Lietuvoje auginamų kviečių veislių ir Speltos fermentinio aktyvumo bei technologinių savybių įtaka duonos kokybei ir saugai

LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS

VETERINARIJOS AKADEMIJA

VETERINARIJOS FAKULTETAS

MAISTO SAUGOS IR GYVŪNŲ HIGIENOS KATEDRA

Vildos Adamavičiūt÷s

Lietuvoje auginamų kviečių veislių ir

Speltos fermentinio aktyvumo bei

technologinių savybių įtaka duonos kokybei ir

saugai

Magistro baigiamasis darbas

Darbo vadov÷: dr. Elena Bartkien÷

TURINYS

ĮVADAS 1. SANTRAUKA

2. LITERATŪROS APŽVALGA

2.1. Lietuvoje auginama grūdin÷ žaliava ir jos technologin÷s savyb÷s 2.2. Kviečių sud÷tis ir savyb÷s

2.2.1. Baltymai 2.2.2. Krakmolas 2.3. Spelta grūdai

2.3.1. Fiziologin÷s Spelta savyb÷s

2.3.2. Speltos paplitimas ir panaudojimas

2.3.3. Speltos chemin÷ sud÷tis ir technologin÷s savyb÷s 2.4. Grūdų fermentai

2.4.1. Amilolitiniai fermentai 2.4.2. Proteolitiniai fermentai 2.4.3. Ksilanolitiniai fermentai 3. DARBO METODIKA

3.1. Pagrindin÷s tyrimų kryptys ir jų pagrindimas 3.2. Tyrimų objektai ir metodai

3.2.1. Grūdai

3.2.2. Kviečių analiz÷s metodai

3.2.2.1. Miltų gamyba laboratoriniu būdu

3.2.2.2. Kviečių baltymų, dr÷gnio, peleningumo ir glitimo tyrimo metodika 3.2.2.3. Farinografinis tyrimas

3.2.2.4. Fermentinių aktyvumų nustatymo metodika 3.2.3. Duonos gamyba bei gaminių tyrimo metodai 3.2.3.1. Kvietin÷s duonos gamybos technologija 3.2.3.2. Gatavų duonos gaminių tyrimo metodai

3.2.3.3. Duonos m÷ginių juslin÷s profilin÷s analiz÷s charakteristika

3.2.3.4. Modifikuotų dujų atmosferos įtaka kvietin÷s duonos mikrobiologinio gedimo įvertinimui

3.3. Matematin÷ statistin÷ duomenų analiz÷ 4. REZULTATAI 4 6 7 7 8 8 10 11 11 12 13 14 14 15 16 17 17 18 18 18 18 19 19 22 27 27 28 28 29 29 30

4.1. Skirtingų javų grūdų baltymų kiekio, dr÷gnio, glitimo, sedimentacijos indekso ir krakmolo kiekio palyginamasis įvertinimas

4.2. Tirtų kviečių ir Speltos farinogramų palyginamasis įvertinimas

4.3. Skirtingų kviečių veislių ir Speltos fermentinio aktyvumo palyginamasis įvertinimas 4.3.1 Skirtingų kviečių veislių ir Speltos amilolitinis aktyvumas

4.3.2 Skirtingų kviečių veislių ir Speltos ksilanolitinis aktyvumas 4.3.3. Skirtingų kviečių veislių ir Speltos proteolitinis aktyvumas 4.4. Gatavų duonos kepinių kokyb÷s rodiklių palyginamasis įvertinimas

4.4.1. Gatavų duonos kepinių svorio, santykinio tūrio ir akytumo palyginamasis įvertinimas

4.4.2. Duonos žied÷jimo tyrimas mechaniniu tekstūrografu

4.4.3. Gatavų duonos kepinių juslin÷s profilin÷s analiz÷s rezultatai

4.4.4. Pakavimo skirtingų dujų atmosferose įtaka kvietin÷s duonos mikrobiologiniam gedimui

5. SUMMARY

6.IŠVADOS

7. NAUDOTŲ LEIDINIŲ SĄRAŠAS 8. PRIEDAI 30 33 35 35 37 39 41 41 45 46 49 51 52 54 58

ĮVADAS

Lietuvos žem÷s ūkis turi atitikti ES bendrosios žem÷s ūkio politikos modelį, kurio išskirtiniai bruožai yra konkurencingas žem÷s ūkio sektorius, aplinkai draugiškas ūkininkavimas, kokybiški ir saugūs produktai, kraštovaizdžio išsaugojimas ir turtinimas, tvari žem÷s ūkio ir kaimo ekonomika, subalansuota regionų pl÷tra, maž÷jantis neigiamas ūkio poveikis pasaulio mastu.

Tuo tarpu strateginiai NAATP (Nacionalin÷s Ateities Augalų Technologijų Platformos) prioritetai yra – gaminti geresn÷s kokyb÷s, sveikesnius, maistingesnius, įvairesnius, gerinančius vartotojų gyvenimo kokybę produktus, padidinti grūdų produktų gamybą, susiejant su tyrimo programų vykdymu agro maisto srityje.

Atsižvelgiant į prieš tai išvardintus prioritetus, tikslinga ištirti ir nustatyti skirtingoms kviečių veisl÷ms ir Speltai būdingus fermentinius aktyvumus bei jų technologines savybes, gaminant iš pastarųjų duonos – pyrago gaminius.

Atlikus kompleksinius tyrimus būtų galima tiekti rekomendacijas miltų gamintojams, kurie pastaruoju metu susiduria su didele problema – technologiniu aspektu nekokybiška kviečių žaliava. Taip pat ši informacija būtų vertinga žemdirbiams, auginantiems kviečius, nes jie konkrečiai gal÷tų planuoti kokios veisl÷s kviečius s÷ti, norint gauti kokybišką maistinių grūdinių javų derlių. Parinkus atitinkamas veisles, būtų galima geriau subalansuoti trąšų naudojimą (vengiant dirbtinai gauti didesnį baltymų kiekį), d÷l ko ūkis taptų saugesnis ir labiau tausojantis, o jame išauginta produkcija saugesn÷ ir kokybiškesn÷.

Šiuo metu miltų gamybos pramon÷je yra poreikis gauti kokybišką kviečių žaliavą, atitinkančią ne tik fizikinius cheminius, bet ir technologinius rodiklius, tod÷l šių priežasčių tyrimai būtų vertingi tiek gamybai, tiek ir dirbantiems žem÷s ūkio sektoriuje, tiek galutinio produkto vartotojams.

Darbo tikslas – ištirti ir nustatyti, kurie kviečiai iš Lietuvoje auginamų veislių – Ada, Širvinta, Busar bei nežinomos veisl÷s neekologinių maistinių kviečių ir nežinomos veisl÷s ekologinių maistinių kviečių bei Speltos, geriausiai tinka kokybiškos ir saugios duonos gamybai.

Darbo uždaviniai:

─ nustatyti ir palyginti tarpusavyje skirtingų kviečių ir Speltos fizikinius cheminius rodiklius: dr÷gnį, sedimentacijos indeksą, baltymų, krakmolo ir glitimo kiekį;

─ atlikti skirtingų kviečių veislių ir Speltos farinografinį tyrimą bei palyginti gautus rezultatus;

─ ištirti ir palyginti skirtingų kviečių veislių bei Speltos fermentinius aktyvumus: amilolitinį, ksilanolitinį ir proteolitinį;

─ atlikti duonos gaminių, keptų iš tiriamųjų kviečių ir Speltos, kokyb÷s rodiklių palyginamąjį įvertinimą;

─ atlikti duonos gaminių žied÷jimo tyrimą mechaniniu tekstūrografu; ─ įvertinti duonos gaminių juslinius rodiklius;

1. SANTRAUKA

Autorius: Vilda Adamavičiūt÷.

Tema: Lietuvoje auginamų kviečių veislių ir Speltos fermentinio aktyvumo bei technologinių savybių įtaka duonos kokybei ir saugai.

Darbo vadov÷: dr. Elena Bartkien÷.

Atlikimo vieta: Lietuvos sveikatos mokslų universitetas, Veterinarijos fakultetas, Maisto saugos ir gyvūnų higienos katedra; Kauno technologijos universitetas, Chemin÷s technologijos fakultetas, Maisto produktų technologijos katedra; UAB „Kauno grūdai“ laboratorija.

Darbo apimtis: 63 puslapiai, 26 lentel÷s, 25 paveikslai.

Darbo tikslas –ištirti, kuri grūdų veisl÷ ar mišinys – Ada, Širvinta, Busar bei nežinomos veisl÷s neekologinių maistinių kviečių ir nežinomos veisl÷s ekologinių maistinių kviečių ar Speltos, geriausiai tinka kokybiškos ir saugios duonos gamybai.

Ištyrus fizikinius – cheminius rodiklius nustatyta, kad didžiausiu glitimo ir bendru baltymų kiekiu pasižym÷jo Spelta (30,7 % ir 15,4 %), o mažiausiu Širvinta (17,4 % ir 10,2 %); daugiausia krakmolo rasta Busar veisl÷je (65 %), o mažiausiai – Speltoje (63,3 %). Atlikus farinografinį tyrimą nustatyta, kad didžiausiu vandens įg÷rimu pasižym÷jo Ada kviečių miltai, o mažiausiu – Spelta; tešla greičiausiai susidar÷ iš Busar, o l÷čiausiai iš nežinomos veisl÷s neekologiškų kviečių miltų, didžiausias praskydimo laipsnis nustatytas tešlos iš Širvinta, o mažiausias iš Ada grūdų miltų.

Atlikus fermentų aktyvumo tyrimus grūduose nustatyta, kad didžiausiu amilolitiniu aktyvumu pasižym÷jo neekologiškai auginti kviečių grūdai, o mažiausiu – ekologiškai auginti, didžiausias ksilanolitinis aktyvumas nustatytas Busar, o mažiausias Speltos grūdų; didžiausiu proteolitiniu aktyvumu pasižym÷jo ekologiškai augintų kviečių grūdai.

Pagal gatavų duonos gaminių kokyb÷s rodiklių tyrimo rezultatus nustatyta, kad minkštimo dr÷gnis kito ribose nuo 43,73 % iki 41,12%; didžiausio specifinio tūrio gauti m÷giniai iš Spelta ir neekologiškų kviečių miltų, o mažiausio iš Busar kviečių miltų; poringiausi m÷giniai iš Spelta grūdų miltų.

Po 60 valandų laikymo labiausiai pakito m÷ginio kepto iš ekologiškai augintų kviečių miltų struktūra, o mažiausiai – iš Ada. Jusliškai geriausiai įvertinta duona iš Spelta javų grūdų, o mažiausiai priimtinos duonos iš neekologiškai išaugintų ir Ada veisl÷s kviečių miltų. Nustatyta, kad modifikuotų dujų atmosfera yra tinkama priemon÷ kvietin÷s duonos gaminių laikymui, norint apsaugoti ją nuo mikrobiologinio gedimo.

2. LITERATŪROS APŽVALGA

2.1. Lietuvoje auginama grūdin÷ žaliava ir jos technologin÷s savyb÷s

Yra labai daug javų rūšių iš kurių svarbiausios – kviečiai, rugiai, avižos, miežiai, soros, kukurūzai ir ryžiai. Kviečiai yra populiariausia grūdin÷ kultūra, praturtinanti žmonių ir gyvūnų mitybos racioną.

Javai labai svarbus maistinis augalas, kurių grūdai turi daug žmogaus organizmui reikalingų maisto medžiagų – baltymų, angliavandenių, vitaminų, riebalų ir kt.

Kviečiai (Triticum) skirstomi į žieminus ir vasarinius. Pasaulyje paplitusios trys jų gentys – paprastieji kviečiai (Triticum aestivum L.), kietieji kviečiai (Triticum durum Desf.) ir dvigrūdžiai – Spelta kviečiai (Triticum spelta L.) (www.lt.wikipedia.org).

Pastaruoju metu suklest÷jo žieminių kviečių grūdų perdirbimo pramon÷. Anksčiau kviečiai buvo naudojami tik duonai gaminti. Šiandien kviečių veisl÷s kuriamos ne tik duonos pramonei, bet ir pašarų gamybai, krakmolo išgavimui, etilo alkoholio pramonei. Ar grūdai yra maistiniai, ar skirti pašarams, sprendžiama pagal kviečių standarte LST 1524:2003 nurodytus rodiklius: baltymų kiekį, sedimentacijos indeksą, glitimo kiekį ir kokybę, kritimo skaičių. Nepaneigiama yra tai, kad kviečiai visada buvo ir bus auginami kaip duoniniai javai (Ruzgas ir Liatukas, 2006).

Mūsų šalyje grūdiniai augalai užima didžiausią pas÷lių dalį. Lietuvos Respublikos žem÷s ūkio ministerijos duomenimis bendrosios žem÷s ūkio produkcijos struktūroje augalininkyst÷s produkcija 2007 metais sudar÷ 52,7 procentų, o iš jų grūdiniai augalai – 22,9 procentų (www.zum.lt.).

Taip pat Lietuvoje pl÷tojami ekologiniai ūkiai. 2009 metais Lietuvos ūkininkai pardav÷ 23,5 tūkstančius tonų ekologiniuose ūkiuose išaugintų kviečių, 21,3 tūkstančius tonų rugių ir 29,8 tūkstančius tonų miežių (www.vic.lt.).

Lietuvos valstybinio augalų veislių tyrimo centro duomenimis 2009 metais patvirtintos labai geras kepimo savybes turinčios kviečių veisl÷s: Širvinta, Zenta, Aron, Ada, Altos ir kt.. Taip pat išskirtos geras kepimo savybes turinčios kviečių veisl÷s: Lars, Baltimor, Cardos, Olivin, Tukan, Ellvis ir kt., bei patenkinamas kepimo savybes turinčios kviečių veisl÷s (www.avtc.lt).

Pagal kokybinius kviečių grūdų rodiklius sprendžiama, kaip bus panaudotas išaugintas derlus – duonos kepimui, kitų miltinių gaminių ruošimui, pašarams ar etilo alkoholio gamybai ir t.t. (www.zum.lt).

2.2. Kviečių sud÷tis ir savyb÷s

2.2.1. Baltymai

Baltymų kiekis ir kokyb÷ kviečiuose ir jų miltuose yra vienas pagrindinių rodiklių, sąlygojančių miltų savybes ir duonos kokybę (Finney ir kt., 1987).

Neįmanoma iškepti kokybiškos duonos, jei miltai turi mažai baltymų, tod÷l duonos gamybai naudojami 11 % ir daugiau turintys grūdai (Atwell, 2001).

Pagrindiniai kviečių baltymai – tai albuminai, globulinai, prolaminai ir gliutelinai. Albuminai ir globulinai daugiausiai susitelkę grūdų gemaluose (tai daugumos grūdų fermentų sud÷tin÷ dalis), o prolaminai ir gliutelinai – endospermoje. Jie yra patvarūs augalo atsarginiai baltymai.

Kviečių prolaminai (kviečiuose prolaminai vadinami gliadinu) ir gliutelinai vadinami glitimo baltymais (2.1 pav.). Jie brinkdami vandenyje sudaro tąsią, elastingą masę – glitimą.

2.1.pav. Glitimo baltymai (gliadinas ir gliuteninas)

Gliuteninai yra baltymų kompleksai, turintys numeruojamus polipeptidinius subvienetus, tarpusavyje susijungę tarpmolekulin÷mis disulfidin÷mis jungtimis. Gliadinai yra apvalios formos, karoliukų pavidalo ir pasiskirstę tarp siūlo formos susiraizgiusių pailgų gliuteninų. Gliadinai nuo gliuteninų skiriasi ne tik molekuline struktūra, bet ir fizikin÷mis savyb÷mis. Hidratuoti gliuteninai yra tąsi, elastinga medžiaga, o gliadinai klampus skystis. Prolaminai suteikia tešlai klampumo, o gliutelinai – elastingumo. Už vandens įg÷rimą ir brinkimą atsakingas būtent gliuteninų kompleksas. Gliadinai ir gliuteninai sudaro kviečių baltymų pagrindinę dalį ir formuoja glitimą (Zhang ir kt., 2007). Kvietinių miltų dujų

sulaikymo galia priklauso nuo glitimo kiekio ir kokyb÷s, taip pat nuo baltymus skaidančių fermentų (proteinazių) aktyvumo.

Kepimo savybes labiau įtakoja polimeriniai baltymai (gliuteninai). Jie sulaiko orą, reikalingą gerų reologinių savybių tešlai gauti (puriai ir elastingai) (Sluimer, 2007).

Hidratuojantis glitimo baltymams formuojasi pluoštin÷ jų struktūra (fibril÷s), į kurią įtraukiami kartu esantys miltų komponentai (krakmolas, lipidai) ir sulaikomi dujų burbul÷liai. Taip susiformuoja vientisa tąsi mas÷ – tešla.

Duonos gamyboje kvietiniai miltai yra populiarūs, nes juose esantys baltymai išsiskiria unikalia savybe – vandens ir miltų sąveikoje suformuoti klampią ir elastingą tešlą. Tačiau tinkamas baltymų kiekis neužtikrina geros gatavo produkto kokyb÷s. Kai kurių kviečių kepimo savyb÷s nepriklauso nuo baltymų kiekio, o jo kiekiui padid÷jus duonos kokyb÷ net suprast÷ja. Iš įvairių grūdų veislių, turinčių vienodą baltymų kiekį, gaunami skirtingi miltai, iš kurių iškepti gaminiai taip pat yra skirtingos kokyb÷s. Dažniausiai tai paaiškinama baltymų, sudarančių glitimą, kokyb÷s skirtumais (Finney ir kt., 1987).

Duonos kokybei labai reikšminga baltymų ir šlapiojo glitimo sud÷tis. Glitimas sulaiko anglies dvideginį, išsiskiriantį vykstant tešlos fermentacijai, tod÷l ji būna puresn÷, o duonos gaminiai geresn÷s struktūros ir reologinių savybių. Anglies dioksidas tešloje atsiranda d÷l mielių aktyvumo ir egzistuoja dujų burbuliukų pavidale. Tešlos viduje padid÷ja sl÷gis, o kartu ir tešlos tūris bei elastingumas. Angliarūgšt÷ yra silpna rūgštis, kuri sumažina tešlos pH, o tai slopina joje esančių fermentų, mielių bei naudojamų pagerintojų veiklą, pakeičia glitimo struktūrą ir tod÷l tešla suminkšt÷ja.

Glitimas gali būti elastingas ir tamprus (t. y. stiprus) arba trapus (t. y. silpnas). Pasteb÷ta, kad glitimo kokyb÷ dažnai būna nepatenkinama kviečių grūdų, turinčių daugiau kaip 30 % glitimo. Glitimo kiekį kviečiuose lemia veisl÷s genetika, augimo sąlygos, klimatas ir kt. veiksniai (Corke ir kt., 2006).

Viena iš aktualiausių šių dienų problemų – tai kviečių baltymų sukeliamos alergin÷s reakcijos, d÷l kurių padidintos rizikos žmonių grup÷s negali vartoti produktų, į kurių sud÷tį įeina kviečiai (Wang ir kt., 2010; Šotkovský ir kt., 2008; Hartmann ir Meisel, 2007; Pastorello ir kt., 2007).

Kviečių baltymai svarbūs ne tik duonos gamyboje. Jiems ieškomi ir nauji pritaikymo būdai. Vienas iš tokių – tai vakcinos nuo maliarijos gamyba (Tsuboi ir kt., 2008).

2.2.2. Krakmolas

Krakmolas vienas iš pagrindinių žmonių mityboje naudojamų angliavandenių, kurio maistin÷ vert÷ labai priklauso nuo jo sud÷ties ir apdorojimo būdo (Lehmann ir Robin, 2007). D÷l šių priežasčių daug eksperimentų atliekama, tiriant jo įtaką žmonių sveikatai, virškinamumą ir kt. (Ao ir kt., 2009; Freeland ir kt., 2010; Topping ir kt., 2008; Ian Brown, 2009; Anson ir kt., 2010).

Krakmolas kviečių grūduose yra pagrindinis komponentas, kuris sudarytas iš dviejų skirtingų polimerų – linijinio junginio amiloz÷s ir šakoto – amilopektino. Kviečių krakmole yra apie 23 % amiloz÷s ir 73 % amilopektino. Krakmolo molekul÷s randamos granulių pavidalo ir kristalin÷s struktūros.

Miltuose būna ne tik sveikų, bet ir malimo metu pažeistų krakmolo granulių (2.2. pav.). Jų savyb÷s šiek tiek skiriasi. Toks krakmolas daug greičiau skaldomas veikiant fermentams. Veikiant amilazei atpalaiduojama maltoz÷, kuri toliau gali būti naudojama anglies dioksido gamybai, kuris lemia tešlos tūrio padid÷jimą.

a b

2.2. pav. Mikroskopinis krakmolo granulių vaizdas (a – nepažeistų, b – pažeistų)

Labiausiai pažeistas krakmolas įtakoja vandens absorbciją. Jei malimo metu pažeisto krakmolo kiekis padid÷ja 1 %, tai jo vandens absorbcija taip pat padid÷ja 1 %. Maišant tešlą iš miltų, kuriuose yra daugaiu kaip 10 % pažeistų krakmolo granulių, gauname lipnios konsistencijos tešlą, kurią sunku formuoti, gaminiai gaunami mažesnio santykinio tūrio.

Granulių struktūra įtakoja krakmolo funkcines savybes duonos kepimo technologinio proceso metu. Kambario temperatūroje krakmolo granul÷s yra kietos, sunkiai veikiamos fermentų, sugeria iki 40 % vandens (nuo savo svorio).

Duonos kepimo metu, minkštimui pasiekus 54 – 630 C temperatūrą, krakmolo granul÷s brinksta – sugeria vandenį, tešla pradeda kilti. Granul÷s praranda stikliškumą ir tampa amorfin÷s būsenos. Jų struktūra suyra ir išteka amiloz÷. Tačiau kepimo metu išbrinkusio krakmolo struktūrą gali suardyti ir amilaz÷, kuri inaktyvuojasi 750 C temperatūroje, o krakmolo brinkimo (gelio susidarymo) temperatūra 54 – 630 C. Tinklin÷ krakmolo gelio struktūra lemia duonos minkštimo formavimąsi. Esant per daug aktyviai amilazių veiklai, gatavų gaminių reologin÷s savyb÷s gaunamos prastos – minkštimas lipnus, nepastovios struktūros.

Krakmolas labai svarbus ir duonos žied÷jimo procesui. Duonai v÷stant krakmolo molekul÷s pradeda agreguotis (vyksta krakmolo retrogradacijos procesas), tod÷l laikoma duona kiet÷ja. Gaminiams žied÷jant kristalizuojasi amilopektino molekul÷s, o amiloz÷s įtaka duonos struktūros pokyčiams laikant nenustatyta (Sluimer, 2007; Abdel–Aal El– Sayed ir kt., 2009).

2.3. Spelta grūdai

Spelta (lot. Triticum spelta) – vieni seniausių grūdinių augalų, kurie buvo žinomi jau akmens amžiuje. Iki šiol Spelta buvo auginama tik kai kuriose vietov÷se, bet geriau išnagrin÷jus šio grūdo savybes Spelta auginami plotai vis did÷ja. Lietuvoje dar nesenai apie juos nieko negird÷ta. Tačiau dabar susidom÷jimas Spelta auga ir ši veisl÷ auginama Lietuvoje.

Europoje didžiausi Speltos auginimo centrai yra Vokietijoje, Šveicarijoje ir Austrijoje. Austrijoje auginama apie 3000 ha. Dauguma Spelta kviečių šioje šalyje auginama ekologiškuose ūkiuose. Vokietijoje auginama apie 10000 ha Spelta kviečių. Didžiausi Danijos malūnai taip pat suinteresuoti perdirbti kuo daugiau šių vertingų grūdų (Bojnanska ir Frančakova, 2002).

2.3.1. Fiziologin÷s Spelta savyb÷s

Spelta (lot. Triticum spelta) arba kitaip dar – dinkeliai, priskiriami lukštinių kviečių grupei. D÷l didelio atsparumo žiemą ir mažo reiklumo augimo sąlygoms, dinkeliai yra

perspektyvūs ekologin÷je žemdirbyst÷je – nustatyta, kad Spelta yra atspari net radioaktyviam ar cheminiam aplinkos užterštumui ir mažiau palankiomis sąlygomis pralenkia net kviečius. Tai n÷ra dirvai, trąšoms ar aplinkos sąlygoms labai reiklūs grūdai, kurių auginimo technologiniai procesai beveik nesiskiria nuo paprastųjų kviečių, kurie auga ir kalnuotose vietov÷se bei neturtinguose dirvožemiuose.

Šių grūdų paviršius yra padengtas žiedažvyniais, kurie apsaugo grūdą nuo ligų, kenk÷jų ir dr÷gm÷s praradimo. Spelta varpos yra ilgos, o varpel÷je yra po du grūdus (2.3. pav.). Spelta grūdai labai tvirtai laikosi varpučių lukštuose, tod÷l perdirb÷jai naudoja papildomą įrangą žvynų atskyrimui (Bojnanska ir Frančakova, 2002).

2.3. pav. Spelta grūdai (UAB „Ustukių malūnas“ technin÷ informacija)

Speltos grūdai pasižymi specifine skaidulinių medžiagų sud÷timi, sveikatą gerinančių cheminių junginių gausa, t.y. fenolinių junginių, kurie turi antioksidacinių savybių (Verma ir kt., 2008; Escarnot ir kt., 2010). D÷l šių priežasčių, siekiant įtraukti į žmonių kasdienio vartojimo racioną produktus iš Speltos grūdų, mokslininkai prad÷jo tyrimus duonos gamybos iš Spelta grūdų srityje (Wilson ir kt., 2008).

2.3.2. Speltos paplitimas ir panaudojimas

Spelta grūdai naudojami kepti duonai, bandel÷ms bei sausiems produktams gaminti. Spelta taip pat labai tinka dietinei mitybai bei mažiems vaikams. Įrodyta, kad gaminių iš Speltos miltų chemin÷ sud÷tis prilygsta motinos pienui. Kalbant apie sergančius celiakija (alergija kviečių glitimui) sunku pasakyti, ar iš tikrųjų geriausia išeitis būtų maistui naudoti

produktus, pagamintus iš Spelta grūdų. Egzistuoja labai prieštaringos nuomon÷s. Mokslin÷je literatūroje teigiama, kad Speltoje esantis glitimas yra kitokios struktūros ir produktai iš Speltos yra tinkami glitimo netoleruojantiems žmon÷ms. (Pitchford, 2002). O kitame literatūros šaltinyje susiduriame su priešinga nuomone – Spelta turi glitimo kaip ir visi kiti kviečiai, o tie, kurių organizmas netoleruoja šio baltymo netur÷tų valgyti maisto, kuriame yra Speltos (Dumke, 2007).

2.3.3. Speltos chemin÷ sud÷tis ir technologin÷s savyb÷s

Spelta kviečių grūdų chemin÷ sud÷tis skiriasi nuo kitų kviečių veislių. Šios veisl÷s grūdai chemine sud÷timi artimesni kietiesiems kviečiams. Speltos grūduose yra daug žmogaus organizmui reikalingų angliavandenių (61 %), baltymų (16 –17 %), riebalų ( apie 2 %), polinesočiųjų riebalų rūgščių, kurių pats žmogaus organizmas nesintetina, ir mineralinių medžiagų (magnio, kalio, kalcio, geležies, cinko, mangano) bei B grup÷s vitaminų (Bojnanska ir Frančakova, 2002). Vitaminai Speltos grūduose pasiskirstę ne tik grūdo apvalkale, bet visuose grūdo sluoksniuose, tod÷l visos maistingos medžiagos išlieka net smulkaus malimo metu (Sevastita ir Tofana, 2008; Bojnanska ir Frančakova, 2002).

Vitaminų B3 Speltoje yra net 50 % daugiau nei kviečiuose. Taip pat daugiau ir B1 bei

B2, geležies, magnio, mangano ir kalio, lyginant su kviečiais. Speltoje yra net 30 % daugiau

baltymų nei kviečiuose.

2007 metų duomenimis, ištirtuose Spelta grūduose daug (mg/100g) nepakeičiamųjų amino rūgščių, reikalingų gerai žmogaus būklei bei viso organizmo funkcionavimui: cistino – 1,35; leucino – 9; izoleucino – 5,6; lizino – 2,75; metionino – 4,0; fenilalanino – 7,0; triptofano – 1,8; valino – 5,8; treonino – 5,6. Palyginimui, nustatyti ir amino rūgščių kiekiai kviečiuose (mg/100g): cistino – 1,10; leucino – 6; izoleucino – 4, 4; lizino – 2,90; metionino – 2,4; fenilalanino – 5,0; triptofano – 1,2; valino – 4,2; treonino – 5,5.

Tiek kviečiuose, tiek Speltoje yra panašus kiekis cistino, treonino ir lizino. Speltoje daugiau izoleucino, leucino, metionino, fenilalanino, triptofano ir valino (Kohajdova ir Karovičova, 2008; Gomez–Becerra ir kt., 2010; Escarnot ir kt., 2010).

Duona, kepama iš Spelta miltų, pasižymi specifin÷mis juslin÷mis savyb÷mis: turi savitą originaliai pikantišką riešutų skonį, ilgiau išsilaiko šviežia, o iškeptas gaminys yra didesnio santykinio tūrio ir puikių reologinių savybių. Duona iš tokių miltų gerai kepa, yra šviesesnio minkštimo (Sevastita ir kt. 2008).

Triticum spelta L. glitimo kokyb÷ yra geresn÷ nei Triticum aestivum L., tod÷l Spelta

grūdų miltus siūloma naudoti maišant su kitais miltais kaip priedą (Bojnanska ir Frančakova, 2002).

2.4. Grūdų fermentai

Visi fermentai, esantys grūduose, yra baltymai, tod÷l jiems būdingos baltymų savyb÷s t.y. denatūruojami (veikiant pH, temperatūrai ir kt. veiksniams) praranda aktyvumą. Fermentai yra labai specifiški tiek katalizuojamos reakcijos, tiek substrato, dalyvaujančio reakcijoje, atžvilgiu. Kiekvienas fermentas katalizuoja kokią nors vieną arba keletą panašių cheminių reakcijų.

Fermentus grūduose sintetina patys augalai. Užaugę ir subrendę grūdai, fermentų veiklos pasekoje, tampa energijos šaltiniu žmon÷ms ir gyvūnams. Taip pat fermentai ir jų kompleksai yra labai svarbūs perdirbant grūdinę žaliavą ir gaminant produktus. Ypač svarbu žinoti fermentų kokybinę ir kiekybinę sud÷tį žaliavoje, skirtoje duonos gamybai (Carver, 2009).

2.4.1. Amilolitiniai fermentai

Amilaz÷s – technologiškai svarbiausi fermentai kviečiuose ir kvietiniuose miltuose. Jiems priskiriama α – amilaz÷ ir β – amilaz÷. Šių fermentų yra visuose javų grūduose.

α – amilaz÷ yra endofermentas, skaldantis α glikozidinius ryšius bet kurioje grandin÷s dalyje. α – amilaz÷ katalizuoja polisacharidų vidinių 1,4 – glikozidinių jungčių hidrolizę krakmole. Jam veikiant amiloz÷ visiškai suhidrolizuojama iki maltoz÷s, o amilopektinas iki 2,6 – gliukoz÷s vienetų, oligosacharidų ir trupučio gliukoz÷s. Taigi krakmolas, kaip amiloz÷s ir amilopektino mišinys, paverčiamas dekstrinų, oligosacharidų, maltoz÷s ir gliukoz÷s mišiniu.

β – amilaz÷ yra egzofermentas, kuris nuo redukuojančio glikozidin÷s grandin÷s galo palaipsniui atskelia maltoz÷s vienetus. Prie 1,6 – glikozidinio ryšio, kur grandin÷ šakojasi, jis nustoja veikti. Kadangi šių ryšių α – amilaz÷ taip pat neskaldo, abiems fermentams veikiant kartu lieka junginys, vadinamas liekamuoju dekstrinu.

β – amilaz÷ technologiškai svarbi duonos pramon÷je, nes krakmolą paverčia fermentuojamu disacharidu – maltoze.

Žalias nepažeistas krakmolas nejautrus β – amilaz÷s veikimui, o α – amilaz÷ gali atakuoti ir sveikus krakmolo grūdelius, tod÷l jo hidroliz÷s reakcija vyksta l÷tai. Pažeistus krakmolo grūdelius abi amilaz÷s veikia lengvai, o tai yra labai svarbu kepant duoną.

Fermentas α – amilaz÷ reikalingas cukrų skaidymui fermentacijos metu. Be to, α – amilaz÷ veikia krakmolą ir jo funkcines savybes. Miltų ir duonos pramon÷je kartais net pageidautina, kad α – amilaz÷s būtų mažiau, nes prid÷jus grybin÷s kilm÷s amilaz÷s tešla kepimo metu tampa stabilesn÷. D÷l šios priežasties duonos pramon÷je daugiau toleruojamos bakterin÷s kultūros.

Kepant duoną kartais atsitinka taip, kad duona arba labai iškyla, arba kepalo tūris žymiai sumaž÷ja (Cauvain ir Young, 2003).

Kai α – amilaz÷ yra labai aktyvi, miltai silpnai absorbuoja vandenį, tešla praranda stabilumą, tod÷l gatavas produktas neišlaiko formos ir pasižymi prastomis reologin÷mis savyb÷mis (minkštimas dr÷gnas, neelastingas, lipnus). Kai α – amilaz÷ neaktyvi, tešla l÷čiau kyla, duona gaunama mažesnio santykinio tūrio, sauso minkštimo, plutel÷ blyškios spalvos, gaminys greičiau žied÷ja. Tod÷l geriausiai, kad α – amilaz÷s aktyvumas būtų optimalus, nes tuomet duonos minkštimas gaunamas geros kokyb÷s.

Nustatyta, kad β – amilaz÷ inaktyvuojma žemesn÷je temperatūroje, tod÷l aukštoje temperatūroje aktyvi lieka α – amilaz÷. D÷l jos aktyvumo susidaro didel÷s molekulin÷s mas÷s hidroliz÷s produktai – dekstrinai, kurių poveikyje kepinių viduje atsiranda lipnūs trupiniai, pastebimi tik gaminį prapjovus. Siekiant išvengti tokių problemų dažnai naudojamas mažesnis mielių kiekis arba pridedama įvairių cheminių medžiagų (www.perten.com.)

2.4.2. Proteolitiniai fermentai

Kviečiuose esančių proteolitinių fermentų yra daug ir jie išsiskiria tik jiems būdingomis savyb÷mis. Proteolitiniams fermentams priklauso proteaz÷s, kurios katalizuoja proteinų peptidinių ryšių hidrolizę ir iš peptidin÷s grandin÷s atskelia amino rūgštis.

Grūduose yra dviejų rūšių peptidaz÷s: endopeptidaz÷s ir egzopeptidaz÷s. Endopeptidaz÷s veikia disulfidinį ryšį (S – S –) ir lemia tešlos elastingumą. Egzopeptidaz÷s

atskelia amino rūgštis (fenilalaniną, leuciną) ir atlieka svarbų vaidmenį formuojantis duonos skoniui, aromatui ir spalvai (Corke ir kt., 2006).

Proteinaz÷s suskaldo baltymus per CO – NH ryšį į mažesnius vienetus: polipeptidus ar peptidus, kurie fermento peptidaz÷s yra hidrolizuojami iki amino rūgščių.

Proteolitiniai fermentai suminkština tešlą, optimizuoja tešlos maišymo procesą, padidina tešlos tąsumą, rišlumą, išlaisvina β – amilazę, tačiau nuo to visas duonos gamybos procesas nesutrump÷ja.

Per didelis proteolitinis fermentų aktyvumas gali įtakoti glitimo struktūros suirimą, d÷l kurio tešla tampa silpna, „nepaklusnia“, o iškepta duona yra prastos kokyb÷s (Whitehurst ir Oort, 2009).

Pastaruoju metu atliekami tyrimai ir proteolitiniai fermentai į kviečių produktus dedami papildomai, siekiant suardyti glitimo ir kitų alergijas sukeliančių baltymų kviečiuose struktūrą ir taip sukurti gaminius, kuriems nebūtų alergiški celiakija sergantys žmon÷s (Stenman ir kt., 2009).

2.4.3. Ksilanolitiniai fermentai

Ksilanaz÷s – tai hidrolitiniai fermentai, kurie skaldo glikozidizniais ryšiais į polisacharidinę grandinę sujungtus ksilanus. Ksilanaz÷ katalizuoja polisacharidų 1,4 – glikozidinių jungčių hidrolizę susidarant ksilozei, kuri toliau mikroorganizmų naudojama fermentacijos procesui.

Ksilanaz÷ intensyvina technologinį gamybos procesą ir lemia kepinio kokybę: didina duonos tūrį, gerina minštimo savybes, l÷tina duonos žied÷jimą. Nustatyta, kad ksilanaz÷ apie 11 % sumažina vandens absorbciją ir 28,5 % padidina tešlos rišlumą. Duona, iškepta iš miltų, turinčių pakankamą ksilanaz÷s kiekį, išlaiko didesnį dr÷gnį, įgauna geresnį skonį ir aromatą. Optimalus ksilanaz÷s kiekis pagerina tešlos maišymą, stabilumą.

Ksilanazių poveikis priklauso nuo substrato specifiškumo, veikimo mechanizmo, sąveikos su inhibitoriais ir kinetinio paj÷gumo.

Nustatyta, kad kviečių ksilanazių optimali veikimo temperatūra yra 50 0C, pH 6. Esant optimaliam pH ir temperatūrai, ksilanaz÷ užtikrina geresnes tešlos reologines savybes ir gatavo kepinio kokybę. Duonos tūris ir akytumas padid÷ja 8 – 13,5 %, minkštimo kietumas sumaž÷ja 15 – 24 %. Tyrimų duomenimis ksilanaz÷s gali būti efektyvūs kvietin÷s duonos žied÷jimo inhibitoriai (Collins ir kt., 2005; Jiang ir kt., 2010 ).

3. DARBO METODIKA

3.1. Pagrindin÷s tyrimų kryptys ir jų pagrindimas

Pirmajame šio darbo etape, buvo atliktas skirtingų kviečių veislių ir Speltos technologinių savybių bei fermentinio aktyvumo palyginamasis įvertinimas.

Antrame etape – iš tirtų kviečių veislių ir Speltos buvo pagaminti duonos m÷giniai ir nustatyti jų pagrindiniai kokyb÷s rodikliai: mikštimo dr÷gnis, santykinis tūris, poringumas, svoris. Taip pat ištirtos duonos reologin÷s savyb÷s ir jų kitimas po 12; 36 ir 60 valandų bei atlikta gaminių juslin÷ analiz÷.

Atlikus šiuos kompleksinius tyrimus įvertinta, kuri iš tirtų kviečių veislių geriausiai tinka duonos gamybai. Pagrindiniai tyrimų etapai pateikti paveiksle (3.1 pav.).

Javų grūdų m÷giniai

Skirtingų javų grūdų miltų technologinių savybių įvertinimas

Skirtingų javų grūdų fermentinio aktyvumo

įvertinimas

Javų grūdų kokyb÷s rodiklių nustatymas (baltymai, dr÷gnis, glitimas, sedimentacijos indeksas, krakmolo kiekis)

Javų grūdų m÷giniai Miltų gamyba

Miltų kokyb÷s rodiklių nustatymas

Duonos gamyba vienfaziu būdu automatin÷se duonkep÷se

Reglamentuoti LST gaminių tyrimai (dr÷gnis,

poringumas, santykinis tūris) Gatavų duonos gaminių juslin÷ analiz÷ Žied÷jimo tyrimas mechaniniu tekstūrografu ir akustiniu spektrometru 3.1 pav. Pagrindiniai tyrimų etapai

3.2. Tyrimų objektai ir metodai

3.2.1. Grūdai

Šiame darbe eksperimentas buvo atliktas su 2008 metų derliaus skirtingų veislių kviečių grūdais, gautais iš Lietuvos Žem÷s ūkio universiteto bandomojo ūkio:

1. Ada; 2. Širvinta; 3. Busar

Taip pat išanalizuoti 2008 metų derliaus grūdai, gauti išUAB „Ustukių malūnas“: 4. Spelta;

Nežinomos veisl÷s grūdai:

5. Ekologiškai išauginti kviečiai; 6. Neekologiškai išauginti kviečiai.

3.2.2. Kviečių analiz÷s metodai

3.2.2.1. Miltų gamyba laboratoriniu būdu

Prieš malimą grūdai buvo dr÷kinami 17 valandų, apipurškiant distiliuotu vandeniu. Vandens kiekis, reikalingas kiekvienai konkrečiai javų veislei ir Speltai, buvo apskaičiuotas pagal žinyną (1 priedas) ir pateiktas 3.1. (a) lentel÷je (UAB „Kauno grūdai“ technin÷ informacija).

3.1. (a) lentel÷. Vandens kiekis, reikalingas kviečių dr÷kinimui

Kviečių veisl÷ Vandens kiekis, reikalingas 1 kg kviečių sudr÷kinti (ml)

Ada 18,7

Širvinta 25,7

Busar 23,5

Spelta (ekologiški) 23,5

Nežinomos veisl÷s

Ekologiški kviečių grūdai 11,8

Neekologiški kviečių

Malimas buvo vykdytas specialiu malūnu „BRABENDER DUISBURG QUADRUMAT

JUNIOR“, kuriuo galima atskirti s÷lenas ir pagaminti aukščiausios rūšies miltus (3.2 pav.).

Malūno techniniai duomenys pateikti 3.1. (b) lentel÷je.

a) b)

3.2. pav. Laboratorinio malūno aukščiausios rūšies miltams gaminti schema (a) ir nuotrauka (b)

3.1. (b) lentel÷. Malūno techniniai duomenys

Malūno pavadinimas BRABENDER DUISBURG QUADRUMAT

JUNIOR

Modelis FL 1/4

Numeris 36818894

Matmenys, mm 520 x 615 x 700

Sieto dydis, mm 919

Didžiausias leistinas malamų m÷ginių dr÷gnis, % Minkštiems kviečiams 15 -16 Kietiems kviečiams 16 - 17 Produkcijos išeiga, % 65 - 70 Peleningumas, % 0,5 – 0,7 Bunkerio talpa, g 500

Malimo greitis, g/min 500/5

Svoris (neto), kg Svoris (bruto), kg

69 105

3.2.2.2. Kviečių baltymų, dr÷gnio, peleningumo ir glitimo tyrimo metodika

Kviečių grūdų ir Speltos baltymų kiekis, dr÷gnis, peleningumas ir glitimo kiekis buvo nustatyti UAB „Kauno grūdai“ malūno laboratorijoje infraraudonosios spinduliuot÷s spektroskopijos metodu, naudojant analaizerį „FOSS INFRATEC 1275“. Šis prietaisas yra vienas naujausių bei tobuliausių prietaisų, kuriuo per kelias minutes galima tiksliai nustatyti grūdų dr÷gnį, sedimentacijos rodiklį, baltymų, krakmolo ir glitimo kiekius. Prietaisas ne tik palengvina bei pagreitina grūdų kokyb÷s nustatymą, bet ir padeda išvengti paklaidų, kurias gali įtakoti „žmogiškasis faktorius“. Rodiklių nustatymas atliktas 3 kartus, apskaičiuoti nustatytų kokyb÷s rodiklių parametrų vidurkiai.

3.2.2.3. Farinografinis tyrimas

Kviečių kokyb÷ buvo įvertinta pagal maltų kviečių tešlos struktūrines mechanines savybes. Jų nustatymui naudotas farinografas, kuris suteikia informacijos apie miltų geb÷jimą įgerti vandenį (3.3. pav.). Farinografas reglamentuotas standartu ISO 5530 _— 1:2004 „Kvietiniai miltai. Tešlos fizikin÷s charakteristikos. 1 dalis. Vandens absorbcijos ir reologinių savybių nustatymas naudojant farinografą“. Šiame standarte aprašomas miltų vandens absorbcijos ir reologinių savybių nustatymo, naudojant „BRABENDER“ farinografą, metodas. Metodas tinka kvietiniams miltams, kurie gaunami smulkinant

Triticum aestivum L. grūdus.

Farinografu išmatuojama ir užrašoma iš miltų ir vandens gautos tešlos konsistencija, jos susidarymas ir formavimasis tolesnio maišymo metu. Nustatytos vert÷s didžiausia tešlos konsistencija pasiekiama keičiant įpilamo vandens kiekį. Tinkamas vandens kiekis, kuris vadinamas vandens absorbcija, naudojamas visai tešlos kreivei užrašyti (miltuose dr÷gnis nustatomas ISO 712:2010 aprašytu metodu). Pagal jos ypatybes sprendžiama apie miltų reologines savybes (stiprumą).

a) b)

3.3. pav. a) farinografas „BRABENDER FARINOGRAPH – E“, b) farinografo ment÷s

Farinografo vandens absorbcija. Kai didžiausia tešlos konsistencija yra nuo 480 FV

iki 520 FV, 500 FV konsistencijai pasiekti reikalingas vandens kiekis VC mililitrais

apskaičiuojamas pagal formulę, kai naudojama 300 g talpos miltų maišykl÷:

(

)

čia: V – įpiltas vandens kiekis mililitrais; C – didžiausia konsistencija farinografo vienetais.

Didžiausia konsistencija − kreiv÷s viršutinio ir apatinio kontūrų didžiausių aukščių aritmetinio vidurkio vert÷.

Pagal farinografo gamintojų nurodymus, 20 FV skirtumas atitinka įpilto vandens kiekio 0,5 % skirtumą.

Skaičiavimams naudojamas dviejų VC tyrimų rezultatų vidurkis, jei skirtumas tarp jų

neviršija 2,5 ml (naudojant 300 g talpos miltų maišyklę). Farinografo vandens absorbcija (FVA), išreikšta mililitrais 100 g 14 % dr÷gnio miltų, lygi:

3 300 − + =V m FVA C _;

čia: VC – patikslinto vandens kiekio, atitinkančio didžiausią 500 FV konsistenciją,

Tešlos susidarymo trukm÷ – laikas nuo vandens įpylimo pradžios iki kreiv÷s taško tuojau pat prieš pastebimus pirmuosius konsistencijos susilpn÷jimo požymius.

Tešlos susidarymo trukm÷ pateikiama kaip dviejų tyrimų rezultatas, išreikštas 0,5 min tikslumu. Dviejų tyrimų skirtumas neturi viršyti 1 min, kai tešlos susidarymo trukm÷ mažiau kaip 4 min, arba 25 % rezultatų vidurkio, kai tešla susidaro per ilgesnį laiką.

Tešlos stabilumas – laikas minut÷mis, atitinkantis atstumą laiko ašyje nuo taško, kai kreiv÷s viršutinis kontūras pirmą kartą kerta 500 FV liniją, iki taško, kai kreiv÷s viršutinis kontūras jai leidžiantis antrą kartą kerta 500 FV liniją. Rezultatas pateikiamas 0,5 min tikslumu. Šis rodiklis iš esm÷s parodo, kad miltai tinka maišymui.

Tuo atveju, kai didžiausia konsistencija nesutampa su 500 FV linija, kirtimo taškai atskaitomi pagal didžiausios konsistencijos liniją.

Tešlos praskydimo laipsnis – tešlos konsistencijos pokytis farinografo vienetais per 12 min nuo tešlos susidarymo momento. Jis atitinka skirtumą konsistencijos ašyje tarp kreiv÷s centro aukščių tešlos susidarymo momentu ir pra÷jus nuo jo 12 min.

Ataskaitoje praskydimo laipsnis pateikiamas kaip dviejų tyrimų rezultatas, išreikštas 5 FV tikslumu. Dviejų tyrimų skirtumas neturi viršyti 20 FV, kai praskydimo laipsnis mažiau kaip 100 FV, arba 20 % rezultatų vidurkio, esant didesn÷ms vert÷ms.

Kokyb÷s skaičius – atstumas laiko ašyje, išreikštas milimetrais, nuo vandens įpylimo į miltus iki taško, kuriame kreiv÷s centro aukštis, lyginant su jos aukščiu tešlos susidarymo momentu, sumaž÷ja 30 FV.

Ataskaitoje kokyb÷s skaičius pateikiamas kartu su stabilumu ir praskydimo laipsniu arba vietoje jų. Naudojant kokyb÷s skaičių vietoj stabilumo ir praskydimo laipsnio, galima sutrumpinti bendrą tešlos maišymo trukmę, ypač tuo atveju, kai tešla ruošiama iš silpnų miltų. Nustatyta tampri koreliacija tarp kokyb÷s skaičiaus ir stabilumo bei praskydimo

laipsnio(LST ISO 5530 _—1:2004, LST ISO 712:2010, LST ISO 712:2010, UAB „Kauno

grūdai“ technin÷ informacija).

3.2.2.4. Fermentinių aktyvumų nustatymo metodika

Amilolitinio fermentų aktyvumo nustatymas

Šio metodo esm÷ – tam tikras fermentų kiekis, 37 0C temperatūroje per 10 min

Analizuoti kviečių grūdai ir Speltos grūdai buvo sumalti į rupius miltus, naudojant laboratorinį malūną „MIAG Braunschweig“. Po to, pasverta po 5 g kiekvienos rūšies miltų

ir jie užpilti 50 ml distiliuoto H2O. Gautas turinys išmaišytas stikline lazdele, nufiltruotas.

Toliau analizei naudojamas filtratas.

Į šešis m÷gintuv÷lius įpilame po 5 ml krakmolo tirpalo ir 10 min išlaikome 30 0C

vandens vonioje „MEMMERT WB – 07“. Po to į m÷gintuv÷lius įpilame po 5 ml filtrato ir

v÷l inkubuojame 10 min 30 0Cvandens vonel÷je. Į pakaitintus m÷gintuv÷lius dar įpilame po

5 ml distiliuoto H2O.

Iš kiekvieno m÷gintuv÷lio turinio imame po 5 ml ir sumaišome su 50 ml jodido tirpalo (Standartinio jodido tirpalo paruošimas: 0,5 g jodido ir 5 g KJ ištirpinami 50 ml distiliuoto

H2O. Tirpalas išmaišomas naudojant magnetinę maišyklę „MSH Basic“ ir praskiedžiamas

iki 200 ml distiliuotu H2O. Jodido tirpalo paruošimas: matavimo kolboje praskiedžiame 2

ml standartinio jodido tirpalo su 0,5 M HCl iki 100 ml).

Gautą tirpalą pilame į spetrofotometro kiuvetę. Kiekvieno m÷ginio absorbciją matuojame 4 kartus, kai λ= 670 nm. Analogiškai matuojame pasiruoštą tuščią m÷ginį (nepilant tiriamų miltų filtrato). Apskaičiuojami nustatytų absorbcijų vidurkiai.

Spektrofotometriniam tyrimui, naudotas spektrofotometras „GENESYS 10 UV“ (spektrin÷s linijos plotis 5 nm; bangos ilgio nustatymo tikslumas ± 1,0 nm; atsikartojamumas ± 0,5 nm).

Hidrolizuoto krakmolo mas÷ (g) apskaičiuojama pagal formulę: 1 , 0 1 2 1 + _⋅ = D D D m ;

D1 – kontrolinio m÷ginio absorbcija;

D2 – tiriamo m÷ginio absorbcija;

0,1 – krakmolo kiekis bandinyje.

Amilolitinis aktyvumas apskaičiuojamas pagal formulę:

g AV m m AA 5,885 0,001671 1000, / 1 ⋅ + ⋅ =

m – hidrolizuoto krakmolo mas÷; m1 – fermento mas÷ 5 ml fermento tirpalo (0,5 g),

Ksilanolitinio fermentų aktyvumo nustatymas

Fermentų aktyvumo nustatymui taikytas metodas, naudojant 3,5 – dinitrosalicilo rūgštį.

Šio metodo esm÷ ta, kad veikiant ksilanazei, vyksta ksilano hidroliz÷ ir susidaro ksiloz÷, kuri su 3,5 – dinitrosalicilo rūgštimi stipriai šarmin÷je aplinkoje sudaro spalvotus junginius. Gauto spalvoto tirpalo absorbcija matuojama 4 kartus, kai λ=540 nm. Apskaičiuojamas rezultatų vidurkis.

Vienas fermentinio aktyvumo vienetas U apibūdinamas fermentų kiekiu išlaisvinančiu 1 µmol ksiloz÷s per minutę.

Analizuoti kviečių grūdai ir Speltos grūdai sumalami į rupius miltus naudojant laboratorinį malūną. Pasisveriame po 5 g kiekvienos rūšies miltų, kurie užpilti 50 ml acetatiniu buferiu (acetatinis buferis (0,1 M; pH=4,5) paruoštas ledinę acto rūgštį (5,76 ml)

ir natrio acetatą (13,6 g) ištirpinus 1 litre distiliuoto H2O ir sureguliavus tirpalo pH iki 4,5).

Gautas mišinys nufiltruojamas pro filtro popierių, prieš tai turinį išmaišius stikline lazdele. Tolesnei analizei naudojamas gautas filtratas.

Į m÷gintuv÷lį pilame 0,4 ml filtrato, 0,15 ml acetatinio buferio ir 0,1 ml ksilano tirpalo (ksilano tirpalas ruoštas: beržo ksilaną (0,5 g) ištirpinant 0,1 M natrio acetato buferyje (100

ml; pH = 4,5; 50 0C)).

Taip užpildome 6 m÷gintuv÷lius, kiekvienai tiriamųjų miltų rūšiai. M÷gintuv÷lius 1

valandai dedame į inkubatorių „INCUCENTER 1C- 400 “, kuriame yra 0 0C temperatūra.

Tuo tarpu pasiruošiame 12 tuščių m÷gintuv÷lių. Į 6 m÷gintuv÷lis įpilame po 0,5 ml DNS reagento (DNS reagento paruošimas: 3,5 – dinitrosalicilo rūgštis (1 g) ir natrio – kalio tartratas (30 g) ištirpinami 100 ml 0,4 M NaOH) ir po 0,5 ml iš inkubatoriaus išimtų m÷gintuv÷lių turinio. Taip pasiruošiame 2 ekvivalentiškas m÷ginių grupes (12 m÷gintuv÷lių

t.y. kiekvienos rūšies miltams po 2 m÷ginius). M÷gintuv÷liai 5 min kaitinami 100 0C

temperatūros vandens vonioje. Į pakaitintus m÷gintuv÷lius įpilame po 10 ml distiliuoto H2O.

Ksilanolitinis aktyvumas apskaičiuojamas pagal formulę: g KV m t s b V A PF a U 16,67, / ⋅ ∆ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ∆ ⋅ ⋅ =

a – reakcijos mišinio tūris, ml;

b – kviečių ekstrakto kiekis reakcijos mišinyje (ml); s – ksiloz÷s standartin÷s ties÷s polinkis (ml/µmol); PF– praskiedimo faktorius;

proteaz÷ ∆t – reakcijos trukm÷, min;

m – grūdų mas÷ naudota ekstraktui paruošti (g); V – grūdų ekstrakto tūris (ml);

∆A – absorbcijos pokytis;

16,67 – koeficientas (1U = 16,67 KV);

KV/g _— ksilanolitinio aktyvumo vienetai grame.

Ruošiama standartin÷ kreiv÷, kuriai gaminami tirpalai. Jų sud÷tis aprašyta 3.2 lentel÷je.

3.2. lentel÷. Tuščiojo m÷ginio ir standartinių tirpalų sud÷tis

Reagentai Tuščiasis

m÷ginys Stand. 1 Stand. 2 Stand. 3 Stand. 4 Stand. 5

Ksiloz÷s tirpalas, ml 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 DNS reagentas, ml 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Acetatinis buferis, ml 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 H2O, ml 10 10 10 10 10 10

Paruoštiems standartiniams tirpalams ir tuščiajam m÷giniui spektrofotometru išmatuojama absorbcija, kai bangos ilgis λ=540 nm. Matavimai atliekami 4 kartus (Gebruers ir kt., 2010).

Proteolitinio fermentų aktyvumo nustatymas

Šio metodo esm÷ yra ta, kad kazeiną veikiant proteaz÷ms susidaro amino rūgštys:

kazeinas + H2O → amino rūgštys

Prieš tyrimą kviečių grūdai ir Speltos grūdai buvo sumalti į rupius miltus naudojant laboratorinį malūną. Kiekvienos rūšies miltų pasveriama po 5 g ir jie užpilami 50 ml reagento F (Reagento F paruošimas: 0,01 M natrio acetato buferinis tirpalas sumaišomas su 0,05 M kalcio acetato tirpalu (pH=7,5)). Turinys išmaišomas stikline lazdele ir nufiltruojamas. Gaunamas filtratas (I).

Po to į 6 tuščius m÷gintuv÷lius įpilama po 5 ml 0,65 % kazeino tirpalo. M÷gintuv÷liai

10 minučių laikomi 37 0 C temperatūroje termostate. Į pakaitintus m÷gintuv÷lius su kazeino

tirpalu įpilama po 1 ml jau pasiruošto filtrato (proteazių tirpalo) ir v÷l 10 minučių

po 5 ml reagento TCA (trichloroacto rūgšties) ir v÷l 30 minučių 37 0C temperatūroje inkubuojama termostate.

Tada kiekvieno m÷gintuv÷lio turinys išmaišomas stikline lazdele ir nufiltruojamas. Gaunamas filtratas (II).

Pasiruošiame 12 m÷gintuv÷lių (kiekvienos rūšies miltams po 2). Į 6 m÷gintuv÷lius susipilstome atitinkamus kiekius reagentų (3.3. lentel÷).

3.3. lentel÷. Reagentai ir jų kiekiai, naudoti analizei

Reagentai Reagento kiekis, ml

Filtratas (II)

Na2CO3

Reagentas F–C, ruoštas 10 ml folinio fenolio

reagento praskiedžiant su 40 ml distiliuoto H2O

2 5 1

Į likusius 6 m÷gintuv÷lius pasiruošiame šių tirpalų dublikatus.

Visus 12 m÷gintuv÷lių 10 minučių kaitiname 37 0 C temperatūroje termostate. Po to

matuojame kiekvieno m÷ginio (vienos rūšies miltams ruošti 2 m÷giniai) absorbciją spektrofotometru 4 kartus, kai λ=660 nm. Apskaičiuojamas absorbcijos vidurkis.

Proteolitinis fermentinis aktyvumas paskaičiuojamas pagal formulę:

g PA m TE D PA 1000, / 10 4 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =

D – fermentinio tirpalo absorbcija;

4 – ryšys tarp reakcijos mišinio ir fermento tirpalo prid÷jus TCA (trichloroacto rūgšties);

TE – tirozino ekvivalentas, ml/µM; m – fermento mas÷ 1 ml tirpalo, mg; 1000 – koeficientas;

PA/g – proteolitinio aktyvumo vienetai grame.

Standartinei kreivei braižyti ruošiami tirpalai, kurių sud÷tis pateikta 3.4. lentel÷je.

3.4. lentel÷. Naudoti reagentai

Reagentai Tuščias

m÷ginys Stand. 1 Stand. 2 Stand. 3 Stand. 4. Stand.5 Stand. 6

Reagentas G, ml 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,075

H2O, ml 2,00 1,99 1,98 1,97 1,96 1,95 1,925

Reagentas E, ml 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00

Paruoštiems standartiniams tirpalams ir tuščiajam m÷giniui spektrofotometru 4 kartus matuojama absorbcija, kai λ= 660 nm (www.sigmaaldrich.com).

3.2.3. Duonos gamyba bei gaminių tyrimo metodai

3.2.3.1. Kvietin÷s duonos gamybos technologija

Antrojo darbo etapo metu, gaminti m÷giniai iš skirtingų kviečių veislių ir Speltos

miltų, kurių receptūros pateiktos 3.5. lentel÷je. Kepimai kartoti 2 kartus, lygiagrečiai kepant

po 2 m÷ginius.

3.5. lentel÷. Duonos m÷ginių iš skirtingų javų miltų receptūros

Žaliavos Kiekis, g

Paruošti eksperimentui miltai 500,0

Presuotos miel÷s 12,5

Druska 7,5

Vanduo 270,0

Viso tešlos 790,0

Gamyba vykdyta vienfaziu būdu be raugo. Siekiant užtikrinti rezultatų patikimumą ir technologinių parametrų vienodumą, duonos m÷giniai buvo gaminti automatin÷se duonkep÷se, naudojant visiems tą pačią 180 min trukm÷s kepimo programą (3.4. pav.). Ši duonos kepimo programa susideda iš tokių etapų:

1. Tešlos maišymo (5 min maišoma l÷tai ir 25 min greitai);

2. Atsigul÷jimo (30 min, fermentavimo 90 min., 33 ºC temperatūroje); 3. Kepimo (30 min., temperatūra 220 ºC)

3.2.3.2. Gatavų duonos gaminių tyrimo metodai

Gataviems kvietin÷s duonos kepiniams, buvo nustatyti pagrindiniai duonos kokybę nusakantys rodikliai: dr÷gnis, kepinio savitasis tūris, minkštimo akytumas, reologin÷s savyb÷s bei atlikta kepinių juslin÷ analiz÷ (3.6 lentel÷).

Kvietin÷s duonos reologinių savybių įvertinimui, naudotas mechaninis tekstūros analizatorius „Stevens LFRA TEXTURE ANALYSER Mechtric Stekens“, kurio smeig÷s smigimo gylis 3 mm, o greitis 4 mm/s. Atliekant analizę mechaniniu tekstūrografu duona buvo supjaustyta 4 mm storio riekut÷mis. Matavimai atlikti po 12, 36 ir 60 valandų m÷ginius laikius kambario temperatūroje.

3.6. lentel÷. Duonos kepinių tyrimo metodai

Rodikliai Metodo esm÷ Literatūros šaltinis

Kepinio dr÷gnis

M÷giniai džiovinami 130 0 C temperatūroje iki

pastovios mas÷s. Apskaičiuojamas mas÷s pokytis.

LST 1492 : 1997

Kepinio tūris

Tiriamas m÷ginys išstumia savo tūrį atitinkantį

sorų kruopų kiekį, kuris išmatuojamas

matavimo cilindru, cm3.

Sventickait÷ ir Schleining, 2001 Kepinio specifinis

tūris

Kepinys pasveriamas elektronin÷mis

svarstykl÷mis 0,1 g tikslumu. Specifinis tūris (Dens) apskaičiuojamas pagal tūrio ir mas÷s

santykį, cm3/g.

Sventickait÷ ir Schleining , 2001

Minkštimo akytumas

Žuravliovo prietaiso cilindru išpjaunami trys

minkštimo m÷giniai, pasveriami ir

apskaičiuojamas akytumas, %.

LST 1442 :1996 Pusgaminių ir

minkštimo

reologin÷s savyb÷s*

Stivens–LFRA tekstūrografu įvertinama

m÷ginį deformuojanti j÷ga F, SPV.

Juodeikien÷ ir kt., 2005 Juslin÷ analiz÷

(šviežių ir po 10 parų)

Juslinių produktų kokyb÷s įvertinimo grupę sudaro 10 vertintojų.

LST ISO 8586– 1:1997

Pastaba* – pusgaminių reologin÷s savyb÷s apibūdinamos kaip tešlos pasipriešinimas spaudimui, tyrimo metu į bandinį skverbiasi 1 mm/s greičiu deformuojantis kūnas, smigimo gylis – 10 mm.

3.2.3.3. Duonos m÷ginių juslin÷s profilin÷s analiz÷s charakteristika

Kepinių juslin÷ analiz÷ atlikta pra÷jus 24 valandoms po kepimo. Riekel÷mis supjaustytų kepinių m÷giniai, kurių storis 1,3 cm užkoduoti kiekvienam priskiriant trijų skaitmenų kodą bei pateikti vertintojų grupei. Juslinių savybių intensyvumui vertinti taikyta

150 mm ilgio intervalin÷ skal÷. Bendras duonos priimtinumas vertintas hedonin÷je intervalin÷je skal÷je (labai nepatiko → labai patiko).

3.2.3.4. Modifikuotų dujų atmosferos įtaka kvietin÷s duonos mikrobiologinio gedimo įvertinimui

Modifikuotos dujų atmosferos įtaka mikrobiologiniam kvietin÷s duonos gedimui buvo įvertinta vizualiai apžiūrint m÷ginius ir konstatuojant ar prasid÷jęs matomas mikrobiologinis gedimas.

Duonos m÷giniai buvo laikyti 30 % CO2 ir 70 % O2 atmosferoje 10 parų bei supakuoti

nenaudojant CO2.

3.3. Matematin÷ statistin÷ duomenų analiz÷

Kviečių kokyb÷s rodikliai (baltymų kiekis, dr÷gnis, glitimas, sedimentacijos indeksas

ir krakmolo kiekis) nustatin÷ti 3 kartus– prieš sudr÷kinant grūdus ir po jo.

Miltų kokyb÷s rodikliai – baltymai, dr÷gnis, pelningumas ir glitimas taip pat nustatin÷ti 3 kartus.

Nustatant kiekvienos kviečių veisl÷s fermentinius aktyvumus (amilolitinį, ksilanolitinį ir proteolitinį), absorbcijos vidurkiai buvo matuojami 4 kartus.

Bandomieji kvietin÷s duonos kepimai kartoti 2 kartus, lygiagrečiai tiriant po 3 m÷ginius.

Kepinio tūris, minkštimo akytumas tirti 3 kartus. Gaminių reologinių savybių tyrimas atliktas vienam m÷giniui imant tris 4 mm storio riekutes ir tyrimą kartojant 3 kartus.

Tyrimas farinografu atliktas vieno m÷ginio analizę kartojant 2 kartus. Praskydimo laipsnis pateikiamas kaip 2-iejų tyrimų rezultatas.

Matematin÷ statistin÷ tyrimo duomenų analiz÷ atlikta, naudojant MS Excel programinį paketą.

Naudojant Prism 3.0 statistinę programą buvo paskaičiuotas statistinis vidutinių rezultatų reikšmių skirtumų patikimumas (p) ir variacijos koeficientas (V)“.

4. REZULTATAI

4.1. Skirtingų javų grūdų baltymų kiekio, dr÷gnio, glitimo, sedimentacijos indekso ir krakmolo kiekio palyginamasis įvertinimas

Skirtingiems kviečių veislių m÷giniams, ruošiant juos malimo procesui (prieš kondicionavimą ir po) buvo nustatyti šie rodikliai: baltymų kiekis, dr÷gnis, glitimas, sedimentacijos indeksas ir krakmolo kiekis (4.1. lentel÷).

4.1. lentel÷. Kviečių kokyb÷s rodikliai prieš sudr÷kinimą

Baltymai Dr÷gnis Glitimas Sedimetacija Krakmolas

Kviečių veisl÷ % Ada 11,0 ± 0,3 13,3 ± 0,4 21,7 ± 1,1 36,1 ± 1,7 64,3 ± 2,0 Širvinta 10,2 ± 0,4 12,7 ± 0,5 17,4 ± 1,5 25,9 ± 1,6 64,3 ± 2,1 Busar 10,3 ± 0,2 12,9 ± 0,3 19,9 ± 1,6 29,4 ± 1,9 65,0 ± 2,3 Spelta (ekologiški) 15,4 ± 0,5 13,0 ± 0,7 30,7 ± 1,9 55,2 ± 2,2 62,8 ± 1,9

Nežinomos kviečių veisl÷s

Ekologiški kviečių

grūdai 10,2 ± 0,2 13,9 ± 0,5 19,0 ±1,3 26,3 ± 1,8 64,2 ± 2,4

Neekologiški kviečių

grūdai 12,1 ± 0,3 13,0 ± 0,6 23,2 ± 1,8 41,7 ± 1,6 64,2 ± 2,0

*p <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,0006 <0,0001

Pastaba: *p – statistiškai patikimas skirtumas. Skirtumas tarp rezultatų vidutinių reikšmių statistiškai patikimas, kai *p<=0,05.

Grūdų dr÷gnis svyravo ribose nuo 10,0 % iki 13,9 %; krakmolas nuo 65,0 % (veisl÷s Busar) iki 64,3 % (veislių Ada ir Širvinta).

Įvertinus tirtus grūdų m÷ginius nustatyta, kad didžiausiu glitimo ir bendru baltymų kiekiu pasižym÷jo Spelta ekologiškai auginti grūdai – 30,7 ir 15,4 %, o mažiausiu Širvinta, atitinkamai – 17,4 ir 10,2 %. Didžiausias sedimentacijos indeksas taip pat nustatytas javų Spelta – 55,2 %, o mažiausias kviečių veisl÷s Širvinta – 25,9 %. Didžiausias krakmolo kiekis nustatytas Busar veisl÷s grūduose – 65 %, o mažiausias Spelta – 63,3 %. Dr÷gniausi ekologiškai auginti kviečiai, kurių dr÷gnis 13,9 %, o mažiausiai dr÷gm÷s turintys – Širvinta, kurių dr÷gnis 12,7 % (4.1 pav. a, b).

Skirtingų veislių javų grūdų baltymų ir glitimo kiekis 0 5 10 15 20 25 30 35 Ada Širv inta Bus ar Spe lta (e kolo gišk i) Eko logi ški k vieč ių g rūda i Nee kolo gišk i kvi ečių grū dai % Baltymai, % Glitimas, %

4.1 pav. a – skirtingų veislių javų grūdų bendras baltymų ir glitimo kiekis, %

Skirtingų veislių javų grūdų sedimetacijos indeksas ir krakmolo kiekis

0 10 20 30 40 50 60 70 Ada Širv inta Bus ar Spe lta (e kolo gišk i) Eko logi ški k vieč ių g rūda i Nee kolo gišk i kvi ečių grū dai % Sedimetacija, % Krakmolas, %

4.1 pav. b – skirtingų veislių javų grūdų sedimentacijos indeksas ir krakmolo kiekis, %

Prieš gaminant miltus javų grūdai buvo sudr÷kinti ir jų rodikliai: baltymų kiekis, dr÷gnis, glitimas, sedimentacijos indeksas ir krakmolas nustatyti pakartotinai (4.2. lentel÷).

4.2. lentel÷. Kviečių kokyb÷s rodikliai po sudr÷kinimo

Baltymai Dr÷gnis Glitimas Sedimentacija Krakmolas

Kviečių veisl÷ % Ada 10,9 ± 0,1 15,4 ± 0,3 23,6 ± 1,2 34,9 ± 1,5 64,1 ± 2,0 Širvinta 10,1 ± 0,3 14,3 ± 0,3 19,1 ± 1,1 26,5 ± 2,0 65,1 ± 2,5 Busar 10,0 ± 0,2 14,7 ± 0,5 21,5 ± 1,3 24,3 ±1,8 64,3 ± 2,3 Spelta (ekologiški) 15,1 ± 0,4 14,6 ± 0,4 31,6 ± 1,5 53,3 ± 2,3 63,3 ± 1,9

Nežinomos kviečių veisl÷s

Ekologiški kviečių

grūdai 10,2 ± 0,1 14,2 ± 0,2 19,3 ± 1,6 26,1 ±1,9 64,2 ± 2,4

Neekologiški kviečių

grūdai 12,2 ± 0,2 14,5 ± 0,1 23,6 ± 1,4 39,4 ± 2,4 65,6 ± 2,6

*p <0,0001 <0,0001 <0,0001 0,0007 <0,0001

Pastaba: *p – statistiškai patikimas skirtumas. Skirtumas tarp rezultatų vidutinių reikšmių statistiškai patikimas, kai *p<=0,05.

Atlikus malimo technologinę operaciją buvo apskaičiuotos miltų išeigos, gaunamos iš skirtingų javų grūdų (4.3. lentel÷).

4.3. lentel÷. Miltų išeiga, gauta iš skirtingų kviečių grūdų veislių

Kviečių veisl÷ Sunaudotas grūdų kiekis miltams gauti, kg Gautas miltų kiekis, kg

Miltų kiekis, gautas iš 1 kg grūdų, kg

Ada 7,0 2,9 0,414

Širvinta 4,9 2,3 0,469

Busar 5,5 2,7 0,491

Spelta (ekologiški) 8,5 3,8 0,447

Nežinomos kviečių veisl÷s

Ekologiški kviečių grūdai 6,9 3,0 0,435

Neekologiški kviečių grūdai 5,8 2,6 0,448

*p <0,0001

Pastaba: *p – statistiškai patikimas skirtumas. Skirtumas tarp rezultatų vidutinių reikšmių statistiškai patikimas, kai *p<=0,05.

Daugiausiai miltų gauta iš Busar veisl÷s kviečių, o mažiausiai iš Ada veisl÷s kviečių, atitinkamai iš 1 kg grūdų – 0,491 kg ir 0,414 kg (4.2. pav.).

Miltų kiekis, gautas iš 1 kg grūdų

0,36 0,38 0,4 0,42 0,44 0,46 0,48 0,5

Ada Širvinta Busar Spelta

(ekologiški) Ekologiški kviečių grūdai Neekologiški kviečių grūdai kg

4.2. pav. Miltų kiekis, gautas iš 1 kg skirtingų kviečių veislių ir Speltos

Atlikus miltų gamybos technologinę operaciją buvo nustatyti pagrindiniai, miltų kokybę sąlygojantys rodikliai: baltymų kiekis, dr÷gnis, peleningumas ir glitimas (4.4. lentel÷).

Nustatyta, kad didžiausiu baltymų ir glitimo kiekiu pasižym÷jo miltai pagaminti iš Speltos javų veisl÷s grūdų, o mažiausiu iš Širvinta veisl÷s kviečių, atitinkamai – 14,2 ir 29,24 % bei 9,2 ir 17,22 %. Mažiausio peleningumo nustatyti miltai pagaminti iš Busar

veisl÷s kviečių (0,44 %), o didžiausio iš nežinomos veisl÷s ekologiškų kviečių grūdų (0,6 %) (4.3. pav.).

4.4. lentel÷. Miltų kokyb÷s rodikliai

Baltymai Dr÷gnis Peleningumas Glitimas

Kviečių veisl÷ % Ada 10,8 ± 0,1 14,9 ± 0,2 0,53 ± 0,01 21,67 ± 1,2 Širvinta 9,2 ± 0,2 14,7 ± 0,3 0,58 ± 0,03 17,22 ± 1,4 Busar 9,4 ± 0,2 15,2 ± 0,4 0,44 ± 0,02 18,75 ± 1,1 Spelta (ekologiški) 14,2 ± 0,3 14,8 ± 0,1 0,57 ± 0,05 29,24 ± 1,3 Nežinomos veisl÷s

Ekologiški kviečių grūdai 9,8 ± 0,1 14,8 ± 0,2 0,60 ± 0,01 18,99 ± 1,0

Neekologiški kviečių grūdai 11,7 ± 0,4 15,0 ± 0,4 0,51 ± 0,04 24,41 ± 1,5

*p <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001

Pastaba: *p – statistiškai patikimas skirtumas. Skirtumas tarp rezultatų vidutinių reikšmių statistiškai patikimas, kai *p<=0,05.

Skirtingų javų grūdų veislių baltymų, pelenų ir glitimo kiekis

0 5 10 15 20 25 30 35

Ada Širvinta Busar Spelta

(ekologiški) Ekologiški kviečių grūdai Neekologiški kviečių grūdai % Baltymai, % Peleningumas, % Glitimas, %

4.3. pav. Skirtingų javų veislių baltymų, pelenų ir glitimo kiekis

4.2. Tirtų kviečių ir Speltos farinogramų palyginamasis įvertinimas

Tirtų kviečių ir Speltos kokyb÷ buvo įvertinta farinografiniais tyrimais. Farinografu išmatuota tešlos konsistencija. Jos susidarymas ir formavimasis „užrašomas“ farinogramose.

Tirtų javų grūdų miltų kreiv÷s pateiktos 2 – 7 prieduose.

Iš tirtų javų grūdų miltų pagamintos tešlos pagrindiniai, farinografu nustatyti parametrai pateikti 4.5. lentel÷je. Duomenų tikslumas: ± 5FV; ± 0,1 %; ± 0,5 min.

Lyginant tarpusavyje tirtų javų grūdų miltų (14 %) vandens įg÷rimą, didžiausiu vandens įg÷rimu pasižym÷jo Ada veisl÷s kviečių miltai, o mažiausiu Spelta grūdų miltai, atitinkamai 61,4 ir 56,1 % (4.4. pav.). Tešla greičiausiai susidar÷ iš Busar veisl÷s kviečių

miltų, o l÷čiausiai iš nežinomos veisl÷s neekologinių kviečių miltų, atitinkamai po 1,5 ir 2,7 minut÷s (4.5. pav.).

4.5.lentel÷. Tešlos fizikinių savybių parametrai, išmatuoti „BRABENDER“ farinografu

Javų veisl÷ Vandens įg÷rimas pagal 500 FV, % Vandens įg÷rimas imant 14 % miltų dr÷gnį, % Tešlos susida-rymo laikas, min Stabi-lumas, min Prasky-dimo laipsnis po 10 min, FV Praskydimo laipsnis po 12 min (pagal ICC), FV Ada 60,4 61,4 1,8 2,7 45 53 Širvinta 57,6 58,5 1,7 1,3 130 148 Busar 56,8 58,2 1,5 3,3 74 85 Spelta (ekologiški) 55,2 56,1 2,2 1,9 93 98 Nežinomos veisl÷s Ekologiški kviečių grūdai 58,1 59,0 1,7 1,7 98 110 Neekologiški kviečių grūdai 58,2 59,4 2,7 6,0 59 85 *p <0,0001 <0,0001 0,0001 0,0102 0,0011 0,0007

Pastaba: *p – statistiškai patikimas skirtumas. Skirtumas tarp rezultatų vidutinių reikšmių statistiškai patikimas, kai *p<=0,05.

Tešlai susidaryti iš Širvinta veisl÷s kviečių miltų ir ekologiškų nežinomos veisl÷s kviečių miltų prireik÷ vienodo laiko, t.y. 1,7 minut÷s. Didžiausiu stabilumu pasižym÷jo tešla iš neekologiškų kviečių grūdų miltų, o mažiausiu – iš Širvintos, atitinkamai 6,0 ir 1,3 min. Didžiausias praskydimo laipsnis nustatytas tešlos iš Širvinta veisl÷s kviečių grūdų miltų (148 FV), o mažiausias iš Ada veisl÷s kviečių grūdų miltų (53 FV).

Farinografo parodymai 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Vandens įg÷rimas pagal 500 FV, % Vandens įg÷rimas imant 14 % miltų dr÷gnį, % Praskydimo laipsnis po 10 min, FV Praskydimo laipsnis po 12 min (pagal ICC), FV FV Ada Busar Spelta (ekologiški) Širvinta Ekologiški kviečių grūdai Neekologiški kviečių grūdai

4.4. pav. Farinografo parodymai, tiriant skirtingų veislių kviečius ir Speltą (vandens

įg÷rimas pagal 500 FV; vandens įg÷rimas imant 14 % miltų dr÷gnį; praskydimo laipsnis po 10 minučių; praskydimo laipsnis po 12 min (pagal ICC)

Farinografo parodymai 0 1 2 3 4 5 6 7 Tešlos susidarymo laikas Stabilumas min Ada Busar Spelta (ekologiški) Širvinta

Ekologiški kviečių grūdai Neekologiški kviečių grūdai

4.5. pav. Farinografo parodymai, tiriant skirtingų veislių kviečius ir Speltą (tešlos

susidarymo laikas ir stabilumas)

4.3. Skirtingų kviečių veislių ir Speltos fermentinio aktyvumo palyginamasis įvertinimas

Šiame darbo etape buvo nustatyti skirtingų kviečių veislių ir Speltos miltų fermentiniai aktyvumai: amilolitinis, ksilanolitinis ir proteolitinis.

Apie grūdų fermentinį aktyvumą sprendžiama pagal gaminio kokybinius rodiklius,

tod÷l išvados apie fermentinių aktyvumų įtaką duonos kokybei bus pateiktos sekančiuose

skyreliuose, aptariant gatavų duonos gaminių kokyb÷s rodiklius.

4.3.1 Skirtingų kviečių veislių ir Speltos amilolitinis aktyvumas

Atlikus analizę ir paruošus m÷ginius amilolitinio fermentinio aktyvumo nustatymui, spektrofotometru buvo išmatuotos paruoštų tirpalų absorbcijos vert÷s, kai λ=670 nm (4.6 lentel÷).

Pagal metodikos 3.2.6.1. Amilolitinis fermentų aktyvumo nustatymas skyriuje

pateiktas formules apskaičiuota hidrolizuoto krakmolo mas÷ bei amilolitinis fermentinis aktyvumas (4.7. lentel÷).

4.6. lentel÷. Skirtingų kviečių miltų m÷ginių spektrofotometro parodymai, kai bangos ilgis 670 nm

Kviečių veisl÷ Absorbcija, kai λ= 670 nm Absorbcijos

vidurkis Ada 0,110 0,154 0,155 0,155 0,144 ± 0,002 Širvinta 0,158 0,159 0,160 0,160 0,159 ± 0,001 Busar 0,152 0,158 0,158 0,159 0,157 ± 0,003 Spelta (ekologiški) 0,145 0,163 0,167 0,170 0,161 ± 0,005 Nežinomos veisl÷s Ekologiški kviečių grūdai 0,143 0,159 0,173 0,181 0,164 ± 0,004 Neekologiški kviečių grūdai 0,127 0,133 0,134 0,134 0,132 ± 0,002 Tuščias m÷ginys 0,343 0,342 0,344 0,345 0,344 ± 0,006

4.7. lentel÷. Hidrolizuoto krakmolo mas÷ ir amilolitinis aktyvumas

Kviečių veisl÷ m, (g) AA, (AV/g)

Ada 0,058 686,002 Širvinta 0,054 638,922 Busar 0,054 638,922 Spelta (ekologiški) 0,053 627,152 Nežinomos veisl÷s Ekologiški kviečių grūdai 0,052 615,382 Neekologiški kviečių grūdai 0,062 733,082 *p *V <0,0001 6,78%

Pastaba: AA– amilolitinis fermentų aktyvumas; AV/g – amilolitinio aktyvumo vienetai grame; *p – statistiškai patikimas skirtumas, *V– variacijos koeficientas. Skirtumas tarp rezultatų vidutinių reikšmių statistiškai patikimas, kai *p<=0,05.

Didžiausiu amilolitiniu aktyvumu pasižym÷jo neekologiškai auginti kviečių grūdai (733,082 AV/g) (4.6. pav.).

4.6. pav. Skirtingų kviečių veislių amilolitinis fermentinis aktyvumas

Amilolitinis fermentų aktyvumas

500 600 700 800 Ada Širv inta Busa r Spel ta (ek olog iški) Ekol ogiš ki k vieč ių g rūda i Nee kolo gišk i kvi ečių grū dai AV/g

Tuo tarpu mažiausias amilolitinis aktyvumas nustatytas ekologiškai augintų kviečių (615,382 AV/g). Vienodu amilolitiniu aktyvumu pasižym÷jo Širvinta ir Busar kviečių veisl÷s (638,922 AV/g).

4.3.2 Skirtingų kviečių veislių ir Speltos ksilanolitinis aktyvumas

Paruošus m÷ginius pagal 3.2.6.2. Ksilanolitinis fermentų aktyvumo nustatymas

skyriuje aprašytą metodiką, išmatuojame standartinių tirpalų, tuščiojo m÷ginio bei skirtingų kviečių veislių ir Speltos absorbciją, kai λ=540 nm (4.8. lentel÷, 4.9 lentel÷). Standartinių tirpalų ir tuščiojo m÷ginio spektrofotometro vert÷s naudojamos standartinei kreivei braižyti (4.7. pav.).

4.8. lentel÷. Standartinių tirpalų ir tuščiojo m÷ginio spektrofotometro parodymai

Absorbcija, kai λ=540 nm M÷giniai I II III IV Absorbcijos vidurkis Tuščias m÷ginys 0,041 0,041 0,039 0,041 0,041 ± 0,001 Stand. 1 0,05 0,057 0,053 0,053 0,053 ± 0,003 Stand. 2 0,061 0,079 0,069 0,068 0,069 ± 0,005 Stand. 3 0,086 0,087 0,083 0,093 0,087 ± 0,002 Stand. 4 0,101 0,1 0,102 0,099 0,101 ± 0,004 Stand. 5 0,128 0,125 0,128 0,13 0,128 ± 0,003

4.9. lentel÷. Spektrofotometro parodymai, gauti išmatavus skirtingų kviečių veislių ir

Speltos m÷ginius

Kviečių veisl÷ Absorbcija, kai λ= 540 nm Absorbcijos

vidurkis Ada 0,044 0,045 0,044 0,046 0,0448 ± 0,001 Širvinta 0,047 0,049 0,049 0,049 0,0485 ± 0,004 Busar 0,061 0,062 0,055 0,056 0,0585 ± 0,006 Spelta (ekologiški) 0,041 0,042 0,041 0,036 0,0400 ± 0,002 Nežinomos veisl÷s

Ekologiški kviečių grūdai 0,050 0,052 0,041 0,045 0,0470 ± 0,005

Neekologiški kviečių grūdai 0,042 0,044 0,046 0,048 0,0450 ± 0,003

Išmatavus skirtingų kviečių veislių ir Speltos m÷ginių absorbciją, kai λ=540 nm ir gautus spektrofotometro rezultatus įstačius į formulę apskaičiuojamas skirtingų kviečių veislių ir Speltos ksilanolitinis fermentinis aktyvumas (4.10 lentel÷).

Standartin÷ kreiv÷ 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 V (ksiloz÷s), ml A b s o rb c ija y= 0,1703x + 0,0372 R2= 0,9865

4.7. pav. Standartin÷ kreiv÷

4.10. lentel÷. Ksilanolitinis fermentinis aktyvumas

Kviečių veisl÷ U, (KA/g)

Ada 20,23

Širvinta 23,12

Busar 31,41

Spelta (ekologiški) 16,31

Nežinomos veisl÷s

Ekologiški kviečių grūdai 22,02

Neekologiški kviečių grūdai 20,39

*p *V

0,0001 22,70 %

Pastaba: U– ksilanolitinis fermentų aktyvumas; KA/g – ksilanolitinio aktyvumo vienetai grame;

*p – statistiškai patikimas skirtumas; *V– variacijos koeficientas. Skirtumas tarp rezultatų vidutinių reikšmių statistiškai patikimas, kai *p<=0,05.

Didžiausiu ksilanolitiniu aktyvumu pasižym÷jo Busar veisl÷s kviečiai (31,41 KA/g), o mažiausiu Speltos ekologiniai grūdai (16,31 KA/g) (4.8. pav.). Beveik vienodas ksilanolitinis fermentinis aktyvumas nustatytas Ada ir neekologiškai augintų kviečių grūdų (atitinkamai 20,23 ir 20,39 KA/g).

Ksilanolitinis fermentų aktyvumas

0 5 10 15 20 25 30 35

Ada Širvinta Busar Spelta

(ekologiški) Ekologiški kviečių grūdai Neekologiški kviečių grūdai KA/g