między szczepami fermentującymi i niefermentującymi cytryniany w mleku kotłowym z ich dodatkiem W mleku z do-datkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożach stwierdzono większą liczbę bakterii mlekowych ogoacutełem niż w mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w mleku Za-leżność ta dotyczyła zaroacutewno zakwasoacutew namnażanych w temp 24 jak i 30oC (tab 1) Dodatek zakwasu namnażanego w mleku w temp 24oC zapewniał w mleku kotłowym liczbę BFM roacutewną 82108 jtkcm3 Stosowanie pozostałych zakwasoacutew zapewniało w mleku kotłowym liczbę bakterii mlekowych rzędu 109 jtkcm3

0

0 5

1

1 5

2

2 5

3

3 5

Za kw as z pod łoż a A

(pH 5 2 )

Zakw a s z p od łoż a B

(p H 4 8 )

Za kw a s z m le ka

(pH 4 6 )

Dia

cety

l [m

gdm

3]

tem p 24degCtem p 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Dia

cety

l [m

gd

m3 ]

Rys 1 Zawartość diacetylu w zakwasach otrzymanych w podłożach A i B oraz w mleku Fig 1 Content of diacetyl in starters propagated in medium A B and in milk

Największy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany (268) stwierdzono w mleku z dodatkiem zakwasu namnażanego w podłożu B w temp 24oC W mleku z dodatkiem zakwasoacutew namnażanych w podłożu A odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany był mniejszy i wynosił odpowiednio 25 i 22 Zdecydowanie najmniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany stwierdzono w mleku z dodatkiem za-kwasoacutew do propagacji ktoacuterych zastosowano mleko regenerowane Konsekwencją inkubacji mleka po zaszczepieniu zakwasem w temp 30oC oraz kroacutetszego czasu ukwa-szania (tylko do pH 52) była mniejsza liczba BFM oraz mniejszy odsetek szczepoacutew fermentujących cytryniany w mleku kotłowym w poroacutewnaniu z odpowiednimi zakwa-sami (tab 1)

Podobnie jak w badanych zakwasach (rys 1) roacutewnież w mleku kotłowym zaob-serwowano wyraźną zależność zawartości diacetylu od liczby szczepoacutew fermentują-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 77

cych cytryniany Największą zawartość diacetylu w mleku kotłowym zapewniały za-kwasy namnażne w podłożu B nieznacznie mniejszą ndash w podłożu A najmniejszą zaś zakwasy namnażane w mleku w temp 30oC Stosowanie zakwasoacutew namnażanych w podłożach A i B zapewnia w mleku kotłowym średnio o 60 większą zawartość diace-tylu niż stosowanie zakwasoacutew namnażanych w mleku (rys 2)

T

a b

e l

a 1

W

pływ

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i na

licz

bę b

akte

rii f

erm

enta

cji m

leko

wej

ora

z ud

ział

szc

zepoacute

w f

erm

entu

jacy

ch c

ytry

nian

y

Eff

ect o

f th

e pr

opag

atio

n co

ndit

ions

on

the

num

ber

of la

ctic

aci

d ba

cter

ia a

nd th

e pe

rcen

tage

of

citr

ate-

ferm

enti

ng s

trai

ns

Podłoże

ndash

kwas

owość

zakw

asu

Med

ium

ndash

acid

ity

of

the

star

ters

[p

H]

Tem

p

inku

bacj

i T

emp

of

the

incu

bati

on

[degC

]

Lic

zba

bakt

erii

w

zakw

asac

h [j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e st

arte

r [c

fuc

m3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Per

cen

t rat

e of

the

bact

eria

that

fer

men

t ci

trat

es

[]

Lic

zba

bakt

erii

w m

leku

[j

tkc

m3 ]

Num

ber

of b

acte

ria

in th

e m

ilk

[cfu

cm

3 ]

Udz

iał b

akte

rii

ferm

entu

jący

ch

cytr

ynia

ny

Shar

e of

the

bact

eria

that

fe

rmen

t cit

rate

s[

]

Ogoacutełe

m

Tot

al

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

iany

F

erm

enti

ng

citr

ates

Ogoacutełe

mT

otal

Fer

men

tują

cych

cy

tryn

ian

Fer

men

ting

ci

trat

es

A -

52

24

4

4x10

9 1

5 x1

09 34

1

14x

109

35

x108

250

30

5

6x10

9 1

6 x1

09 28

6

20

x109

44

x108

220

B -

48

24

5

8x10

9 2

3 x1

09 39

6

28

x109

75

x108

268

30

6

9x10

9 2

2 x1

09 31

9

31

x109

73

x108

235

Mle

ko -

46

24

1

4x10

9 2

9 x1

08 20

7

82

x108

77

x107

94

30

24x

109

41

x108

171

1

2 x1

099

7 x1

07 8

1

78 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

0

05

1

15

2

25

3

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża B (pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dia

cety

l [m

gdm

3]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A starter from

medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża B starter from

medium B (pH 48)

Zakwas z mleka starter from milk

(pH 46)

Rys 2 Zawartość diacetylu w mleku ukwaszonym do pH 52 ndash zakwasmi pochodzącymi z podłoży A i

B oraz z mleka Fig 2 Content of diacetyl in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and B and

from the milk

W mleku kotłowym ukwaszonym do pH 52 przy zastosowaniu ocenianych wcze-śniej zakwasoacutew oznaczano roacutewnież zawartość CO2 Zaobserwowano analogiczne jak w przypadku diacetylu zależności tj największą ilość CO2 w mleku z zakwasami z podłoża B (niezależnie od temperatury propagacji zakwasu) i najmniejszą ilość CO2 w mleku z zakwasami namnażanymi w mleku regenerowanym (rys 3)

02468

101214

Zakwas z podłoża A (pH 52)

Zakwas z podłoża

(pH 48)

Zakwas z mleka (pH 46)

Dw

utle

nek

węg

la [

v v

h]

temp 24degCtemp 30degC

Zakwas z podłoża A Starter from medium A (pH 52)

Zakwas z podłoża BStarter from medium B (pH 48)

Zakwas z mlekaStarter from

milk (pH 46)

Dw

utl

enek

węg

la

Car

bon

dio

xid

e [

v v

h]

Rys 3 Zawartość CO2 w mleku ukwaszonym do pH 52 zakwasami z podłoża A B i z mleka Fig 3 Content of carbon dioxide in the milk acidified to pH 52 using starters from the medium A and

B and from the milk

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 79

Relatywnie wysoka zdolność syntezy diacetylu oraz wysoka aktywność gazo-twoacutercza zakwasoacutew namnażanych w podłożach koreluje z liczbą szczepoacutew fermentują-cych cytryniany Wskazuje także na prawdopodobnie wyższy odsetek szczepoacutew Leu-conostoc sp w zakwasach z podłoży W odroacuteżnieniu od szczepoacutew L lactis ssp lactis var diacetylactis kultury Leuconostoc sp wytwarzają CO2 w wyniku fermentacji za-roacutewno cytrynianoacutew jak i laktozy [6 18 23]

T a b e l a 2 Wpływ warunkoacutew propagacji na stabilność biochemiczną zakwasoacutew Effect of the propagation conditions on biochemical stability of starters

Podłoże ndash kwaso-wość zakwasu

Medium ndashacidity of the starter

[pH]

Temperatura inkubacji

Temperature of the incubation

[degC]

Przyrosty kwasowości mleka z zakwasem Acidity Increments of the milk containing a starter [degSH]

Zakwas świeży Fresh starter

Zakwas przechowywany (24 h temp 4degC)

Stored starter (24 h temp 4degC)

A ndash 52 24 105 105 30 100 100

B ndash 48 24 110 110 30 105 105

Mleko ndash 46 24 100 70 30 95 65

Istotną pod względem technologicznym cechą zakwasoacutew mezofilnych pacior-

kowcoacutew mlekowych jest stabilność podczas (koniecznego niekiedy) przechowywania zakwasoacutew Badane zakwasy bezpośrednio po inkubacji charakteryzowały się bardzo wysoką aktywnością (10degSH) wyjątkiem był zakwas namnażany w mleku w temp 30degC (90degSH) (tab 2) Przyrost kwasowości mleka z zakwasem o 10degSH (zmodyfi-kowana proacuteba Ellikera) wskazuje na bardzo dobrą jakość zakwasu [2] Roacutewnież po 24 h inkubacji aktywność zakwasoacutew namnażanych w podłożach była bardzo wysoka i pozostawała na niezmienionym poziomie Natomiast zakwasy namnażane w mleku mimo natychmiastowego schłodzenia do temp 4degC (po osiągnięciu pH 46) charakte-ryzowały się znacznie niższą (o ponad 30) aktywnością kwaszącą po 24 h przecho-wywania (tab 2)

Sery wyprodukowane z zastosowaniem zakwasoacutew z podłoży A i B każdorazowo charakteryzowały się korzystniejszym smakiem i zapachem (wyraźnie orzechowym) oraz zdecydowanie lepszym oczkowaniem niż sery wyprodukowane z zakwasem nam-nażanym w odtłuszczonym mleku regenerowanym Poza tym nie stwierdzono zroacuteżni-cowania w zakresie wyglądu barwy ani konsystencji seroacutew wyprodukowanych z za-stosowaniem badanych zakwasoacutew (tab 3) Degradacja parakazeiny do niskocząstecz-kowych peptydoacutew i wolnych aminokwasoacutew w większym stopniu zależna jest od

T a

b e

l a

3

Jakość

sen

sory

czna

ser

oacutew g

ouda

w z

ależ

nośc

i od

war

unkoacute

w p

ropa

gacj

i zak

was

u

Sen

sory

qua

lity

of

Gou

da c

hess

es d

epen

ding

on

the

star

ter

prop

agat

ion

cond

itio

ns

Zak

was

S

tart

er

Cza

s do

jrze

wan

ia [

tyg]

T

ime

of

ripe

ning

[w

eeks

]

Wyg

ląd

zew

nętr

zny

Fin

ish

and

appe

aran

ce

Bar

wa

Col

our

Str

uktu

ra

Tex

ture

S

mak

owit

ość

F

lavo

ur

Ocz

kow

anie

E

yes

Kon

syst

encj

a C

onsi

sten

cy

Zap

ach

Aro

-m

a Sm

ak

Tas

te

Podłoże

A

Med

ium

A

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne n

ieli

czne

roacutew

nom

iern

e fi

ne n

ot n

umer

ous

equ

ally

sp

read

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty

łago

dny

pure

mil

d

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ=

3mm

ty

pica

l re

gula

r φ=

3mm

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pure

sw

eet

Podłoże

B

Med

ium

B

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

drob

ne d

osyć

licz

ne n

iere

gu-

larn

e

fine

qui

te n

umer

ous

irre

gula

r

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

czys

ty ł

agod

-ny

pu

re m

ild

lekk

o kw

aśny

sl

ight

ly a

cid

6 ty

pow

e k

ształt

ne φ =

3 m

m

typi

cal

regu

lar φ =

3 m

m

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

elas

tic

tend

er

regu

lar

typo

wy

orze

-ch

owy

typ

ical

nu

tty

czys

ty sło

dki

pu

re s

wee

t

Mle

ko

Mil

k

4 ks

ztał

t pro

stokąt

nych

blo

-koacute

w gła

dkie

pow

ierz

chni

e

bez

defe

ktoacutew

sh

aped

as

rect

angu

lar

bloc

ks s

moo

th s

urfa

ce n

o de

fect

s

natu

raln

a

jedn

olit

a

unif

orm

na

tura

l

niel

iczn

e d

robn

e n

ieks

ztał

tne

not n

umer

ous

fin

e ir

regu

lar

lekk

o kr

ucha

sl

ight

ly f

ragi

le

lekk

o kw

aśny

ni

eczy

sty

slig

htly

aci

d

impu

re

kwaś

ny n

ie-

czys

ty

acid

im

pure

6 ni

elic

zne

dro

bne

nie

kszt

ałtn

e no

t num

erou

s s

mal

l ir

regu

lar

elas

tycz

na s

pręż

y-st

a p

raw

idło

wa

el

asti

c te

nder

re

gula

r

łago

dny

lekk

o pr

zejr

zały

m

ild

sli

ghtl

y ov

erri

pene

d

lekk

o pi

kant

-ny

nie

czys

ty

slig

htly

piq

u-an

t im

pure

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 81

liczby niepochodzących z zakwasu pałeczek mlekowych niż od liczby kultur zakwasu [5] Jednakże oczkowanie oraz zapach seroacutew typu holenderskiego determinowane są liczbą oraz aktywnością dodawanych z zakwasem szczepoacutew fermentujących cytrynia-ny Można zatem stwierdzić że orzechowy zapach oraz liczniejsze bardziej kształtne oczka w badanych serach wyprodukowanych z zakwasami z podłoży były konsekwen-cją większego odsetka szczepoacutew fermentujących cytryniany a tym samym większej aktywności aromato- i gazotwoacuterczej tych zakwasoacutew

Wnioski

1 Wszystkie badane czynniki (podłoże wzrostowe temperatura inkubacji końcowe pH) determinowały aktywność biochemiczną zakwasoacutew

2 Zastosowanie podłoży umożliwia otrzymywanie zakwasoacutew o większej liczbie bak-terii fermentacji mlekowej oraz większym odsetku szczepoacutew fermentujących cy-tryniany w poroacutewnaniu z zakwasami namnażanymi w mleku

3 Inkubacja zakwasoacutew w temp 24oC zapewnia większy odsetek szczepoacutew fermentu-jących cytryniany niż inkubacja w temp 30oC

4 Zakwasy namnażane w podłożach (w odroacuteżnieniu od zakwasoacutew namnażanych w mleku) charakteryzowały się wysoką i stabilną aktywnością kwaszącą podczas przechowywania

5 Konsekwencją większej liczby szczepoacutew fermentujących cytryniany była większa zawartość diacetylu w zakwasach z podłoży oraz większa zawartość zaroacutewno dia-cetylu jak też CO2 w mleku kotłowym po ukwaszeniu do pH 52

6 Sery gouda wyprodukowane z zakwasami z podłoży charakteryzowały się znacz-nie lepszą jakością sensoryczną (zdecydowanie lepsze oczkowanie wyraźny orze-chowy zapach) niż sery w ktoacuterych technologii zastosowano zakwas namnażany w mleku regenerowanym

Literatura

[1] Bacterial Nomenclature Up-To-Date Information Centre for European Culture Collections (ICECC)

1993 Braunnschweig [2] Bielecka M Derejska-Benedict K Wzrost i aktywność kultur zakwasoacutew podczas prowadzenia na

mleku świeżym Mat II Sesji Nauk Postęp w technologii technice i organizacji przemysłu mleczar-skiego Olsztyn 1984 s 228-229

[3] Boumerdassi H Monnet C Desmazeaud M Corrieu G Effect of citrate on production of diacetyl and acetoin by Lactococcus lactis ssp lactis CNRZ 483 cultivated in the presence of oxygen J Dai-ry Sci 1997 80 634-639

[4] Case RA Bradley RL Wiliams RR Chemical and physical methods In Standards Methods for the Examination of Dairy Products edGH Richardson American Public Health Association Wash-ington 1985 pp 327-394

82 Grażyna Cichosz Jerzy Szpendowski Małgorzata Kosek

[5] Cichosz G Zalecka A Lenkiewicz M The influence of streptococci and lactobacilli on proteolysis in gouda cheese Milchwiss 2003 58 (56) 297-300

[6] Cogan T M Jordan K N Metabolism of Leuconostoc bacteria J Dairy Sci 1994 77 2704-2709

[7] Hugenholtz J Citrate metabolism in lactic acid bacteria FEMS Microbiol Rev 1993 12 165-178 [8] Hugenholtz J Perdon L Abee T Growth and energy generation by Lacococcus lactis subsp lactis

biovar diacetylactis during citrate metabolism Appl Environ Microbiol 1993 59 (12) 4216-4222 [9] IDF Standard 149 1991 Lactic acid starters Standard of identity [10] IDF Standard 99C 1997 Sensory evaluation of dairy products by scoring Preference [11] Kisza J Panfil-Kuncewicz H Charakterystyka zakwasoacutew mleczarskich na mleku o podwyższonej

zawartości suchej masy Acta Acad Agricult Tech Olst Technologia Alimentorum 1989 23 15-24

[12] Kornacki K Nowe generacje kultur starterowych w rozwoju technologii żywności Biuletyn Infor-macyjny Biolacta-Texel 1997 4 16-18

[13] Levata-Jovanovic M Sandine W E Citrate utilization and diacetyl production by various strain of Leuconostoc mesenteroides ssp cremoris J Dairy Sci 1996 79 1928-1935

[14] Libudzisz Z Genetyczne determinanty metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej Biotechnologia 1992 2 66-79

[15] Libudzisz Z Tworzenie związkoacutew aromatu przez bakterie fermentacji mlekowej W Bakterie fer-mentacji mlekowej Wyd Politechniki Łoacutedzkiej 1998 s 110-121

[16] Libudzisz Z Galewska E Citrate metabolism in Lactococcus lactis subsplactis var diacetylactis strains Die Nahrung 1991 35 (6) 611-618

[17] Liu SO Asmundson RV Holland R Crow VI Acetaldehyde metabolism by Leuconostoc me-senteroides subsp cremoris under stress conditions Int Dairy J 1997 175-183

[18] Martley FG Crow VL Open texture in cheese the contributions of gas production by microorga-nisms and cheese manufacturing practices J Dairy Res 1996 63 489-507

[19] Marty-Teysset C Posthuma C Lolkema JS Schmitt P Divies C Konings WN Proton motive force generation by citrolactic fermentation in Leuconostoc mesenteroides J Bacteriol 1996 178 2178-2185

[20] Monnet C Schmitt P Divies C Diacetyl production in milk by an a-acetolactic accumulating strain of Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetylactis J Dairy Sci 1994 77 2916-2921

[21] Oberman H Klasyfikacja bakterii mlekowych W Bakterie fermentacji mlekowej Wyd Politechni-ki Łoacutedzkiej 1998 s 7-25

[22] Rybka J Fetliński A Podłoża do przygotowania zakwasoacutew roboczych Przegl Mlecz 1995 5 134-136

[23] Vedamuthu ER The dairy Leuconostoc use in dairy products J Dairy Sci 1994 77 2725-2730

THE TECHNOLOGICAL USEFULNESS OF MESOPHILIC LACTIC STREPTOCOCCI

STARTERS DEPENDING ON THE PROPAGATION CONDITIONS

S u m m a r y

The technological usefulness of mesophilic lactic streptococci starters propagated in skimmed milk

and in two different growth media at 24 and 30oC was evaluated The effect of medium type and incuba-

PRZYDATNOŚĆ TECHNOLOGICZNA ZAKWASOacuteW MEZOFILNYCH PACIORKOWCOacuteW MLEKOWYCH 83

tion temperatures on the number of lactic acid bacteria were studied including the percentage rate of the citrate-fermenting bacteria

The evaluation of the startersrsquo technological usefulness comprised two phases There were compared contents of diacetyl and of CO2 in milk that was acidified to pH 52 using experimental starters Starters that propagated at 24oC were used to produce Gouda cheese After a 4 and 6 week ripening period senso-ry properties of the cheese were evaluated

Owing to the growth media used it was possible especially when the incubation took place at 24oC to obtain starters with higher numbers of lactic acid bacteria and a higher percentage of citrate-fermenting bacteria consequently the aroma- and gas-forming activity of the starters was higher too Cheeses pro-duced with starters which propagated on the experimental media had a more advantageous flavour and smell (a clearly nutty smell) and a significantly better eye structure than cheeses produced with a starter propagated on skimmed milk

Key words mesophilic starters citrate-fermenting strains diacetyl CO2 sensory quality Gouda cheese

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 84 ndash 96

KATARZYNA CZACZYK ANNA OLEJNIK PATRYK MIAŁ WŁODZIMIERZ GRAJEK

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH

S t r e s z c z e n i e Przeprowadzono studia poroacutewnawcze nad moliwoci zastpienia w badaniach adhezji bakterii

mlekowych modelu kultury komoacuterek nabłonka jelitowego innymi uproszczonymi modelami Badano przyczepno bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 oraz Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 do membran wykonanych z alginianu karagenu elatyny kolagenu szkła polistyrenu i karboksymetylocelulozy

Zaobserwowano najwikszy stopie przyczepnoci bakterii probiotycznych do membran wykonanych z karboksymetylocelulozy i kolagenu W wikszoci wariantoacutew dowiadcze liczba przyczepionych komoacuterek bakteryjnych wzrastała wraz ze wzrostem czasu ich kontaktu z powierzchni stał Wykazano take roacutenice w przyczepnoci komoacuterek do hydroeli o roacutenych steniach Na podstawie przeprowadzonych bada mona stwierdzi e stopie adhezji bakterii probiotycznych do roacutenych powierzchni organicznych i nieorganicznych jest cech zalen od szczepu mikroorganizmu aden z prostych modeli adhezyjnych zastosowanych w tej pracy nie charakteryzował si adhezyjnoci poroacutewnywaln z komoacuterkami nabłonka jelitowego Caco-2 i HT-29 stosowanego obecnie jako głoacutewny model in vitro do bada adhezji bakterii probiotycznych

Słowa kluczowe adhezja Lactobacillus alginian karagen kolagen karboksymetyloceluloza

Wstp

Zdolnoci adhezyjne bakterii probiotycznych s uwaane za jedn z najbardziej podanych cech tych drobnoustrojoacutew gdy warunkuj one długotrwałe ich przebywanie w przewodzie pokarmowym człowieka i tym samym przedłuony wpływ na jego zdrowie Dzieje si tak nawet woacutewczas gdy adhezja bakterii ma charakter przejciowy i nie koczy si trwał kolonizacj jelit [19 21] Z tego powodu badania nad zdolnociami adhezyjnymi bakterii obok bada nad ich przeywalnoci

Dr in K Czaczyk dr in A Olejnik mgr in P Miał prof dr hab W Grajek Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii ywnoci Akademia Rolnicza im Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu ul Wojska Polskiego 48 60-627 Pozna

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 85

w rodowisku o niskim pH oraz w obecnoci oacutełci i enzymoacutew trawiennych stanowi podstawowy etap w pracach naukowych z tej dziedziny [1 4 5 22]

Najczciej stosowanym modelem do bada adhezji bakterii s jednowarstwowe kultury nabłonka jelitowego in vitro szczegoacutelnie linii komoacuterkowych Caco-2 i HT-29 Kultury nabłonkowe mimo e s biologicznie najbardziej zblione do nabłonka jelitowego in vivo trudno uzna za łatwy model badawczy Ich hodowla wymaga specjalistycznej aparatury jest długotrwała i bardzo kosztowna [4 22] Std od dawna poszukiwane s modele ktoacutere cechuje prostota i niskie koszty bada a przy tym moliwie wiernie imitujce adhezj w przewodzie pokarmowym Zagadnieniom zwizanym z adhezj mikroorganizmoacutew do roacutenorodnych powierzchni powicono bogate pimiennictwo naukowe [2 6 14 18] W tym kontekcie mona wymieni badania nad adhezj drobnoustrojoacutew do powierzchni zboacutew skoacutery implantoacutew osadu czynnego gleby urzdze inynieryjnych opakowa produktoacutew spoywczych i wielu innych Cz zjawisk zwizanych z adhezj mikroorganizmoacutew do ciał stałych naley uzna za zjawisko niekorzystne (korozja mikrobiologiczna skaenie powierzchni kontaktujcych si z ywnoci zakaenia szpitalne) natomiast cz mona uzna za zjawisko podane (kolonizacja jelit fermentacja ywnoci i pasz udział mikroorganizmoacutew w tworzeniu proacutechnicy w glebie) [6 9 12]

Adhezj w sensie biologicznym nazywa si trwałe i nieodwracalne połczenie si komoacuterki drobnoustroju z powierzchni ciała stałego Pierwsz teori zastosowan do wytłumaczenia interakcji wystpujcych w procesie adhezji bakterii była teoria DLVO ktoacuterej nazwa pochodzi od pierwszych liter nazwisk jej autoroacutew (Derjaguin Landau Verwey Overbeek) [10] Teoria ta była pierwotnie sformułowana do wyjanienia adhezji koloidoacutew i dopiero poacuteniej adaptowana do opisu adhezji mikroorganizmoacutew Teoria ta wskazuje na kluczow rol dwoacutech rodzajoacutew oddziaływa przycigajcych sił van der Waalsa oraz odpychajcych sił elektrostatycznych zwizanych z podwoacutejn warstw elektronow wokoacuteł komoacuterki Siły te działaj na dystansie od 1 do 50 nm i decyduj o zblieniu komoacuterek do powierzchni ciał stałych na tyle blisko aby powstały wizania chemiczne trwale łczce oba obiekty Całkowita wolna energia interakcji midzy komoacuterk a powierzchni ciała stałego jest wypadkow obu sił i decyduje ona o moliwoci zblienia komoacuterki bakteryjnej do ciała stałego Najwiksze przyciganie wystpuje w obszarze tzw pierwszego minimum energetycznego ktoacutere wystpuje na bardzo małej odległoci od ciała stałego rzdu 1 nm Minimum to jest oddzielone od drugiego minimum energetycznego obszarem dodatniej energii ktoacutera odpowiada za odpychanie komoacuterki od obiektu Pokonanie tego niekorzystnego obszaru zaley w duym stopniu od kształtu komoacuterek Im maj one mniejszy promie w miejscu styku obu powierzchni tym łatwiej pokona komoacuterce bakteryjnej siły odpychania i przej z drugiego do pierwszego obszaru minimum energetycznego Oznacza to faworyzowanie w procesach adhezji komoacuterek o kształtach wydłuonych oraz majcych wydłuone struktury powierzchniowe takie jak fimbrie i rzski [11 13] Wobec powyszego mona uzna e komoacuterki pałeczek bakterii kwasu mlekowego maj kształt ułatwiajcy

86 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

zblienie do powierzchni ciała stałego Podobne znaczenie maj nieroacutewnoci na powierzchni ciała stałego ndash ciała szorstkie o nieregularnej powierzchni s szybciej zasiedlane przez bakterie ni ciała o powierzchni gładkiej [6 9]

Teoria DLVO nie uwzgldnia interakcji wystpujcych na rednich odległociach S to głoacutewnie siły zwizane z ruchami Browna oraz interakcje hydrofobowe Te ostatnie maj szczegoacutelnie due znaczenie w rodowisku wodnym Van Oss [24] zaproponował uogoacutelnion teori rozszerzajc teori DLVO o brakujce oddziaływania na rednich odległociach (teoria ta jest znana pod nazw XDLVO [3])

Obok wymienionych interakcji istotn rol w adhezji komoacuterek do powierzchni ciała stałego odgrywaj wydzieliny komoacuterkowe o charakterze polimeroacutew Składaj si one z polisacharydoacutew glikoprotein liposacharydoacutew i kwasoacutew uronowych [8 15] Tworz swoist otoczk polimerow ktoacutera bardzo czsto utrudnia fizyczne zblienie komoacuterki do ciała stałego [3 23] Właciwoci takie maj niektoacutere gatunki drobnoustrojoacutew z rodzaju Lactobacillus Znane s jednak liczne przypadki w ktoacuterych glikokaliks otaczajcy komoacuterk (np Pseudomonas fluorescens) wrcz ułatwia jej bdquozakotwiczenierdquo na powierzchni ciała stałego

W połczeniu komoacuterki bakteryjnej z powierzchni danego ciała bior udział swoiste substancje chemiczne zwane adhezynami W warunkach naturalnych panujcych w przewodzie pokarmowym adhezyny bakteryjne łcz si swoicie z receptorami znajdujcymi si na powierzchni enterocytoacutew jelitowych oraz w luzie jelitowym [22] Receptory te zawieraj zwykle w swej strukturze wglowodany Adhezyny maj charakter białkowy i najobficiej wystpuj na powierzchni organelli ruchowych (fimbrie) oraz w warstwach powierzchniowych cian komoacuterkowych [7 12 17] Istotn rol w adhezji odgrywaj take składniki cian komoacuterkowych takie jak peptydoglikan lub mureina Warstwa mureiny moe by otoczona cile ułoonymi czsteczkami białka a w jej wielowarstwow struktur wplecione s wielocukry majce ładunek elektryczny i kwasy tejchojowe W cianie wielu bakterii gramdodatnich s te czsteczki kwasoacutew lipotejchojowych zakotwiczone czci lipidow w błonie cytoplazmatycznej lec pod murein Uwaa si e bakterie z rodzaju Lactobacillus mog przylega do powierzchni ciał stałych za porednictwem struktur powierzchniowych zawierajcych kwasy tejchojowe i lipotejchojowe zwizane z peptydoglikanem ciany komoacuterkowej [13 20 22]

Proces adhezji mikroorganizmoacutew do powierzchni stałych przebiega w sposoacuteb wielostopniowy Pierwszy etap poprzedzajcy właciw adhezj drobnoustrojoacutew stanowi przyłczanie si substancji organicznych i nieorganicznych do miejsc obdarzonych ładunkiem elektrycznym S to roacutene grupy polarne lub jony metali wystpujcych na powierzchni ciała stałego Gromadzenie si substancji organicznych tworzy swoisty gradient pokarmowy skoncentrowany przy powierzchni ciała stałego co stwarza dogodne warunki do rozwoju bakterii i w konsekwencji sprzyja adhezji bakterii i tworzeniu biofilmu [23 24]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 87

Celem niniejszej pracy było poszukiwanie prostego modelu do bada nad adhezj bakterii probiotycznych w przewodzie pokarmowym człowieka W tym celu przeprowadzono badania nad adhezj komoacuterek trzech znanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do powierzchni roacutenych ciał stałych i poroacutewnano j z adhezj tych samych mikroorganizmoacutew do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Materiał i metody bada

Mikroorganizmy

W badaniach zastosowano trzy szczepy bakterii probiotycznych Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 i Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 Bakterie hodowano w warunkach wzgldnie beztlenowych na poywce MRS w temp 30ordmC przez 20 h Do bada nad adhezj wykorzystano komoacuterki z logarytmicznej fazy wzrostu po ich odwirowaniu (5000 g 10 min)

Komoacuterki nabłonkowe i metoda ich hodowli

Komoacuterki nabłonka jelitowego linii Caco-2 (ATTC HTB 37) hodowano w poywce DMEM (Dulbeccorsquos modified Eagle medium Sigma) wzbogaconej w 20 płodow surowic bydlc (FBS Gibco BRL) inaktywowan termicznie (56oC 30 min) 1 zestaw aminokwasoacutew endogennych 100X (NEAA Sigma) i 50 mg l-1 gentamycyny (Gibco BRL) Komoacuterki nabłonka jelitowego linii HT-29 (ATTC HTB 38) hodowano w poywce bezsurowiczej wzbogaconej w 10 dodatek płodowej surowicy bydlcej W trakcie hodowli poywk wymieniano na wie co drugi dzie Hodowl komoacuterek Caco-2 prowadzono przez 21 dni a HT-29 przez 10 dni w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych (Nunc) w temp 370C w atmosferze 5 CO2 i 95 powietrza Eksperymenty prowadzono w trzech powtoacuterzeniach

Przygotowanie powierzchni stałych

1 Płytki polistyrenowe firmy Becton Dickinson and Company (Multiwelltrade) pakowane sterylnie stosowano bezporednio bez dodatkowej obroacutebki wstpnej

2 Mikroskopowe szkiełka nakrywkowe wykonane ze szkła borosilikatowego odtłuszczano przez gotowanie z dodatkiem mydła szarego przez 1 h przepłukiwano kilkakrotnie wod destylowan moczono w roztworze 01 N NaOH przez 24 h ponownie przepłukiwano wod destylowan po czym moczono w 002 fosforanie troacutejsodowym przez 24 h przepłukiwano wod [16] i umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

3 Karagen (Sigma) przygotowywano w formie 1 2 i 3 roztworoacutew ktoacuterymi zalano dołki płytki polistyrenowej uzyskujc jednolit powierzchni elu karagenowego do bada nad adhezj

4 Alginian (Sigma) przygotowano przez wprowadzenie 05 i 1 roztworoacutew alginianu sodowego do dołkoacutew płytki polistyrenowej i zestalenie ich do postaci

88 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

elu poprzez zalanie 4 roztworem chlorku wapnia Nadmiar roztworu wapnia usuwano a powierzchnie przemywano jałow wod destylowan

5 Kolagen (Millicell-PCF Millipore) naniesiony na membran poliwglanow umieszczano w dołkach płytki polistyrenowej

6 Karboksymetyloceluloz (Millicell-CM Millipore) stosowano w formie krkoacutew umieszczonych w dołkach płytki polistyrenowej

7 elatyna (Sigma) była przygotowana w formie 5 i 10 roztworoacutew ktoacutere w temp 37 i 20oC zachowały form lepkiej cieczy bez widocznego elowania

Test na adhezj bakterii do ciał stałych

Ciała stałe i hydroele umieszczano w 6-dołkowych płytkach polistyrenowych i zalewano zawiesin komoacuterek bakteryjnych o gstoci 1sdot106 jtkml pozostawiajc je w temp 37oC przez 1 2 i 8 h W celu ograniczenia zakae zewntrznych płytki pokrywano parafilmem Po czasie inkubacji dołki przemywano dwukrotnie 2 ml buforu PBS i dokonywano liczenia przyczepionych komoacuterek W tym celu powierzchni wraz z drobnoustrojami wybarwiano oranem akrydyny (001) przez 2 min i przemywano wod destylowan Bakterie przyczepione do badanej powierzchni liczono z 10 poacutel widzenia za pomoc mikroskopu fluoroscencyjnego (CARL-ZEISS Axiovert 200 Niemcy)

Test na adhezj bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Komoacuterki bakteryjne hodowane w poywce MRS wirowano (5000 g 10 min) dwukrotnie przemywano buforem PBS (pH = 72) i rozcieczano do gstoci populacji 1sdot106 jtkcm3 w poywce DMEM bez dodatku antybiotyku Do kadego dołka w płytce do kultur tkankowych dodawano 1 ml zawiesiny bakteryjnej 21-dniowa kultura Caco-2 i 10-dniowa kultura HT-29 wyhodowane w dołkach 6-dołkowej płytki były dwukrotnie przemywana buforem PBS Do kadego z dołkoacutew w płytce dodawano 1 ml inoculum bakteryjnego i płytk inkubowano w warunkach beztlenowych w temp 37ordmC przez 1h Nastpnie usuwano poywk DMEM i monowarstw enterocytoacutew przemywano trzykrotnie buforem PBS w celu usunicia niezwizanych bakterii Po ostatnim przemyciu komoacuterki Caco-2 zostały delikatnie odklejone przez trypsynizacj i odwirowane oraz poddane działaniu 1 Triton X-100 przez 5 min w celu przeprowadzenia lizy komoacuterek enterocytoacutew Bakterie przyczepione do enterocytoacutew były oznaczane metod płytkow po odpowiednim dziesitnym rozcieczeniu Hodowl bakterii prowadzono w warunkach wzgldnie beztlenowych na podłou MRS w temp 30ordmC

Wyniki i dyskusja

W przedstawionej pracy zbadano adhezj bakterii probiotycznych do powierzchni ciał stałych takich jak hydroele typu alginian karagen elatyna kolagen oraz szkło

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 89

polistyren i karboksymetyloceluloza Stopie adhezji bakterii kwasu mlekowego oceniano na podstawie liczebnoci komoacuterek bakteryjnych przyczepionych do 1 cm2 powierzchni po 1 2 i 8 h inkubacji Okrelono take stopie adhezji badanych szczepoacutew bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni polistyrenu i szkła

W pierwszym etapie bada okrelono moliwoci adhezji dwudziestogodzinnej hodowli komoacuterek Lactobacillus casei Lactobacillus acidophilus oraz Lactobacillus rhamnosus do powierzchni polistyrenu i szkła Uzyskane wyniki zamieszczono w tab 1

Wyniki dowiadcze wskazuj jednoznacznie e badane szczepy bakterii mlekowych nie wykazały adhezji do powierzchni polistyrenu Roacutewnie adhezja do szkła borosilikatowego została oceniona jako bardzo mała Komoacuterki L casei w ogoacutele nie przyłczyły si do powierzchni szkła a pozostałe dwa szczepy wykazały adhezj rzdu 13ndash26 komoacuterekcm2

T a b e l a 1 Adhezja bakterii do powierzchni polistyrenu i szkła Bacterial adhesion to polystyrene and glass surfaces

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Polistyren Polystyrene

Szkło Glass

L casei Shirota 0 0 L acidophilus LC1 0 26 (plusmn 7) L rhamnosus GG 0 13 (plusmn 3)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation Podobne badania prowadzili Boonaert i wsp [5] ktoacuterzy testowali zdolnoci

adhezyjne bakterii Lactococcus lactis do powierzchni polistyrenu i szkła Autorzy ci wykazali e adhezja tych bakterii kształtowała si na poziomie 106 jtkcm2 a decydujcy wpływ na zjawisko miała faza wzrostu mikroorganizmoacutew (wiksza w fazie stacjonarnej w poroacutewnaniu do logarytmicznej fazy wzrostu) W naszych badaniach w ogoacutele nie stwierdzono przyczepnoci badanych szczepoacutew Lactobacillus do tego materiału W przypadku adhezji bakterii L lactis do szkła nie obserwowano ju zalenoci zwizanej z wiekiem populacji bakteryjnej Autorzy ci wskazali take na niekorzystny wpływ przemywania komoacuterek buforem PBS wynikajcy z ekstrakcji białek i kwasoacutew nukleinowych W rezultacie dochodziło do lizy czci komoacuterek bakteryjnych Zagadnienie to wymaga jednak wyjanienia gdy PBS jest powszechnie stosowany do przemywania komoacuterek bakteryjnych szczegoacutelnie przy wykorzystaniu nabłonkowych kultur komoacuterkowych W pracy tej zwroacutecono take uwag na istotn

90 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

rol w adhezji metabolitoacutew wydzielanych przez komoacuterki czego nie uwzgldnia model DLVO [3] Naley podkreli take e adhezja L lactis do szkła była mniejsza ni do polistyrenu Flint i wsp [9] okrelili wydajno adhezji bakterii Streptococcus thermophilus do szkła na poziomie 107 jtkcm2 i była ona wiksza ni do roacutenych rodzajoacutew stali kwasoodpornych Studia nad adhezj omiu szczepoacutew bakterii nalecych do rodzajoacutew Escherichia Burkholderia Pseudomonas i Bacillus do szkła borosilikonowego wykazały e wydajno adhezji wynosiła 105ndash107 jtkcm2 [14]

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni membrany karboksymetylocelulozowej kolagenu i elatyny

W kolejnym etapie dowiadcze okrelono adhezj badanych mikroorganizmoacutew do powierzchni membrany wykonanej z karboksymetylocelulozy lub z kolagenu Kontakt bakterii z obu powierzchniami trwał 1 h Wyniki tych bada przedstawiono w tab 2

Uzyskane dane wskazuj e wszystkie trzy badane szczepy probiotyczne wykazały zdolno do przyczepienia si zaroacutewno do karboksymetylocelulozy jak i do kolagenu Poroacutewnujc obie powierzchnie naley stwierdzi e adhezja do karboksymetylocelulozy była zdecydowanie wiksza ni do kolagenu Obserwacja ta dotyczyła szczegoacutelnie L rhamnosus GG gdy przyczepno tych bakterii do karboksymetylocelulozy była 25-krotnie wiksza od przyczepnoci do kolagenu W przypadku L casei Shirota roacutenica była 10-krotna Najmniejsz przyczepno do kolagenu wykazał szczep L acidophilus Wiksza przyczepno bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy moe by tłumaczona wiksz porowatoci jego powierzchni Ciekawe badania nad adhezj bakterii mlekowych z rodzaju Lactobacillus prowadzili Aleljun i wsp [1] Przetestowali oni przyczepno ponad stu szczepoacutew bakteryjnych do kolagenu typu I i wykazali ze zdolno t wykazało ok 75 badanych szczepoacutew w tym roacutewnie szczepy nalece do gatunkoacutew L casei L acidophilus i L rhamnosus Autorzy ci wskazali take na zaleno midzy właciwociami adhezyjnymi a wiekiem kultury u niektoacuterych szczepoacutew Maksimum przyczepnoci obserwowali we wczesnej fazie stacjonarnej Nieznaczny wpływ na adhezj bakterii miała take poywka hodowlana i jej pH Autorzy ci zwracaj uwag na powszechn zdolno pałeczek mlekowych do adhezji do kolagenu co jest cech inwazyjnych szczepoacutew bakterii chorobotwoacuterczych Zwracaj oni przy tym uwag na fakt e badane przez nich szczepy nie przyczepiały si do fibronektyny

T a b e l a 2 Adhezja bakterii do powierzchni karboksymetylocelulozy i kolagenu Bacterial adhesion to carboxymethylcellulose and collagen surfaces

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to a given surface (after 1h of exposure)

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 91

Karboksymetyloceluloza Carboxymethylcellulose

Kolagen Collagen

L casei Shirota 12568 (plusmn 1756) 1211 (plusmn 98) L acidophilus LC1 4764 (plusmn 1430) 737 (plusmn 56) L rhamnosus GG 36953 (plusmn 4680) 1474 (plusmn 102)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Proacuteba przeprowadzenia dowiadcze nad adhezj bakterii do elatyny nie powiodła si z uwagi na trudnoci w uzyskaniu struktury elowej w temperaturze 20ordmC i 37ordmC

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu karagenowego

Dogodn powierzchni do adhezji bakterii mog by obok kolagenu take inne hydroele W zwizku z tym w pracy przebadano zdolno bakterii mlekowych do zasiedlania karagenu W badaniach tych uwzgldniono roacuteny czas ekspozycji oraz roacuten gsto hydroelu Wyniki tych dowiadcze przedstawiono w tab 3

Przyczepno badanych szczepoacutew bakterii do karagenu naley oceni jako mał rzdu 2-4 cykli logarytmicznych w przeliczeniu na 1 cm2 Odnosi si to szczegoacutelnie do adhezji szczepoacutew L acidophilus LC1 i L rhamnosus GG do 1 elu karagenowego Wyniki bada wskazuj jednak e du rol w adhezji odgrywa czas kontaktu bakterii z zasiedlan powierzchni oraz gsto stosowanego elu Przy zastosowaniu 1 karagenu w pierwszych dwoacutech godzinach ekspozycji liczba przyczepionych bakterii była podobna jednak po 8 h obserwowano znaczcy wzrost adhezji

Wraz ze wzrostem gstoci elu wyrany był wzrost liczby przyczepionych bakterii Podobn zaleno odnotowano w stosunku do czasu ekspozycji gdy wydłuenie kontaktu bakterii z powierzchni karagenu zwikszyło liczb zwizanych z ni komoacuterek Do wynikoacutew tych naley jednak podej z pewn ostronoci bowiem zwikszenie liczebnoci bakterii na powierzchni karagenu po 8 h inkubacji moe by wynikiem rozmnaania si bakterii ktoacutere przyczepiły si do tej powierzchni w pocztkowym okresie Sugeruje to brak roacutenic w adhezji do 1 elu midzy 1 i 2 h ekspozycji jednake wyniki uzyskane przy zasiedlaniu 3 elu wydaj si tej hipotezie zaprzecza gdy roacutenice w liczbie zwizanych komoacuterek miedzy 1 a 8 h ekspozycji s bardzo małe

T a b e l a 3

Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni karagenu The effect of gel concentration and exposure time on the bacterial adhesion to a carrageenan surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

92 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

1 h 2 h 8 h

1 karagen

1 carrageenan L casei Shirota 145 (plusmn 12) 146 (plusmn 15) 711 (plusmn 68)

L acidophilus LC1 33 (plusmn 5) 39 (plusmn 7) 375 (plusmn 31) L rhamnosus GG 26 (plusmn 4) 26 (plusmn 3) 230 (plusmn 19)

2 karagen

2 carrageenan L casei Shirota 439 (plusmn 40) 684 (plusmn 59) 1684 (plusmn 113)

L acidophilus LC1 592 (plusmn 43) 948 (plusmn 102) 1263 (plusmn 120) L rhamnosus GG 355 (plusmn 32) 1250 (plusmn 94) 1559 (plusmn 126)

3 karagen

3 carrageenan L casei Shirota 1440 (plusmn 105) 1487 (plusmn 100) 1531 (plusmn 150)

L acidophilus LC1 853 (plusmn 62) 1238 (plusmn 109) 2171(plusmn 113) L rhamnosus GG 753 (plusmn 33) 1341 (plusmn 110) 2421 (plusmn 201)

(plusmn) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii z rodzaju Lactobacillus do powierzchni elu alginianowego

Drugim badanym hydroelem rolinnym był alginian Dowiadczenia objły dwie zmienne stenie alginianu oraz czas ekspozycji W przypadku alginianu zalenoci nie były tak jednokierunkowe jak to miało miejsce w przypadku karagenu niemniej odnotowano wiele podobiestw W zdecydowanej wikszoci przypadkoacutew zwikszenie stenia alginianu z 05 do 1 spowodowało zwikszenie liczby bakterii ktoacutere uległy adhezji (tab 4)

Wpływ czasu ekspozycji na adhezj bakterii był ju bardziej złoony Na ogoacuteł obserwowano zwikszenie adhezji w drugiej godzinie ekspozycji natomiast po 8 h liczba przyłczonych komoacuterek wyranie si zmniejszała i to wielokrotnie Trudno wskaza przyczyn tego zjawiska albowiem w literaturze nie ma informacji o szkodliwym działaniu alginianu na komoacuterki bakteryjne a polimer ten jest powszechnie uywany jako nonik do immobilizacji mikroorganizmoacutew Mona jedynie przypuszcza e pewn rol w osłabieniu adhezji mogła odgrywa translokacja jonoacutew dwuwartociowych wapnia i magnezu z powierzchni kontaktu w głb hydroelu Jony te s odpowiedzialne za stabilizacj struktury elowej alginianu

T a b e l a 4 Wpływ gstoci elu i czasu ekspozycji na adhezj bakterii do powierzchni alginianu The effect of gel concentration and time exposition on the bacterial adhesion to an alginate surface

Szczep Strain

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni Number of bacteria adhering to a given surface

[jtkcm2] [cfucm2]

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 93

1 h 2 h 8 h 05 alginian 05 alginate

L casei Shirota 172 (plusmn 10) 407 (plusmn 38) 58 (plusmn 7) L acidophilus LC1 692 (plusmn 41) 809 (plusmn 74) 53 (plusmn 5) L rhamnosus GG 245 (plusmn 21) 602 (plusmn 53) 87 (plusmn 4)

1 alginian 1 alginate L casei Shirota 222 (plusmn 21) 505 (plusmn 51) 305 (plusmn 30)

L acidophilus LC1 689 (plusmn 39) 739 (plusmn 62) 192 (plusmn 18) L rhamnosus GG 499 (plusmn 27) 405 (plusmn 38) 226 (plusmn 20)

(plusmn ) ndash odchylenie standardowe standard deviation

Adhezja bakterii do monowarstwy komoacuterek nabłonka jelitowego in vitro

Pomimo odmiennej charakterystyki morfologicznej i funkcjonalnej obu linii komoacuterkowych przeprowadzone dowiadczenia wykazały e przyczepno bakterii do badanych tkanek jest zbliona (tab 5) Najwiksze zroacutenicowanie wykazał szczep L

T a b e l a 5 Adhezja bakterii do komoacuterek nabłonka jelitowego Bacterial adhesion to intestinal epithelial cells

Liczba bakterii przyczepionych do powierzchni nabłonka (po 1h ekspozycji) Number of bacteria adhering to intestinal epithelial cells (after 1h)

[jtkcm2] [cfucm2] Szczep Strain

Caco-2 HT-29 L casei Shirota 4328 (plusmn 1500) 3490 (plusmn 750)

L acidophilus LC1 10427 (plusmn 1600) 10680 (plusmn 2510) L rhamnosus GG 74211 (plusmn 7800) 6980 (plusmn 2931)

rhamnosus GG ktoacuterego adhezja do linii Caco-2 była 10-krotnie wiksza ni w stosunku do linii HT-29 Wynika z tego e ten sam mikroorganizm moe wykazywa zupełnie odmienne zdolnoci do przyczepiania si do poszczegoacutelnych linii komoacuterek nabłonkowych Najmniejszymi właciwociami adhezyjnymi odznaczał si L casei Shirota W poroacutewnaniu do pozostałych rodzajoacutew powierzchni bakterie probiotyczne silniej adherowały do komoacuterek nabłonkowych a liczba komoacuterek przyczepionych do 1 cm2 powierzchni tkanki sigała 3ndash4 cykli logarytmicznych bakterii

Wnioski

1 Wykazano brak adhezji badanych szczepoacutew bakterii probiotycznych do polistyrenu a ich przyczepno do szkła była duo mniejsza ni innych gatunkoacutew mikroorganizmoacutew

94 Katarzyna Czaczyk Anna Olejnik Patryk Miał Włodzimierz Grajek

2 Na przyczepno bakterii probiotycznych wpływ wywierał czas ekspozycji oraz stenie stosowanych hydroeli

3 Poroacutewnanie efektywnoci przyłczania komoacuterek bakteryjnych do roacutenych powierzchni stałych i odniesienie rezultatoacutew tych bada do danych uzyskanych w badaniach nad adhezj komoacuterek bakteryjnych do nabłonka jelitowego in vitro jest trudne bowiem wystpuje zroacutenicowanie w adhezji bakterii ju na poziomie linii komoacuterek nabłonka jelitowego Trudno w tym przypadku okreli ktoacutera z tych linii jest bardziej reprezentatywna dla warunkoacutew in vivo

4 Najbardziej zblione wyniki do adhezji na Caco-2 i HT-29 stwierdzono w przypadku adhezji na membranie karboksymetylocelulozowej chocia nie moe by ona uznana jako model zbliony do modelu nabłonka jelitowego

Praca naukowa finansowana ze rodkoacutew Ministra Nauki w latach 1999ndash2004 jako projekt badawczy zamawiany PBZ-KBN020P06199901

Literatura

[1] Aleljung P Paulsson M Emoumldy L Andersson M Naidu AS Wadstroumlm T Collagen binding by

lactobacilli Curr Microbiol 1991 23 33-38 [2] An YH Friedman RJ Laboratory methods for studies of bacterial adhesion J Microbiol Meth

1997 30 141-152 [3] Azeredo J Visser J Oliviera R Exopolymers in bacterial adhesion interpretation in terms of

DLVO and XDLVO Coll Surf 1999 14 141-148 [4] Blum S Renerio R Schirin EJ Crittenden R Mattila-Sandholm T Ouwehand AC Salminen S

von Wright A Saarela M Collins K Adhesion studies for probiotics need for validation and refinement Trends Food Sci Technol 1999 10 405-410

[5] Boonaert ChJP Dufrene YF Derclaye SR Rouxhet PG Adhesion of Lactococcus lactis to model substrata direct study of the interface Coll Surf B Biointerfaces 2001 22 171-182

[6] Bower CK McGuire J Daeschel MA The adhesion and detachment of bacteria and spores on food-contact surfaces Trend Food Sci Technol 1996 7 152-157

[7] Fleischer M Przondo-Mordarska A Adhezyny pałeczek z rodzaju Acinetobacter Med Dowiad Mikrobiol 1998 50 229-237

[8] Fleming HC Wingender J Relevance of microbial extracellular polymeric substances (EPSs) ndash Part I Structural and ecological aspects Water Sci Technol 2001 43 1-8

[9] Flint SH Brooks JD Bremer PJ Properties of the stainless steel substrate influencing the adhesion of thermo-resistant streptococci J Food Eng 2000 43 235-242

[10] Hermansson M The DLVO theory in microbial adhesion Coll Surf 1999 14 105-119 [11] Jasiski A Kilarski W Ultrastruktura komoacuterki WSiP Warszawa 1987 [12] Krajewska-Pietrasik D Roacutealska B Roacutealski A Adhezja bakteryjna w wietle najnowszych

danych Post Mikrob 1993 32 271-287 [13] Kunicki-Goldfinger WJ ycie bakterii Wyd Nauk PWN Warszawa 1998 [14] Li B Logan BE Bacterial adhesion to glass and metal-oxide surfaces Coll Surf 2004 36 81-90 [15] Liu Y-Q Liu Y Tay J-H The effects of extracellular polymeric substances on the formation and

stability of biogranules Appl Microbiol Biotechnol 2004 65 143-148 [16] Lyndersen BK Drsquoeila NA Bioprocess Engineering Systems Equipment and Facilities Ed Jon

Wileyamp Sons New York 1994

POSZUKIWANIE PROSTYCH MODELI DO BADANIA ADHEZJI BAKTERII PROBIOTYCZNYCH 95

[17] Otto K Elwing H Hermansson M The role of type 1 fimbrie in adhesion of Escherichia coli to hydrophilic and hydrophobic surfaces Coll Surf 1999 15 99-111

[18] Rijnaarts HHM Norde W Bourer EJ Bacterial adhesion under static and dynamic condition Appl Environ Microbiol 1993 59 3255-3265

[19] Salminen S Ouwehand A Benno Y Lee YK Probiotics how should they be defined Trends Food Sci Technol 1999 10 107-110

[20] Salyers A A Whitt D Mikrobiologia Roacutenorodno chorobotwoacuterczo i rodowisko Wyd Nauk PWN Warszawa 2003

[21] Shortt C The probiotic century historical and current perspectives Trends Food Sci Technol 1999 10 411-417

[22] Strus M Kukla G Ruraska-Smutnicka D Przondo-Morderska A Heczko P Właciwoci powierzchniowe bakterii z rodzaju Lactobacillus Adherencja do linii komoacuterkowej Med Dow Mikrob 2001 53 253-258

[23] Tsuneda S Aikawa H Hayashi H Yuasa A Hirata A Extracellular polymeric substances responsible for bacterial adhesion onto solid surface FEMS Microbiol Lett 2003 223 287-292

[24] Van Oss CJ Interfacial forces in aqueous media Ed Marcel Dekker New York 1994

SEARCHING FOR SIMPLE MODELS TO STUDY THE ADHESION OF PROBIOTIC

BACTERIA

S u m m a r y

Comparative studies were performed on the possibility of replacing intestinal epithelial cells by some other simplified models for the purpose of examining the adhesion of probiotic bacteria The adhesion of Lactobacillus casei Shirota ATCC 39539 Lactobacillus acidophilus LC1 and Lactobacillus rhamnosus GG ATCC 53103 to surfaces of alginate carrageenan gelatin collagen glass polystyrene carboxymethylcellulose and to intestinal epithelial cells (Caco-2 and HT-29 lines) were tested

Among the examined solid surfaces the highest degree of adhesion was observed in the case of carboxymethylcellulose and collagen In the majority of experimental variants the number of bacterial cells adhering to surfaces increased parallel to the time of their contacting a solid surface Additionally there were stated differences in the cell adhesion to hydrogels showing varying concentration rates On the basis of the experiments performed it is possible to state that the adhesion degree of probiotic bacteria to various inorganic and organic surfaces is a parameter that depends on the strain of a microorganism Among all the simplified models applied in the studies in question no one was marked by an adhesion rate comparable to the adhesion of intestinal epithelial cells Caco-2 and HT-29 which are nowadays used as a major model in vitro while investigating the adhesion of probiotic bacteria

Key words adhesion Lactobacillus alginate carrageenan collagen carboxymethylcellulose

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 97 ndash 107

ELBIETA DŁUEWSKA KAMILA LICHOCKA

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na

stabilno emulsji napojowych Stabilno okrelano na podstawie pomiaru wielkoci czstek fazy olejowej metod turbidymetryczn

mikrometryczn i dyfrakcji laserowej Mierzono roacutewnie potencjał zeta emulsji Stabilno emulsji zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wiksza w poroacutewnaniu z proacutebkami

emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem pojedynczych preparatoacutew

Słowa kluczowe emulsja napojowa stabilno aromat czynnik obciajcy emulgator

Wprowadzenie

Emulsje aromatoacutew stosowane w przemysłowej produkcji napojoacutew bezalkoholowych nale do emulsji typu olej w wodzie Produkowane s w formie skoncentrowanej a nastpnie rozcieczane s w roztworze cukru w celu otrzymania napoju Emulsje w formie skoncentrowanej oraz napoje z nich otrzymane powinny charakteryzowa si wysokim stopniem stabilnoci [16]

Stabilno emulsji aromatoacutew (napojowych) jest problemem technologicznym wystpujcym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych

Typowa emulsja z ktoacuterej otrzymywane s napoje bezalkoholowe zawiera aromat czynnik obciajcy w fazie olejowej oraz emulgator kwas spoywczy konserwant i barwnik w fazie wodnej [1 4] Substancje aromatyczne naturalne i identyczne z naturalnymi s podstawowymi i niezbdnymi składnikami napojoacutew bezalkoholowych

Dr in E Dłuewska mgr in K Lichocka Katedra Technologii ywnoci SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-787 Warszawa

98 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wikszo dodawanych aromatoacutew to olejki eteryczne głoacutewnie cytrusowe [7] Olejki cytrusowe mog by pozbawione terpenoacutew poprzez ekstrakcj roztworami wodno-alkoholowymi lub na drodze destylacji proacuteniowej [3 12]

Rol emulgatoroacutew i stabilizatoroacutew emulsji napojowych mog pełni hydrokoloidy Najczciej stosowanym w przemyle napojoacutew bezalkoholowych hydrokoloidem jest guma arabska otrzymywana z drzew Acacia senegal i Acacia seyal [2 5 14]

Niestabilno emulsji jest wynikiem procesoacutew fizycznych polegajcych na zwikszaniu si wielkoci czstek co zwizane jest z flokulacj dojrzewaniem Oswalda lub koalescencj oraz migracji czstek prowadzcej do mietankowania lub sedymentacji [8] Obnienie stabilnoci emulsji z termodynamicznego punktu widzenia oznacza wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej Zatem wielko czstek fazy rozproszonej i czsto wystpowania czstek o danej wielkoci mona traktowa jako miar stabilnoci emulsji [13] Ograniczenie tempa procesoacutew destabilizujcych emulsje aromatoacutew mona osign poprzez właciwy doboacuter emulgatora uzyskanie odpowiedniego stopnia dyspersji zminimalizowanie roacutenic w gstoci faz poprzez dodatek czynnika obciajcego do fazy olejowej oraz zwikszenie lepkoci fazy cigłej czego konsekwencj jest zmniejszenie ruchliwoci czstek fazy zdyspergowanej [1 9]

Celem pracy było okrelenie wpływu rodzaju aromatu czynnika obciajcego oraz emulgatora na stabilno emulsji napojowych

Materiał i metody bada

W badaniach zastosowano preparat Valgum (mieszanina roacutenych odmian gumy arabskiej) Valspray A (suszona rozpyłowo i oczyszczona kordofanem guma arabska) Valdamar (oczyszczona i odwoniona guma damara) Valrosin D (estryfikowana kalafonia) firmy Valmar modyfikowan skrobi (Purity Gum 2000) firmy National Starch and Chemical olejek cytrynowy zwykły olejek cytrynowy bezterpenowy aromat cytrynowy w formie roztworu w glikolu propylenowym firmy Pollena Aroma SA benzoesan sodu i kwas cytrynowy firmy Orffa Food Eastern Europe

Emulsje otrzymywano zgodnie z receptur 10 aromatu 8 czynnika obciajcego 8 lub 12 emulgatora 01 benzoesanu sodu 03 kwasu cytrynowego oraz woda destylowana do 100 Emulgatory dyspergowano przez 30 min przy uyciu mieszadła laboratoryjnego typu RW 20 DZW firmy JankeampKunkle w wodzie o temp 20oC (skrobia modyfikowana) lub 40oC (guma arabska) w ktoacuterej rozpuszczono benzoesan sodu nastpnie dodawano kwas cytrynowy Faz wodn zawierajc gum arabsk pozostawiano na 24 godz w celu uwodnienia emulgatora Preemulsje sporzdzano mieszajc faz wodn i olejow (aromat i czynnik obciajcy) przez 10 min mieszadłem laboratoryjnym przy prdkoci 1700 obrmin Emulsje otrzymywano stosujc homogenizacj dwustopniow przy uyciu homogenizatora typu APV-1000 firmy APV przy cinieniu 450150 baroacutew

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 99

Oceniajc stabilno emulsji metod mikrometryczn wyznaczano redni wielko czstek fazy rozproszonej emulsji (L) stosujc mikroskop optyczny Studar Lab połczony z kamer video Oscar-35 firmy Mintron Kropl emulsji umieszczano na szkiełku podstawowym i obserwowano przy powikszeniu 1000 x Obraz emulsji uzyskiwano przy uyciu programoacutew komputerowych Muliscan v 608 firmy Scanning Systems i Mocha v 1210 firmy Jadel Scientific

Ocena stabilnoci emulsji metod turbidymetryczn [11] polegała na pomiarze absorbancji rozcieczonych proacutebek emulsji w stosunku 11000 Wykonywano pomiary absorbancji przy długociach fali 400 660 i 800 nm uywajc spektrofotometru Helios (Unicam) Jako stopie zmtnienia oznaczano absorbancj przy dł fali 660 nm za ze stosunku absorbancji przy długociach fali 800 i 400 nm wyznaczano indeks wielkoci czstek (R)

Analiz wielkoci czstek fazy rozproszonej wykonywano metod dyfrakcji laserowej przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern

Potencjał elektrokinetyczny okrelany jako potencjał zeta () oznaczano przy uyciu aparatu Zeta Sizer 4 firmy Malvern w oparciu o elektroforez Elektroforetyczne oznaczanie potencjału prowadzono w rodowisku wodnym o pH w zakresie od 35 do 45

Test przechowalniczy prowadzono w temp 20 plusmn 2oC przy dostpie wiatła dziennego Rozwarstwienie emulsji przechowywanej przez 12 tygodni w szklanych słojach uznawano za objaw niestabilnoci emulsji

Analiz statystyczn wynikoacutew stosujc jednoczynnikow analiz wariancji prowadzono wykorzystujc program Statgraphics Plus firmy Graphics Corporation

Wyniki i dyskusja

Dua roacutenica gstoci olejkoacutew eterycznych stanowicych faz olejow emulsji aromatoacutew i roztworu cukru (ok 1040 gcm3) w ktoacuterym rozcieczana jest emulsja w celu otrzymania napoju moe prowadzi do zjawiska mietankowania czyli pojawienia si w napojach tzw bdquoobrczkirdquo wiadczcej o niestabilnoci emulsji zaroacutewno w formie skoncentrowanej jak i rozcieczonej [15] Gsto fazy olejowej emulsji aromatoacutew bez dodatku czynnika obciajcego wynosiła od 0850 do 0890 gcm3 Bezterpenowy olejek eteryczny charakteryzował si wiksz gstoci w poroacutewnaniu z naturalnym olejkiem eterycznym oraz roztworem glikolowym aromatu (tab 1) Dodatek czynnika obciajcego spowodował wzrost gstoci wszystkich analizowanych aromatoacutew Poroacutewnujc efektywno działania zastosowanych substancji stwierdzono e proacutebki z dodatkiem estryfikowanej kalafonii charakteryzowały si nieznacznie wiksz gstoci w poroacutewnaniu z analogicznymi proacutebkami do ktoacuterych dodano gum damara (tab 1) Jednak roacutenice w gstociach omawianych proacutebek były na tyle małe e nie powinny powodowa roacutenic w stabilnoci emulsji

T a b e l a 1

100 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na gsto i wielko czstek fazy olejowej emulsji napojowych Effect of weighing agent on density and particle size of oil phase beverage emulsions

rednia wielko czstek fazy rozproszonej (L) [microm]

Mean particle size of dispersed phase (L)

Czynnik obciajcy

Weighing agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

Gsto fazy olejowej

Density of oil phase

[gcm-3]

bezporednio po otrzymaniu immediately

after obtaining

po 12 tygodniach after 12 weeks

olejek naturalny essential oil

0847a 078d 100c

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0887b 054b 112c Brak

Lack

aromat glikolowy glycol aroma

0848a 060c 100c

olejek naturalny essential oil

0952e 050b 078b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0984f 052b 080b

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters aromat glikolowy

glycol aroma 0946d 062c 079b

olejek naturalny essential oil

0928c 051b 074b

olejek bezterpenowy essential oil without

terpenes 0952e 032a 081b Guma damara

Damar gum

aromat glikolowy glycol aroma

0936c 038a 056a

Objanienia Explanatory notes Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Stabilno emulsji jest tym wiksza im mniejsze s kuleczki olejowe Emulsje

zawierajce odpowiedni emulgator i czynnik obciajcy nie powinny ulec rozwarstwieniu jeli rednica kuleczek olejowych wynosi poniej 1 microm [1]

Na podstawie wynikoacutew pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod mikrometryczn (tab 1) stwierdzono e w emulsjach bez dodatku czynnika obciajcego rednia wielko kuleczek olejowych bezporednio po otrzymaniu emulsji wynosiła od 054 do 078 microm Najmniejsze kuleczki olejowe zaobserwowano w proacutebkach z bezterpenowym olejkiem eterycznym W proacutebkach w ktoacuterych zastosowano czynnik obciajcy czstki fazy rozproszonej były mniejsze ni w

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 101

emulsjach bez dodatku tego czynnika Nadal najmniejszymi wielkociami czstek fazy rozproszonej charakteryzowały si proacutebki z bezterpenowym olejkiem eterycznym Po 12 tygodniach przechowywania rednia wielko kuleczek olejowych w emulsjach zawierajcych czynnik obciajcy wynosiła poniej 080 microm Tak wic warunek stabilnoci emulsji zaproponowany przez Buffo i Reinecciusa [1] został w tych emulsjach spełniony Emulsje otrzymane bez dodatku czynnika obciajcego po 12 tygodniach przechowywania charakteryzowały si redni wielkoci czstek fazy olejowej wiksz ni 100 microm i uległy rozwarstwieniu (tab 2) Poroacutewnujc efektywno działania estryfikowanej kalafonii i gumy damara nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek fazy rozproszonej po 12 tygodniach przechowywania Mona zatem stwierdzi e oba preparaty w podobnym stopniu ograniczały wzrost wielkoci czstek fazy rozproszonej a tym samym stabilizowały emulsj

T a b e l a 2

Wpływ rodzaju czynnika obciajcego na stabilno emulsji napojowych Effect of weighing agent on stability of beverage emulsions

Indeks wielkoci czstek fazy

rozproszonej (R) Size index of

dispersed phase (R)

Stopie zmtnienia emulsji

Opacity of emulsion

Czynnik obciajcy Weighing

agent

Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12 0 12

Rozwarstwienie emulsji

(po 12 tyg) Breakdown of

emulsion (after 12 weeks)

Brak Lack

0504b 0778b 0365a 0353a TakYes

Estryfikowana kalafonia

Rosin esters 0338a 0363a 0728b 0682b NieNo

Guma damara Damar gum

olejek naturalny essential oil

0345a 0394a 0894c 0603b NieNo

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

Indeks wielkoci czstek fazy rozproszonej moe by roacutewnie wska13nikiem stabilnoci emulsji Wzrost wartoci indeksu wiadczy o tworzeniu si wikszych agregatoacutew kuleczek olejowych [11] Wyniki pomiaru indeksu wielkoci czstek fazy rozproszonej (tab 2) w pełni potwierdziły stwierdzenia sformułowane na podstawie pomiaroacutew mikrometrycznych Proacutebki z dodatkiem czynnika obciajcego charakteryzowały si mniejszymi wartociami indeksu w poroacutewnaniu z proacutebkami bez

102 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

czynnika obciajcego zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania

Wanym wyroacutenikiem sensorycznym napojoacutew jest ich zmtnienie im jest ono wiksze tym napoje w wikszym stopniu przypominaj naturalne soki owocowe Jednoczenie stopie zmtnienia emulsji napojowej moe by miar wielkoci czstek fazy olejowej i tym samym stabilnoci emulsji Zmiany stopnia zmtnienia emulsji mog by sygnałem zmniejszania si iloci kuleczek olejowych w emulsji poprzez łczenie si mniejszych kuleczek w wiksze i tym samym wskazywa na spadek stabilnoci emulsji [11]

Najwikszym zmtnieniem bezporednio po otrzymaniu charakteryzowała si proacutebka zawierajca gum damara ndash 089 nieco mniejszym zmtnieniem charakteryzowała si emulsja z estryfikowan kalafoni ndash 073 natomiast proacutebki bez dodatku czynnika obciajcego wykazywały znacznie mniejsze zmtnienie (tab 2) Po 12 tygodniach przechowywania nie stwierdzono statystycznie istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia emulsji z dodatkiem gumy damara i estryfikowanej kalafonii Jednak nadal proacutebki zawierajce czynnik obciajcy miały znacznie wiksze zmtnienie w poroacutewnaniu z proacutebkami bez tego czynnika Tak wic preparaty gumy damara i estryfikowanej kalafonii nie tylko zwikszały gsto fazy olejowej ale roacutewnie pełniły funkcj czynnika zmtniajcego

Wielko dodatku emulgatora ustalono na podstawie wczeniejszych bada [6] Zastosowanie w charakterze emulgatora i zarazem stabilizatora emulsji mieszaniny gum arabskich w iloci 8 oraz skrobi modyfikowanej w iloci 12 pozwoliło na otrzymanie emulsji stabilnych co najmniej przez 12 tygodni (tab 4) Natomiast w przypadku zastosowania mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej (preparat Valgum) otrzymano emulsj mniej stabiln ktoacutera rozwarstwiła si przed upływem 3 miesicy Analiza rozkładu wielkoci czstek fazy olejowej bezporednio po otrzymaniu emulsji nie wykazała istotnych roacutenic w wartociach rednich wielkoci czstek (tab 3) Uzyskane wyniki mog sugerowa e analizowane emulsje powinny charakteryzowa si podobn stabilnoci Potwierdzeniem takiego stwierdzenia były wyniki pomiaru wielkoci czstek fazy rozproszonej metod dyfrakcji laserowej przeprowadzonego po 5 miesicach przechowywania emulsji napojowych rednie wielkoci czstek były nawet nieznacznie mniejsze w przypadku emulsji niestabilnej w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji stabilnych (tab 3)

T a b e l a 3 Wpływ rodzaju aromatu i emulgatora na potencjał zeta i wielko czstek fazy rozproszonej emulsji Effect of flavour and emulsifier types on zeta potentials and particle size of dispersed phase

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 103

rednia wielko czstek Mean particle size [microm] Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

(L) 0 5

Potencjał Potential

[mV]

naturalny olejek eteryczny essential oil

051c 172

- 412

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 358

- 398 Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8]

aromat glikolowy glycol aroma

038b 162

- 392

naturalny olejek eteryczny essential oil

041b 099 - 161

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

042b 106

- 140 Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

044b 148

- 189

naturalny olejek eteryczny essential oil

058c 089

- 295

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

078e 108

- 266

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

062d 121 - 308

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 5 ndash po 5 miesicach after 5 months Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005)

W celu wyjanienia przyczyny niestabilnoci emulsji emulgowanej mieszanin skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej zmierzono potencjał elektrokinetyczny analizowanych proacutebek emulsji Warto potencjału zeta proacutebek stabilizowanych mieszanin gum arabskich wynosiła od -398 mV do -412 mV (tab 3) Według danych literaturowych jeeli potencjał zeta emulsji stabilizowanych gum arabsk jest mniejszy od -30 mV lub wikszy od 30 mV mona spodziewa si e taka emulsja bdzie stabilna [1] W przypadku emulsji stabilizowanych skrobi modyfikowan potencjał w granicach od -140 do -189 mV umoliwił otrzymanie stabilnej emulsji Mona to wyjani tym e w przypadku skrobi dominujcym mechanizmem stabilizacji emulsji s oddziaływania przestrzenne std siły elektrostatyczne nie odgrywaj istotnej roli w stabilizacji emulsji [4] W przypadku gumy arabskiej stabilizacja przestrzenna i elektrostatyczna przebiegaj roacutewnolegle lecz obecno w niej grup funkcyjnych majcych ładunek ujemny wskazuje na bardziej istotn rol oddziaływa elektrostatycznych w stabilizacji emulsji gum arabsk [5 10]

T a b e l a 4

104 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

Stopie zmtnienia oraz wyniki testu przechowalniczego emulsji napojowych The opacity of beverage emulsions and results of a storage test

Stopie zmtnienia Opacity Emulgator

Emulsifier Rodzaj aromatu Kind of flavour

0 12

Rozwarstwienie emulsji po 12 tyg

Breakdown of emulsion after 12

weeks naturalny olejek eteryczny

essential oil 089f 060d -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

069d 057c -

Mieszanina gum arabskich

Mixture of arabic gums [8] aromat glikolowy

glycol aroma 077e 058c -

naturalny olejek eteryczny essential oil

065c 058c -

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

030a 030a - Skrobia modyfikowana

Modified starch [12]

aromat glikolowy glycol aroma

061c 045b -

naturalny olejek eteryczny essential oil

063c 053c +

olejek bezterpenowy essential oil without terpenes

032a 031a +

Skrobia modyfikowana i guma arabska

Modified starch and arabic gum

[12] aromat glikolowy glycol aroma

043b 045b +

Objanienia Explanatory notes 0 ndash bezporednio po otrzymaniu immediately after obtaining 12 ndash po 12 tygodniach przechowywania after 12 weeks of storage Wartoci rednie w tej samej kolumnie oznaczone roacutenymi indeksami roacuteni si statystycznie istotnie midzy sob ( = 005) Mean values in the same column denoted by the different indices differ significantly from each other ( = 005) Prawdopodobnie niestabilno proacutebek emulsji otrzymanych z dodatkiem mieszaniny skrobi i gumy arabskiej była spowodowana zbyt mał wartoci bezwzgldn potencjału zeta (od -266 do -308 mV) w poroacutewnaniu z wymagan wartoci potencjału emulsji z dodatkiem gumy arabskiej

Analiz wpływu rodzaju aromatu na stabilno emulsji przeprowadzono na podstawie pomiaroacutew wielkoci czstek fazy olejowej oraz potencjału zeta Bezporednio po otrzymaniu najmniejsze kuleczki olejowe stwierdzono w emulsji z dodatkiem bezterpenowego olejku eterycznego i stabilizowanej gum arabsk (tab 3) Niemniej w trakcie przechowywania w proacutebkach emulsji z dodatkiem olejku bezterpenowego zaobserwowano najwikszy przyrost wielkoci czstek fazy olejowej Po 5 miesicach przechowywania emulsje z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego charakteryzowały si mniejszymi czstkami fazy rozproszonej w poroacutewnaniu

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 105

z proacutebkami z dodatkiem olejku bezterpenowego Natomiast w emulsjach z dodatkiem roztworu aromatu w glikolu propylenowym rednia wielko czstek była podobna lub nieco wiksza (w zalenoci od zastosowanego emulgatora) ni w emulsjach z dodatkiem naturalnego olejku eterycznego Dodatek bezterpenowego olejku eterycznego pomimo e uzyskano emulsj charakteryzujc si najmniejszymi czstkami fazy rozproszonej bezporednio po otrzymaniu nie spowodował poprawy stabilnoci emulsji w poroacutewnaniu z proacutebkami do ktoacuterych dodano naturalny olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym

Najmniejszy a zarazem najbardziej korzystny z punktu widzenia stabilnoci emulsji potencjał zeta stwierdzono w przypadku zastosowania naturalnego olejku eterycznego (tab 3) Wyniki przedstawione w tab 3 pozwalaj przypuszcza e bardziej stabilne emulsje mona otrzyma stosujc naturalny olejek eteryczny ni olejek bezterpenowy niemniej stabilno emulsji w duo wikszym stopniu uzaleniona była od rodzaju zastosowanego emulgatora

Biorc pod uwag wpływ rodzaju aromatu na stopie zmtnienia emulsji (tab 4) stwierdzono e emulsje z dodatkiem bezterpenowego olejku zaroacutewno bezporednio po otrzymaniu jak i po 12 tygodniach przechowywania niezalenie od rodzaju zastosowanego emulgatora charakteryzowały si najmniejszym stopniem zmtnienia W przypadku proacutebek z dodatkiem olejku naturalnego i proacutebek z dodatkiem aromatu glikolowego bezporednio po otrzymaniu emulsji nie stwierdzono istotnych roacutenic w wartociach stopnia zmtnienia lecz w czasie przechowywania proacutebki z dodatkiem aromatu glikolowego stawały si bardziej klarowne

Wnioski

1 Stabilno emulsji aromatoacutew zawierajcych naturalny olejek eteryczny była wysza w poroacutewnaniu z proacutebkami emulsji zawierajcymi bezterpenowy olejek lub roztwoacuter aromatu w glikolu propylenowym Emulsje te charakteryzowały si roacutewnie wyszym stopniem zmtnienia co pozwala na otrzymanie z nich napojoacutew o zmtnieniu typowym dla naturalnych sokoacutew owocowych

2 Dodatek czynnika obciajcego był konieczny do uzyskania stabilnych emulsji aromatoacutew Preparat estryfikowanej kalafonii i preparat gumy damara w jednakowym stopniu spowodowały wzrost gstoci fazy olejowej i tym samym wzrost stabilnoci emulsji

3 Stabilno emulsji aromatoacutew z dodatkiem mieszaniny skrobi modyfikowanej i gumy arabskiej była mniejsza ni stabilno emulsji z dodatkiem samej gumy arabskiej lub skrobi modyfikowanej

Prac zrealizowano w ramach grantu KBN nr 0747P06200325

Literatura

106 Elbieta Dłuewska Kamila Lichocka

[1] Buffo R Reineccius G Beverage emulsions and the utilization of gum acacia as emulsifierstabilizer Perfumer amp Flavorist 2000 JulyAugust (25) 24-44

[2] Buffo R A Reineccius G A Oehlert G W Influence of time-temperature treatments on the emulsifying properties of gum acacia in beverage emulsions J Food Eng 2002 51 341-345

[3] Brud W Formy handlowe aromatoacutew spoywczych ndash cz II Przem Piek Cuk 1995 1 (43) 14-16

[4] Chanamai R McClements DJ Depletion flocculation of beverage emulsions by gum arabic and modified starch J Food Sci 2001 366 457-463

[5] Dickinson E Hydrocolloids at interfaces and the influence on the properties of dispersed systens Food Hydrocolloids 2003 17 25-39

[6] Dłuewska E Panasiewicz M Leszczyski K Wpływ wybranych emulgatoroacutew polisacharydowych na stabilno emulsji aromatoacutew Mat III Krajowego Sympozjum nt Naturalne i syntetyczne produkty zapachowe Politechnika Łoacutedzka Łoacuted13 2003 s 24

[7] Hopkins G Flavourings and emulsions In Formulation and production of carbonated soft drinks - red A J Mitchell Chapman amp Hall 1990 pp 81-89

[8] Huang X Kakuda Y Cui W Hydrocolloids in emulsions particle size distribution and interfacial activity Food Hydrocolloids 2001 15 533-542

[9] Horne D S Hermar Y Light scattering and rheological studies of emulsion system In Emulsifiers Functionality and applications - red K Berger RJ Hamiltona SCI London 1998 pp 14-18

[10] Jayme ML Dunstan DE Gee ML Zeta potentials of gum arabic stabilised oil in water emulsions Food Hydrocolloids 1999 13 459-465

[11] Kaufman VR Garti N Effect of cloudy agents on the stability and opacity of cloudy emulsions for soft drinks J Food Techn 1984 19 255-261

[12] Krug H Flavourings for beverages In Flavourings ndash production composition applications regulations - red E Ziegler H Ziegler Wiley-Vch 1998 pp 418-432

[13] McClements DJ Emulsion stability Food Emulsions Principles Practice and Techniques CRC Press LLC 1999

[14] Sanchez Ch Renard D Robert P Schmitt Ch Lefebver J Structure and rheological properties of acacia gum dispersios Food Hydrocolloids 2002 16 257-267

[15] Stauffer CE Emulgatory WNT Warszawa 2001 [16] Tan C-T Wu Holmes J Stability of beverage flavor emulsions Perfumer amp Flavorist 1988 13 23-

41

EFFECT OF SELECTED FLAVOURS AND EMULSIFIERS ON STABILITY OF BEVERAGE EMULSIONS

S u m m a r y

The objective of this study was to evaluate the effect of flavour weighing agent and emulsifier on

stability of beverage emulsions

WPŁYW WYBRANYCH AROMATOacuteW I EMULGATOROacuteW NA STABILNO EMULSJI NAPOJOWYCH 107

The stability was determined basing on the measured particle size of dispersed phase by a turbidity method a micrometric method and a laser light scattering Additionally the potential zeta of emulsions was measured

The stability of emulsions containing natural essential oil was higher if compared with emulsions containing essential oil without terpenes or with a glycol solution of aroma The emulsions were marked by a higher opacity degree and owing to this fact it was possible to obtain beverages with clarity similar to natural juices It was also necessary to add a weighing agent in order to get stable flavour emulsions The rosin esters and the damar gum caused to the same extent an increase in the density of oil phase and consequently in the stability of emulsions The stability of beverage emulsions with a mixture of modified starch and arabic gum added was smaller than the stability of emulsions to which only one of the two preparations was added

Key words beverage emulsions stability flavour weighing agent emulsifier

ŻYWNOŚĆ 1(42) 2005

WIESŁAW WZOREK SYLWIA BONIN ARKADIUSZ BASIAK

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN

S t r e s z c z e n i e Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie rozpuszczonej do stabiliza-

cji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na skład tych napojoacutew W doświadczeniu użyto win pochodzących z jednego z polskich zakładoacutew winiarskich białe (jabłkowe) i czerwone (aroniowe) Do klarowania stosowano chitozan niskolepki i chitozan w postaci preparatu Profloc (firmy Begerow) oraz w celu poroacutewnawczym żelatynę ktoacutera jest stosowana powszechnie w winiarstwie Związki te stosowano w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego We wszystkich metodach doboacuter dawek substancji klarujących ustalano na podstawie klarowań proacutebnych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń

Stosowane środki spowodowały w badanych winach zmniejszenie zawartości związkoacutew fenolowych alkoholu oraz azotu ogoacutełem niewielki wzrost pH i spadek kwasowości ogoacutelnej a także niewielkie zmiany zawartości pierwiastkoacutew Nie zaobserwowano istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego ilości i alkaliczności popiołu oraz ocenie sensorycznej Stwierdzono że rozpuszczony chitozan w kombinacji z bentonitem oraz zolem kwasu krzemowego może zastąpić żelatynę jako środek klarujący Przeprowadze-nie stabilizacji jest jednak utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter dawek oddzielnie dla każdego zbiornika

Słowa kluczowe wino klarowanie metody stabilizacji chitozan

Wstęp

Jednym z najważniejszych parametroacutew jakości win jest klarowność Zgodnie z rozporządzenia Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi [12] klarowność wina powinna być całkowita bez opalizacji i osadoacutew (z niewielkimi odstępstwami)

Zmętnienia w winach często wywołane są niestabilnymi frakcjami polifenolowy-mi przy czym większa ilość polifenoli występuje w winach czerwonych a mniejsza w winach białych Polifenole ulegają wytrąceniu między innymi poprzez łączenie się z aldehydami powstającymi jako produkty uboczne fermentacji w wyniku utleniania

Prof dr hab W Wzorek dr S Bonin mgr A Basiak Zakład Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności Wydział Technologii Żywności SGGW ul Nowoursynowska 159c 02-776 Warszawa

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 109

siarczanoacutew(IV) do siarczanoacutew(VI) uwalnianie aldehydoacutew a także w czasie wtoacuternego zafermentowania Utlenianie garbnikoacutew i barwnikoacutew podczas leżakownia i ich poacuteź-niejsza kondensacja roacutewnież prowadzą do powstawania osadoacutew W celu zabezpiecze-nia przed wytrąceniem związkoacutew polifenolowych stosuje się stabilizację win polegają-cą na usunięciu niestabilnych frakcji polifenolowych Stosowane jest wychładzanie klarowanie żelatyną klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego dodatek żywic poliamidowych (PVPP) klarowanie kazeinianem potasu białkiem jaja kurzego [18]

Zmętnienia białkowe charakterystyczne są dla win gronowych i miodoacutew pitnych Powstawanie zmętnień wywołanych związkami białkowymi zachodzi pod wpływem wielu czynnikoacutew do ktoacuterych zaliczyć można wzajemne odniesienie wartości pH wina i punktu izoelektrycznego białek [13] obecność jonoacutew metali ciężkich [2] temperatu-rę dostęp tlenu oraz zawartość garbnikoacutew [19] Związki garbnikowe inicjują powsta-wanie zmętnień białkowych ponieważ łącząc się z białkami hydrofilowymi powodują ich odwodnienie zmniejszenie rozpuszczalności i w rezultacie wytrącenie [4] Białka niskocząsteczkowe mogą stać się labilne pod wpływem niewielkich ilości garbnikoacutew i jonoacutew metali ciężkich co może prowadzić do ich wytrącenia [2] Stabilizację białkową przeprowadza się stosując obroacutebkę bentonitem klarowanie żelatyną w kombinacji z zolem kwasu krzemowego ewentualnie z bentonitem lub stabilność zapewnia ultrafil-tracja [1 19]

Stosowane do stabilizacji fizykochemicznej środki nie są jednak doskonałe dla-tego trwa ciągłe poszukiwanie nowych Jednym z takich związkoacutew moacutegłby być chito-zan Firma Begerow oferuje na rynku chitozan w postaci preparatu Profloc i poleca go do klarowania sokoacutew owocowych [1]

Chitozan to biopolimer otrzymywany przez deacetylację chityny ktoacutera jest jed-nym z najbardziej dostępnych łatwo otrzymywanych i odnawialnych polimeroacutew dru-gim (po celulozie) pod względem rozpowszechnienia w przyrodzie Chitynę uzyskuje się z pancerzy bezkręgowcoacutew i ścian komoacuterkowych grzyboacutew [16] a w Polsce z pance-rzy kryla arktycznego i strun kalmaroacutew [17] Podczas otrzymywania chitozanu stosuje się roacuteżne rodzaje obroacutebki chemicznej i enzymatycznej dzięki czemu można uzyskać roacuteżne pochodne roacuteżniące się właściwościami fizycznymi i chemicznymi [16]

Chitozan jest biodegradowalny nietoksyczny dla zwierząt [16] rozpuszczalny w rozpuszczalnikach kwaśnych a nierozpuszczalny przy pH powyżej 65 ma masę cząsteczkową 10middot103ndash10middot105 Da [8]

Chitozan znajduje zastosowanie w roacuteżnych gałęziach gospodarki W przemyśle spożywczym stosuje się go do klarowania odkwaszania napojoacutew stabilizacji barwy Ponadto można go stosować jako środek teksturotwoacuterczy konserwujący przeciwutle-niający zagęszczający i stabilizujący [16]

110 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Polecany przez firmę Begerow [1] preparat o nazwie Profloc jest to chitozan o masie molekularnej 2middot105 Da i stopniu deacetylacji 76 produkowany ze skorupiakoacutew morskich Profloc ma strukturę kłaczkową a zdolności klarujące zawdzięcza wyso-kiemu ładunkowi dodatniemu W procesie klarowania reaguje ndash podobnie jak żelatyna ndash z polifenolami i innymi koloidami o ładunkach ujemnych Wykazuje znaczną siłę adsorpcji wobec garbnikoacutew i pektyn a także cechuje go duża siła żelowania [1]

Dawki preparatu ustala się na drodze klarowań proacutebnych ponieważ możliwe jest przeklarowanie Firma Begerow poleca rozpuszczanie Proflocu w kwaśnym soku w temp 80ndash90ordmC oraz stosowanie go w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemo-wego Producent zaleca też jak najszybsze zużywanie przygotowanego roztworu co minimalizuje proces denaturacji Proflocu a także ogrzewanie gorącą wodą przewodoacutew dozujących podczas klarowania

Celem pracy było zbadanie możliwości zastosowania chitozanu w formie roz-puszczonej do stabilizacji win oraz określenie wpływu zastosowanych metod na stabil-ność fizykochemiczną i skład tych napojoacutew

Materiał i metody badań

Wina stosowane w badaniach pochodziły z jednego z krajowych zakładoacutew wi-niarskich Były to przemysłowe wina jabłkowe (białe) i aroniowe (czerwone) pobrane z tankoacutew leżakowych Przeprowadzono 3 serie doświadczeń każda w 3 powtoacuterze-niach

Stosowano następujące środki stabilizujące chitozan niskolepki (lt 200cP) wy-produkowany w Morskim Instytucie Rybackim w Gdyni zgodnie z PN-89A-86850 [9] SIHA Profloc ndash otrzymany z firmy Begerow bentonit ndash NaCalit firmy Erbsloumlh żelatynę winiarską typu A oraz Baykisol-30 firmy Bayer

Metody stabilizacji

Chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Dawki środkoacutew stabilizujących określono metodą proacuteb wstępnych (proacutebne kla-rowanie każdej serii win oddzielnie) Środki klarujące przygotowywano w następujący sposoacuteb 1 roztwoacuter chitozanu ndash 1 g chitozanu rozpuszczano na gorąco (temp 80ndash90oC)

w 100 cm3 05 kwasu cytrynowego Środek dozowano w tej temperaturze 10 zawiesina bentonitu ndash 10 g bentonitu zalewano 100 cm3 wody destylowanej

i pozostawiano na 24 godziny w temperaturze pokojowej do napęcznienia Przed dozowaniem do wina zawiesinę dokładnie mieszano

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 111

3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego otrzymywano przez rozcieńczenie wodą roz-tworu 30 (Baykisol-30) Do pięciu cylindroacutew odmierzano po 100 cm3 wina i do każdego z nich wprowa-

dzano 1 cm3 10 zawiesiny bentonitu Po wymieszaniu wprowadzano na gorąco chi-tozan w dawkach 1 2 3 4 5 cm3 Następnie do każdego cylindra dozowano 30 roz-twoacuter zolu kwasu krzemowego w dawkach odpowiednio 01 02 03 04 05 cm3 Po 24 godzinach wino sączono a przesącz dzielono na dwie części Do jednej dodawano 2ndash3 krople chitozanu a ewentualne zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu zolem kwasu krzemowego do drugiej części dodawano 2-3 krople zolu kwasu krzemowego a zmętnienie świadczyło o przeklarowaniu chitozanem Wybierano taką dawkę prepa-ratu przy ktoacuterej po dodaniu odczynnikoacutew na przeklarowanie nie obserwowano zmęt-nienia w żadnej z dwoacutech proboacutewek

Ustalone dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wynosiły wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz 2 cm3

30 zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 20 cm3 1 chitozanu (02 g) oraz

2 cm3 30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do poszczegoacutelnych partii wina w kolejności ben-

tonit następnie chitozan a na końcu zol kwasu krzemowego

Preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Klarowanie proacutebne oraz przygotowanie środkoacutew klarujących prowadzono podob-nie jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego Stosowano następujące dawki preparatoacutew w przeliczeniu na 1dm3 wina wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3 30

zolu kwasu krzemowego wino czerwone 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 30 cm3 1 Profloc (03 g) oraz 3 cm3

30 zolu kwasu krzemowego Środki klarujące wprowadzano do wina w kolejności bentonit chitozan zol kwa-

su krzemowego

Żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Doboacuter dawki preparatoacutew prowadzono jak w przypadku stabilizacji chitozanem w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Bentonit i 3 roztwoacuter zolu kwasu krzemowego przygotowano podobnie jak w przypadku stabilizacji chitozanem Żelatynę rozpuszczano w wodzie destylowanej w temp 50degC Do badań stosowano roztwoacuter 1 W przypadku wina czerwonego sto-sowano klarowanie tylko żelatyną i zolem kwasu krzemowego (bez bentonitu)

112 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

Stosowano następujące dawki środkoacutew klarujących w przeliczeniu na 1 dm3 wino białe 10 cm3 10 bentonitu (1 g) 5 cm3 1 żelatyny (005 g) 5 cm3 3

zolu kwasu krzemowego wina czerwone 65 cm3 1 żelatyny (065 g) 13 cm3 3 zolu kwasu krzemowe-

go Poszczegoacutelne środki wprowadzano do wina w kolejności bentonit (wino białe)

roztwoacuter żelatyny i roztwoacuter zolu kwasu krzemowego W każdej z metod stabilizacji po 24 godz od momentu przeprowadzenia klaro-

wania wino filtrowano przez płytę filtracyjną AF-70 firmy Filtrox i poddawano anali-zom

W poszczegoacutelnych winach (przed i po obroacutebce) oznaczano zawartość podstawo-wych składnikoacutew (stosując powszechnie przyjętą metodykę) zawartość azotu ogoacutełem metodą Kjeldahla oraz związkoacutew fenolowych zmodyfikowaną metodą kolorymetrycz-ną Folin-Denisa [14] Pomiaru barwy dokonywano w fotokolorymetrze Momcolor w świetle odbitym na białym tle

Analizę sensoryczną przeprowadzano zgodnie z zasadami analizy sensorycznej przez sześcioosobową fachową komisję wykorzystując skalę pięciopunktową o 9 po-ziomach jakości Ocenę ogoacutelną obliczano jako średnią ważoną stosując wspoacutełczynniki ważkości barwa ndash 1 zapach ndash 2 smak ndash 6

Większość wynikoacutew poddano analizie statystycznej stosując wieloczynnikową analizę wariancji przy poziomie istotności PI = 005 a najmniejszą istotną roacuteżnicę (NIR) wyliczano wg testu Tukeyrsquoa jako HSD W przypadku gdy wartość PI przekra-czała założone 005 nie liczono NIR

Wyniki i dyskusja

W omoacutewieniu wynikoacutew przyjęto skroacutecone określenia poszczegoacutelnych metod sta-bilizacji chitozan w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquochito-zanrdquo preparat Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquoPro-flocrdquo żelatyna w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego ndash bdquożelatynardquo

Wina czerwone przed procesem klarowania zawierały średnio 140 mgdm3 azotu ogoacutełem Stosowane metody stabilizacji spowodowały zmniejszenie jego zawartości w przypadku preparatu Profloc ndash średnio o 42 mgdm3 a w przypadku pozostałych metod o około 28 mgdm3 (NIR = 195) W winach białych w ktoacuterych zawartość azotu przed stabilizacją wynosiła średnio 116 mgdm3 Profloc nie spowodował istotnego zmniejszenia zawartości azotu Natomiast po obroacutebce chitozanem stwierdzono 79 mgdm3 a po zastosowaniu żelatyny ndash 84 mgdm3 (NIR = 26) (rys 1)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 113

26 195

0

20

40

60

80

100

120

140

Azo

t ogoacutełe

m [

mg

dm3 ]

Tot

al n

itro

gen

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

wino białewhite wine wino czerwonered wine Rys 1 Wpływ stabilizacji na zawartość azotu ogoacutełem w winach (średnia z 3 serii) Fig 1 Influence of stabilization on total nitrogen content in wines (average of 3 series)

W winie czerwonym początkowa zawartość związkoacutew fenolowych wynosiła średnio 2442 mgdm3 Zastosowanie klarowania żelatyną a także klarowania chitoza-nem spowodowało zmniejszenie ich ilości średnio o 602 mgdm3 (24) i o 398 mgdm3 (16) W proacutebkach klarowanych preparatem Profloc zawartość związkoacutew fenolowych zmniejszyła się o 206 mgdm3 (85) jednak roacuteżnica ta zawierała się w granicy błędu (rys 2)

Zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych wynosiła przed klarowaniem średnio 153 mgdm3 W wyniku zastosowania badanych środkoacutew stabilizacyjnych uległa zmniejszeniu i kształtowała się na poziomie 121ndash126 mgdm3 (rys 3)

Wina białe zawierają znacznie mniej związkoacutew polifenolowych niż wina czerwo-ne Związane jest to ze składem owocoacutew a także procesem produkcji wina podczas ktoacuterego związki fenolowe wydobywane są ze skoacuterek nasion i tkanek [18]

Guumlnther [5] przy zastosowaniu do klarowania żelatyny zaobserwował w sokach bogatych w garbniki i barwniki spadek zawartości związkoacutew polifenolowych o około 40 Wzorek i Bielecka [18] prowadzili stabilizację win gronowych zawierających średnio 325 mgdm3 polifenoli Stwierdzili że zastosowanie żelatyny powodowało adsorpcję polifenoli średnio o 113 mgdm3 a żelatyny w kombinacji z zolem kwasu krzemowego o 111 mgdm3 Spagna i wsp [15] stwierdzili że zastosowane do stabili-zacji win gronowych preparaty chitozanu usuwają 29ndash33 polifenoli

114 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

325

0

500

1000

1500

2000

2500

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization

Rys 2 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach czerwonych (średnia z 3 serii)

Fig 2 Influence of stabilization on phenolic compounds content in red wines (average of 3 series)

163

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Zw

iązk

i fen

olow

e [m

gdm

3 ]P

heno

lic

com

pone

nts

kontrolnacontrol chitozanchitosan żelatynagelatin Profloc NIR

Metoda stabilizacjiMethod of stabilization Rys 3 Wpływ stabilizacji na zawartość związkoacutew fenolowych w winach białych (średnia z 3 serii) Fig 3 Influence of stabilization on phenolic compounds content in white wines (average of 3 series)

Wina białe przed procesem klarowania charakteryzowały się kwasowością ogoacutelną

średnio 351 gdm3 i wartością pH 355 Zastosowane metody stabilizacji wpłynęły na obniżenie kwasowości ogoacutelnej i wzrost wartości pH (tab 1) Kwasowość ogoacutelna kształtowała się na poziomie średnio ok 31 gdm3 a roacuteżnice występujące pomiędzy

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 115

metodami zawierały się w granicach błędu Zastosowanie do stabilizacji chitozanu spowodowało wzrost wartości pH o 014 W przypadku zastosowania żelatyny wartość pH wzrosła o 012 a przy użyciu preparatu Profloc o 01 (NIR = 005)

W przypadku win czerwonych początkowa kwasowość ogoacutelna wynosiła średnio 325 gdm3 a wartość pH 399 Stabilizacja żelatyną spowodowała obniżenie kwaso-wości ogoacutelnej do 272 gdm3 chitozanem do 287 gdm3 a preparatem Profloc do 282 gdm3 W przypadku zastosowania preparatu Profloc stwierdzono wzrost wartości pH z 399 do 432 W pozostałych metodach roacuteżnice zawierały się w granicy błędu

Należy zwroacutecić uwagę że z chitozanem lub preparatem Profloc wprowadzano do wina niewielkie ilości kwasu cytrynowego stosowanego do rozpuszczania tych prepa-ratoacutew

Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie chitozanu niskolepkiego do stabilizacji gronowych win czerwonych w dawce 1 gdm3 (bez rozpuszczania) powo-duje wzrost wartości pH z 37 do 38 i spadek kwasowości ogoacutelnej z 60 gdm3 do 58 gdm3 Zdaniem autoroacutew zmiana pH i kwasowości ogoacutelnej po obroacutebce chitozanem może być wynikiem wprowadzenia do wina wraz z preparatem jonoacutew alkalicznych Chitozan może zawierać domieszkę jonoacutew wapnia ktoacutere pozostały po procesie techno-logicznym w wyniku obroacutebki szkieletoacutew morskich organizmoacutew

Wpływ stosowanych metod stabilizacji na parametry barwy wina przedstawiono w tab 1 W przypadku stabilizacji chitozanem jak i żelatyną w winie białym stwier-dzono przesunięcie dominującej długości fali z 592 do 586 nm czyli przesunięcie bar-wy w stronę żoacutełtej lecz zawierające się w zakresie barwy pomarańczowej Natomiast w przypadku preparatu Profloc nie obserwowano zmian wartości dominującej długości fali W wyniku zastosowania każdej z metod stabilizacji obserwowano nieznaczny wzrost jasności (średnio z 35 do 37) i nieznaczny spadek czystości pobudzenia

W przypadku wina czerwonego stabilizacja żelatyną spowodowała przesunięcie dominującej długości fali z 494 nm do 610 nm Odpowiada to przesunięciu barwy wi-na z czerwono-purpurowej do purpurowo-czerwonej i mogło być związane z powstałą opalizacją Zaobserwowano w tym przypadku także wzrost jasności Y z 08 do 28 oraz wzrost czystości pobudzenia z 034 do 097 Stabilizacja preparatem Profloc oraz chi-tozanem nie wpłynęła na zmianę wartości dominującej długości fali Spowodowała natomiast wzrost czystości pobudzenia z wartości 034 do 054 i 051 a w przypadku obroacutebki preparatem Profloc także wzrost jasności z 08 do 15 Wzorek i Bielecka [18] stwierdzili że zastosowanie żelatyny i zolu kwasu krzemowego z żelatyną do stabili-zacji czerwonego wina gronowego wpływa na rozjaśnienie barwy W przypadku żela-tyny wartość ta wzrostała średnio z Y = 229 w proacutebce kontrolnej do Y = 56 po obroacuteb-ce natomiast po zastosowaniu zolu kwasu krzemowego z żelatyną do Y = 509 Gűn-ther i Junker [6] zaobserwowali że klarowanie win gronowych żelatyną z zolem kwasu krzemowego wraz z usuwaniem związkoacutew polifenolowych powoduje rozjaśnienie

116 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

barwy o około 25 Pogorzelski i Czyżowska [10] uważają że intensywność barwy oraz zmiany sensoryczne są związane z zawartością związkoacutew polifenolowych Za najważniejsze czynniki mające wpływ na stabilność polifenolową win uznali pH i zawartość SO2 Stwierdzili że w winach wyleżakowanych barwa pochodzi głoacutewnie od produktoacutew kondensacji garbnikoacutew i barwnikoacutew Wzorek i Pogorzelski [19] podda-ją że działanie żelatyny polega na łączeniu się z labilnymi frakcjami polifenoli co prowadzi do ich wytrącania Jednocześnie wytrącanie tych związkoacutew prowadzi do usunięcia brązowego odcienia barwy wywołanego utlenionymi frakcjami garbnikoacutew i barwnikoacutew

W celu określenia czy stosowane preparaty nie powodują wprowadzania pier-wiastkoacutew do wina wykonano oznaczenie zawartości wapnia sodu potasu i magnezu W przypadku wina białego przeprowadzono trzy zaś wina czerwonego jedną serię badań a wyniki przedstawiono w tab 2

W winie białym istotne zmniejszenie zawartości wapnia stwierdzono tylko w przypadku stabilizacji preparatem Profloc Ilość tego pierwiastka zmniejszyła się z 59 mgdm3 do 36 mgdm3 (NIR = 13) W przypadku zastosowania pozostałych środ-koacutew stabilizujących nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości wapnia Zawartość magnezu po zastosowaniu wszystkich środkoacutew nieznacznie wzrosła Zawartość potasu w proacutebce kontrolnej wynosiła 596 mgdm3 W winie stabilizowanym chitozanem a także preparatem Profloc stwierdzono zmniejszenie zawartości potasu odpowiednio o 91 mgdm3 i 44 mgdm3 natomiast obroacutebka żelatyną spowodowała wzrost tego pier-wiastka o 515 mgdm3 Stosowane metody stabilizacji wpłynęły na wzrost zawartości sodu z 32 mgdm3 w winie kontrolnym do 52 mgdm3 w winie stabilizowanym prepara-tem Profloc a także chitozanem oraz do 39 mgdm3 w przypadku klarowania żelatyną (NIR = 65)

W winie czerwonym nastąpił wzrost zawartości wapnia przy zastosowaniu wszystkich metod W przypadku zastosowania żelatyny obserwowano spadek zawarto-ści magnezu potasu i sodu w stosunku do proacutebki kontrolnej Chitozan i preparat Pro-floc nie wpłynęły na zawartość magnezu natomiast spowodowały niewielkie zmniej-szenie zawartości potasu i nieznaczny wzrost ilości sodu Badania wykonane zostały w jednej serii dlatego analiza wynikoacutew może odnosić się tylko do przeprowadzonego doświadczenia

Hashimoto i wsp [7] wykazali że zwiększone ilości potasu magnezu i cynku wpływają na pogorszenie jakości sensorycznej gronowych win białych Podobne wy-niki uzyskali Correa i Polo [3] w przypadku potasu i wapnia a Rodriguez i wsp [11] podają że magnez nadaje winu kwaskowy posmak

T a

b e

l a

1

Wpł

yw s

tabi

liza

cji n

a za

war

tość

wyb

rany

ch s

kład

nikoacute

w w

in (śr

edni

a z

3 se

rii)

In

flue

nce

of s

tabi

liza

tion

on

sele

cted

win

e co

mpo

nent

s co

nten

t (av

erag

e of

3 s

erie

s)

Met

oda

stab

iliz

acji

M

etho

d of

st

abil

izat

ion

Kw

asow

ość

ogoacutel

na

[gd

m3 ]

Tot

al a

cidi

ty

pH

Dom

inując

a dł

ugość

fali

D]

Dom

inan

t w

avel

engt

h

Jasn

ość

[Y]

Bri

ghtn

ess

Czy

stość

pobu

dzen

ia

[Pe]

E

xcit

atio

n pu

rity

Oce

na

sens

oryc

zna

[pun

kty]

S

enso

ric

asse

ssm

ent

Eks

trak

t og

oacutelny

[g

dm

3 ] T

otal

ex

trac

t

Eta

nol

[ob

j]

Eth

anol

[vo

l]

Pop

ioacuteł

[gd

m3 ]

Ash

Alk

alic

zność

popi

ołu

[cm

3 01

M H

2SO

4

g po

pioł

u]

Alk

alin

ity

of a

sh

Wino białe White wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

5 3

55

592

35

013

3

42

184

13

4

13

177

chit

ozan

ch

itos

an

31

369

58

6 37

0

11

392

17

7

119

1

3 19

8

żela

tyna

ge

lati

n 3

1 3

67

587

37

012

3

56

180

12

0

14

190

Pro

floc

3

1 3

65

592

37

011

3

85

170

13

0

13

182

NIR

0

37

005

-

- -

- -

12

- -

PI

- -

- -

- 0

9 1

0 -

09

06

Wino czerwone Red wine

kont

roln

a co

ntro

l 3

2 3

99

494

08

034

2

0 38

0

126

2

0 19

7

chit

ozan

ch

itos

an

29

400

49

3 1

0 0

51

20

377

11

5

20

244

żela

tyna

ge

lati

n 2

7 4

10

610

28

097

1

87

374

11

1

19

206

Pro

floc

2

8 4

33

492

15

054

1

94

378

11

5

19

249

NIR

0

04

- -

-

- -

05

- -

PI

- 0

05

-

- 0

1 0

3 -

01

04

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 117

T a b e l a 2 Zawartość wybranych pierwiastkoacutew w winach Content of selected elements in wine

Pier

wia

stki

E

lem

ents

Wino białe White wine Wino czerwone Red wine

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

NIR

Proacuteba kontrolnaControl

[mgdmsup3]

Metoda stabilizacji Method of stabilization

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc [mgdmsup3]

chitozan chitosan [mgdmsup3]

żelatyna gelatin

[mgdmsup3]

Profloc+ [mgdmsup3]

Ca

I 594 566 517 416

13 103 146 125 193 II 585 453 495 308

III 591 521 432 380

śr 590 510 480 360

Mg

I 300 325 325 318

13 67 63 31 65 II 298 331 312 328

III 301 319 324 321

śr 300 325 320 320

K

I 602 503 616 551

44 797 758 556 754 II 591 510 680 554

III 599 495 657 550

śr 596 505 648 552

Na

I 324 481 391 507

65 86 95 57 103 II 323 568 393 525

III 323 540 390 519

śr 320 520 390 520

Stosowane metody stabilizacji nieznacznie wpłynęły na poprawę oceny senso-

rycznej wina białego jednak roacuteżnice nie były statystycznie istotne W przypadku wina czerwonego po klarowaniu nie stwierdzono podwyższenie jego jakości (tab 1)

Spagna i wsp [15] podają że wina gronowe stabilizowane przy użyciu preparatu Profloc charakteryzowały się wyższą jakością w poroacutewnaniu z winami klarowanymi PVPP

W celu określenia wpływu stosowanych metod stabilizacji fizykochemicznej na badane wina przeprowadzono oznaczenia także innych składnikoacutew W badanych wi-

118 Wiesław Wzorek Sylwia Bonin Arkadiusz Basiak

nach nie stwierdzono istotnych roacuteżnic w zawartości ekstraktu ogoacutelnego zawartości i alkaliczności popiołu Stwierdzono natomiast niewielki spadek zawartości alkoholu ktoacutery wiązał się z rozcieńczeniem proacutebek wina dodanymi środkami stabilizacyjnymi rozpuszczanymi w roztworze wodnym

Wnioski

1 Możliwe jest wykorzystanie zaroacutewno chitozanu w formie rozpuszczonej jak i preparatu Profloc w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego do sta-bilizacji fizykochemicznej wina

2 Przeprowadzanie stabilizacji jest utrudnione ponieważ konieczny jest doboacuter da-wek dla każdego zbiornika produkcyjnego oddzielnie Ponadto istnieje możliwość przeklarowania chitozanem oraz konieczność utrzymywania roztworu chitozanu w temp 80ndash90degC podczas dozowania

3 Zastosowanie do klarowania żelatyny w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego w przypadku win białych dało podobne rezultaty jak zastosowanie chitozanu w kombinacji z bentonitem i zolem kwasu krzemowego

Literatura

[1] Begerow Materiały firmy 2002 [2] Bill R Analytische Aktualitaumlten bei Eiweiszlig Truumlbungen Zeitschr Obst Weinbau 1992 128 (18)

478-481 [3] Correa Y Pola Mc Tratamientos para la estabilizacion de los vinos frente a las precipitaciones

tartaricas Rev Agrog Technol Aliment 1990 30 10-22 [4] Cordonnier R Eacutetude des proteines et de substances azotec Bulletin de LrsquoOIV 1966 39 429

1311- 1316 [5] Guumlnther S Schoumlnen von Fruchtsaumlften (3) Gelatineschoumlnung Fluumlss Obst 1994 61 (12) 573-578 [6] Guumlnther S Junker R Schoumlnen von Fruchtsaumlften (5) Zeitpunkt und Reinerfolge Fluumlss Obst 1995

62 (5) 207-209 [7] Hashimoto Y Nomura T Shipa K Tanaka K Correlation between the contents of various constit-

uents and the grade in quality assessments of wine J Instit Enol ViticulYamanashi Univ 1980 47 102-108

[8] Onsoslashyen E Skaugrud Oslash Metal recovery using chitosan J Chem Technol Biotechnol 1990 49 395-404

[9] PN-89A-86850 Surowce i przetwory z ryb i innych zwierząt wodnych Chitozan [10] Pogorzelski E Czyżowska A Adsorpcja polifenoli w procesie klarowania moszczoacutew win oraz

napojoacutew winopodobnych za pomocą wybranych bentonitoacutew Przem Ferm Owoc Warz 2000 44 (5) 29-31

[11] Rodriguez MS Sotro G Segovia GA Influence of decantation of viura must on the cation con-tent Evolution during wine fermentation and stabilization Food Res Inter 1999 32 (10) 683-689

[12] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 4 lutego 2003 w sprawie szczegoacutelnych rodzajoacutew fermentowanych napojoacutew winiarskich oraz szczegoacutelnych wymagań organoleptycznych fizykochemicznych i chemicznych dla tych napojoacutew (Dz U 2003 r Nr 25 poz 233)

PROacuteBA ZASTOSOWANIA CHITOZANU W FORMIE ROZPUSZCZONEJ DO STABILIZACJI WIN 119

[13] Siebert K J Formation of protein ndash polyphenol phase in beverages J Agric Food Chem 1996 44 (8) 1997-2005

[14] Sigenlton VL Orthofer R Lamuela-Rarentos RM Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of Folin-Ciocaltau reagent Methods in Enzymology 1999 299 152-178

[15] Spagna G Pifferi PG Rangoni C Mattivi F Nicoloni G Palmonari R The stabilization of white wines by adsorption of phenolic compounds on chitin and chitosan Food Res Inter 1996 29 3-4 241-248

[16] Tsigos I Martinou A Kafetzopoulos D Bouriotis V Chitin deacetylases new versatile tools in biotechnology Trends Biotechnol 2000 18 (7) 3105-3120

[17] Wojtasz-Pająk A Ocena przydatności pancerzy krewetek kraboacutew oraz płytek mątw do produkcji chityny i jej pochodnych III Sympozjum bdquoChitynaChitozanrdquo Morski Instytut Rybacki Gdynia 1992

[18] Wzorek W Bielecka K Wpływ wybranych środkoacutew na stabilizację polifenolową czerwonego wina gronowego Przem Ferm Owoc Warz 1998 42 (6) 24-28

[19] Wzorek W Pogorzelski E Technologia winiarstwa owocowego i gronowego SIGMA ndash NOT Warszawa 1998

AN ATTEMPT TO APPLY CHITOSAN IN A DISSOLVED FORM TO STABILIZE WINES

S u m m a r y

The objective of this paper was to investigate a possibility of applying chitosan in a dissolved form to

stabilize wines and to determine effects of stabilization methods applied on the content of selected com-ponents of wines Red chokeberry and white apple wines from the Polish wineries were used in the exper-iments A low-viscous chitosan and a chitosan in the form of a Profloc preparation (product of a Begerow company) were used as fining agents Gelatine widely used in wine technology was also utilized for comparison The adsorbents were applied in combination with bentonite and soliquid silicic acid In all the methods utilized doses of fining substances applied were determined on the basis of test fining procedu-res Three series of experiments were conducted In the wines analysed substances applied caused a de-crease in the contents of phenolic compounds alcohol and total nitrogen they also produced a slight increase in the pH value and a slight decrease in the total acidity and in the content of elements No statistically significant changes were stated in the content of total extract nor in the amounts of ash and its alkalinity the sensory assessment results did not differ statistically significantly It was found that the dissolved chitosan in combination with bentonite and soliquid silicic acid can be used as a fining agent and it can replace gelatine while stabilizing wines The fact that it is necessary to choose individual doses for each container make it difficult to carry out the entire stabilization process

Key words wine fining methods of stabilization chitosan

YWNO Nauka Technologia Jako 2005 1 (42) 121 ndash 132

PIOTR ZAPOTOCZNY MAGDALENA ZIELISKA

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI

S t r e s z c z e n i e W pracy przedstawiono rozwaania nad metodyk pomiaru barwy materiałoacutew niejednorodnych na

przykładzie marchwi Korze marchwi był krojony na kostk o bokach 10 x 10 x 10 mm Pomiaru dokonano na kostkach surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95degC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego Sprawdzano take wpływ rozdrabniania kostek na pomiar barwy Barwa mierzona była w systemie Lab wyliczone zostały indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy DE oraz indeks oacutełtoci YI(313) Wykazano wpływ sposobu przygotowania proacutebek do pomiaru na interpretacj uzyskanych wynikoacutew Przed przystpieniem do pomiaroacutew wyliczono minimaln liczebno proacuteby

Minimalna liczba powtoacuterze przy zakładanym błdzie pomiaru wyniosła od 15 do 36 w zalenoci od mierzonej składowej Stwierdzono statystycznie istotne roacutenice (p = 005) pomidzy składowymi barwy w kolejnych seriach pomiarowych tych samych kostek marchwi Sposoacuteb przygotowania proacutebek do pomiaru miał wpływ na składowe barwy Blanszowanie kostek a nastpnie ich rozdrabnianie wpłynło na zmniejszenie jasnoci barwy Sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi poddanej suszeniu nie miał duego wpływu na zmian jasnoci barwy Natomiast w przypadku składowych a b oraz indeksu E i YI313 sposoacuteb przygotowania proacutebek marchwi zaroacutewno przed jak i po suszeniu miał znaczcy wpływ na badane parametry

Słowa kluczowe marchew barwa system Lab jako metodyka pomiaru

Wprowadzenie

Pomiar barwy jest jednym z podstawowych parametroacutew w ocenie jakoci produktoacutew i surowcoacutew spoywczych Barwa jest cech fizyczn produktu ktoacutera w zdecydowany sposoacuteb wpływa na pozytywny bd negatywny jego odbioacuter przez konsumenta Moe ona informowa o składzie chemicznym produktu a tym samym o jego przydatnoci do przetwoacuterstwa przechowywania czy transportu Pomiar barwy

Dr in P Zapotoczny Katedra Inynierii Procesoacutew Rolniczych Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 14 10-718 Olsztyn mgr in M Zieliska Katedra Podstaw Techniki

122 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

znajduje zastosowanie take do oceny procesoacutew technologicznych min procesu ekspandowania czy suszenia Aktualnie wyroacutenia si dwie metody opisu barwy a mianowicie ocen sensoryczn oraz pomiar instrumentalny Analiza sensoryczna pomimo zapewnienia powtarzalnych warunkoacutew jej przeprowadzenia przeszkolenia zespołu oceniajcego oraz zastosowania odpowiednich metod moe by obarczona pewnym subiektywizmem Zalet jej jest moliwo opisu barwy na podstawie całej powierzchni produktu co jest szczegoacutelnie wane w przypadku oceny produktoacutew niejednorodnych Metoda instrumentalna jest powtarzalna wystandaryzowana i precyzyjna Wykorzystuje si w niej roacutenego rodzaju spektrofotometry dokonujce pomiaru w wietle odbitym lub przechodzcym Wad metod instrumentalnych jest to e pomiar dotyczy ograniczonej powierzchni proacutebki Jest to szczegoacutelnie widoczne w pomiarach produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej lub roacutenym stopniu wybarwienia powierzchni Strukturalna roacutenorodno owocoacutew i warzyw jest ogromna Roacutenorodna budowa tkanek owocoacutew i warzyw oraz wzgldne proporcje w jakich one wystpuj maj decydujcy wpływ na tekstur barw i inne właciwoci fizyczne oraz determinuj sposoacuteb przetwarzania [4] Rozkład zwizkoacutew chemicznych w tkankach rolinnych jest take nieroacutewnomierny Przykładem moe by zawarto karotenoidoacutew w korzeniu marchwi CzarnieckandashSkubina i Gołaszewska [3] badały zawarto wybranych składnikoacutew chemicznych w marchwi odmiany Perfekcja Autorki wykazały e najwicej karotenoidoacutew znajduje si w korze (172 plusmn 03 mgg) gdzie stanowiły one ok 51 ich całkowitej zawartoci natomiast w rdzeniu i skoacuterce stanowiły odpowiednio 34 i 147

Z powyszych powodoacutew pomiar barwy tego samego materiału biologicznego wykonywany przez roacutenych naukowcoacutew moe si roacuteni Zalee to bdzie w duej mierze od sposobu przygotowania proacuteby do bada (np sposobu rozdrobnienia) oraz sposobu i miejsca dokonania pomiaru (np cz korowa czy rdzeniowa korzenia marchwi)

W instrumentalnych pomiarach wykorzystuje si roacutenego rodzaju modele matematyczne opisujce barw najczciej w postaci punktu o trzech wspoacutełrzdnych Na podstawie rozkładu widma promieniowania ktoacutere zostało odbite od proacuteby program obsługujcy urzdzenie wylicza wspoacutełrzdne barwy w systemie XYZ przy wczeniej ustalonym obserwatorze (10o i 2o) i iluminancji (D65 C A) Na podstawie tych trzech składowych istnieje moliwo wyliczania innych modeli barwy np CIE LCh [20 ]

Aktualnie wielu autoroacutew wykorzystuje system CIE Lab do opisu barwy a tym samym jakoci owocoacutew warzyw i przetworoacutew owocowondashwarzywnych jak te do opisu zmian zachodzcych podczas procesoacutew technologicznych min w marchwi [18] bananach [14] jabłkach [5] gruszkach [8] Stosowanie systemu Lab umoliwia take wyliczanie roacutenych indeksoacutew np ∆E ∆C ∆H [16 2 19 9 6 1 12 8]

Technologii i Gospodarki Energi Uniwersytet Warmisko-Mazurski w Olsztynie ul Heweliusza 1 10-718 Olsztyn

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 123

ktoacutere umoliwiaj opisanie zmian barwy jak roacutewnie wskazuj ktoacutere charakterystyki barwy uległy zmianie Ozkan i wsp [15] badali wpływ zawartoci wody na barw suszonej brzoskwini Atrybuty barwy mierzono w 4 punktach 10 owocoacutew brzoskwini Maskan [14] opisał kinetyk zmian barwy owocoacutew kiwi podczas suszenia konwekcyjnego i mikrofalowego Pomiar barwy dokonywany był na wieym surowcu oraz podczas procesu suszenia Lewicki [11] przedstawił wpływ temperatury suszenia na stabilno barwy cebuli podczas przechowywania wie cebul obierano i cito na plastry o gruboci 3 mm Barw wieej cebuli mierzono bezporednio natomiast po procesie suszenia badano barw proszku w 10 powtoacuterzeniach Krokida i wsp [10] opisali wpływ roacutenych metod suszenia na barw jabłek bananoacutew marchwi i ziemniakoacutew Badaniu poddano proacutebki o kształcie cylindrycznym o rednicy 20divide30 mm i wysokoci 8divide10 mm Zmierzono barw 8 proacutebek po 2 kadego materiału Barwa proacutebki była mierzona w 5 roacutenych miejscach w celu okrelenia rednich wartoci parametroacutew L a b W prezentowanych pracach obserwuje si brak dokładnego opisu metodyki bada Ponadto tak dua roacutenorodno sposobu przygotowania materiału badawczego do pomiaru staje si czynnikiem limitujcym moliwo poroacutewnywania uzyskanych wynikoacutew przez roacutenych autoroacutew

Z powyszego przegldu literatury wynika e w wikszoci prac mało jest informacji o sposobie przygotowania proacuteby do pomiaru doborze sposobu i miejsca pomiaru liczby powtoacuterze jak i analizie błdu Z tego wzgldu istotne wydaje si okrelenie wpływu sposobu przygotowania proacuteby oraz metodyki pomiaru na parametry jakociowe badanego produktu a w dalszym etapie opracowanie jednolitej metodyki pomiaru barwy poszczegoacutelnych grup surowcoacutew spoywczych z uwzgldnieniem materiałoacutew o niejednorodnej strukturze

Celem niniejszej pracy było sprawdzenie a przede wszystkim okrelenie w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki moe wpłyn na interpretacje wynikoacutew pomiaru barwy produktoacutew o niejednorodnej budowie tkankowej

Materiał i metody bada

Materiałem badawczym były korzenie marchwi odmiany Macon pochodzcej z uprawy Zakładu Warzywniczego w Skierniewicach Marchew krojono w plastry o gruboci 10 mm a nastpnie z plastroacutew wykrawano szeciany o wymiarach 10 x 10 x 10 mm Pomiar barwy i analiza statystyczna wynikoacutew przebiegała kilkuetapowo bull etap I polegał na przeprowadzeniu eksperymentu wstpnego polegajcego na

okreleniu minimalnej liczebnoci proacuteby (Nmin) koniecznej do bada zasadniczych Zastosowano nastpujc formuł matematyczn

2

2r

2

min d

StN γge

gdzie

124 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

t ndash warto statystyki testu t Studenta dla okrelonego przyjtego poziomu istotnoci oraz stopni swobody

rS ndash odchylenie standardowe z proacuteby d2 ndash zakładany maksymalny błd pomiaru mierzonej wielkoci Przyjto nastpujce załoenie błd pomiaru = 1 jednostce liczebno proacuteby 15 stopnie swobody 13 zakładany poziom istotnoci p = 005

bull etap II polegał na sprawdzeniu czy w kolejnych seriach pomiarowych rednia warto poszczegoacutelnych składowych barwy tych samych kostek bdzie sobie roacutewna Wykonano sze powtoacuterze zakładajc e kada kostka w kolejnym pomiarze moe mie zmierzon barw innej powierzchni Dokonano pomiaru kostek surowych blanszowanych oraz suszonych fluidyzacyjnie w temp 70oC Suszeniu poddano zaroacutewno kostki nieblanszowane jak i blanszowane w wodzie o temp 95oC prze 4 min z dodatkiem troacutejfosforanu sodowego

bull etap III obejmował sprawdzenie w jak i sposoacuteb rozdrobnienie kostek wpływa na wyroacutewnanie barwy Kostki surowe jak i suszone rozdrabniane były w młynku laboratoryjnym

bull etap IV polegał na sprawdzeniu w jaki sposoacuteb przygotowanie proacutebki wpływa na interpretacj wynikoacutew pomiaru barwy kostek marchwi poddanej suszeniu fluidyzacyjnemu W kadym z etapoacutew pomiar barwy wykonany został spektrofotometrem

MiniScan XE Plus firmy HunterLab obserwatora 10o wiatła znormalizowanego D65 oraz przesłony 8o Barwa została opisana w modelu barwy Lab Na podstawie składowych zostały wyliczone indeksy barwy bezwzgldna roacutenica barwy (E) oraz indeks oacutełtoci (YI313) Standardem przy wyliczeniu E był wzorzec barwy białej o parametrach L -94 a- (-095) b 049

W celu poroacutewnania rednich wartoci cechy przeprowadzono jednoczynnikow analiz wariancji przy poziomie istotnoci p = 005 (test Duncana) Analiza statystyczna wynikoacutew została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu Statistica 61

Wyniki i dyskusja

Wyliczenie liczebnoci proacuteby

W tab 1 przedstawiono wyniki oblicze liczebnoci proacuteby W przypadku kadej składowej uzyskano inny wynik minimalnej liczebnoci proacuteby

T a b e l a 1

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 125

Minimalna liczebno proacuteby do pomiaroacutew poszczegoacutelnych składowych barwy The number of samples required for measurement of particulate colour parameters

Statystyki Statistics

[-]

Wyroacutenik barwy Colour

parameters

Liczebno proacuteby wstpnej Number of the

preliminary sample

Zakładany błd pomiaru

Assumed error of the measurement

[-] x rS

Liczebno obliczona

Nmin

L 15 1 6871 182 15

a 15 1 4239 236 26

b 15 1 5415 277 36

x ndash warto rednia mean value rs ndash odchylenie standardowe standard deviation

W zwizku z tym e minimalna liczebno proacuteby do zmierzenia składowej b

wyniosła 36 w dalszych pomiarach za minimaln liczb przyjto pomiary z co najmniej 40 kostek

Pomiar barwy kostek marchwi w szeciu seriach pomiarowych

W wielu badaniach dotyczcych wpływu okrelonego procesu na zmian jakoci produktu spoywczego dokonuje si pomiaru barwy jako jednego z jej wyroacutenikoacutew W wikszoci urzdze mierzcych barw obszar pomiarowy jest niewielki Z tego wzgldu naley si liczy z duym wspoacutełczynnikiem zmiennoci barwy w pomiarze produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Wikszo badaczy zakłada w swoich pomiarach wiadomie a najczciej niewiadomie e pomiar barwy materiałoacutew niejednorodnych w seriach pomiarowych (ten sam niezmieniony produkt) bdzie taki sam W tab 2 zestawiono wyniki bada jakie uzyskano z 6 serii pomiarowych tych samych kostek surowej marchwi przed jak i po procesie suszenia

Na podstawie analizy statystycznej wynikoacutew wykazano e pomimo wykonywania pomiaru tego samego materiału w 6 powtoacuterzeniach uzyskano istotne roacutenice w pomiarze barwy i jej indeksoacutew W opracowaniu wynikoacutew posłuono si kryterium przyjtym przez Midzynarodow Komisj Owietleniow CIE [7] Według tego kryterium sklasyfikowane s bezwzgldne roacutenice barw E adekwatnie do postrzegania barw przez człowieka Przyjto e bezwzgldne roacutenice barw pomidzy 0 i 2 s nierozpoznawalne od 2 do 35 rozpoznawalne przez niedowiadczonego obserwatora natomiast powyej 35 obserwuje si wyrane odchylenie barwy W przypadku marchwi surowej roacutenice pomidzy najwiksz a najmniejsz wartoci indeksu E wynosiły 864 jednostki Znaczn roacutenic tj 1559 jednostek zaobserwowano roacutewnie w indeksie YI313 Mniejsze roacutenice pomidzy rednimi wystpowały w marchwi suszonej Roacutenica pomidzy najmniejsz a najwiksz wartoci indeksu E wynosiła 332

126 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

T a b e l a 2 Wartoci rednie składowych barwy tych samych kostek marchwi uzyskane z szeciu serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Gru

pa

Gro

up

Lic

zebn

o

proacute

by

Num

ber o

f the

sa

mpl

e

x S x S x S x S x S

Mks-1 43 6882A 167 4239A 216 5427D 282 7354D 351 14084D 682

Mks-2 43 6891A 211 4032B 345 5108B 439 7000B 516 13478B 987

Mks-3 43 6974AB 247 3913B 372 4951AB 459 6787AB 568 13062AB 1101

Mks-4 43 6959AB 221 3916B 289 4948AB 336 6791AB 413 13085AB 828

Mks-5 43 6961AB 234 3893BC 353 4886A 534 6734A 603 12970A 1162

Mks-6 43 7003B 189 3763C 319 4676C 426 6490C 486 12525C 949

Mks70-1 43 7116AB 450 1726AB 425 1601AB 488 3317AB 749 5358AB 1618

Mks70-2 43 6981AB 424 1836A 470 1726AB 524 3534A 760 5797AB 1735

Mks70-3 43 7093AB 455 1760AB 478 1635AB 531 3369AB 803 5477AB 1776

Mks70-4 43 6988AB 399 1847A 462 1699AB 496 3521AB 733 5754AB 1694

Mks70-5 43 6931B 429 1918A 398 1811B 460 3649A 702 6087B 1554

Mks70-6 43 7170A 430 1625B 396 1508A 427 3182B 677 5031A 1446

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube 16 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition minus

X ndash warto rednia mean value S ndash błd standardowy redniej standard error of the mean value L ndash jasno lightness a ndash oacutełto yellowness b ndash czerwono redness E ndash bezwzgldna roacutenica barwy Hunter Lab total colour difference YI313 ndash indeks oacutełtoci Yellowness index

Wyniki uzyskanych pomiaroacutew nakazuj zwroacutecenie wikszej uwagi na metodyk

pomiaru barwy produktoacutew o zroacutenicowanej budowie anatomicznej Szczegoacutelnie istotny bdzie właciwy doboacuter liczebnoci proacuteby przede wszystkim w przypadku poroacutewnywania roacutenych odmian tego samego gatunku kiedy roacutenice w barwie s niewielkie

Nastpnie został sprawdzony wpływ procesu blanszowania na barw marchwi W tab 3 przedstawiono wartoci rednie i wyniki analizy wariancji pomiaru barwy marchwi ktoacutera została poddana blanszowaniu a nastpnie suszeniu

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 127

T a b e l a 3

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi blanszowanej uzyskane z trzech serii pomiarowych oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean of colour parameters and indices of particulate experimental row for blanched carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Liczebno proacuteby

Number of the sample

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-] Grupa Group

N x S x S x S x S x S

Mkb-1 45 6692A 164 4339A 243 5659A 233 7649A 326 14690A 665

Mkb-2 45 6670A 151 4327A 254 5617A 303 7619A 382 14658A 737

Mkb-3 45 6730A 170 4308A 302 5629A 389 7596A 478 14561A 897

Mkb70-1 45 7121A 541 1883A 612 1990A 733 3598A 1063 6279A 2366

Mkb70-2 45 7098A 497 1944A 619 2023A 719 3664A 1034 6415A 2325

Mkb70-3 45 7120A 402 1882A 483 1982A 645 3596A 848 6230A 1918

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried 13 ndash kolejne powtoacuterzenia the next repetition

W zwizku z tym e ju wyniki trzech grup pomiarowych wykazywały

wyroacutewnanie barwy w poszczegoacutelnych wariantach wykonano tylko trzy serie oznacze Wartoci rednie kadego wyroacutenika barwy niezalenie od serii pomiarowej nie roacuteniły si statystycznie istotnie przy zakładanym poziomie istotnoci Roacutenica pomidzy minimaln a maksymaln redni bezwzgldnej roacutenicy barwy E wynosiła 053 jednostki w kostkach surowych poddanych procesowi blanszowania natomiast 068 w kostce poddanej procesowi blanszowania i suszenia co mona uzna za niezauwaaln roacutenic Take wartoci pozostałych składowych barwy w poszczegoacutelnych seriach pomiarowych nie roacuteniły si statystycznie istotnie

Pomiar barwy proacutebek rozdrobnionych

W tab 4 zestawiono wartoci rednie uzyskane z pomiaru barwy we wszystkich badanych grupach dowiadczalnych Dodatkowo przedstawiono wspoacutełczynniki zmiennoci obliczone z roacutewnania

100xS

v sdot= gdzie

v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci

128 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

S ndash błd standardowy redniej x ndash warto rednia mierzonego parametru

T a b e l a 4

Wartoci rednie składowych barwy kostek marchwi zroacutenicowanych sposobem obroacutebki oraz wyniki jednoczynnikowej analizy wariancji The mean values of colour parameters and indices of particulate experimental row for carrot cubes The results of a one-factor analysis of variance

Wyroacuteniki barwy Colour parameters

Grupa Group

Lic

zebn

o

proacuteb

y N

umbe

r of t

he

sam

ple

Stat

ysty

ki

L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

x 6945A 3958A 4997C 6857C 13196C Mks 258

S v 216 311 349 882 475 951 559 815 107 811

x 6697B 4325B 5635B 7621B 14636B Mkb 129

S v 163 243 266 615 313 555 398 522 769 525

x 4940C 2416C 2853A 5838A 10648A Mrs 45

S v 084 170 089 368 132 463 089 152 336 316

x 4729D 2289D 2865A 5953A 10767A Mrb 45

S v 031 066 062 271 081 283 058 097 232 215

x 7045A 1787A 1665C 3431A 5589A Mks70 258

S v 435 617 446 2496 494 2967 748 2180 1662 2974

x 7113A 1902A 1998B 3619A 6308B Mkb70 129

S v 482 678 573 3013 696 3483 982 2713 2202 3491

x 6586B 2938C 3148A 5169B 9901C Mrs70 45

S v 039 059 031 106 027 086 044 085 096 097

x 7100A 2182D 3004A 4383C 8312D Mrb70 45

S v 067 094 052 238 056 186 075 171 154 185

Wartoci rednie w kolumnach oznaczone roacutenymi literami roacuteni si statystycznie istotnie na poziomie p lt 005 Mean values in the same column with the different letters are significantly different at essential (p lt 005) Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried v ndash wspoacutełczynnik zmiennoci coefficient of variance

Rozdrobnienie kostek miało wpływ na zmian barwy rednie wartoci składowych barwy roacuteniły si statystycznie istotnie pomidzy proacutebami rozdrobnionymi a całymi kostkami Rozdrobnienie spowodowało e barwa proacuteby stała si ciemniejsza Roacutenica pomidzy wartociami parametru L uzyskanymi z marchwi rozdrobnionej i nierozdrobnionej wynosiła 20 jednostek Podobn sytuacj

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 129

zaobserwowano w przypadku parametru a i b gdzie wartoci uzyskane po procesie rozdrabniania były 2-krotnie nisze w poroacutewnaniu z materiałem wyjciowym

Natomiast rozdrabnianie proacutebek przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie wartoci rednich pomiaroacutew barwy marchwi blanszowanej i nieblanszowanej Roacutenica pomidzy wartociami indeksu E wynosiła tylko 115 jednostek a indeksu YI313 119 jednostek Wspoacutełczynnik zmiennoci zmniejszył si 3-4 krotnie

W tab 5 przedstawiono uzyskane roacutenice barwy pomidzy marchwi surow a suszon w zalenoci od sposobu przygotowania proacutebki do pomiaru Rozpito uzyskanych wynikoacutew składowej L w zalenoci od grupy dowiadczalnej wynosiła od 1 do 2371 jednostek Tak dua roacutenica spowodowana była tym e rozdrobnienie wpłynło na zmian jasnoci z 6945 do 4729 jednostek Podobne rozpitoci zanotowano w pozostałych składowych barwy odpowiednio w a od 107 do 2171 oraz b od 139 do 3637 Wartoci indeksu E wahały si od 669 do 4002 w zalenoci od grupy dowiadczalnej Wyniki te dowodz jak roacutena mogła by interpretacja wynikoacutew w zalenoci od sposobu przygotowania proacuteby a tym samym moliwo błdnego wnioskowania Przykładem na powysze stwierdzenie moe by analiza składowej jasnoci (L) W przypadku pomiaru barwy kostek nieblanszowanych i nierozdrobnionych mona sformułowa wniosek e proces suszenia nie wpłynł istotnie na zmian jasnoci (zmiana wynosi 1 jednostk) Natomiast gdyby t sam marchew blanszowa i podda suszeniu roacutenica jasnoci wyniesie ju 416 jednostki a w blanszowanej i rozdrobnionej a 23 71 jednostki Przytoczony przykład potwierdza obserwacj e roacuteny sposoacuteb przygotowania proacutebek prowadzi do odmiennych wnioskoacutew co do wpływu procesu suszenia na zmian barwy kostek marchwi

Istotna jest take analiza wielkoci odchylenia standardowego oraz wspoacutełczynnika zmiennoci Wielko tych statystyk bdzie miała wpływ na wielko proacuteby Proces rozdrobnienia (tab 4) znaczco wpłynł na ujednolicenie proacuteby a tym samym na zmniejszenie wartoci wspoacutełczynnika zmiennoci

Po przeanalizowaniu powyszych danych naleałoby zastanowi si jak przygotowa proacutebk do pomiaru barwy oraz jaka powinna by liczebno proacuteby aby wynik był reprezentatywny dla populacji Autorzy sugeruj aby na wstpie oceni jednorodno materiału ktoacutery ma by poddany badaniom W przypadku produktoacutew jednorodnych proacutebek nie trzeba rozdrabnia Natomiast produkty niejednorodne a takie najczciej wystpuj w przemyle owocowo-warzywnym naleałoby wstpnie rozdrabnia Mona take zwikszy liczb powtoacuterze Jak wynika z przedstawionych bada liczba ta powinna by kilkakrotnie wiksza od przeprowadzonej w dowiadczeniu Przed przystpieniem do bada naley take zastanowi si nad celem przeprowadzanego pomiaru barwy Chcc wykaza wpływ okrelonego procesu na

130 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

zmian barwy sposoacuteb przygotowania proacuteby nie bdzie miał decydujcego znaczenia Bezwzgldna roacutenica barwy oraz indeks oacutełtoci bdzie na tyle duy e moliwe bdzie zaobserwowanie wpływu procesu na zmian barwy Problem moe nastpi woacutewczas gdy badania bd dotyczyły roacutenic pomidzy dwoma grupami dowiadczalnymi poddanymi okrelonemu procesowi technologicznemu W takim przypadku ewentualne roacutenice lub ich brak mog by spowodowane niewłaciw metodyk pomiaru (tabela 2 3 5)

T a b e l a 5 Składowe barwy oraz indeksy poszczegoacutelnych grup dowiadczalnych kostek marchwi poddanych procesowi suszenia The comparison mean values of colour parameters and indices of particulate experimental groups for dried carrot cubes

Wyroacutenik barwy Colour parameters Grupa

Group

Statystyka

Statistics L [-] a [-] b [-] E [-] YI313 [-]

Mks 1x 6945 3958 4997 6857 13196

Mks70 2x 7045 1787 1665 3431 5589

Roacutenica ( 1x - 2x ) -100 2171 3332 3426 7607

Mkb 1x 6697 4325 5635 7621 14636

Mkb70 2x 7113 1902 1998 3619 6308

Roacutenica ( 1x - 2x ) -416 2423 3637 4002 8328

Mrs 1x 4940 2416 2853 5838 10648

Mrs70 2x 6586 2938 3148 5169 9901

Roacutenica ( 1x - 2x ) -1646 -522 -295 669 747

Mrb 1x 4729 2289 2865 5953 10767

Mrb70 2x 7100 2182 3004 4383 8312

Roacutenica ( 1x - 2x ) -2371 107 -139 157 2455

Mks ndash kostka surowa raw cube Mkb ndash kostka surowa blanszowana raw cube blanched Mrs ndash kostka rozdrobniona surowa crumbled raw cube Mrb ndash kostka blanszowana rozdrobniona blanched crumbled cube Mks70 ndash kostka suszona dried cube Mkb70 ndash kostka blanszowana wysuszona blanched cube dried Mrs70 ndash kostka suszona rozdrobniona dried cube crumbled Mrb70 ndash kostka blanszowana suszona blanched cube dried

ROZWAANIA NAD METODYK INSTRUMENTALNEGO POMIARU BARWY MARCHWI 131

Wnioski

1 Kostki marchwi poddane procesowi blanszowania charakteryzowały si wyroacutewnan barw w poroacutewnaniu z kostkami nieblanszowanymi

2 Rozdrobnienie kostek spowodowało zmniejszenie jasnoci barwy badanego materiału zmian jej odcienia i nasycenia

3 Rozdrobnienie kostek blanszowanych jak i nieblanszowanych przed procesem suszenia spowodowało wyroacutewnanie barwy marchwi rozdrobnionej Praca sfinansowana ze rodkoacutew Komitetu Bada Naukowych projekt badawczy

nr 2 P06T 024 26

Literatura

[1] Ahmed J Shivhare US Raghavan GSV Color degradation kinetics and rheological characteristics of onion puree Transactions of ASAE 2001 44 1 95ndash98

[2] Avila IMLB Silva CLM Modelling kinetics of thermal degradation of colour in peach puree J Food Eng 1999 39 161-166

[3] CzarnieckandashSkubina E Gołaszewska B Wpływ procesu kulinarnego na jako wybranych warzyw ywno Nuka Technologia Jako 2001 2 (27) 103 ndash 116

[4] Duckworth RB Fruits and vegetables Pergamon Press London 1966 [5] Feng H Tang J Microwave finish drying of diced apples in a spouted bed J Food Sci 1998 63

679-683 [6] Gunawan MI Barringer SA Green colour degradation of blanched broccoli (Brassica oleracea)

due to acid and microbial growth J Food Process Pres 2000 24 253-263 [7] Heidelberg - Anonim Barwa i jako Heidelberg Druckmaschinen AG Kurfursten-Anlage 1999 s

52-60 [8] Ibarz A Pagan J Garza S Kinetic models for colour changes in pear puree during heating at

relatively high temperatures J Food Eng 1999 39 415ndash422 [9] Kidmose U Hansen M The influence of postharvest storage temperature and duration on quality of

cooked broccoli florets J Food Quality 1999 22 135-146 [10] Krokida MK Maroulis ZB Saravacos GD The effects of the method of drying on the colour of

dehydrated products Inter J Food Sci Technol 2001 36 53-59 [11] Lewicki PP Pomaraska-Łazuka W Witrowa-Rajchert D Nowak D Effect of mode of drying on

storage stability of colour of dried onion Pol J Food Nutr Sci 1998 4 (748) 701-706 [12] Lozano JE Ibarz A Colour changes in concentrated fruit pulp during heating at high temperatures

J Food Eng 1997 31 365-373 [13] Maskan M Microwaveair and microwave finish drying of banana J Food Eng 2000 44 71-78 [14] Maskan M Kinetics of colour change of kiwifruits during hot air and microwave drying J Food

Eng 2001 48 169-175 [15] Ozkan M Kirca A Cemeroglu B Effect of moisture content on CIE color values in dried apricots

European Food Res Techn 2003 216 217-219 [16] Shin S Bhowmik SR Thermal kinetics of color changes in pea puree J Food Eng 1995 24 77-

86 [17] Sikorski ZE (pod red) Chemiczne i funkcjonalne właciwoci składnikoacutew ywnoci WNT

Warszawa 1994

132 Piotr Zapotoczny Magdalena Zieliska

[18] Skrede G Nilsson A Baardseth P Rosenfeld HJ Enersen G Slinde E Evaluation of carrot varieties for production of deep fried carrot chipsndashIII Carotenoids Food Res Int 1997 30 1 73-81

[19] Tijskens LMM Schijvens EPHM Biekman ESA Modelling the change in colour of broccoli and green beans during blanching Innovative Food Sci Emerging Technologies 2001 2 303-313

[20] httpwwweasyrgbcom

DISCUSSION ABOUT A MEASUREMENT OF COLOUR OF CARROT

S u m m a r y

This paper shows a careful examination and discussion about a measurement of colour of inhomogeneous biological materials An example of such materials is a carrot Samples were cut into 10 mm cubes An instrumental method for determining the changes in colour of raw blanched and dried carrots is used in this paper The fluidized bed drying was used as a method of food preservation The samples which were used to drying were divided into two parts blanched or unblanched The drying process was carried out under specific operating conditions 70oC and the mean of air velocity 45 ms The blanching operation was carried out for 4 minutes in boiling water The parameters L a b were applied to colour description In an instrumental evaluation of colour and description of differences between the samples the following indices can be calculated and expressed in the form of ∆E (total colour difference) YI (313) (index of yellowness) This paper shows the influence of sample preparation on measurement of carrot colour The results of this study show that the sample preparation is an important and significant step in colour measurement and how it could influence on interpretation of obtained experimental results Previously to samples preparation the number of repetition was calculated The minimum number of repetition was from 15 to 36 on the accepted error of measurement level It depends on measurement constituents There were observed statistical differences (p = 005) between measurement constituents in the following series of the same carrot cubes measurement It was observed that the way of sample treatment had a significant influence on constituents of colour The blanching operation of carrot cubes and further coarse grinding had a significant influence on lightness deterioration The way of sample treatment before drying is irrelevant and not significant for lightness Moreover the way of sample treatments (blanching powdering) had a significant influence on parameter a b and indices E YI313 The way of sample treatment may play an important role for further interpretation of obtained experimental results what is shown in discussion

Key words carrot colour system Lab quality methodology of measurement

  • 0_Spis_tresci
  • 01_Nowak
  • 02_Kaczmarek
  • 03_Pudyszak
  • 04_Lewandowicz
  • 05_Krzyzaniak
  • 06_Golubowska
  • 07_Cichosz
  • 08_Czaczyk
  • 09_Dluzewska
  • 10_Wzorek
  • 11_Zapotoczny
    • ltlt ASCII85EncodePages false AllowTransparency false AutoPositionEPSFiles true AutoRotatePages None Binding Left CalGrayProfile (Dot Gain 20) CalRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CalCMYKProfile (US Web Coated 050SWOP051 v2) sRGBProfile (sRGB IEC61966-21) CannotEmbedFontPolicy Error CompatibilityLevel 14 CompressObjects Tags CompressPages true ConvertImagesToIndexed true PassThroughJPEGImages true CreateJobTicket false DefaultRenderingIntent Default DetectBlends true DetectCurves 00000 ColorConversionStrategy CMYK DoThumbnails false EmbedAllFonts true EmbedOpenType false ParseICCProfilesInComments true EmbedJobOptions true DSCReportingLevel 0 EmitDSCWarnings false EndPage -1 ImageMemory 1048576 LockDistillerParams false MaxSubsetPct 100 Optimize true OPM 1 ParseDSCComments true ParseDSCCommentsForDocInfo true PreserveCopyPage true PreserveDICMYKValues true PreserveEPSInfo true PreserveFlatness true PreserveHalftoneInfo false PreserveOPIComments true PreserveOverprintSettings true StartPage 1 SubsetFonts true TransferFunctionInfo Apply UCRandBGInfo Preserve UsePrologue false ColorSettingsFile () AlwaysEmbed [ true ] NeverEmbed [ true ] AntiAliasColorImages false CropColorImages true ColorImageMinResolution 300 ColorImageMinResolutionPolicy OK DownsampleColorImages true ColorImageDownsampleType Bicubic ColorImageResolution 300 ColorImageDepth -1 ColorImageMinDownsampleDepth 1 ColorImageDownsampleThreshold 150000 EncodeColorImages true ColorImageFilter DCTEncode AutoFilterColorImages true ColorImageAutoFilterStrategy JPEG ColorACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt ColorImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000ColorACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000ColorImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasGrayImages false CropGrayImages true GrayImageMinResolution 300 GrayImageMinResolutionPolicy OK DownsampleGrayImages true GrayImageDownsampleType Bicubic GrayImageResolution 300 GrayImageDepth -1 GrayImageMinDownsampleDepth 2 GrayImageDownsampleThreshold 150000 EncodeGrayImages true GrayImageFilter DCTEncode AutoFilterGrayImages true GrayImageAutoFilterStrategy JPEG GrayACSImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt GrayImageDict ltlt QFactor 015 HSamples [1 1 1 1] VSamples [1 1 1 1] gtgt JPEG2000GrayACSImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt JPEG2000GrayImageDict ltlt TileWidth 256 TileHeight 256 Quality 30 gtgt AntiAliasMonoImages false CropMonoImages true MonoImageMinResolution 1200 MonoImageMinResolutionPolicy OK DownsampleMonoImages true MonoImageDownsampleType Bicubic MonoImageResolution 1200 MonoImageDepth -1 MonoImageDownsampleThreshold 150000 EncodeMonoImages true MonoImageFilter CCITTFaxEncode MonoImageDict ltlt K -1 gtgt AllowPSXObjects false CheckCompliance [ None ] PDFX1aCheck false PDFX3Check false PDFXCompliantPDFOnly false PDFXNoTrimBoxError true PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXSetBleedBoxToMediaBox true PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 000000 000000 000000 000000 ] PDFXOutputIntentProfile () PDFXOutputConditionIdentifier () PDFXOutputCondition () PDFXRegistryName () PDFXTrapped False CreateJDFFile false Description ltlt ARA ltFEFF06270633062A062E062F0645002006470630064700200627064406250639062F0627062F0627062A002006440625064606340627062100200648062B062706260642002000410064006F00620065002000500044004600200645062A064806270641064206290020064406440637062806270639062900200641064A00200627064406450637062706280639002006300627062A0020062F0631062C0627062A002006270644062C0648062F0629002006270644063906270644064A0629061B0020064A06450643064600200641062A062D00200648062B0627062606420020005000440046002006270644064506460634062306290020062806270633062A062E062F062706450020004100630072006F0062006100740020064800410064006F006200650020005200650061006400650072002006250635062F0627063100200035002E0030002006480627064406250635062F062706310627062A0020062706440623062D062F062B002E0635062F0627063100200035002E0030002006480627064406250635062F062706310627062A0020062706440623062D062F062B002Egt BGR 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 CHS ltFEFF4f7f75288fd94e9b8bbe5b9a521b5efa7684002000410064006f006200650020005000440046002065876863900275284e8e9ad88d2891cf76845370524d53705237300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c676562535f00521b5efa768400200050004400460020658768633002gt CHT ltFEFF4f7f752890194e9b8a2d7f6e5efa7acb7684002000410064006f006200650020005000440046002065874ef69069752865bc9ad854c18cea76845370524d5370523786557406300260a853ef4ee54f7f75280020004100630072006f0062006100740020548c002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee553ca66f49ad87248672c4f86958b555f5df25efa7acb76840020005000440046002065874ef63002gt CZE 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 DAN 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 DEU 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 ESP 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 ETI 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 FRA ltFEFF005500740069006c006900730065007a00200063006500730020006f007000740069006f006e00730020006100660069006e00200064006500200063007200e900650072002000640065007300200064006f00630075006d0065006e00740073002000410064006f00620065002000500044004600200070006f0075007200200075006e00650020007100750061006c0069007400e90020006400270069006d007000720065007300730069006f006e00200070007200e9007000720065007300730065002e0020004c0065007300200064006f00630075006d0065006e00740073002000500044004600200063007200e900e90073002000700065007500760065006e0074002000ea0074007200650020006f007500760065007200740073002000640061006e00730020004100630072006f006200610074002c002000610069006e00730069002000710075002700410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002000650074002000760065007200730069006f006e007300200075006c007400e90072006900650075007200650073002egt GRE 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 HEB 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 HRV (Za stvaranje Adobe PDF dokumenata najpogodnijih za visokokvalitetni ispis prije tiskanja koristite ove postavke Stvoreni PDF dokumenti mogu se otvoriti Acrobat i Adobe Reader 50 i kasnijim verzijama) HUN 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 ITA 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 JPN ltFEFF9ad854c18cea306a30d730ea30d730ec30b951fa529b7528002000410064006f0062006500200050004400460020658766f8306e4f5c6210306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103055308c305f0020005000440046002030d530a130a430eb306f3001004100630072006f0062006100740020304a30883073002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d3067958b304f30533068304c3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002gt KOR ltFEFFc7740020c124c815c7440020c0acc6a9d558c5ec0020ace0d488c9c80020c2dcd5d80020c778c1c4c5d00020ac00c7a50020c801d569d55c002000410064006f0062006500200050004400460020bb38c11cb97c0020c791c131d569b2c8b2e4002e0020c774b807ac8c0020c791c131b41c00200050004400460020bb38c11cb2940020004100630072006f0062006100740020bc0f002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e00300020c774c0c1c5d0c11c0020c5f40020c2180020c788c2b5b2c8b2e4002egt LTH ltFEFF004e006100750064006f006b0069007400650020016100690075006f007300200070006100720061006d006500740072007500730020006e006f0072011700640061006d00690020006b0075007200740069002000410064006f00620065002000500044004600200064006f006b0075006d0065006e007400750073002c0020006b00750072006900650020006c0061006200690061007500730069006100690020007000720069007400610069006b007900740069002000610075006b01610074006f00730020006b006f006b007900620117007300200070006100720065006e006700740069006e00690061006d00200073007000610075007300640069006e0069006d00750069002e0020002000530075006b0075007200740069002000500044004600200064006f006b0075006d0065006e007400610069002000670061006c006900200062016b007400690020006100740069006400610072006f006d00690020004100630072006f006200610074002000690072002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002000610072002000760117006c00650073006e0117006d00690073002000760065007200730069006a006f006d00690073002egt LVI ltFEFF0049007a006d0061006e0074006f006a00690065007400200161006f00730020006900650073007400610074012b006a0075006d00750073002c0020006c0061006900200076006500690064006f00740075002000410064006f00620065002000500044004600200064006f006b0075006d0065006e007400750073002c0020006b006100730020006900720020012b00700061016100690020007000690065006d01130072006f00740069002000610075006700730074006100730020006b00760061006c0069007401010074006500730020007000690072006d007300690065007300700069006501610061006e006100730020006400720075006b00610069002e00200049007a0076006500690064006f006a006900650074002000500044004600200064006f006b0075006d0065006e007400750073002c0020006b006f002000760061007200200061007400760113007200740020006100720020004100630072006f00620061007400200075006e002000410064006f00620065002000520065006100640065007200200035002e0030002c0020006b0101002000610072012b00200074006f0020006a00610075006e0101006b0101006d002000760065007200730069006a0101006d002egt NLD (Gebruik deze instellingen om Adobe PDF-documenten te maken die zijn geoptimaliseerd voor prepress-afdrukken van hoge kwaliteit De gemaakte PDF-documenten kunnen worden geopend met Acrobat en Adobe Reader 50 en hoger) NOR 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 POL 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 PTB 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 RUM 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 RUS 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 SKY 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 SLV 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 SUO 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 SVE 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 TUR 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 UKR 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 ENU (Use these settings to create Adobe PDF documents best suited for high-quality prepress printing Created PDF documents can be opened with Acrobat and Adobe Reader 50 and later) gtgt Namespace [ (Adobe) (Common) (10) ] OtherNamespaces [ ltlt AsReaderSpreads false CropImagesToFrames true ErrorControl WarnAndContinue FlattenerIgnoreSpreadOverrides false IncludeGuidesGrids false IncludeNonPrinting false IncludeSlug false Namespace [ (Adobe) (InDesign) (40) ] OmitPlacedBitmaps false OmitPlacedEPS false OmitPlacedPDF false SimulateOverprint Legacy gtgt ltlt AddBleedMarks false AddColorBars false AddCropMarks false AddPageInfo false AddRegMarks false ConvertColors ConvertToCMYK DestinationProfileName () DestinationProfileSelector DocumentCMYK Downsample16BitImages true FlattenerPreset ltlt PresetSelector MediumResolution gtgt FormElements false GenerateStructure false IncludeBookmarks false IncludeHyperlinks false IncludeInteractive false IncludeLayers false IncludeProfiles false MultimediaHandling UseObjectSettings Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (20) ] PDFXOutputIntentProfileSelector DocumentCMYK PreserveEditing true UntaggedCMYKHandling LeaveUntagged UntaggedRGBHandling UseDocumentProfile UseDocumentBleed false gtgt ]gtgt setdistillerparamsltlt HWResolution [2400 2400] PageSize [498898 708661]gtgt setpagedevice

Page 7: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 8: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 9: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 10: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 11: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 12: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 13: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 14: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 15: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 16: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 17: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 18: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 19: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 20: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 21: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 22: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 23: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 24: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 25: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 26: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 27: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 28: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 29: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 30: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 31: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 32: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 33: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 34: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 35: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 36: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 37: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 38: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 39: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 40: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 41: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 42: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 43: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 44: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 45: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 46: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 47: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 48: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 49: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 50: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 51: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 52: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 53: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 54: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 55: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 56: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 57: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 58: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 59: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 60: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 61: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 62: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 63: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 64: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 65: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 66: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 67: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 68: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 69: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 70: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 71: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 72: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 73: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 74: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 75: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 76: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 77: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 78: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 79: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 80: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 81: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 82: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 83: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 84: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 85: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 86: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 87: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 88: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 89: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 90: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 91: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 92: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 93: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 94: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 95: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 96: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 97: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 98: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 99: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 100: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 101: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 102: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 103: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 104: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 105: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 106: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 107: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 108: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 109: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 110: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 111: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 112: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 113: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 114: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 115: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 116: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 117: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 118: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 119: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 120: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 121: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 122: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 123: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 124: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 125: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 126: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 127: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 128: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 129: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 130: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 131: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA
Page 132: ŻYWNOŚĆwydawnictwo.pttz.org/wp-content/uploads/pelne_zeszyty/... · 2016. 5. 6. · Technologia. Jako, 2005, 1 (42), 5 - 17 MARZENA NOWAK ROLA KALPAIN W PROCESIE KRUSZENIA MI SA