LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETO VETERINARIJOS AKADEMIJA
VETERINARIJOS FAKULTETAS MAISTO SAUGOS IR KOKYBĖS KATEDRA
VITA KRUNGLEVIČIŪTĖ
BIOKATALIZATORIŲ ĮTAKA AKRILAMIDO FORMAVIMUISI
RUGINĖS DUONOS GAMINIUOSE BEI KVIETINIŲ MILTŲ
TECHNOLOGINIŲ SAVYBIŲ PAGERINIMO GALIMYBĖS RS 190
MODIFIKUOTOMIS MIELĖMIS, TAIKANT PASTARUOSIUS
PUSRUGINĖS DUONOS GAMYBAI
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS
Darbo vadovė: Doc. dr. Elena Bartkienė
PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ
Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas „Biokatalizatorių įtaka akrilamido formavimuisi ruginės duonos gaminiuose bei kvietinių miltų technologinių savybių pagerinimo galimybės RS 190 modifikuotomis mielėmis, taikant pastaruosius pusruginės duonos gamybai“
1. Yra atliktas mano pačios:
2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir uţsienyje:
3. Nenaudojau šaltinių, kurie nėra nurodyti darbe, ir pateikiu visą panaudotos literatūros sąrašą. 2013 04 24 Vita Krunglevičiūtė
(data) (autoriuas vardas, pavardė) (parašas)
PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŢ
LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE Patvirtinu lietuvių kalbos taisyklingumą atliktame darbe.
2013 04 24 Vita Krunglevičiūtė
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADOS DĖL DARBO GYNIMO
... ... ... 2013 04 25 Doc. dr. Elena Bartkienė
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS
APROBUOTAS MAISTO SAUGOS IR KOKYBĖS KATEDROJE
(aprobacijos data) (katedros vedėjo vardas, pavardė) (parašas)
Magistro darbas yra įdėtas į ETD IS
(gynimo komisijos sekretorės parašas)
Magistro baigiamojo darbo recenzentas
(vardas, pavardė)
(parašas)
Magistro baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:
TURINYS
SANTRAUKA 5
SUMMARY 6
ĮVADAS 7
1. LITERATŪROS APŢVALGA 9
1.1. Fermentacija maisto pramonėje ir naudojami mikroorganizmai 9
1.1.1. Raugų pienarūgštė fermentacija 11
1.2. Akrilamidas maiste ir jo susidarymo produktuose aspektai 11 1.2.1. Technologinių veiksnių įtaka akrilamido susidarymui 14
1.2.2. Leidţiama akrilamido paros norma 14
1.2.3. Akrilamido įtaka sveikatai 16
1.2.4. Akrilamido kiekio maisto produktuose maţinimo galimybės 16 1.3. Kvietinių miltų savybių pagerinimas modifikuotomis mielėmis 18
1.3.1. Kitos kvietinių miltų pagerinimo galimybės 18
2. TYRIMO METODIKA IR ORGANIZAVIMAS 19
2.1. Pagrindinės tyrimų kryptys ir jų pagrindimas 19
2.1.1. Raugų gamybos technologija 20
2.1.1.1. Raugų tyrimo metodai 21
2.1.2. Ruginės duonos gamybos technologija 22
2.1.2.1. Ruginės duonos tyrimo metodai 23
2.1.3. 550 C tipo kvietinių miltų farinografinio tyrimo metodika 25 2.1.4. Pusruginių kepinių su kvietiniais 550 C tipo miltais ir modifikuotų
mielių priedu gamybos technologija
25
2.1.5. Pusruginių kepinių tyrimo metodai 27
2.2. Matematinė statistinė duomenų analizė 27
3. REZULTATAI 28
3.1. Raugų ir biokatalizatorių įtaka ruginių kepinių kokybei ir saugai 28 3.1.1. Raugų pH, bendras titruojamasis rūgštingumas ir pienarūgščių
bakterijų proteolitinių fermentų aktyvumas rauguose
28
3.1.2. Raugų ir biokatalizatorių, naudojamų plikinio apcukrinimo efektyvumui, įtaka kepinių kokybei
29
3.1.3. Kepinių reologinių savybių kitimas ţiedėjant 31 3.1.4. Pienarūgštės fermentacijos įtaka akrilamido formavimuisi kepiniuose 32 3.2. Kvietinių miltų su modifikuotų mielių priedu struktūrinės mechaninės
savybės ir jų įtaka pusruginių kepinių kokybei
3.2.1. Kvietinių miltų 550 C tipo struktūrinės mechaninės savybės 34 3.2.2. Pusruginių kepinių su kvietiniais miltais, praturtintais modifikuotų
mielių priedu, kokybės rodikliai
34
3.2.3. Pusruginių kepinių reologinių savybių kitimo laikant rezultatai 36
4. REZULTATŲ APTARIMAS 38
IŠVADOS 40
LITERATŪRA 41
PUBLIKACIJŲ SĄRAŠAS 45
SANTRAUKA Autorius: Vita Krunglevičiūtė.
Tema: Biokatalizatorių įtaka akrilamido formavimuisi ruginės duonos gaminiuose bei kvietinių miltų technologinių savybių pagerinimo galimybės RS 190 modifikuotomis mielėmis, taikant pastaruosius pusruginės duonos gamybai.
Darbo vadovė: doc.dr. Elena Bartkienė.
Atlikimo vieta: Darbas atliktas 2011–2013 metais Lietuvos Sveikatos mokslų universitete, Veterinarijos akademijoje, Maisto saugos ir kokybės katedroje ir Vienos gamtos ir sveikatos mokslų universitete (BOKU), Maisto saugos ir technologijos katedroje, Maisto fizikos laboratorijoje.
Darbo dydis: 44 puslapiai, 14 lentelių, 8 paveikslai.
Darbo tikslas buvo įvertinti biokatalizatorių įtaką akrilamido formavimuisi ruginės duonos gaminiuose bei RS 190 modifikuotų mielių įtaką kvietinių miltų 550 C tipo technologinių savybių pagerinimui, pritaikant juos pusruginės duonos gamybai.
Nustatyta, kad L. delbruecki intensyviau maţina terpės pH (3,35) nei P. acidilactici (4,32), tačiau, ţaliavos apcukrinimui naudojant gliukoamilolitinius fermentus, fermentacijos procesą galima suintensyvinti. Ţaliavos apcukrinimas fermentais įtakoja didesnį P. acidilactici proteolitinių fermentų aktyvumą rauguose. L. delbruecki fermentuoti kepiniai gaunami geresnės kokybės nei fermentuoti P. acidilactici. P. acidilactici fermentuotų kepinių kokybę galima pagerinti naudojant optimalų gliukoamilazės kiekį (0,05 ml). 0,030 ml gliukoamilazės panaudojimas ţaliavos apcukrinimui, lėtina kepinių ţiedėjimą (minkštimo struktūra pakito: su 0,03 ml – 2,15, su 0,05 ml – 2,54 karto). Akrilamido formavimuisi turi įtakos ne tik fermentacijai naudotos PRB, bet ir kepinio dydis (500 g kepiniuose vidutinis akrilamido kiekis 61,55 µ/kg, 1000 g - 40,48 µ/kg).
Tirtų kvietinių miltų fizikinės struktūrinės savybės yra tinkamos mielinių kepinių gamybai, o modifikuotų mielių priedas yra tinkama priemonė kvietinių kepinių kokybės rodikliams pagerinti. 550 C tipo kvietinius miltus su modifikuotų mielių priedu panaudojus pusruginių kepinių gamybai galima pagerinti kepinių akytumą ir padidinti drėgnį, tačiau, kitos savybės nepakinta, arba gaunamos prastesnės. Šis priedas nelėtina kepinių ţiedėjimo.
Apibendrinant gautus tyrimo rezultatus, galima teigti, kad raugai yra tinkama priemonė kepinių kokybei pagerinti ir saugai uţtikrinti, o modifikuotų mielių priedas kvietiniuose miltuose gerina kvietinių kepinių kokybės rodiklius, tačiau neturi teigiamos įtakos pusruginių kepinių kokybei ir nelėtina ţiedėjimo.
SUMMARY Author: Vita Krungleviciute.
Subject: Impact of biocatalysts on the formation of acrylamide in rye bread products and
improvement possibilities of technological properties of wheat flour by genetically modified yeast RS 190 by applying the latter for semi-rye bread making.
Thesis supervisor: Assoc. prof. dr. Elena Bartkienė.
Place of accomplishment: Thesis was performed in 2011–2013 at Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Department of Food Safety and Quality, and in University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna (BOKU), Department of Food Safety and Technology, Food Physics Laboratory. Thesis extent: 44 pages, 14 tables, 8 pictures.
The goal of the thesis was to assess the impact of biocatalysts on the formation of acrylamide in rye bread and to determine the impact of genetically modified yeast RS 190 on improvement of technological properties of wheat flour 550 C by applying them for semi-rye bread making.
It has been established that L. delbruecki decreases pH (3,35) medium more intensively than P. acidilactici (4,32), however by using glucoamylolytic enzymes for scald making fermentation process may be intensified. The use of enzymes for scald production results in a better activity of P. acidilactici proteolytic enzymes in leaven. L. delbruecki fermented bread are received of a better quality than fermented P. acidilactici. The quality of P. acidilactici fermented bread may be improved by using an optimum amount of glucoamylase (0,05 ml). Using of 0,030 ml glucoamylase for the scald producion slows staling process of bread (structure of the crumb changed as follows: with 0,03 ml – 2,15, with 0,05 ml – 2,54 times). The formation of acrylamide is influenced not only by lactic acid bacteria (LAB) used for fermentation, but also, by the size of bread (in 500 g pastry goods – midle acrylamide content61,55 µ/kg, in 1000 g - 40,48 µ/kg) as well.
Physical structural properties of investigated wheat flour are suitable for making bread, whereas genetically modified yeast supplement is a suitable means for improvement of quality indicators of wheat bread. By using 550 C type wheat flour with genetically modified yeast supplement for semi-rye bread making, it is possible to improve the porosity of bread and to increase moistness, however other properties remain unchanged or result in a poorer quality. This supplement does not slow the staling process of bread.
By summarising the received research results, it can be stated that lactic acid fermentation is a safe process for the improvement of quality of rye bread and safety assurance, whereas genetically modified yeast supplement in wheat flour improves quality indicators of wheat bread, however does not have positive influence on semi-rye bread and does not slow the staling process.
ĮVADAS
Duona yra kasdienis maisto produktas daugelyje pasaulio šalių, turintis gilias tradicijas, todėl jo įtaka ţmonių sveikatai yra neabejotina (Movahhed, 2012). Duonos gamybos istorija labai sena. Yra ţinių, kad jau ankstyvajame neolite buvo kepami raugintos tešlos paplotėliai. Europoje tešlos fermentacija pradėta taikyti IX - XI amţiuje. Iki XX-to amţiaus vidurio ruginė duona buvo pagrindinis gyventojų valgis – vienas ţmogus per dieną suvalgydavo iki 1,5 kg duonos. Mitybos specialistai rekomenduoja ruginės duonos suvartoti 14 – 16 % nuo bendro maisto kiekio. Dabartinis lietuvis vidutiniškai suvartoja nuo 150 iki 300 g duonos per parą. Įvertinus, koks tai populiarus maisto produktas, ir koks didelis jo kiekis suvartojamas kasdien, ypatingas dėmesys kreipiamas į jo saugą ir kitus kokybės rodiklius.
Svarbiausios ţaliavos duonai, tai miltai, vanduo, mikroorganizmai fermantacijai (mielės arba raugas) ir valgomoji druska. Kepyklose ruginė duona gaminama pagal tradicinę technologiją su plikiniu ir raugu. Pridėjus plikinio, duonoje padidėja cukraus kiekis, pagerėja jos juslinės savybės, minkštimo akytumas, plutelės spalva, aromatas (Cho, Peterson, 2010). Plikinį apcukrinant, susidaro gliukozės, maltozės ir dekstrinų mišinys. Šie cukrai yra gera mitybinė terpė mielėms ir pienarūgštėms bakterijoms (PRB), kurios atlieka daugybę funkcijų fermentuojant ir kildinant duonos pusgaminius. Nuo mikroorganizmų veiklos ir išskiriamų metabolitų priklauso kepinių aromatas ir kitos juslinės savybės, kokybės rodikliai ir sauga.
Lietuvos rinkoje gausus kepinių asortimentas, tačiau pagal tradicines technologijas, su raugu ir plikiniu, duona gaminama vis rečiau. Šis gamybos būdas reikalauja ţinių ir profesinio meistriškumo, be to, procesas sudėtingas ir ilgas, o tai verčia gamybininkus ieškoti alternatyvių sprendimų, t.y., procesą intensyvinti. Vienas iš būdų, sutrumpinti ruginių kepinių gamybos laiką yra parūgštinimas organinėmis rūgštimis arba naudojant sausus raugus. Tačiau minėti būdai nėra priimtini vartotojams ir nepateisina jų lūkesčių, nes kepiniai gaunami ne tokio priimtino aromato ir kitų juslinių savybių.
Kita alternatyva, gamybos proceso sutrumpinimui, tai plikinio apcukrinimo intensyvinimas fermentiniais preparatais. Šis būdas nėra pavojingas vartotojų sveikatai, nes fermentai, atlikę technologinę funkciją, suskyla kepimo metu, o kepinių kokybė gaunama tokia, lyg būtų pagaminti tradicinės technologijos būdu.
Mūsų respublikoje duoną gamina apie 250 gamintojų. Kadangi duona yra vienas pagrindinių maisto produktų kasdienėje mityboje, todėl labai svarbu, kad kepiniai būtų ne tik jusliškai priimtini, bet ir tikrai saugūs (Granby et al., 2009).
redukuojantiems cukrams). Akrilamidas jau tapo pasaulinio mąsto problema. Pasaulio Sveikatos Organizacija (PSO) patvirtina, kad ţmogaus sveikata didţiąja dalimi priklauso nuo maisto, kurį vartojame, todėl labai svarbu, kad jis būtų saugus, visoje gamybos grandinėje. Dėl to, kepinių technologijos yra pastoviai tobulinamos, o produktai tiriami, įvertinant jų galimą riziką sveikatai. Vienas iš būdų, sumaţinti akrilamido kiekį kepiniuose, galėtų būti PRB fermentacijos panaudojimas, o plikinio apcukrinimo intensyvinimui gliukoamilolitinių fermentų panaudojimas.
Duona, tai produktas, kuris greitai ţiedėja ir genda, todėl pagamintų kepinių atsargos nekaupiamos. Vartotojai pageidauja, kad kepiniai išliktų minkštos tekstūros ilgesnį laiką. Vienas iš būdų pratęsti duonos tinkamumo vartoti terminą, tai tradicinės technologijos (su plikiniais ir raugais) taikymas duonos gamybai, o proceso efektyvumo didinimui─fermentinių preparatų naudojimas (Mikuš et al., 2012; Balestra et al., 2011). Tačiau, taikant technologinius sprendimus, labai svarbu įvertinti galutinio produkto saugą.
Šio darbo mokslinis naujumas, tai Aspergilus niger gliukoamilazės panaudojimas plikinio apcukrinimui, siekiant efektyvinti fermentacijos procesą bei sumaţinti akrilamido formavimasi kepiniuose. Akrilamidas buvo įvertintas skirtingų dydţių kepiniuose, jų gamybai naudojant skirtingus gliukoamilazės fermento kiekius.
Darbo tikslas – įvertinti biokatalizatorių įtaką akrilamido formavimuisi ruginės duonos gaminiuose bei RS 190 modifikuotų mielių įtaką kvietinių miltų technologinių savybių pagerinimui, pritaikant juos pusruginės duonos gamybai.
Darbo uţdaviniai:
1. Atlikti ruginių raugų gamybą, naudojant plikinio apcukrinimui gliukoamilolitinius fermentus, o raugo fermentacijai PRB ir nustatyti, kokia skirtingos raugų gamybos technologijos įtaka raugų pH, BTR ir proteolitinių fermentų aktyvumui;
2. Atlikti ruginės duonos su skirtingais raugais gamybą, nustatyti jos kokybės rodiklius bei atlikti palyginamąjį įvertinimą;
3. Įvertinti, kuri ruginės duonos gamybos technologija yra efektyvesnė kepinių ţiedėjimui lėtinti; 4. Nustatyti akrilamido formavimosi tendencijas, priklausomai nuo gaminio masės ir
gliukoamilazės kiekio, naudoto ţaliavos apcukrinimui;
5. Atlikti kvietinių miltų fizikinių struktūrinų savybių tyrimą ir įvertinti jų tinkamumą mielinių kepinių gamybai;
6. Nustatyti ar kvietiniai miltai su modifikuotų mielių priedu yra tinkami pusruginių kepinių gamybai;
1. LITERATŪROS APŢVALGA
1.1. Fermentacija maisto pramonėje ir naudojami mikroorganizmai
Moksliniais tyrimais grindţiama, kad fermentacija yra pageidaujamas biocheminis procesas, kurio metu pasikeičia pirminės maisto matricos sudėtis, dėl suaktyvėjusios mikroorganizmų ir jų fermentų veiklos (Kohajdová, Karovičová, 2007). Fermentacija yra labai svarbi, kadangi sumaţina ţaliavos perdirbimo nuostolius, sutrumpina maisto gaminimo laiką, pagerina maisto produktų baltymų ir angliavandenių bioprieinamumą. Šio proceso metu didelės molekulinės masės junginiai yra skaidomi į maţesnės molekulinės masės junginius (Khetarpaul, Chauhan, 1993). Mikroorganizmai ir fermentai atlieka pagrindinį vaidmenį fermentacijos procese. Šis procesas apima metabolitų gamybą, substratų įsisavinimą, skilimo produktų susidarymą, biomasės gamybą, sintezę, sudėtinių medţiagų ir maisto komponentų fermentinius pokyčius (Klaenhammer et al., 2007; Cho, Peterson, 2010).
Maisto gamybai pramoniniu būdu yra naudojamos PRB, nes jos pasiţymi tokiomis savybėmis, kaip tekstūros savybių suteikimas, specifinių skonio savybių paryškinimas ir maisto produktų konservavimas (Klaenhammer et al., 2007; Cho, Peterson, 2010). PRB, taip pat, gali būti naudingos vartotojams dėl savo probiotinių savybių ir antioksidatorių gamybos. PRB įvairovei ištirti skiriama daug dėmesio, kadangi jos susideda iš daugybės genčių. Daţniausiai aptinkamos Lactobacillus, Lactococcus arba Leuconostoc spp. bei Streptococcus termophilus. Rečiau nustatomos Gram teigiamos bakterijos – Bifidobacterium arba Propionibacterium spp., kurios, taip pat, naudojamos fermentuotų maisto produktų gamyboje.
PRB turi savybę gaminti didelius kiekius pieno rūgšties, o pastaroji maţina fermentuojamųjų substratų pH. Tai yra vienas svarbiausių veiksnių, dėl kurio PRB yra naudojamos ekologinėje gamyboje. PRB geba daugintis tiek aerobinėmis, tiek anaerobinėmis sąlygomis ir pasiţymi cukrų sunaudojimu ir junginių, veikiančių antimikrobiškai, gamyba. Dėl šių savybių PRB yra labai tinkamos fermentuotų maisto produktų gamybai, kadangi, jos uţkerta kelią kitų, nepageidaujamų bakterijų, augimui. Tačiau PRB įdiegimas pramonėje priklauso nuo metabolitų, kuriuos jos gamina, ir jų suteikiamų savybių (skonio ir tekstūros) produktams (Vrancken et al., 2011; Weckx et al., 2011; Cho, Peterson, 2010).
Fermentacija startiniais mikroorganizmais rekomenduojama, dėl to, kad galutinio produkto savybes galima prognozuoti, o tai yra perspektyviau nei fermentuoti savaiminiais raugais, (natūraliai), nes tokiu atveju negalima kontroliuoti proceso (Farnworth, 2003; Klaenhammer et al., 2007; Kuipers et al., 2008). PRB yra naudojamos kaip startinės kultūros fermentacijai arba kaip
Probiotikai yra sudėtingi, metaboliškai aktyvūs mikroorganizmai. Todėl galima tikėtis, kad jie gali turėti įtakos sveikatai keliais būdais, įskaitant imuninę stimuliaciją, konkurenciją dėl maistinių medţiagų, gleivinės sukibimo, ligos pradţios slopinimo ir antimikrobinių medţiagų gamybos.
Maisto pramonėje fermentacija daţniausiai vykdoma PRB. PRB yra industriškai labai svarbūs mikroorganizmai, kurie naudojami visame pasaulyje įvairiems maisto produktams gaminti. Jų pagrindinis pageidautinas metabolitas šiuose procesuose yra pieno rūgštis (Konstantinov, 2005). Teigiama, kad PRB yra nenuodingos ir nesukelia ligų (Lineback et al., 2011).
Duonos gamybos technologijoje aktuali problema – kepinių ţiedėjimas. Vienas iš būdų sulėtinti pusruginės duonos, kuri yra populiariausia vartotojų tarpe, ţiedėjimą - PRB fermentuoti produktai (Narbutaitė, 2010).
Šiandieninėje rinkoje yra didelė mielių pasiūla, kaip natūraliai paplitusių padermių, taip ir genetiškai modifikuotų ar deaktyvuotų, kurios geba augti net netinkamomis sąlygomis. Taip pat, yra siūlomi ir tokie priedai kaip fermentai, išgryninti iš mielių ląstelių, kurie veikia kaip augimo katalizatoriai.
Fermentacijos procesas yra maltazės, invertazės ir zimazės sudėtinga schema. Maltazės turi polinkį keisti maltozę, kuri yra sudaryta iš krakmolo skilimo α ir β-amilazės ir gliukozės. Invertazę konvertuoja sacharozės į gliukozę ir fruktozę, o fruktozė ir kiti paprastieji cukrai – anglies dioksidą ir etanolį. Galutinis rezultatas – tai anglies dioksido tešlos purenimas fermentacijos metu (Akbar et al., 2012).
Buvo nustatyta, kad fermentacijai naudojant didelį mielių kiekį padidėja metabolinių junginių: 2,3-butanedionų ir fenilacetaldehidų kiekis, kurie yra ţinomi kaip aktyviausi aromato junginiai (Birch et al., 2013; Callejo, 2011). Mokslinikai Carson ir Dale nustatė, kad modifikuotos arba kitaip deaktyvuotos mielės suteikia tešlai purumo, kuris lemia porų didumą ir kiekį (Carson, Dale, 2011). Dehidratuotos mielės teigiamai koreliuoja su fermentacijos temperatūra 21-38°C (P <0,005, R ≥ 0,996). Tačiau, mokslininkai teigia, kad jos gali pakenkti maisto saugai, dėl toksinų gamybos, kurie susidaro fermentuojant ilgesnį laiką (Steven et al., 2011).
Nors įvairūs tyrimai parodė mielių svarbą fermentacijos metu, tačiau jų vaidmuo dar pilnai neištirtas. Nustatyta, kad mielės veikia kaip katalizatoriai ir išsamūs tyrimai gali būti naudingi pramonei (Akbar et al., 2012). Mokslininkas Claus su kolegomis nustatė, kad PRB, naudojamos kartu su mielėmis maţina akrilamido kiekį galutiniuose produktuose (Claus et al., 2008).
1.1.1. Raugų pienarūgštė fermentacija
Didţiausią įtaką duonos su raugais kokybei turi geros konsistencijos ir mikrobiologiškai stabilus raugas, o vienintelis būdas stabilumui uţtikrinti yra PRB, pasiţyminčios antimikrobinėmis savybėmis (Lineback et al., 2011).
Iš savaiminių ruginių raugų išskirtos Pedioccus acidilacici gamina bakteriocinus, kurie slopina Bacillus subtilis sporų susidarymą ir pasiţymi antibakteriniu poveikiu prieš įvairias maisto gedimą sukeliančias bakterijas. Dėl šių PRB savybių, stabdomas duonos mikrobiologinis gedimas, o tai svarbu ir aktualu vartotojams (Chavan, Chavan, 2011; Juodeikienė et al., 2011).
Vartotojai labiausiai vertina duonos juslines savybes bei maistinę vertę ir saugą. Siekiant išlaikyti arba pagerinti šias kepinių savybes svarbu tinkamai sudaryti receptūras.
Raugo gamybai naudojamos PRB pagreitina mielių gebėjimą suskaidyti asparaginą. Tokie raugai sumaţina akrilamido kiekį galutiniuose produktuose net iki 75 % ( Mustafa et al., 2009). Kiti mokslininkai teigia, kad PRB akrilamido kiekį sumaţina iki 48-71 % (Fiedman, Levin, 2008; Claus et al., 2008). Mokslininkai tokius pokyčius pagrindţia PRB gebėjimu skaidyti cukrus, ko pasekoje maţėja pH, o pH koreliuoja su akrilamido kiekiu galutiniame produkte (Claus et al., 2008).
Nustatyta, kad P. acidilactici fermentuoti raugai turi teigiamą įtaką kepinių tūriui ir minkštimo tekstūros rodikliams (kietumui ir akytumui), o jų teigiamas efektas priklauso nuo kepinio receptūros ir kepykloje naudojamos technologinės įrangos (Juodeikienė ir kt., 2008; Balestra et al., 2011).
1.2. Akrilamidas maiste ir jo susidarymo produktuose aspektai
Akrilamidas yra neurotoksiškas ir galintis veikti kancerogeniškai. Jis susiformuoja Majaro reakcijos metu, termiškai apdorojant didelį angliavandenių kiekį turinčius maisto produktus (Zhang., 2007; Martinek et al., 2009; Mulla et al., 2011).
Akrilamido molekulė yra maţa hidrofilinė, o pats akrilamidas yra bekvapė kieta medţiaga arba jo spalva kinta nuo bespalvės iki baltos spalvos. Akrilamidas yra jautrus polimerizacijos kaitinimo metu. Jis verda 125 °C temperatūroje ir yra termiškai nestabilus. Akrilamidas yra silpnai rūgštinis ir šarminis konjuguotas amidas, sąveikaujantis su metalo jonais (Zhang., 2007; Mustafa, 2008).
Pirmą kartą akrilamidas nustatytas maisto produktuose 1997 metais, geleţinkelio tunelyje kalnuose pietvakarių Švedijoje. Čia akrilamido koncentracija buvo (0,07-17,7 nmol/g Hb). Šis kiekis
2002-ųjų balandį, Švedijos nacionalinė maisto saugos tarnyba kartu su Stokholmo universitetu paskelbė moksliniais tyrimais pagrįstą išvadą apie didelį akrilamido kiekį, susidarantį termiškai apdorojant didelį angliavandenių kiekį turintį maistą (Claus, 2008; Mustafa et al., 2009).
Akrilamidas susidaro maisto produktuose Majaro reakcijos metu iš laisvo asparagino ir redukuojančių cukrų (daugiausiai iš gliukozės, fruktozės ir maltozės) kurių didelis kiekis grūdinėse kultūrose (Mustafa et al., 2009; De Vleeschouwer et al., 2010; Mulla et al., 2011).
Majaro reakcijos vyksta esant maţam drėgmės kiekiui ir aukštai temperatūrai (> 100 °C), jų metu formuojasi galutinio produkto spalva bei juslinės savybės (Hendriksen et al., 2010).
Nors akrilamido susidarymo pagrindinis mechanizmas maisto produktuose Majaro reakcijos, tačiau yra keletas kitų, šio junginio formavimosi, mechanizmų (Claus et al., 2010).
Pirmosios mokslininkės, kurios išsamiai išanalizavo akrilamido susidarymą ir patvirtino Stadler ir Mottram hipotezę buvo Zyzak ir Yaylayan. Jos moksliniais tyrimais įrodė, kad akrilamidas susiformuoja Majaro reakcijos metu iš redukuojančių cukrų. Nors asparaginas gali būti konvertuojamas į akrilamidą termiškai sukeliant dekarboksilinimą ir deamininimą, tačiau yra nustatyta, kad angliavandeniai turi reaguoti su asparaginu ir tik tuomet susidaro akrilamidas. Nustatyta, kad didelis kiekis karbonilinių junginių gali pagreitinti šią reakciją, o hidroksi- karbonilo junginiai, pavyzdţiui, fruktozė arba gliukozė, yra ţymiai efektyvesni nei kiti, nes pastarieji maţina aktyvacijos energijos poveikį (Yaylayan, Stadler, 2005).
Pirmoji akrilamido susidarymo prieţastis pagrįsta moksliniais tyrimais, tai, kad jis susidaro termiškai apdorojant krakmolo turintį maistą ir naudojant nepakankamą vandens kiekį gamybos metu. Taip pat, svarbu atsiţvelgti ir į tokius parametrus kaip temperatūra, apdorojimo laikas, pH, priedai ir kt., nes moksliniais tyrimais įrodyta ir daug diskusijų sukelta dėl šių parametrų įtakos akrilamido formavimuisi (Anese et al., 2007).
Antras formavimosi būdas yra grūdinius produktus veikiant laisvu asparaginu (Martinek et al., 2009).
Ţmonių suvartojamas akrilamido kiekis su maisto produktais priklauso nuo šalies nacionalinių mitybos įpročių ir maisto gaminimo technologijos. Didţiausi akrilamido šaltiniai, tai kepiniai, termiškai apdoroti bulvių produktai, kava (Mei et al., 2008). Capuano ir Fogliano paskelbė, kad akrilamido yra ir riešutuose (daţnaisiais lazdynų ir migdolų) bei dţiovintuose vaisiuose (Capuano, Fogliano, 2011).
Dėl maţų ir poliškų molekulių akrilamidas lengvai pasisavinamas ţmonių ir gyvūnų. Suvartojus maisto, kuriame yra akrilamido, šis per kraujotaką greitai pasiskirsto po visą kūną. Jis nustatomas kepenyse, širdyje, smegenyse, inkstuose ir net motinos piene (Salles et al., 2013; Mei et al., 2008).
Nustatyta, kad terminio apdorojimo metu, rugiuose esantis laisvas asparaginas yra konvertuojamas į akrilamidą ir apytiksliai gaunama 0,80 %, kviečiuose 0,98 % ir bulvėse 0,29 %. Dar trūksta išsamių tyrimų apie akrilamido formavimosi ypatumus naudojant azotines trąšas, fungicidus ir kt. (Martinek et al., 2009).
Mutageninės ir kancerogeninės akrilamido savybės yra susijusios su jo metabolitu glicidamidu.
Švedijoje su grūdų produktais gaunama iki 33 % viso akrilamido kiekio gaunamo su maistu (Sanganyado et. al., 2011). Nepaisant to, grūdų produktus reikia vartoti, ypač viso grūdo, nes juose yra didelis kiekis biologiškai aktyvių medţiagų ir kitų nepakeičiamų ir su kitais produktais negaunamų komponentų. Duona yra plačiai vartojama prekė Švedijos gyventojų (Mustafa, 2008). Lietuva taip pat turi ne tik gilias duonos kepimo tradicijas, bet ir gausų jos asortimentą.
Sara Movahhed ruginėje duonoje nustatė didesnį akrilamido kiekį nei kvietinėje duonoje (Movahhed, 2012).
Capuano publikavo, kad ruginių ir kvietinių miltų mišrūs gaminiai turi daugiau akrilamido nei kvietinių miltų kepiniai, pagrįsdamas tuo, kad miltai, turintys aukštą maistinę vertę dėl didelio kiekio ląstelienos ir pelenų gali turėti įtaką didesnei akrilamido koncentracijai susidaryti kepiniuose (Capuano et al., 2009)
Taip pat atlikti eksperimentai kepant kiaušinius skirtinguose aliejuose. Nustatyta, kad didţiausias akrilamido kiekis susidaro kepant su saulėgrąţų aliejumi, o maţiausias kiekis buvo nustatytas kepant su kukurūzų aliejumi (Özkaynak, Ova, 2009).
Kasmet Nacionaliniame maisto ir veterinarijos rizikos vertinimo institute ištiriama (NMVRVI) 40 produktų mėginių, kuriuose gali susidaryti didesnis akrilamido kiekis. Šie duomenys perduodami Europos maisto saugos tarnybai (EFSA), kuri išanalizavusi visų valstybių pateiktus duomenis, 2011 m. paskelbė rekomenduojamus akrilamido kiekius maiste. 1 lentelėje pateikti Nacionaliniame maisto ir veterinarijos rizikos vertinimo institute atliktų tyrimų rezultatai ir EFSA rekomenduojamas akrilamido kiekis maiste.
1 lentelė. NMVRVI atliktų tyrimų rezultatai ir EFSA rekomenduojamas akrilamido kiekis μg/kg
Tirti produktai Lietuvoje nustatyti (μg/kg) EFSA rekomenduojami (μg/kg) Gruzdintos bulvytės 164-340 600 Bulvių traškučiai 146-910 1000 Minkšta duona <30-47,7 150 Javainiai 49-60 400 Sausainiai, trapučiai 91,9-870 500 Skrudinta kava 170 - 376 450
1 lentelės tęsinys. NMVRVI atliktų tyrimų rezultatai ir EFSA rekomenduojamas akrilamido kiekis μg/kg
Tirti produktai Lietuvoje nustatyti (μg/kg) EFSA rekomenduojami (μg/kg) Tirpi kava 217 - 222 900 Kūdikių maistas <30 80 Sausainiai, dţiūvėsėliai 61,9 - 222 250 Perdirbtas maistas vaikams (košės) 30 - 70 100
1.2.1. Technologinių veiksnių įtaka akrilamido susidarymui
Be pasėlių tręšimo, grūdų ir jų produktų kokybei taip pat turi įtakos technologinės priemonės. Tačiau, tuose pačiuose produktuose gali būti labai skirtingas akrilamido kiekis, todėl mokslininkai teigia, kad lemiamas faktorius, sąlygojantis akrilamido susidarymą, yra produkto gamybos technologijos parametrai: temperatūra, apdorojimo laikas, pH, priedai ir kt. (Keramat et al., 2011). Akrilamido koncentracija gali skirtis ir pačiame produkte, vienas iš pavyzdţių: skirtingas akrilamido kiekis kepinio viduje ir plutoje (Ahrne et al., 2007).
Taip pat, mokslininkai teigia, kad pelenų kiekis yra aktualiausias veiksnys, tiesiogiai turintis įtakos, akrilamido susidarymui duonos gaminiuose. Atliktuose tyrimuose su dviem skirtingais miltų tipais buvo gauti tokie rezultatai: miltuose 1050 tipo (~1,05 % pelenų) akrilamido plokštelių buvo du kartus didesnė koncentracija, lyginant su miltų tipu 550 (~0,55 %) (Curtis et al., 2010).
Nors miltai, kurių sudėtyje yra didesnis ląstelienos ir pelenų kiekis, mitybiniu poţiūriu yra vertinami geriau, tačiau iš jų pagamintuose kepiniuose yra ţymiai didesnis akrilamido kiekis (Mulla et al., 2011).
Kepant gaminius tradicinėje krosnyje galutiniai produktai yra gaunami net su 40 % didesniu akrilamido kiekiu, lyginant su keptais krosnyje su garais, tačiau dar efektyvesnėmis yra nustatytos srautinės aukštakrosnės, kuriose kepant, akrilamido kiekį galima sumaţinti iki 60 % (Keramat et al., 2011).
1.2.2. Leidţiama akrilamido paros norma
Petersonas apskaičiavo, kad maisto produktai, kuriuose yra didelis akrilamido kiekis, sudaro 38 % viso, per parą suvartojamo, energijos kiekio, 47 % viso, dienos suvartojamo, geleţies kiekio ir
42 % folio rūgšties suvartojamo kiekio Jungtinėse Amerikos Valstijose. Be to, nustatyta, kad surūkyta cigaretė akrilamido kiekį kraujyje padidina 1-2 μg (Mei et al., 2008).
Akrilamido koncentracija gali būti iki kelių μg/kg įvairiuose maisto produktuose, daţniausiai tuose, kuriuose didelis angliavandenių kiekis ir kurie yra termiškai apdoroti. Mustafa teigia, kad duona yra vienas iš produktų, kuriame gali būti didelis akrilamido kiekis (Mustafa, 2008).
Mokslininkai iki šių dienų neturi vieningos nuomonės dėl nekenksmingos akrilamido paros normos.
Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) nustatė, kad akrilamido paros norma galėtų būti nuo 0,3 iki 0,8 µg/kg kūno svorio per dieną, tačiau kituose šaltiniuose teigiama, kad ji turėtų būti ne didesnė kaip 0,5 µg/kg kūno masės per parą (Svensson et al., 2003).
Apskaičiuotas vidutinis akrilamido kiekis, gaunamas su maistu, kinta nuo 0,3 iki 0,6 μg/kg kūno svorio per dieną, suaugusiems, o vaikai ir paaugliai linkę įsisavinti didesnį kiekį akrilamido, t.y., vienam kilogramui kūno svorio 0,4-0,6 μg/kg (Curtis et al., 2010). 2002 metais PSO pateikė duomenis, kad su maistu gaunamas akrilamido kiekis 1 kg kūno masės per dieną yra 0,3-0,8 μg. 2003 metais nustatyta akrilamido norma 0,5 μg /kg kūno svorio per 1 dieną (Granby et al., 2009 ).
Kakavoje, kavoje ir ţaliojoje arbatoje taip pat yra didelis akrilamido kiekis (Mustafa, 2008). Vokietijoje su duona ir bandelėmis gaunama 25 % akrilamido suvartojamo per dieną (Curtis et al., 2010). Didţiausias akrilamido kiekis Danijoje, gaunamas vartojant ruginės ir kvietinės duonos gaminius ─ sudaro 8% visos paros normos, t.y., 2,0 μg (Movahhed, 2012).
Tačiau įvairių produktų gausa, kuriuose nustatytas didelis akrilamido kiekis, rodo didelį jo paplitimą, todėl vidutinis, gaunamas su maistu, akrilamido kiekis skiriasi ne tik tarp šalių, bet ir tarp amţiaus grupių (Mustafa, 2008; Capuano et al., 2009).
Termiškai apdorotuose grūdų ir bulvių produktuose akrilamido gali būti nuo 30 iki 7500 μg/kg. Todėl mokslininkai teigia, kad didţiausias akrilamido kiekis yra gaunamas būtent su šiais maisto produktais (Hendriksen et al., 2010).
Nustatyta, kad Švedijos kūdikiai pirmaisiais gyvenimo metais vidutiniškai gauna nuo 0,04 iki 1,2 μg/kg kūno svorio/per dieną akrilamido su motinos pienu ir mišinukais (Salles et al., 2013).
Vokietijoje, su kepiniais gaunama apie 18-46 % akrilamido. Švedijoje, pagrindinis akrilamido šaltinis yra bulvių produktai, su jais gaunama 45 % akrilamido, o 22 % gaunama su kava ir 33 % su grūdiniais produktais (Sanganyado et al., 2011).
1.2.3. Akrilamido įtaka sveikatai
Akrilamidas yra ţinomas kaip grauţikų kancerogenas, nustatomas ir ţmonių mityboje. Tačiau lieka neaiškus kancerogeninio akrilamido poveikio mechanizmas (Mei et al., 2008; Capuano et al., 2009; Lipworth et al., 2013). Nustatyta, kad akrilamidas neigiamai veikia ţmonių ir gyvūnų nervų sistemą. Taip pat, nustatyta, kad jis turi toksinį, mutageninį ir kancerogeninį poveikį ţinduolių reprodukcijai (Martinek et al., 2009).
Tarptautinė vėţio tyrimų agentūra (FAO/WHO) 2005 metais paskelbė, kad akrilamidas yra ţmogui kenksminga kancerogeninė medţiaga (Pelucchi et al., 2006).
Mokslininkai nustatė, kad akrilamidas veikia kancerogeniškai ir gali sukelti kiaušidţių, inkstų, ir krūties onkologines ligas (Lipworth et al., 2013; Olesen et al., 2008; Borda, Alexe, 2011), todėl akrilamido maţinimas maisto produktuose yra labai aktuali tema.
1.2.4. Akrilamido kiekio maisto produktuose maţinimo galimybės
Duonos tešlos papildymas amino rūgštimi (cisteinu) sumaţina akrilamido koncentraciją duonoje, tačiau toks papildymas turi įtakos tešlos reologinėms ir juslinėms savybėms (Claus et al., 2010). Tešlos gamybai panaudojus cisteiną, akrilamido koncentracija duonoje nustatyta gerokai maţesnė. Kai šio fermento buvo naudota 0,005 %, akrilamido kepiniuose nustatyta 50 % maţiau, lyginant su kontrole. Tačiau pridėjus 0,01 %, akrilamido kiekis padidėjo lyginant su 0,005 %.
Kiti mokslininkai nustatė, kad cisteinas neturi įtakos akrilamido kiekiui kepiniuose, tačiau kito eksperimento metu, sutrumpinus fermentacijos laiką, po 60 min buvo nustatyta minimali akrilamido koncentracija kepiniuose ir pastarieji gauti geros kokybės, nepaisant amilazės aktyvumo (Claus et al., 2008).
Taip pat, akrilamido susidarymui įtakos turi kepimo laikas. Duona buvo kepama 200 °C temperatūroje 70 min ir 240 °C temperatūroje 50 min, nors duonos kepalai buvo beveik identiški išoriškai pagal plutą, akrilamido nustatyta atitinkamai, 124,1 mg/kg ir 92,4 mg/kg. Ilgesnis kepimo laikas ţemesnėje temperatūroje yra tinkama priemonė akrilamido koncentracijos maţinimui kepiniuose.
Atsisakius vieno konkretaus produkto vartojimo, sumaţinti vartotojo organizmui tenkančią taršą akrilamidu nepavyks, kadangi moksliniais tyrimais nustatyta, kad akrilamidas yra plačiai paplitęs, kaip visų krakmolingų produktų mikro- ir makro- komponentas (Mei et al., 2008).
Jau 2002 metais padaryta didelė paţanga moksliniuose tyrimuose ir akrilamido formavomosi maisto produktuose prevencijoje. Pagrindiniai faktoriai, reguliuojami maţinant akrilamido kiekį
kepiniuose, yra fermentacijos temperatūra ir laikas. Akrilamidas veiksmingai maţinamas keičiant kepimo priedus, tokius kaip NH4HCO3 arba invertuotojo cukraus sirupas. Priedų naudojimas, pavyzdţiui, cisteino, dvivalenčių katijonų, ar polifenolių yra labai perspektyvus akrilamido sumaţinimo grūdų produktuose būdas. Tačiau, strategi- jos, tinkančios bulvių produktams, gali netikti kepinių gamybai, dėl skirtingų akrilamido pirmtakų ţaliavoje ir visiškai skirtingų produktų gamybos technologijų. Dėl to, gamintojai turi ieškoti produktų saugos sprendimų ir nepamiršti vartotojų lūkesčių, susijusių su aromatu, spalva, ir kitomis juslinėmis savybėmis (Claus et al., 2008). Mokslininkas Mustafa teigia, kad esant dideliam kiekiui asparagino galima vartoti gliciną, nes pastarasis maţina akrilamido kiekį galutiniame produkte (Mustafa, 2008).
Ilgalaikiai agronominiai tyrimai yra labai svarbūs ir reikalingi, siekiant efektyviau kontroliuoti akrilamido kiekį termiškai apdorotuose grūdų produktuose. Nustatyta, kad trąšų kiekis ir jų naudojimo laikas turi įtakos akrilamido formavimuisi ir koncentracijai (Claus et al., 2008).
Šiuo metu intensyviai dirbama, siekiant sumaţinti akrilamido kiekį maisto produktuose, atrenkant tinkamas ţaliavas bei optimizuojant gamybos technologiją (Curtis et al., 2010).
Akrilamido susidarymą galima efektyviai sumaţinti neorganinių druskų, arba fermentų pagalba. Fermentų panaudojimas duonos pramonėje populiarėja, nes galima pagaminti geros ir stabilios kokybės gaminius, nepaisant miltų kepimo savybių bei tešlos apdorojimo skirtumų (Bašinskienė ir kt., 2010). Fermentų veiklos efektyvumas priklauso nuo sąlygų bei fermentų kiekio (Ciesarova et al., 2009). Nustatyta, kad asparaginazės naudojimas yra veiksmingas akrilamido maţinimo metodas (Hendriksen et al., 2010). Į tešlą pridėjus asparaginazės nustatytas 75-95 % akrilamido kiekio sumaţėjimas galutiniuose produktuose, priklausomai nuo fermento kiekio (Hendriksen et al., 2010).
Vienas iš efektyviausių būdų, sumaţinti akrilamido kiekį, tai L-asparaginazės panaudojimas. Šis fermentas efektyviai katalizuoja amino rūgšties L-asparagino virsmą į L-asparto rūgštį, kuri nėra akrilamido pirmtakas. Dėl šios prieţasties, akrilamido formavimasis yra gerokai sumaţinamas (Hendriksen et al., 2009; Ciesarova et al., 2010).
Nustatyta, kad naudojant NaCl galima sumaţinti akrilamido susidarymą galutiniuose produktuose (Curtis et al., 2010).
Akrilamido susidarymo pirmtaką – asparaginą, skaido mielės, kurios yra naudojamos fermentacijos metu. Mustafa teigia, kad tai puikus būdas akrilamido maţinimui (Mustafa, 2008).
Akrilamido koncentracija yra stabili, duonos kepalus laikant ţemoje temperatūroje (iki 6 °C). Akrilamido koncentracija reikšmingai sumaţėja kepinius laikant aukštesnėje temperatūroje (nuo +20 iki +40 ° C), kai drėgmės kiekis yra didelis (Mustafa, 2008; Capuano et al., 2009; Mulla et al.,
1.3. Kvietinių miltų savybių pagerinimas modifikuotomis mielėmis
Mokslininkai atliko tyrimus ir nustatė, kad pramonėje naudojamos komercinės mielės (S. cerevisiae) gali būti sėkmingai pakeičiamos kitomis net iki 50 %, o šis mielių pakeitimas įtakoja didesnio tūrio kepinių gavimą (Ramachandra et al., 2009).
Deaktyvuotos/modifikuotos mielės yra naudojamos kvietinių kepinių pagerinimui. Mokslininkai teigia, kad naudojant deaktyvuotas mieles, dėl įvairių junginių susidarymo, tešlos lipnumas ir tąsumas yra sumaţinamas, nes šių mielių metabolitai geba suskaidyti glitimą, tačiau kepiniai su šiuo priedu pasiţymi didesniu akytumu. Yra duomenų, kad kepant su modifikuotomis/deaktyvuotomis mielėmis sudėtinga išlaikyti gaminių formą (Baiano, Terracone, 2011). Nustatyta, kad deaktyvuotų mielių priedas teigiamai veikia tešlos reologines savybes. Tačiau, apie tokio deaktyvuotų mielių priedo išsamesnį poveikį kepinių kokybei duomenų nėra ir reikalingi išsamūs tyrimai dėl kepinių kokybės ir įtakos ţmonių sveikatai (Ramachandra et al., 2009; Carson, Dale, 2011).
1.3.1. Kitos kvietinių miltų pagerinimo galimybės
Šiuo metu daug dėmesio skiriama fermentacijai kietoje fazėje. Moksliniais tyrimais įrodyta, kad dėl susidarančių biologiškai aktyvių fenolinių junginių, teigiamai veikiamos kepinių juslinės savybės (Martins et al., 2011).
Taip pat, kvietinės duonos tūris ir trupumas yra reguliuojami naudojant emulsiklius. Nustatyta, kad kvietinius miltus papildţius emulsikliais vandens absorbcija padidėja 5 % (Gómez et al., 2012).
Kvietinių miltų kepiniams įtakos turi technologinio proceso laikas, bei temperatūrinis reţimas. Nustatyta, kad terminis apdorojimas maţina glitimo tąsumą ir turi įtakos daliniam krakmolo granulių kleisterizavimuisi. Neil teigia, kad tikslinga parinkti optimalų laiko ir temperatūros reţimą, nes tokiu būdu galima gauti 12,5 % didesnio drėgnio gaminius, o drėgnesnis minkštimas, tai galimybė gauti lėčiau ţiedėjančius gaminius (Neill et al., 2012).
Siekiant suardyti glitimą ir kitus, kviečiuose esančius baltymus, papildomai į kviečių produktus dedami proteolitiniai fermentai. Tokiais tyrimais siekiama sukurti produktus, kurie tiktų celiakija sergantiems ţmonėms (Stenman et al., 2009). Tačiau mokslininkai Whitehurst ir Oort nustatė, kad per didelis proteolitinių fermentų aktyvumas gali neigiamai įtakoti duonos kokybę dėl tešlos praskydimo (Whitehurst, Oort, 2009).
2. TYRIMO METODIKA IR ORGANIZAVIMAS
2.1. Pagrindinės tyrimų kryptys ir jų pagrindimas
Pirmame darbo etape buvo analizuota biokatalizatoriaus kiekio (Aspergillus niger gliukoamilazės) ir gaminių dydţio (500 g ir 1000 g) įtaka akrilamido formavimuisi ruginės duonos, pagamintos dvifaziu būdu, t.y., su PRB raugais (Pediococcus acidilactici (KTU057)), kepiniuose.
Antrame darbo etape buvo įvertinta kvietinių miltų (550 C tipo) technologinių savybių pagerinimo galimybės modifikuotomis mielėmis (RS 190) ir šių miltų įtaka pusruginės duonos kokybei.
Eksperimento schema pavaizduota 1 paveiksle (a ir b).
Pediococcus acidilactici (KTU057) raugų gamyba, ţaliavos apcukrinimui naudojant skirtingą biokatalizatoriaus kiekį
↓
Pediococcus acidilactici (KTU057) raugų proteolitinių fermentų aktyvumo tyrimas, pH ir BTR tyrimas
↓
Ruginių kepinių su Pediococcus acidilactici (KTU057) raugais ir skirtingu biokatalizatoriaus kiekiu gamyba
↓
Kepinių kokybės ir saugos analizė Kepi-nių tūrio Kepi-nių savito-jo tūrio Akytu-mo Kepinių svorio ir masės nuostolių po terminio apdoroji-mo Minkšti-mo drėgnio Minkštimo reologinių savybių kitimo ţiedėjant Bendro titruojamojo rūgštingumo (BTR) Akrilamido kiekio ↓
Kokybės ir saugos rodiklių palyginamasis įvertinimas a) 1 pav. Pirmojo darbo etapo schema
Kvietinių miltų su RS 190 modifikuotų mielių priedu struktūrinių fizikinių savybių nustatymas farinografu
↓
Pusruginių kepinių su kvietiniais miltais su modifikuotų mielių priedu ir be jo gamyba ↓
Pusruginės duonos kepinių kokybės rodiklių tyrimas (tūrio, savitojo tūrio, masės, drėgnio, BTR, minkštimo reologinių savybių kitimo gaminius laikant) ir palyginamasis pusruginių kepinių
kokybės rodiklių įvertinimas b) 1 pav. Antrojo darbo etapo schema
2.1.1. Raugų gamybos technologija
Pirmojo etapo metu buvo paruošti plikiniai, ţaliavos apcukrinimui naudojant skirtingą kiekį Aspergillus niger gliukoamilazės (0,03 ml ir 0,05 ml), plikiniai fermentuoti Pediococcus acidilactici (KTU057) grynomis kultūromis. Raugų gamybai naudotos ţaliavos pateiktos 2 lentelėje.
2 lentelė. Raugų gamybai naudotos ţaliavos
Mėginiai Ţaliavos, naudotos gamybai
K L. delbruecki Kontrolė - pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo) fermentuoti L. delbruecki
P.a Kr Pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo) fermentuoti Pediococcus acidilactici (KTU057) ţaliavos apcukrinimui nenaudojant gliukoamilazės
P.a 0,03r Pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo) fermentuoti Pediococcus acidilactici (KTU057), ţaliavos apcukrinimui naudojant 0,03 ml gliukoamilazės
P.a 0,05r Pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo) fermentuoti Pediococcus acidilactici (KTU057), ţaliavos apcukrinimui naudojant 0,05 ml gliukoamilazės
Plikiniai buvo paruošti pasijotus ruginius rupinius uţplikius (99 °C temperatūros ) vandeniu ir atšaldţius mėginius iki kambario temperatūros į juos buvo pridėta 0,03 ir 0,05 ml Aspergillus niger gliukoamilazės. Naudota Aspergillus niger gliukoamilazė „Spirizyme Plus FG“ (Novozymes, Danija) 400 AV/g (aktyvumo vienetų grame, kurie nusako 1 μmol maltozės hidrolizę per minutę specialiose sąlygose).
Pediococcus acidilactici (KTU057) grynos kultūros buvo gautos iš Kauno technologijos universiteto, Maisto produktų technologijos katedros, Grūdai ir grūdų produktai grupės kolekcijos. Jos buvo padaugintos 32°C temperatūroje MRS sultinyje ir panaudotos plikinių fermentavimui.
2.1.1.1. Raugų tyrimo metodai
Proteolitinių fermentų aktyvumo rauge tyrimo metodas. 5 g mėginio uţpilta reagentu F
(Folin Ceulceu). Reagento F paruošimui naudota: 0,01 M natrio acetato buferinis tirpalas ir 0,05 M kalcio acetatas (pH=7,5). Tirpalai sumaišyti. Mėginys sumaišytas su reagentu F ir nufiltruotas pro popierinį filtrą. Tyrimui naudotas gautas filtratas (I). Po to, į tuščius mėgintuvėlius įpilta po 5 ml 0,65 % kazeino tirpalo. Mėgintuvėliai su kazeinu išlaikyti 10 min. 37 ºC temperatūroje termostate ir į inkubuotus termostate mėgintuvėlius įpilta po 1 ml filtrato (I) ir vėl inkubuota 37 ºC temperatūroje termostate 10 min, įpilta po 5 ml trichloroacto rūgšties ir vėl inkubuota 37 ºC temperatūroje termostate 30 min. Mėginiai išmaišyti ir nufiltruoti, gautas filtratas (II).
Po to, į mėgintuvėlius įpilta 1 ml F – C reagento (10 ml folino folio reagento, praskiesta 40 ml distiliuoto vandens), 2 ml filtratas (II) ir 5 ml Na2CO3 ir inkubuota 10 min 37 ºC temperatūroje.
Proteolitinių fermentų aktyvumo nustatymui paruoštiems raugų mėginiams spektrofotometru išmatuota absorbcija, kai bangos ilgis 660 nm. Proteolitinis fermentų aktyvumas paskaičiuotas pagal formulę: g PU m TE D PA 1000, / 10 4
kur: D – fermentinio tirpalo absorbcija;
4– ryšys tarp reakcijos mišinio ir fermento tirpalo pridėjus TCA (trichloroacto rūgšties); TE – tirozino ekvivalentas, ml/µM;
m – fermento masė 1 ml tirpalo, mg; 1000 – koeficientas.
Absorbcija išmatuota spektrofotometru kiekvienam mėginiui 4 kartus, po to, paskaičiuotas absorbcijos vidurkis.
Nubrėţta standartinė kreivė, kuriai naudoti standartinių mėginių tirpalai (3 lentelė). 3 lentelė. Reagentai ir jų kiekiai adsorbcijai matuoti
Reagentai mėginys Tuščias Standartas 1 Standartas 2 Standartas 3 Standartas 4 Reagentas G, ml 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 H2O, ml 2,00 1,99 1,98 1,97 1,96 Reagentas E, ml 5,00 5,00 5,00 5,00 5,00
pH tyrimo metodika. Raugams buvo nustatyta pH vertė pH-metru (PP-15, Sartorius AG,
Vokietija).
BTR tyrimo metodika. 10g tiriamojo mėginio sumaišyta su 100 ml distiliuoto vandens ir į
mišinį įlašinus 3-5 lašus fenolftaleino (1 % spiritinis tirpalas) nutitruota 0,1 N NaOH tirpalu, kol išnyks rausvai roţinė spalva. Bendras titruojamasis rūgštingumas išreikštas Neimano laipsniais (ºN).
BTR apskaičiuotas pagal formulę: Xp = a×k
kur: Xp – mėginio titruojamasis rūgštingumas;
a – NaOH tirpalo kiekis sunaudotas mėginio titravimui; k – NaOH tirpalo titro pataisos koeficientas (k = 1).
2.1.2. Ruginės duonos gamybos technologija
Ruginių kepinių receptūros pateiktos 4 lentelėje.
4 lentelė. Ruginių mėginių receptūros
Ţaliavos P.aK P.a 0,03 P.a 0,05
Vanduo Pagal paskaičiavimus
Druska 45
Mielės 50
Pasijoti ruginiai rupiniai 1150 tipo
1000
Biokatalizatoriaus kiekis (ml) 0 0,03 0,05
Raugas 200
P.aK – mėginys iš pasijotų ruginių rupinių (1150 tipo) fermentuotų Pediococcus acidilactici (KTU057) ţaliavos apcukrinimui nenaudojant gliukoamilazės;
P.a 0,03 – mėginys iš pasijotų ruginių rupinių (1150 tipo) fermentuotų Pediococcus acidilactici (KTU057) ţaliavos apcukrinimui naudojant 0,03 ml gliukoamilazės;
P.a 0,05 - mėginys iš pasijotų ruginių rupinių (1150 tipo) fermentuotų Pediococcus acidilactici (KTU057) ţaliavos apcukrinimui naudojant 0,05 ml gliukoamilazės.
Pagrindiniai ruginės duonos gamybos technologiniai etapai buvo šie:
1. Iš receptūroje pateiktų komponentų buvo maišoma tešla lėtaeigėje maišymo mašinoje. 2. Po maišymo tešla palikta atsistovėjimui 20 minučių, kad atsistatytų reologinės savybės. 3. Suformuoti padiniai pusgaminiai.
4. Pusgaminių kildinimas (+35 °C temperatūroje, 60 minučių).
5. Pusgaminių kepimas (maţėjančių temperatūrų reţimu: 5 minutes 280 °C temperatūroje ir 30 minučių 240 °C temperatūroje).
Atvėsintiems iki kambario temperatūros kepiniams buvo atlikti kokybės rodiklių tyrimai.
Ruginių kepinių gamybai naudoti pasijoti ruginiai rupiniai 1150 tipo (gamintojas AB „Malsena“, Panevėţys, Lietuva). 100 g pasijotų ruginių rupinių 1150 tipo maistinė ir energinė vertė pateikta 5 lentelėje.
5 lentelė. Pasijotų ruginių rupinių 1150 maistinė ir energinė vertė 100 gramų produkto
Ruginiai pasijoti miltai 100 g produkto
Energinė vertė / Maistinė vertė 1218 kJ/ 287 kcal
Baltymai 10,7 g
Angliavandeniai 56,8 g
Riebalai 1,9 g
Naudotų ruginės duonos gamyboje pasijotų ruginių rupinių 1150 tipo (gamintojas AB „Malsena“, Panevėţys, Lietuva) specifikacija pateikta 6 lentelėje.
6 lentelė. Pasijotų ruginių rupinių 1150 tipo specifikacija
Specifikacija Kiekis
Drėgnis, % 12,0–14,5
Pelenų kiekis, % 1,61–2,20
Kritimo skaičius, sek Ne trumpiau kaip 130
Taip pat, gamyboje buvo naudotos švieţios presuotos kepimo mielės „SEMA“ (gamintojas LALLEMAND Sp. zo.o., Lublin, Lenkija). Iki eksperimento mielės laikytos 16 ºC temperatūroje.
Ruginių kepinių gamybai naudota valgomoji joduota garinta druska ekstra (gamintojas OAO „Mozyrsol“, Baltarusija). Naudotos druskos sudėtis: NaCl – min 99,7 %; jodas 20-40 mg/kg (jodo jonų kiekis ); lipnumą reguliuojanti medţiaga E 536 (kalio ferocianidas).
2.1.2.1. Ruginės duonos tyrimo metodai
Ruginiams kepiniams atlikti tyrimai pateikti 7 lentelėje.
7 lentelė. Ruginių kepinių tyrimo metodai
Rodikliai Metodo esmė Literatūros šaltinis
Kepinio drėgnis
5g kepinio minkštimo mėginys dţiovintas +105 °C temperatūroje iki pastovios masės. Masės pokytis apskaičiuotas, %.
7 lentelės tęsinys. Ruginių kepinių tyrimo metodai
Rodikliai Metodo esmė Literatūros šaltinis
Kepinio tūris Tiriamas mėginys išstumia savo tūrį atitinkantį sorų kruopų kiekį, kuris išmatuojamas matavimo cilindru, cm3.
Sventickaitė ir kt., 2002
Kepinio savitasis tūris
Kepinys pasveriamas elektroninėmis svarstyklėmis 0,1 g tikslumu. Specifinis tūris (Dens) apskaičiuojamas pagal tūrio ir masės santykį, cm3/g.
ICC No. 131:1995
Minkštimo akytumas
Ţuravliovo prietaiso cilindru išpjaunami trys minkštimo mėginiai ir pasveriami.
Apskaičiuojamas akytumas %. LST 1442: 1996 Kepinių minkštimo tekstūros tyrimas
Stivens – LFRA tekstūrografu įvertinama duonos (4 mm storio riekių) mėginį deformuojanti jėga (F) po 16; 40; 64 val.
Svetickaitė ir kt., 2001
BTR tyrimo metodika
10 g tiriamojo mėginio sumaišyta su 100 ml distiliuoto vandens ir į mišinį įlašinus 3-5 lašus fenolftaleino (1 % spiritinis tirpalas) nutitruota 0,1 N NaOH tirpalu kol išnyks rausvai roţinė spalva. Titruojamasis rūgštingumas išreikštas Neimano laipsniais (ºN) irapskaičiuojamas pagal formulę: Xp = 2*a*k kur: Xp – BTR; a – NaOH tirpalo
kiekis sunaudotas mėginio titravimui, k – NaOH tirpalo titro pataisos koeficientas (k = 1).
LST ISO 11869:2003
Akrilamido ruginiuose kepiniuose nustatymo metodika
2 g tiriamojo mėginio patalpinta į 50 ml centrifugavimo kolbą. Įpilta 100 ng/g vidinio standarto (vidinio standarto paruošimas: 200 µl d3 – akrilamido ištirpinta 10 ml acetonitrilo, gauta 10 ng/µl koncentracijos d3 – akrilamido vidinio standarto tirpalas), viskas sumaišyta „Vortex“ purtykle. Po to, į kolbą įpilta 10 ml vandens ir 10 ml acetonitrilo bei QuEChERS ekstrahavimo druskos (paruošimas: 4,0 g MgSO4 anhidrido ir 0,05 g NaCl). Mišinys stipriai išmaišytas
maišyklėje 1 min, po to, centrifuguotas 4000 aps/min greičiu 5 minutes. Po centrifugavimo susidaręs heksano sluoksnis nupiltas. Iš kolbos paimatas 1 ml acetonitrilo ekstrakto ir įpiltas į mėgintuvėlį, kuriame jau buvo pasverta 50 mg PSA ir 150 mg MgSO4 anhidrido. Mėgintuvėlio
turinys išmaišytas maišykle 30 s ir išpilstytas į buteliukus po 10 µL LC-MS/MS analizei.
Akrilamido kiekybinis tyrimas atliktas efektyviosios skysčių chromatografijos ir dvigubosios masių spektrometrijos (LC-MS/MS) metodu. Tyrimui naudota įranga: Detektorius: Micromass Premier XE sujungtas su Waters 2695 Alliance. Analizei naudota kolonėlė Phenomenex Luna 3u HILIC (150 2,00 mm). Naudota mobili fazė: 6 % parūgštintas metanolio acetonitrilas (0,1 % acto rūgštis). Eliuento tekėjimo greitis 0,25 ml/min. Mėginio įleidimo į kolonėlę tūris 10 μl. Reakcijos reţimas (MRM), fragmentacija vykdyta m/z: 72 > 55 akrilamidui ir m/z: 78 > 58 akrilamidui d3.
Akrilamidas kiekybiškai įvertintas naudojant standartinio tirpalo ir linijinės kalibravimo kreivės metodą. Mėginio chromatogramos pavyzdys pateiktas 1 priede.
2.1.3. 550 C tipo kvietinių miltų farinografinio tyrimo metodika
Naudoti reagentai: distiliuotas vanduo, ne maţesnio kaip 3–čiojo grynumo laipsnio pagal LST EN ISO 3696 Analizės vanduo. Tyrimas atliktas pagal LST 1696:2001 (ICC 115/1:1992). Tyrimui naudota įranga: Brabender farinografas (Brabender OHG, Vokietija).
Mėginių paruošimas: 0,1 g tikslumu atsverta 300 g miltų, kurių drėgnis 14 ir supilta į maišyklę. Maišyta 1 min, po to, per 22 s supiltas vanduo iš biuretės. Homogenizuojamos tešlos konsistencija turi atitikti 500 ±20 FV.
Tešlos struktūrinės mechaninės savybės įvertintos pagal farinogramos rodiklius (8 lentelė).
8 lentelė. Farinogramos rodikliai
Rodiklis Aprašymas
Vandens absorbcija Kai absorbcija didesnė kaip 56 % (didelė), tešla formuojasi lėtai, didelė tešlos išeiga. Kai absorbcija maţesnė kaip 52 % (maţa), tešla formuojasi greičiau, maţa tešlos išeiga.
Tešlos susidarymo trukmė, min 2–4 min
Tešlos stabilumas, min Ne maţiau kaip 3,5 ir ne daugiau kaip 10 Praskydimo laipsnis, FV Optimalus – 80,
Atsparumas (tešlos stabilumo ir susidarymo laiko suma)
Daugiau kaip 3,5 (didelis), reikia intensyviai minkyti Maţiau kaip 1,5 (maţas), glitimo kokybė prasta
2.1.4. Pusruginių kepinių su kvietiniais 550 C tipo miltais ir modifikuotų mielių priedu gamybos technologija
Pusruginių kepinių gamybai naudoti kvietiniai miltai (550 C tipo) ir pasijoti ruginiai rupiniai 1150 tipo. Kvietinių miltų (550 C tipo) maistinė vertė ir specifikacija pateikta 9 ir 10 lentelėse. Taip pat, naudoti kvietiniai miltai 550 C tipo su modifikuotų mielių priedų, gauti iš UAB „Kauno grūdai“ (Kaunas, Lietuva).
9 lentelė. 100 g kvietinių miltų (550 C tipo) energinė ir maistinė vertė 100 g produkto maistinė vertė
Energinė vertė 1406 kJ/ 331 kcal
Baltymai 10,3 g
10 lentelė. Kvietinių miltų (550 C tipo) specifikacija Specifikacija Kiekis Glitimas, % 22–32 Drėgnis, % 14–15 Pelenų kiekis, % 0,51–0,63 Baltymų kiekis, % 10,5–14,0
Kritimo skaičius, sek 280–320
Vandens sugėrimas, % 58,0–59,5
Stabilumas, min Ne maţiau kaip 3
Pusruginių kepinių receptūros pateiktos 11 lentelėje.
11 lentelė. Pusruginės duonos receptūros Ţaliavos pavadinimas
Kiekis g Kiekis g
KK K PRK PR
Pasijoti ruginiai rupiniai 1150 tipo - - 250 250
Kvietiniai miltai (550 C tipo) 500 - 250 -
Kvietiniai miltai 550 C su RS 190
modifikuotų mielių priedu - 500 - 250
Mielės 15
Druska 20
Vanduo Pagal paskaičiavimus
KK – kontrolinė duona iš kvietinių 550 C tipo miltų be priedo; K - kvietinių miltų 550 C tipo duona su modifikuotų mielių priedu; PRK – pusruginė kontrolinė duona be priedo;
PR su priedu - pusruginė kontrolinė duona su modifikuotų mielių priedu.
Pusruginių kepinių gamybos technologiniai etapai:
1. Tešla maišoma 5 min greitai. Vanduo pilamas 22 ºC temperatūros. Tešlos temperatūra 29 °C. Ši operacija buvo atlikta maišykle „DIOSNA“(Vokietija).
2. Tešlos atsigulėjimas 20 min. Formavimas 500 g padiniais kepalais.
3. Kildinimas 45 min 35 ºC temperatūroje, esant 85 % santykiniam drėgniui. 4. Kepimas 240 ºC temperatūroje 30 min.
Kepimas ir kildinimas buvo vykdytas kepimo krosnyje su kildinimo kamera „Sveba Oahlen Fristad Sweden“ (Švedija).
2.1.5. Pusruginių kepinių tyrimo metodai
Pusruginiams kepiniams nustatyti pagrindiniai kokybės rodikliai: kepinio svoris, minkštimo drėgnis, kepinio tūris, kepinio savitasis tūris, minkštimo akytumas, BTR, mechaniniu tekstūros analizatoriumi įvertintas kepinių reologinių savybių kitimas po 16 val., 40 val. ir 64 valandų.
Tyrimų metodų aprašymai pateikti skyriuje 2.1.2.1. Ruginių kepinių tyrimo metodai, 7 lentelėje.
2.2. Matematinė statistinė duomenų analizė
Ruginių, pusruginių ir kvietinių kepinių gamyba kartota 2 kartus, lygiagrečiai tiriant po 3 mėginius. PRB proteolitinių fermentų aktyvumo tyrimas kartotas 2 kartus, ruošiant du paralelinius mėginius, kiekvienam absorbciją matuojant 4 kartus. Kvietinių miltų tešlos struktūrinių mechaninių savybių tyrimas kartotas 2 kartus. Akrilamido kiekybinei analizei buvo ruošti 3 paraleliniai mėginiai, tyrimas kartotas 2 kartus. Matematinė statistinė duomenų analizė atlikta naudojant MS Exel programinį paketą ir statistinį Prism 3.0 programinį paketą.
Rezultatams buvo paskaičiuotos vidutinės reikšmės, variacijos koeficientas, standartinis nuokrypis, skirtumo tarp rezultatų reikšmių patikimumas P ir standartinė paklaida (P patikimas, kai P≤0,05).
3. REZULTATAI
3.1. Raugų ir biokatalizatorių įtaka ruginių kepinių kokybei ir saugai
3.1.1. Raugų pH, bendras titruojamasis rūgštingumas ir pienarūgščių bakterijų proteolitinių fermentų aktyvumas rauguose
Raugų pH, BTR ir esančių rauguose proteolitinių fermentų aktyvumas pateiktas 2 paveiksle (2 priedas).
Nustatyta, kad raugų mėginiuose pH kito nuo 3,35 iki 4,32, atitinkamai, mėginiuose, fermentuotuose L. delbruecki ir P. acidilactici, nenaudojant fermentinio preparato. Tarp mėginių pH nustatytas reikšmingas skirtumo tarp rezultatų reikšmių patikimumas (P = 0,0003). Pagal gautus tyrimo rezultatus galime teigti, kad L. delbruecki intensyviau maţina substrato pH nei P. acidilactici, tačiau procesą galima efektyvinti plikinio apcukrinimui naudojant gliukoamilazę. Su šiuo biokatalizatoriumi, naudojant jo skirtingą kiekį (0,003 ir 0,005 ml), gautų raugo mėginių pH buvo maţesnis, atitinkamai, 0,33 ir 0,31.
BTR rauguose kito nuo 8,3 iki 12,8 °N, atitinkamai, mėginiuose P.a 0,05ml ir P.a 0,03ml. Tarp pH ir BTR mėginiuose koreliacijos nenustatyta (R=0,02676; P = 0,8364).
0 2 4 6 8 10 12 14 K L. delbruecki P a P a 0,03 ml P a 0,05 ml N° 0 50 100 150 200 250 AV pH BTR, °N Proteolitinių fermentų aktyvumas, AV
2 pav. Raugų pH, BTR ir PRB, esančių rauguose, proteolitinių fermentų aktyvumas (Pastaba: K
L. delbruecki - Pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo) fermentuoti L. delbruecki; P.a - Pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo)
fermentuoti Pediococcus acidilactici (KTU057) ţaliavos apcukrinimui nenaudojant gliukoamilazės; P.a 0,03ml - Pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo) su Pediococcus acidilactici (KTU057), ţaliavos apcukrinimui naudojant 0,03 ml
gliukoamilazės; P.a 0,05ml - Pasijoti ruginiai rupiniai (1150 tipo) su Pediococcus acidilactici (KTU057), ţaliavos
Didţiausias proteolitinių fermentų aktyvumas nustatytas mėginiuose, fermentuotuose L. delbruecki (189,01 AV). Mėginiuose, fermentuotuose P. acidilactici nustatytas 7 kartus maţesnis proteolitinių fermentų aktyvumas. Mėginiuose, kurių apcukrinimui buvo naudojami fermentiniai preparatai, fermentinis aktyvumas nustatytas didesnis: P.a 0,03 ml – 74,62 AV, P.a 0,05 ml – 113,24 AV. Tarp pH ir proteolitinių fermentų aktyvumo nustatyta stipri, tačiau nepatikima koreliacija (R=0,8393; P = 0,0839), o tarp mėginių BTR ir proteolitinių fermentų aktyvumo koreliacija nenustatyta (R=0,1648; P = 0,5941).
Proteolitinis aktyvumas svarbus akrilamido susidarymui. Tai įtakoja fermentacijos metu iš pienarūgščių bakterijų išskirti laisvieji junginiai. Mokslinikas Banu nustatė, kad fermentacijos temperatūra turi įtakos galutiniam rūgštingumui. Banu tyrimo metu nustatytė didesnį rūgštingumą, esant aukštesnei kaip 40 °C temperatūrai (Banu, Aprodu, 2012; Banu et al., 2011). Esant per dideliam proteolitiniam aktyvui galimi neigiami tešlos kokybinių rodiklių nukrypimai, vienas iš jų ─ tešlos praskydimas (Whitehurst, Oort., 2009).
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad L. delbruecki intensyviau produkuoja metabolitus, rūgštinančius aplinką nei P. acidilactici, tačiau, ţaliavos apcukrinimui naudojant gliukoamilolitinius fermentus, fermentacijos procesą galima suintensyvinti. Tokios pačios tendencijos nustatytos ir proteolitinių fermentų aktyvumo.
3.1.2. Raugų ir biokatalizatorių, naudojamų plikinio apcukrinimo efektyvumui, įtaka kepinių kokybei
Kepinių minkštimo drėgnis ir svoris po terminio apdorojimo pateikti 3 paveiksle.
0 10 20 30 40 50 60 K L. delbruecki P a P a 0,03 ml P a 0,05 ml % 0,815 0,82 0,825 0,83 0,835 0,84 0,845 0,85 kg Minkštimo drėgnis, % Svoris, kg
3 pav. Ruginių kepinių minkštimo drėgnis ir svoris (Pastaba: K – kontrolinis mėginys su L delbruecki; Pa – Pediococcus acidilactici mėginys; Pa 0,03 ml – mėginys su Pediococcus acidilactici ir su 0,03 ml fermento; Pa
Mėginių minkštimo drėgnis kito nuo 38,02 iki 54,46 %, atitinkamai, mėginių Pa 0,05 ml ir Pa 0,03 ml. Kepinių svoris kito nuo 829,3 iki 846,2 g (4 pav.).
Didţiausi masės nuostoliai (7,9 %) po terminio apdorojimo gauti mėginių Pa 0,05 ml. Maţiausi masės nuostoliai (6 %) gauti mėginių, fermentuotų L delbruecki.
Pagal gautus tyrimo rezultatus, gaminių nukepimas neviršijo 10 % ir tokia gamyba būtų efektyvi, nes gaunami nedideli masės nuostoliai.
Kepinių savitasis tūris ir BTR rezultatai pateikti 4 paveiksle (3 priedas).
Nustatyta, kad kepinių savitasis tūris kito nuo 2,42 iki 2,5 ml/g, atitinkamai, mėginių, fermentuotų Pediococcus acidilactici ir fermentuotų Pediococcus acidilactici su 0,03 ml mėginių fermentuotų Pediococcus acidilactici su 0,05 ml gliukoamilazės, naudotos ţaliavos apcukrinimui prieš fermentaciją.
Didţiausias kepinių BTR nustatytas kontrolinio mėginio (3,8 N°), maţiausias ─ mėginių, fermentuotų Pediococcus acidilactici (2,6 N°).
Pagal gautus rezultatus galima teigti, kad 0,03 ml gliukoamilazės panaudojimas nėra efektyvi priemonė kepinių savitajam tūriui padidinti, tačiau kepiniai, kurių raugų gamybai buvo naudota 0,05 ml gliukoamilazės gauti didţiausio savitojo tūrio (2,5 ml/g).
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 K L. delbruecki P a P a 0,03 ml P a 0,05 ml N°; ml/g Savitasis tūris ml/g BTR, °N
4 pav. Ruginių kepinių savitasis tūris ir BTR (Pastaba: K – kontrolinis mėginys su L delbruecki; Pa –
Pediococcus acidilactici mėginys; Pa 0,03 ml – mėginys su Pediococcus acidilactici ir su 0,03 ml fermento; Pa 0,05 ml
– mėginys su Pediococcus acidilactici ir su 0,05 ml fermento)
Didţiausias akytumas nustatytas kepinių, kurių fermentacijai naudotas L. delbruecki raugas (58,44 %) (5 pav.; 4 ir 5 priedai). Paklaidų ribose nuo jų skyrėsi kepiniai, kurių raugo gamybai buvo naudotos Pediococcus acidilactici, o ţaliavos apcukrinimui 0,05 ml fermento (58,16 %). Atvirkštinės tendencijos nustatytos 0,03 ml gliukoamilazės priedo panaudojimo, jo poveikis
akytumui nustatytas neigiamas, gautų mėginių akytumas maţesnis nei mėginių be gliukoamilazės (maţesnis 2,7 %). 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 % K L. delbruecki P a P a 0,03 ml P a 0,05 ml Akytumas, %
5 pav. Ruginių kepinių akytumas (Pastaba: K – kontrolinis mėginys su L delbruecki; Pa – Pediococcus
acidilactici mėginys; Pa 0,03 ml – mėginys su Pediococcus acidilactici ir su 0,03 ml fermento; Pa 0,05 ml – mėginys
su Pediococcus acidilactici ir su 0,05 ml fermento)
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad gliukoamilazės panaudojimas ţaliavos apcukrinimui prieš fermentaciją turi teigiamos įtakos kepinių kokybės rodikliams, tačiau turi būti parenkamas optimalus fermento kiekis.
Raugo antioksidacinis aktyvumas priklauso nuo fermentacijos. Fermentacija PRB yra priemonė, kuria siekiama padidinti bioaktyvių junginių, turinčių antioksidacinį veikimą duonos kepiniuose kiekį (Banu et al., 2011). Fermento veiksmingumas priklauso nuo parenkamo kiekio (Ciesarova et al., 2009).
3.1.3. Kepinių reologinių savybių kitimo ţiedėjant rezultatai
Po 16 valandų išlaikymo kambario temperatūroje tvirčiausios tekstūros nustatyti kepiniai Pa 0,03 ml (200 TAV), minkščiausi kepiniai fermentuoti P. acidilactici be gliukoamilazes (135 TAV) (6 pav.; 6 priedas). Po 40 valandų ţiedėjimo tendencijos nustatytos priešingos, t.y., kiečiausi mėginiai nustatyti fermentuoti P. acidilactici be gliukoamilazes (230 TAV), minkščiausi su 0,05 ml gliukoamilazės (193 TAV). Po 64 valandų išlaikymo nustatytos tos pačios ţiedėjimo tendencijos kaip ir po 40 valandų, t.y., kiečiausi mėginiai fermentuoti P. acidilactici be gliukoamilazės (313,5 TAV), minkščiausi su 0,05 ml gliukoamilazės (237 TAV). Po 112 valandų laikymo ţiedėjimo tendencijos pasikeitė, kiečiausi kepiniai gauti fermentuoti P. acidilactici ir 0,03 ml gliukoamilazės
