Ewa Gondek

(1)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych nr 578, 2014, 49–60

Adres do korespondencji – Corresponding author: Ewa Gondek, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Nauk o Żywności, Katedra Inżynierii Żywności i Organizacji Produkcji, ul. Nowoursynowska 159c, 02-776 Warszawa, e-mail: ewa_gondek@sggw.pl

WPŁYW DODATKÓW WZBOGACAJĄCYCH WARTOŚĆ ODŻYWCZĄ NA TEKSTURĘ BEZGLUTENOWEGO PIECZYWA CHRUPKIEGO

Ewa Gondek

¹

, Ewa Jakubczyk

¹

, Mateusz Stasiak

²

, Krzysztof Królikowski

¹

1Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego

2Instytut Agrofi zyki im. B. Dobrzańskiego Polskiej Akademii Nauk w Lublinie

Streszczenie. Celem pracy było zbadanie wpływu dodatku mąki amarantusowej, ryżowej i gryczanej na wybrane cechy tekstury pieczywa bezglutenowego. Wprowadzenie wy- mienionych dodatków do ekstrudowanej mieszanki prowadziło do uzyskania pieczywa bezglutenowego wzbogaconego w wartości odżywcze o zadowalającym smaku, barwie i teksturze. Właściwości mechaniczne i akustyczne pieczywa badano podczas testu penetracji, a dźwięk generowany przez pękający materiał rejestrowano, wykorzystując czujniki piezoelektryczne oraz mikrofon fi rmy Bruel&Kjaer. Analizę sensoryczną pieczywa prze- prowadzono z zastosowaniem metody skalowania. Wszystkie badane warianty pieczywa charakteryzowały się kruchą teksturą pożądaną w tego typu produktach. Pieczywo z dodatkiem mąki z amarantusa cechowała niższa niż pozostałe produkty aktywność akustyczna (mierzona zarówno w testach instrumentalnych, jak i sensorycznych), było ono mniej twarde oraz wykazywało najmniejsze postrzępienie charakterystyk mechanicznych. Pieczywo z dodatkiem mąki ryżowej było, w ocenie sensorycznej, najbardziej kruche, co potwierdzi- ły pomiary właściwości mechanicznych.

Słowa kluczowe: tekstura, pieczywo bezglutenowe, właściwości akustyczne, amarantus, gryka, ryż

WSTĘP

Podstawą prawidłowo zbilansowanej diety powinny być produkty pochodzenia zbożowego, takie jak pełnoziarniste pieczywo, kasze, makarony, płatki. Jednak większość popularnych zbóż, w tym pszenica, która stanowi podstawowy surowiec

(2)

50 E. Gondek, E. Jakubczyk, M. Stasiak, K. Królikowski

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych w piekarstwie, zawierają gluten, kompleks białek, który nie jest tolerowany przez nie- których ludzi i powoduje u nich poważne dolegliwości [Darewicz i in. 2011]. Wobec rosnącej na całym świecie liczby zachorowań na nietolerancję białek glutenowych czyli celiakię [www.celiakia.pl], istnieje ogromne zapotrzebowanie na produkty zbożowe pozbawione glutenu. Techniką, która pozwala na uzyskanie szerokiej gamy produktów bezglutenowych, jest ekstruzja [Mościcki 2011,Wójtowicz i in. 2013]. Bezglutenowe produkty ekstrudowane najczęściej produkowane są na bazie kaszki kukurydzianej, czyli surowca o niskich walorach odżywczych, bo uzyskiwanego z ziarna obłuszczone- go i pozbawionego zarodków. Stąd wynikają liczne, opisane w literaturze, próby wzbo- gacania wartości żywieniowej produktów kukurydzianych poprzez stosowanie różnego typu dodatków: zbożowych [Ekielski i in. 2006, Wójtowicz i in. 2012, Wójtowicz in.

2013], owocowych [Camire i in. 2007], warzywnych [Dehghan-Shoar i in. 2010, Nayak i in. 2011], a nawet produktów pochodzenia zwierzęcego [Paras i Hardeep 2012].

Badania wskazują jednak, że pomimo rosnącej świadomości i wiedzy żywieniowej konsumentów głównym czynnikiem, który decyduje o zakupie produktu, są jego cechy sensoryczne, a nie wartość odżywcza czy trwałość produktu. Wynika stąd ważne dla prze- mysłu zadanie wzbogacenia walorów żywieniowych produktów bezglutenowych tak, aby proces ten nie miał negatywnego wpływu na odbiór ich właściwości sensorycznych.

Pieczywo chrupkie klasyfikuje się do grupy produktów o niskim natężeniu cech sma- kowych, dla których tekstura jest cechą o znaczeniu krytycznym, decydującym o ogól- nej ocenie jakości sensorycznej, niejednokrotnie ważniejszą niż smak [Szcześniak 2002, Saeleaw i Schleining 2011], stąd wynika konieczność jej badania przy wprowadzaniu jakichkolwiek zmian w technologii wytwarzania. Wpływ dodatku substancji bioaktyw- nych wzbogacających wartość odżywczą pieczywa na jego właściwości fizyczne badano w pracy Gondek i innych [2013a], wykazano, że zastosowane dodatki mąki gryki, amarantusa i ryżu wpływały na stopień ekspandowania, porowatość, gęstość i higroskopijność pieczywa, a także na wodochłonność i rozpuszczalność skrobi (mierzoną poprzez WAI i WSI). Tekstura pieczywa chrupkiego była przedmiotem wielu opracowań, jednak więk- szość z nich koncentrowała się na opisie zmian tekstury pieczywa pod wpływem sorpcji wody. Marzec i inni [2005] analizowali wpływ aktywności wody na akustyczne wyróżniki tekstury pieczywa ekstrudowanego i wypiekanego metodą tradycyjną oraz badali wpływ zawartości wody na teksturę ekstrudowanego pieczywa chrupkiego pszennego i żytniego [2007]. W pracy Gondek i Marzec [2008] analizowano wpływ aktywności wody na teks- turę ekstrudowanego pieczywa pszennego, wykazano, że przebieg zmian cech tekstury w funkcji zawartości wody bardzo dobrze opisywało równanie Fermiego. Wyznaczona na podstawie tego równania krytyczna aktywność wody dla pieczywa chrupkiego wynosiła 0,599. Gondek i inni [2013b] analizowali wpływ warunków ekstruzji na wybrane właś- ciwości fizyczne, w tym teksturalne oraz strukturę pieczywa chrupkiego żytniego. Wyka- zali, że istnieje ścisła zależność pomiędzy niektórymi wyróżnikami tekstury a strukturą pieczywa badaną za pomocą mikrotomografii rentgenowskiej oraz, że nawet niewielka zmiana parametrów ekstruzji istotnie wpływała na strukturę i teksturę produktu gotowego.

Celem podjętych badań była analiza wpływu dodatków wzbogacających wartość od- żywczą pieczywa chrupkiego (mąki gryczanej, amarantusowej i ryżowej) na jego teks- turę przy zastosowaniu skojarzonych technik instrumentalnych i metody analizy sensorycznej.

(3)

Wpływ dodatków wzbogacających wartość odżywczą na teksturę bezglutenowego... 51

nr 578, 2014

MATERIAŁY I METODY

Materiał badawczy stanowiło pieczywo chrupkie, wyprodukowane na potrzeby ni- niejszego eksperymentu w przemysłowych urządzeniach lokalnego producenta produk- tów ekstrudowanych. Skład mieszanek oraz zastosowane parametry ekstruzji podano w tabeli 1. Zostały one zaproponowane przez producenta pieczywa na podstawie badań wstępnych przeprowadzonych na terenie zakładu produkcyjnego. Pieczywo do badania dostarczono bezpośrednio od producenta z pominięciem obrotu handlowego.

Tabela 1. Skład ekstrudowanych mieszanek oraz parametry ekstruzji Table 1. Composition of extruded mixtures and extrusion parameters

Rodzaj Type

Skład Composition

Parametry ekstruzji Extrusion parameters

Kukurydziane z amarantusem Corn with amaranth

kaszka kukurydziana – 70,2%, mąka z amarantusa – 27,5%,

cukier, sól corn grit – 70.2%, amaranth fl our – 27.5%,

sugar, salt

Ekstruder BC45

T = 170°C, p = 60 bar, dozowanie surowca 35 min^–1, obroty ślimaków 130 min^–1

Extruder BC45

T = 170°C, p = 60 bar, feeding rate 35 rpm, screw speed 130 rpm

Kukurydziane z ryżem Corn with rice

kaszka kukurydziana – 85,6%, mąka ryżowa – 10,1%,

cukier, sól corn grit – 85.6%, rice fl our –10.1%,

sugar, salt

Ekstruder BC45

T = 175°C, p = 70–75 bar, dozowanie surowców 39 min^–1, obroty ślimaków 120 min^–1

Extruder BC45

T = 175°C, p = 70–75 bar, feeding rate 39 rpm, screw speed 120 rpm

Kukurydziane z gryką Corn with buckwheat

kaszka kukurydziana – 71,8%, mąka gryczana – 23,9%,

cukier, sól corn grit – 71.8%, buckwheat fl our – 23,9%,

sugar, salt

Ekstruder BC45

T = 175°C, p = 70–75 bar, dozowanie surowców 39 min^–1, obroty ślimaków 120 min^–1

Extruder BC45

T = 175°C, p = 70–75 bar, feeding rate 35 rpm, screw speed 120 rpm

Właściwości mechaniczne badano w teksturometrze Stable Micro System TA. HD plus z zastosowaniem testu penetracji (końcówka cylindryczna P/36R, odkształcenie 80% początkowej wysokości, prędkość 1 mm/s). Pomiary właściwości akustycznych prowadzono na stanowisku umożliwiającym jednoczesny pomiar siły obciążającej próbkę oraz emitowanego dźwięku. Emisję akustyczną rejestrowano metodą kontaktową za po- mocą dwóch rodzajów akcelerometrów piezoelektrycznych (4381 i 4507B Bruel&Kjaer).

Dźwięki towarzyszące odkształcaniu pieczywa rejestrowano za pomocą mikrofonu 4189 Bruel&Kjaer (Naerum, Danmark). Zarówno emisja akustyczna, jak i dźwięk rejestrowa- ne były w pamięci komputera przez kartę analogowo-cyfrową Adlink, zastosowany układ pomiarowy pozwalał na rejestrację dźwięków i emisji akustycznej z zakresu 0,1–18 kHz z częstością próbkowania 44 kHz. Dodatkowo do analizy dźwięku generowanego przez odkształcany materiał wykorzystano system akustycznego detektora obwiedni AED (Aco- ustic Envelope Detector, Stable Micro Systems, Godalming, UK). Detektor podłączony do teksturometru TA-HDplus współpracował z oprogramowaniem Texture Exponent 32

(4)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych (Stable Micro Systems, Godalming, UK), wyniki rejestrowano przy wzmocnieniu detektora AED = 3 (12 dB) i częstości zbierania sygnału 500 Hz, układ pomiarowy umożliwiał rejestrację dźwięków o częstotliwości z zakresu 1–12,5 kHz [Chen i in. 2005]. Badania właściwości mechanicznych i akustycznych prowadzono w 20 powtórzeniach.

Na podstawie krzywych penetracji wyznaczono: pracę, jako pole pod krzywą penetracji, siłę maksymalną, siłę i odkształcenie przy pękaniu materiału, liczbę pików siły, średni spadek siły w piku oraz odległość liniową. Dla zarejestrowanych dźwięków i emisji akustycznej, wykorzystując przekształcenie Fouriera, sporządzono charakterystyki widmowe oraz obliczono parametry pojedynczego impulsu akustycznego: amplitudę, średnią energię pojedynczego zdarzenia, czas trwania pojedynczego zdarzenia oraz całkowitą liczbę zdarzeń. Na podstawie analizy sygnału dźwiękowego rejestrowanego przez system detektora AED wyznaczono maksymalny i średni poziom ciśnienia akustycznego oraz liczbę pików akustycznych przy wartości progowej 10 dB.

Analiza sensoryczna przeprowadzona została na grupie trzydziestu przeszkolonych studentów Wydziału Nauk o Żywności SGGW. Zastosowano metodę skalowania, oce- niano smak oraz wybrane akustyczne (głośność, charakter, czas trwania, i ton dźwięku) i mechaniczne (kruchość, twardość, adhezyjność, żujność) wyróżniki tekstury, gdzie nota 1 oznaczała najmniejsze, a 9 największe natężenie danej cechy.

Metody statystyczne

Analizę statystyczną prowadzono z wykorzystaniem programu Statistica v.10.

Wyznaczono współczynniki korelacji pomiędzy wybranymi deskryptorami dźwięku a sensorycznymi wyróżnikami tekstury. Do porównania wartości średnich uzyskanych deskryptorów, wobec stwierdzenia niejednorodności wariancji, zastosowano test Kru- skala-Wallisa. Wnioskowanie statystyczne prowadzono przy α = 0,05.

WYNIKI I DYSKUSJA

Uzyskane krzywe penetracji badanych próbek pieczywa cechowały się nieregular- nym kształtem typowym dla produktów kruchych i chrupkich. Postrzępienie krzywych manifestujące się dużą liczbą pików siły, dużą wartością odległości liniowej i spadków siły w piku (tab. 2) charakteryzuje produkty o teksturze chrupkiej i o strukturze poro- watej, takiej jak produkty ekstrudowane, piany stałe czy pieczywo [Roudaut i in. 2002, Arimi i in. 2010, Saeleaw i Schleining 2011, Gondek i in. 2013b].

Badane produkty nie różniły się wartością siły maksymalnej, która wynosiła średnio 330 N i była zbliżona do wartości uzyskanych w innych pracach [Marzec i in. 2007, Gondek i in. 2013b]. Według danych literaturowych, siła maksymalna jest często skorelowana z sensorycznie postrzeganą twardością materiału [Primo Martin i in. 2010, Saeleaw i Schleining 2011], jednak pogląd ten nie znalazł potwierdzenia w niniejszej pracy. Ba- dane próbki pieczywa istotnie różniły się pod względem wartości siły, przy której przebi- jana była powierzchnia materiału i odkształcenia, przy którym następowało to przebicie.

Pieczywo z dodatkiem mąki z amarantusa cechowało się niższą od pozostałych wartością pola pod krzywą penetracji oraz istotnie niższymi parametrami opisującymi postrzępienie charakterystyki mechanicznej. Pole pod krzywą penetracji nie różniło się w przypadku

(5)

Tabela 2. Właściwości mechaniczne pieczywa chrupkiego uzyskane na podstawie testu penetracji Table 2. Mechanical properties of extruded crisp bread obtained during penetration test Rodzaj pieczywa Kind of crisp bread Siła maksymalna Force max [N]

Pole pod krzywą pentracji Area under penetration curve [N·mm]

Średni spadek siły w piku Average drop off [N]

Odległość liniowa Linear Distance [N·mm]

Liczba pików Number of force peaks Siła przebicia powierzchni Force at puncture [N]

Odkształcenie przy pęknięciu Strain at fracture [%] Kukurydziane z amarantusem Corn with amaranth

309,15 ±50,22a488,55 ±48,23a2,36 ±0,36a678,52 ±35,74a36,40 ±3,59a44,63 ±9,63b39,16 ±19,89ab Kukurydziane z ryżem Corn with rice319,74 ±103,46a532,74 ±129,87b3,15 ±0,23b786,05 ±99,64a47,77 ±10,83b27,37 ±11,93a21,44 ±11,98a Kukurydziane z gryką Corn with buckwheat 361,07 ±100,50a521,38 ±101,96b2,85 ±0,36a816,85 ±82,83a48,63 ±8,00b34,82 ±12,47ab39,43 ±16,37b Wartości średnie oznaczone tymi samymi literami w kolumnach nie różnią się istotnie przy α = 0,05/Mean values followed by the same letter do not differ signifi cantly at α = 0.05.

(6)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych pieczywa z dodatkiem ryżu i gryki, podobnie jak uzyskane w pracy Marzec i innych [2005] pole pod krzywymi łamania pieczywa kukurydzianego z ryżem i gryką. Pieczywo kukurydziano-ryżowe charakteryzowało się małą wartością siły przebicia powierzchni materiału oraz małym odkształceniem, przy którym to przebicie następowało, w połącze- niu z dużą liczbą pików i dużym spadkiem siły w piku daje to obraz materiału najbardziej kruchego spośród badanych [Saeleaw i Schleining 2011]. Pieczywo z dodatkiem amarantusa pękało przy prawie dwukrotnie większym odkształceniu, dwukrotnie wyższej sile niż kukurydziano-ryżowe, może to wskazywać na mniejszą kruchość tego materiału. Wój- towicz i inni [2013] obserwowali istotną zależność pomiędzy teksturą ekstrudowanych chrupek kukurydziano-gryczanych a zawartością mąki gryczanej. Ze wzrostem dodatku gryki twardość i chrupkość ekstrudatów początkowo rosła, a następnie, przy dodatku mąki gryczanej rzędu 30%, malała. Dojczew i inni [2011] obserwowali spadek objętości i porowatości tradycyjnego pieczywa pszennego na skutek dodatku mąki gryczanej.

W ostatnich latach do badania tekstury produktów kruchych i chrupkich, takich jak produkty zbożowe, coraz częściej stosuje się metody akustyczne. Emitowany sygnał akustyczny rejestrowany może być za pomocą mikrofonu [Chen i in. 2005, Arimi i in. 2010], metodą kontaktową [Marzec i in. 2005] lub obydwiema metodami jednocześnie [Jakub- czyk i Gondek 2013, Gondek i in. 2013b]. Deskryptory wyznaczone dla sygnału akustycznego zarejestrowanego metodą kontaktową [akcelerometry piezoelektryczne 4381 i 4507B] oraz mikrofonu badanego pieczywa chrupkiego podano w tabeli 3.

Rejestrowany sygnał akustyczny miał postać szeregu krótkich impulsów o zmiennej amplitudzie i krótkim czasie trwania od 83,43 do 109,55 mikrosekund. W pieczywie żyt- nim badanym w pracy Gondek i innych [2013b] czasy trwania pojedynczych impulsów wynosiły średnio około 80 μs. Badane próbki pieczywa nie różniły się pod względem amplitudy sygnału akustycznego (tab. 3), z kolei pozostałe deskryptory pojedynczych zdarzeń akustycznych, jak energia i czas trwania pojedynczego impulsu oraz liczba zda- rzeń akustycznych wskazywały na podobieństwo cech akustycznych próbek pieczywa z ryżem i gryką, znalazło to potwierdzenie w ocenie sensorycznej (tab. 4).

Pieczywo z dodatkiem amarantusa cechowało się kilkukrotnie niższą liczbą zdarzeń akustycznych oraz istotnie niższą energią i czasem trwania pojedynczego impulsu, nie- zależnie od zastosowanej metody rejestracji sygnału akustycznego, co wskazuje na jego mniejszą kruchość (tab. 3). Pieczywo ryżowe nie różniło się od gryczanego pod wzglę- dem cech pojedynczych impulsów akustycznych. Również charakterystyki widmowe emisji akustycznej badanego pieczywa ryżowego i gryczanego przebiegały podobnie.

W przypadku zastosowania akcelerometru 4381 widmo charakteryzowało się wystę- powaniem dwóch maksimów dźwięku przypadających na zakresy 4 i 8 kHz (rys. 1a), w pracy Marzec i innych [2005] dźwięki łamania pieczywa kukurydzianego z ryżem i kukurydzianego z gryką wykazywały maksima przy częstotliwości 2 i 10–13 kHz. Widmo dźwięku próbek pieczywa bezglutenowego badanego przy zastosowaniu czujnika 4507B cechowało się występowaniem maksimum przy częstotliwości około 4 kHz oraz drugim znacznie mniejszym przy 7 kHz. Przedstawione w pracy Gondek i innych [2013b] widma pieczywa żytniego uzyskane dla analogicznych warunków pomiaru charakteryzowały się występowaniem maksimów energii przy częstotliwości 6–7 kHz i wykazywały zróżnico- wanie od warunków ekstruzji. Średni poziom ciśnienia akustycznego badanego pieczywa wahał się pomiędzy 97,01 a 101,6 dB, a liczba pików dźwiękowych zarejestrowanych

(7)

Maksymalny poziom ciśnienia akustycznego Maximal sound pressure

level [dB]

Liczba pików dźwiękowych Number of acoustic

peaks

Średni poziom ciśnienia akustycznego Average sound pressure

level [dB]

97,07 ±1,90^a 37,40 ±3,59^a 67,11 ±8,40^b

Kukurydziane z ryżem

Corn with rice 99,45 ±2,00^b 49,63 ±8,00^b 69,60 ±15,10^b

Kukurydziane z gryką

Corn with buckwheat 101,60 ±1,48^b 48,77 ±10,83^b 69,15 ±17,10^b Wartości średnie oznaczone tymi samymi literami w kolumnach dla tego samego typu czujnika nie różnią się istotnie przy α = 0,05/Mean values followed by the same letter do not differ signifi cantly at α = 0.05 for the same kind of sensor.

Tabela 3. Deskryptory sygnału akustycznego Table 3. Descriptors of acoustic signal

Rodzaj pieczywa Kind of crisp bread

Czujnik 4507B Bruel&Kjaer Średnia energia

zdarzenia Average energy of single acoustic

event [mV]

Liczba zdarzeń Total number

of acoustic event

Średnia amplituda zdarzenia Average amplitude

of acoustic event [mV]

Czas trwania impulsu Time of lasting

of acoustic event

[μs]

Skróty – Abbreviation

E.zd – E.ev. L.zd. – N.ev. A_sr T_sr

793,80 ±122,43â 46,95 ±11,28â 211,10 ±34,51â 102,80 ±2,31â

Corn with rice 886,10 ±112,45^a 262,30 ±40,12^b 224,40 ±312,61^a 109,55 ±1,86^b Kukurydziane z gryką

Corn with buckwheat 798,40 ±144,54^a 338,20 ±52,88^c 208,65 ±300,19^a 107,10 ±2,09^b Czujnik 4381 Bruel&Kjaer

935,05 ±102,88â 9522,81 ±1033,87â 327,05 ±46,88â 83,43 ±1,91â

Corn with rice 1219,25 ±198,22^b 24448,55

±3199,77^b 409,15 ±56,81^b 89,15 ±2,13^b Kukurydziane z gryką

Corn with buckwheat 1203,85 ±98,23^b 23287,40

±3001,04^b 403,00 ±71,81^b 89,15 ±2,09^b Mikrofon 4189 Bruel&Kjaer

1342,30 ±126,88â 94,90 ±17,66â 417,65 ±54,89â 92,50 ±1,55â

Corn with rice 1558,70 ±178,32^b 261,65 ±34,66^b 464,90 ±58,98^a 95,80 ±1,95^b Kukurydziane z gryką

Corn with buckwheat 1495,75 ±188,11^ab 256,90 ±51,77^b 443,95 ±61,80^a 95,65 ±1,13^b

(8)

Tabela 4. Wyniki oceny sensorycznej Table 4. Result of sensory analysis

Wyróżnik sensoryczny Sensory feature

Kukurydziane z ryżem Corn with rice

Kukurydziane z gryką Corn with buckwheat

Głośność – Volume 5,03 ±1,98^a 6,73 ±1,68^b 6,83 ±1,74^b

Charakter dźwięku

The type of the sound 3,53 ±1,66^a 4,87 ±1,86^b 4,98 ±1,82^b

Czas trwania dźwięku

Time of lasting of the sound 3,11 ±1,98â 4,93 ±2,19^b 3,90 ±1,40âb Ton dźwięku – Tone of the sound 4,97 ±2,13â 5,90 ±1,97â 5,83 ±1,86â

Kruchość – Crispness 5,05 ±1,44^b 7,88 ±1,87^a 5,43 ±1,77^b

Twardość – Hardness 3,13 ±1,53^a 4,10 ±1,56^b 4,27 ±1,80^b

Adhezyjność – Adhesiveness 4,90 ±2,11â 5,27 ±1,86â 5,30 ±1,78â

Żujność – Chewiness 4,03 ±1,06^a 5,97 ±1,81^b 5,93 ±2,07^b

Smak – Taste 5,13 ±1,87â 5,30 ±1,80â 4,20 ±2,02â

Rys. 1. Charakterystyki widmowe zarejestrowanej emisji akustycznej: a) akcelerometr 4381, b) akcelerometr 4507B

Fig. 1. Spectral characteristics of investigated acoustic emission: a) accelerometer 4381, b) accelerometer 4507B

0 200 400 600 800 1000 1200

0 5 10 15

Całkowitaeneriga emisji akustycznej [ j.u.] Total acoustic energy [a.u]

Częstotliwość – Frequency [kHz]

0 500 1000 1500 2000

0 5 10 15

Całkowitaeneriga emisji akustycznej [ j.u.] Total acoustic energy [a.u.]

Częstotliwość – Frequency [kHz]

Amarantus – Amaranth Ryż – Rice

Gryka – Buckwheat Amarantus – Amaranth Ryż – Rice

Gryka – Buckwheat

a)

b)

(9)

nr 578, 2014

poprzez system detektora obwiedni wynosiła od 37,4 do 49,6, co było zbliżone do opisa- nych przez Jakubczyk i Gondek [2013] badań dźwięków towarzyszących łamaniu ekstrudowanego pieczywa żytniego.

Wyniki oceny sensorycznej badanego pieczywa bezglutenowego przedstawiono w tabeli 4, cechuje je znaczny rozrzut, co jest typowe dla badań konsumenckich. Badane próbki pieczywa zostały przez konsumentów ocenione podobnie pod względem smaku.

Zdaniem oceniających, pieczywo z dodatkiem amarantusa było mniej twarde od pozosta- łych, a jednocześnie charakteryzowało się najmniejszą wartością pola pod krzywą penetracji (tab. 2). Nie zaobserwowano opisywanej często w literaturze [Saeleaw i Schleining 2011] zależności pomiędzy siłą a twardością. Pieczywo z dodatkiem amarantusa uzyska- ło niższe oceny akustycznych wyróżników tekstury pieczywa chrupkiego, co jest zgodne z wynikami instrumentalnych pomiarów akustycznych.

Wybrane współczynniki korelacji liniowej Pearsona obliczone dla wartości średnich podano w tabeli 5 (podkreślono korelacje istotne przy p < 0,05). Głośność dźwięku, oce- niana sensorycznie, była skorelowana z liczbą zdarzeń akustycznych zarejestrowanych przez mikrofon i czujnik 4381 oraz z energią pojedynczego zdarzenia zarejestrowanego przez czujnik 4507B. Twardość materiału oraz żujność korelowała istotnie z energią dźwięku zarejestrowanego czujnikiem 4381. Korelacje pomiędzy cechami tekstury pieczywa chrupkiego o zróżnicowanej wilgotności oznaczonymi sensorycznie a deskryptorami emisji akustycznej badano w pracy Gondek i Marzec [2008], wykazano zbieżność wyników uzyskanych tymi metodami.

Tabela 5. Współczynniki korelacji Pearsona dla wartości średnich wybranych cech tekstury Table 5. Pearson’s coeffi cients for correlation of average values of texture descriptors

Wyróżnik Descriptor

E.zd – E.ev.

4381

L.zd – N.ev 3481

E.zd – E.ev.

4507B

L.zd – N.ev 4507B

E.zd – E.ev.

M

L.zd – N.ev M Głośność

Volume 0,919 0,995 0,992 0,944 0,944 0,997

Charakter dźwięku The type of the sound

0,982 0,993 0,990 0,937 0,937 0,995

Czas trwania dźwięku Time of lasting of the sound

0,657 0,851 0,863 0,951 0,951 0,839

Ton dźwięku

Tons of the sound 0,948 0,998 0,998 0,976 0,976 0,999

Kruchość

Crispness –0,896 –0,968 –0,963 –0,882 –0,882 –0,974

Twardość

Hardness 0,993 0,982 0,978 0,910 0,910 0,886

Adhezyjność

Adhesiveness 0,962 0,693 0,970 0,937 0,937 0,776

Żujność

Chewiness 0,999 0,943 0,935 0,837 0,837 0,950

(10)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych WNIOSKI

Wzbogacenie pieczywa kukurydzianego o dodatek mąki ryżowej, gryczanej i amarantusowej prowadziło do uzyskania produktów o zadowalających smaku i teksturze.

Pieczywo z dodatkiem mąki z amarantusa charakteryzowało się niższą aktywnoś- cią akustyczną niż pozostałe próby (mierzoną zarówno w testach instrumentalnych, jak i sensorycznych), było mniej twarde oraz cechowało się najmniejszym postrzępieniem charakterystyk mechanicznych. Pieczywo z dodatkiem mąki ryżowej było według oce- niających najbardziej kruche, co potwierdziły pomiary właściwości mechanicznych.

Zastosowane do oceny tekstury pieczywa techniki instrumentalne pozwalają na uzyskanie wyników o wysokim stopniu korelacji z oceną sensoryczną i mogą stanowić alter- natywę dla technik sensorycznych w warunkach przemysłowych, na linii technologicz- nej, w których przeprowadzenie analizy sensorycznej jest trudne lub niemożliwe.

LITERATURA

Arimi, J.M., Duggan E., O’Sullivan M., Lyng J.G., O’Riordan E.D., 2010. Development of an acoustic measurement system for analyzing crispiness during mechanical and sensory testing. Journal of Texture Studies 41, 320–340.

Camire M.E., Doughertya M.P., Briggsb J.L., 2007. Functionality of fruit powders in extruded corn breakfast cereals. Food Chemistry 10(12), 765–770.

Chen J., Karlsson C., Povey M., 2005. Acoustic Envelope Detector for crispness assessment of biscuits. Journal of Texture Studies 36, 139–156.

Darewicz M., Dziuba J., Jaszczak L., 2011. Celiakia – aspekty molekularne, technologiczne, diete- tyczne. Przemysł Spożywczy 1(2), 19–22.

Dehghan-Shoar Z., Hardacre A.K., Charles S., Brennan Ch.S., 2010. The physico-chemical characteristics of extruded snacks enriched with tomato lycopene. Food Chemistry 123(4), 1117–1122.

Dojczew D., Sobczyk M., Jabłonka O., 2011. Wpływ dodatku mąki gryczanej na jakość pieczywa pszennego. ZPPNR 558, 43–50.

Ekielski A., Majewski Z., Żelaziński T., 2006. Wpływ dodatku gryki na własności ekstrudatu kukurydzianego. Inżynieria Rolnicza 7(82), 155–161.

Gondek E., Jakubczyk E., Wieczorek B., 2013a. Właściwości fizyczne bezglutenowego pieczywa chrupkiego. ZPPNR 574, 29–38.

Gondek E., Jakubczyk E., Herremans E., Verlinden B., Hertog M., Vandendriessche T., Verbo- ven P., Antoniuk A., Bongaers E., Estrade P., Nicolai B., 2013b. Acoustic, mechanical and structural properties of extruded crisp bread. Journal of Cereal Science 58, 132–139.

Gondek E., Marzec A., 2007. Sensoryczna ocena tekstury pieczywa chrupkiego o zróżnicowanej aktywności wody. Inżynieria Rolnicza 5(93), 169–177.

Gondek E., Marzec A., 2008. Zależności pomiędzy wybranymi wyróżnikami tekstury pieczywa chrupkiego wyznaczonymi instrumentalnie i sensorycznie. Żywność. Nauka. Technolo- gia. Jakość 4(59), 152–160.

http://celiakia.net.pl

Jakubczyk E., Gondek E., 2013. Analiza wyróżników mechanicznych i akustycznych w teście zgi- nania-łamania ekstrudowanego pieczywa żytniego. ZPPNR 575, 53–61.

(11)

nr 578, 2014

Marzec A., Lewicki P.P., Ranachowski Z., 2005. Właściwości mechaniczne i akustyczne suchych produktów zbożowych. Inżynieria Rolnicza 9(69), 207–214.

Marzec A., Lewicki P.P., Ranachowski Z., 2007. Influence of water activity on acoustic properties of flat extruded bread. Journal of Food Engineering 79, 410–422.

Mościcki L., 2011. Extrusion-cooking techniques: applications, theory and sustainability. Wein- heim, Wiley-VCH Verlag.

Nayak B., Berrios J.D.J., Powers J.R., Tang J., 2011. Effect of extrusion on the antioxidant capacity and color attributes of expanded extrudates prepared from purple potato and yellow pea flour mixes. Journal of Food Science 76(6), 874–883.

Paras S., Hardeep S.G., 2012. Extrusion of hulled barley affecting β-glucan and properties of extrudates. Food and Bioprocess Technology 5(10), 1–16.

Primo-Martín C., van Dalen G., Meinders M.B.J., Don A., Hamer R.H., van Vliet T., 2010. Bread crispness and morphology can be controlled by proving conditions. Food Research Inter- national 43, 207–217.

Roudaut G., Dacremont C., Pamies B.V., Colas B., Le Meste M., 2002. Crispness: A critical review on sensory and material science approaches. Trends in Food Science and Technology 13, 217–227.

Saeleaw M., Schleining G., 2011. A review. Crispness in dry foods and quality measurements based on acoustic-mechanical destructive techniques. Journal of Food Engineering 105, 387–399.

Szcześniak A.S., 2002. Texture is a sensory property. Food Quality and Preference 13, 215–225.

Wójtowicz A., Kolasa A., Mościcki L., 2013. Influence of buckwheat addition on physical properties, texture and sensory characteristics of extruded corn snacks. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences 63 (4), 239–244, DOI: 10.2478/v10222-012-0076-2.

Wójtowicz A., Pasternak E., Juśko S., Hodara K., Kozłowicz K., 2012. Wybrane cechy jakościowe chrupek kukurydzianych z dodatkiem odtłuszczonych nasion lnu. Acta Scientiarum Po- lonorum. Technica Agraria 11, 25–33.

THE EFFECT OF ADDITIVES ENRICHING THE NUTRITIONAL VALUE ON THE TEXTURE OF GLUTEN-FREE CRISP BREAD

Summary. The aim of this work was to analyse the effect of addition of amaranth, rice and buckwheat fl our on the selected textural properties of a gluten-free bread. The investigated crisp bread was produced at an industrial scale using the extrusion method. The mechanical properties of the extruded breads were examined using of TA-HD plus texture analyser. Samples of bread were subjected to a penetration test (cylindrical probe P/36R, strain – 80%, test speed – 1 mm·s^–1). The sound generated by the deformed material was recorded using an Acoustic Envelope Detector – AED with a free-fi eld microphone. Acoustic emission was recorded in a contact way using a piezoelectric accelerometer 4381 or 4507B (Bruel&Kjaer). From the penetration curve the following parameters were extracted: maximum force, force and strain at fracture, area under the force-deformation curve, number of force peaks, average drop off and linear distance. The following characteristics were deter- mined from the acoustic signal recorded in a contact and non-contact way: the number of sound peaks, the mean and the maximum value of sound pressure level, average energy of single acoustic event, average amplitude and time of lasting of acoustic event, total number of acoustic events. A trained panel with 30 students of Faculty of Food Sciences – WULS was used to evaluate the samples of crisp bread. Panellists evaluated taste and selected

(12)

Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych acoustic (volume, kind and tone of sound, time of lasting of the sound) and mechanical (crispness, hardness, adhesiveness, chewiness) attributes of texture. The crisp texture as required for extruded products was observed for all investigated bread samples. The bread produced with amaranth fl our characterised the lower hardness as well as the acoustic activity than other extruded breads. It also was observed using the instrumental and sensory tests. The bread with addition of rice fl our was evaluated by panellists as the most crisp.

The mechanical attributes of texture also indicated the high crispness of corn-rice bread.

The incorporation of amaranth, rice and buckwheat additives to extrusion mixtures leaded to produce the enriched gluten-free bread with satisfactory taste, and texture.

Key words: texture, gluten-free bread, acoustic properties, amaranth, buckwheat, rice