ZALENOCI POMIDZY WYBRANYMI WYRÓNIKAMI TEKSTURY KRAKERSÓW OZNACZONYMI INSTRUMENTALNIE I SENSORYCZNIE

Transkrypt

1 YWNO. Nauka. Technologia. Jako, 26, 2 (47) Supl., AGATA MARZEC, EWA GONDEK ZALENOCI POMIDZY WYBRANYMI WYRÓNIKAMI TEKSTURY KRAKERSÓW OZNACZONYMI INSTRUMENTALNIE I SENSORYCZNIE S t r e s z c z e n i e Celem pracy była analiza korelacji pomidzy wybranymi wyrónikami tekstury, oznaczonymi instrumentalnie i sensorycznie, krakersów o aktywnoci wody od,25 do,67. Sensoryczn ocen ciastek wykonano metod ilociowej analizy opisowej, za instrumentalne parametry tekstury okrelono na podstawie testu ciskania produktu w maszynie wytrzymałociowej Zwick 1445, z prdkoci 2 mm/min. Podczas ciskania rejestrowano sił niszczenia i emisj akustyczn (EA) metod kontaktow za pomoc akcelerometru piezoelektrycznego typu 4381 firmy Brüel & Kjær. Krakersy po przekroczeniu a w =,49 nie s akceptowane przez konsumentów, dlatego badano korelacje w zakresie a w od,25 do,49. Energia dwiku i liczba zdarze EA krakersów były silnie skorelowane z odczuciami sensorycznymi. Natomiast słabe zalenoci stwierdzono pomidzy parametrami mechanicznymi a wyrónikami kinestetycznymi tekstury. Wynika std wniosek, e do instrumentalnej oceny tekstury krakersów korzystniejsze jest zastosowanie metody akustycznej ni mechanicznej. Słowa kluczowe: krakersy, analiza sensoryczna, właciwoci mechaniczne, emisja akustyczna, aktywno wody (a w ) Wprowadzenie Ogólna jako sensoryczna produktów kruchych tworzona jest przede wszystkim przez ich smakowito oraz tekstur, która istotnie zaley od zawartoci i aktywnoci wody. Tekstura jest istotnym elementem jakoci ciastek i moe by badana instrumentalnie. Łczona jest z właciwociami mechanicznymi materiału, ale to nie wystarczy, aby oceni produkt. Chocia istnieje zwizek pomidzy sił niszczenia produktu a percepcj kruchoci, pomiary siły powinny by łczone z analiz emitowanego dwiku. Relacje pomidzy sił, dwikiem a kruchoci naley potwierdzi analiz regresji [2]. Vickers [11] zestawiała akustyczne parametry i redni wysoko pików dwików z pikami siły w celu okrelenia kruchoci chipsów Dr in. A. Marzec, dr in. E. Gondek, Katedra Inynierii ywnoci i Organizacji Produkcji, Wydz. Technologii ywnoci, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego, ul. Nowoursynowska 159C, Warszawa

2 224 Agata Marzec, Ewa Gondek ziemniaczanych. Autorka uzyskała silne korelacje pomidzy kruchoci a nateniem dwiku i wykonan prac niszczenia. Zalenoci midzy wyrónikami sensorycznymi kruchych produktów a dwikiem badał równie Vincent [12] i wykazał, e tonacje i głono s silnie skorelowane z odczuciem twardoci. Mohammed i wsp. [8] badali korelacje midzy wyrónikami sensorycznymi: kruchoci, twardoci, intensywnoci dwiku a cechami mechanicznymi i akustycznymi zmierzonymi instrumentalnie. Zaproponowali równanie regresji do opisu zalenoci sensorycznych oraz instrumentalnych i stwierdzili wysokie korelacje rzdu,92. Celem pracy było okrelenie korelacji pomidzy wybranymi wyrónikami tekstury krakersów oznaczonymi instrumentalnie i sensorycznie. Materiał i metody bada Materiał do bada stanowiły krakersy Lajkonik. Produkty przed badaniem były umieszczane w higrostatach nad wod destylowan i przechowywane w nich w temp. 25 ± 1,5 o C do osignicia, załoonej aktywnoci wody. Aktywno wody mierzono aparatem Hygroskop (Rotronic) DT z dokładnoci ±,1. Ze wzgldu na charakter próbek, były one dostarczane do pracowni analiz sensorycznych w opakowaniu o wysokiej barierowoci w stosunku do pary wodnej (laminat polietylen i aluminium) i niezwłocznie analizowane. Sensoryczn ocen krakersów o aktywnoci wody,25;,35;,49;,57 i,67 wykonano w Pracowni Analizy Sensorycznej metod ilociowej analizy opisowej (Quantitive Descriptive Analysis QDA) wg Stone a i Sidela [1]. Mechaniczne (kinestetyczne - twardo, sucho, fragmentacj) i akustyczne (głono dwiku, jego charakter oraz czas trwania) wyróniki jednostkowe, składajce si na sensoryczny profil tekstury, zostały wybrane przez zespół oceniajcy w trakcie sesji wstpnej, na przykładzie analogicznych produktów rynkowych. List wyróników, ich definicje oraz odpowiednie okrelenia brzegowe skali liniowej do oceny przedstawiono w pracy Gondek i Marzec [3]. Instrumentalne wyróniki tekstury okrelano na podstawie testu ciskania krakersów w maszynie wytrzymałociowej Zwick 1445, z prdkoci 2 mm/min. Podczas niszczenia produktu rejestrowano sił oraz emisj akustyczn (EA) metod kontaktow za pomoc akcelerometru piezoelektrycznego typu 4381 firmy Brüel & Kjær. Sygnał emisji akustycznej wzmacniano o 4 db i analizowano w zakresie czstotliwoci od,1 Hz do 15 Hz. Badania wykonano w 1 powtórzeniach. Analizowano 2-sekundowe fragmenty zapisu akustycznego odpowiadajce niskim odkształceniom próbki (maksymalnie do 16%). Twardo krakersów okrelano na podstawie maksymalnej siły odczytanej z charakterystyki mechanicznej produktu w układzie siła czas deformacji. Obliczano prac jego ciskania w cigu 2-sekundowych zapisów charakterystyk mechanicznych [7]. Deskryptory emisji akustycznej, takie jak: energia akustyczna, współczynnik

3 ZALENOCI POMIDZY WYBRANYMI WYRÓNIKAMI TEKSTURY KRAKERSÓW OZNACZONYMI 225 nachylenia charakterystyki widmowej, liczba zdarze EA wyznaczano za pomoc programu komputerowego Policz dla Windows XP. Współczynnik chrupkoci obliczano jako iloraz liczby zdarze emisji akustycznej i pracy ciskania [6]. Odchylenia standardowe zmierzonych instrumentalnie parametrów i analiz statystyczn zalenoci pomidzy sensorycznymi i instrumentalnymi wyrónikami tekstury wykonano w programie Excel dla Windows XP. Wyniki i dyskusja Wszystkie próbki produktów nalece do grupy o aktywnoci wody od,25 do,49 oceniono sensorycznie jako kruche i o dobrej jakoci ogólnej. Cechy sensoryczne, takie jak: jako ogólna produktu, twardo, ton i głono dwiku w powyszym przedziale a w nie zmieniały si [3]. Energia sygnału akustycznego i praca ciskania wyznaczone instrumentalnie wykazały tendencje pozornie malejce w powyszym zakresie a w, gdy obserwowane rónice były statycznie nieistotne (rys. 1 i 2). Krakersy o aktywnoci wody,57 i,67 charakteryzowały si nisk energi dwiku, co potwierdziła analiza sensoryczna. wiadczy to, e produkt do osignicia a w =,49 był akceptowany przez konsumentów, za wzrost a w powyej tej wartoci powodował utrat jego akceptacji. Wpływ aktywnoci wody na sensoryczne i instrumentalne wyróniki tekstury ma charakter nieliniowy (rys. 1, 2). Zalenoci te opisano równaniami pochodzcymi od funkcji Fermiego, a krytyczna aktywno wody wyznaczona podczas sensorycznej oceny ogólnej krakersów wynosiła,52 [3] i była zbliona do tej, przy której Lewicki i wsp. [4] odnotowali zmian mechanizmu niszczenia krakersów. Marzec i wsp. [6] wykazali, e utrata kruchoci krakersów wyraa si stopniowym zanikiem emisji akustycznej, a krytyczna aktywno wody wynosi,47 w przypadku analizy liczby zdarze i współczynnika kruchoci. W zwizku z powyszym badano korelacje pomidzy wyrónikami sensorycznymi a instrumentalnymi w wskim zakresie a w od,25 do,49, w którym produkt jest sensorycznie akceptowany. Na rys. 3. i 4. przedstawiono przykładowe zalenoci pomidzy parametrami wyznaczonymi instrumentalnie (akustycznymi i mechanicznymi) a sensorycznymi wyrónikami tekstury. Zalenoci opisano równaniami liniowymi, a współczynniki korelacji przedstawiono w tab. 1. i 2.

4 226 Agata Marzec, Ewa Gondek Energia akustyczna Acoustic emission signal energy Głono dwiku Volume of sound Energia akustyczna [V] Acoustic energy [V] Produkt nie akceptowany przez konsumenta Product rejected by the assessor Głono dwiku Volume sound Aktywno wody Water activity Rys. 1. Fig.1. Wpływ aktywnoci wody na energi akustyczn dwiku, oznaczan instrumentalnie, i głono dwiku, ocenian sensorycznie, w analizie krakersów. Influence of water activity on acoustic energy of sound estimated instrumentally and volume of sound estimated by sensorial methods during crackers analysis. Siła ciskania Force Twardo Hardness Siła ciskania [N] Force compression [N] Produkt nie akceptowany przez konsumenta Product rejected by the assessor Twardo Hardness Aktywno wody Water activity Rys. 2. Fig. 2. Wpływ aktywnoci wody na sił ciskania i twardo sensoryczn krakersów. Influence of water activity on compression force and sensory hardness of crackers.

5 ZALENOCI POMIDZY WYBRANYMI WYRÓNIKAMI TEKSTURY KRAKERSÓW OZNACZONYMI 227 Jako ogólna Overall quality Głono dwiku Volume of sound Ton dwiku Tone Czas trwania dwiku Duration of sound 8 a w =.49 a w =.35 a w =.25 8 Jako ogólna Overall quality Twardo Hardness Fragmentacja Fragmentation Sucho Dryness Wyróniki akustyczne Acoustic attributes Wyróniki mechaniczne Mechanical attributes Liczba zdarze EA Number of acoustic events Praca ciskania [mj] 3 Work of compression [mj] Rys. 3. Fig. 3. Zalenoci midzy liczb zdarze i sensorycznymi wyrónikami tekstury krakersów. Correlations between number of acoustic events and acoustic attributes of crackers texture. Rys. 4. Zalenoci midzy sił ciskania i sensorycznymi wyrónikami tekstury krakersów. Fig. 4. Correlations between work compression and mechanical attributes of crackers texture. Energia akustyczna i liczba zdarze EA wykazuj silne zalenoci z wyrónikami akustycznymi okrelonymi sensorycznie, takimi jak: głono, charakter i czas trwania dwiku (tab.1). Współczynnik nachylenia charakterystyki widmowej wykazał wysokie ujemne korelacje tylko z tonem dwiku. Informuje on o iloci dwiku emitowanego w pasmach wysokich i niskich czstotliwoci. Istniej jednak rónice pomidzy dwikiem emitowanym a postrzeganym, które wynikaj ze struktury materiału i cech indywidualnych konsumenta i dotycz szczególnie wysokich czstotliwoci 1-2 khz. Ciało ludzkie modyfikuje emitowany przez produkt dwik. Cz dwiku z łamania produktu jest przewodzona przez powietrze cz przez koci i tkank mikk ust. Dlatego zarejestrowane dwiki za pomoc mikrofonu podczas testów mechanicznych s wyranie głoniejsze ni dwiki postrzegane podczas jedzenia. Wykazano te, e czstotliwo dwiku zwizana jest równie z wielkoci niszczonego produktu [5]. Sporód parametrów mechanicznych korelacje o najwikszych wartociach wystpiły pomidzy sił i twardoci sensoryczn (r = -,74). Inne wyróniki tekstury nie wykazały istotnych współzalenoci (tab. 2). Chaunier i wsp. [1] przebadali płatki kukurydziane rónych producentów i stwierdzili słabe zalenoci midzy kruchoci ocenian sensorycznie a maksymaln sił niszczenia (r =,4). Znacznie silniejsze korelacje otrzymano analizujc krucho i

6 228 Agata Marzec, Ewa Gondek redni amplitud sygnału akustycznego (r =,63). Autorzy zasugerowali, e zaproponowana przez nich metoda pomiaru emisji akustycznej moe by stosowana do szacowania kruchoci płatków. T a b e l a 1 Współczynniki korelacji midzy wyrónikami akustycznymi sensorycznymi i instrumentalnymi tekstury krakersów. Correlations between sensory acoustic attributes and instrumental features of crackers. Wyróniki akustyczne sensoryczne Acoustics attributes sensory of texture Jako ogólna Overall quality Głono dwiku Volume of sound Ton dwiku Tone Czas trwania dwiku Duration of sound Charakter dwiku Distinction of sound Energia akustyczna [V] Acoustic emission signal energy [V] Instrumentalne wyróniki akustyczne Acoustics features of crackers texture Liczba zdarze EA Number of acoustic events Współczynnik nachylenia charakterystyki widmowej Partition power spectrum slope Współczynni k chrupkoci Crispness index,665,773,469,837,993,999 -,236,262 -,224 -,373 -,836 -,997,843,916,212,657,867,934,165,62 W pracy analizowano take zalenoci pomidzy współczynnikiem chrupkoci, który uwzgldnia zarówno akustyczne, jak i mechaniczne cechy produktu mierzone instrumentalnie a wyrónikami sensorycznymi. Otrzymano wysokie korelacje tego współczynnika z ocen ogóln rozumian jako kompleksowa charakterystyka produktu oraz z głonoci i czasem trwania dwiku (r =,83) jak równie z wyrónikami akustycznymi, takimi jak ton dwiku (r = -,99). Z wyróników mechanicznych tylko twardo korelowała z tym współczynnikiem (r =,62). Analizowane akustyczne wyróniki tekstury lepiej korelowały ze swoimi sensorycznymi odpowiednikami ni wyróniki mechaniczne. Wynika std wniosek, e do instrumentalnej oceny tekstury krakersów korzystniejsze jest zastosowanie metody akustycznej ni metody mechanicznej. Podobnie Gondek i Marzec [3] wykazały, e kinestetyczne wyróniki tekstury zmieniaj si nieznacznie wraz z aktywnoci wody produktu i z tego powodu nie

7 ZALENOCI POMIDZY WYBRANYMI WYRÓNIKAMI TEKSTURY KRAKERSÓW OZNACZONYMI 229 mog by uwaane za dobre wskaniki zmian tekstury krakersów. W literaturze opisano metody sensoryczne i instrumentalne badania kruchoci i chrupkoci kilku rónych rodzajów ywnoci. Stwierdzono, e cechy te s ze sob wysoko skorelowane. Jednak krucho i twardo, okrelona w tecie mechanicznym jako maksymalna siła niezbdna do zniszczenia badanego materiału, wykazały ujemne korelacje [9]. Sugeruje to, e odczucia kruchoci i chrupkoci ywnoci o niskiej zawartoci wody s w wyszym stopniu zwizane z wraeniami akustycznymi ni z mechanicznymi. T a b e l a 2 Współczynniki korelacji midzy wyrónikami mechanicznymi sensorycznymi i instrumentalnymi tekstury krakersów. Correlations between sensory mechanical attributes and instrumental features of crackers. Sensoryczne wyróniki mechaniczne Mechanical attributes sensory of texture Jako ogólna Overall quality Twardo Hardness Fragmentacja Fragmentation Sucho Dryness Siła [N] Force [N] Instrumentalne wyróniki mechaniczne Instrumental mechanical features Praca ciskania [mj] Work [mj] Współczynnik chrupkoci Crispness index -,914 -,369,837 -,745 -,65,627 -,18,561,18 -,29,464,131 Wnioski 1. Zalenoci pomidzy wyznaczonymi instrumentalnie parametrami akustycznymi i mechanicznymi a wyrónikami sensorycznymi tekstury krakersów w zakresie aktywnoci wody od,25 do,49 maj charakter liniowy. 2. Energia dwiku i liczba zdarze EA krakersów były silnie skorelowane z odczuciami sensorycznymi, słabsze zalenoci stwierdzono pomidzy parametrami mechanicznymi a kinestetycznymi wyrónikami tekstury. Wynika z tego, e w instrumentalnej ocenie tekstury tego typu za najwaniejsz uzna naley analiz emisji akustycznej. Praca naukowa finansowana ze rodków KBN w latach (3 P6T 4 25)

8 23 Agata Marzec, Ewa Gondek Literatura [1] Chaunier L., Courcoux P., Della Valle G., Lourdin D.: Physical and sensory evaluation of cornflakes crispness. J. Texture Studies, 25, 36, [2] Duizer L. M., Winger R. J.: Instrumental measures of bite forces associated with crisp products. J. Texture Studies, 26, 37, [3] Gondek E., Marzec A.: Wpływ aktywnoci wody na sensoryczn ocen tekstury i jako ogóln krakersów. Inynieria Rolnicza. Kraków 26 (Praca przyjta do druku) [4] Lewicki P.P., Jakubczyk E., Marzec A., Cabral M. C. C., Periera P. M.: Effect of water activity on mechanical properties of dry cereal products. Acta Agrophysica, 24, 2 (4), [5] Luyten H. Plijter J. J., van Vliet T.: Crispy/crunchy crusts of cellular solid foods, a literature review with discussion. J. Texture Studies, 24, 35, [6] Marzec A., Lewicki P.P., Jakubczyk E.: Badanie jakoci krakersów metod emisji akustycznej. ywno. Nauka. Technologia. Jako, 26, 1(46), [7] Marzec A., Lewicki P.P.: Antiplasticization of cereal-based products by water. Patr I. Extruded flat bread. J. Food Eng., 26, 73, 1-8. [8] Mohammed A. A. A., Jowitt R., Brennan J. G.: Instrumental and sensory evaluation of crispness: I in friable foods. J. Food Eng., 1982, 1, [9] Seymour S. K., Hamann D.D.: Crispness and crunchiness of selected low moisture foods. J. Texture Studies, 1988, 19, [1] Stone H., Sidel J. L.: Sensory evaluation practices. Academic Press, Orlando [11] Vickers Z. M.: Sensory, acoustical and force-deformation measurements of potato chip crispness. J. Food Sci., 1987, 52, [12] Vincent J. F. V.: Application of fracture mechanics to the texture of food. Eng. Fail. Anal., 24, 11, CORELLATIONS BETWEEN CHOOSEN CRACKERS TEXTURE ATTRIBUTES ESTIMATED BY INSTRUMENTAL AND SENSORY METHODS S u m m a r y The aim of this study was to analyze correlations between instrumental: mechanical and acoustic features of crackers and they equivalent in sensory test. The panelists were focused on assessment of mechanical (kinesthetic) and acoustic attributes of the texture. Samples were compressed with a speed of 2 mm/min, using universal testing machine Zwick An accelerometer sensor, Brüel & Kjaer 4381V was mounted near the lower end of the upper head of the compressing machine to accomplish an acoustic contact with the crackers sample. The investigation revealed that in the a w region from.25 to.49 crackers are acceptable by consumers and there are no significant changes of both investigated parameters in this region. Sensory acoustic attributes were significantly related to acoustic energy and number of acoustics event. A significant negative relationship was observed between the compression force and sensory hardness. As a result it can be stated, that for instrumental analyze of crackers texture the usage of acoustic method is more effective than mechanical. Key words: crackers, sensory analyze, mechanical properties, acoustic emission, water activity (a w )