Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Wydział Technologii Żywności Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności.

Transkrypt

1 Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Wydział Technologii Żywności Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności Autoreferat (opis dorobku i osiągnięć naukowych) Dr inż. Dorota Gałkowska Kraków, 2019

2 1. IMIĘ I NAZWISKO Dorota Gałkowska MIEJSCE PRACY: Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie Wydział Technologii Żywności Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności Ul. Balicka 122, Kraków 2. POSIADANE DYPLOMY, STOPNIE NAUKOWE/ARTYSTYCZNE Z PODANIEM NAZWY, MIEJSCA I ROKU ICH UZYSKANIA ORAZ TYTUŁU ROZPRAWY DOKTORSKIEJ Technik chemik o specjalności analiza chemiczna; Śląskie Techniczne Zakłady Naukowe w Katowicach, 1997 r.; Magister inżynier technologii żywności; Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, 2002 r.; Dyplom ukończenia Studium Pedagogicznego dla Absolwentów Szkół Wyższych; Centrum Pedagogiki i Psychologii Politechniki Krakowskiej, 2004 r.; Doktor nauk rolniczych w zakresie technologii żywności i żywienia; Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, 2006 r.; tytuł rozprawy doktorskiej: Właściwości układów skrobi modyfikowanych z wybranymi sacharydami, promotor pracy: Prof. dr hab. Teresa Fortuna; Dyplom ukończenia studiów podyplomowych Analiza instrumentalna w ocenie jakości żywności ; Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, 2010 r.; Dyplom ukończenia studiów podyplomowych Profesjonalny kierownik projektów badawczo-rozwojowych ; Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, 2011 r. 3. INFORMACJE O DOTYCHCZASOWYM ZATRUDNIENIU W JEDNOSTKACH NAUKOWYCH asystent naukowo-dydaktyczny, Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności, Wydział Technologii Żywności, Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie (obecnie Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie); obecnie adiunkt naukowo-dydaktyczny, Katedra Analizy i Oceny Jakości Żywności, Wydział Technologii Żywności, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie. Strona 1 z 51

3 4. WSKAZANIE OSIĄGNIĘCIA WYNIKAJĄCEGO Z ART. 16 UST. 2 USTAWY Z DNIA 14 MARCA 2003 R. O STOPNIACH NAUKOWYCH I TYTULE NAUKOWYM ORAZ O STOPNIACH I TYTULE W ZAKRESIE SZTUKI (DZ. U R. POZ. 822 ZE ZM. W DZ. U. Z 2016 R. POZ. 1311) a) Tytuł osiągnięcia naukowego Osiągnięciem naukowym będącym podstawą złożonego przeze mnie wniosku o wszczęcie postępowania habilitacyjnego jest jednotematyczny cykl 7 publikacji pod zbiorczym tytułem: Rola wybranych związków wysoko- i niskocząsteczkowych w kształtowaniu właściwości fizykochemicznych kleików i żeli skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie b) Publikacje wchodzące w skład osiągnięcia naukowego 1. Gałkowska D. (90%), Juszczak L. (2019). Effects of amino acids on gelatinization, pasting and rheological properties of modified potato starches. Food Hydrocolloids, 92, (IF: 5,089; 45 pkt MNiSW; liczba cytowań: WoS: 0, Scopus: 0). 2. Gałkowska D. (80%), Południak M., Juszczak L. (2018). Wpływ zastąpienia sacharozy glikozydami stewiolowymi na charakterystykę reologiczną deserów na bazie skrobi. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4 (117), (IF: -; 13 pkt MNiSW; liczba cytowań: WoS: -, Scopus: 0). 3. Gałkowska D. (95%), Cyganik P. (2018). Physicochemical and rheological properties of systems containing modified potato starch and potato protein. Řápková R., Hinková A., Čopíková J., Šárka E. (Eds.): Proceedings of the 14 th International Conference on Polysaccharides-Glycoscience. Czech Chemical Society, Prague, Czech Republic. ISBN , pp (IF: -; 15 pkt MNiSW; liczba cytowań: WoS: 0, Scopus: 0). 4. Gałkowska D. (70%), Pycia K., Juszczak L., Pająk P. (2014). Influence of cassia gum on rheological and textural properties of native potato and corn starch. Starch/Stärke, 64, (IF: 1,677; 25 pkt MNiSW; liczba cytowań: WoS: 13, Scopus: 16). 5. Gałkowska D. (90%), Długosz M., Juszczak L. (2013). Effect of high methoxy pectin and sucrose on pasting, rheological and textural properties of modified starch systems. Starch/Stärke, 65, (IF: 1,401; 25 pkt MNiSW; liczba cytowań: WoS: 9, Scopus: 15). 6. Fortuna T., Gałkowska D. (30%), Bączkowicz M., Szkabar K., Tartanus I., Łabanowska M., Kurdziel M. (2013). Effect of potassium and magnesium treatment on physicochemical and rheological properties of potato, corn and spelt starches and on thermal generation of free radicals. Starch/Stärke, 65, (IF: 1,401; 25 pkt MNiSW; liczba cytowań: WoS: 16, Scopus: 17). Strona 2 z 51

4 7. Gałkowska D. (80%), Lepa K., Fortuna T. (2009). Właściwości żeli skrobiowych z dodatkiem wybranych kwasów spożywczych. Nauka Przyroda Technologie, 3, z. 4, #118, 1-17 (IF: -; 4 pkt MNiSW; liczba cytowań: WoS: -, Scopus: -). Sumaryczny Impact Factor (IF) dla wskazanego cyklu publikacji (dane z roku publikacji): 9,568 Łączna liczba punktów MNiSW za cykl publikacji (dane z roku publikacji): 152 Łączna liczba cytowań publikacji (na dzień ): wg bazy Web of Science 38 (bez autocytowań 38), wg bazy Scopus 48 (bez autocytowań 41). Oświadczenia współautorów prac określające indywidualny wkład każdego z nich w powstanie niniejszych publikacji zamieszczono w Załączniku 5. c) Omówienie celu naukowego ww. prac i osiągniętych wyników wraz z omówieniem ich ewentualnego wykorzystania Tytuł osiągnięcia: Rola wybranych związków wysoko- i niskocząsteczkowych w kształtowaniu właściwości fizykochemicznych kleików i żeli skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie Wprowadzenie Skrobie naturalne, ze względu na unikalne właściwości fizykochemiczne, znajdują szerokie zastosowanie w technologii żywności. Pełnią one głównie rolę składników kształtujących teksturę produktów spożywczych, wykazując działanie wypełniające, zagęszczające, żelujące czy też stabilizujące. Niemniej, powszechnie wiadomym jest, iż specyficzne warunki przetwórcze takie jak wysokie i niskie temperatury, skrajne wartości ph oraz oddziaływania mechaniczne są czynnikami niekorzystnie wpływającymi na cechy funkcjonalne skrobi naturalnych, przede wszystkim na ich stabilność reologiczną. Ograniczenia użytkowe takich skrobi skłaniają technologów żywności do stosowania skrobi modyfikowanych, czyli substancji pochodnych otrzymanych w wyniku zabiegów chemicznych na skrobiach spożywczych, które mogły być wcześniej poddane zabiegom fizycznym lub działaniu enzymów, i mogą być rozcieńczone lub odbarwione kwasem lub ługiem (Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. (Dz.U. UE L 354, 16-33)). Procesy modyfikacyjne umożliwiają wyeliminowanie niektórych niekorzystnych cech fizykochemicznych skrobi, jak również nadanie jej nowych pożądanych właściwości. Chemiczne modyfikowanie skrobi do celów spożywczych obejmuje reakcje estryfikacji, eteryfikacji i utleniania. Rodzaj i zakres modyfikacji, w tym stosowane odczynniki oraz poziom zanieczyszczeń chemicznych i mikrobiologicznych, są określone we właściwych aktach prawnych (Rozporządzenie Komisji (UE) nr 231/2012 z dnia 9 marca 2012 r. (Dz.Urz. UE L 83, 1-295)). Z uwagi na specyficzne cechy Strona 3 z 51

5 skrobi pozyskiwanej z bulw ziemniaka, w tym niską zawartość substancji nieskrobiowych (związków tłuszczowych i białkowych), w polskim przemyśle przetwórstwa skrobi do celów jej modyfikacji wykorzystuje się głównie skrobię ziemniaczaną, pomimo jej relatywnie wysokiej ceny. Charakterystyka fizykochemiczna i właściwości użytkowe preparatów skrobi modyfikowanych stanowią tematykę wielu opracowań naukowych i technologicznych (Abbas i in., 2010; Fortuna i in., 2004; Golachowski i in., 2015; Juszczak i in., 2013; Korma i in., 2016; Walkowski i Lewandowicz, 2004). Żywność na ogół stanowi złożony heterogeniczny system wielu związków o zróżnicowanej charakterystyce fizycznej i chemicznej. Obok parametrów procesu przetwórczego (m.in. siły mechaniczne, temperatura, ciśnienie), o cechach fizykochemicznych, sensorycznych oraz o stabilności reologicznej produktu decydują możliwe interakcje między jego komponentami. Składniki i substancje dodatkowe do żywności mogą wchodzić w interakcje poprzez wiązania kowalencyjne oraz poprzez oddziaływania elektrostatyczne, wodorowe, van der Waalsa i hydrofobowe. Występowanie powyższych interakcji determinowane jest udziałem ilościowym poszczególnych składników i dodatków w systemie oraz ich właściwościami przede wszystkim masą cząsteczkową, hydrofobowością, rozmieszczeniem fragmentów hydrofobowych i grup uczestniczących w wiązaniach chemicznych i oddziaływaniach międzycząsteczkowych (Sikorski i Staroszczyk, 2017; Surówka i Maciejaszek, 2007). W zakresie badań dotyczących interakcji skrobi ze składnikami żywności, wiele prac poświęconych jest zagadnieniom wpływu różnych komponentów żywności na właściwości termiczne i reologiczne układów zawierających skrobię oraz na procesy kleikowania i retrogradacji omawianego polimeru. Zainteresowanie naukowców wzbudzają oddziaływania skrobi zarówno ze związkami wysokocząsteczkowymi (hydrokoloidami nieskrobiowymi, lipidami), jak i niskocząsteczkowymi (sacharydami, solami czy też kwasami organicznymi) (Ahmad i Williams, 2000; Majzoobi i Beparva, 2014; Perry i Donald, 2002; Wang i in., 2016). Warto przy tym dodać, iż różnorodność jakościowa i ilościowa analizowanych układów, a także odmienność warunków prowadzonych eksperymentów niejednokrotnie utrudniają przypisanie danemu składnikowi jednoznacznej roli w kształtowaniu właściwości fizykochemicznych takiego układu oraz wyjaśnienie mechanizmu oddziaływania ze skrobią. Na uwagę zasługuje też fakt, iż stosunkowo niewielka liczba opublikowanych prac dotyczy badań interakcji składników żywności ze skrobiami modyfikowanymi chemicznie (Acquarone i Rao, 2003; Ali i Hasnain, 2013; Eliasson i in., 1988; Majzoobi i in., 2014; publikacja 5). Pomimo że ogólna charakterystyka cech funkcjonalnych takich skrobi jest znana, to zdaniem autorki niniejszego opracowania tematyka potencjalnych interakcji preparatów skrobi modyfikowanych chemicznie z różnorodnymi związkami stanowiącymi składniki naturalne lub dodawane do żywności jest wciąż aktualna i warta podejmowania przez badaczy. Oddziaływania skrobi z hydrokoloidami, tj. wielkocząsteczkowymi hydrofilowymi polimerami o charakterze polisacharydowym lub białkowym, od kilkudziesięciu lat wzbudzają zainteresowa- Strona 4 z 51

6 nie naukowców, co znajduje odzwierciedlenie w ogromnej liczbie publikacji z tego zakresu (np. BeMiller, 2011; Ptaszek i in., 2009; Sikora i in., 2010). Szczególnie dużo prac poświęconych jest badaniom nad interakcjami skrobi z hydrokoloidami polisacharydowymi. W podejmowanych badaniach uwzględnianych jest wiele czynników, takich jak: typ skrobi i polisacharydu nieskrobiowego, ich proporcje ilościowe, procedura sporządzania mieszanin oraz metody oceny właściwości otrzymanych produktów. Z uwagi na olbrzymią różnorodność analizowanych systemów, efekty wzajemnych oddziaływań między omawianymi polisacharydami są nieraz przeciwstawne, a mechanizmy je tłumaczące odmienne, a nawet konkurujące ze sobą. Przegląd dostępnego piśmiennictwa wskazuje, iż większość badań dotyczących połączeń skrobi z galaktomannanami obejmuje gumę guar (E 412) oraz mączkę chleba świętojańskiego (E 410). Tymczasem do grupy tych polisacharydów należy również guma kasja (E 427), która w Polsce została dopuszczona do stosowania w przetwórstwie żywności na mocy Rozporządzenia Ministra Zdrowia z dnia 22 kwietnia 2011 r. (Dz.U. 2011, nr 91, poz. 525, ). Guma kasja izolowana jest z bielma nasion roślin Cassia tora oraz Cassia obtusifolia, należących do rodziny Leguminosae. Badaniom właściwości tego galaktomannanu, jak wynika z danych literaturowych, poświęcone było niewiele uwagi. Zatem podjęte przez autorkę badania modelowych układów skrobia-guma kasja (Publikacja 4) wpisują się w niniejszy trend badawczy. W obszarze badań z zakresu interakcji skrobia-hydrokoloid nieskrobiowy ważne miejsce zajmują badania dotyczące pektyn. Warto jednak zauważyć, iż w aspekcie charakterystyki żywności bardzo znikoma ich część odnosi się do mieszanin pektyny ze skrobiami modyfikowanymi chemicznie. Do czasu wydania publikacji 5 nie było w dostępnym piśmiennictwie publikacji na temat wpływu pektyn na skrobie ziemniaczane modyfikowane poprzez sieciowanie. Skrobie te stanowią jedne z najczęściej stosowanych substancji dodatkowych do żywności z szerokiej listy skrobi modyfikowanych produkowanych przez polski przemysł spożywczy. Pektyny, ze względu na ich anionowy charakter, mogą tworzyć połączenia z innymi biopolimerami, przyczyniając się do poszerzenia zakresu funkcjonalności tych ostatnich. Ponadto, jak wskazują dane literaturowe, zmniejszają one szybkość trawienia skrobi, m.in. z uwagi na interakcje z amyloglukozydazą (Bai i in., 2017). W zakres tematyki oddziaływań skrobi ze związkami wysokocząsteczkowymi wpisują się również zagadnienia dotyczące połączeń polimerów skrobiowych z cząsteczkami białka. Specyficzna budowa polisacharydów i białek stwarza możliwość wystąpienia między nimi oddziaływań, których efektem jest powstawanie mniej lub bardziej trwałych kompleksów lub wzajemne wykluczanie się, określane mianem termodynamicznej niekompatybilności (Considine i in., 2011; Jamilah i in., 2009; Kumar i in., 2017; Surówka i Maciejaszek, 2007). Zachowanie się tych dwóch biopolimerów w wodzie jest uwarunkowane wieloma czynnikami, takimi jak cechy budowy tych makrocząsteczek, ich stężenia, temperatura czy siła jonowa (Surówka i Maciejaszek, 2007). Zdaniem wielu autorów układy typu polisacharyd-białko niejednokrotnie wykazują lepsze właściwości funkcjonalne, np. hydratacyjne lub powierzchniowe, niż indywidualne biopolimery (Ghosh i Bandyopadhyay, 2012; Surówka i Maciejaszek, 2007). W odniesieniu do skrobi Strona 5 z 51

7 ziemniaczanej, wykazującej słaby charakter anionowy, wynikiem jej interakcji z białkiem może być modyfikacja cech fizykochemicznych: zdolności pęcznienia, stopnia kleikowania czy retrogradacji. W konsekwencji, pojawia się możliwość korzystnego lub niekorzystnego, z punktu widzenia przydatności technologicznej, wpływu omawianych oddziaływań na właściwości reologiczne, w tym cechy tekstury produktu przetworzonego. W niektórych źródłach literaturowych postuluje się również inhibitujący wpływ białek na trawienie skrobi oraz wpływ interakcji skrobiabiałko na glikemię poposiłkową i reakcję insulinową organizmu (Lovegrove i in., 2017). Opisywane w literaturze przedmiotu oddziaływania pomiędzy skrobią a białkiem w znacznej mierze odnoszą się do ich wpływu na parametry jakościowe pieczywa podczas jego wypieku i przechowywania, a zatem najczęściej dotyczą interakcji skrobi zbożowych z białkami zbóż. Badania mieszanin lub żeli skrobi ziemniaczanej z białkiem ziemniaczanym, których wyniki opublikowano w ostatnim czasie (Zhang i in., 2017), wytyczają nowy kierunek badawczy w omawianym obszarze. Elementem nowości w tym zakresie jest ocena wpływu białka ziemniaczanego na właściwości funkcjonalne skrobi ziemniaczanych modyfikowanych chemicznie, będąca przedmiotem badań podjętych przez autorkę niniejszego opracowania w publikacji 3. Do ważnej grupy niskocząsteczkowych składników żywności należą aminokwasy. Wiele z nich odgrywa kluczową rolę w żywieniu ludzi i zwierząt. Związki te stanowią zazwyczaj naturalne składniki żywności, choć w niektórych przypadkach mogą pełnić rolę dodatków do żywności lub składników suplementujących. Przykładowo, glutaminian sodu (MSG), glicyna (Gly) i alanina (Ala) są stosowane jako wzmacniacze smaku, podczas gdy tryptofan (Trp) i cysteina (Cys) służą jako substancje przeciwutleniające bądź też stabilizujące barwę antocyjanów. W ostatnich latach opublikowano kilka artykułów dotyczących wpływu aminokwasów na właściwości fizykochemiczne, reologiczne i termiczne skrobi naturalnych (m.in. Chen i in., 2015; Ito, Hattori, Yoshida i Takahashi, 2006; Lu i in., 2012; Wan i in., 2017). Głównym wnioskiem płynącym z tych badań było to, że aminokwasy obdarzone ładunkiem w większym stopniu wpływają na modyfikację wspomnianych właściwości skrobi niż aminokwasy neutralne, w przypadku których pojawiają się jedynie słabe oddziaływania elektrostatyczne z polimerami skrobiowymi. W świetle powyższych informacji, nowatorskimi wydają się być badania podjęte przez autorkę niniejszego opracowania i opublikowane w publikacji 1, w których po raz pierwszy wykorzystano układy skrobia ziemniaczana sieciowana-aminokwas. Kwasy organiczne występują naturalnie w owocach i warzywach, ale są również celowo wprowadzane do żywności przetworzonej ze względów technologicznych, np. w roli substancji przedłużających trwałość żywności, regulujących kwasowość, nadających lub wzmacniających smak i aromat czy też, jak w przypadku kwasu L-askorbinowego, przeciwutleniających. Z tego też względu mogą one wchodzić w kontakt ze skrobią zawartą w żywności i wpływać na jej cechy funkcjonalne (Hirashima i in., 2005; Majzoobi i in., 2014). Kwasy spożywcze, takie jak cytrynowy, jabłkowy lub winowy są stosowane w produkcji wyrobów cukierniczych, m.in. w celu umożliwienia hydrolizy skrobi naturalnej i ułatwienia tworzenia przez nią słabego żelu (Mitolo, Strona 6 z 51

8 2006). Nie zawsze jednak modyfikacja cech funkcjonalnych skrobi naturalnych w warunkach zwiększonej kwasowości będzie pożądana. Efekty zarówno interakcji kwasu ze skrobią, jak i jego działania hydrolitycznego mogą wpływać na kształtowanie jej właściwości reologicznych. W związku z powyższym podjęcie badań opisanych w publikacji 7 wydaje się być uzasadnione. Makro- i mikroelementy występują w surowcach i produktach spożywczych w formie jonów, nieorganicznych związków chemicznych czy też w połączeniach ze związkami organicznymi. W procesach technologicznych mogą one ulegać przemianom, w tym wchodzić w interakcje z towarzyszącymi im składnikami żywności. W dostępnym piśmiennictwie prezentowane są prace wskazujące na zdolność zarówno skrobi naturalnych, jak i modyfikowanych chemicznie do łączenia się z jonami metali (np. Ciesielski i in., 2003; Kweon i in., 2001; Śmigielska i in., 2005). Niemniej do czasu opublikowania danych prezentowanych w publikacji 6 nie stosowano połączeń skrobi z jonami potasu lub magnezu. Pojawiła się zatem możliwość wykorzystania skrobi w roli potencjalnego nośnika składników mineralnych w żywności przetworzonej z udziałem skrobi, a ponadto zbadania, czy tworzenie kompleksów skrobi z makropierwiastkami (potasem, magnezem) będzie skutkowało modyfikacją właściwości fizykochemicznych skrobi. W tematykę oddziaływań skrobi ze składnikami nieskrobiowymi wpisują się również podjęte przez autorkę niniejszego osiągnięcia badania dotyczące deserów mleczno-skrobiowych z udziałem glikozydów stewiolowych (Publikacja 2). Te ostatnie, pozyskiwane z liści rośliny Stevia rebaudiana Bertoni, zostały dopuszczone do stosowania w roli substancji dodatkowej do żywności (E 960) na mocy Rozporządzenia Komisji (UE) nr 1131/2011 z dnia 11 listopada 2011 r. (Dz. Urz. UE L 295, s ). W produktach deserowych typu budyń zasadniczym komponentem strukturotwórczym jest skrobia, jednak na mikrostrukturę układu wpływają też interakcje między nią a składnikami mleka oraz sacharozą (Abu-Jdayil i in., 2004). Zatem zastąpienie sacharozy innymi substancjami słodzącymi, np. z grupy substancji intensywnie słodzących, może wiązać się z istotną modyfikacją charakterystyki reologicznej produktu. Cel i zakres badań Z uwagi na powszechność stosowania w przetwórstwie żywności zarówno skrobi naturalnych, jak i modyfikowanych oraz ze względu na wieloskładnikowy charakter środków spożywczych, głównym celem badań była ocena roli wybranych związków wysoko- i niskocząsteczkowych w kształtowaniu cech fizykochemicznych kleików i żeli skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie. W prezentowanych pracach skoncentrowano się głównie na wykorzystaniu skrobi ziemniaczanej, stanowiącej zasadniczy surowiec skrobiowy stosowany w produkcji spożywczej. Oceniano oddziaływanie ze skrobią składników należących do różnorodnych grup związków chemicznych, będących jednocześnie składnikami żywności: polisacharydów gumy kasja (Publikacja 4) i pektyny wysokometylowanej (Publikacja 5), białka (Publikacja 3), kwasów organicznych kwasu cytrynowego i kwasu askorbinowego (Publikacja 7), aminokwasów (cysteiny, Strona 7 z 51

9 lizyny i kwasu glutaminowego) (Publikacja 1), składników mineralnych (soli potasu i magnezu) (Publikacja 6) oraz sacharydów i substancji intensywnie słodzących (Publikacja 2). Główny cel badań zrealizowano poprzez przeprowadzenie analiz zdefiniowanych w następujących celach szczegółowych: 1. Wyznaczanie termodynamicznej charakterystyki kleikowania skrobi oraz parametrów charakteryzujących topnienie zrekrystalizowanej amylopektyny współodpowiedzialnej za zjawisko retrogradacji w obecności substancji niskocząsteczkowych; 2. Wyznaczanie wiskozymetrycznej charakterystyki kleikowania skrobi w obecności substancji wysoko- i niskocząsteczkowych; 3. Analiza właściwości reologicznych kleików i żeli skrobiowych zawierających w swoim składzie substancje wysoko- i niskocząsteczkowe z wykorzystaniem reometrii rotacyjnej oraz oscylacyjnej; 4. Badanie cech tekstury żeli skrobiowych zawierających w swoim składzie substancje wysokoi niskocząsteczkowe metodami instrumentalnego pomiaru tekstury. Badania opisane w wymienionych wyżej pracach zostały podjęte przede wszystkim w celu poszerzenia lub zdobycia wiedzy na temat roli wymienionych składników w modyfikacji właściwości funkcjonalnych skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie. Dodatkowo, wyniki badań zrealizowanych w ramach publikacji 2 dostarczają informacji mających znaczenie aplikacyjne. Materiał badany Składniki układów skrobiowych Do badań wykorzystano następujące skrobie naturalne: ziemniaczaną (WPPZ S.A., Luboń (Publikacje 1-4); PEPEES S.A., Łomża (Publikacje 6 i 7)), kukurydzianą (Młyn Gospodarczy Paweł Bogutyn, Radzyń Podlaski (Publikacja 4); Cargill Polska Sp. z o.o., Bielany Wrocławskie (Publikacje 6 i 7)), tapiokową (National Starch & Chemical GmbH, Hamburg, Niemcy) (Publikacja 7) oraz orkiszową wyosobnioną w warunkach laboratoryjnych z mąki orkiszowej ECCO typ 700 (Młyn Gospodarczy Paweł Bogutyn, Radzyń Podlaski) (Publikacja 6). Ponadto, w badaniach użyto następujące skrobie ziemniaczane modyfikowane chemicznie: fosforan diskrobiowy (E 1412; WPPZ S.A., Luboń) (Publikacje 1 i 3), acetylowany fosforan diskrobiowy (E 1414; WPPZ S.A., Luboń) (Publikacje 1, 3 i 5), skrobię acetylowaną (E 1420; WPPZ S.A., Luboń) (Publikacje 2 i 3) oraz acetylowany adypinian diskrobiowy (E 1422; WPPZ S.A., Luboń) (Publikacje 1, 3 i 5). W badaniach zastosowano następujące związki wysokocząsteczkowe: gumę kasja (E 427) (Premcem Gums Pvt., Ltd., Mumbai, Indie) (Publikacja 4), pektynę wysokometylowaną (E 440) Strona 8 z 51

10 cytrusowo-jabłkową (WECJ-3) (Pectowin, Jasło) (Publikacja 5) oraz izolat białka ziemniaczanego (Solanic, Avebe U.A., Veendam, Holandia) (Publikacja 3). Stosowanymi związkami niskocząsteczkowymi były: aminokwasy: L-cysteina (Sigma- Aldrich Co., St. Louis, MO., USA), kwas L-glutaminowy (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO., USA) i L-lizyna (Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO., USA) (Publikacja 1), kwas cytrynowy (cz.d.a.; Chempur, Piekary Śląskie) i kwas askorbinowy (cz.d.a.; Chempur, Piekary Śląskie) (Publikacja 7), a także jony metali: potasu i magnezu (Publikacja 6) wprowadzane do układów skrobiowych w postaci odpowiednio: KCl i KOH oraz MgCl 2 i Mg(OH) 2 (cz.d.a.; POCh, Gliwice). W publikacji 2 stosowano glikozydy stewiolowe Pure ReB A 95% (Stevija, Holandia) oraz cukier biały (Diamant, Pfeifer & Langen Marketing Sp. z o.o., Poznań). Do sporządzenia układów skrobia-pektyna badanych w publikacji 5 zastosowano dodatkowo sacharozę cukier spożywczy ( Polski Cukier, Krajowa Spółka Cukrowa S.A., Toruń) oraz kwas cytrynowy (cz.d.a.; Chempur, Piekary Śląskie), natomiast desery będące przedmiotem badań w publikacji 2 przygotowywano z wykorzystaniem dodatkowo następujących składników: odtłuszczonego mleka w proszku granulowanego (S.M. Rovema, Gostyń), barwnika kurkuminy (E 100; JAR Jaskulski Aromaty, Warszawa) oraz aromatu waniliowego do ciast, kremów i ponczu (Delecta Rieber Foods S.A., Włocławek). Układy skrobiowe Publikacja 4 Sporządzano zawiesiny skrobi (ziemniaczanej lub kukurydzianej) i gumy kasja w wodzie, w których część skrobi zastępowano gumą kasja tak, by przy zachowaniu całkowitego stężenia polisacharydów wynoszącego 5% (m/m) stężenie gumy kasja wynosiło 0,25%, 0,50%, 0,75%, 1,00% i 2,00% (m/m) (w przeliczeniu na suchą masę). Dodatkowo sporządzono zawiesiny skrobi bez udziału gumy kasja (próby kontrolne). Publikacja 5 Sporządzano zawiesiny skrobi (acetylowanego fosforanu diskrobiowego lub acetylowanego adypinianu diskrobiowego), pektyny i sacharozy w wodzie, w których stężenie skrobi wynosiło 2,5%, 3,5% i 4,5% (m/m), stężenie pektyny 0,5% (m/m) i stężenie sacharozy 45% (m/m). Dodatkowo sporządzono zawiesiny skrobiowe (o takich samych stężeniach skrobi jak podano wyżej) bez dodatku pektyny i sacharozy. Wartość ph układów (ustalana z użyciem 10% kwasu cytrynowego) wynosiła 3,0. Publikacja 3 Sporządzano zawiesiny skrobi (ziemniaczanej, fosforanu diskrobiowego, acetylowanego fosforanu diskrobiowego, skrobi acetylowanej lub acetylowanego adypinianu diskrobiowego) i izolatu białka ziemniaczanego w wodzie, w których stężenie skrobi wynosiło 5% (m/v), a ilość Strona 9 z 51

11 wprowadzonego preparatu białkowego wynosiła 10% suchej masy skrobi w próbce. Dodatkowo sporządzono zawiesiny skrobiowe bez udziału preparatu białkowego (próby kontrolne). Publikacja 7 Sporządzano zawiesiny skrobi (ziemniaczanej, kukurydzianej lub tapiokowej) i kwasu cytrynowego lub askorbinowego w wodzie, w których stężenie skrobi wynosiło 5% (m/m; kleiki skrobiowe) lub 8% (m/m; żele skrobiowe), a ilość dodanego kwasu spożywczego wynosiła 0,025 g na 1 g suchej masy skrobi. W przypadku badań techniką DSC stosunek masowy skrobi (w przeliczeniu na suchą masę) do wody ustalono na 1:2, a ilość dodanego kwasu była taka, jak podano powyżej. Dodatkowo sporządzono zawiesiny skrobiowe bez dodatku kwasu spożywczego, o takich samych stężeniach skrobi jak podano wyżej (próby kontrolne). Publikacja 1 Sporządzano zawiesiny skrobi (ziemniaczanej, fosforanu diskrobiowego, acetylowanego fosforanu diskrobiowego lub acetylowanego adypinianu diskrobiowego) i aminokwasu (cysteiny, kwasu glutaminowego lub lizyny) w wodzie, w których stężenie skrobi wynosiło 5% (m/v), a ilość dodanego aminokwasu wynosiła 0,2 mol/kg s.m. skrobi. Dodatkowo sporządzono zawiesiny skrobiowe bez dodatku aminokwasu (próby kontrolne). W przypadku badań techniką DSC stosunek masowy skrobi (w przeliczeniu na suchą masę) do wody ustalono na 1:2, a ilość dodanego kwasu była taka, jak podano powyżej. Publikacja 6 Skrobię (ziemniaczaną, kukurydzianą lub orkiszową) modyfikowano poprzez kompleksowanie z metalami (K lub Mg) metodą opartą na procedurze Pałasińskiego (1980), poprzez traktowanie jej mieszaniną 1% (m/m) KCl z 0,05 mol/dm 3 KOH (1:1, v/v) lub mieszaniną 1% (m/m) MgCl 2 z nasyconym roztworem Mg(OH) 2 (1:1, v/v). Zawartość potasu w skrobiach modyfikowanych solą tego metalu wynosiła: 98,32 1,34 mg/100 g s.m. w skrobi ziemniaczanej, 43,11 0,40 mg/100 g s.m. w skrobi kukurydzianej oraz 37,83 0,13 mg/100 g s.m. w skrobi orkiszowej. Zawartość magnezu w skrobiach modyfikowanych solą tego metalu wynosiła: 32,26 0,74 mg/100 g s.m. w skrobi ziemniaczanej, 5,67 0,03 mg/100 g s.m. w skrobi kukurydzianej oraz 7,92 0,06 mg/100 g s.m. w skrobi orkiszowej. Pomiary techniką DSC przeprowadzono w próbach, w których stosunek masowy skrobi do wody wynosił 1:3. Do badań wiskozymetrycznych i reologicznych sporządzano 5% (m/m) kleiki skrobiowe, a do instrumentalnych badań tekstury 10% (m/m) żele skrobiowe. Publikacja 2 Sporządzano 9% (m/v) zawiesiny skrobi (ziemniaczanej lub acetylowanej) w mleku, z dodatkiem cukru spożywczego (9 g/100 ml mleka; próba kontrolna) lub cukru spożywczego i/lub glikozydów stewiolowych (33,5%, 66,5% lub 100% ilości cukru stosowanej w wyżej opisanych Strona 10 z 51

12 zawiesinach zastępowano odpowiednią ilością glikozydów stewiolowych, przyjmując ich potencjał słodzący jako wynoszący 300:1 w stosunku do sacharozy), aromatu spożywczego (5 kropli/100 ml mleka) oraz barwnika spożywczego (3 krople/100 ml mleka). Metody badań 1. Wyznaczanie termodynamicznej charakterystyki kleikowania skrobi techniką różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), w zakresie temperatur C (10 C/min) (Publikacja 7) lub C (10 C/min) (Publikacje 1 i 6) (kalorymetr skaningowy różnicowy DSC 204 F1 Phoenix, Netzsch, Niemcy); 2. Wyznaczanie charakterystycznych temperatur oraz entalpii topnienia zrekrystalizowanej amylopektyny techniką różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC), w zakresie temperatur C (10 C/min), po przechowywaniu próbek w 4 0,5 C przez 7 dni (kalorymetr skaningowy różnicowy DSC 204 F1 Phoenix, Netzsch, Niemcy) (Publikacja 1); 3. Wyznaczanie wiskozymetrycznej charakterystyki kleikowania skrobi, z zastosowaniem następujących profili czasowo-temperaturowych: 13-minutowego w zakresie C (Publikacje 1-4 i 6) oraz 38-minutowego w zakresie C (Publikacja 5) (wiskozymetr RVA Rapid Visco Analyzer, TecMaster, Perten Instruments, Warriewood, Australia); 4. Badanie właściwości reologicznych kleików i żeli skrobiowych: (a) wyznaczanie spektrów mechanicznych żeli skrobiowych, w 25 C, przy częstotliwości kątowej rad/s, w zakresie liniowej lepkosprężystości oraz dopasowanie do nich równań potęgowych (Rao, 2007): oraz (gdzie: G moduł zachowawczy (Pa), G moduł stratności (Pa), prędkość kątowa (rad/s), K (Pa s n ), K (Pa s n ), n, n stałe) (reometr Mars II (Thermo-Haake, Karlsruhe, Niemcy) z elementem pomiarowym stożek/płytka) (Publikacje 1, 2, 4, 5 i 7); (b) wyznaczanie krzywych pełzania i powrotu (ang. creep-and-recovery) żeli skrobiowych, w 25 C, w warunkach stałego naprężenia ścinającego wynoszącego 1,0 Pa przez pierwsze 120 s testu, a następnie przy braku przyłożonego naprężenia przez kolejne 240 s oraz opisanie zmian podatności na naprężenie w czasie modelem Burgersa (Witczak i in., 2010) (reometr Mars II (Thermo-Haake, Karlsruhe, Niemcy) z elementem pomiarowym stożek/płytka) (Publikacja 1); (c) wyznaczanie krzywych płynięcia żeli lub kleików skrobiowych w następujących warunkach: 25 C i s -1 (Publikacja 5), 50 C i s -1 (Publikacje 4 i 6), 50 C i s -1 (Publikacje 3 i 7) oraz dopasowanie do nich modelu reologicznego Ostwaldade Waele a ( ) (Publikacje 3-5) lub modelu Herschel-Bulkleya ( ) (Publikacje 7 i 6) (gdzie: naprężenie ścinające (Pa), - granica płynięcia (Pa), szybkość ścinania (s -1 ), K współczynnik konsystencji (Pa s n ), n wskaźnik płynięcia Strona 11 z 51

13 (bezwymiarowy)) (reometr rotacyjny Rheolab MC1 (Physica Messtechnik GmbH, Stuttgart, Niemcy) lub reometr rotacyjny RheolabQC (Anton Paar GmbH, Austria) z układem pomiarowym w formie współosiowych cylindrów); (d) wyznaczanie krzywych lepkości kleików mleczno-skrobiowych, w 25 C, w zakresie szybkości ścinania s -1 oraz opisanie ich modelem potęgowym: (gdzie: lepkość pozorna (Pa s), szybkość ścinania (s -1 ), K współczynnik konsystencji (Pa s n ), n wskaźnik płynięcia (bezwymiarowy)) (reometr Mars II (Thermo-Haake, Karlsruhe, Niemcy)) (Publikacja 2); (e) wyznaczanie stopnia odbudowy struktury tiksotropowej kleików skrobiowych w czasie (ang. time recovery test), wg procedury Achayuthakan i Suphantharika (2008) z niewielką modyfikacją (tj. w warunkach sekwencyjnie zmienianej szybkości ścinania: 1 s -1 /3 min, 300 s -1 /3 min, 1 s -1 /10 min, w 50 C) (reometr rotacyjny Rheolab MC1 (Physica Messtechnik GmbH, Stuttgart, Niemcy) z układem pomiarowym w formie współosiowych cylindrów) (Publikacja 7); 5. Badanie cech tekstury żeli skrobiowych: (a) test penetracji (Genovese i in., 2010), przy użyciu próbnika cylindrycznego, z wyznaczeniem siły maksymalnej (F max, N) (interpretowanej jako twardość żelu), siły rejestrowanej w początkowym etapie penetrowania próbki w momencie zagłębienia próbnika na głębokość 5 mm (F 5 mm, N), podczas którego zachodziło jedynie odwracalne odkształcenie próbki (interpretowanej jako moc żelu ang. gel strength) oraz adhezyjności żelu, której miarą było pole powierzchni nad krzywą w zakresie ujemnych wartości sił (A, N mm) (analizator tekstury EZ Test, Shimadzu, Tokio, Japonia) (Publikacja 4); (b) test ekstruzji wstecznej, przy użyciu próbnika cylindrycznego, z wyznaczeniem siły maksymalnej (N), siły średniej (N) (z jaką oddziaływał próbnik na próbkę przy jego zagłębianiu się na głębokość 75% wysokości próbki) oraz energii ekstruzji wstecznej (N mm) (analizator tekstury EZ Test, Shimadzu, Tokio, Japonia) (Publikacja 5); (c) instrumentalna analiza profilu tekstury (ang. Texture Profile Analysis, TPA) żeli skrobiowych w formie walca o średnicy 53 mm i wysokości 30 mm, przy użyciu płytki ściskającej, z zastosowaniem 33-procentowego (Publikacja 7) lub 60-procentowego (Publikacja 6) ściśnięcia próbki, z wyznaczeniem twardości (N), spójności (-), sprężystości (-), adhezyjności (N mm) oraz żujności (N) (analizator tekstury EZ Test, Shimadzu, Tokio, Japonia); 6. Analiza statystyczna Wyniki oznaczeń wykonanych w co najmniej dwóch niezależnych powtórzeniach przedstawiono w postaci średniej arytmetycznej oraz odchylenia standardowego (ang. SD). W celu ustalenia występowania statystycznie istotnych różnic między wartościami średnimi wyznacza- Strona 12 z 51

14 nych parametrów, przeprowadzono jednoczynnikową analizę wariancji, a następnie testem Fishera (Publikacje 1-7) obliczono najmniejszą istotną różnicę (ang. LSD 0.05 ), przy poziomie istotności = 0,05. Wyniki oznaczeń przeprowadzonych w ramach publikacji 1 poddano również dwuczynnikowej analizie wariancji, przy poziomie istotności =0,05. Ponadto, w publikacji 4 dla wybranych parametrów wyznaczono współczynniki korelacji Pearsona i ich istotność zbadano przy poziomie istotności = 0,05. Omówienie wyników Termodynamiczna charakterystyka kleikowania skrobi oraz charakterystyka przemiany związanej z topnieniem zrekrystalizowanej amylopektyny w obecności substancji niskocząsteczkowych Kleikowanie (ang. gelatinization) skrobi jest przemianą endotermiczną przebiegającą w obecności wody pełniącej rolę plastyfikatora. Podczas ogrzewania ziaren skrobiowych w wodzie ulegają one nieodwracalnej przemianie fazowej polegającej na przerwaniu wiązań stabilizujących podwójne helisy łańcuchów skrobiowych w krystalicznych lamelach stref semikrystalicznych (Vamadevan i Bertoft, 2015). Jedną z technik służących badaniu tego procesu jest różnicowa kalorymetria skaningowa (ang. differential scanning calorimetry, DSC). Publikacja 1 Przedmiotem badań opisanych w publikacji 1 były modelowe układy skrobi ziemniaczanej naturalnej (PS) i modyfikowanych: fosforanu diskrobiowego (E 1412), acetylowanego fosforanu diskrobiowego (E 1414) i acetylowanego adypinianu diskrobiowego (E 1422) z trzema aminokwasami: cysteiną (Cys), lizyną (Lys) oraz kwasem glutaminowym (Glu). Wybór niniejszych aminokwasów determinowany był ich zróżnicowanym charakterem chemicznym. Należy dodać, iż połączenia powyższych skrobi modyfikowanych z aminokwasami nie były jak dotąd opisywane w literaturze przedmiotu. Na podstawie wyników dwuczynnikowej analizy wariancji stwierdzono istotny wpływ rodzaju skrobi, rodzaju aminokwasu oraz interakcji tych czynników na wartości temperatur przemiany fazowej skrobi. Zastosowane aminokwasy nie zmieniły temperatury początku kleikowania (T o ) skrobi natywnej (62,7 0,5 C), natomiast wpłynęły na jej wartość wyznaczaną w skrobiach modyfikowanych chemicznie (Publikacja 1, tabela 1). Niewielkie podwyższenie T o odnotowano w przypadku dodatku Cys do układu skrobi E 1414 (o 0,4 C), natomiast nieco większe (o 0,7-1,8 C) w przypadku obecności Glu w układach skrobi E 1412 i E 1422 oraz Lys w układach skrobi E 1414 i E Te ostatnie obserwacje mogą wskazywać na istnienie słabych oddziaływań elektrostatycznych między acetylowymi grupami podstawnikowymi skrobi modyfikowanych i dodatnio naładowanymi cząsteczkami lizyny, skutkujących wzmocnieniem struktury ziaren skrobiowych i w konsekwencji utrudnionym wnikaniem wody do ich wnętrza. Obniżenie temperatury początku kleikowania o 0,4 i 0,7 C miało miejsce w systemach skrobi E 1412 z odpowiednio Lys i Cys. Żaden z użytych w badaniach aminokwasów Strona 13 z 51

15 nie wpłynął jednak na zakres temperatur kleikowania (ΔT G ). Wartości entalpii kleikowania (ΔH G ) systemów skrobia-aminokwas zawierały się w przedziale J/g. W układach skrobi PS, E 1414 oraz E 1422 z Lys oraz skrobi PS i E 1412 z Glu wyznaczono nieco wyższe wartości entalpii kleikowania w porównaniu do odpowiednich próbek kontrolnych (bez aminokwasów). Obserwacje te pozwalają twierdzić, iż proces kleikowania skrobi w powyższych systemach był utrudniony i topnienie rejonów krystalicznych ziaren skrobiowych wymagało większych nakładów energetycznych. Za niniejszym stwierdzeniem przemawia też wskazane wcześniej podwyższenie T o w omawianych próbkach. Termogramy DSC wyznaczone podczas ogrzewania omawianych układów skrobia-aminokwas po uprzednim ich przechowywaniu chłodniczym pozwoliły na wyznaczenie parametrów charakteryzujących topnienie zrekrystalizowanej amylopektyny (Publikacja 1, tabela 1). W oparciu o wyniki dwuczynnikowej analizy wariancji stwierdzono, że zarówno rodzaj skrobi, jak i rodzaj aminokwasu, a także interakcja tych czynników istotnie wpłynęły na wartości określanych parametrów przemiany fazowej. Próbki z aminokwasami charakteryzowały się wyższymi wartościami temperatury początku (T o,r ) i temperatury w maksimum piku (T p,r ) endotermicznej przemiany w porównaniu do próbek kontrolnych (bez aminokwasu). Istotne zwiększenie entalpii topnienia zrekrystalizowanej amylopektyny (ΔH R ) miało miejsce w układach skrobi modyfikowanych zawierających Lys, a dodatkowo w próbkach E 1412 z Cys i Glu (Publikacja 1, tabela 1). Wpływ Lys objawiający się zmniejszeniem wartości ΔH R odnotowano w przypadku skrobi ziemniaczanej natywnej. Na podstawie obliczonych wartości %R (Publikacja 1, tabela 1) stwierdzono, że proces retrogradacji skrobi E 1412 oraz E 1422 został zintensyfikowany w obecności odpowiednio Glu i Lys. Powyższe wyniki pozwoliły sądzić, iż aminokwasy obdarzone ładunkiem ułatwiły powstawanie w tych skrobiach większej ilości struktur krystalicznych bądź bardziej regularnych krystalitów. Publikacja 7 Badania procesu kleikowania skrobi ziemniaczanej, kukurydzianej oraz tapiokowej w obecności kwasu cytrynowego lub askorbinowego zostały poprzedzone wyznaczeniem termodynamicznej charakterystyki kleikowania powyższych skrobi w układach kontrolnych, tj. niezawierających dodatku powyższych kwasów. Wyniki niniejszych pomiarów wykazały, iż badane skrobie różniły się istotnie między sobą w wartościach charakterystycznych parametrów procesu kleikowania wyznaczanych techniką DSC (Publikacja 7, tabela 5). Temperatury początku kleikowania (T o ), w maksimum piku endotermicznego (T p ) oraz końca przemiany fazowej (T e ) wynosiły odpowiednio: 60,2-66,0 C, 65,8-71,4 C oraz 68,6-78,8 C i wzrastały w następującej kolejności: skrobia tapiokowa < skrobia ziemniaczana < skrobia kukurydziana. Proces kleikowania skrobi kukurydzianej wymagał relatywnie najniższych nakładów energii cieplnej: entalpia kleikowania (ΔH) tej skrobi wyniosła 10,9 J/g, natomiast entalpia kleikowania skrobi ziemniaczanej wyniosła 18,4 J/g. Stwierdzone w niniejszej pracy zróżnicowanie skrobi różnego Strona 14 z 51

16 pochodzenia botanicznego pod względem wartości wyznaczanych parametrów kleikowania potwierdziło dotychczas prezentowane dane literaturowe (np. Li i Yeh, 2001; Morikawa i Nishinari, 2000; N. Singh i in., 2003; Vamadevan i Bertoft, 2015). Wiąże się to z faktem, iż czynnikami istotnie wpływającymi na parametry kleikowania skrobi są: struktura organizacyjna ziarna skrobiowego (udział ilościowy frakcji amylozy i amylopektyny, struktura molekularna amylopektyny, typ polimorficzny), zawartość frakcji tłuszczowej i innych komponentów oraz stopień uszkodzenia ziarna skrobiowego (N. Singh i in., 2003; Vamadevan i Bertoft, 2015). Wpływ dodatku kwasu cytrynowego lub askorbinowego (w ilości 0,025 g na 1 g suchej masy skrobi) na proces kleikowania badanych skrobi skutkował przede wszystkim obniżonymi wartościami entalpii kleikowania (Publikacja 7, tabela 5). Przemiany fazowe skrobi w obecności analizowanych kwasów wymagały zmniejszonych o ok % nakładów energii cieplnej, z wyjątkiem układu skrobi tapiokowej z kwasem cytrynowym, w którym obniżenie wartości entalpii kleikowania było niemal trzykrotne. Interesującym jest również fakt, iż w systemach ze skrobiami nie zbożowymi obecność kwasu cytrynowego skutkowała większą zmianą entalpii kleikowania. Ze względu na to, że wartość ΔH jest związana ze stopniem krystaliczności ziaren skrobiowych (Ai i Jane, 2015; N. Singh i in., 2003), można sądzić, iż kwas cytrynowy w większym zakresie przyczynił się zarówno do zmniejszenia stopnia uporządkowania krystalicznego badanych skrobi na skutek zerwania wiązań wodorowych stabilizujących struktury krystalitów, jak i do indukowania hydrolizy wiązań glikozydowych w skrobi (Hirashima i in., 2005), czego przyczynę można upatrywać w większej mocy tego kwasu niż kwasu askorbinowego i stąd niższych wartości ph zawiesin skrobiowych. Zastosowane w badaniach kwasy nie wpłynęły istotnie na zmianę temperatury początku (T o ) oraz temperatury piku (T p ) kleikowania skrobi, z wyjątkiem układu skrobi tapiokowej z kwasem cytrynowym. W tym ostatnim przypadku stwierdzono obniżenie wartości powyższych parametrów. Uwzględniając opisaną zmianę wartości ΔH można uznać, iż skrobia tapiokowa, w porównaniu do skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej, jest szczególnie podatna na ingerencję kwasu cytrynowego (zastosowanego w ustalonych w pracy ilościach) w wewnętrzną organizację ziarna skrobiowego. Powyższe obserwacje jak dotąd nie były przedstawiane w literaturze. Oddziaływanie kwasu askorbinowego na termodynamiczną charakterystykę kleikowania badanych skrobi znalazło odzwierciedlenie w zmianach wartości temperatury końca przemiany fazowej (T e ), tj. jej podwyższeniu w przypadku skrobi ziemniaczanej i tapiokowej oraz obniżeniu w przypadku skrobi kukurydzianej (Publikacja 7, tabela 5). Jednocześnie zaobserwowano rozszerzenie temperaturowego zakresu kleikowania skrobi ziemniaczanej i tapiokowej, co może wskazywać na zwiększoną niejednorodność zarówno amorficznych, jak i krystalicznych obszarów struktury ziaren skrobiowych (J. Singh i in., 2007). Strona 15 z 51

17 Publikacja 6 W publikacji 6 określano wpływ kompleksowania skrobi ziemniaczanej, kukurydzianej oraz orkiszowej z jonami potasu lub magnezu na termodynamiczną charakterystykę kleikowania. Badane skrobie natywne różniły się między sobą w wartościach wyznaczanych temperatur kleikowania (T o, T p, T e ) oraz entalpii przemiany fazowej (ΔH), przy czym najniższymi wartościami powyższych parametrów charakteryzowała się skrobia orkiszowa (Publikacja 6, tabela 2). Obecność jonów potasu doprowadziła do niewielkiego obniżenia temperatury początku kleikowania (T o ) skrobi ziemniaczanej i orkiszowej w większym stopniu tej ostatniej. Również zakres temperaturowy (ΔT = T e T o ) kleikowania skrobi orkiszowej uległ istotnemu rozszerzeniu pod wpływem jonów potasu. Powyższym zmianom nie towarzyszyły jednak istotne zmiany entalpii kleikowania (ΔH), co może oznaczać, że proces kompleksowania skrobi z jonami metalu nie wpłynął na udział ilościowy stref krystalicznych w ziarnach skrobi (Tester i Morrison, 1990). Skrobie modyfikowane jonami magnezu odznaczały się obniżonymi wartościami T o, w relatywnie największym stopniu w przypadku skrobi kukurydzianej, oraz podwyższonymi wartościami temperatury końca przemiany fazowej (T e ). Zmiany te skutkowały rozszerzeniem zakresu temperaturowego kleikowania (ΔT), najbardziej w przypadku skrobi orkiszowej. Jak wynika z prezentowanych w omawianej publikacji rezultatów pomiarów techniką DSC (publikacja 6, tabela 2), skutkiem zwiększonej ilości jonów magnezu w badanych skrobiach było obniżenie wartości entalpii kleikowania (ΔH), zwłaszcza skrobi kukurydzianej. Wskazuje to na zmniejszenie stopnia krystaliczności ziaren skrobi bądź też rozluźnienie ich struktury wynikające z oddziaływania warunków środowiska podczas traktowania skrobi jonami metalu. Charakterystyka kleikowania skrobi w obecności substancji wysoko- i niskocząsteczkowych Publikacja 4 Charakterystyka kleikowania skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej w obecności hydrokoloidu nieskrobiowego gumy kasja była przedmiotem badań opisanych w publikacji 4. W analizowanych systemach ilość gumy kasja zawierała się w przedziale 0,25-2,00% (m/m). Należy podkreślić, iż połączenia skrobia-guma, w których stężenie hydrokoloidu wynosiło 0,25%, 0,50% lub 0,75%, do czasu wydania publikacji 4, nie były opisywane w literaturze. Stwierdzono istotny wpływ zastąpienia części skrobi w układzie gumą kasja na profil kleikowania skrobi. Temperatura kleikowania (ang. pasting temperature, PT) skrobi ziemniaczanej uległa niewielkiemu podwyższeniu w obecności gumy kasja. Przeciwny efekt oddziaływania gumy kasja na temperaturę kleikowania zaobserwowano w odniesieniu do skrobi kukurydzianej, gdzie wielkość obniżenia PT zwiększała się wraz z rosnącym stężeniem omawianej gumy w układzie i wynosiła 0,5-15,4 C (Publikacja 4, tabela 1). Z uwagi na to, że temperatura kleikowania skrobi wyznaczana techniką RVA jest determinowana ściśle zdefiniowaną zmianą lepkości układu w zadanym okresie czasu, Strona 16 z 51

18 można sądzić, iż obniżenie PT zarejestrowane w próbkach skrobi kukurydzianej było skutkiem występowania międzycząsteczkowych asocjacji pomiędzy cząsteczkami gumy i rozpuszczonej amylozy (Funami i in., 2005; Shi i BeMiller, 2002). Guma kasja zawarta w systemach skrobi ziemniaczanej w ilości 0,50-1,00% wpłynęła na ograniczenie stopnia pęcznienia skrobi i wymywania polimerów amylozy z ziaren skrobiowych, co znalazło odzwierciedlenie w zmniejszonych wartościach lepkości maksymalnej (ang. peak viscosity, PV) w porównaniu do kleiku kontrolnego. Obserwacje takie nie były dotychczas opisywane w literaturze. Co ciekawe, w układzie skrobi ziemniaczanej o 2,00% stężeniu gumy kasja i jednocześnie relatywnie najmniejszym stężeniu skrobi wartość tego parametru uległa zwiększeniu, czego przyczynę można upatrywać w stosunkowo wysokim stężeniu hydrokoloidu nieskrobiowego w fazie ciągłej. Lepkość maksymalna kleików skrobi kukurydzianej zwiększała się wraz ze wzrostem stężenia gumy kasja. Tendencja ta była zgodna z omówionymi wyżej zmianami w wartościach PT. Lepkość minimalna (ang. hot paste viscosity, HPV), lepkość końcowa (ang. final viscosity, FV) oraz wielkość zwiększenia lepkości kleiku podczas schładzania (ang. setback, SB) wzrastały wraz ze zwiększającym się stężeniem gumy kasja i jednocześnie malejącym stężeniem skrobi w systemach obu badanych polisacharydów. Zauważono przy tym, że wpływ substytucji części skrobi gumą kasja na lepkość końcową kleiku był większy w przypadku skrobi kukurydzianej. Kleiki tej skrobi były bardziej stabilne w warunkach wysokiej temperatury i sił ścinających, a podczas schładzania w większym stopniu zwiększały lepkość niż kleiki skrobi ziemniaczanej. Publikacja 5 Kolejną pracą, w której badano wpływ obecności hydrokoloidu nieskrobiowego pektyny wysokometylowanej oraz sacharozy na charakterystykę kleikowania skrobi modyfikowanych chemicznie: acetylowanego fosforanu diskrobiowego (ADP E 1414) oraz acetylowanego adypinianu diskrobiowego (ADA E 1422) była praca stanowiąca publikację 5. Wielkość dobranych stężeń pektyny oraz sacharozy w badanych próbkach podyktowana była przeciętną zawartością tych składników w przetworach owocowych. Obecność pektyny i sacharozy w systemach skrobiowych, w ilości odpowiednio 0,5% i 45%, wpłynęła na znaczne podwyższenie temperatury kleikowania skrobi (o ok. 24 C w przypadku ADP i o ok C w przypadku ADA). Powyższe zmiany w temperaturze kleikowania dowodzą istnienia inhibitującego oddziaływania pektyny oraz sacharozy na pęcznienie ziaren skrobiowych, związanego, w przypadku sacharozy, z ograniczaniem ilości dostępnej wody w systemie i działaniem przeciwplastyfikującym (Ahmad i Williams, 1999). Lepkość maksymalna (ang. peak viscosity) zarówno kleików wyłącznie skrobiowych, jak i kleików układów mieszanych była tym większa, im większe było początkowe stężenie skrobiw zawiesinie, przy czym skrobia ADA tworzyła kleiki o zdecydowanie większej lepkości niż skrobia ADP. Próbki zawierające pektynę i sacharozę o stężeniu skrobi wynoszącym 3,5% i 4,5% osiągały wyższe wartości lepkości maksymalnej w fazie ogrzewania niż odpowiadające im kleiki bez pektyny. Prawidłowość taka miała również miejsce w przypadku Strona 17 z 51

19 lepkości końcowej (ang. final viscosity). Stwierdzono ponadto, że kleiki skrobi ADA charakteryzowały się znacznie wyższymi wartościami lepkości końcowej niż odpowiednie kleiki skrobi ADP. Dane przedstawione w tabeli 1 (Publikacja 5) wskazują również, że lepkość kleików po ich schłodzeniu do 50 C zwiększyła się względem lepkości maksymalnej ok. 3-8 razy oraz ok. 2-5 razy w przypadku odpowiednio skrobi ADP i ADA. Zauważono przy tym, iż omawiany wzrost lepkości kleików zawierających pektynę i sacharozę był tym większy, im większe było w nich stężenie skrobi. Publikacja 3 Przeprowadzone w ramach publikacji 3 badania techniką RVA posłużyły do określenia wpływu izolatu białka ziemniaczanego na proces kleikowania skrobi ziemniaczanej natywnej (PS) oraz skrobi ziemniaczanych modyfikowanych: fosforanu diskrobiowego (DP E 1412), acetylowanego fosforanu diskrobiowego (ADP E 1414), skrobi acetylowanej (AS E 1420) oraz acetylowanego adypinianu diskrobiowego (ADA E 1422). Zawartość białka w 5% (m/v) dyspersjach skrobiowych wynosiła 0,5% (m/v). Wykorzystane skrobie sieciowane (tj. DP, ADP, ADA) znacznie różniły się w przebiegu procesu kleikowania od skrobi natywnej (PS), charakteryzując się wysoką odpornością na działanie przyłożonych sił ścinających i zmienne warunki temperaturowe (Publikacja 3, rysunek 1). Stosunkowo wysoką temperaturą kleikowania (75,1 C), oznaczającą większą odporność na pęcznienie, odznaczała się skrobia ADA, podczas gdy pozostałe skrobie rozpoczynały kleikowanie w zakresie 67,8-72,4 C. Obecność białka ziemniaczanego w zawiesinach skrobiowych w zróżnicowanym stopniu wpłynęła na charakterystykę kleikowania każdej z badanych skrobi. Zmiany w wysokości temperatury kleikowania dotyczyły fosforanu diskrobiowego i acetylowanego fosforanu diskrobiowego, w przypadku których stwierdzono odpowiednio jej istotne, choć niewielkie, podwyższenie (o 1,1 C) i obniżenie o 4,9 C (Publikacja 3, tabela I). Dodatek białka do systemów skrobi PS, DP oraz AS w istotnym stopniu ograniczał zdolność ziaren skrobiowych do swobodnego pęcznienia w fazie ogrzewania, co znalazło odzwierciedlenie w zmniejszonych o ok % wartościach lepkości maksymalnej (PV). Cząsteczki tego biopolimeru mogły zatem ograniczać ilość dostępnej dla skrobi wody, utrudniać transfer ciepła bądź też wpływać na zmniejszenie ilości wolnej przestrzeni niezbędnej do pełnego spęcznienia ziaren skrobiowych w powyższych systemach. Przeciwny kierunek zmian lepkości maksymalnej odnotowano w próbkach skrobi ADP oraz ADA. Zdolność skrobi do utrzymywania lepkości osiągniętej po kleikowaniu w warunkach wysokiej temperatury i oddziaływań mechanicznych jest istotnym parametrem uwzględnianym przy doborze skrobi do określonych zastosowań technologicznych. Autorka niniejszych badań wyraziła tą zdolność procentową wartością zmniejszenia się lepkości kleiku (ang. percentage breakdown in viscosity, %BD) mierzoną względem lepkości maksymalnej. Efektem obecności izolatu białka ziemniaczanego w kleikach skrobi ziemniaczanej naturalnej oraz acetylowanej było kilkuprocentowe zmniejszenie wartości %BD. Zważywszy na fakt istotnie mniejszych wartości Strona 18 z 51

20 lepkości maksymalnej tych kleików oraz brak istotnych zmian temperatury kleikowania w porównaniu do odpowiednich próbek kontrolnych można sądzić, iż proces kleikowania tych skrobi zachodził również po zakończeniu etapu ogrzewania próbek. Z kolei struktura kleików fosforanu diskrobiowego, acetylowanego adypinianu diskrobiowego oraz acetylowanego fosforanu diskrobiowego zawierających białko uległa częściowemu zniszczeniu w warunkach wysokotemperaturowych i działania sił ścinających, na co wskazały podwyższone o 14,7% i 36,1% wartości %BD kleików odpowiednio skrobi DP i ADA oraz wolniejsze tempo przyrostu lepkości kleiku skrobi ADP. Jak wynika z danych zestawionych w tabeli I (Publikacja 3), dodatek białka ziemniaczanego do zawiesin skrobiowych wpłynął w zróżnicowanym stopniu na zdolność powstałych kleików do zwiększania lepkości w trakcie etapu schładzania. Omawiana cecha została wyrażona procentowym stosunkiem bezwzględnego wzrostu lepkości (SB) do lepkości minimalnej (HPV). Wielkość niniejszego parametru jest uwarunkowana zawartością amylozy w skrobi i jej tendencją do krótkoterminowej retrogradacji. Tempo przyrostu lepkości uległo zwiększeniu w obecności białka w systemach PS, AS i ADA, natomiast zostało zredukowane w systemie ADP. Ponieważ jednym z głównych zastosowań skrobi w produktach spożywczych jest nadawanie im odpowiedniej lepkości, istotnym parametrem wyznaczanym z krzywych kleikowania jest lepkość końcowa (FV). Wyniki pomiarów uwidoczniły, iż pomimo większej koncentracji składników stałych w systemach mieszanych, zachodzące w warunkach testu interakcje skrobia-białko przyczyniły się do uzyskania kleików o niższych wartościach lepkości końcowej (o ok. 7-25%) w porównaniu do prób kontrolnych. Jedynie kleik acetylowanego fosforanu diskrobiowego z białkiem charakteryzował się większymi wartościami lepkości pozornej we wszystkich etapach testu niż kleik bez dodatku tego składnika. Wyniki niniejszych badań modelowych systemów skrobia-białko (stosunek masowy 10:1) wykazały, że izolat białka ziemniaczanego wpłynął w zróżnicowany sposób na charakterystykę kleikowania natywnej i modyfikowanych chemicznie skrobi ziemniaczanych. Ze wszystkich analizowanych skrobi modyfikowanych, proces kleikowania skrobi acetylowanej (AS) w obecności białka ziemniaczanego, a przy tym wartości lepkości powstałego kleiku oznaczane w kolejnych etapach testu okazały się najmniej zmienione w porównaniu do próby bez białka. Z kolei układ acetylowanego fosforanu diskrobiowego (ADP) z białkiem charakteryzował się istotnie zwiększonymi wartościami lepkości pozornej, który to efekt można uznać za korzystny biorąc pod uwagę możliwość zastosowania powyższego układu w celach zagęszczania i teksturowania żywności. Publikacja 1 W publikacji 1 zaprezentowano wyniki przeprowadzonych techniką RVA pomiarów kleikowania skrobi ziemniaczanej naturalnej oraz modyfikowanych w obecności cysteiny (Cys), kwasu glutaminowego (Glu) lub lizyny (Lys), wprowadzonych do systemów w ilości 0,2 mol/kg s.m. skrobi. Na podstawie wyników dwuczynnikowej analizy wariancji ustalono, że typ skrobi, typ Strona 19 z 51

21 aminokwasu oraz interakcja powyższych czynników miały istotny wpływ na wartości wyznaczanych parametrów charakterystyki kleikowania (Publikacja 1, tabela 2). W obecności aminokwasów temperatura kleikowania skrobi ziemniaczanej (PS) oraz fosforanu diskrobiowego (E 1412) uległa podwyższeniu o odpowiednio 1,0-1,6 C i 0,8-2,3 C. W przeciwieństwie do powyższych skrobi, temperatura kleikowania acetylowanego fosforanu diskrobiowego (E 1414) w systemach z Glu i Cys była o odpowiednio 1,4 C i 2,0 C niższa niż w próbie kontrolnej (bez aminokwasu). Brak istotnych zmian omawianego parametru stwierdzono w przypadku acetylowanego adypinianu diskrobiowego (E 1422). Systemy skrobi PS, E 1412 oraz E 1422 zawierające aminokwasy osiągnęły niższe wartości lepkości maksymalnej (PV) niż odpowiednie próbki bez aminokwasów. Stosunkowo największe zmniejszenie wartości PV, wynoszące ok % wartości wykazanej w próbkach kontrolnych, nastąpiło w obecności Glu. Uwzględniając niniejsze obserwacje oraz wyżej omówione zmiany temperatury kleikowania można wnioskować, iż dodatek aminokwasów do systemów skrobi PS, E 1412 i E 1422 przyczynił się do ograniczenia pęcznienia tych skrobi, czego przyczyną mogło być łączenie się aminokwasów siłami elektrostatycznymi z łańcuchami polimerów skrobiowych, przyczyniające się w pewnym stopniu do ograniczenia interakcji skrobia-woda (Ito, Hattori, Yoshida, Watanabe i in., 2006). Kleiki z aminokwasami, zwłaszcza te wytworzone ze skrobi PS, okazały się bardziej odporne na oddziaływania wysokiej temperatury i sił ścinających w warunkach testu w porównaniu do odpowiednich kleików wyłącznie skrobiowych. Świadczyły o tym mniejsze wartości procentowe obniżenia lepkości w stosunku do lepkości maksymalnej (BD 100/PV). Wyjątek stanowił system E 1422-Lys przypuszczalnie interakcje cząsteczek lizyny z grupami acetylowymi skrobi prowadziły do zaburzenia funkcji stabilizującej tych ostatnich i w konsekwencji osłabienia integralności spęczniałych ziaren skrobiowych. Zwiększenie lepkości kleików w etapie schładzania zostało przedyskutowane również w aspekcie wyrażonego w procentach stosunku wzrostu lepkości (SB) do lepkości minimalnej (ang. trough viscosity, TV). Wartość tego parametru uległa zredukowaniu w obecności aminokwasów w systemach skrobi E 1414 oraz E 1422, przy czym najbardziej w przypadku kwasu glutaminowego: odpowiednio z ok. 130% do 100% i z ok. 64% do 56%. Oznacza to, że skrobie w powyższych układach były bardziej stabilne i charakteryzowały się mniejszą tendencją do krótkoterminowej retrogradacji niż w układach bez aminokwasów. Publikacja 6 W publikacji 6 ocenie poddano wpływ modyfikacji skrobi jonami potasu lub magnezu na charakterystykę kleikowania skrobi wyznaczaną techniką RVA. Istotny wpływ jonów potasu na zmianę temperatury kleikowania (PT) skrobi stwierdzono w przypadku skrobi zbożowych proces kleikowania każdej z tych skrobi rozpoczynał się w niższej temperaturze, natomiast wpływ jonów magnezu na obniżenie wartości PT miał miejsce jedynie w przypadku skrobi orkiszowej (Publikacja 6, tabela 3). Wszystkie skrobie o zwiększonej zawartości jonów potasu tworzyły bardziej lepkie kleiki, zarówno w fazie ogrzewania, jak i po ochłodzeniu. Zmiany te oznaczały Strona 20 z 51

22 zwiększony stopień pęcznienia tych skrobi w warunkach testu oraz ich większą tendencję do krótkoterminowej retrogradacji. Stopień redukcji lepkości kleików omawianych skrobi na skutek oddziaływań wysokiej temperatury i sił ścinających okazał się nieco większy niż w przypadku kleików skrobi naturalnych i stanowił około 25%, 47% i 71% wartości lepkości maksymalnej kleiku odpowiednio skrobi orkiszowej, kukurydzianej i ziemniaczanej. Zjawisko to wskazuje na mniejszą odporność ww. kleików na zastosowane warunki procesowe. Wpływ modyfikacji skrobi jonami magnezu objawił się tworzeniem przez skrobie kleików o obniżonych, w porównaniu do skrobi natywnych, wartościach PV i FV (Publikacja 6, tabela 3). Nie stwierdzono natomiast znacznych zmian w podatności kleików skrobiowych na destrukcyjny wpływ wysokiej temperatury i oddziaływań mechanicznych oraz w skłonności skrobi do krótkoterminowej retrogradacji. Publikacja 2 Celem badań podjętych w ramach publikacji 2 była ocena wpływu częściowej lub całkowitej substytucji sacharozy glikozydami stewiolowymi na charakterystykę reologiczną deserów mleczno-skrobiowych na bazie skrobi ziemniaczanej naturalnej (SZ) lub skrobi ziemniaczanej acetylowanej (SA E 1420). Cechą odróżniającą krzywe kleikowania powyższych skrobi w obecności składników nieskrobiowych glikozydów stewiolowych i/lub sacharozy, jak również komponentów mleka, od typowych krzywych kleikowania skrobi niemodyfikowanych w wodzie był intensywny wzrost lepkości układu w początkowej fazie ogrzewania, z następującym po nim łagodnym zwiększaniem się lepkości, aż do osiągnięcia jej maksymalnej wartości. Zmniejszenie o 66,5% ilości sacharozy w zawiesinach skrobiowych lub jej całkowite wyeliminowanie wpłynęło na obniżenie temperatury kleikowania badanych skrobi (Publikacja 2, tabela 1). Usunięcie całkowitej ilości sacharozy z próbek spowodowało, iż wartości lepkości maksymalnej (PV) oraz końcowej (FV) kleików były zredukowane o ok. 5% i 11% oraz ok. 1,5% i 6% w porównaniu do tych wyznaczonych dla próbek odpowiednio skrobi ziemniaczanej i skrobi acetylowanej zawierających sacharozę. Struktura kleików skrobi acetylowanej okazała się bardziej podatna na destrukcyjne działanie sił ścinających oraz wysokiej temperatury niż struktura kleików skrobi niemodyfikowanej. Dodatkowo, wraz ze zwiększaniem ilości sacharozy eliminowanej z układu, wielkość obniżenia lepkości kleiku mleczno-skrobiowego (BD) wzrastała, przy czym w nieco większym stopniu w przypadku systemów skrobi SZ. Zaobserwowano, że procentowa wielkość przyrostu lepkości układu po ochłodzeniu do 50 C wyznaczana względem lepkości minimalnej pozostawała na niezmiennym poziomie w próbkach zawierających skrobię SZ, natomiast wartość tego parametru zwiększyła się w przypadku próbek ze skrobią SA, z których usunięto 66,5% oraz 100% wyjściowej ilości sacharozy. Strona 21 z 51

23 Właściwości reologiczne kleików i żeli skrobiowych zawierających w swoim składzie substancje wysoko- i niskocząsteczkowe Publikacja 4 W publikacji 4 badano wpływ substytucji skrobi hydrokoloidem nieskrobiowym gumą kasja na zachowanie reologiczne kleików i żeli skrobi ziemniaczanej oraz kukurydzianej. Wyniki badań reologicznych w zakresie dużych odkształceń wykazały, że zarówno kleiki skrobiowe, niezawierające gumy kasja, jak i te zawierające ją wykazały właściwości płynów nieniutonowskich, rozrzedzanych ścinaniem (Publikacja 4, rysunek 2). Taka odpowiedź reologiczna jest typowa dla skrobi oraz systemów typu skrobia-galaktomannan (Choi i Yoo, 2008). Próbki skrobi ziemniaczanej wykazywały wyższe wartości naprężenia ścinającego w całym zakresie szybkości ścinania niż odpowiednie próbki skrobi kukurydzianej, co było zgodne z wartościami lepkości końcowej wyznaczanej techniką RVA. Efekt zastąpienia części ilości skrobi gumą kasja w aspekcie cech reologicznych kleików był jednak odmienny dla obu skrobi. Układy skrobi ziemniaczanej zawierające 0,25-0,75% galaktomannanu charakteryzowały się nieco niższymi wartościami lepkości pozornej niż próbka kontrolna, a próbka z 1,00% lub 2,00% zawartością tego hydrokoloidu odpowiednio minimalnie lub znacznie wyższymi. W systemach skrobi kukurydzianej stopniowe zwiększanie stężenia gumy kasja skutkowało sukcesywnie wzrastającymi wartościami lepkości pozornej, świadcząc o synergistycznym oddziaływaniu gumy kasja na lepkość układów złożonego z dwóch różnych polimerów. Zastąpienie części skrobi ziemniaczanej gumą kasja spowodowało, że kleiki były nieco bardziej rozrzedzane ścinaniem niż kleik wyłącznie skrobiowy (Publikacja 4, tabela 2), natomiast w przypadku układów skrobi kukurydzianej stwierdzono odwrotną tendencję. W dalszej części badań opisanych w publikacji 4 badano wpływ zastąpienia skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej gumą kasja na cechy lepkosprężyste powstałych żeli. Wyniki przeprowadzonych pomiarów zaprezentowane w postaci spektrów mechanicznych oraz zastosowanych do ich opisu parametrów modeli potęgowych wskazały na dominację w badanych żelach właściwości sprężystych nad lepkimi. Położenie względem siebie krzywych zależności modułu zachowawczego (G ) i modułu stratności (G ) od częstotliwości kątowej, jak i stopień powyższych zależności pozwalają twierdzić, iż właściwości reologiczne żeli skrobiowych z dodatkiem gumy kasja były typowe dla słabych żeli. Efektem zastąpienia części skrobi gumą kasja było podwyższenie wartości G i G w całym zakresie częstotliwości kątowej (Publikacja 4, rysunek 3), z jednoczesnym zwiększeniem wartości tangensa kąta przesunięcia fazowego (tan δ). Zaobserwowano przy tym, że zmiany te były bardziej nasilone w układach skrobi kukurydzianej. Stwierdzono też, iż wartości modułów zachowawczego i stratności określone przy danej częstotliwości kątowej ulegały podwyższeniu wraz z rosnącym w badanych systemach udziałem gumy. Wyżej opisane zmiany znalazły odzwierciedlenie w zwiększających się wartościach tan δ, co oznaczało, że trwałość struktury żelowej badanych systemów skrobia-galaktomannan ulegała Strona 22 z 51

24 osłabieniu. Zwiększenie udziału cech lepkich w przejawianych właściwościach lepkosprężystych żeli skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej zawierających gumę kasja przypisuje się powstawaniu termodynamicznie niekompatybilnej struktury sieci, w której oddziaływania między polimerami tego samego typu są energetycznie korzystniejsze w porównaniu do interakcji różnych polimerów. Skutkiem substytucji 0,25-2,00% skrobi gumą kasja w suspensjach skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej było zwiększenie podatności powstałych żeli na przykładane naprężenia i zredukowanie cech sprężystych żeli. Publikacja 5 Właściwości reologiczne kleików i żeli skrobiowych sporządzonych ze skrobi ziemniaczanej modyfikowanej acetylowanego fosforanu diskrobiowego (ADP E 1414) lub acetylowanego adypinianu diskrobiowego (ADA E 1422) oraz pektyny wysokometylowanej i sacharozy były przedmiotem badań opisanych w publikacji 5. Na postawie wyznaczonych spektrów mechanicznych oceniono, że badane próbki wykazywały zachowanie reologiczne słabych żeli, z wyraźną dominacją cech sprężystych i niewielką zależnością modułów zachowawczego (G ) i stratności (G ) od częstotliwości kątowej (Publikacja 5, tabela 3). Zarejestrowane dla systemów skrobia-pektyna-sacharoza wartości G i G w zadanym zakresie częstotliwości kątowej były od ok. dwu- do ok. czterokrotnie wyższe od wartości tych parametrów wyznaczonych dla odpowiednich żeli niezawierających pektyny i sacharozy. Zjawisko to, zgodne z danymi literaturowymi (Evageliou i in., 2000), można tłumaczyć usztywnieniem sieci tworzonej przez polimery skrobiowe poprzez asocjację z pektyną w obecności sacharozy. Ponadto, wartości modułów zachowawczego i stratności wzrastały wraz ze zwiększaniem stężenia skrobi w żelu. Przy zachowaniu tych samych stężeń składników, żele acetylowanego fosforanu diskrobiowego (ADP) charakteryzowały się większym udziałem cech lepkich i sprężystych (wyższe wartości G i G ), a jednocześnie osłabioną strukturą (większa zależność modułu stratności od częstotliwości kątowej) niż żele acetylowanego adypinianu diskrobiowego. Powyższe wyniki pomiarów reologicznych wykazały, że pektyna wysokometylowana i sacharoza obecne w ilościach odpowiednio 0,5% i 45% w żelach skrobi sieciowanych (ADP lub ADA) przyczyniły się do wzmocnienia struktury żelu, natomiast nie wpłynęły na zmianę udziału cech lepkich i sprężystych w przejawianych przez niego właściwościach lepkosprężystych. Zachowanie takie implikuje możliwość użycia pektyny i sacharozy w roli składników wzmacniających właściwości teksturotwórcze kleików skrobiowych w produktach spożywczych. W teście reologicznym w zakresie dużych odkształceń rejestrowano odpowiedź reologiczną próbek podczas działania sił ścinających. Otrzymane krzywe płynięcia opisano modelem potęgowym, w wysokim stopniu pasującym do danych eksperymentalnych. Wartości naprężenia ścinającego przejawiane przez systemy skrobia-pektyna-sacharoza w zadanym zakresie szybkości ścinania były wyższe niż te zarejestrowane w próbkach niezawierających pektyny (Publikacja 5, rysunek 2). Zjawisko to mogło być uwarunkowane większym stężeniem całkowitym Strona 23 z 51

25 układu, w tym efektem zwiększania lepkości przez sacharozę, jak również wzmocnieniem sieci utworzonej przez polimery skrobiowe w wyniku asocjacji pektyny. Stwierdzono przy tym, że kleiki sporządzone ze skrobi ADA o określonym stężeniu charakteryzowały się wyższymi wartościami lepkości pozornej niż odpowiednie kleiki skrobi ADP. Podwyższenie stężenia skrobi skutkowało zwiększeniem stopnia pseudoplastyczności kleików skrobiowo-pektynowych obydwu badanych skrobi (Publikacja 5, tabela 2). Publikacja 3 W badaniach opisanych w publikacji 3 przeanalizowano wpływ dodatku izolatu białka ziemniaczanego na zachowanie reologiczne kleików skrobi ziemniaczanej naturalnej i modyfikowanych: fosforanu diskrobiowego (DP E 1412), acetylowanego fosforanu diskrobiowego (ADP E 1414), skrobi acetylowanej (AS E 1420) oraz acetylowanego adypinianu diskrobiowego (ADA E 1422). Na podstawie wykreślonych krzywych płynięcia i wartości parametrów opisującego je modelu potęgowego ustalono, że kleiki typu skrobia-białko wykazywały cechy płynów rozrzedzanych ścinaniem. Taka odpowiedź reologiczna była determinowana głównie właściwościami polimerów skrobiowych. Obecność białka ziemniaczanego w systemach skrobiowych skutkowała zmniejszeniem lepkości pozornej kleików w niemal całym zakresie szybkości ścinania, co odpowiadało tendencji zmian odnoszących się do lepkości końcowej wyznaczanej techniką RVA, przy czym wielkość wywołanych zmian była zróżnicowana w obrębie badanych układów (Publikacja 3, rysunek 2). Redukcja lepkości pozornej przy maksymalnej szybkości ścinania była największa w przypadku acetylowanego fosforanu diskrobiowego, a najmniejsza skrobi acetylowanej. Kleiki zawierające w swoim składzie białko ziemniaczane okazały się bardziej podatne na rozrzedzanie ścinaniem niż próbki kontrolne, o czym świadczyły zredukowane wartości wskaźnika płynięcia (n) (Publikacja 3, tabela II). Omawiany efekt był najsilniejszy w przypadku kleików skrobi ADP, a minimalny w układzie skrobi DP. Publikacja 1 Rolę aminokwasów: cysteiny (Cys), kwasu glutaminowego (Glu) oraz lizyny (Lys) w kształtowaniu właściwości reologicznych żeli skrobi ziemniaczanej naturalnej oraz skrobi ziemniaczanych modyfikowanych chemicznie (E 1412, E 1414 i E 1422) oceniono w publikacji 1. Badano właściwości lepkosprężyste żeli skrobiowych poprzez wyznaczenie zarówno spektrów mechanicznych, jak i krzywych pełzania i powrotu. Te ostatnie, według wiedzy autorki niniejszego opracowania, są wykorzystane w badaniach połączeń skrobia-aminokwas po raz pierwszy. Wykreślone spektra mechaniczne systemów skrobiowych wskazały na dominację cech sprężystych nad lepkimi w badanych systemach (G > G ), a przy tym pozwoliły zakwalifikować je do słabych żeli (Publikacja 1, rysunek 1). Obecność Cys, Glu lub Lys w żelach skrobi niemodyfikowanej (PS) skutkowała podwyższeniem wartości modułu zachowawczego (G ) i modułu stratności (G ) w porównaniu do żelu kontrolnego, z największymi zmianami wywołanymi przez Glu. Przeciwny kierunek oddziaływania aminokwasów na wartości G stwierdzono w odniesieniu Strona 24 z 51

26 do żeli skrobi modyfikowanych, zwłaszcza fosforanu diskrobiowego (E 1412) oraz acetylowanego adypinianu diskrobiowego (E 1422), zawierających Glu lub Lys. Dodatek tych ostatnich aminokwasów do układów badanych skrobi wpłynął również, choć w zróżnicowany sposób, na zmianę wartości G. W porównaniu do próbek bez aminokwasów, żele skrobi modyfikowanych zawierających Lys charakteryzowały się podwyższonymi wartościami tan δ, co oznaczało zmniejszenie sprężystości, a zwiększenie plastyczności systemów. Odmienne zjawisko, tj. obniżenie wartości tan δ, odnotowano w systemach z Glu. Wyniki dwuczynnikowej analizy wariancji wskazały na istotny wpływ typu skrobi, typu aminokwasu oraz interakcji powyższych czynników na wartości parametrów równań potęgowych opisujących spektra mechaniczne żeli skrobia-aminokwas (Publikacja 1, tabela 3). Otrzymane w kolejnym teście reologicznym krzywe pełzania i powrotu wskazały na zróżnicowanie badanych systemów pod względem odpowiedzi na przyłożone naprężenie (Publikacja 1, rysunek 2). Rezultaty dwuczynnikowej analizy wariancji potwierdziły istotny wpływ typu skrobi, typu aminokwasu oraz interakcji powyższych czynników na wartości parametrów modelu Burgersa opisującego niniejsze krzywe (Publikacja 1, tabela 4). W przypadku skrobi niemodyfikowanej (PS) jedynie żele z Glu charakteryzowały się istotnie obniżonymi wartościami podatności natychmiastowej (J 0 ) oraz podatności lepkosprężystej (J 1 ) w porównaniu do żelu niezawierającego aminokwasu. Obserwacje te wskazały, że kwas glutaminowy przyczynił się do osłabienia właściwości sprężystych żelu skrobi ziemniaczanej. Obecność aminokwasów w systemach skrobi modyfikowanych przyczyniła się do otrzymania żeli wykazujących podwyższone wartości J 0 (z wyjątkiem E 1412-Cys i E 1412-Glu). Takie rezultaty oznaczają, że wiązania między jednostkami strukturalnymi tych żeli ulegały bardziej sprężystemu odkształceniu w warunkach testu w porównaniu do próbek wyłącznie skrobiowych. Podwyższeniu uległy również wartości parametru J 1 charakteryzującego krzywe pełzania i powrotu żeli skrobi E 1412 i E 1422 zawierających Glu lub Lys. Obecność cysteiny (w ilości 0,2 mol/kg s.m. skrobi) w systemach skrobiowych nie zmieniła znacząco podatności powstałych żeli na przyłożone naprężenie. Czas retardacji wyznaczony na podstawie odpowiedzi reologicznej próbek po usunięciu naprężenia uległ skróceniu w przypadku żeli skrobi PS, E 1412 oraz E 1422 zawierających Lys. Wskazało to na większy udział wiązań o charakterze sprężystym w strukturze sieci przestrzennej omawianych żeli, skutkujący zwiększoną siłą żelu i zdolnością do szybszego powrotu do stanu początkowego po usunięciu naprężenia. Efekt przeciwny, oznaczający wolniejszą odpowiedź sprężystą próbki, miał miejsce w układzie powyższego aminokwasu z E Zaobserwowano jednak, że żele skrobi modyfikowanych z cysteiną lub lizyną charakteryzowały się mniejszą lepkością po ustąpieniu naprężenia niż odpowiednie żele bez aminokwasu, co można interpretować w aspekcie zmniejszonej odporności na przepływ. Z kolei wpływ Glu na wartość tego parametru uzależniony był od typu żelu skrobiowego. Strona 25 z 51

27 Publikacja 7 Wpływ dodatku kwasu cytrynowego lub askorbinowego na właściwości reologiczne kleików skrobiowych badano poprzez wyznaczenie krzywych płynięcia oraz poprzez określenie stopnia odbudowy struktury w czasie (Publikacja 7). Zastosowany do opisu krzywych płynięcia model reologiczny Herschel-Bulkleya bardzo dobrze pasował do danych eksperymentalnych, o czym świadczą wysokie wartości współczynników determinacji (R 2 > 0,99) (Publikacja 7, tabela 2). W rezultacie przeprowadzonych badań stwierdzono, że kleiki skrobiowe zawierające w swoim składzie kwas cytrynowy lub askorbinowy wykazywały charakter płynów rozrzedzanych ścinaniem, z tendencją do granicy płynięcia. Lepkość pozorna kleików skrobi ziemniaczanej oraz kukurydzianej z kwasami okazała się jednak mniejsza niż kleików niezawierających kwasu, szczególnie w przypadku skrobi ziemniaczanej oraz przy wyższych szybkościach ścinania (Publikacja 7, rysunki 1 i 2). Takiego wpływu zastosowanych kwasów na odpowiedź reologiczną kleików skrobiowych nie stwierdzono jednak w układach skrobi tapiokowej, zwłaszcza w odniesieniu do kwasu askorbinowego. Interesującym jest fakt, iż w obecności powyższych kwasów stopień redukcji lepkości kleików wraz ze wzrastającą szybkością ścinania okazał się mniejszy. Oznacza to, iż struktura mieszanych kleików skrobiowych była bardziej odporna na destrukcyjne oddziaływanie sił mechanicznych. Przyjmując, że kleik skrobiowy stanowią zdyspergowane w koloidalnym roztworze amylozy fragmenty spęczniałych ziaren skrobiowych i ugrupowania cząsteczek amylopektyny można przypuszczać, iż molekuły kwasu cytrynowego lub askorbinowego ograniczały orientację cząstek polimeru w kierunku przepływu czy też utrudniały rozpadanie się aglomeratów złożonych z rozproszonych związków. W niniejszych badaniach stwierdzono również istotne zmniejszenie wartości granicy płynięcia wyznaczonej dla krzywych płynięcia układów skrobi ziemniaczanej oraz skrobi kukurydzianej z kwasami spożywczymi w porównaniu do odpowiednich prób kontrolnych, przy czym większe zmiany odnotowano w przypadku dodatku kwasu cytrynowego (Publikacja 7, tabela 2). Odmienne zjawisko zostało zaobserwowane w odniesieniu do kleików sporządzonych ze skrobi tapiokowej z udziałem kwasów zainicjowanie ich przepływu wiązało się z przekroczeniem wyższych wartości naprężenia stycznego w porównaniu do kleiku bez dodatku kwasu. Z uwagi na fakt, iż w publikacji 7 badaniom poddano kleiki skrobi naturalnych, a zatem, w opinii wielu badaczy, skrobi podatnych na destrukcyjne działanie sił mechanicznych i podwyższonej temperatury, w kolejnym teście reologicznym ocenie poddano stabilność lepkości kleików w czasie ścinania i stopień jej powrotu do pierwotnej wartości ten ostatni będący miarą stopnia odbudowy struktury. Zaobserwowano istotne różnice w zachowaniu się skrobi różnego pochodzenia botanicznego w warunkach testu: kleik skrobi kukurydzianej okazał się stosunkowo najbardziej podatny na niszczące działanie zastosowanego ścinania, a kleik skrobi ziemniaczanej odzyskiwał całkowicie swą początkową strukturę (Publikacja 7, tabela 3, rysunki 4-6). Podobnie jak wykazano w teście krzywych płynięcia, kleiki skrobi ziemniaczanej oraz kukurydzianej zawierające w swoim składzie kwas cytrynowy lub askorbinowy odznaczały się Strona 26 z 51

28 mniejszą lepkością niż odpowiednie kleiki bez udziału powyższych kwasów. Zjawisko to może oznaczać, iż z uwagi na niskie wartości ph zawiesin skrobiowych w trakcie sporządzania kleików skrobiowych zachodziła częściowa depolimeryzacja skrobi (Mishra i Rai, 2006). W następstwie poddania kleików skrobiowych z kwasami intensywnemu ścinaniu (300 s -1 /3 min) ich lepkość uległa istotnemu obniżeniu. Po ustąpieniu powyższego oddziaływania lepkość badanych próbek nie osiągnęła już wartości początkowej stopień odbudowania ich struktury wyniósł 39-76% (Publikacja 7, tabela 3). W ramach publikacji 7 właściwości reologiczne kleików skrobiowych po ochłodzeniu badano również metodą reologii w zakresie małych odkształceń. Wykreślono spektra mechaniczne, które opisano funkcjami potęgowymi oraz wyznaczono wartości tangensa kąta przesunięcia fazowego (tan δ). Badane układy wykazywały właściwości reologiczne słabych żeli (Publikacja 7, rysunki 7-9), przy czym biorąc pod uwagę próbki niezawierające kwasów, żel skrobi ziemniaczanej był mocniejszy niż żele pozostałych dwóch skrobi. Udział zarówno kwasu cytrynowego, jak i askorbinowego w żelach skrobiowych przyczynił się do zmniejszenia wartości modułów G i G w całym zakresie częstotliwości kątowej. W przypadku żeli skrobi kukurydzianej oraz tapiokowej i w zakresie niższych częstotliwości kątowych (do 10 rad/s) powyższe zmiany znalazły odzwierciedlenie w zwiększonych wartościach tangensa kąta przesunięcia fazowego (tan δ). Oznacza to, że obecność kwasów wpłynęła na zwiększenie udziału cech lepkich w przejawianych właściwościach lepkosprężystych żeli tych skrobi. Z kolei wartości tan δ wyznaczone dla układu skrobi ziemniaczanej z kwasem askorbinowym uległy niewielkiej redukcji w zadanym zakresie częstotliwości kątowej, co mogło oznaczać, że powstały żel skrobiowy charakteryzował się nieco większym udziałem oddziaływań fizycznych utrzymujących jego trójwymiarową sieć. Publikacja 6 W publikacji 6 ocenie poddano właściwości reologiczne kleików skrobi ziemniaczanej, kukurydzianej i orkiszowej stosując test krzywych płynięcia. Kształt uzyskanych krzywych (Publikacja 6, rysunek 1a-c), jak również wartości wskaźnika płynięcia (n) modelu Herschel- Bulkleya opisującego dane eksperymentalne (Publikacja 6, tabela 4) wskazały, iż badane kleiki zachowywały się jak płyny nieniutonowskie, rozrzedzane ścinaniem, z tendencją do granicy płynięcia. A zatem odpowiedź reologiczna badanych próbek była typowa dla stężonych kleików skrobiowych. Zakres osiągniętych wartości lepkości pozornej był jednak zróżnicowany w obrębie próbek: skrobia ziemniaczana tworzyła kleiki najbardziej lepkie, a skrobia orkiszowa najmniej. Próbki skrobi zbożowych modyfikowanych jonami potasu charakteryzowały się zwiększonymi wartościami naprężenia ścinającego w całym zakresie szybkości ścinania, a przy tym większym stopniem rozrzedzania ścinaniem w porównaniu do skrobi natywnych. Powyższe zmiany okazały się większe w przypadku skrobi kukurydzianej, czego przyczynę można upatrywać w istotnie większej efektywności wbudowania jonów tego pierwiastka do skrobi kukurydzianej. Podwyższona zawartość jonów potasu w skrobi ziemniaczanej skutkowała tworzeniem przez tą Strona 27 z 51

29 skrobię kleików mniej podatnych na rozrzedzające działanie sił ścinających. Kompleksowanie skrobi ziemniaczanej z jonami magnezu znalazło odzwierciedlenie w zdecydowanie niższych wartościach lepkości pozornej tworzonych przez nią kleików (Publikacja 6, rysunek 1a). Taki kierunek zmian, jednak w znacznie mniejszym zakresie, dotyczył również skrobi kukurydzianej, natomiast przeciwne zjawisko zaobserwowano w odniesieniu do skrobi orkiszowej (Publikacja 6, rysunek 1b i 1c). W tym ostatnim przypadku, również inaczej niż w pozostałych, stwierdzono zwiększenie stopnia rozrzedzania ścinaniem. Publikacja 2 Przeprowadzenie testu reologicznego polegającego na wykreśleniu i matematycznym opisaniu krzywych lepkości deserów mleczno-skrobiowych miało na celu określenie, w jakim stopniu częściowe lub całkowite zastąpienie w nich sacharozy glikozydami stewiolowymi wpłynie na modyfikację ich właściwości reologicznych związanych z płynięciem (Publikacja 2). Zaobserwowano, że stopniowe redukowanie ilości sacharozy w systemach porównywanych skrobi w odmienny sposób wpłynęło na lepkość pozorną deserów: w próbkach skrobi ziemniaczanej naturalnej (SZ) ulegała ona zwiększeniu, a w próbkach skrobi acetylowanej (SA E 1420) zmniejszeniu (Publikacja 2, rysunek 2, tabela 2). Niniejsze wyniki przemawiają za zróżnicowaną rolą sacharozy w kształtowaniu struktury żelu badanych skrobi zarówno podczas retrogradacji skrobi (mającej miejsce podczas schładzania deserów od 50 C do 25 C), jak i w warunkach przepływu. Wyniki badań prezentowanych w publikacji 2 uwidoczniły też, że desery, w których część lub całą ilość sacharozy zastąpiono glikozydami stewiolowymi były mniej pseudoplastyczne niż desery słodzone jedynie sacharozą (Publikacja 2, tabela 2). W publikacji 2 zamieszczono również wyniki pomiarów reologicznych oscylacyjnych, zgodnie z którymi desery mleczno-skrobiowe wykazywały cechy słabych żeli, z dominacją cech sprężystych nad lepkimi i wartościami tangensa kąta przesunięcia fazowego (tg δ = G /G ) większymi od 0,1. Częściowe lub całkowite usunięcie sacharozy z układu w różny sposób wpłynęło na charakterystykę lepkosprężystą deserów. W przypadku próbek na bazie skrobi niemodyfikowanej stwierdzono zwiększenie wartości G i G wyznaczonych w układach SZ/S66,5 i SZ/S33,5 (próbki ze skrobią ziemniaczaną, w których odpowiednio 33,5 i 66,5% sacharozy zastąpiono glikozydami stewiolowymi, przyjmując potencjał słodzący tych związków jako wynoszący 300:1 w stosunku do sacharozy) oraz brak zmian tych modułów w układzie SZ/S0 (próbka ze skrobią ziemniaczaną, w której 100% sacharozy zastąpiono glikozydami stewiolowymi) w porównaniu do wartości G i G charakteryzujących próbkę słodzoną wyłącznie sacharozą. Z kolei wartości powyższych modułów określone dla deserów sporządzonych ze skrobi acetylowanej ulegały obniżeniu wraz ze wzrostem ilości zawartych w nich glikozydów stewiolowych. Strona 28 z 51

30 Cechy tekstury żeli skrobiowych zawierających w swoim składzie substancje wysokoi niskocząsteczkowe Publikacja 4 W publikacji 4 dokonano oceny wpływu hydrokoloidu nieskrobiowego gumy kasja na cechy tekstury żelu skrobi ziemniaczanej oraz kukurydzianej. Z przeglądu literatury wynika, że badania układów skrobia-guma kasja w aspekcie parametrów tekstury żeli nie były do tej pory przeprowadzane. W niniejszej pracy przeprowadzono instrumentalny test penetracji. Miarą twardości żelu była maksymalna wielkość siły (F max ), z jaką próbnik pokonywał opory próbki. Żele skrobiowe z największym udziałem gumy kasja okazały się około dwukrotnie i ponad sześciokrotnie, odpowiednio w przypadku skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej, twardsze od żeli kontrolnych (Publikacja 4, tabela 4). Nieco mniejsze zwiększenie twardości stwierdzono w przypadku żeli o mniejszym stężeniu hydrokoloidu nieskrobiowego. Powyższe wyniki pozwalają twierdzić, iż mechanizm oddziaływania gumy kasja ze skrobią w badanych układach mógł różnić się pomiędzy skrobiami różnego pochodzenia botanicznego. Twardość powstałych żeli skrobiowych jest wypadkową lepkości początkowej kleików, z których one powstały oraz tendencji skrobi do retrogradacji. Biorąc pod uwagę zwiększenie lepkości końcowej (FV) kleików w wyniku zastąpienia skrobi gumą kasja (mierzone techniką RVA; publikacja 4, tabela 1) można sądzić, iż na kształtowanie cech tekstury żeli miały wpływ efekty synergistyczne oddziaływań skrobia-guma kasja. Mogły one polegać na zwiększeniu tzw. efektywnego stężenia skrobi w układzie poprzez związanie części dostępnej w nim wody, jak też na tworzeniu wiązań wodorowych lub innych wiązań niekowalencyjnych pomiędzy makrocząsteczkami gumy kasja i rozpuszczonymi polimerami skrobi prowadzącymi do wzmocnienia struktury żelu. Wartości parametru F 5mm, interpretowanego jako moc żelu, wyznaczone dla próbek zawierających w swoim składzie gumę kasja również okazały się wyższe niż te określone dla żeli kontrolnych. Żele skrobi ziemniaczanej były w większości przypadków mniej adhezyjne niż odpowiednie żele skrobi kukurydzianej. Efektem obecności gumy kasja w żelach skrobi ziemniaczanej było zwiększenie ich adhezyjności, z relatywnie największą zmianą zarejestrowaną w przypadku żelu z 2,00% udziałem hydrokoloidu nieskrobiowego. Z kolei zastąpienie 0,25-0,50% skrobi kukurydzianej gumą kasja prowadziło do otrzymania żeli mniej adhezyjnych. Publikacja 5 Biorąc pod uwagę znaczenie technologiczne skrobi modyfikowanych chemicznie oraz możliwość ich interakcji z pektynami w takich produktach jak przetwory owocowe, w tym wyroby typu owoce w żelu, sosy czy nadzienia cukiernicze, podjęto badania mające na celu ocenę cech tekstury układów skrobia modyfikowana-pektyna-sacharoza (Publikacja 5). Wzajemne oddziaływania powyższych związków mogą odgrywać istotną role w kreowaniu i stabilizowaniu tekstury produktów spożywczych, jak również w percepcji ich aromatu. Żele skrobiowo-pektynowe badano testem ekstruzji wstecznej. Systemy zarówno acetylowanego fosforanu diskrobiowego Strona 29 z 51

31 (ADP E 1414), jak i acetylowanego adypinianu diskrobiowego (ADA E 1422) zawierające pektynę wysokometylowaną i sacharozę charakteryzowały się znacznie wyższymi wartościami siły maksymalnej (0,45-7,20 N), siły średniej (0,37-6,70 N) oraz energii ekstruzji (11,0-201,2 N mm) w porównaniu do żeli wyłącznie skrobiowych (Publikacja 5, tabela 4). Zaobserwowano przy tym, że wraz ze zwiększaniem stężenia skrobi w układzie, wzrastały wartości wyznaczanych parametrów tekstury. Przyczyny tych zmian należy upatrywać w zwiększonej zawartości składników w układach, efektach synergistycznych badanych polimerów oraz we wzmocnieniu przez układ pektyna-sacharoza struktury żelu skrobiowego. Żele acetylowanego fosforanu skrobiowego z pektyną, w których stężenie skrobi wynosiło 3,5% oraz 4,5%, stawiały większy opór podczas zagłębiania w nich próbnika niż odpowiednie żele acetylowanego adypinianu diskrobiowego, co znalazło odzwierciedlenie w wyższych wartościach siły maksymalnej i siły średniej oraz w zdecydowanie większej energii ekstruzji. Również wpływ pektyny oraz sacharozy użytych w danej ilości na modyfikację cech tekstury żeli skrobiowych okazał się silniejszy w przypadku acetylowanego fosforanu diskrobiowego. Obserwacje te wskazują na występowanie specyficznych dla danego rodzaju skrobi interakcji pomiędzy nią a hydrokoloidem nieskrobiowym. Wyniki przeprowadzonych badań wykazały też, że zawierające pektynę żele skrobi ADA o stężeniu 2,5% lub 3,5% nie różniły się istotnie pod względem właściwości teksturalnych od żeli bez pektyny, w których stężenie skrobi wynosiło odpowiednio 3,5% lub 4,5% (Publikacja 5, tabela 4). Obserwacja ta pozwala twierdzić, iż wykorzystując potencjał teksturotwórczy pektyny (w obecności sacharozy) i jej interakcje ze skrobią można zmniejszyć ilość wprowadzanej do produktu skrobi modyfikowanej osiągając przy tym zamierzony efekt technologiczny. Publikacja 7 W ramach publikacji 7 przeprowadzono test instrumentalnej analizy profilu tekstury (TPA) 8% (m/m) żeli skrobiowych sporządzonych z 0,2% (m/m) udziałem kwasu cytrynowego lub askorbinowego oraz, w celach porównawczych, bez udziału kwasów. Obecność kwasów w zawiesinach skrobi kukurydzianej wpłynęła na uzyskanie żeli o istotnie zmodyfikowanych cechach tekstury. Żele te charakteryzowały się mniejszymi wartościami twardości, spójności, sprężystości oraz żujności i jednocześnie cechowały się większą adhezyjnością mierzoną względem elementu pomiarowego, przy czym silniejszy wpływ na cechy tekstury żeli zaobserwowano w odniesieniu do kwasu cytrynowego (Publikacja 7, tabela 6). Zmniejszoną twardość wykazały również żele skrobi tapiokowej, a zmianom tym towarzyszyło zmniejszenie adhezyjności i żujności. Odmienny do powyższego wpływ kwasów na twardość żelu skrobiowego stwierdzono w przypadku żeli skrobi ziemniaczanej. Wielokierunkowość zmian w wartościach wyznaczanych parametrów tekstury wywołanych obecnością kwasu cytrynowego lub askorbinowego w żelach skrobi różnego pochodzenia botanicznego utrudnia przypisanie powyższym kwasom jednoznacznej roli w kształtowaniu cech tekstury badanych żeli. Niemniej Strona 30 z 51

32 biorąc pod uwagę to, iż na cechy tekstury żeli skrobiowych, głównie na ich twardość, ma wpływ stopień retrogradacji skrobi (Miles i in., 1985) można przypuszczać, że badane kwasy wspomagały zachodzenie tego procesu w żelach skrobi ziemniaczanej, zaś w żelach skrobi kukurydzianej oraz tapiokowej ograniczały go. W tych ostatnich przypadkach przyczyną tego zjawiska mogła być częściowa depolimeryzacja polimerów skrobiowych. Publikacja 6 Metodą TPA badano również 10% (m/m) żele skrobi ziemniaczanej, kukurydzianej oraz orkiszowej modyfikowanych jonami potasu lub magnezu (Publikacja 6). Żel skrobi ziemniaczanej charakteryzował się zdecydowanie wyższymi wartościami wyznaczanych parametrów tekstury od żeli pozostałych skrobi (Publikacja 6, tabela 5). Efektem podwyższonej zawartości jonów badanych metali w skrobiach było to, że skrobie te tworzyły żele twardsze niż żele skrobi niemodyfikowanych, przy czym większe zmiany stwierdzono w przypadku zastosowania jonów potasu. Żele skrobi ziemniaczanej kompleksowane z metalami były również bardziej spójne od żeli skrobi natywnej. Z kolei zmniejszenie spójności oraz sprężystości żelu było rezultatem modyfikowania skrobi kukurydzianej i orkiszowej jonami magnezu. Podsumowanie W celu określenia wpływu związków niskocząsteczkowych: aminokwasów (Cys, Glu, Lys) (Publikacja 1), kwasów spożywczych (cytrynowego oraz askorbinowego) (Publikacja 7) oraz jonów metali (potasu i magnezu) (Publikacja 6) na charakterystykę termiczną procesu kleikowania skrobi naturalnych oraz modyfikowanych chemicznie przeprowadzono badania techniką DSC. Wyniki dokonanych analiz wykazały, że temperatura początku kleikowania (T o ) natywnych skrobi: ziemniaczanej oraz kukurydzianej nie uległa istotnym zmianom w obecności aminokwasów lub kwasu cytrynowego bądź askorbinowego, jak również w rezultacie ich kompleksowania z jonami potasu lub magnezu. Obniżenie temperatury początku kleikowania (T o ) skrobi odnotowano natomiast w systemach skrobi tapiokowej z kwasem cytrynowym, jak również w próbkach skrobi orkiszowej traktowanej jonami potasu lub magnezu oraz skrobi kukurydzianej wzbogaconej w jony tego ostatniego pierwiastka. Zgodnie z danymi zamieszczonymi w publikacji 1, zastosowane aminokwasy w zróżnicowanym stopniu wpłynęły na wartość T o wyznaczaną w skrobiach modyfikowanych chemicznie. Relatywnie duże zmiany polegające na podwyższeniu T o stwierdzono w modelowych układach acetylowanego adypinianu diskrobiowego (E 1422) z lizyną lub kwasem glutaminowym. W omawianej publikacji wykazano również, iż proces kleikowania skrobi ziemniaczanej naturalnej oraz skrobi ziemniaczanych modyfikowanych chemicznie w systemach z aminokwasami obdarzonymi ładunkiem wymaga zwiększonych nakładów energetycznych. Odmienny wpływ składników niskocząsteczkowych na wartość entalpii kleikowania (ΔH) skrobi zaobserwowano w układach skrobi ziemniaczanej, kukurydzianej i tapiokowej z kwasem cytrynowym lub askorbinowym Strona 31 z 51

33 (Publikacja 7), jak również w przypadku skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej wzbogaconych w jony magnezu (Publikacja 6). Jak wykazano w publikacji 1, proces długoterminowej retrogradacji fosforanu diskrobiowego (E 1412) oraz acetylowanego fosforanu diskrobiowego (E 1414) został zintensyfikowany w obecności odpowiednio kwasu glutaminowego i lizyny, co wskazuje na wystąpienie interakcji, najprawdopodobniej w postaci oddziaływań elektrostatycznych między aminokwasem a grupami hydroksylowymi polimeru skrobiowego, przyczyniających się do zwiększenia stopnia krystaliczności skrobi. Zaprezentowane w publikacjach 1, 3, 4, 5 i 6 wyniki pomiarów wiskozymetrycznych pozwalają twierdzić, iż zarówno związki wysokocząsteczkowe, jak też związki niskocząsteczkowi istotnie wpływają na charakterystykę kleikowania skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie. Podwyższenie temperatury kleikowania skrobi nastąpiło w efekcie zastąpienia części skrobi ziemniaczanej gumą kasja, a także w wyniku wprowadzenia pektyny wysokometylowanej wraz z sacharozą do systemów skrobi podwójnie modyfikowanych (E 1414 i E 1422). W wyższej temperaturze kleikował również fosforan diskrobiowy (E 1412) w obecności białka ziemniaczanego lub aminokwasów. Z kolei obniżoną wartością omawianego parametru odznaczały się skrobie zbożowe wzbogacone w jony potasu oraz skrobia kukurydziana i acetylowany fosforan diskrobiowy (E 1414) w układach odpowiednio z gumą kasja i z białkiem ziemniaczanym. Z uwagi na to, że jednym z głównych zastosowań skrobi w produktach spożywczych jest nadawanie im odpowiedniej lepkości, istotnym parametrem wyznaczanym z krzywych kleikowania jest lepkość końcowa (FV). Wartość FV kleików skrobi ziemniaczanej i kukurydzianej uległa podwyższeniu wraz ze zwiększającym się w nich stężeniem gumy kasja i jednocześnie malejącym stężeniem skrobi. Podobnie układy skrobi E 1414 i E 1422 z pektyną osiągały kilkakrotnie wyższe lepkości końcowe niż kleiki wyłącznie skrobiowe. Efekt zwiększenia FV stwierdzono także w przypadku skrobi kompleksowanej z jonami potasu. Warto zauważyć, iż pomimo większej koncentracji składników stałych w systemach mieszanych opisywanych w publikacji 3, zachodzące w warunkach testu interakcje skrobia-białko przyczyniły się w większości do uzyskania kleików o niższych wartościach lepkości końcowej. Dodatek kwasu glutaminowego lub lizyny do zawiesin skrobi ziemniaczanej natywnej i modyfikowanych również wpłynął na powstanie kleików wykazujących mniejszą wartość FV niż kleiki bez aminokwasów, przy czym efekt ten mógł wynikać z mniejszej tendencji skrobi do krótkoterminowej retrogradacji. Opisywane w niniejszym osiągnięciu związki wysoko- i niskocząsteczkowe wpłynęły również na modyfikację odpowiedzi reologicznej kleików i żeli skrobiowych. W aspekcie reologii w zakresie dużych odkształceń badane kleiki skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie (Publikacje 3-7) wykazywały cechy płynów nieniutonowskich, rozrzedzanych ścinaniem. Efektem zastąpienia już niewielkiej części skrobi kukurydzianej (0,25-0,75%) gumą kasja w suspensji skrobiowej było zwiększenie wartości lepkości pozornej oraz zmniejszenie stopnia pseudoplastyczności powstałego kleiku, czego nie stwierdzono w odniesieniu do skrobi Strona 32 z 51

34 ziemniaczanej. Podobnie, wprowadzenie pektyny wysokometylowanej wraz z sacharozą do układów skrobi ziemniaczanych modyfikowanych (E 1414 i E 1422) prowadziło do powstania kleików o istotnie większych wartościach lepkości pozornej niż te zarejestrowane w przypadku próbek kontrolnych, lecz przy wyższych stężeniach skrobi bardziej rozrzedzanych ścinaniem. Taki kierunek zmian był również rezultatem traktowania skrobi zbożowych jonami potasu. Odmienną do powyższych odpowiedź reologiczną, objawiającą się obniżonymi wartościami naprężenia ścinającego w zadanym zakresie szybkości ścinania, zarejestrowano w modelowych układach skrobia-białko ziemniaczane oraz skrobia-kwas spożywczy (z wyjątkiem skrobi tapiokowej). Ponadto stwierdzono, że te pierwsze układy były bardziej podatne na rozrzedzanie ścinaniem niż kleiki wyłącznie skrobiowe, a te drugie mniej. Zgodnie z wynikami badań reologicznych w zakresie małych odkształceń uznano, że modelowe układy skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie ze stosowanymi w analizach związkami wysoko- i niskocząsteczkowymi (Publikacje 1, 4, 5 i 7) wykazywały właściwości słabych żeli. Udział gumy kasja, jak również pektyny wysokometylowanej wraz z sacharozą w żelach skrobiowych przyczynił się do zwiększenia wartości modułów zachowawczego (G ) i stratności (G ) w zadanym zakresie częstotliwości kątowej, przy czym w przypadku tego drugiego hydrokoloidu nie odnotowano zmiany udziału cech lepkich i sprężystych we właściwościach lepkosprężystych przejawianych przez badane żele. Z kolei dodatek kwasu cytrynowego lub askorbinowego do układów skrobi ziemniaczanej, kukurydzianej i tapiokowej znalazł odzwierciedlenie w obniżonych wartościach wyznaczanych modułów. Modyfikacja właściwości lepkosprężystych żeli skrobiowych zawierających aminokwasy była determinowana zarówno rodzajem skrobi, jak i rodzajem aminokwasu. Obecność Cys, Glu lub Lys w żelach skrobi ziemniaczanej niemodyfikowanej skutkowała podwyższeniem wartości G i G w porównaniu do żelu kontrolnego, przy czym największe zmiany zaobserwowano w przypadku Glu. Przeciwny kierunek oddziaływania aminokwasów na wartości G stwierdzono w odniesieniu do żeli skrobi modyfikowanych, zwłaszcza fosforanu diskrobiowego (E 1412) oraz acetylowanego adypinianu diskrobiowego (E 1422), zawierających Glu lub Lys. W porównaniu do próbek bez aminokwasów, żele skrobi modyfikowanych zawierających Lys charakteryzowały się mniejszą sprężystością, a większą plastycznością. Zróżnicowanie właściwości lepkosprężystych modelowych układów skrobia-aminokwas przejawiało się również w profilach krzywych pełzania i powrotu oraz w wartościach opisujących je parametrów modelu Burgersa. Odpowiedź żeli skrobi modyfikowanych zawierających Glu lub Lys na przyłożone naprężenie oznaczała, iż w większości żele te ulegały bardziej sprężystemu odkształceniu w porównaniu do próbek wyłącznie skrobiowych. Z kolei obecność Cys w systemach skrobiowych nie zmieniła znacząco podatności powstałych żeli na przyłożone naprężenie. W zakres badań podjętych w ramach publikacji 4-7 wchodziło również wyznaczenie metodami instrumentalnymi parametrów tekstury żeli skrobiowych. Wyniki przeprowadzonego i opisanego w publikacji 4 doświadczenia pozwoliły stwierdzić, iż na kształtowanie cech tekstury Strona 33 z 51

35 żeli miały wpływ efekty synergistyczne oddziaływań skrobia-guma kasja. Mogły one polegać bądź na zwiększeniu tzw. efektywnego stężenia skrobi w układzie, bądź na tworzeniu wiązań wodorowych lub innych wiązań niekowalencyjnych pomiędzy makrocząsteczkami zastosowanych polimerów. Podobne rezultaty badań wskazujące na wzmocnienie struktury żelu skrobiowego w obecności pektyny i sacharozy ujęto w publikacji 5. Dodatkowo wskazano, że modyfikacja cech tekstury żeli skrobiowych zaszła w większym stopniu w przypadku acetylowanego fosforanu diskrobiowego (E 1414). Obecność kwasu cytrynowego lub askorbinowego w zawiesinach skrobi badanych w publikacji 7 wpłynęła na uzyskanie żeli o zmodyfikowanych, w porównaniu do żeli kontrolnych, cechach tekstury. Omawiane zmiany okazały się większe w przypadku kwasu cytrynowego i oznaczały m.in. mniejszą twardość żeli skrobi kukurydzianej i tapiokowej oraz odpowiednio większą i mniejszą ich adhezyjność. Rezultaty badań zamieszczone w publikacji 6 uwidoczniły, że efektem kompleksowania skrobi naturalnych z jonami metali (K lub Mg) było otrzymanie skrobi tworzących żele o większej twardości niż żele skrobi niemodyfikowanych. Wyniki analiz opisanych w publikacji 2 uwidoczniły, że desery ze skrobi ziemniaczanej acetylowanej (E 1420) cechowały się niższymi wartościami lepkości pozornej wyznaczanej w testach kleikowania i płynięcia oraz niższymi wartościami modułów zachowawczego i stratności związanych z lepkosprężystością żeli w porównaniu do deserów sporządzonych ze skrobi ziemniaczanej niemodyfikowanej. Zastąpienie sacharozy glikozydami stewiolowymi w recepturach deserów prowadziło do otrzymania kleików i żeli o istotnie zmodyfikowanej odpowiedzi reologicznej, przy czym kierunek wywołanych zmian zależał od rodzaju zastosowanej skrobi. Zachowanie badanych próbek w teście reologicznym w zakresie dużych odkształceń skłoniło do stwierdzenia, że w zależności od rodzaju skrobi sacharoza może pełnić rolę środka zwiększającego lepkość bądź też czynnika utrudniającego pęcznienie ziaren skrobiowych oraz ograniczającego oddziaływania pomiędzy polimerami skrobiowymi i innymi składnikami deseru. W związku z powyższym nasuwa się wniosek, iż opracowanie receptury deserów mleczno-skrobiowych o obniżonej zawartości sacharozy i pożądanych cechach reologicznych wymaga uwzględnienia złożonego charakteru oddziaływań komponentów układów wieloskładnikowych. Wyniki badań opisanych w pracach składających się na niniejsze osiągnięcie naukowe wskazują, iż obecność składników nieskrobiowych w modelowych systemach skrobiowych wpływa w zróżnicowanym stopniu na kształtowanie ich właściwości fizykochemicznych. Zjawisko to dotyczy nie tylko kleików i żeli skrobi naturalnych różnego pochodzenia botanicznego, ale również skrobi modyfikowanych chemicznie, znajdujących powszechne zastosowanie w technologii żywności. Powyższa obserwacja implikuje stwierdzenie, że interakcje składników żywności o charakterze związków wysoko- lub niskocząsteczkowych nie mogą być pomijane przy doborze określonej skrobi do danego zastosowania w żywności przetworzonej. Wielokierunkowość obserwowanych zmian będących efektem współistnienia skrobi i składników nieskrobiowych Strona 34 z 51

36 w układzie utrudnia przypisanie tym ostatnim jednoznacznej roli w modyfikowaniu charakterystyki przemiany fazowej bądź właściwości reologicznych skrobi. Niemniej poznanie rezultatów wpływu przykładowych związków o wysokiej i o niskiej masie cząsteczkowej na właściwości funkcjonalne wybranych skrobi naturalnych i modyfikowanych chemicznie może być pomocne przy projektowaniu produktów spożywczych na bazie skrobi. Spis literatury Abbas, K. A., Khalil, S. K., Meor Hussin, A. S. (2010). Modified starches and their usages in selected food products: A review study. Journal of Agricultural Science, 2, Abu-Jdayil, B., Mohameed, H. A., Eassa, A. (2004). Rheology of wheat starch-milk-sugar systems: Effect of starch concentration, sugar type and concentration, and milk fat content. Journal of Food Engineering, 64(2), Achayuthakan, P., Suphantharika, M. (2008). Pasting and rheological properties of waxy corn starch as affected by guar gum and xanthan gum. Carbohydrate Polymers, 71(1), Acquarone, V. M., Rao, M. A. (2003). Influence of sucrose on the rheology and granule size of cross-linked waxy maize starch dispersions heated at two temperatures. Carbohydrate Polymers, 51, Ahmad, F. B., Williams, P. A. (1999). Effect of sugars on the thermal and rheology properties of sago starch. Biopolymers, Ahmad, F. B., Williams, P. A. (2000). Effect of sugars on the gelatinisation and rheological properties of sago starch. W P. A. Williams & G. O. Phillips (Red.), Gums and stabilisers in the food industry (ss ). Cambridge: The Royal Society of Chemistry. Ai, Y., Jane, J. L. (2015). Gelatinization and rheological properties of starch. Starch/Stärke, 67(3 4), Ali, T. M., Hasnain, A. (2013). Effect of emulsifiers on complexation and retrogradation characteristics of native and chemically modified White sorghum (Sorghum bicolor) starch. Thermochimica Acta, 552, Bai, Y., Wu, P., Wang, K., Li, C., Li, E., Gilbert, R. G. (2017). Effects of pectin on molecular structural changes in starch during digestion. Food Hydrocolloids, 69, BeMiller, J. N. (2011). Pasting, paste, and gel properties of starch-hydrocolloid combinations. Carbohydrate Polymers, 86(2), Chen, W., Zhou, H., Yang, H., Cui, M. (2015). Effects of charge-carrying amino acids on the gelatinization and retrogradation properties of potato starch. Food Chemistry, 167, Choi, H. M., Yoo, B. (2008). Rheology of mixed systems of sweet potato starch and galactomannans. Starch/Stärke, 60(5), Ciesielski, W., Lii, C. yi, Yen, M. T., Tomasik, P. (2003). Interactions of starch with salts of metals from the transition groups. Carbohydrate Polymers, 51(1), Considine, T., Noisuwan, A., Hemar, Y., Wilkinson, B., Bronlund, J., Kasapis, S. (2011). Rheological investigations of the interactions between starch and milk proteins in model dairy systems: A review. Food Hydrocolloids, 25(8), Eliasson, A. C., Finstad, H., Ljunger, G. (1988). A study of starch lipid interactions for some native and modified maize starches. Starch/Stärke, 40, Evageliou, V., Richardson, R. K., Morris, E. R. (2000). Co-gelation of high methoxy pectin with oxidized starch or potato maltodextrin. Carbohydrate Polymers, 42(3), Strona 35 z 51

37 Fortuna, T., Gałkowska, D., Juszczak, L. (2004). Porównanie właściwości reologicznych wybranych preparatów skrobi modyfikowanej. Acta Sci. Pol. Technologia Alimentaria, 3(1), Funami, T., Kataoka, Y., Omoto, T., Goto, Y., Asai, I., Nishinari, K. (2005). Effects of non-ionic polysaccharides on the gelatinization and retrogradation behavior of wheat starch. Food Hydrocolloids, 19(1), Genovese, D. B., Ye, A., Singh, H. (2010). High methoxyl pectin/apple particles composite gels: Effect of particle size and particle concentration on mechanical properties and gel structure. Journal of Texture Studies, 41(2), Ghosh, A. K., Bandyopadhyay, P. (2012). Polysaccharide-Protein Interactions and Their Relevance in Food Colloids. W D. N. Kurunaratne (Red.), The Complex World of Polysaccharides. IntechOpen. Golachowski, A., Zięba, T., Kapelko-Żeberska, M., Drożdż, W., Gryszkin, A., Grzechac, M. (2015). Current research addressing starch acetylation. Food Chemistry, 176(1), Hirashima, M., Takahashi, R., Nishinari, K. (2005). Effects of adding acids before and after gelatinization on the viscoelasticity of cornstarch pastes. Food Hydrocolloids, 19(5), Ito, A., Hattori, M., Yoshida, T., Takahashi, K. (2006). Contribution of the net charge to the regulatory effects of amino acids and ε-poly(l-lysine) on the gelatinization behavior of potato starch granules. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 70(1), Ito, A., Hattori, M., Yoshida, T., Watanabe, A., Sato, R., Takahashi, K. (2006). Regulatory effect of amino acids on the pasting behavior of potato starch is attributable to its binding to the starch chain. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 54(26), Jamilah, B., Mohamed, A., Abbas, K. A., Abdul Rahman, R., Karim, R., Hashim, D. M. (2009). Protein-starch interaction and their effect on thermal and rheological characteristics of a food system: A review. Journal of Food, Agriculture and Environment, 7(2), Juszczak, L., Oczadły, Z., Gałkowska, D. (2013). Effect of Modified Starches on Rheological Properties of Ketchup. Food and Bioprocess Technology, 6(5), Korma, S. A., Kamal-Alahmad, Niazi, S., Ammar, A.-F., Zaaboul, F., Tao, Z. (2016). Chemically modified starch and utilization in food stuffs. International Journal of Nutrition and Food Sciences, 5(4), Kumar, L., Brennan, M. A., Mason, S. L., Zheng, H., Brennan, C. S. (2017). Rheological, pasting and microstructural studies of dairy protein starch interactions and their application in extrusion-based products: A review. Starch/Stärke, 69(1 2). Kweon, D. K., Choi, J. K., Kim, E. K., Lim, S. T. (2001). Adsorption of divalent metal ions by succinylated and oxidized corn starches. Carbohydrate Polymers, 46(2), Li Jeng Yune, Yeh An I. (2001). Relationships between thermal, rheological characteristics and swelling power for various starches. Journal of Food Engineering, 50(3), Lovegrove, A., Edwards, C. H., De Noni, I., Patel, H., El, S. N., Grassby, T., Shewry, P. R. (2017). Role of polysaccharides in food, digestion, and health. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 57(2), Lu, J., Luo, Z., Xiao, Z. (2012). Effect of lysine and glycine on pasting and rheological properties of maize starch. Food Research International, 49(1), Majzoobi, M., Beparva, P. (2014). Effects of acetic acid and lactic acid on physicochemical characteristics of native and cross-linked wheat starches. Food Chemistry, 147, Majzoobi, M., Beparva, P., Farahnaky, A., Badii, F. (2014). Effects of malic acid and citric acid on the functional properties of native and cross-linked wheat starches. Starch/Stärke, 66(5 6), Strona 36 z 51

38 Miles, M. J., Morris, V. J., Orford, P. D., Ring, S. G. (1985). The roles of amylose and amylopectin in the gelation and retrogradation of starch. Carbohydrate Research, 135(2), Mishra, S., Rai, T. (2006). Morphology and functional properties of corn, potato and tapioca starches. Food Hydrocolloids, 20(5), Mitolo, J. J. (2006). Starch selection and interaction in foods. W A. G. Gaonkar & A. McPherson (Red.), Starch selection and interaction in foods (ss ). Boca Raton, Florida: Taylor&Francis. Morikawa, K., Nishinari, K. (2000). Rheological and DSC studies of gelatinization of chemically modified starch heated at various temperatures. Carbohydrate Polymers, 43(3), Pałasiński, M. (1980). Über die Phosphorsäure der Kartoffelstärke. Starch/Stärke, 32(12), Perry, P. A., Donald, A. M. (2002). The effect of sugars on the gelatinisation of starch. Carbohydrate Polymers, 49, Ptaszek, A., Berski, W., Ptaszek, P., Witczak, T., Repelewicz, U., Grzesik, M. (2009). Viscoelastic properties of waxy maize starch and selected non-starch hydrocolloids gels. Carbohydrate Polymers, 76(4), Rao, M. A. (2007). Rheology of Fluid and Semisolid Foods: Principles and Applications (2nd wyd.). New York: Springer US. Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1131/2011 z dnia 11 listopada 2011 r. zmieniające załącznik II do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 w odniesieniu do glikozydów stewiolowych (Dz.Urz. UE L 295, ). Rozporządzenie Komisji (UE) nr 231/2012 z dnia 9 marca 2012 r. ustanawiające specyfikacje dla dodatków do żywności wymienionych w załącznikach II i III do rozporządzenia (WE) nr 1333/2008 Parlamentu Europejskiego i Rady (Dz.U. UE L 83, 1-295). Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 22 kwietnia 2011 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie dozwolonych substancji dodatkowych (Dz.U. 2011, nr 91, poz. 525, ). Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie dodatków do żywności (Dz.U. UE L 354). Shi, X., BeMiller, J. N. (2002). Effects of food gums on viscosities of starch suspensions during pasting. Carbohydrate Polymers, 50(1), Sikora, M., Tomasik, P., Krystyjan, M. (2010). Characterization of potato starch fractions and their interaction with hydrocolloids. Starch/Stärke, 62(7), Sikorski, Z. E., Staroszczyk, H. (Red.). (2017). Chemia żywności. Tom 1. Główne składniki żywności (1. wyd.). Warszawa: PWN. Singh, J., Kaur, L., McCarthy, O. (2007). Factors influencing the physico-chemical, morphological, thermal and rheological properties of some chemically modified starches for food applications. Food Hydrocolloids, 21(1), Singh, N., Singh, J., Kaur, L., Sodhi, N. S., Gill, B. S. (2003). Morphological, thermal and rheological properties of starches from different botanical sources. Food Chemistry, 81(2), Surówka, K., Maciejaszek, I. (2007). Odziaływania białkowo-polisacharydowe i ich praktyczne wykorzystanie. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 4(53), Śmigielska, H., Lewandowicz, G., Goslar, J., Hoffmann, S. K. (2005). Binding of the trace elements: Cu(II) and Fe(III) to the native and modified nutritive potato starches studied by EPR. Acta Physica Polonica A, 108(2), Tester, R. F., Morrison, W. R. (1990). Swelling and gelatinization of cereal starches. I. Effects of amylopectin, amylose, and lipids. Cereal Chemistry, 67(6), Strona 37 z 51

39 Vamadevan, V., Bertoft, E. (2015). Structure-function relationships of starch components. Starch/Stärke, 67(1 2), Walkowski, A., Lewandowicz, G. (2004). Skrobie modyfikowane - właściwości technologiczne i zakres stosowania. Przemysł Spożywczy, (5), Wan, J., Zhou, G., Luo, S., Wang, R., Liu, C., Zhang, X., Liu, F. (2017). A study of the effect of amino acids on pasting and short-term retrogradation properties of rice starch based on molecular dynamics simulation. Starch/Staerke, 69(9 10). Wang, W., Zhou, H., Yang, H., Cui, M. (2016). Effects of salts on the freeze thaw stability, gel strength and rheological properties of potato starch. Journal of Food Science and Technology, 53(9), Witczak, M., Korus, J., Ziobro, R., Juszczak, L. (2010). The effects of maltodextrins on gluten-free dough and quality of bread. Journal of Food Engineering, 96(2), Zhang, D., Mu, T., Sun, H. (2017). Calorimetric, rheological, and structural properties of potato protein and potato starch composites and gels. Starch/Stärke, 69(7 8). d) Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych Studia magisterskie ukończyłam w 2002 r. na Wydziale Technologii Żywności Akademii Rolniczej im. Hugona Kołłątaja w Krakowie (obecnie Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie) uzyskując tytuł magistra inżyniera technologii żywności. W trakcie studiów odbyłam trzy miesięczne praktyki zawodowe: w Spółdzielni Mleczarskiej JOGSER w Sosnowcu, w zakładzie produkcyjnym firmy Alima-Gerber S.A. w Rzeszowie (obecnie Nestlé Gerber) oraz w Zakładach Przemysłu Cukierniczego Wawel S.A. w Krakowie (obecnie Wawel S.A.). W 2002 r. rozpoczęłam studia doktoranckie w Akademii Rolniczej im. Hugona Kołłątaja w Krakowie, w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności, kierowanej przez prof. dr hab. Teresę Fortunę. W trakcie studiów doktoranckich odbyłam roczne Studium Pedagogiczne, uzyskując w 2004 r. kwalifikacje pedagogiczne do pracy w charakterze nauczyciela akademickiego. W tym czasie byłam wykonawcą w projekcie finansowanym przez Ministerstwo Edukacji Narodowej pt. Właściwości układów skrobi modyfikowanych z wybranymi sacharydami (nr 2P06T 00429, realizacja w latach ). Stopień doktora nauk rolniczych w zakresie technologii żywności i żywienia uzyskałam 11 października 2006 r. na Wydziale Technologii Żywności Akademii Rolniczej im. Hugona Kołłątaja w Krakowie na podstawie rozprawy pt. Właściwości układów skrobi modyfikowanych z wybranymi sacharydami, której promotorem była prof. dr hab. Teresa Fortuna. Z dniem 20 grudnia 2006 r. zostałam zatrudniona na stanowisku asystenta w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności Wydziału Technologii Żywności Akademii Rolniczej im. Hugona Kołłątaja w Krakowie. W 2007 r. odbyłam miesięczny staż produkcyjny w firmie Makarony Polskie S.A. w Rzeszowie, w trakcie którego zapoznałam się z technologią przemysłowej produkcji makaronu, metodami badań laboratoryjnych oraz obowiązującym w zakładzie systemami zapewnienia jakości. Od 1 października 2008 r. pracuję na stanowisku adiunkta w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności Uniwersytetu Rolniczego im. Hugona Kołłątaja w Krakowie. W tym czasie byłam kierownikiem dwóch projektów badawczych: pt. Wykorzystanie preparatów Strona 38 z 51

40 skrobi opornej (RS) do produkcji makaronu o właściwościach prozdrowotnych (nr BM-4700/ WTŻ/2011) oraz pt. Interakcje gumy kasja ze skrobią naturalną różnego pochodzenia botanicznego (nr BM-4720/KAiOJŻ/2012), finansowanych przez Uniwersytet Rolniczy w Krakowie w ramach dotacji celowej MNiSW na prowadzenie badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych, służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich. Ponadto byłam wykonawcą w trzech następujących projektach badawczych finansowanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego lub Narodowe Centrum Nauki: pt. Wpływ zawartości składników nieskrobiowych i sposobu modyfikacji skrobi na właściwości funkcjonalne i generowanie wolnych rodników (nr NN ), pt. Wykorzystanie zintegrowanej analizy sensorycznej i instrumentalnej do modelowania właściwości deserów specjalnego przeznaczenia słodzonych stewią (Stevia Rebaudiana Bert.) (nr NN ), pt. Wpływ podwójnej modyfikacji skrobi o różnej zawartości amylozy na strukturę ziarna skrobiowego, właściwości fizykochemiczne i generowanie wolnych rodników (nr 2013/09/B/NZ9/01781). Obecnie kieruję projektem pt. Badania układów skrobiowych zawierających związki nieskrobiowe, finansowanym przez Uniwersytet Rolniczy w Krakowie w ramach dotacji celowej MNiSW na działalność statutową utrzymanie potencjału badawczego Wydziału Technologii Żywności UR w Krakowie (nr DS-3701/2/ KAiOJŻ/2018, realizacja w latach ). Jestem również wykonawcą prac badawczorozwojowych w projekcie pt. Opracowanie innowacyjnego sposobu eliminacji konserwantów z procesu produkcji wyrobów garmażeryjnych formowanych z nadzieniem z jednoczesnym wydłużeniem ich przydatności do spożycia (MIiR, nr POIR /17, realizacja w latach ). Ukończyłam dwa roczne studia podyplomowe organizowane przez Wydział Technologii Żywności Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie: Analiza instrumentalna w ocenie jakości żywności (2010 r.) oraz Profesjonalny kierownik projektów badawczo-rozwojowych (2011 r.). W latach 2009 i 2018 odbyłam dwa tygodniowe staże naukowe w Katedrze Chemii Analitycznej Uniwersytetu w Pardubicach w Czechach, w ramach odpowiednio programu ERASMUS oraz programu Staff Mobility Supporting Internationalization. W trakcie pobytu w ww. Uniwersytecie zapoznałam się z działalnością naukową pracowników i studentów Wydziału Technologii Chemicznej, przeprowadziłam doświadczenia badawcze w Katedrze Chemii Analitycznej, jak również wygłosiłam referaty w języku angielskim dla tamtejszych studentów i pracowników. Celem mojego pobytu było również nawiązanie współpracy międzyuczelnianej. Działalność naukowa podejmowana przeze mnie w ramach pracy w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności wpisuje się w następujące obszary badawcze: 1. Badania właściwości fizykochemicznych, w tym reologicznych i termicznych, skrobi naturalnych różnego pochodzenia botanicznego oraz skrobi modyfikowanych, z uwzględnieniem wpływu składników nieskrobiowych na cechy funkcjonalne i charakterystykę Strona 39 z 51

41 reologiczną kleików i żeli skrobiowych, jak również ocena jakości produktów spożywczych z udziałem skrobi; 2. Ocena właściwości i możliwości aplikacyjnych maltodekstryn otrzymanych ze skrobi modyfikowanych chemicznie; 3. Badania jakości miodów i innych produktów pszczelich pod kątem składu chemicznego i właściwości przeciwutleniających; 4. Ocena jakości wybranych produktów spożywczych słodzonych glikozydami stewiolowymi w aspekcie właściwości reologicznych i cech sensorycznych; 5. Badania surowców i produktów makaronowych, z uwzględnieniem możliwości wykorzystania niestandardowych surowców oraz dodatków funkcjonalnych w produkcji makaronów; 6. Ocena zagrożenia zdrowia człowieka wynikającego ze spożywania żywności zawierającej wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Ad 1 Od początku mojej pracy w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności włączyłam się czynnie w realizowane w Katedrze prace badawcze dotyczące właściwości fizykochemicznych zarówno skrobi naturalnych różnego pochodzenia botanicznego, jak i skrobi modyfikowanych. Działalność naukowa odbyta w pierwszym etapie mojej pracy pozwoliła mi na scharakteryzowanie handlowych preparatów wybranych skrobi ziemniaczanych modyfikowanych chemicznie (Załącznik 6: II-B10). Wyniki przeprowadzonych analiz wiskozymetrycznych i reologicznych wykazały, że preparaty te cechowały się obniżonymi wartościami lepkości maksymalnej i lepkości końcowej, z wyjątkiem mączki budyniowej (E 1404), w stosunku do wartości tych parametrów wyznaczonych dla naturalnej skrobi ziemniaczanej. Ponadto badane skrobie modyfikowane odznaczały się większą odpornością na działanie sił ścinających oraz zwiększoną stabilnością reologiczną. Kolejne badania przeprowadzono w celu oceny wybranych właściwości fizykochemicznych modyfikowanych chemicznie skrobi z kukurydzy woskowej (Załącznik 6: II-B5). Stwierdzono, że żele tych skrobi charakteryzowały się bardzo dobrą stabilnością podczas przechowywania chłodniczego oraz odpornością na ogrzewanie. Dodatkowo wysnuto wniosek o istnieniu interakcji w układach skrobi typu E 1422 i E 1442, prowadzących do powstania struktury kleiku bardziej odpornej na ścinanie. Ogólna charakterystyka skrobi modyfikowanych została również opisana w jednym z artykułów popularnonaukowych, których wykaz znajduje się w Załączniku 6: III-I. Zakres podjętej przeze mnie działalności naukowej związany był również z tematyką mojej pracy doktorskiej, której celem było zbadanie właściwości fizykochemicznych oraz sensorycznych modelowych układów skrobi modyfikowanych ziemniaczanych: skrobi utlenionej (E 1404), fosforanu diskrobiowego (E 1412) oraz acetylowanego adypinianu diskrobiowego (E 1422), z wybranymi sacharydami. W pracy skoncentrowano się na analizie porównawczej wpływu glukozy, fruktozy, sacharozy oraz laktozy na charakterystykę termiczną i reologiczną Strona 40 z 51

42 handlowych preparatów skrobiowych. W rezultacie przeprowadzonych badań stwierdzono, że obecność ww. sacharydów w kleikach skrobiowych wpłynęła na podwyższenie temperatury początku kleikowania (T o ) oraz temperatury w maksimum piku (T p ) przemiany fazowej oraz na podwyższenie wartości entalpii kleikowania (ΔH). Wielkość efektu oddziaływania sacharydu na termodynamiczną charakterystykę kleikowania skrobi uzależniona była zarówno od rodzaju preparatu skrobiowego, jak i rodzaju cukru. Kleiki skrobiowe z sacharozą charakteryzowały się wyższymi wartościami lepkości pozornej w zadanym zakresie szybkości ścinania w porównaniu do kleików niezawierających dodatku cukru. Z kolei obecność glukozy, fruktozy i laktozy spowodowała obniżenie wartości lepkości pozornej kleików skrobi utlenionej oraz fosforanu diskrobiowego. Ponadto ustalono, że obecność sacharydów, a zwłaszcza fruktozy i laktozy, wpłynęła na zwiększenie udziału cech lepkich we właściwościach lepkosprężystych układów. Żele skrobi modyfikowanych z sacharydami charakteryzowały się również obniżonymi wartościami parametrów tekstury wyznaczanymi metodą instrumentalną. Wyniki badań przeprowadzonych w ramach pracy doktorskiej zostały opublikowane w czasopismach o zasięgu krajowym (Załącznik 6: II-B6, II-B7, II-B8, II-B9). W latach brałam udział w realizacji projektu badawczego pt. Wpływ zawartości składników nieskrobiowych i sposobu modyfikacji skrobi na właściwości funkcjonalne i generowanie wolnych rodników (nr NN ). Celem podjętych badań była ocena wpływu kilku sposobów modyfikacji chemicznej oraz obecności składników nieskrobiowych, w tym jonów wybranych metali (K, Mg, Fe(II)), na charakterystykę fizykochemiczną, termiczną i reologiczną skrobi różnego pochodzenia botanicznego. Wyniki badań przeprowadzonych w ramach niniejszego projektu wykazały między innymi, iż kompleksowanie skrobi kukurydzianej utlenionej z jonami potasu skutkowało relatywnie największymi zmianami zarówno w rozkładzie mas cząsteczkowych, jak i lepkości granicznej tej skrobi, a także w lepkości pozornej jej kleików. Wprowadzenie jonów metali do struktury skrobi wpłynęło również na jej zdolność wiązania wody oraz rozpuszczalność w wodzie. Jedynie modyfikacja solami żelaza(ii) skutkowała zmianą wartości parametrów barwy wyznaczanych metodą instrumentalną (Załącznik 6: II-A15). Wyniki badań dotyczących oceny wpływu traktowania skrobi zbożowych jonami potasu i magnezu na charakterystykę termiczną i reologiczną skrobi oraz na cechy tekstury żeli skrobiowych omówiono w niniejszym Autoreferacie, w części stanowiącej osiągnięcie naukowe (Załącznik 6: I-B7). Efektem prac przeprowadzonych w ramach omawianego projektu są również publikacje konferencyjne, głównie te indeksowane przez Web of Science (Załącznik 6: II-D16, II-D17, II-D20, II-D21, II-E11). W dalszej części badań koncentrujących się na właściwościach funkcjonalnych skrobi naturalnych uwzględniono charakterystykę termiczną i reologiczną skrobi izolowanych z następujących surowców: dziewięciu odmian jęczmienia browarnego pochodzących z polskich jednostek hodowli roślin (Załącznik 6: II-A13), różnych odmian pszenicy orkisz (Załącznik 6: Strona 41 z 51

43 II-C1) i pszenicy zwyczajnej (Załącznik 6: II-D14, II-D18) oraz nowych odmian polskich ziemniaków (Załącznik 6: II-A19). Zainteresowanie tematyką wpływu zróżnicowanych składników żywności na omawiane właściwości skrobi w kleikach i żelach znalazło odzwierciedlenie nie tylko w publikacjach składających się na osiągnięcie naukowe (Załącznik 6: I-B1-B7), ale również w recenzowanych i indeksowanych przez Web of Science materiałach z konferencji międzynarodowych oraz w innych publikacjach (Załącznik 6: II-C2, II-D2, II-D7, II-D11, II-D12, II-D19, II-E8). Opisane w nich badania dotyczyły m.in. wpływu maltodekstryn ziemniaczanych o różnym stopniu scukrzenia (DE: 10,5, 18,4 i 26,5), dodanych na trzech poziomach stężeń (1, 2, 3 g/100 g), na niektóre właściwości reologiczne 5% (m/m) dyspersji skrobi ziemniaczanej (Załącznik 6: II-C2). Wyniki analiz uwidoczniły, iż najsilniejszy wpływ modyfikujący omawiane właściwości kleiku i żelu skrobiowego wykazała maltodekstryna średnioscukrzona. Zmiany te przejawiały się w znacznej redukcji lepkości pozornej wyznaczanej w testach kleikowania i płynięcia oraz w zmniejszeniu wartości modułów zachowawczego i stratności charakteryzujących lepkosprężystość żeli. Obecność wysoko- lub niskoscukrzonej maltodekstryny w badanych układach w znacznie mniejszym stopniu oddziaływała na zachowanie się skrobi w warunkach prowadzonych testów. Moje uczestnictwo w projekcie badawczym pt. Wpływ podwójnej modyfikacji skrobi o różnej zawartości amylozy na strukturę ziarna skrobiowego, właściwości fizykochemiczne i generowanie wolnych rodników (nr 2013/09/B/NZ9/01781) zaowocowało wydaniem kilku prac o zasięgu krajowym i międzynarodowym. W jednej z nich (Załącznik 6: II-B3) scharakteryzowano wybrane właściwości fizykochemiczne skrobi ziemniaczanej utlenionej w różnym stopniu przy użyciu chloranu(i) sodu. Zawartość grup karboksylowych i karbonylowych w skrobiach wynosiła odpowiednio 0,03-0,95% oraz 0,02-0,12% i była tym większa, im większa była ilość zastosowanego czynnika modyfikującego. Wraz ze zwiększeniem stopnia utlenienia skrobi malały zarówno temperatury początku, maksimum i końca kleikowania wyznaczane techniką DSC, jak i temperatura kleikowania określana metodą wiskozymetryczną. Zmianom tym towarzyszyło obniżenie lepkości pozornej kleików mierzonej w teście kleikowania i płynięcia. W kolejnych badaniach analizowano wpływ zawartości amylozy oraz stopnia utlenienia skrobi kukurydzianej (Załącznik 6: II-A3) oraz ziemniaczanej (Załącznik 6: II-A4) (odmian zwyczajnych i woskowych) na ich podatność na modyfikację w drodze acetylacji, jak również na strukturę ziaren skrobiowych i zdolność generowania wolnych rodników po traktowaniu promieniowaniem UV. Wyniki przeprowadzonych doświadczeń pozwoliły sądzić, iż efektywność acetylacji skrobi determinowana była zarówno jej pochodzeniem botanicznym, jak i stopniem utlenienia, przy czym w przypadku skrobi odmian zwyczajnych najmniej grup acetylowych zostało wbudowanych do skrobi najmocniej utlenionych, a w przypadku skrobi odmian woskowych do najsłabiej utlenionych. Podwójna modyfikacja omawianych skrobi prowadziła do zmian ich średnich liczbowo i masowo mas cząsteczkowych oraz powierzchni właściwej. Struktura skrobi Strona 42 z 51

44 ziemniaczanej zwyczajnej utlenionej na trzecim stopniu uległa w znacznym stopniu zniszczeniu w procesie acetylacji, co w konsekwencji sprzyjało powstawaniu wolnych rodników. Ilość generowanych w skrobi kukurydzianej wolnych rodników węglowych uzależniona była od odmiany skrobi i typu modyfikacji. Stwierdzono też, że estryfikowanie każdej ze skrobi utlenionych prowadziło do obniżenia wartości entalpii kleikowania wyznaczanej techniką DSC. Charakterystyka reologiczna oraz podatność na hydrolizę enzymatyczną skrobi podwójnie modyfikowanych będących przedmiotem badań w ww. projekcie zostały opisane w recenzowanych publikacjach konferencyjnych oraz w innych pracach (Załącznik 6: II-D4, II-D8, II-D9, II-E2, II-E3). Wiedzę i doświadczenie zdobyte podczas realizacji prac związanych z charakterystyką reologiczną kleików i żeli skrobiowych wykorzystałam również w badaniach dotyczących właściwości reologicznych żywności. W pierwszej pracy z tego cyklu (Załącznik 6: II-A22) analizowano, jak zawartość ekstraktu oraz temperatura (10-60 C) wpływają na lepkość handlowego koncentratu soku z aronii. W tym celu, na podstawie równania funkcji potęgowej i wykładniczej oraz modelu Arrheniusa, opracowano czteroparametrowe modele pozwalające na oszacowanie równoczesnego wpływu powyższych czynników na lepkość dynamiczną soku. Kolejna praca związana była z oceną właściwości reologicznych, w tym lepkosprężystych, miodów wrzosowych (Załącznik 6: II-A20). Ustalono, że miody te wykazują cechy płynów nieniutonowskich, rozrzedzanych ścinaniem, z tendencją do granicy płynięcia, a także przejawiają zjawisko tiksotropii. Wartości parametrów modelu Herschel-Bulkleya opisującego krzywe płynięcia były zależne od zawartości wody w miodzie oraz od temperatury pomiaru. Wyznaczone spektra mechaniczne uwidoczniły, że wartości modułu stratności przeważały nad wartościami modułu zachowawczego w całym zakresie częstotliwości kątowej. Dane te, wraz z istotną zależnością lepkości zespolonej od częstotliwości kątowej, potwierdziły nieniutonowskie i lepkosprężyste zachowanie miodów wrzosowych. W dalszej kolejności współprowadziłam badania mające na celu scharakteryzowanie właściwości reologicznych żeli skrobiowych będących komponentami produktów typu owoce w żelu (Załącznik II-A18). Praca została zrealizowana w ramach współpracy z firmą Prospona Sp. z o.o. w Nowym Sączu. Przedmiotem badań było osiem produktów wytworzonych na bazie skrobi kukurydzianej woskowej i tapiokowej modyfikowanych chemicznie (E 1422 i E 1442), użytych w różnych kombinacjach. Odpowiedź reologiczna próbek w teście w zakresie dużych odkształceń wskazała, że miały one cechy płynów nieniutoniowskich, rozrzedzanych ścinaniem. Zdolność do odbudowy struktury żelu po działaniu niszczącym sił ścinających przekraczała 55%, lecz jej wielkość była uzależniona od pochodzenia botanicznego zastosowanej skrobi. Żele na bazie skrobi kukurydzianej woskowej cechowały się bardzo dobrą wytrzymałością cieplną i stabilnością reologiczną. Wyniki pomiarów reologicznych oscylacyjnych pozwoliły zakwalifikować omawiane próbki do słabych żeli. Na podstawie rezultatów przeprowadzonych pomiarów podzielono badane żele na dwie grupy: żeli mało lepkich, mających tzw. luźną konsystencję, oraz żeli o wysokiej lepkości i tzw. Strona 43 z 51

45 krótkiej teksturze. W omawiany obszar badań wpisuje się również publikacja, w której opisano wpływ rodzaju skrobi modyfikowanej na właściwości reologiczne ketchupu (Załącznik 6: II-A17). Wybrano handlowe preparaty skrobi modyfikowanych chemicznie (E 1422, E 1442) oraz fizycznie, będących skrobiami różnego pochodzenia botanicznego, z których udziałem wytwarzano ketchup. Określono, że próbki wykazywały przepływ nieniutonowski, rozrzedzany ścinaniem, z tendencją do granicy płynięcia. Stwierdzono przy tym, iż wartości parametrów modeli opisujących krzywe płynięcia ketchupów istotnie korelowały z wartościami konsystencji Bostwicka. Wykreślone spektra mechaniczne próbek wskazywały na cechy słabych żeli. Dodatkowo zaobserwowano, że próbki ketchupu charakteryzowały się zróżnicowaną wrażliwością na zmiany temperatury. Przeprowadzone w niniejszej pracy badania obejmowały także analizę wielkości cząstek. W jej wyniku ustalono, że ketchupy wytwarzane z różnymi substancjami zagęszczającymi cechowały się bimodalnym rozkładem wielkości cząstek: położenie pierwszego pik związane było z wielkością spęczniałych ziaren skrobiowych, a o drugim decydowała wielkość cząstek pochodzących z pulpy pomidorowej. Ad 2 W latach wspólnie z dr inż. Karoliną Pycia i z prof. dr hab. Lesławem Juszczakiem brałam udział w opracowaniu wyników badań i przygotowaniu publikacji będących wynikiem realizacji rozprawy doktorskiej pt. Maltodekstryny na bazie skrobi modyfikowanych chemicznie otrzymywanie, właściwości i możliwości aplikacyjne oraz prac ujętych w projekcie badawczym, finansowanym ze środków NCN (nr 2013/09/N/NZ9/01604). Celem badań było wytworzenie maltodekstryn ze skrobi modyfikowanych chemicznie, a następnie ich scharakteryzowanie pod względem właściwości fizykochemicznych, reologicznych oraz funkcjonalnych. W pierwszym etapie badań określono, że rodzaj modyfikacji chemicznej skrobi (sieciowanie i/lub stabilizowanie) miał istotny wpływ na podatność skrobi na działanie -amylazy, której użyto do produkcji hydrolizatów. Najbardziej podatnymi na enzymatyczną depolimeryzację były skrobie E 1412 oraz E Ze względu na zróżnicowanie skrobi w podatności na hydrolizę enzymatyczną zastosowano różne czasy działania enzymu w celu uzyskania preparatów o założonych wartościach równoważnika glukozowego (DE: 6, 11, 16). Stwierdzono, że stopień scukrzenia maltodekstryn determinował podstawowe parametry charakteryzujące otrzymane hydrolizaty, tj. stopień polimeryzacji, masy cząsteczkowe oraz spektrum oligosacharydowe (Załącznik 6: II-A7). Ustalono, że w miarę zwiększania wartości DE malała wartość lepkości granicznej, a zwiększała się wartość stężenia granicznego, przy czym nie wykazano istotnego wpływu rodzaju modyfikacji chemicznej skrobi na wartości tych parametrów. Lepkość dynamiczna roztworów maltodekstryn malała w miarę wzrostu wartości DE oraz temperatury, a wzrastała wraz ze stężeniem (10-70%). Wszystkie badane maltodekstryny miały właściwości powierzchniowo czynne w układzie wodapowietrze, tym silniejsze, im większa była wartość DE. Spośród analizowanych hydrolizatów największą aktywność powierzchniową wykazywały maltodekstryny ze skrobi E 1422, E 1414 oraz Strona 44 z 51

46 E 1420 (Załącznik 6: II-A9). Kolejne prace związane były z oceną stabilności i właściwości reologicznych piany z albuminy jaja kurzego z udziałem omawianych hydrolizatów. Stwierdzono, że niskoscukrzone maltodekstryny mogą pełnić rolę środka stabilizującego piany spożywcze. Spośród porównywanych produktów najlepsze właściwości stabilizujące wykazywały maltodekstryny otrzymane ze skrobi E W aspekcie właściwości lepkosprężystych wszystkie piany zachowywały się jak słabe żele, a ich podatność na odkształcenia była determinowana rodzajem zastosowanej maltodekstryny, jej wartością DE oraz stężeniem (Załącznik 6: II-A6, II-A10). Ad 3 W ramach pracy zespołowej w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności podjęłam współpracę z pracownikami zajmującymi się badaniami jakości miodów i innych produktów pszczelich. Efektem tej współpracy było kilka publikacji w czasopismach z listy JCR (Journal Citation Reports) oraz jedna publikacja spoza tej listy. Przeprowadzono badania, których celem było scharakteryzowanie siedmiu odmian polskich miodów pod względem profilu związków fenolowych oraz aktywności przeciwutleniającej (Załącznik 6: II-A21). W badaniach tych potwierdzono zróżnicowaną całkowitą zawartość flawonoidów oraz kwasów fenolowych w analizowanych miodach. Miód gryczany, najbogatszy w kwasy fenolowe, wykazywał największą aktywność przeciwutleniającą, a miód rzepakowy najmniejszą. Wyznaczony profil chromatograficzny uwidocznił, iż dominującymi kwasami fenolowymi były kwasy p-kumarowy i galusowy, a wśród flawonoidów dominowała naringenina. W kolejnej pracy przedmiotem badań był propolis pochodzący z różnych regionów Polski (Załącznik 6: II-A12). Stwierdzono zróżnicowanie analizowanych materiałów pod względem całkowitej zawartości kwasów fenolowych oraz flawonoidów. Dodatkowo podano, że spośród kwasów fenolowych zawartych w próbkach najwięcej było kwasu p-kumarowego oraz ferulowego, natomiast spośród flawonoidów chryzyny, galanginy oraz naryngeniny. W następnych badaniach podjęto próbę oceny wpływu wzbogacania miodu wielkokwiatowego produktami pszczelimi propolisem, mleczkiem, pierzgą oraz pyłkiem na jego aktywność przeciwutleniającą (Załącznik 6: II-A11). Ustalono, że wzbogacenie miodu powyższymi produktami, z wyjątkiem mleczka pszczelego, skutkowało znacznym zwiększeniem w nim zawartości kwasów fenolowych i flawonoidów, jak również wzmocnieniem aktywności przeciwrodnikowej i mocy redukcyjnej, z największym efektem wykazywanym przez pierzgę. Badania podjęte w najnowszej pracy z tego cyklu stanowiły kontynuację wyżej omówionego zagadnienia, przy czym skupiono się w nich na wybranych parametrach jakościowych i składzie mineralnym miodów (Załącznik 6: II-A1). Stwierdzono, że wzbogacenie miodu produktami pszczelimi, szczególnie pyłkiem lub pierzgą, prowadziło do istotnego zwiększenia ilości substancji stałych, podwyższenia kwasowości oraz zwiększenia przewodności właściwej. Miody z wymienionymi wyżej dodatkami charakteryzowały się istotnie większą zawartością K, Ca, Mg, Fe, Zn i Mn. W omawianą tematykę wpisują się Strona 45 z 51

47 również badania mające na celu ocenę jakości handlowej miodów w aspekcie spełniania odpowiednich wymogów prawnych (Załącznik 6: II-C4). Ad 4 W latach brałam udział jako wykonawca w realizacji projektu badawczego pt. Wykorzystanie zintegrowanej analizy sensorycznej i instrumentalnej do modelowania właściwości deserów specjalnego przeznaczenia słodzonych stewią (Stevia Rebaudiana Bert.) (nr NN ). Celem niniejszego projektu była ocena możliwości użycia glikozydów stewiolowych (E 960), jako nowej alternatywnej i naturalnej substancji intensywnie słodzącej, w produkcji żywności o obniżonej zawartości cukru. Przedmiotem badań były sosy kakaowe i owocowe, nadzienia do ciast oraz desery żelatynowe lub skrobiowe. W pracy dotyczącej sosów kakaowych (Załącznik 6: II-C6) stwierdzono, że ze wzrostem udziału glikozydów stewiolowych malała intensywność odczucia słodkości produktu, natomiast wrażenie posmaku metalicznego lub lukrecjowego ulegało zintensyfikowaniu. Zastosowanie inuliny lub polidekstrozy w roli substancji wypełniającej miało istotny wpływ na odczucie smaku słodkiego oraz na modyfikację cech tekstury ocenianych sosów. Podobny do omówionego wyżej wpływ zastąpienia sacharozy glikozydami stewiolowymi i inuliną na charakterystykę sensoryczną produktów zaobserwowano w przypadku nadzień do ciast. Zastosowane zmiany recepturowe spowodowały zwiększenie odczucia lepkości, spójności i adhezyjności oraz osłabienie percepcji ciągliwości i rozpływania w ustach powyższych produktów. Dodatkowo wykazano, że wraz ze wzrostem udziału inuliny w recepturze wzrastały wartości granicy płynięcia oraz lepkości plastycznej Cassona, a badane nadzienia charakteryzowały się coraz większą tiksotropią. Analiza właściwości reologicznych sosów truskawkowych była celem kolejnych badań, których wyniki zaprezentowano na konferencji zagranicznej (Załącznik 6: II-E6). Stwierdzono, że próbką najbardziej zbliżoną do próbki sosu słodzonego wyłącznie sacharozą w aspekcie odpowiedzi reologicznej na przyłożone siły ścinające była próbka, w której 60% sacharozy zastąpiono glikozydami stewiolowymi. Prace realizowane w ramach omawianego grantu obejmowały również analizę sensoryczną deserów na bazie żelatyny, z uwzględnieniem walorów smakowych i tekstury (Załącznik 6: II-C5). Zasadniczo intensywność słodkości galaretek zawierających E 960 była nieco mniejsza od intensywności słodkości porównywanych z nimi galaretek z sorbitolem. Osłabienie odbieranego wrażenia słodkości miało miejsce w przypadku deserów, w których 80% lub 100% ilości sacharozy zastąpiono glikozydami stewiolowymi. Zwiększeniu udziału tych ostatnich towarzyszyło również nasilenie posmaku metalicznego. Cechy tekstury galaretek oceniane sensorycznie nie uległy zmianom wskutek modyfikacji receptur. Jak wykazano w kolejnej pracy (Załącznik 6: II-E5) zastąpienie % sacharozy glikozydami stewiolowymi w recepturze galaretek skutkowało otrzymaniem deserów w większości mniej twardych i bardziej spójnych oraz charakteryzujących się mniejszymi wartościami pracy ściskania i naprężenia niszczącego. Na podstawie wyników innych badań stwierdzono istotne znaczenie obecności substancji Strona 46 z 51

48 wypełniających, tj. inuliny lub polidekstrozy, w modyfikacji właściwości mechanicznych galaretek (Załącznik 6: II-E4, II-E7). W dalszych pracach podjętych w ramach omawianego projektu materiał badany stanowiły desery typu kisiel lub budyń sporządzone na bazie skrobi naturalnej lub modyfikowanej chemicznie. Wyniki badań uwidoczniły, iż zmniejszenie zawartości sacharozy w recepturach deserów skutkowało otrzymaniem produktów o mniej pożądanych właściwościach funkcjonalnych, w tym teksturalnych i reologicznych, oraz sensorycznych. W przypadku deserów na bazie skrobi i mleka konieczne było zastosowanie dodatku substancji wypełniającej (inuliny lub polidekstrozy), wpływającej na poprawę wspomnianych właściwości analizowanych deserów. Zaobserwowano, że obecność substancji intensywnie słodzącej zastępującej % sacharozy w deserach prowadziła do zmian wartości charakterystycznych lepkości wyznaczanych podczas kleikowania skrobi. W przypadku kisieli zmiany te oznaczały obniżenie wartości lepkości maksymalnej oraz lepkości końcowej (Załącznik 6: II-B2). Wykazano też, że temperatura kleikowania skrobi w budyniach z inuliną ulegała podwyższeniu wraz ze wzrostem udziału glikozydów stewiolowych, natomiast w układach bez inuliny zależność ta była odwrotna. Produkty typu budyń powstałe ze skrobi E 1404 odznaczały się większą lepkością i stabilnością reologiczną niż te otrzymane ze skrobi E 1420 lub skrobi niemodyfikowanej (Załącznik 6: II-D3). Jak wykazały rezultaty analizy sensorycznej, inulina skutecznie niwelowała wyczuwalną kwaśność deserów, w których % sacharozy zastąpiono glikozydami stewiolowymi, natomiast nie stanowiła dobrej substancji maskującej posmak metaliczny. W podsumowaniu rezultatów badań realizowanych w ramach omawianego projektu stwierdzono m.in., że istnieje możliwość częściowego zastąpienia sacharozy glikozydami stewiolowymi w produkcji deserów mlecznych. Substytucja 33% sacharozy (a nawet 66% w przypadku budyni zawierających polidekstrozę) umożliwia uzyskanie deserów o porównywalnych do deserów standardowych właściwościach teksturalnych i sensorycznych, a przy tym o zredukowanej wartości energetycznej. Ad 5 Zapoczątkowana przeze mnie w 2007 r. współpraca z firmą Makarony Polskie S.A. zaowocowała kilkoma pracami dotyczącymi surowców i produktów makaronowych (Załącznik 6: II-B4, II-D1, II-D3, II-E19) oraz promotorstwem prac magisterskich, o których mowa w Załączniku 6: III-E1. W pierwszej z podjętych prac (Załącznik 6: II-E19) oceniono możliwość zastosowania tzw. kruszki makaronowej (zmielonego w odpowiednim stopniu makaronu z mąki pszennej) do wyrobu makaronu z mąki z pszenicy zwyczajnej. Rezultaty przeprowadzonych badań pozwoliły stwierdzić, iż w przypadku zastąpienia 3, 5 lub 10% mąki bazowej kruszką makaronową można uzyskać wyrób o odpowiednich cechach kulinarnych i sensorycznych oraz o zachowanej wartości odżywczej. Następnie porównano pod względem jakości wybrane makarony dostępne na polskim rynku, produkowane technologią wytłaczania, w formie świderków (Załącznik 6: II-B4). Wyniki oznaczeń składu chemicznego pozwoliły na wskazanie jednego produktu, który wyróżniał się spośród pozostałych wysoką zawartością białka i tłuszczu. W przypadku większości Strona 47 z 51

49 makaronów wyznaczony minimalny czas gotowania był około dwukrotnie dłuższy niż czas gotowania zalecany przez producenta. Jakość sensoryczną badanych wyrobów oceniono na notę bardzo dobrą i notę dobrą. Celem kolejnej pracy (Załącznik 6: II-D3) było zbadanie wpływu częściowego zastąpienia w recepturze ciasta makaronowego mąki orkiszowej mąkami z innych dawnych odmian pszenicy oraz mąką z komosy ryżowej na cechy fizykochemiczne i sensoryczne wytworzonego makaronu. Wskazano, że makaron orkiszowy wytworzony z mieszanki surowców mącznych zawierającej po 10% mąki z płaskurki, samopszy i komosy ryżowej, z uwagi na odpowiednie cechy kulinarne i pożądane właściwości sensoryczne, mógłby stanowić interesującą propozycję nowego produktu na rynku. Kontynuacją powyższych badań były analizy mające na celu określenie wpływu udziału mąki orkiszowej w recepturze ciasta makaronowego na przebieg procesu jego odwadniania oraz dokonanie matematycznego opisu tego zjawiska (Załącznik 6: II-D1). Wyznaczone izotermy desorpcji próbek ciasta miały przebieg sigmoidalny, charakterystyczny dla produktów bogatych w białko i skrobię. Spośród badanych produktów najłatwiej dehydratacji ulegał ten z 50% udziałem mąki orkiszowej. Zawartość wody w monowarstwie wyznaczona z modeli BET i GAB we wszystkich próbkach wynosiła poniżej 0.1 g wody na 1 g suchej masy. Zainteresowanie tematyką wytwarzania i jakości produktów makaronowych znalazło również odzwierciedlenie w kierowanym przeze mnie w 2011 r. projekcie pt. Wykorzystanie preparatów skrobi opornej (RS) do produkcji makaronu o właściwościach prozdrowotnych (nr BM-4700/ WTŻ/2011). Jego celem była ocena możliwości wzbogacenia makaronu z mąki pszennej preparatem skrobi opornej (RS, ang. resistant starch) typu II jako składnikiem mogącym wpłynąć na zwiększenie zawartości błonnika pokarmowego. Zadaniem postawionym w badaniach było opracowanie receptury ciasta makaronowego z udziałem RS pozwalającego na otrzymanie makaronu o optymalnych parametrach jakościowych i pożądanych cechach sensorycznych. Uwzględniając wyniki przeprowadzonych badań wskazano, że postawione wyżej warunki spełnia receptura uwzględniająca pięcio- lub dziesięcioprocentowy udział preparatu skrobi opornej RSB w masie surowców mącznych. Rezultaty badań tekstury ciasta makaronowego oraz analiz termicznych i wiskozymetrycznych omawianych makaronów zostały opracowane w formie indeksowanej przez Web of Science publikacji w recenzowanych materiałach z konferencji międzynarodowej (Załącznik 6: II-D15). Ad 6 W latach pełniąc funkcję promotora pomocniczego brałam udział w opracowaniu wyników badań oraz w przygotowaniu publikacji stanowiących podstawę rozprawy doktorskiej Pani dr inż. Alicji Zachary pt. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne jako rzeczywiste zagrożenie występujące w środkach spożywczych, której promotorem był prof. dr hab. Lesław Juszczak. Publiczna obrona rozprawy odbyła się przed Radą Wydziału Technologii Żywności UR w Krakowie w dniu r. Również decyzją Rady rozprawa ta została wyróżniona. Strona 48 z 51

50 W niniejszych publikacjach omówiono zagadnienia związane z powstawaniem i właściwościami wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) oraz wynikającym z ich obecności w żywności zagrożeniem dla zdrowia w świetle obowiązujących przepisów prawnych (Załącznik 6: II-A2, II-A5, II-A8, II-B1). Przedmiotem badań były oleje roślinne, wędzone przetwory mięsne i rybne, produkty zbożowe oraz susze i napary herbaciane. W tych grupach środków spożywczych wykonano oznaczenia zawartości benzo(a)pirenu (BaP), benz(a)antracenu (BaA), chryzenu (Chr) oraz benzo(b)fluorantenu (BbFA) uprzednio zwalidowanymi metodami badawczymi, a następnie dokonano porównania uzyskanych wyników z najwyższymi dopuszczalnymi poziomami (NDP) wskazanymi w rozporządzeniach Komisji (UE) (nr 835/2011; nr 1327/2014, nr 2015/1125, nr 2015/1933). Jakościowe i ilościowe oznaczenie WWA wykonano techniką chromatografii cieczowej z detekcją fluorymetryczną (HPLC-FLD). Wyniki przeprowadzonych analiz pozwoliły twierdzić, iż poziomy zawartości badanych poliarenów w tłuszczach roślinnych (Załącznik 6: II-A8) oraz wędzonych przetworach mięsnych i drobiowych, z wyjątkiem jednej próbki kiełbasy wędzonej w sposób tradycyjny (Załącznik 6: II-A5), nie przekroczyły wartości NDP wyszczególnionych w obowiązujących przepisach UE. Próby pobrane z wyrobów tradycyjnie wędzonych odznaczały się istotnie wyższym poziomem zanieczyszczenia WWA w porównaniu z wyrobami wędzonymi metodami przemysłowymi lub z dodatkiem aromatów dymu wędzarniczego. Najwyższe zawartości BaP (4,83 µg/kg) oraz sumy czterech WWA (73,01 µg/kg) oznaczono w konserwie z wędzonego szprota w oleju (Załącznik 6: II-A5). We wszystkich próbkach produktów zbożowych zawartości BaP oraz sumy czterech WWA nie przekroczyły 1 µg/kg, tj. ilości stanowiącej NDP w produktach przeznaczonych dla niemowląt i małych dzieci (Załącznik 6: II-B1). Stwierdzono bardzo duże zróżnicowanie analizowanych suszy herbat pod względem zawartości każdego z oznaczanych związków. Przeniesienie poliarenów z suszów do naparów herbacianych wynosiło od 0,48% do 1,72% (Załącznik 6: II-A2). Bezpośrednie nawiązanie do wyżej wymienionych publikacji stanowi również praca dotycząca zanieczyszczenia wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi wybranych przypraw i ziół dostępnych na polskim rynku, prezentowana na zagranicznej konferencji naukowej (Załącznik 6: II-E1). Wskazano w niej, iż zawartość BaP oraz sumy czterech WWA w tych produktach nie przekraczała najwyższego dopuszczalnego poziomu określonego we właściwych przepisach prawnych. W związku z pracą w Katedrze Analizy i Oceny Jakości Żywności nieodłącznym aspektem mojej działalności naukowo-badawczej prowadzonej we współpracy z pracownikami Katedry są również badania różnorodnych produktów spożywczych. Dotyczą one oceny jakości żywności pod względem parametrów fizykochemicznych i sensorycznych, a prowadzone są metodami analizy chemicznej i fizycznej, a także instrumentalnej czy sensorycznej. Efektem podejmowanych prac jest szereg publikacji, innych niż omawiane wyżej, powstałych na przestrzeni kilkunastu lat. Obejmują one m.in. publikacje wydane przez czasopisma o zasięgu krajowym Strona 49 z 51

51 i zagranicznym oraz materiały konferencyjne indeksowane przez Web of Science (Załącznik 6: II-A14, II-A16, II-C3, II-C7, II-C8, II-C9, II-D5, II-D6, II-D10). e) Podsumowanie dorobku naukowego Szczegółowy wykaz opublikowanych prac naukowych zawarto w Załączniku 6. Przedstawiony w nim dorobek naukowy obejmuje 166 pozycji, w tym: 7 publikacji naukowych wchodzących w skład osiągnięcia naukowego, 41 publikacji naukowych niewchodzących w skład osiągnięcia naukowego, w tym 22 w czasopismach z Impact Factor, 21 publikacji w recenzowanych materiałach z konferencji międzynarodowych indeksowanych przez Web of Science, 20 publikacji w recenzowanych materiałach z konferencji międzynarodowych innych niż wyżej wymienione, 6 publikacji popularnonaukowych, 71 komunikatów naukowych na konferencje naukowe: zagraniczne (51) i krajowe (20). Zestawienie mojego dotychczasowego dorobku naukowego przedstawiono w tabeli 1. W trakcie mojej pracy naukowej uczestniczyłam lub nadal uczestniczę, jako kierownik lub wykonawca, w ośmiu projektach badawczych, finansowanych przez MNiSW (4 projekty), NCN (2 projekty), MEN (1 projekt) oraz MIiR (1 projekt) (Załącznik 6: II-I, III-F1). Odbyłam dwa zagraniczne staże naukowe w Czechach w ramach programu Erasmus oraz programu Staff Mobility Supporting Internationalization (Załącznik 6: III-L1, III-L2). Odbyłam również jeden staż produkcyjny w Wytwórni Makaronu w Rzeszowie należącej do firmy Makarony Polskie S.A. Brałam czynny udział w dwunastu konferencjach naukowych (Załącznik 6: III-B) dziewięciu o zasięgu międzynarodowym i trzech o zasięgu krajowym, podczas których wygłosiłam dwa referaty (Załącznik 6: II-K). Pełniąc obowiązki pracownika naukowo-dydaktycznego byłam promotorem 35 prac magisterskich i 44 prac inżynierskich, z których kilka zostało nagrodzonych lub wyróżnionych w konkursie im. Profesora Franciszka Nowotnego organizowanym przez Małopolski Oddział Wojewódzki SITSpoż. i UR w Krakowie (Załącznik 6: III-D). Od 2013 r. jestem również opiekunem Koła Naukowego Technologów Żywności UR w Krakowie, Sekcji Analiza i Ocena Jakości Żywności. Jeden raz pełniłam funkcję promotora pomocniczego w przewodzie doktorskim (Załącznik 6: III-K). W dotychczasowej pracy naukowej zrecenzowałam 30 artykułów dla zagranicznych czasopism naukowych (Załącznik 6: III-P). Czterokrotnie otrzymałam nagrodę JM Rektora UR w Krakowie za wybitne osiągnięcia w dziedzinie naukowej, w tym trzykrotnie nagrodę zespołową i jeden raz nagrodę indywidualną. Strona 50 z 51

52