Możliwość wykorzystania wybranych produktów odpadowych w produkcji wysokobłonnikowych wyrobów ekstrudowanych

Transkrypt

1 Możliwość wykorzystania wybranych produktów odpadowych w produkcji wysokobłonnikowych wyrobów ekstrudowanych AGNIESZKA MAKOWSKA, ARKADIUSZ JÓZEFACKI UNIWERSYTET PRZYRODNICZY W POZNANIU, INSTYTUT TECHNOLOGII ŻYWNOŚCI POCHODZENIA ROŚLINNEGO STRESZCZENIE Celem pracy było określenie wpływu dodatku otrąb pszennych i łuski grochowej na cechy ekstrudatów wytworzonych z ich udziałem. Ekstruzji poddano mieszanki kaszki kukurydzianej i powyższych komponentów w ilości 0, 15, 20, 25 i 30%. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem ilości dodatku zmniejsza się współczynnik przyrostu promieniowego, wzrasta gęstość usypowa, zmniejsza się rozpuszczalność (WSI) oraz wodochłonność ekstrudatu (WAI), spada wskaźnik jasności i nasycenia barwą żółtą oraz wzrasta twardość produktu. Dodatek powyższych surowców na poziomie 25% nie powoduje istotnego pogorszenia jakości produktu, natomiast 30% dodatek wpływa niekorzystnie na teksturę i ogólną ocenę ekstrudatów. Łuska grochowa i otręby pszenne jako surowce do produkcji wyrobów ekstrudowanych nadają im nie tylko wartość dietetyczną, ale również nowe walory sensoryczne. Possibility of using of some waste by-products for produc on of high fiber content extrudates ABSTRACT The aim of study was determina on of effect of wheat bran and pea hull addi on on extrudates characteris c. Blends of corn grits and 15, 20, 25 and 30% of wheat bran and pea hull were extruded. The higher addi on of this components caused the lower expansion ra o of product. If the level of addi on increased, the water solubility index and water absorp on index increased too. 25% addi on of this compounds do not changed the product quality, but 30% of them unfavorably influenced on texture and quality of extrudates. It was found that pea hull and wheat bran can be used as raw material for extrudates. ABiD 3/

2 1. WSTĘP Jednym z kierunków współczesnej technologii żywności jest pełne zagospodarowanie surowców. Podejmowane są liczne badania nad możliwością wykorzystania półproduktów, dawniej uważanych za odpadowe. Istnieje wiele doniesień świadczących o tym, że wiele z takich waste by-products zawiera składniki, które można wykorzystać w produkcji żywności [6, 7]. Do takich produktów zaliczyć można między innymi otręby zbożowe oraz łuskę grochową. Surowce te są bogatym źródłem błonnika pokarmowego kompleksu heterogennych substancji nie trawionych i nie wchłanianych w przewodzie pokarmowym człowieka. Zainteresowanie błonnikiem wynika z pozytywnego jego działania na organizm ludzki [1, 2]. Substancje te są zalecane w prewencji chorób cywilizacyjnych otyłości, cukrzycy typu drugiego, czy chorób układu krążenia. Wg zaleceń dietetyków spożycie dzienne błonnika powinno wynosić od 20-do 40 g, niestety spożycie to wciąż jest zbyt niskie (ok 15 g). Substancje balastowe zwiększają masę kałową, zmniejszają kaloryczność posiłków, wpływają na powolne wchłanianie i powolne opróżnianie żołądka, a także łączą się często ze związkami toksycznymi i kwasami żółciowymi, wpływając na obniżenie poziomu cholesterolu we krwi. Błonnik pokarmowy jest także fermentowany w okrężnicy. Techniką, która umożliwia wykorzystanie wielu surowców odpadowych jest ekstruzja [8]. Podczas tego procesu wilgotny surowiec, najczęściej zbożowy, poddawany jest działaniu ciepła, zwiększonego ciśnienia oraz siłom ścinającym. Na skutek warunków panujących w komorze gęstwa jest gotowana, homogenizowana, plastyfikowana, a w końcowym etapie przeciskana przez matrycę. W efekcie składniki surowca ulegają intensywnym przemianom, a produkt zyskuje nowe cechy sensoryczne [3, 4, 5]. 2. MATERIAŁ I METODY Materiał użyty do badań stanowiły: kaszka kukurydziana, pochodząca z przedsiębiorstwa, AGDOR Spółka Jawna Przetwórstwo Kukurydzy w Wonieściu; otręby pszenne, pochodzące z Młynów Zbożowych Stanisława Grygiera Diamant Sp. z o.o. Grodzisk Wielkopolski oraz łuska grochowa zakupiona w Wytwórni Makaronu BIO Aleksandra i Mieczysław Babalscy, Pokrzydłowo. W pierwszym etapie scharakteryzowano surowce użyte w doświadczeniu. Oznaczono zawartość popiołu (PN-ISO2171:1994), białka ogółem metodą Kjeldahla (PN-A-04018:1975), tłuszczu metodą Soxhleta (PN-64/A-74039), oraz włókna detergentowego wg van Soest a [9]. Na bazie powyższych surowców przygotowano mieszanki. Skład tych mieszanek przedstawiono w Tabeli 1. Tak przygotowane mieszanki dowilżano do 14% i pozostawiono na 24 godziny w celu wyrównania wilgotności i poddano ekstruzji w ekstruderze jednoślimakowym typu S-45 Metalchem Gliwice, o L:D równym 12:1 stosując następujące warunki procesu: obroty ślimaka 60 rpm, temperatura w poszczególnych strefach ekstrudera 135/175/135 C. Analiza ekstrudatów obejmowała określenie współczynnika przyrostu promieniowego ER, gęstości usypowej, indeksów rozpuszczalności suchej substancji WSI oraz wodochłonności WAI (AACC 56-20), a także zawartości włókna detergentowego wg van Soest a. Wytrzymałość mechaniczną ekstrudatów oznaczono za pomocą analizatora tekstury TA-XT2i firmy Stable Micro Systems, stosując test zgniatania (sonda walcowa o średnicy 35 mm, za pomocą, której zgniatano próby do 80% jej grubości). W ostatnim etapie ekstrudaty poddano ocenie sensorycznej w skali dziewięciopunktowej. Oceniono smak, barwę, zapach, teksturę/porowatość, chrupkość oraz ogólną pożądalność. Ocenę przeprowadził panel składający się z dziesięciu osób. 3. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Użyta w doświadczeniu kaszka kukurydziana, będąca podstawowym składnikiem wytwarzanych ekstrudatów, zawierała 1,21% składników mineralnych, 40 ABiD 3/2010

3 7,8% białka ogólnego, 0,4% tłuszczu surowego oraz niewielkie ilości błonnika. Trzykrotnie wyższą zawartością składników mineralnych charakteryzowały się łuska grochowa i otręby pszenne. Surowce te zawierały też więcej białka i zdecydowanie więcej substancji balastowych w stosunku do kaszki. Przy czym skład frakcyjny włókna detergentowego w otrębach i łusce grochowej były zróżnicowane. Najbogatszym, spośród badanych surowców, źródłem błonnika była łuska grochowa. Charakteryzowała się ona najwyższą zawartością celulozy. Otręby pszenne zawierały zaś więcej hemiceluloz i lignin. różnic ekspandowania w zależności od rodzaju zastosowanego dodatku. Cechą ekstrudatów świadczącą o ich jakości jest gęstość usypowa. Im niższą wartość wyróżnik ten przyjmuje, tym lepszy efekt ekstruzji uzyskano. Dodatek łuski grochowej i otrąb na poziomie 15% nie spowodował wzrostu gęstości ekstrudatów. Dopiero większe udziały tych dodatków pociągnęły za sobą wzrost gęstości usypowej ekstrudatów. Stwierdzono także, że gęstość produktu wraz ze zwiększającym się dodatkiem wzrasta wolniej w przypadku łuski grochowej niż otrąb. Surowce poddano ekstruzji wg schematu w Tabeli 1. W ramach analizy ekstrudatów określono współczynnik ekspandowania promieniowego (Rys. 1). Chrupki sporządzone z wysokobłonnikowymi dodatkami, za jakie można uważać łuskę grochową i otręby pszenne charakteryzowały się niższymi wartościami współczynnika ekspansji od próby kontrolnej sporządzonej z kaszki kukurydzianej. Wartości te były tym mniejsze im wyższy dodatek zastosowano. Analiza statystyczna wykazała, że 15% dodatek otrąb pszennych nie wpłynął istotnie na obniżenie współczynnika ekspandowania promieniowego, w pozostałych przypadkach wyniki były istotnie niższe. Nie wykazano istotnych Dodatek wysokobłonnikowych surowców do ekstrudatów spowodował spadek wartości WAI oraz WSI w porównaniu z produktem wytworzonym z kaszki kukurydzianej (Rys. 3 i 4). Znaczne obniżenie wodochłonności (WAI) produktu nastąpiło przy dodatku 15 i 20% obu komponentów, jednak dalsze zwiększenie zawartości otrąb i łuski nie wpłynęło na zmianę tego wyróżnika. Dodatek łuski grochowej na poziomie 15 i 20% spowodował spadek wartości WSI w stosunku do ekstrudatów wytworzonych z kaszki kukurydzianej, wyższe udziały tego surowca powodowały wzrost WSI do poziomu zbliżonego dla ekstru- Możliwość wykorzystania wybranych produktów odpadowych w produkcji wysokobłonnikowych wyrobów ekstrudowanych 41

4 datów kontrolnych. Nie zaobserwowano takiej tendencji w przypadku zastosowania otrąb pszennych. W tym wypadku przy niższej zawartości otrąb (15%) odnotowano wzrost wartości WSI, dalsze zwiększenie udziału otrąb powodował spadek WSI. Doniesienia literaturowe wskazują, że obróbka barotermiczna, jaką jest ekstruzja powoduje wzrost zawartości frakcji rozpuszczalnych błonnika, przy zmniejszającej się ilości frakcji nierozpuszczalnych w produkcie [2, 4, 10]. Nasze wyniki wskazują, że w dużej mierze zmiany we frakcjach włókna zależą od warunków procesu, jak i od rodzaju samego surowca. Porównując zawartość włókna detergentowego w kaszce kukurydzianej i ekstrudacie z niej wytworzonym stwierdzono, że proces ekstruzji wpłynął nieznacznie na zwiększenie zawartości wszystkich jego frakcji. Dodając do kaszki kukurydzianej surowce odpadowe, które tu analizowano, można znacząco zwiększyć zawartość błonnika pokarmowego w produkcie. W Tabeli 3 przedstawiono zawartość poszczególnych frakcji włókna detergentowego w uzyskanych ekstrudatach, dodatkowo umieszczono wyniki obliczone na podstawie zawartości badanych frakcji w surowcach. Wśród wytworzonych ekstrudatów wyższą zawartość obojętnego włókna detergentowego odnotowano w chrupkach wytworzonych z dodatkiem łuski grochowej. Zawierały one również więcej kwaśnego włókna oraz celulozy. Natomiast ekstrudaty z dodatkiem otrąb charakteryzowały się wyższą zawartością hemiceluloz oraz lignin. Stwierdzono, że uzyskane rzeczywiste wyniki zawartości frakcji ADF i NDF były niższe od obliczonych teoretycznie. Porównując wyniki obliczone i oznaczone można zauważyć, że wyniki te różnią się w zależności od zastosowanego surowca wysokobłonnikowego. Elementem decydującym o jakości ekstrudatów jest niewątpliwie ich tekstura. Właściwości mechaniczne 42 ABiD 3/2010

5 produktów oceniono przeprowadzając test zgniatania (Rys. 5). Dodatek zarówno otrąb, jak i łuski grochowej powodował wzrost siły potrzebnej do zgniecenia ekstrudatów. Siła ta była tym większa, im wyższy dodatek zastosowano. Dodatek łuski grochowej spowodował większy wzrost twardości ekstrudatów niż dodatek pod względem smaku, jak i zapachu. Ocena barwy była najwyższa w przypadku chrupek z dodatkiem 15% otrąb pszennych. Dodatek tego surowca w większej ilości, jak i dodatek łuski grochowej spowodował pogorszenie barwy. Również tekstura i chrupkość pogarszała się przy zwiększeniu dodatku do 25 i 30%. 4. PODSUMOWANIE otrąb pszennych. Różnice te były tym większe im wyższy dodatek stosowano. W ostatnim etapie przeprowadzono analizę sensoryczną wytworzonych ekstrudatów. Próby sporządzone z dodatkiem łuski grochowej i otrąb pszennych na poziomie 15 i 20% cieszyły się ogólną pożądalnością zbliżoną do ekstrudatów kukurydzianych, wyższe zawartości obu dodatków powodowały spadek akceptacji. W porównaniu z próbą kontrolną ekstrudaty z dodatkami oceniono wyżej Otręby pszenne i łuska grochowa to produkty odpadowe, które mogą być cennymi surowcami pod względem żywieniowym, uzupełniając niedobory zawartości błonnika pokarmowego w diecie. Dodatek tych produktów odpadowych wpływa na zmianę cech ekstrudatów. Wraz ze wzrostem ilości dodatku zmniejsza się współczynnik przyrostu promieniowego ER, wzrasta gęstość usypowa, spada indeks rozpuszczalności suchej substancji WSI oraz wodochłonności WAI. Wzrasta także twardość produktu. Dodatek powyższych surowców odpadowych na poziomie 30% wpływa niekorzystnie na teksturę i ogólną ocenę uzyskanych produktów. Niemniej jednak łuska grochowa i otręby pszenne jako surowce do produkcji wyrobów ekstrudowanych nadają im nie tylko wartość dietetyczną, ale również nowe walory sensoryczne. Możliwość wykorzystania wybranych produktów odpadowych w produkcji wysokobłonnikowych wyrobów ekstrudowanych 43

6 LITERATURA [1] Bartnikowska E.: Włókno pokarmowe w żywieniu człowieka. Cz I. Przem. Spoż., 1997, 5, [2] Cho S.S., Samuel P.: Fiber Ingredients: Food Applica ons and Health Benefits. CRC Press, Taylor and Francis Group, Boca Raton London, New York, 2009, [3] Frame N.D.: The Technology of Extrusion Cooking. Aspen Publisher, 1999, [4] Mościcki L., Mitrus M., Wójtowicz A.: Technika ekstruzji w przemyśle rolno-spożywczym. PWRiL, Warszawa, [5] Obuchowski W., Michniewicz J.: Możliwości oddziaływania na cechy produktu metodą ekstruzji. Przegląd Zboż -Młyn., 2002, 5, [6] Ralet M.C., Thibault J.F., Della Valle G.: Influence of extrusion-cooking on the physicochemical proper es of wheat bran. Journal of Cereal Science, 1990, 11, [7] Schieber A., S ntzing F.C., Carle R.: By-products of plant food processing as a source of func onal compounds recent developments. Trends in Food Science and Technology, 2001, 12, [8] Sobota A., Rzedzicki Z.: Badania nad technologią ekstruzji dwuślimakowej ekstrudatów z udziałem otrąb pszennych. Annales Universita s Mariae Curie -Skłodowska Lublin Polonia, Sec o E, 2004, 9, [9] Van Soest P.J.: Use of detergents In the analysis of fibrous feeds, J.A.O.A.C., 1963, 46, [10] Zarzycki P., Rzedzicki Z.: Wpływ procesu ekstruzji mieszanek kukurydziano-owsianych na zmiany składu frakcyjnego błonnika pokarmowego. Żywność Nauka Technologia Jakość, 2005, 4, ABiD 3/2010