Realizacja tego celu została rozpatrzona poprzez: 1) analizę składu chemicznego surowca oraz surowca wykorzystanego do niwelacji cierpkogorzkiego

Transkrypt

1 SPRAWOZDANIE z prowadzenia w 217r. badań podstawowych na rzecz rolnictwa ekologicznego w zakresie przetwórstwa produktów roślinnych i zwierzęcych ekologicznych pt.: Badania nad optymalizacją oraz rozwojem innowacyjnych rozwiązań w zakresie przetwórstwa w celu podnoszenia wartości prozdrowotnych produktów ekologicznych realizowany przez: Katedrę Technologii Owoców, Warzyw i Nutraceutyków Roślinnych Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu finansowany zgodnie z rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 29 lipca 215r. w sprawie stawek dotacji przedmiotowych dla różnych podmiotów wykonujących zadania na rzecz rolnictwa (Dz. U. Z 215 r. poz. 117 i z 216 r. poz. 1614). na podstawie decyzji Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi nr HOR.re z dnia r 1

2 Kierownik tematu: prof. dr hab. inż. Aneta Wojdyło Główni wykonawcy: prof. dr hab. Jan Oszmiański (Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu) dr Paulina Nowicka (Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu) oraz Elżbieta Bucka (Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu) Aleksandra Borak (Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu) OPIS ZADANIA Celem niniejszego projektu były badania nad opracowaniem produktu aroniowego o atrakcyjnych cechach sensorycznych pozbawionego posmaku cierpko-gorzkiego w oparciu o dozwolone metody stosowane w przetwórstwie ekologicznym nie tracąc ich właściwości prozdrowotnych. Realizacja tego celu została rozpatrzona poprzez: 1) analizę składu chemicznego surowca oraz surowca wykorzystanego do niwelacji cierpkogorzkiego smaku produktu 2) dobór dodatku ze względu na: (i) rodzaj dodatku maskującego niepożądany smak (ii) dawkę dodatku maskującego niepożądany smak (iii) sposób obróbki technologicznej 3) analizę sensoryczną z wykorzystaniem panelu oceniającego skuteczność zastosowanych zabiegów mających na celu niwelację cierpko-gorzkiego smaku 1. ZNACZENIE PROJEKTU ORAZ ISTNIEJĄCY STAN WIEDZY W ZAKRESIE TEMATU BADAŃ Według szacunków Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) przewlekłe choroby niezakaźne (tzw. choroby cywilizacyjne) są obecnie przyczyną ponad 75% zgonów na całym świecie. Jednym ze sposobów ich skutecznej profilaktyki jest zróżnicowana i pełnowartościowa dieta, w której zarówno owoce, jak i warzywa odgrywają kluczową rolę. Coraz większa świadomość konsumencka, w tym zakresie, a tym samym wzrost zainteresowania dietetyków, farmaceutów i producentów żywności tym tematem zainicjował trend poszukiwania wśród rodzimych gatunków, surowców o wysokiej wartości prozdrowotnych i atrakcyjnych cechach sensorycznych.

3 Dziś na całym świecie jest kilka naturalnych surowców znanych i cenionych ze względu na swoje właściwości prozdrowotne. Spożywane przez Francuzów niemal codziennie czerwone wino, dzięki wysokiej zawartości antocyjanów, skutecznie zapobiega zawałom serca. Pozytywne działanie kwasu chlorogenowego, zawartego w brazylijskiej kawie, obniża ryzyko zachorowania na cukrzycę typu II. Chińczycy od tysiącleci wiedzą, że picie zielonej herbaty, ze względu na zawarte w niej katechiny, chroni organizm przed nowotworami, starzeniem się i otyłością. Jednak żaden z wymienionych produktów nie pochodzi z Polski, nie jest u nas uprawiany, w przeciwieństwie do aronii czarnoowocowej. Ponadto, to właśnie ona jako jedyna roślina na świecie, zawiera wszystkie te cenne składniki jednocześnie [Wawer, 21] łącząc w sobie katechiny z herbaty i antocyjany z czerwonego wina. Owoce aronii czarnoowocowej (Aronia melanocarpa Elliot) ze względu na wysoką zawartość związków polifenolowych, w tym antocyjanów i proanatocyjanidyn (tanin) na tle innych owoców są wyjątkowe. Aronia czarnoowocowa bez wątpienia jest liderem wszystkich testów antyoksydacyjnych wykonanych na owocach, a za najcenniejsze w jej składzie uważa się związki bioaktywne o właściwościach przeciwutleniających, w tym zwłaszcza polifenole, takie jak: antocyjany, flawanole w tym katechiny i procyjanidyny, fenolokwasy [Danielczuk i in. 213, Wawer i in. 212]. Według różnych źródeł aronia zawiera od,7 do 3,5g polifenoli w 1g świeżej masy i pod tym względem wyróżnia się, znacznie, na tle innych owoców [Szopa i in. 213, Danielczuk i in. 213, Oszmiański i Wojdyło 25]. Aronia jest najbogatszym źródłem antocyjanów wśród krajowych owoców jagodowych, gdyż stanowią one około 25% wszystkich związków fenolowych w niej zawartych. Temat ten jest istotny z kilku względów, m.in. ze względów prozdrowotnych, gdyż finalnie regularne spożywanie owoców aronii może przynieść szereg korzyści nie tylko zdrowotnych, ale także ekonomicznych i gospodarczych. Szacuje się, że zarówno w Polsce, jak i na świecie stale wzrasta liczba osób cierpiących na przewlekłe choroby niezakaźne (tzw. choroby cywilizacyjne). Według szacunków Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) blisko miliard osób dorosłych charakteryzuje nadmierna masa ciała, u 3 mln ludzi na świecie zdiagnozowano cukrzycę, a najczęstszą przyczyną zgonów 47% są choroby układu krążenia. Ponadto jesteśmy społeczeństwem starzejącym się. Wszelkie wydatki związane z przewlekłymi chorobami niezakaźnymi pochłaniają ok. 3 mld w skali roku na obszarze UE, z czego 54% kosztów generuje opieka zdrowotna, 24% jest efektem spadku produktywności populacji, a 22% obejmują nieformalne koszty związane z opieką nad chorymi (Nowicka i Wojdyło, 214).

4 2. MATERIAŁ BADAWCZY I METODYKA BADAŃ Materiał badawczy W badaniach zostały wykorzystane owoce aronii oraz inne surowce m.in. nasiona roślin pozwalające na skuteczne zamaskowanie nieatrakcyjnego smaku cierpko-gorzkiego. Materiał badawczy owoce aronii czarnoowocowej zostały zakupione od producenta posiadającego certyfikat na ekologiczną uprawę aronii czarnoowocowej Sady Trzebnica. Pozostałe surowce mające na celu zamaskowanie cierpko-gorzkiego smaku tj. nasiona roślin dwuliściennych i jednoliściennych zostaną zakupione bezpośrednio od producentów ekologicznych i w handlu detalicznym zajmującym się żywnością ekologiczną. Badania zostały przeprowadzone na formie płynnej tj. pozyskanym soku z owoców aronii. W tym celu wytłoczono na prasie koszowej sok. Następnie z uzyskanego soku przygotowano napój 8:2 (sok aroniowy:woda). Następnie w zależności od wcześniejszego badania sensorycznego dodawano dodatki roślinne w odpowiedniej ilości pozwalające na obniżenie poziomu cierpko-gorzkiego posmaku. Przygotowane próby z dodatkami na różnych poziomach dodatku zostały poddane dalszym analizom fizyko-chemicznym oraz analizie sensorycznej. Interpretacja uzyskanych wyników z poszczególnych etapów realizacji projektu przeprowadzona została z wykorzystaniem metod graficznych, matematycznych i statystycznych. 3. WYNIKI Określono skład chemiczny owoców aronii czarnoowocowej, w tym poziom substancji proantocyjanidynowych odpowiedzialnych za cierpko-gorzki smak surowca i produktów (w zależności od surowca: sucha masa, zawartość cukrów, pektyn) oraz zawartość związków polifenolowych i aktywność przeciwutleniająca. Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli 1.

5 Tabela 1. Skład chemiczny surowca i produktów Skład chemiczny Surowiec Sok Napój (8%) Sucha masa [%] 26,25 22,55 18,21 Ekstrakt [ o Bx] 2,7 23,7 19,1 Popiół [%] 1,69 1,43,4 Kwasowość ogólna [g kwasu 1, 1,34 1,8 jabłkowego/1g] ph 3,37 3,35 3,35 Zawartość pektyn [%],83,68,59 Zawartość cukrów [g/1g] w tym: - fruktoza -sorbitol -glukoza -sacharoza 7,6 1,18 3,87 2,45,1 2,24 4,27 1,85 5,12, 14,34 2,4 7,7 4,24, Zawartość związków polifenolowych [mg/1g] Zawartość polimerów procyjanidyn [mg/1g] Aktywność przeciwutleniająca [um Trolox/1g] ABTS FRAP ORAC 341, ,55 1,33 6,45 8,45 5,42 724,95 9,64 5,82 6,6 356,21 799,56 7,98 4,61 4,83 * wyniki zawartości związków polifenolowych oraz polimerów procyanidyn podano w przeliczeniu na suhą masę ** wyniki dla soku oraz napoju podano w przeliczeniu na 1 ml W dalszej kolejności poprowadzono badania nad poprawą atrakcyjności sensorycznej produktu aroniowego. W tym celu z owoców aronii został przygotowany sok, a z niego napój, gdzie sok aroniowy stanowił 8% składnika owocowego. Napój potraktowano jako produkt modelowy z udziałem, którego rozważono: (i) rodzaj dodatku maskującego cierpko-gorzki smak oraz (ii) jego dawka (iii) sposób obróbki technologicznej. Na każdym z tych etapów wykonano analizę sensoryczną pozwalająca ocenić efekt prowadzonych badań nad poprawą atrakcyjności sensorycznej produktu aroniowego. Przy ocenie sensorycznej szczególną uwagę zwracano na poziom niwelacji cierpko-gorzkiego smaku modulując efekt końcowy poprzez rodzaj, dawkę i sposób obróbki technologicznej. Badania te przeprowadzono w 2 etapach: (I) wybór dodatku maskującego cierpko-gorzki smak w oparciu o analizę sensoryczną

6 (II) kompleksowe analizy fizyko-chemiczne dla wybranych wariantów. Analizie poddano 33 różne dodatki, m.in. kasze, płatki, zboża czy zioła. Ponadto niejednokrotnie dodatki były analizowane w dwóch formach jako nierozdrobnione oraz rozdrobnione. Foto 1. Dodatek do produktu aroniowego Foto 2. Produkt aroniowy przygotowania do testowania w etapie 1

7 Kolejnym krokiem była eliminacja dodatku, w przypadku którego poprzez jego zastosowanie nie uzyskano pożądanych efektów związanych z niwelacją cierpko-gorzkiego posmaku lub następowała istotna zmiana dawki i parametrów procesu technologicznego w kolejnym etapie. Na podstawie tych dwóch etapów badań do kolejnego zadania wytypowano 13 dodatków uwzględniając zmiany w technologii przygotowania. Dodatkowo jako próby odniesienia badaniom poddano sok (1%) oraz napój (8% wsadu soku owocowego). Tak zróżnicowane podejście pozwoliło na otrzymanie produktów o różnym dodatku, sposobie przygotowania w zależności od efektu końcowego tj. zamaskowaniu cierpko-gorzkiego posmaku. Nadmienić należy, że dodatki istotnie zmodulowały konsystencję produktu która była niejednokrotnie o wysokiej lepkości bądź też charakteryzowała się formą stałą, zżelowaną. Stąd też czynnik ten spowodowała konieczność klasyfikacji analizowanych produktów finalnych do 3 typów: płynny, półpłynny, zestalony. W zadaniu tym zostały wyznaczone cechy fizyko-chemiczne określające wartość odżywczą i prozdrowotną otrzymanych produktów poprzez analizę parametrów jakościowych związanych ze składem jakościowym i ilościowym tj. sucha masa, zawartość witaminy C i karotenoidów, zawartość związków polifenolowych i aktywność przeciwutleniająca (ABTS, ORAC), parametry barwy, lepkość. Wyniki z analizy zawartość suchej masy, ekstrakt, kwasowość ogólną i ph, pektyny, popiołu przedstawiono w tabeli 2. Zawartość cukrów przedstawiono na rys 1. 2 Cukry [g/1ml] napój sok produkt Fruktoza Sorbitol Glukoza Sacharoza Rys. 1. Zawartość poszczególnych cukrów w otrzymanych produktach aroniowych

8 Tabela 2. Podstawowy skład chemiczny otrzymanych produktów aroniowych Produkt Sucha masa [%] Ekstrakt [ Brix] ph Kwasowość [g kwasu jabłkowego/1 g] Pektyny [%] Popiół [%] 1 24,3 21,5 3,38 1,2 5,21,49 2,91 2 2,25 19,7 3,33 1,8 1,76,51 14,44 3 2,26 2,4 3,37 1,3 2,2,58 15,83 4 2,82 21,2 3,39 1,4,57,59 19, ,3 2,1 3,37 1,8,8,45 13, ,62 19,5 3,38 1,7,42,56 17, ,31 2,1 3,37 1,19,4,51 16, ,6 2,4 3,39 1,7,11,48 18,4 9 24,14 23,1 3,41,98 5,6,43 15,4 1 19,53 19,8 3,42 1,7 1,63,71 14, ,33 2,4 3,38 1,1 2,62,52 14, ,77 2,4 3,53 1,4 2,69 3,17 18, ,7 2, 3,43 1,7,18,44 16,4 Napoj aroniowy 18,21 19,1 3,35 1,8,59,4 14,34 Sok aroniowy 22,55 23,7 3,35 1,34,68 1,43 2,24 Zawartość cukrów ogółem [g/1 ml] 8

9 Barwę w systemie Cie Lab analizowanych próbek produktów przedstawiono w Tabeli 3 oraz na rysunku 2 a i b. Tabela 3. Parametry barwy otrzymanych produktów w systemie Cie Lab produkt L a* b* Produkt 1 23,88 2,92 -,19 Produkt 2 23,58 4,13,5 Produkt 3 26,28 1,73 -,32 Produkt 4 21,72 1,25 -,28 Produkt 5 26,12 1,61 -,24 Produkt 6 21,6 1,27 -,23 Produkt 7 22,9 1,69, Produkt 8 26,16 1,38 -,25 Produkt 9 26,14 1,95 -,3 Produkt 1 25,47 2,3 -,14 Produkt 11 22,33 1,62 -,44 Produkt 12 25,87 1,57 -,21 Produkt 13 24,95,85 -,7 napój 24,46,65 -,17 sok 25,66,37 -,7 Lepkość analizowanych produktów była bardzo zróżnicowana. Otrzymane wyniki zaprezentowano na rysunku 3. Następnie zostały wyznaczone zawartość związków polifenolowych i aktywność przeciwutleniająca (ABTS, FRAP, ORAC). Ponadto została przeprowadzona analiza sensoryczna w skali 5-punktowej na przeszkolonej grupie potencjalnych konsumentów. 9

10 wzorzec SOK ARONIOWY w Rys. 2a. Barwa produktów wyrażona w systemie CieLab w porównaniu do standardu (w)- soku aroniowego 1

11 wzorzec- NAPÓJ ARONIOWY w 15 Rys. 2b. Barwa produktów wyrażona w systemie CieLab w porównaniu do standardu (w)- napoju aroniowego 11

12 Lepkość [mpas] napój sok produkt Lepkość [mpas] napój sok produkt Rys. 3. lepkość analizowanych produktów aroniowych Zawartość związków polifenolowych istotnie modulowała aktywność przeciwutleniającą badanych produktów aroniowych. Aktywność przeciwutleniającą zmierzono testami ABTS i FRAP oraz ORAC. Pozwoliło to na wyznaczenie tendencji związanej z aktywnością przeciwutleniającą analizowanych produktów. Zawartość związków polifenolowych oznaczono metodą chromatograficzną wykorzystując detektory PDA oraz FL. Uzyskane wyniki zaprezentowano na rys

13 16 14 Związki polifenolowe [mg/1 ml] napój sok flawan-3-ole kwasy fenolowe flawonole antocyjany Rys. 4. Zawartość poszczególnych grup związków polifenolowych w produktach aroniowych Następnym krokiem było przeprowadzenie analizy sensorycznej z udziałem panelistów. Każdy oceniający otrzymał dodatkowo aroniowy sok wyjściowy jako próba odniesienia, w którym cierpko-gorzki smak nie był w żaden sposób zamaskowany. Osoby oceniające sensorycznie otrzymane produkty miały za zadanie określenie wyczuwalnego poziomu cierpko-gorzkiego posmaku oraz konsystencji, obcego posmaku i na końcu określić pożądalność danego produktu. Każdą z cech należało ocenić w sali 5-punktowej gdzie: - cecha konsystencja- 1 bardzo gęsta, 2- gęsta, 3- półpłynna, 4- płynna, 5- bardzo płynna - ocena cierpkości 1- niewyczuwalna, 2-delikatna, 3-cierpka, 4- intensywna, 5- bardzo intensywna - ocena smaku obcego 1- niewyczuwalny, 2- delikatnie wyczuwalny, 3- wyczuwalny, 4- intensywnie wyczuwalny, 5- bardzo intensywnie wyczuwalny - ocena pożądalnośći produktu (ocena ogólna) 1- bardzo niedoobry, 2- niedobry, 3- ani dobry ani niedobry, 4- dobry, 5- bardzo dobry. Dodatkowo każdy z oceniających miał wskazać uwagi odnośnie ocenianych cech w danych produktach. Produkty zostały pogrupowane w 3 grupach jako produkt: - płynny produkt 4, 6, 13, napój i sok - półpłynny produkt 2, 3, 8, 1, 12 - gęsty produkt 1, 5, 7, 9, 11. Uzyskane wyniki z oceny sensorycznej produktów przedstawiono na rys. 7, 8, 9. 13

14 ORAC napój sok FRAP napój sok ABTS napój sok produkt Rys. 5. Aktywność przeciwutleniająca analizowanych produktów aroniowych wyrażona w mm Trolox/ 1 ml 14

15 produkty płynne konsystencja cierpkość obcy smak pożądalność sok napój 13 Rys. 7. Analiza sensoryczna produktów o konsystencji płynnej produkty półpłynne 12 konsystencja cierpkość obcy smak pożądalność 2 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 3 1,

16 Rys. 8. Analiza sensoryczna produktów o konsystencji półpłynnej produkty gęste konsystencja cierpkość obcy smak pożądalność 11 4,5 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, Rys. 9. Analiza sensoryczna produktów o konsystencji gęstej Podsumowanie Przeprowadzone badania wskazują, że dobierając odpowiedni dodatek można istotnie zmodulować jego cechy sensoryczne, w tym odczucie smaku cierpko-gorzkiego wynikającego z wysokiej zawartości związków polifenolowych. Odpowiednio dobrany dodatek, jego dawka oraz postępowanie technologiczne sprawiają, że uzyskany produkt jest akceptowalny sensorycznie, ale także charakteryzuje się wysokimi walorami prozdrowotnymi. kontakt: Aneta Wojdyło aneta.wojdylo@upwr.edu.pl 16