WPŁYW EMULSJI TŁUSZCZOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE FILMÓW SERWATKOWYCH. Sabina Galus, Andrzej Lenart

Transkrypt

1 Act Agrophysic, 01, 19(1), 9-36 WPŁYW EMULSJI TŁUSZCZOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE FILMÓW SERWATKOWYCH Sin Glus, Andrzej Lenrt Ktedr Inżynierii Żywności i Orgnizcji Produkcji, Wydził Nuk o Żywności Szkoł Główn Gospodrstw Wiejskiego w Wrszwie ul. Nowoursynowsk 159C, Wrszw e-mil: sin_glus@sggw.pl Streszczenie. Brw orz nieprzezroczystość to dw prmetry rdzo istotne opisujące włściwości optyczne filmów jdlnych. Celem prcy yło zdnie wpływu emulsji tłuszczowej n włściwości optyczne filmów serwtkowych wytworzonych z 10% roztworów wodnych izoltu iłek serwtkowych i 50% glicerolu jko plstyfiktor względem msy iłk. Roztwory ogrzewno w łźni wodnej z wytrząsniem 50 or min -1 w temperturze 80ºC przez 30 min. 10% emulsję oleju rzepkowego w wodzie dodwno do miesznin powłokotwórczych w ilościch 10, 0, 30 i 40%. W prcy zmierzono rwę w systemie L*** z zstosowniem wyróżników rwy (ezwzględn różnic rwy, nsycenie rwy, indeks nsyceni) orz nieprzezroczystość przy długości fli 600 nm. Modyfikcj skłdu surowcowego filmów serwtkowych dodtkiem emulsji tłuszczowej spowodowł ich mtowość i rk trnsprentności. Zoserwowno zminę rwy orz zwiększnie nieprzezroczystości filmów modyfikownych dodtkiem emulsji tłuszczowej Słow kluczowe: filmy jdlne, rw, nieprzezroczystość WSTĘP Powłoki i filmy jdlne możn schrkteryzowć jko cienkie wrstwy mteriłu, których zdniem jest stworzenie riery wokół produktu spożywczego lu oddzielenie jego poszczególnych wrstw w celu ogrniczeni przemin fizykochemicznych orz iologicznych podczs przechowywni, równocześnie mogą yć spożywne przez konsument (Peressini i in. 003, Brvin i in. 006). Ze względu n szereg zlet, powłoki jdlne znlzły zstosownie w technologii żywności. Prc częściowo finnsown przez MNiSW w rmch promotorskiego projektu dwczego nr N

2 30 S. GALUS, A. LENART Mogą stnowić dorą rierę przed czynnikmi środowisk zewnętrznego, tkimi jk: wilgoć, tlen, dwutlenek węgl, zpoiegć migrcji tłuszczów i sustncji rozpuszczlnych orz chronić produkt przed mikroflorą chorootwórczą przedłużjąc w ten sposó trwłość żywności (Cllegrin i in. 1997, Deeufort i in. 000). Powłoki jdlne wytwrzne są z nturlnych, iodegrdowlnych polimerów. Otrzymywne są z roślinnych i zwierzęcych iłek, polischrydów, gum, tłuszczy orz komincji tych skłdników (Brvin i in. 006). Wśród iłek pochodzeni zwierzęcego, stosownych do produkcji powłok i filmów jdlnych, njczęściej stosowne są iłk mlek (iłk serwtkowe, kzein), kolgen i żeltyn, włókn mięśniowe orz iłk jj (Lcroix i Cooksey 005). Powłoki n zie iłek mlek cechują się dorymi włściwościmi mechnicznymi orz dorą rierowością dl tlenu, lipidów i romtów, zś niską rierowością dl wody, co wynik z ich hydrofilowej ntury (Chick i Ustunol 1998, Seydim i Srikus 006). W powlekniu stosowne są również związki lipidowe, smodzielnie lu w połączeniu z iłkmi, ądź polischrydmi. Njwżniejszą zletą stosowni filmów i powłok n zie tłuszczy jest ich wysok rierowość wynikjąc ze stosunkowo niskiej polrności (Rhim i Ng 007). Wprowdzenie sustncji hydrofoowych do powłok może oniżć strty wody podczs uwdnini, zwiększjąc jednocześnie odporność n wodę i utrzymując stłą ktywność wody (Sothornvit i Krocht 000). Pomir rwy jest jednym z podstwowych prmetrów w ocenie jkości produktów i surowców spożywczych. Brw jest cechą fizyczną produktu, któr w zdecydowny sposó wpływ n pozytywny, ądź negtywny jego odiór przez konsument. Może on informowć o skłdzie chemicznym produktu, tym smym o jego przydtności do przetwórstw, przechowywni, czy trnsportu. Pomir rwy znjduje zstosownie tkże do oceny procesów technologicznych, m.in. procesu ekspndowni czy suszeni (Zpotoczny i Zielińsk 005). Wielu utorów proponowło system pomiru rwy L*** dl różnych surowców, w tym również powłok jdlnych (Hernndez-Munoz i in. 004, Prnoto i in. 005, Sorl i in. 005, Flores i in. 007). Nieprzezroczystość powłok jdlnych jest również wżnym czynnikiem decydującym o zstosowniu mteriłów jko opkowni żywności. Nisk, ądź wysok przezroczystość uzleżnion jest od wymgń stwinym opkowniom. Brw orz nieprzezroczystość to dw prmetry rdzo istotne opisujące włściwości optyczne powłok jdlnych. Bezwzględn różnic rwy opisuje, w jkim stopniu dny mterił różni się rwą od stndrdu. Nsycenie rwy chrkteryzuje intensywność rwy w porównniu ze stndrdem, indeks nsyceni mówi o nsyceniu rwy mteriłu ez udziłu wzorc. W celu interpretcji otrzymnych wyróżników rwy posłużono się kryterium, które zostło oprcowne przez Międzynrodową Komisję Oświetleniową. Wrtości ezwzględnej różnicy rwy z zkresu 0- nie są rozpoznwlne przez człowiek, z zkresu -

3 WPŁYW EMULSJI TŁUSZCZOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE FILMÓW 31 3,5 rozpoznwlne są przez oserwtor niedoświdczonego, zś >3,5 oserwuje się wyrźne różnice w odchyleniu rwy (Anonim 1999). Brw mteriłów powłokotwórczych jest wżnym prmetrem przy projektowniu technologii powlekni mteriłów żywnościowych w celu przeciwdziłni zminom rwy. Prowdzone yły dni nd ogrniczeniem zmin rwy różnych surowców. Stosowne yły m.in. powłoki serwtkowe w celu przeciwdziłni zminom włściwości fizycznych, w tym rwy mrożonych truskwek (Hung i in. 009), minimlnie przetworzonych jłek (Perez-Ggo i in. 006), ądź powłoki growe dl zchowni jkości minimlnie przetworzonego czosnku (Gerldine i in. 008). Zstosownie powłok jdlnych w celu przeciwdziłni zminom rwy, głównie owoców, wrzyw i mięs może yć oiecującym sposoem poprwy jkości tych surowców. Celem prcy ył nliz wpływu dodtku emulsji tłuszczowej n włściwości optyczne filmów serwtkowych. MATERIAŁ I METODY Do oprcowni procedury wytwrzni filmów serwtkowych posłużyły wcześniejsze prce, m.in. Couplnd i in. (000) orz Shw i in. (00). Sporządzono wodne roztwory powłokotwórcze o 10% stężeniu iłk (izolt iłek serwtkowych BiPRO, Dvisco Foods Interntionl, INC., USA, min. 95% iłk w suchej msie) poprzez kilkusekundową homogenizcję skłdników. Glicerol dodwno jko plstyfiktor w ilości 50% względem iłk. Roztwory ogrzewno w łźni wodnej z wytrząsniem 50 or min -1 w temperturze 80ºC przez 30 min. ph roztworów yło n poziomie 7. Filmy serwtkowo-tłuszczowe otrzymno w oprciu o metodę zproponowną przez Shw i in. (00). 10% emulsję oleju rzepkowego z zstosowniem stiliztor izoltu iłek serwtkowych w ilości 0,1 g przygotowno przy użyciu homogeniztor Ultr Turrx (T5 IKA, Stufen, Niemcy) przy 4000 or min -1 w czsie 30 min. Emulsję tłuszczową dodwno do roztworów powłokotwórczych w ilościch 10, 0, 30 i 40 %. Szlki Petriego o średnicy 15 cm stnowiły podłoże, n które wylewno jednkową ojętość sustncji wynoszącą 15 ml. Filmy suszono w tempertury 5ºC w ciągu 16 godzin w powietrzu o wilgotności względnej 40% i przechowywno w środowisku o wilgotności względnej 5,9% przez 7 dni w temperturze 5ºC. W teli 1 przedstwiono skłd surowcowy otrzymnych roztworów powłokotwórczych. Pomir rwy wykonno przy użyciu kolorymetru firmy Minolt model CR- 300 w ukłdzie rw CIE L***. W ukłdzie tym L* ozncz jsność, * i * są współrzędnymi trójchromtyczności. Z uwgi n trnsprencję filmów, mteriłem odniesieni ył iły ppier kredowy o stłych wrtościch L*, * i *. Filmy yły umieszczne n ppierze, nstępnie dokonywno pomiru w dziesięciu

4 3 S. GALUS, A. LENART powtórzenich. W celu interpretcji wyników filmów iłkowych zstosowno wyróżniki rwy (Prnoto i in. 005): ezwzględną różnicę rwy E E = ( L * L) + ( * ) + ( * ) (1) gdzie: L*, *, * pomiry dl wzorc; L,, pomiry rzeczywiste dl powłok nsycenie rwy C C = ( * ) + ( * ) () indeks nsyceni SI + = (3) Oznczenie nieprzezroczystości wykonno w oprciu o prcę Hn i Floros (1997) orz Gomez-Estc i in. (009). Anlizy dokonno przy użyciu spektrofotometru UV 1650 firmy Shimdzu w zkresie świtł o długości fl nm. Powłoki o wymirch 10 x 45 mm yły umieszczne w kuwecie i mierzono sorncję przy długości fli 600 nm. Drug kuwet ył pust, stnowiąc odniesienie. Anlizę wykonno w pięciu powtórzenich. Nieprzezroczystość przy długości fli 600 nm oliczono ze wzoru: A = (4) e O 600 gdzie: O nieprzezroczystość, A mm -1 (jednostk sorncji odniesion do gruości próki); A 600 sorncj przy długości fli 600 nm; e gruość próki, mm. Tel 1. Skłd surowcowy roztworów serwtkowo-tłuszczowych Tle 1. Composition of whey-ft film-forming solutions Emulsj Emulsion (%) Izolt iłek serwtkowych Whey protein isolte (g) Glicerol Glycerol (g) Ms końcow Totl mss (g)

5 WPŁYW EMULSJI TŁUSZCZOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE FILMÓW 33 Wrtości średnie i odchyleni stndrdowe oliczono w progrmie Microsoft Excel 003. Jednoczynnikową nlizę wrincji testem Fisher LSD wykonno w progrmie SttGrphics 5.0. WYNIKI I DYSKUSJA Filmy serwtkowe zostły poddne modyfikcji poprzez dodtek emulsji tłuszczowej typu olej w wodzie. Próę kontrolną stnowił powłok o 10% zwrtości izoltu iłek serwtkowych orz 50% ilości plstyfiktor względem msy iłk. Emulsj tłuszczow oleju rzepkowego ył dodwn w czterech ilościch od 10 do 40%. Po wysuszeniu filmów widoczne yły pewne ilości tłuszczu pozostjące n podłożu orz trcone w wyniku przechowywni, ze względu n występownie niewielkiej ilości oleju n powierzchni. Wrz ze wzrstjącym udziłem emulsji tłuszczowej w roztworch powłokotwórczych zoserwowno większe ilości wydoywnego tłuszczu n powierzchni. Zliżone spostrzeżeni yły prezentowne w prcch n temt wprowdzni emulsji tłuszczowych w celu modyfikcji włściwości użytkowych filmów iłkowych (Yng i Pulson 000). Mteriły kontrolne odznczły się dużą przezroczystością, yły trnsprentne i lekko łyszczące, zś modyfikowne dodtkiem emulsji yły iłwe i mtowe. Shw i in. (00) wykzli również mtowość i nieprzezroczystość, djąc wpływ dodtku emulsji oleju sojowego n włściwości fizyczne filmów n zie iłek serwtkowych. Zoserwowno dużą zminę rwy filmów serwtkowych modyfikownych dodtkiem emulsji tłuszczowej w ilości od 10 do 40%. Wrtości ezwzględnej różnicy rwy (ΔE) dl filmów modyfikownych emulsją yły n zliżonym poziomie z zkresu,05-,0 i yły wyższe od wrtości dl filmu kontrolnego 1,46 (rys. 1). Anliz sttystyczn wykzł istotny wpływ emulsji tłuszczowej n ezwzględną różnicę rwy (p<0,05). Podone zleżności zoserwowno dl nsyceni rwy (ΔC). Anliz sttystyczn wykzł istotny wpływ emulsji n wzrost nsyceni rwy filmów serwtkowych z wrtości 1,13 dl filmu kontrolnego do zkresu,05-,0 dl filmów serwtkowo-tłuszczowych (p<0,05). Biorąc pod uwgę indeks nsyceni (SI), zoserwowno oniżenie wrtości z,04 dl filmu ez emulsji do zkresu 1,67-1,84 dl filmów modyfikownych. Anliz sttystyczn wykzł istotny wpływ dodtku emulsji tłuszczowej n oniżenie indeksu nsyceni filmów serwtkowych (p<0,05). Monedero i in. (009) wykzli początkowe oniżenie wrtości ezwzględnej różnicy rwy dl niższego dodtku sustncji tłuszczowych do filmów sojowych, nstępnie wzrost wrtości wyróżnik, gdy udził związków lipidowych ył wyższy. Yng i Pulson (000) wykzli podone zleżności dl filmów z gumy gelln modyfikownych dodtkiem związków lipidowych. Autorzy otrzymli filmy ez dodtku emulsji tłuszczowej trnsprentne, zś modyfikowne tłuszczem iłwe.

6 34 S. GALUS, A. LENART Nieprzezroczystość przy długości fli 600 nm filmów serwtkowych z dodtkiem emulsji tłuszczowej przyjmowł wrtości z zkresu 5,84-16,37 A mm -1, które yły dużo wyższe od kontrolnych (0,75 A mm -1 ) (t. ). Wykzno tendencję zwiększni nieprzezroczystości wrz ze wzrostem dodtku emulsji tłuszczowej do filmów serwtkowych. Anliz sttystyczn potwierdził istotność tej zleżności (p<0,05) ΔE 0% emulsji/emulsion 10% emulsji/emulsion 0% emulsji/emulsion 30% emulsji/emulsion 40% emulsji/emulsion ΔC SI Rys. 1. Wyróżniki rwy filmów serwtkowo-tłuszczowych; ΔE ezwzględn różnic rwy, ΔC nsycenie rwy, SI indeks nsyceni. Te sme litery oznczją rk różnić sttystycznie istotnych n poziomie p<5%. Pionowe słupki oznczją odchyleni stndrdowe Fig. 1. Colour prmeters of whey-ft films; ΔE totl colour difference, ΔC colour sturtion, SI sturtion index. Vlues followed y the sme letter re not significntly different t p< 5%. Verticl rs indicte stndrd devition Tel. Nieprzezroczystość filmów serwtkowo-tłuszczowych przy długości fli 600 nm Tle. Opcity of whey-ft films t wvelength of 600 nm Emulsj Emulsion (%) Nieprzezroczystość przy długości fli 600 nm Opcity t wvelength of 600 nm (A mm -1 ) 0 0,75 ± 0, ,84 ± 0,81 0 9,33 ± 0,73 c 30 1,73 ± 1,01 d 40 16,37 ±,14 e *Te sme litery oznczją rk różnic sttystycznie istotnych n poziomie p<5% Vlues followed y the sme letter re not significntly different t p< 5%.

7 WPŁYW EMULSJI TŁUSZCZOWEJ NA WŁAŚCIWOŚCI OPTYCZNE FILMÓW 35 WNIOSKI 1. Modyfikcj skłdu surowcowego filmów serwtkowych dodtkiem emulsji tłuszczowej spowodowł ich mtowość i rk trnsprentności.. Dl filmów serwtkowo-tłuszczowych otrzymno wyższe wrtości ezwzględnej różnicy rwy i nsyceni rwy, zś niższe indeksu nsyceni. 3. Wykzno zwiększenie nieprzezroczystości filmów serwtkowo-tłuszczowych wrz ze zwiększjącym się udziłem emulsji tłuszczowej. PIŚMIENNICTWO Anonim Brw i jkość. Heidelerg Druckmschinen AG, Kurfursten-Anlge, Brvin B., Peressini D., Sensidoni A., 006. Development nd ppliction of polyscchride-lipid edile coting to extend shelf-life of dry kery products. J. Food Eng., 76, Cllegrin F., Quezd-Gllo J-A., Deeufort F., Voilley A., Lipids nd iopckging, review. J. Am. Oil Chem. Soc., 74(10), Chick J., Ustunol Z., Mechnicl nd rrier properties of lctic cid nd rennet-precipitted csein-sed edile films. J. Food Sci., 63(6), Couplnd J.N., Shw N.B., Monhn F.J., O Riordn E.D., O Sullivn M., 000. Modeling the effect of glycerol on the moisture sorption ehvior of whey protein edile films. J. Food Eng., 43(1), Deeufort F., Quezd-Gllo J-A., Delporte B., Voilley A., 000. Lipid hydrophoicity nd physicl stte effects on the properties of ilyer edile films. J. Memr. Sci., 180, Flores S., Fm L., Rojs A.M., Goynes S., Gerschenson L., 007. Physicl properties of tpiocstrch edile films: Influence of filmmking nd potssium sorte. Food Res. Int., 40(), Gerldine R.M., Sores N.F.F., Alvreng Botrel D., Gonclves L.A., 008. Chrcteriztion nd effect of edile cotings on minimlly processed grlic qulity. Crohydr. Polym., 7, Gomez-Estc J., Gimenez B., Montero P., Gomez-Guillen M.C., 009. Incorportion of ntioxidnt orge extrct into edile films sed on sole skin geltine or commercil fish geltine. J. Food Eng., 9(1), Hn J.H., Floros J.D., Csting ntimicroil pckging films nd mesuring their physicl properties nd ntimicroil ctivity. J. Plstic Film nd Sheet, 13, Hernndez-Munoz P., Villloos R., Chirlt A., 004. Effect of therml tretments on functionl properties of edile films mde from whet gluten frctions. Food Hydrocolloids 18(4), Hung L-I., Zhng M., Yn W-Q., Mujumdr A.S., Sun D-F., 009. Effect of coting on postdrying of freeze-dried strwerry pieces. J. Food Eng., 9(1), Lcroix M., Cooksey K., 005. Edile films nd cotings from niml-origin proteins. In: Innovtive in pckging. Elsevier Acdemic Press, Monedero F.M., Fr M.J., Tlens P., Chirlt A., 009. Effect of oleic cid-eeswx mixtures on mechnicl, opticl nd Wter rrier properties of soy protein isolte sed films. J. Food Eng., 91(4), Peressini D., Brvin B., Lpsin R., Rizzotti C., Sensidoni A., 003. Strch-methylcellulose sed edile films: rheologicl properties of film-forming dispersions. J. Food Eng., 59, 5-3. Perez-Ggo M.B., Serr M., Del Rio M.A., 006. Color chnge of fresh-cut pples coted with whey protein concentrte-sed edile cotings. Posthrvest Biol. Technol., 39(1), 84-9.

8 36 S. GALUS, A. LENART Prnoto Y., Slokhe V.M., Rkshit S.K., 005. Physicl nd nticteril properties of lgintesed edile film incorported with grlic oil. Food Res. Int., 38, Rhim J-W., Ng P.K.W., 007. Nturl iopolymer-sed nnocomposite films for pckgings pplictions. Criticl Rev. Food Sci. Nutr., 47(4), Seydim A.C., Srikus G., 006. Antimicroil ctivity of whey protein sed edile films incorported with oregno, rosemry nd grlic essentil oil. Food Res. Int., 39, Shw N.B., Monhn F.J., O Riordn E.D., O Sullivn M., 00. Effect of soy oil nd glycerol on physicl properties of composite WPI films. J. Food Eng., 51(4), Sorl P.J.A., SntosJ.S., Grci F.T., 005. Effect of protein nd plsticizer concentrtions in film forming solutions on physicl properties of edile films sed on muscle proteins of Thi Tilpi. J. Food Eng., 70(1), Sothornvit R., Krocht J.M., 000. Plsticizer ffect on oxygen permeility of -lctogloulin films. J. Agric. Food Chem., 48(1), Yng L., Pulson A.T., 000. Mechnicl nd vpor rrier properties of edile gelln films. Food Res. Int., 33, Zpotoczny P., Zielińsk M., 005. Rozwżni nd metodyką instrumentlnego pomiru rwy mrchwi. Żywność. Nuk. Technologi. Jkość. 1(4), EFFECT OF FAT EMULSION ON THE OPTICAL PROPERTIES OF WHEY FILMS Sin Glus, Andrzej Lenrt Deprtment of Food Engineering nd Process Mngement, Fculty of Food Sciences, Wrsw University of Life Sciences-SGGW (WULS-SGGW) ul. Nowoursynowsk 159c, Wrszw e-mil: sin_glus@sggw.pl Astrct. Colour nd opcity re two prmeters very importnt to descrie opticl properties of edile films. The im of this study ws to investigte the effect of ft emulsion on the opticl properties of whey films. They were prepred from 10% whey protein isolte nd glycerol t 50% (w/w) s plsticizer of queous solutions. The mixtures were heted in wter th t 80ºC for 30 min t 50 rpm. 10% emulsion of rpeseed oil ws dded to film-forming solutions t four levels of 10, 0, 30, nd 40%. Colour ws nlysed in the L*** system with prmeters (totl colour difference, colour sturtion nd sturtion index). Opcity ws nlysed t wvelength of 600 nm. Modifiction of composition of film forming solutions with ddition of ft emulsion cused tht ll films otined were mtt nd opque. Chnges in colour of whey-emulsion film were oserved. The incresing opcity ws shown when the ft emulsion content incresed in film-forming solutions. Keywords: edile films, colour, opcity