LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS VETERINARIJOS AKADEMIJA
VETERINARIJOS FAKULTETAS
DONATA VIZBICKIENĖ
BIOTECHNOLOGINIAI SPRENDIMAI, NAUDOJANT FERMENTINIUS
PREPARATUS IR GYVUS MIKROORGANIZMUS, KEPINIŲ SAUGAI IR
VERTEI PADIDINTI
BIOTECHNOLOGICAL SOLUTIONS USING ENZYMES AND
MICROORGANISMS ON PURPOSE TO INCREASE VALUE AND SAFETY
OF THE BREAD
Veterinarinės maisto saugos nuolatinių studijų
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS
Darbo vadovė: prof. dr. Elena Bartkienė
2 Baigiamasis darbas atliktas 2015 – 2017 m. Lietuvos sveikatos mokslų universitete, Veterinarijos akademijoje, Maisto saugos ir kokybės katedroje.
Magistro baigiamąjį darbą paruošė: Donata Vizbickienė _____________
(vardas, pavardė) (parašas)
Baigiamojo darbo vadovė: prof. dr. Elena Bartkienė _____________
(LSMU VA Maisto saugos ir kokybės katedra) (parašas)
Recenzentas (ai): _________________________________ _____________
(vardas, pavardė) (parašas)
3
PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ
Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas „Biotechnologiniai sprendimai, naudojant fermentinius preparatus ir gyvus mikroorganizmus, kepinių saugai ir vertei padidinti―:
1. yra atliktas mano pačios;
2. nebuvo naudojamas kitame universitete Lietuvoje ir uţsienyje;
3. nenaudojau šaltinių, kurie nėra nurodyti darbe, ir pateikiu visą panaudotos literatūros sąrašą.
Donata Vizbickienė
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŢ LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE
Patvirtinu lietuvių kalbos taisyklingumą atliktame darbe Donata Vizbickienė
(data) (autoriaus vardas, pavardė) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADOS DĖL DARBO GYNIMO
... ... ... Elena Bartkienė
(data) (darbo vadovo 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
4
TURINYS
SANTRAUKA ... 6 SUMMARY ... 7 SANTRUMPOS ... 8 ĮVADAS ... 9 1. LITERATŪROS APŢVALGA... 111.1. Mieţių cheminės sudėties savitumas ... 11
1.2. Mieţių panaudojimas kepinių gamyboje ... 13
1.3. Raugų įtaka kepinių kokybei ir saugai ... 15
1.4. Fermentų ir gyvų mikroorganizmų panaudojimas kepinių pramonėje ... 16
2. TYRIMŲ METODIKA ... 19
2.1. Tyrimo atlikimo vieta, laikas ir naudotos medţiagos ... 19
2.2. Raugų gamyba ir tyrimo metodai ... 19
2.2.1. Bendro titruojamojo rūgštingumo tyrimo metodika... 20
2.2.2. pH tyrimo metodika ... 20
2.2.3. Pieno rūgšties bakterijų kiekio rauguose nustatymo metodika ... 20
2.2.4. L(+) ir D(-) pieno rūgšties izomerų tyrimo metodika ... 21
2.2.5. Fenolinių junginių nustatymo metodika ... 21
2.2.6. DPPH antiradikalinio aktyvumo tyrimo metodika ... 22
2.2.7. β–gliukanų kiekio nustatymo metodika ... 22
2.2.8. Raugų reologinių savybių tyrimo metodika ... 23
2.2.9. Raugų tekstūros tyrimo metodika ... 23
2.2.10. Raugų spalvų koordinačiųtyrimo metodika ... 24
2.3. Kepinių, su skirtingais raugų kiekiais, gamybos technologija ... 24
2.3.1. Kepinių tyrimo metodai ... 24
2.4. Matematinė statistinė duomenų analizė ... 25
5
3.1. Mieţinių raugų tyrimų rezultatai ... 26
3.1.1. Raugų rūgštingumo rodikliai ... 26
3.1.2. Pieno rūgšties bakterijų kolonijas sudarančių vienetų skaičius mieţiniuose rauguose .... 27
3.1.3. Bendras fenolinių junginių kiekis, antiradikalinis aktyvumas ir β–gliukanų kiekis mieţiniuose rauguose ... 28
3.1.4. Raugų reologinės savybės ... 29
3.1.6. Raugų spalvų koordinatės ... 31
3.2.1. Mieţinių raugų įtaka kepinių kokybei ... 32
3.2.2. Kepinių minkštimo tekstūra ... 33
3.2.3. Kepinių minkštimo ir plutos spalvų koordinatės... 34
3.2.4. Kepinių juslinės savybės ... 35
3.2.5. Akrilamido kiekis kepiniuose... 38
3.2.6. Kepinių mikrobinio gedimo rezultatai ... 38
4. REZULTATŲ APTARIMAS ... 40
REKOMENDACIJOS ... 45
LITERATŪROS SĄRAŠAS ... 46
PUBLIKACIJOS ... 56
6
SANTRAUKA
Lietuvos sveikatos mokslų universitetas Veterinarijos akademija
Maisto saugos ir kokybės katedra
„Biotechnologiniai sprendimai, naudojant fermentinius preparatus ir gyvus mikroorganizmus, kepinių saugai ir vertei padidinti“
Magistro baigiamasis darbas
Baigiamojo darbo vadovė: prof. dr. Elena Bartkienė. Apimtis:69 puslapiai, 18 paveikslų, 2 lentelės, 12 priedų.
Darbo tikslas: parinkti optimalų fermentinių preparatų kiekį mieţinių miltų hidrolizei,
siekiant gauti didesnį Pediococcus acidilactici kiekį rauguose ir įvertinti gautų raugų įtaką kvietinių kepinių kokybės rodikliams.
Nustatyta, kad mieţiniuose rauguose, kurių gamybai taikyta fermentinė hidrolizė ir fermentacija P. acidilactici yra didesnis PRB KSV/g, lyginant su savaiminiais raugais. Mieţinių miltų substrate L(+) laktato nustatyta nuo 4,5 iki 23,2 kartų daugiau nei D(-). Skirtinga raugų gamybos technologija turėjo skirtingos įtakos raugų savybėms: didţiausias β–gliukanų kiekis nustatytas rauguose, kurių sucukrinimui naudota 200 µl celiulazės (7,40±0,06 proc.); didţiausias fenolinių junginių kiekis rauguose, kurių sucukrinimui naudota 250 µl ir 300 µl celiulazės (atitinkamai, 140,05±0,13 ir 142,02±0,16 mg GAE/100g mėginio); maţiausias antiradikalinis aktyvumas nustatytas savaiminių raugų (20,0±0,09 proc.).
Apibendrinant galima teigti, kad 5 proc. mieţinio raugo gali būti rekomenduojama kvietinių kepinių vertės pagerinimui, nes neigiamos įtakos kvietinių kepinių savitajam tūriui nenustatyta (savitasis tūris padidėjo 6,4 proc.) bei nustatyti maţesni tekstūros pokyčiai laikymo metu.
7
SUMMARY
Lithuanian University of Health Science Veterinary Academy
Department of Food Safety and Quality
"Biotechnological solutions using enzymes and microorganisms on purpose to increase value and safety of the bread "
Supervisor: prof. dr. Elena Bartkiene
Volume:69 pages, 18 pictures, 2 tables and 12 affixes.
The aim of the work: to select optimal amount of enzymes for barley flour hydrolysis in order to get more Pediococcus acidilactici in sourdough and to evaluate the influence of barley sourdough on wheat bread quality.
It was found that enzymatic hydrolysis before fermentation and P.acidilactici starters could improve sourdough properties in compare with spontaneous produced sourdough (higher amount of LAB CFU/g). Major lactic acid isomer produced by P.acidilactici in barley flour substrate was L(+) (from 4.5 to 23.2 times higher than D(-)). Different sourdough technologies had a different effects on the sourdough parameters: the highest β–glucan content was found in sourdough produced by using 200µl of cellulase (7.40±0.06 %); the highest amount of phenolic compounds was found in sourdough made by using 250μl and 300 μl cellulase (140.05±0.13 and 142.02±0.16 mg GAE/100g sample, respectively); the lowest antiradical scavenging activity was found in spontaneous sourdough (20.0±0.09 %).
In conclusions could be stated that for wheat bread nutritional value improving 5 % of barley sourdough could be recommended, because with 5 % of barley sourdough negative impacton specific volume of wheat bread was not found (specific volume increased by 6.4 %), and the texture changes during wheat bread storage were found lower, in compare with control breads.
8
SANTRUMPOS
BFJ bendras fenolinių junginių kiekis
BTR bendras titruojamasis rūgštingumas
D–GPT D–glutamato–piruvato transaminazė
D–LDH D–laktato dehidrogenazė
DPPH 2,2–difenil–1–pikrihidraziloradikalas
GOPOD gliukozės oksidazė/peroksidazė ir 4-aminoantipirinas
GAE galo rūgšties ekvivalentas
KSV kolonijas sudarantys vienetai
L–LDH L–laktato dehidrogenazė
NAD+ nikotinamido–adenino dinukleotidas
NADH redukuotas nikotinamido–adenino dinukleotidas
9
ĮVADAS
Visais laikais duona buvo svarbus maistinių medţiagų šaltinis ţmogaus mityboje, dėl joje esančių greitai virškinamų angliavandenių, baltymų, skaidulinių medţiagų, vitaminų bei mineralinių medţiagų (1). Šiandien duonos gamybos pramonė yra viena didţiausių ir geriausiai išvystytų pramonės šakų. Visame pasaulyje yra įvairių duonos rūšių, kurios skiriasi savo sudėtimi ir gamybos būdu. Kasmet Europos Sąjungoje pagaminama 32 milijonai tonų duonos (2). Lietuvoje vienas ţmogus vidutiniškai suvartoja nuo 150 iki 300 g duonos per parą. Įvertinus koks šis produktas populiarus bei koks didelis jo kiekis suvartojamas kasdien, itin didelis dėmesys kreipiamas į duonos saugą ir kokybės rodiklius.
Vartotojai vis daţniau renkasi maisto produktus, praturtintus veikliaisiais ingredientais, dėl šios prieţasties, pastaruoju metu stebima tendencija naudoti įvarius neduoninių javų grūdus kepinių
gamybai (3). Mieţiai naudojami kepinių gamybai, dėl juose esančių vertingų komponentų: β–gliukanų, nepakeičiamųjų aminorūgščių, fenolinių junginių, kurių cholesterolį ir gliukozės kiekį
kraujyje maţinantis poveikis įrodytas tyrimais (4). Taip pat, mieţiai maţina antsvorio ir onkologinių ligų riziką (5). β–gliukanų kiekis mieţiuose priklauso nuo jų veislės bei auginimo ir klimato sąlygų (6). Praturtinto mieţiais maisto vertė priklauso nuo naudojamų mieţinių ţaliavų apdorojimo būdo (viso grūdo miltai ar kt.) bei įdėto kiekio (7).
Tačiau, kepinių gamyboje, kvietinių miltų pakeitimas miltais, pagamintais iš grūdų, kuriuose nėra glitimo, yra probleminis. Miltai, pagaminti iš neduoninių grūdų, maţina tešlos elastingumą, dujų sulaikymo pajėgumą, baltymų tinklo formavimąsi. Dėl to pablogėja fizikinės, cheminės ir juslinės kepinių savybės (sumaţėja tūris, pablogėja tekstūros rodikliai, spalva, skonis ir kt.). Be to, pats kepimo procesas gali sukelti skaidulinių medţiagų sudedamųjų dalių depolimerizaciją (8). Didėjantis vartotojų susidomėjimas sveikesniais maisto produktais, tuo pačiu ir viso grūdo kepiniais, įpareigoja gamintojus ieškoti naujų sprendimų. Vienas iš būdų pagerinti kepinių, pagamintų su viso grūdo miltais, kokybę (sumaţinti kietumą, pagerinti juslines savybes ir bendrą priimtinumą), fermentų panaudojimas viso grūdo miltų skaidulinių medţiagų hidrolizei (9). Viso grūdo miltų apdorojimas fermentais padidina juose esančių skaidulinių medţiagų tirpumą bei vandens absorbciją (10).
Daţniausiai kvietinių kepinių praturtinimui pridedama nuo 15 iki 20 proc. mieţinių miltų, tačiau yra duomenų, kad 20 proc. ir 26 proc. arba 40–100 proc. taip pat gali būti sėkmingai naudojami, gaunant išskirtinių fizikinių, cheminių, juslinių ir maistinių savybių kepinius (11).
Raugai yra potenciali priemonė, siekiant pagerinti kepinių kokybę, skonį ir aromatą, nenaudojant maistinių priedų (12). Raugai atlieka svarbų vaidmenį formuojant tešlos technologines,
10 Į kvietines tešlas pridėjus 60 proc. mieţinių miltų raugo sumaţėja tešlos įtempis ir klampa, tačiau padidėja vandens absorbcija ir tešlos formavimosi laikas. Mieţiniai raugai gali pagerinti kepinių bendrą priimtinumą, duona pasiţymi šviesesne plutos, bet tamsesne minkštimo spalva, padidėja duonos tūris (14). Yra duomenų, kad mieţiniais raugais galima praturtinti kvietinius kepinius, nepakeičiant jų juslinių savybių (15).
Kita problema, kurią reikia spręsti, įterpiant į kepinių receptūrą viso grūdo miltus, tai akrilamido kiekio kepiniuose maţinimas. Ţinoma, kad didesnis skaidulinių medţiagų kiekis kepiniuose gali inicijuoti šio kancerogeno susidarymą. Europos maisto saugos tarnybos duomenimis akrilamidas didina riziką susirgti onkologinėmis ligomis visose amţiaus grupėse, todėl rekomenduojama maţinti akrilamido kiekį maiste (16). Vienas iš būdų sumaţinti akrilamido kiekį grūdų produktuose – raugų panaudojimas.
Darbo tikslas: parinkti optimalų fermentinių preparatų kiekį mieţinių miltų hidrolizei, siekiant
gauti didesnį Pediococcus acidilactici kiekį rauguose ir įvertinti gautų raugų įtaką kvietinių kepinių kokybės rodikliams.
Darbo uţdaviniai:
1. Atlikti mieţinių miltų hidrolizę, taikant skirtingus fermentinių preparatų kiekius.
2. Atlikti hidrolizuotų ir neapdorotų mieţinių miltų savaiminę fermentaciją ir fermentaciją
P. acidilactici mikroorganizmais.
3. Įvertinti raugų kokybę tiriant šiuos parametrus: pH, bendrą titruojamąjį rūgštingumą, L(+) ir D(-) laktatų kiekį, spalvų koordinates, β–gliukanų kiekį, fenolinių junginių kiekį, laisvųjų radikalų surišimo pajėgumą, pieno rūgšties bakterijų kolonijas sudarančių vienetų skaičių grame raugo, tekstūros pokyčius fermentacijos metu (įtempį ir klampą), deformacijai sunaudotą jėgą.
4. Pagal gautus tyrimo rezultatus, parinkti geriausių savybių raugą ir pritaikyti jį kvietinių kepinių gamybai, parenkant optimalų jo kiekį.
5. Įvertinti mieţinių raugų įtaką kvietinių kepinių kokybės rodikliams (tūriui, savitajam tūriui, masės nuostoliams po terminio apdorojimo, bendram titruojamam rūgštingumui, akytumui, tekstūrai ir jos kitimui laikymo metu (ţiedėjimo intensyvumo vertinimas), juslinėms savybėms, akrilamido kiekiui ir mikrobiniam gedimui laikymo metu).
6. Atlikti gautų rezultatų palyginamąjį įvertinimą.
11
1. LITERATŪROS APŢVALGA
1.1. Mieţių cheminės sudėties savitumas
Mieţiai (Hordeum vulgare L.) uţima ketvirtą vietą pasaulyje, pagal grūdinių kultūrų panaudojimą maisto ir pašarų pramonėje, po kukurūzų, ryţių ir kviečių (17). Pirmą kartą mieţių panaudojimas maisto gamyboje minimas šumerų ir egiptiečių raštuose, daugiau nei prieš 5000 tūkstančius metų. Šiuo metu pasaulyje kasmet uţauginama 134,3 mln. tonų mieţių per metus (18). Maţdaug trys ketvirtadaliai uţauginamų mieţių panaudojami pašarų gamybai, 20 proc. perdirbami į salyklą ir naudojami alkoholinių ir nealkoholinių gėrimų gamyboje ir 5 proc. mieţių sunaudojami maisto pramonėje, kaip maisto produktų ingredientai (19). Mieţių panaudojimas yra viena iš labiausiai besivystančių maisto pramonės sričių, dėl juose esančių bioaktyvių komponentų.
(1→3, 1→4)–β–D–gliukanai, geriau ţinomi kaip β–gliukanai, yra tiesiniai D–gliukopiranozės liekanos homopolimerai, kurie sujungti dvejomis ar trejomis iš eilės einančiomis β–(1→4) jungtimis, tarp kurių įsiterpusios β–(1→3) jungtys (20). Pastaruoju metu mieţiai ypač vertinami kaip vienas iš sveikos mitybos komponentų, dėl juose esančio itin didelio β–gliukanų kiekio (21).
Didţiausi β–gliukanų kiekiai randami mieţių endospermo ląstelių sienelėse ir sudaro nuo 2 iki 10 proc. sausosios mieţių masės (22). Nustatyta, kad su maistu per parą suvartojant 3 g β–gliukanų,
sumaţėja cholesterolio kiekis kraujo plazmoje, pagerinama lipidų apykaita, sumaţinamas glikemijos indeksas bei sumaţėja širdies ir kraujagyslių ligų rizika (23, 24). Be to, mieţiuose esantys β–gliukanai dėl savo fizikinių ir cheminių savybių yra svarbūs maisto pramonėje, kaip tirštikliai, stabilizatoriai, riebalų pakaitalai ir gelių formavimo komponentai. Banchathanakij ir kitų mokslininkų (25) atliktas tyrimas parodė, kad β–gliukanai didina kepinių klampumą. Li ir kt. (22) nustatė, kad mieţiuose esantys β–gliukanai gali būti naudojami gaminant kepinių pusfabrikačius, siekiant uţtikrinti optimalų kepimo laiką. Būtent tokios β–gliukanų savybės kelia maisto gamintojų susidomėjimą ir mieţinių miltų panaudojimą, gaminant įvairius maisto produktus. Mieţiniai miltai daţnai naudojami tokių maisto produktų, kaip duona, bandelės ar makaronai gamyboje, kaip funkcionalieji ingredientai (26).
Apie 30 proc. mieţių endospermo ląstelių sienelių sudaro dar vieni svarbūs mieţiuose randami polisacharidai – arabinoksilanai (27). Arabinoksilanai sudaryti iš D–ksilopiranozilo (ksilozės) likučių ir vieno ar dviejų α–L–arabinofuranozės (arabinozės) likučių, sujungtų β–(1→4) jungtimis, todėl arabinoksilanai daţnai vadinami pentozanais. Arabinozės ir ksilozės santykis arabinoksilanuose parodo polimerinės grandinės šakotumo laipsnį (28). Gong ir kt. (28) nustatė, kad arbinoksilanų kiekis mieţiuose priklauso nuo genetinių ir aplinkos faktorių. Arabinoksilanai skirstomi į vandenyje ekstrahuojamus ir neekstrahuojamus. Šie arabinoksilanai skiriasi molekuline mase bei α–L–arabinofuranozės skaičiumi (29). Vandenyje tirpūs arabinoksilanai maţina
12 cholesterolio kiekį kraujyje, glikemijos indeksą bei gerina kalcio ir magnio įsisavinimą (30). Dėl savo unikalios struktūros ir funkcionaliųjų bei technologinių savybių didėja arabinoksilanų, kaip sudedamosios maisto dalies, panaudojimas (31). Maisto pramonėje arabinoksilanai svarbūs dėl gebėjimo gerinti produktų klampumą, tirpumą ir ţelatinizaciją (27). Arabinoksilanai yra angliavandeniai, kurie vandenyje sudaro labai klampią frakciją, ir tai yra vienas iš pagrindinių tešlos klampumą didinančių veiksnių. Taip pat, jie gerina sąveiką su baltymais ir iš dalies kleisterizuoja krakmolo granulių paviršių, taip didindami kepinių akytumą (32).
Mieţių luobelė sudaro 15–20 proc. visos grūdo masės. Mieţių luobelėse yra įvairių fenolinių junginių: ferulo rūgšties, p–kumarino rūgšties bei vanilino rūgšties (33). Dėl didelio fenolinių junginių kiekio mieţiai pasiţymi didesniu antioksidaciniu poveikiu nei kviečiai ar ryţiai (34). Fenolinių junginių kiekis mieţiuose gali skirtis, priklausomai nuo genetinių ir aplinkos sąlygų. Taip pat yra duomenų, kad jų kiekis gali skirtis įvairiuose mieţių augimo etapuose (35). Mieţiuose fenoliniai junginiai gali būti randami laisvos, tirpios konjuguotos ir netirpios surištos formos. Netirpūs surišti fenoliniai junginiai su mieţių ląstelių sienelėmis sujungti eterinėmis arba esterinėmis jungtimis (36). Dauguma mieţiuose esančios laisvos formos fenolinių junginių yra flavanoidai, kurie paprastai yra monomerinės formos, tokie kaip katechinas ir epikatechinas arba polimerinės formos kaip proantocianidinas (37). Holtekjølen ir kt. (37) nustatė, kad ferulo rūgštis, kuri randama mieţių ląstelių sienelėje, yra dominuojantis fenolinis junginys. Per pastaruosius dešimtmečius susidomėta fenolinių junginių teigiamu poveikiu ţmonių sveikatai, dėl jų gebėjimo ţmonių organizme sumaţinti oksidacinį stresą, kurį sukelia laisvieji radikalai (38). Oksidacinis stresas gali paţeisti organizmo baltymus, lipidus bei DNR, tokiu būdu sukeldamas įvairių tipų baltymų (fermentinių ir struktūrinių) funkcinius pokyčius, o tai gali turėti esminę fiziologinę įtaką degeneracinių ligų, tokių kaip onkologinės ligos, aterosklerozė, diabetas, reumatoidinis artritas, miokardo infarktas, širdies ir kraujagyslių ligos, lėtiniai uţdegimai, insultas, atsiradimą (39, 40). Wang ir kt. (41) nustatė, kad oksidacinis stresas gali būti susijęs ir su neurodegeneraciniais sutrikimais, tokiais kaip Alzheimerio liga. Maisto produktų vartojimas, kurie yra praturtinti mieţiais, gali sumaţinti ląstelių paţeidimus ir lipidų oksidaciją ţmogaus organizme, dėl mieţiuose esančių fenolinių junginių (35). Taip pat šie junginiai gali sumaţinti nutukimo, 2 tipo diabeto, hipertenzijos bei širdies ir kraujagyslių ligų riziką (42).
Mieţiai yra ne tik puikus folatų, mineralinių medţiagų (geleţies, cinko, seleno, mangano bei vario) karotenoidų ir fitino rūgšties, tačiau ir antioksidantų, ypač vitamino E, šaltinis (43). Kitaip nei dauguma grūdinių kultūrų, mieţiai išsiskiria didesniu vitamino E kiekiu, todėl jie gali būti naudojami kaip funkcionaliojo maisto ingredientai (44). Skirtingi šaltiniai pateikia skirtingus vitamino E kiekius mieţiuose: Ehrenbergerova ir kt. (45) nurodo, kad mieţiuose yra 51,6 µg/g vitamino E, Bhatty (46) – 59,0 µg/g, o Panfili ir kt. (47) teigia, kad mieţiuose yra apie 69,1 µg/g
13 vitamino E. Reboul ir kt. (48) nustatė, kad vitaminas E sumaţina onkologinių ligų bei širdies ir kraujagyslių ligų riziką rūkantiems ţmonėms. Taip pat įrodyta, kad vitaminas E, ţmonių organizme sumaţina oksidacinį stresą (49). Maisto pramonėje vitaminas E naudojamas kaip spalvos stabilizavimo agentas bei vartoti tinkamumo terminą prailginantis komponentas (50).
1.2. Mieţių panaudojimas kepinių gamyboje
Priklausomai nuo tradicijų ir regiono, kepiniai gali skirtis sudėtimi ir gamybos technologija. Varpinių javų grūdai yra pagrindinė ţaliava duonos gamyboje (2). Daţniausiai duonos gamyboje yra naudojami kvietiniai miltai, vanduo, druska ir mielės. Pagrindiniai gamybos etapai yra šie: pirmiausia, miltai, vanduo, druska ir mielės yra sumaišomi ir gauta tešla minkoma. Šiame etape, maišymo metu iš hidratuotų miltų baltymų formuojasi glitimo tinklas. Minkymo metu į tešlą įterpiami oro burbuliukai, kurie plečia glitimo tinklą. Po minkymo vyksta relaksacija, kurios metu glitimo tinklas dar labiau plečiasi, dėl padidėjusio dujų slėgio tešloje. Po to, duonos tešla padalinama, formuojamas kepalas, kuris vėl brandinamas – formuojasi reologinės ir fizinės tešlos savybės. Sekančiame etape pusgaminiai kildinami (vyksta fermentacija) ir paskutinis etapas yra duonos kepimas (51). Kiekvienas gamybos etapas (maišymas, fermentacija, kepimas, aušinimas ir kt.) turi įtakos galutinio produkto kokybei.
Geriausiomis technologinėmis savybėmis pasiţymi kvietiniai miltai, tačiau jų maistinė vertė yra maţa, dėl šios prieţasties kuriamos technologijos, siekiant praturtinti kepinius grūdų miltais, kuriuose yra didesnis kiekis veikliųjų komponentų. Tūkstančius metų mieţiai buvo naudojami ţmonių mityboje. Vėliau jie pradėti naudoti gėrimų (alaus), salyklo ir pašarų pramonėje ir vis rečiau maisto pramonėje (52). Didėjant vartotojų susidomėjimui sveikesniais maisto produktais, mieţiai vis daţniau įtraukiami į kepinių receptūras, dėl juose esančių biologiškai aktyvių komponentų. Šios medţiagos turi ne tik teigiamą poveikį sveikatai, bet ir gerina kepinių funkcionaliąsias savybes (53). Rekomenduojamas mieţinių miltų kiekis duonos receptūroje yra 10 proc., tačiau sukurtos technologijos, kurios įgalina praturtinti kepinius 20 proc. ar 26 proc. mieţinių miltų. Duonos gamybos pramonėje daţniausiai naudojama 15–20 proc. mieţinių miltų (54). Tačiau daţniau kepinių praturtinimui pasirenkamos mieţių sėlenos. Kadangi vartotojai didelį dėmesį skiria sveikiems maisto produktams, sėlenos yra puiki alternatyva, nes jose gausu skaidulinių medţiagų, vitaminų, mineralų ir fitochemikalų (γ–orizanolo, tokoferolių, tokotrienolių, polifenolių) (55). Sėlenos yra šalutinis mieţių gamybos produktas, gaunamas gaminant mieţinius miltus ar kruopas, ir sudaro 8–10 proc. visos grūdo masės (56). Sėlenos sudarytos iš apyvaisio, aleurono ir subaleurono sluoksnio, taip pat jose yra nedidelis kiekis gemalo ir endospermo (57). Sėlenų ląstelių sienelės yra sudėtinga trimatė struktūra, sudaryta iš celiuliozės, polisacharidų ir baltymų (58). Sėlenos pasiţymi dideliu baltymų naudingumo koeficientu (2–2,2), kuris yra panašus į kazeino
14 baltymo naudingumo koeficientą. Sėlenose gausu riebalų rūgščių, iš kurių 41 proc. mononesočiosios riebalų rūgštys, 36 proc. polinesiočiosios ir 19 proc. sočiosios riebalų rūgštys (56).
Kepinių praturtinimas sėlenomis maţina duonos tūrį bei didina minkštimo kietumą. Sėlenos pasiţymi didele vandens absorbcija, todėl jas naudojant duonos gamyboje gali sumaţėti kepalo tūris, nes nepakanka vandens krakmolo kleisterizacijai ir glitimo tinklo formavimuisi (59). Sėlenos gali tiesiogiai reaguoti su glitimo tinklą formuojančiais elementais, taip sumaţindamos tešlos elastingumą ir dujų išsilaikymą duonos minkštime. Pagrindinė sėlenų panaudojimo kepinių gamyboje problema yra jų neigiamas poveikis gaminių fizinėms ir juslinėms savybėms, tokioms kaip skonis, išvaizda ir tekstūra. Dėl šių prieţasčių, kuriami įvairūs sėlenų apdorojimo būdai: skirtingi malimo būdai, celiulazės fermentų naudojimas, fermentų, skaidančių sėlenų komponentus, panaudojimas ar skirtingas terminis apdorojimas (60). Siekiant iš sėlenų išlaisvinti bioaktyvius komponentus, ypač padidinti fenolinių junginių kiekį, taikoma fermentinė hidrolizė, naudojant proteazes, celiulazes bei gliukoamilazes (58).
Mieţiuose esantys fitochemikalai dalyvauja formuojant kepinių spalvą, skonį ir tekstūros savybes. Fenolio rūgštis ir flavanolio polimerai suteikia rūgštų, kartų ir sutraukiantį skonį (53). Rødbotten ir kitų mokslininkų (52) atliktas tyrimas parodė, kad duona, papildyta viso grūdo mieţiniais miltais, buvo kartesnė nei duona pagaminta su mieţiniais dribsniais ar kvietinė duona. Taip pat, duona praturtinta mieţiais, pasiţymėjo ne tokiu rūgščiu skoniu, lyginant su kvietine duona. Duona, kurios sudėtyje yra 15 proc. mieţinių sėlenų vartotojams yra priimtinesnė nei duona papildyta 20 proc. mieţinių sėlenų (61).
Ne tik skonis, tačiau ir spalva yra vienas svarbiausių rodiklių vartotojams renkantis duoną. Daugelį metų, Europoje, ţmonės daţniau renkasi šviesesnę duoną nei tamsią (52). Hu ir kiti mokslininkai (62) nustatė, kad tamsesnis duonos minkštimas tiesiogiai susijęs su didesniu skaidulinių medţiagų kiekiu. Nustatyta, kad duona, kurioje yra didesnis sėlenų kiekis, yra priimtinesnė. Tai įrodo, kad sėlenų panaudojimas maisto pramonėje, ypač kuriant funkcionalius maisto produktus, įskaitant ir funkcionalius duonos gaminius, turi didelį potencialą.
Duonos tekstūra priklauso nuo mieţinių sėlenų dalelių dydţio, plaukelių buvimo ant išorinio grūdo sluoksnio bei gebėjimo surišti ir sulaikyti vandenį. Analizuojant chemines savybes, duonos tekstūrai įtakos turi sėlenose esantys redukuojantys junginiai, tokie kaip glutationas bei surišta ferulo rūgštis, kurie silpnina glitimo tinklo formavimąsi. Taip pat, duonos tekstūros rodikliai priklauso nuo fermentų, esančių sėlenose. Fermentai gali būti išskiriami mikroorganizmų arba randami aleurono sluoksnyje (63). Rødbotten ir kitų mokslininkų (52) nustatyta, jog duona praturtinta mieţinėmis sėlenomis yra kietesnė, drėgnesnė, rupi ir labiau grūdėtos struktūros. Boita ir kiti mokslininkai (60) nustatė, jog sėlenos sulaiko drėgmę kepinių minkštime laikymo metu, todėl
15 lėtina kepinių ţiedėjimą. Duonos, kurioje nebuvo sėlenų, ir duonos, kuri buvo praturtinta 6,25 proc. selėnų, drėgmės kiekis laikymo metu sumaţėjo daugiau, lyginant su duona, kuri buvo praturtinta 12,5 proc., 18,75 proc. ir 25 proc. sėlenų (15). Tuncel ir kitų mokslininkų tyrimai (56) parodė, kad didinant sėlenų kiekį didėja ir duonos kietumas, klampumas ir sprangumas.
1.3. Raugų įtaka kepinių kokybei ir saugai
Pirmieji raugai duonos gamyboje pradėti naudoti maţdaug prieš 3000 m. pr. m. e., Egipte. Duonos gamybos technologija su raugais išplito visoje Europoje. XIX amţiuje, maisto pramonėje plačiai paplito mielių panaudojimas kepinių gamyboje ir daugeliu atvejų jos pakeitė/papildė raugus. Raugų panaudojimas duonos ir konditerijos kepinių gamyboje yra populiarus visame pasaulyje, ypač Europoje, Vidurţemio jūros regione bei Šiaurės Amerikoje (64). Europoje 30 – 50 proc. grūdų produktų (duonos, krekerių, picų, konditerijos gaminių, kepinių be glitimo) gaminami su raugais (65).
Raugai, naudojami kepinių gamybai, apibūdinami kaip labai sudėtinga biologinė sistema, kurioje mielės bei PRB iš ţaliavose esančių pirmtakų formuoja aromatinius junginius bei suteikia tešloms ir kepiniams geresnes technologines, maistines bei funkcionaliąsias savybes (66). Duonos gamybos metu, naudojant raugus pagerėja duonos tekstūra bei pailgėja jos vartoti tinkamumo terminas (67). Rauguose esančios PRB veikia kaip natūralūs konservantai, kurie prailgina kepinio vartoti tinkamumo terminą. Mikrobiologinį gedimą daţniausiai sukelia pelėsiniai grybeliai. PRB, esančios rauguose, gamina didelį kiekį aktyvių metabolitų, kurie slopina pelėsinių grybelių augimą. Ši savybė yra siejama su sinergistiniu poveikiu tarp pH sumaţėjimo, vykstant organinių rūgščių gamybai (pieno rūgšties ir/arba acto rūgšties) ir kitų priešgrybelinių, PRB produkuojamų, metabolitų. Būtent dėl šių savybių gaminių su raugais vartoti tinkamumo terminas yra ilgesnis (68). Taip pat duonos gamyboje naudojant raugus, kepiniai lėčiau ţiedėja, nes krakmolas kleisterizuodamasis iš dalies virsta dekstrinais ir maltoze (69). Todėl raugų panaudojimas kepinių gamyboje yra puiki alternatyva sintetiniams maisto priedams (70).
Kepinių spalva ir kvapas yra vieni iš svarbiausių kokybės rodiklių, kurie priklauso nuo terminio apdorojimo savitumo, ţaliavų bei gamybos technologijos (71). Raugai turi įtakos kepinių spalvų koordinatėms ir kuo įvairesni mikroorganizmai naudojami raugų fermentacijoje, tuo daugiau ir įvairesnių didelės molekulinės masės junginių suskaldoma, susidaro laisvosios aminorūgštys ir redukuojantys sacharidai, kurie terminio apdorojimo metu dalyvauja formuojantis spalvotiems junginiams (72). Raugų fermentacijos metu PRB produkuojami lakieji organiniai junginiai bei kepimo metu vykstančios Majaro ir Štrekerio reakcijos, kurių metu iš laisvųjų aminorūgščių susidaro aldehidai, dalyvauja formuojantis kepinių skoniui ir aromatui (73).
16 Įrodyta, jog raugo panaudojimas kepinių gamyboje pagerina jų virškinamumą (74). Raugai sulėtina krakmolo virškinimą, tokiu būdu sulėtėja gliukozės išskyrimas į kraują. Raugai ne tik praturtina kepinius bioaktyviais komponentais (fitatais, folatais, tokoferoliais bei fenoliniais junginiais), tačiau ir pagerina mineralinių medţiagų įsisavinimą iš grūdų produktų (75).
1.4. Fermentų ir gyvų mikroorganizmų panaudojimas kepinių pramonėje
Raugų gamyboje, vietoje savaiminės fermentacijos, naudojami pradiniai mikroorganizmai, nes pastaruoju atveju fermentacija yra efektyvesnė, greitesnė, kontroliuojamas procesas, o galutinis, vartoti paruoštas, produktas gaunamas pageidautinų savybių (76). Mikroorganizmų parinkimas turi didelę reikšmę galutinei fermentuoto produkto kokybei. Fermentacijai naudojant gerai ţinomas kultūras, tokias kaip mielės ar PRB, pagerinamos ne tik fermentuotų grūdinių produktų, bet ir daug skaidulinių medţiagų turinčių ingredientų, tokių kaip raugai ar sėlenos bei viso grūdo miltai, juslinės, technologinės bei maistinės savybės (77). Parenkant mikroorganizmus technologiniam procesui, rodikliai, į kuriuos kreipiamas pagrindinis dėmesys, yra mikroorganizmų savybė greitai maţinti terpės pH, antimikrobinis ir antipelėsinis aktyvumas bei egzopolisacharidų gamyba, antimitybinių faktorių maţinimas (fito kompleksų skaldymas) bei funkcionaliųjų ir antimikrobinių komponentų padidėjimas substrate (skaidulinių medţiagų, arabinoksilanų, fenolio rūgšties, bioaktyvių peptidų) (78, 77).
Pagrindinė raugų mikroflora yra PRB ir mielės (79). Daţniausiai rauguose nustatomos
Lactobacillus genčiai priklausančios PRB, tačiau randama ir kitų mikroorganizmų: Leuconostoc, Weissella, Pediococcus ir Enterococcus. Nors savaiminiuose rauguose yra įvairių PRB, tačiau
dominuoja kelios jų rūšys: Lactobacillus brevis, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus plantarum,
Lactobacillus sanfranciscensis ir Lactobacillus acidophilus (80). Rauguose galima aptikti daugiau
kaip 20 mielių rūšių, tačiau dominuoja tik kelios rūšys: Saccharomyces bei Candida. Norint palaikyti PRB ir mielių optimalią veiklą rauguose, jų santykis turėtų būti 100:1 (81).
PRB augimui ir dauginimuisi reikalingos aminorūgštys. PRB proteolitinė sistema, kurią sudaro endopeptidazės ir egzopeptidazės, yra labai gerai išvystyta. Endopeptidazės generuoja oligopeptidus, kuriuos vėliau hidrolizuoja egzopeptidai tam, kad susidarytų laisvos aminorūgštys, reikalingos PRB augimui, ir bioaktyvūs peptidai. P. acidilactici yra gramteigiamas, fakultatyvus anaerobas, priklausantis Lactobacillaceae šeimai, kurios proteolitinę sistemą sudaro tiek endo– , tiek egzopeptidazės (82). P. acidilactici auginimui ir dauginimuisi naudojamas MRS agaras. Šios PRB gali daugintis esant gana ţemam pH (83). P. acidilactici pasiţymi probiotinėmis savybėmis (82).
Pastaruoju metu vartotojai didelį dėmesį skiria maisto produktams, kurių gamybai nenaudojami sintetiniai konservantai. Tokie vartotojų lūkesčiai yra didelis iššūkis maisto pramonei.
17 Dėl šios prieţasties, paskutiniu metu pradėta plačiai naudoti biokonservantus. Biokonservantai sumaţina ekonominius nuostolius, kuriuos sukelia maisto gedimas, ir padeda išsaugoti natūralų jų skonį. Vienas iš biokonservantų yra PRB produkuojami bakteriocinai (84). Bakteriocinai yra ribosomose sintetinami peptidai, kurie antimikrobiškai veikia patogenus. Bakteriocinai apibūdinami kaip stabilūs ir netoksiški junginiai, todėl puikiai tinka naudoti maisto pramonėje kaip natūralūs konservantai (85). Maisto pramonėje daţniausiai naudojami bakteriocinai, kuriuos produkuoja
Lactobacillus spp., Leuconostoc spp., Lactococcus spp. bei Pediococcus spp. Pastaraisiais metais
apibūdinti keli bakteriocinai, kuriuos gamina Lactobacillus plantarum ir Pediococcus acidilactici, pasiţymintys antimikrobiniu veikimu prieš patogeninius mikroorganizmus, ypač prieš Listeria
monocytogenes. Pediocinas PA–1/AcH, pediocinas SA–1, plantaricinas SAM–1, plantaricinas S ir
plantaricinas MG yra bakteriocinai, atsparūs aukštai temperatūrai ir veikia esant ţemom pH vertėm. Gaminant raugus, esant PRB nepalankioms sąlygoms, pakitus pH, temperatūrai ar druskos koncentracijai, P. acidilacticci išskiria didesnį kiekį bakteriocinų (86). Bakteriocinai yra puiki alternatyva dirbtiniams konservantams, nes jie prailgina maisto produktų vartoti tinkamumo terminą, nekeisdami maisto produktų juslinių savybių ir tekstūros (87).
PRB apibūdinamos kaip saugūs mikroorganizmai, todėl jų panaudojimas maisto pramonėje yra itin platus. Dėl proteolitinio aktyvumo, gebėjimo formuoti lakius, antimikrobinius bei antipelėsinius junginius, dėl egzopolisacharidų gamybos, jos plačiai naudojamos duonos raugų gamyboje. Egzopolisacharidai yra naturalūs biopolimerai, esantys PRB ląstelėse arba yra jų išskiriami į aplinką. Struktūriškai egzopolisacharidai skirstomi į homopolisacharidus, sudarytus iš vienos rūšies cukrų monomerų, arba heteropolisacahridus, sudarytus iš dviejų ar daugiau cukrų monomerų. Šie junginiai ne tik apsaugo PRB ląsteles nuo neigiamo aplinkos poveikio, tačiau taip pat gerina raugų ir duonos technologines savybes (88). Įrodyta, kad fermentacijos metu PRB gaminami egzopolisacharidai gerina duonos kokybės rodiklius: didina duonos tūrį, akytumą ir veikia kaip prebiotikai. Būtent dėl duonos kokybės rodiklių gerinimo, PRB gaminami egzopolisacharidai technologiniame procese gali pakeisti brangius hidrokoloidus, kurie naudojami duonos kokybės gerinimui (78).
Kepinių kokybės rodikliai priklauso ir nuo mielių. Kepiniuose daţniausiai naudojama mielių padermė yra Saccharomyces cerevisiae, kitaip ţinoma kaip kepimo mielės. S. cerevisiae geba daugintis plačiose temperatūros ir pH vertėse bei esant didelei cukraus bei druskos koncentracijai. Kepimo mielės gerina fermentaciją, kuri turi didelės įtakos kepinių tinkamumo vartoti terminui, tekstūrai, skonio ir kvapo savybėms (89). Duonos gamybos metu, mielių ląstelės yra veikiamos neigiamų veiksnių tokių, kaip uţšaldymas ir atšildymas, dţiovinimas naudojant karštą orą, didelė sacharozės koncentracija. Kepimo mielių kamienai, turintys klonavimo diploidus, kaupia proliną, todėl pagerėja tokių mielių fermentacinės savybės šaldytoje arba didelę cukraus koncentraciją
18 turinčioje tešloje, lyginant su kitomis mielėmis. Nors kepimo mielės, turinčios klonavimo diploidus, nėra genetiškai modifikuoti mikroorganizmai (jos neturi kitų mikroorganizmų DNR ar DNR grandinių), tačiau vartotojams priimtinesnis tradicinių kepimo mielių naudojimas kepinių gamyboje (90). Tsolmonbaatar ir kitų mokslininkų atliktas tyrimas (90) parodė, kad duonos gamyboje gali būti naudojamos ne tik tradicinės kepimo mielės, bet ir mielės naudojamos alaus, vyno, sakės ar shochu gamyboje, nes jos pasiţymi terminiu atsparumu. S. cerevisiae pasiţymi probiotiniu poveikiu, nes fermentacijos metu gamina tokius junginius kaip oligosacharidai, organinės rūgštys, aminorūgštys ir peptidai, kurie turi teigiamą poveikį ţarnyno mikroflorai (91).
Kepinių kokybei pagerinti naudojami ne tik mikroorganizmai, bet ir fermentai ar jų kompozicijos. Daţniausiai naudojami fermentai yra amilazė ir pentonzanazė, kurie skaldo polisacharidus. α–amilazė, ksilanazė ir lipazė, naudojami gaminant duoną, praturtintą ryţių ar
kviečių sėlenomis. Ksilanazė yra hidrolizinis fermentas veikiantis arabinoksilanus, pasikeičiant jų fizikinės, cheminės ir funkcinės savybės, dėl šios prieţasties tešla tampa minkštesnė ir klampesnė
(92). Proteazės ir celiulazės, daţniausiai naudojami, siekiant padidinti fermentuojamų cukrų kiekį, sumaţinant raugo klampumą ir padidinti laisvų aminorūgščių kiekį substrate, kurios reikalingos PRB ir/arba mielių augimui ir dauginimuisi (93). Celiulazė, kurią daţniausiai produkuoja
Aspergillus brasiliensis, sudaryta iš egzogliukanazės, endogliukanazės ir β–gliukozidazės. Šie trys
komponentai pasiţymi sinergistiniu veikimu. Endogliukanazė ir egzogliukanazė atlieka depolimerizacijos reakciją, o β–gliukozidazė transformuoja depolimerizacijos metu gautus produktus į gliukozę. Esant nepakankamai endogliukanazės ir egzogliukanazės veiklai, sumaţėja ir celiulazės depolimerizacijos efektyvumas. Todėl būtina gerinti šių dviejų komponentų veiklą, siekiant padidinti celiulazės efektyvumą.
Nustatyta, jog didelė druskos koncentracija sumaţina celiulazės aktyvumą. Tačiau atlikus išsamesnius tyrimus nustatyta, kad A. brasiliensis, išskirta iš Rytų Kinijos jūros nuosėdinių uolienų, gamina atsparią didelėms druskos koncentracijoms, celiulazę. Ši celiulazė pasiţymi dideliu β–gliukozidaziniu, tačiau palyginus maţu egzogliukanaziniu ir endogliukanaziniu aktyvumu, todėl jos naudojimas depolimerizacijai nėra pakankamai efektyvus (94).
Fermentacijos metu, naudojant tiek PRB, tiek fermentus, padidėja duonos savitasis tūris, pagerėja minkštimo struktūra, pailgėja tinkamumo vartoti terminas bei pagerėja duonos maistinės savybės (77).
19
2.
TYRIMŲ METODIKA
2.1. Tyrimo atlikimo vieta, laikas ir naudotos medţiagos
Magistro baigiamojo darbo moksliniai tyrimai buvo atlikti Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademijos Maisto saugos ir kokybės katedroje 2015 – 2016 metais.
Akrilamido kiekio tyrimas atliktas Maisto saugos, gyvūnų sveikatos ir aplinkos institute (BIOR) (Ryga, Latvija) 2016 metais.
Raugų gamybai naudoti vasarinių salyklinių mieţių veislės ,,Bambina― grūdai (2015 metų derliaus) gauti iš ūkio, esančio Trakų rajone (Lietuva).
Bakteriocinus produkuojančios Pediococcus acidilactici KTU05–7 gautos iš KTU Maisto mokslo ir technologijos katedros Grūdų ir grūdų produktų mokslinės grupės kolekcijos, buvo panaudotos viso grūdo mieţinių miltų fermentavimui. Mikroorganizmai iki eksperimento laikyti -80°C temperatūroje MRS sultinyje (Oxoid, Milan, Italy), papildytame 20 proc. glicerolio.
Kepinių gamybai naudoti kvietiniai miltai (550 D tipo, glitimas 28 proc., drėgnis 14−15 proc.,
pelenų kiekis 0,51−0,63 proc., baltymų kiekis 10,5−14,0 proc., kritimo skaičius 280−320 s, vandens sugėrimas 58,0−59,5 proc., stabilumas ne maţiau kaip 3 minutės), gauti iš AB
„Kauno grūdai― (Kaunas, Lietuva), presuotos kepimo mielės (Saccharomyces cerevisiae, AB
„Sema―, Panevėţys, Lietuva) ir joduota druska „Akmens― („Artiomsol―, Ukraina, sudėtis: 97,5 proc. NaCl ir (30±10) mg/kg jodo).
2.2. Raugų gamyba ir tyrimo metodai
Prieš fermentaciją mieţiai susmulkinti laboratoriniu diskiniu malūnu (Disc Mill RS 200, Vokietija) iki 1,5 mm skersmens dalelių.
Atšildytos PRB buvo pagausintos MRS sultinyje (CM 0359, Oxoid Ltd, Hampshire, Jungtinė Karalystė) +32°C temperatūroje, 48 valandas išlaikant termostate. Prieš naudojimą į terpę pridėta 40 mM fruktozės ir 20 mM maltozės. Pagausintos PRB prieš eksperimentą buvo praskiestos fiziologiniu tirpalu iki 109 KSV/ml koncentracijos ir panaudotos mieţinių miltų fermentacijai.
Mieţinių raugų gamybai, susmulkinti mieţiai sucukrinti naudojant 100 µl, 150 µl, 200 µl, 250 µl ir 300 µl celiulazės (gautos iš Aspergillus brasiliensis, gamintojas Sigma–Aldrich Chemie
GmbH, Vokietija, gamintojo pateikiamas celiulazės aktyvumas ≥1000 aktyvumo vienetų/g). Įdėjus
atitinkamą kiekį fermento, mėginiai išlaikyti termostate +52°C temperatūroje, 120 minučių. Išimti iš termostato, mėginiai atvėsinti iki +32°C ir sumaišyti su 5 proc. (v/v) grynų PRB kultūrų suspensijos (1,5 x 109 KSV/ml) bei fermentuoti +32°C temperatūroje 48 valandas. Savaiminiai raugai buvo pagaminti mieţinius miltus fermentuojant +30°C temperatūroje 48 valandas, nenaudojant startinių mikroorganizmų.
20 Fermentuotiems produktams buvo nustatyti šie fizikiniai, cheminiai ir mikrobiologiniai rodikliai: BTR, pH, pieno rūgšties bakterijų kiekis, L(+) ir D(-) pieno rūgšties izomerų, bendras fenolinių junginių kiekis, DPPH antiradikalinis aktyvumas, β–gliukanų kiekis, raugų reologinės savybės (įtempis ir klampa), tekstūra ir spalva.
2.2.1. Bendro titruojamojo rūgštingumo tyrimo metodika
Šiuo metodu nustatyta, koks 0,1 N NaOH tirpalo kiekis, reikalingas 50 g raugo esančioms laisvoms rūgštims neutralizuoti. Atliekant tyrimą pasverta po 5 g fermentuoto produkto ir jis uţpiltas 50 ml distiliuotu H2O. Gautas turinys išmaišytas stikline lazdele. Po to, į mišinį įlašinta
3–5 lašai fenolftaleino (1 proc. spiritinio tirpalo) ir titruota 0,1 N NaOH tirpalu, kol išnyksta rausvai roţinė spalva. Bendras titruojamasis rūgštingumas (BTR) išreikštas Neimano laipsniais (°N). BTR apskaičiuotas pagal formulę:
BTR= a × k BTR – bendras titruojamasis rūgštingumas, °N;
a – NaOH tirpalo kiekis sunaudotas mėginio titravimui, ml; k – NaOH tirpalo titro pataisos koeficientas (k = 1).
2.2.2. pH tyrimo metodika
5 g fermentuoto produkto uţpilta 50 ml H2O. Gautas turinys išmaišytas stikline lazdele ir
laikytas 30 minučių. Po to, mišinys nufiltruotas ir pH–metru (PP–15, Sartorius AG, Vokietija) nustatyta pH vertė.
2.2.3. Pieno rūgšties bakterijų kiekio rauguose nustatymo metodika
Pieno rūgšties bakterijų kolonijas sudarančių vienetų grame produkto analizė atlikta pagal LST ISO 15214:20090 ,,Maisto ir pašarų mikrobiologija. Bendras mezofilinių pieno rūgšties bakterijų skaičiavimo metodas. Kolonijų skaičiavimo 30°C temperatūroje būdas” (95).
Fiziologinis tirpalas paruoštas, ištirpinus 9 g natrio chloride (Sodium Chloride, Liofilchem, Italija) 1 l distiliuoto vandens ir tirpalą sterilizavus 15 minučių +121°C temperatūroje.
MRS agaro terpė (MRS /agar with Tween 80, Biolife ,Italija) paruošta, ištirpinus 70,2 g MRS agaro 1 l distiliuoto vandens. Gautas tirpalas kaitintas, kol agaras visiškai ištirps ir sterilizuotas 15 minučių +121 °C temperatūroje. MRS agaras atvėsintas iki +45–50°C temperatūros ir išpilstytas į Petri lėkšteles.
1 g mėginio praskiestas fiziologiniu tirpalu santykiu 1:9. Mišinys homogenizuotas. Homogenato dalis vėl skiesta santykiu 1:9 iki 10-11. Sterilia pipete iš 10-2
iki 10-11 praskiedimų 0,1 ml suspensijos su bakerijomis paviršiniu metodu paskleidţiamos ant standţios, PRB
21 selektyvios, parūgštintos MRS terpės, Petri lėkštelės paviršiuje. Suspensija glaistykliu tolygiai paskleista visame terpės paviršiuje. Paruoštos lėkštelės inkubuotos 72 valandas termostate +30°C temperatūroje. Pieno rūgšties bakterijų KSV/g apskaičiuoti pagal formulę:
N = ΣC
V × 1,1 × d
ΣC – suma kolonijų, suskaičiuotų dviejose vertintose lėkštelėse iš dviejų vienas po kito atliktų skiedinių, kai bent vienoje lėkštelėje yra maţiausiai 10 kolonijų;
V – pasėtos medţiagos tūris kiekvienoje lėkštelėje, ml;
d – skiedinys, atitinkantis pirmąjį vertinamą skiedinį (d = 1), kai vertinamas neskiestas skystas produktas.
2.2.4. L(+) ir D(-) pieno rūgšties izomerų tyrimo metodika
Pasverta 2 g mėginio, praskiesta distiliuotu vandeniu iki 50 ml, maišoma apie 10 minučių ir ekstraktas filtruotas pro popierinį filtrą. Filtratas perneštas į 100 ml matavimo kolbą ir praskiestas iki ţymės distiliuotu vandeniu. Tokiu būdu paruošti mėginiai naudoti L(+) ir D(-) pieno rūgšties kiekio analizei.
D(-) pieno rūgšties izomero kiekis nustatytas spektrofotometru, įvertinus spalvų pokyčius inicijuotus veikiant dviems fermentams, naudojant fermentinį testą K–DLATE 08/11 (Megazyme
International Ireland Limited, Airija). Pirmoji reakcija katalizuojama D–laktato dehidrogenazės
(D–LDH), kurios metu D–izomeras oksiduojasi iš piruvato, susidarant nikotinamido–adenino dinukleotidui (NAD+). Antroji reakcija yra piruvato konversijos į D–alaniną ir 2–oksoglutaratą, ji vyksta veikiant fermentui D–glutamato–piruvato transaminazei (D–GPT). NADH kiekis, susidaręs šių reakcijų metu koreliuoja su D(-) pieno rūgšties izomerų kiekiu. NADH kiekis įvertinamas spektrofotometriškai naudojant spektrofotometrą UVIKON 930 (Kontron Instruments, Italija) esant 340 nm bangos ilgiui.
L(+) pieno rūgšties izomero kiekis nustatytas, vykdant oksidaciją iki piruvato su L–laktato dehidrogenaze (L–LDH), kurios metu susidaro nikotinamido–adenino dinukleotidą (NAD+). Toliau veikiama D–GPT ir matuojama absorbcija naudojant spektrofotometrą UVIKON 930 (Kontron
Instruments, Italija) esant 340 nm bangos ilgiui. 2.2.5. Fenolinių junginių nustatymo metodika
Ekstrakto paruošimas. Riebalai iš mėginių buvo pašalinti n–heksanu: 3 g sauso mėginio
22 per filtrinį popierių ir išdţiovinami kambario temperatūroje. Po to imama po 1 g sauso mėginio ir ekstrahuojama 30 ml 50 % (v/v) etanolio 2 valandas kambario temperatūroje nuolat maišant.
Ekstraktas nufiltruotas pro popierinį filtrą. Filtratai iki eksperimento laikyti +4°C temperatūroje, tamsoje.
Bendro fenolinių junginių kiekio nustatymas miežiuose. 1 ml ekstrakto buvo sumaišytas su
5 ml 10 proc. Folin–Ciocalteu reagento distiliuotame vandenyje ir 4 ml natrio karbonato tirpalo. Po mėginių inkubacinio periodo kambario temperatūroje 30 minučių periodiškai maišant, absorbcija buvo išmatuota naudojant spektrofotometrą UVIKON 930 (Kontron Instruments, Italija) esant 765 nm bangos ilgiui. Kalibracinė kreivė buvo sudaryta koncentracijų diapozone 0,0075 – 0,09 mg/ml (R2=0,9994). Rezultatai buvo apskaičiuoti kaip galo rūgšties ekvivalentas (GAE) mg/100 g sauso mėginio, rezultatai paskaičiuoti naudojant formulę:
C = γ × (V/m) × 100
C – bendras fenolinių junginių kiekis, mg GAE/100 g mėginio; γ – koncentracija, gauta iš kalibracinės kreivės, mg/ml;
V – vandeninio etanolio tūris naudotas ekstrakcijai, ml; m – sauso mėginio svoris, g.
2.2.6. DPPH antiradikalinio aktyvumo tyrimo metodika
Į 0,66 ml mėginio ekstrakto, paruošto kaip nurodytą poskyryje 2.2.5. įpilta 3,6 ml 0,1 mM DPPH reagento. Reakcija vykdyta tamsoje, kambario temperatūroje, periodiškai supurtant. Po 20 minučių mėginiai buvo tiriami spektrofotometru UVIKON 930 (Kontron Instruments, Italija), bangos ilgis 517 nm. DPPH antiradikalinis aktyvumas (%) buvo apskaičiuotas, naudojant formulę:
Antiradikalinis aktyvumas (%) = (Akontrolė – Amėginys) / Akontrolė × 100 %
Akontrolė – kontrolės absorbcija;
Amėginys – mėginio absorbcija.
2.2.7. β–gliukanų kiekio nustatymo metodika
β–gliukanų kiekio nustatymui naudotas McCleary fermentinės analizės metodas naudojant
Megazyme K-BGLU 04/06 reagentų (lichenazė ir β–gliukanazė) rinkinį (Megazyme International Ireland Limited, Airija). 1 g sauso mėginio sudrėkinta 0,2 ml etanolio (50 proc., v/v) ir sumaišoma
su 4 ml 20 mM natrio fosfato (pH 6,5). Sumaišyti mėginiai skubiai dedami į verdančio vandens vonelę ir laikomi 60 sekundţių. Mėginiai išimti ir vėl pamaišomi inkubuojami +100°C temperatūroje 2 minutes. Po to, mėginiai išimami pamaišomi ir inkubuojami +50°C temperatūroje
23 5 minutes. Į kiekvieną mėginį įpilama 0,2 ml lichenazės ir inkubuojama +50°C temperatūroje 1 valandą (inkubacijos metu mėginiai 3–4 kartus pamerkiami į verdančio vandens vonelę ir papurtomi). Po to, įpilama 5 ml 200 mM natrio acetato (pH 4,0) ir mėginiai laikomi kambario temperatūroje 5 minutes. Mėginiai centrifuguojami 10 minučių 3000 aps/min. greičiu. Gautas turinys padalinamas į 3 mėginius po 0,1 ml. Į 2 mėginius pilama 0,1 ml β–gliukozidazės, o į trečią mėginį (kontrolė) pilama 0,1 ml 50 mM natrio acetato (pH 4,0). Mėginiai inkubuojami +50°C temperatūroje 10 minučių. Po to, į kiekvieną mėginį įpilama 3 ml GOPOD reagento ir inkubuojama +50°C temperatūroje 20 minučių. Po 20 minučių mėginiai buvo tiriami spektrofotometru UVIKON 930 (Kontron Instruments, Italija), bangos ilgis 510 nm. β–gliukanų kiekis (%) apskaičiuojamas naudojant formulę:
β − gliukanų kiekis % = ∆A × F
W× 8.46
∆A – skirtumas tarp kontrolinio mėginio absorbcijos ir absorbcijos po β–gliukozidazės reakcijos;
F– faktorius konvertuojantis absorbcijos reikšmes į µg gliukozės:
100 (µg D − gliukozės)
100 µ D − gliukozės absorbcija
W – sausio mėginio kiekis, mg.
2.2.8. Raugų reologinių savybių tyrimo metodika
Raugų reologinės savybės (įtempis ir klampa) buvo analizuoti viskozimetru Rheolab QC (Rheolab QC, Vokietija). Pagal šią metodiką analizuojamos sistemos stabilumas suprantamas taip: kuo maţesnis energijos, reikalingos plunţeriui sukti, sunaudojimas, tuo maţiau stabili yra
analizuojamos matricos struktūra ir atvirkščiai. Eksperimento sąlygos: mėginys, kurio masė 17,0 (±0,5) g dedamas į išorinį fiksuotą cilindrinio tipo konteinerį; eksperimento metu temperatūra
fiksuota +20°C; vidinio cilindro šlyties norma 0,1–350 s-1, matavimai fiksuojami kas sekundę, atidedant taškus ir brėţiant kreivę, pagal histerezės lygtį (Pa/s).
2.2.9. Raugų tekstūros tyrimo metodika
Tekstūros tyrimas buvo atliktas naudojant tekstūros analizatorių Texture Analyzer CT3 10K (Brookfield, JAV). Mėginiai spausti cilindru (TA4/1000 Cylinder, 38,1 mm D, 20 mm L), kurio skersmuo 20 mm, naudotas smigimo greitis 1 mm/s, smigimo gylis 1 cm.
24
2.2.10. Raugų spalvų koordinačiųtyrimo metodika
Raugų spalvų koordinatės išmatuotos naudojant Hunterlab, MiniScan XE Plius (Hunterlab,
MiniScan XE plius, Reston, Virginia, JAV). Spalvos vertės, L*, a* ir b* matuotos keturiose
skirtingose raugo mėginių vietose ir išvestas vidurkis.
2.3. Kepinių, su skirtingais raugų kiekiais, gamybos technologija
Antrame eksperimento etape buvo atlikta kvietinės duonos mėginių gamyba ir analizė.
Kontroliniai mėginiai (be raugo) ir tiriamieji mėginiai, pagaminti pridedant atitinkamą kiekį
Pediococcus acidilactici raugų, pagaminti pagal 1 lentelėje nurodytą receptūrą. 1 lentelė. Kvietinės duonos mėginių receptūros.
Duonos mėginių gamyba vykdyta pagal šią technologinę schemą: maišymas (trukmė: 2 minutės lėtai ir 5 minutės greitai; vanduo pilamas +22°C temperatūros; tešlos temperatūra +29°C); tešlos relaksacija kambario temperatūroje 15–20 minučių; tešlos dalinimas, apvalinimas ir pirminis kildinimas; formavimas; galutinis kildinimas (kildinimo trukmė 40–60 minučių, temperatūra +30–32°C, kameros drėgnis 85 proc.); kepimas 20 minučių +230°C temperatūroje; duonos atvėsinimas iki +25°C temperatūros.
2.3.1. Kepinių tyrimo metodai
Kepiniams atlikti pagrindiniai, duonos kokybę nusakantys, tyrimai: kepinio tūrio analizė, kepinio savitasis tūris, kepinio masės nuostolis, bendras titruojamasis rūgštingumas, minkštimo poringumas ir tekstūros kitimas laikymo metu, minkštimo ir plutos spalva, juslinė analizė, akrilamido kiekis ir mikrobinis gedimas laikymo metu (2 lentelė).
2 lentelė. Kepinių tyrimo metodai.
Rodikliai Metodo esmė Literatūros šaltinis
Kepinio tūris
Tiriamas mėginys išstumia savo tūrį atitinkantį sorų kruopų kiekį, kuris išmatuojamas matavimo cilindru, cm3.
Bartkienė, 2015 (96).
Kepinio svoris Kepinys pasveriamas elektroninėmis
svarstyklėmis 0,1 g tikslumu. Bartkienė, 2015 (96).
Kepinio masės nuostolis
Tešlos masės sumaţėjimas terminio
apdorojimo metu, %. Bartkienė, 2015 (96).
Ţaliavos Mėginio pavadinimas
K 1 2 3 4 5 6 7 8
Kvietiniai miltai 550 D, g 1000
Presuotos mielės, g 30
Druska, g 15
Vanduo pagal paskaičiavimą
25 2 lentelės tęsinys
Rodikliai Metodo esmė Literatūros šaltinis
Kepinio savitasis tūris
Savitasis tūris (Dens) apskaičiuojamas pagal tūrio ir masės santykį, cm3
/g.
ICC No. 131:1995 (97). Minkštimo
poringumas
Ţuravliovo prietaiso cilindru išpjaunami trys minkštimo mėginiai, pasveriami ir apskaičiuojamas poringumas, %.
LST 1442:1996 (98).
Duonos titruojamasis rūgštingumas
Titruojant NaOH (metodas paremtas mėginio tirpalo titravimu 0,1 mol/l NaOH tirpalu. Rūgštingumas įvertintas Neimano laipsniais (°N)).
LST 1553:1998 (99).
Duonos minkštimo tekstūra*
Texture Analyzer CT3 10K tekstūros
analizatoriumi įvertinama mėginį
deformuojanti jėga F, SPV. Duonos minkštimo ir
plutos spalva
Spalvos vertės L*, a* ir b* įvertinamos naudojant Hunterlab, MiniScan XE Plius
Juslinė analizė
Duonos kepinių juslinės savybės buvo įvertintos
taikant juslinių savybių profilio testą. Vertinimą
atliko 5 ţmonių grupė.
LST EN ISO 13299:2010 (100).
Akrilamido kiekybinė analizė
Akrilamido kiekis mėginiuose buvo įvertintas efektyviosios skysčių chromatografijos dvigubos masių spektrometrijos metodu. Akrilamidas kiekybiškai įvertintas naudojant linijinės koreliacijos standartinių tirpalų (akrilamido acetonitrile) metodą.
Bartkienė et. al. 2013 (101).
Kepinių mikrobinio gedimo įvertinimas
Kepinių mikrobinio gedimo įvertinimas buvo atliktas vizualiai apţiūrint ir įvertinant atsiradusių mikroskopinių grybų kolonijų intensyvumą minkštimo ir plutelės paviršiuje.
LST ISO 21527– 1:2008 (102).
Pastaba* – duonos minkštimo tekstūra apibūdinama kaip minkštimo pasipriešinimas spaudimui, tyrimo metu į bandinį skverbiasi 1 mm/s greičiu deformuojantis kūnas, smigimo gylis – 10 mm.
2.4. Matematinė statistinė duomenų analizė
Kvietiniai duonos kepimai buvo kartoti 2 kartus, tiriant lygiagrečiai 3 mėginius. Matematinė statistinė tyrimo duomenų analizė atlikta, naudojant MS Excel, SPSS Statistics 17 ir GraphPad
Prism 3.0 statistinį paketą. Rezultatų reikšmėms paskaičiuota standartinė paklaida, standartinis
nuokrypis, skirtumo tarp rezultatų reikšmių patikimumas P (rezultatai patikimi, kai P ≤ 0,05) ir variacijos koeficientas (proc). Atlikta daugiafaktorinė statistinė analizė ir įvertinta skirtingų veiksnių (raugo pH, BTR, L(+) ir D(-) pieno rūgšties izomerų, β–gliukanų, fenolinių junginio kiekio, antiradikalinio aktyvumo ir PRB KSV/g) įtaka duonos mėginių BTR, nukepimui, savitajam tūriui, akytumui, minkštimo ir plutos spalvų koordinatėms, ţiedėjimui, akrilamido kiekiui ir bendrajam priimtinumui. Duonos ţiedėjimui tirti iš kiekvieno kepalo išpjautos keturios 4 mm storio riekės, tyrimas kartotas 3 kartus. Mikrobiologinė analizė buvo kartota 3 kartus, paraleliai tiriant 3 mėginius.
26
3. REZULTATAI
3.1. Mieţinių raugų tyrimų rezultatai
Pirmame darbo etape buvo įvertinti mieţinių raugų pagrindiniai kokybės rodikliai: bendras titruojamasis rūgštingumas (BTR), pH, L(+) ir D(-) pieno rūgšties izomerų kiekis, pieno rūgšties bakterijų (PBR) kolonijas sudarančių vienetų skaičius grame raugo (KSV/g), β–gliukanų kiekis, bendras fenolinių junginių kiekis, antiradikalinis aktyvumas, reologinės savybės (įtempis ir klampa), tekstūros (deformacijai sunaudota jėga) ir spalvų koordinatės (1–4 priedai). Atlikta gautų tyrimų rezultatų palyginamoji analizė.
3.1.1. Raugų rūgštingumo rodikliai
Raugų rūgštingumo rodikliai: BTR, pH ir L(+) bei D(-) pieno rūgšties izomerų kiekis, pateiktas 1 paveiksle (1 priedas).
1 pav. Miežinių raugų rūgštingumo rodikliai (Pastaba: 1M – savaiminis raugas (kontrolė); 2M – raugas
fermentuotas P. acidilactici; 3M – miltai sucukrinti 100 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 4M – miltai sucukrinti 150 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 5M – miltai sucukrinti 200 µl celiulazės ir fermentuoti
P. acidilactici; 6M – miltai sucukrinti 250 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 7M – miltai sucukrinti 300 µl
celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici).
Nustatyta, kad P. acidilactici fermentuotuose raugų mėginiuose BTR kito nuo 6,5 iki 8,2°N (atitinkamai, mėginiuose 6M ir 7M). Visais atvejais, raugų, fermentuotų P. acidilactici, BTR nustatytas reikšmingai didesnis (P < 0,0001), lyginant su kontroliniais mėginiais (fermentuotais savaiminiu būdu). Atlikus daugiafaktorinę dispersinę analizę nustatyta, kad raugų BTR statistiškai reikšmingos įtakos turėjo PRB kiekis juose (P = 0,0104) ir celiulazės kiekis, sunaudotas miltų hidrolizei prieš fermentaciją (P < 0,0001).
Po fermentacijos P. acidilactici raugų mėginių pH vertės kito nuo 3,46 iki 3,83 (P < 0,0001) (atitinkamai, mėginių 2M ir 1M). Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad P. acidilactici
0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 0,900 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M L (+ )/D( -) peino r ūg št ies izo m er ų k iek is , g /1 0 0 g pH ir B T R, ° N
27 reikšmingai maţina mieţių substrato pH, o proceso efektyvumą galima padidinti raugų sucukrinimui naudojant celiulazę. Lyginant raugus, pagamintus su celiulaze ir nenaudojant sucukrinimo prieš fermentaciją, nustatyta, kad pastarųjų pH vertės buvo nuo 9,12 iki 10,69 proc. didesnės, lyginant su mėginiais, pagamintais su celiulaze (atitinkamai, mėginiuose 4M ir 6M). Atlikus daugiafaktorinę dispersinę analizę nustatyta, kad mieţinių raugų pH statistiškai reikšmingos įtakos turėjo PRB kiekis rauguose (P = 0,0002), o celiulazė šiam rodikliui statistiškai reikšmingos įtakos neturėjo (P = 0,0709).
Didţiausias L(+) pieno rūgšties kiekis nustatytas rauguose, fermentuotuose P. acidilactici
sucukrinimui naudojant 250 µl celiulazės, maţiausias – kontroliniuose mėginiuose (atitinkamai, 3,94 g/100 g ir 2,32 g/100 g). Didţiausias D(-) pieno rūgšties izomerų kiekis nustatytas mieţiniuose
rauguose, fermentuotuose P. acidilactici prieš fermentaciją sucukrinimui naudojant 300 µl celiulazės, maţiausiais – kontroliniuose mėginiuose (atitinkamai, 0,73 g/100 g ir 0,10 g/100 g).
P. acidilactici mieţių substrate produkavo nuo 4,5 iki 23,2 kartų didesnį L(+) pieno rūgšties
izomerų kiekį, nei D(-) (atitinkamai, mėginiuose 7M ir 1M).
L(+) ir D(-) pieno rūgšties izomerų kiekiui mieţiniuose rauguose reikšmingos įtakos turėjo raugų gamybos būdas ir naudotas fermento kiekis (atitinkamai, L(+) – P = 0,0094 ir P < 0,0001; D(-) – P = 0,0189 ir P < 0,0001).
3.1.2. Pieno rūgšties bakterijų kolonijas sudarančių vienetų skaičius mieţiniuose rauguose
PRB kolonijas sudarančių vienetų skaičius (PRB KSV/g) rauguose, kito priklausomai nuo raugų gamybos technologijos (P = 0,0073). Pieno rūgšties bakterijų kolonijas sudarančių vienetų skaičius (PRB KSV/g) mieţiniuose rauguose pateiktas 2 paveiksle (1 priedas).
2 pav. Miežinių raugų PRB kiekis (Pastaba: 1M – savaiminis raugas (kontrolė); 2M – raugas fermentuotas P.
acidilactici; 3M – miltai sucukrinti 100 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 4M – miltai sucukrinti 150 µl
celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 5M – miltai sucukrinti 200 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 6M – miltai sucukrinti 250 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 7M – miltai sucukrinti 300 µl celiulazės ir fermentuoti
P. acidilactici). 8,6 8,7 8,8 8,9 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M P RB k iek is , lo g 1 0 K SV/g Mėginio numeris
28 Raugų mėginiuose PRB KSV/g raugo kito nuo 8,94 iki 9,43 log10
KSV/g (atitinkamai, mėginiuose 1M ir 6M). Visais atvejais, rauguose, fermentuotuose P. acidilactici nustatytas nuo 3,24 proc. iki 5,48 proc. didesnis PRB KSV/g (atitinkamai, mėginiuose 4M, 7M ir 6M). Fermentinė mieţinių miltų hidrolizė prieš fermentaciją, naudojant 250 µl celiulazės buvo efektyviausia, rauguose nustatytas didţiausias PRB KSV/g (9,43 log10
KSV/g).
Tarp PRB KSV/g raugo ir rūgštingumo rodiklių nustatytos atitinkamos sąsajos: tarp PRB KSV/g raugo ir pH – labai stipri neigiama koreliacija (R = -0,9189; P = 0,0034), tarp PRB KSV/g raugo ir L(+) – labai stipri teigiama koreliacija (R = 0,8106; P = 0,0270).
PRB KSV/g rauguose reikšmingos įtakos turėjo sucukrinimui naudoto fermento kiekis (P = 0,0456).
3.1.3. Bendras fenolinių junginių kiekis, antiradikalinis aktyvumas ir β–gliukanų kiekis mieţiniuose rauguose
Bendras fenolinių junginių (BFJ) ir β–gliukanų kiekis rauguose bei jų antiradikalinis aktyvumas pateiktas 3 paveiksle (2 priedas).
3 pav. Bendras fenolinių junginių ir β–gliukanų kiekis miežiniuose rauguose ir jų antiradikalinis aktyvumas (Pastaba: 1M – savaiminis raugas (kontrolė); 2M – raugas fermentuotas P. acidilactici; 3M – miltai
sucukrinti 100 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 4M – miltai sucukrinti 150 µl celiulazės ir fermentuoti
P. acidilactici; 5M – miltai sucukrinti 200 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 6M – miltai sucukrinti 250 µl
celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 7M – miltai sucukrinti 300 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici).
Didţiausiu fenolinių junginių kiekiu išsiskyrė raugų mėginiai 6M ir 7M (atitinkamai, 140,05 ir 142,02 mg GAE/100g mėginio). Maţiausias bendras fenolinių junginių kiekis nustatytas kontroliniuose mėginiuose (92,84 mg GAE/100g mėginio) (P < 0,0001).
Tarp BFJ ir D(-) kiekio rauguose nustatyta labai stipri teigiama koreliacija (R = 0,8044; P = 0,0292). 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 160,00 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M Ant ira dik a lin is a k ty v um a s ir β-gliu ka nų k iek is , % F eno lin ių j un gini ų kiek is , m g G AE /1 00 g
29 Atlikus daugiafaktorinę dispersinę analizę nustatyta, kad raugų antiradikalinis aktyvumas reikšmingai skyrėsi priklausomai nuo raugų gamybos technologijos (P < 0,0001) ir PRB kiekio (P < 0,0001). Didţiausiu antiradikaliniu aktyvumu pasiţymėjo raugų mėginiai 2M ir 3M (atitinkamai, 98,57 ir 93,81 proc.). Maţiausias antiradikalinis aktyvumas nustatytas savaiminiu būdu fermentuotų raugų (20,00 proc.).
β–gliukanų kiekiui mieţiniuose rauguose reikšmingos įtakos turėjo sucukrinimui naudoto
fermento kiekis (P = 0,0019), tačiau PRB kiekis grame raugo statistiškai reikšmingos įtakos β–gliukanų kiekiui neturėjo (P = 0,4626). Didţiausias β–gliukanų kiekis nustatytas 5M raugų
mėginiuose (7,40 proc.), maţiausias β–gliukanų kiekis (7,24 proc.) nustatytas 7M raugų mėginiuose.
Tarp β–gliukanų kiekio rauguose ir pH, BTR, L(+), D(-), PRB KSV/g, BFJ ir antiradikalio aktyvumo patikimų sąsajų nenustatyta.
3.1.4. Raugų reologinės savybės
Lyginant su savaiminiu būdu fermentuotais raugais, didesnė klampa nustatyta raugų, fermentuotų P. acidilactici (414870 mPa·s) (4 pav.).
4 pav. Miežinių raugų klampa (Pastaba: 1M – savaiminis raugas (kontrolė); 2M – raugas fermentuotas
P. acidilactici; 3M – miltai sucukrinti 100 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 4M – miltai sucukrinti 150 µl
celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 5M – miltai sucukrinti 200 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 6M – miltai sucukrinti 250 µl celiulazės ir fermentuoti P. acidilactici; 7M – miltai sucukrinti 300 µl celiulazės ir
fermentuoti P. acidilactici).
P. acidilactici fermentuotų raugų, kurių sucukrinimui naudota 300 µl celiulazės, klampa
nustatyta maţiausia (100240 mPa·s). Lyginant didţiausią mieţinių raugų mėginių klampos vertę (2M – 414870 mPa·s) su kontrolinių mėginių (1M – 143960 mPa·s), nustatyta, kad 2M mėginių klampa buvo didesnė 65,3 proc.
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000 400000 450000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 K la m pa , m P a ·s Laikas, s 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M
