ŻYWNŚĆ 2(19), 1999 HALINA GAMBUŚ, DRTA GUMUL, ANDRZEJ CYGANKIEWICZ W PŁYW ŚREDNICH DAW EK PRM IENIW ANIA GAM M A NA W ARTŚĆ W YPIEKW Ą MĄKI PSZENNEJ, ŻYTNIEJ I PSZENŻYTNIEJ Streszczenie W pracy prównan wartść wypiekwą mąk pszennych typu 550 i 850, żytniej typu 720 raz pszenżytniej typu 680, naturalnych i naprmieninych prmieniami gamma w dawce: 2; 3 i 5 kgy. Naprmienienie mąk pszennych w dawce 5 kgy umżliwił wyizlwanie z nich większej ilści glutenu mkreg raz znaczne zmniejszenie jeg rzpływalnści. W miarę zwiększania dawki prmieniwania d 2 d 5 kgy następwał zmniejszenie indeksu glutenweg w mąkach pszennych, nie bniżając jednak ich wartści wypiekwej. Zdecydwaną pprawę wartści wypiekwej pd wpływem wszystkich zastswanych dawek prmieni gamma zabserwwan w badaniach mąki pszenżytnięj. Niewielkie zmiany liczby padania na skutek prcesu naprmienienia świadczą zachwaniu aktywnści enzymu a-amylazy w badanych mąkach. Wstęp W statnim dwudziestleciu wiele badań pświęcn nwej technice knserwacji żywnści, jaką jest naprmienienie prduktów prmieniami jnizującymi, najczęściej prmieniami gamma pwstającymi przy fizycznym rzpadzie kbaltu - 60 [4, 12]. W 1981 r. płączne kmitety ekspertów FA/IAEA/WH uznały żywnść traktwaną prmieniami w dawce d 10 kgy za całkwicie bezpieczną dla zdrwia knsumentów i d tej pry jnizacja jak metda knserwacji żywnści stswana jest już w 37 krajach [2, 12, 13, 16]. W krajach Unii Eurpejskiej techniki knserwwania przez naprmienienie stsuje Francja, Belgia i Hlandia. W lutym 1999 r. Parlament Eurpejski zaakceptwał prmieniwanie jak śrdek knserwujący, c dprwadzi w najbliższym czasie d pwstania dyrektywy ujednlicającej gólneurpejskie warunki naprmienienia żywnści d celów knserwacji i sprzedaży, raz rzszerzenia listy prduktów żywn- D r hab. H. Gambuś, m gr inż. D. Gumul, K atedra Technlgii W ęglwdanów Akademia Rlnicza w Krakwie; dr A. Cygankiewicz, Instytut H dwli i A klim atyzacji Rślin, Kraków.
66 Halina Gambuś, Drta Gumul, Andrzej Cygankiewicz ściwych i ich składników, które mgą być naprmieniane [1]. Zarówn ziarn zbóż jak i mąka traktwane były dtychczas prmieniami gamma najczęściej w celu sterylizacji, aby wydłużyć czas przechwywania i zabezpieczyć przed stratami. Technlgiczny wpływ prmieniwania gamma na ziarn zbóż i na zmiany zachdzące w czasie przechwywania były mał badane. Mac Arthur i D Applnia [14] cenili relgiczne właściwści i wartść wypiekwą mąk uzyskanych z trzech dmian pszenicy twardej czerwnej jarej, naprmieninej prmieniami gamma w dawce d 3 kgy. Stwierdzili ni, że wraz ze wzrstem pzimu naprmieniania wszystkich trzech dmian, isttnie zmniejszała się liczba padania raz lepkść maksymalna kleików mącznych mierzna amylgraficznie, nie następwały jednak zmiany w aktywnści enzymu a-amylazy. Na pdstawie analizy faringraficznęj autrzy ci wykazali pnadt, że przy wzrście dawki prmieniwania zwiększała się wdchłnnść badanych mąk, natmiast niec zmniejszał się czas rzwju i czas stałści ciasta. Nie stwierdzili ni różnic w zawartści mkreg glutenu raz zawartści rzpuszczalneg białka pmiędzy mąkami kntrlnymi a naprmieninymi dawką d 3 kgy. Celem pracy był prównanie właściwści wypiekwych mąk naturalnych: pszennej typu 550 i 850, żytniej typu 720 i pszenżytniej typu 680, raz tych samych mąk pddanych prceswi naprmienienia średnimi dawkami prmieni gamma: 2; 3 i 5 kgy. Materiał i metdy Handlwe mąki: pszenne typu 550 i 850 raz żytnią typu 720, jak również mąkę pszenżytnią typu 680 trzymaną z przemiału labratryjneg pszenżyta dmiany Ver, naprmienin w Międzyresrtwym Instytucie Techniki Radiacyjnej Plitechniki Łódzkiej, prmieniami gamma emitwanymi przez 60 C, w dawce: 2; 3 i 5 kgy. Jakść mąk naprmieninych prównan z jakścią mąk naturalnych, ceniając: liczbę padania (L) - metdą Hagberga - Pertena w aparacie Falling Number - 1800 (Nrma ICC Standard N 107) [10], analizę faringraficzną w Faringrafie - Resistgrafie firmy Brabender, zgdnie z Nrmą ICC Standard N 115/5 [10], ilść glutenu p jeg wymyciu w aparacie Glutmatic 2200 (Nrma ICC Standard N 137) [10] raz indeks glutenwy w specjalnej wirówce (typ 2015), zgdnie z instrukcją firmy Perten, elastycznść i rzpływalnść glutenu zgdnie z nrmami dla przetwrów zbżwych [11],
WPŁYW ŚREDNICH DAWEK PRMIENIWANIA GAMMA NA WARTŚĆ WYPIEKWĄ. 67 lepkść maksymalną 8,5% wdnych kleików skrbiwych w wiskzymetrze Rhetest 2 wg prgramu pdstawweg [17] z mdyfikacją Gambuś i Nwtnej [5], Wyniki i dyskusja Największą ilść glutenu mkreg uzyskan z mąk pszennych, przy czym ba typy mąk (550 i 850) były bardz d siebie zbliżne pd tym względem (tabela 1). Gluten ten dznaczał się bardz dbrą elastycznścią (w I stpniu) raz niską rzpływałnścią. znaczny indeks glutenwy w bu mąkach pszennych przekraczał wartść 90%, c świadczy bardz zwięzłym i mcnym glutenie i c kwalifikuje takie mąki d stswania jak pprawiacze mąk niskich wartściach indeksu glutenweg [3], Znacznie mniejszą ilść glutenu mkreg udał się wymyć z mąki pszenżytniej dmiany Ver, za małą, aby mżna był znaczyć jeg rzpływalnść. Gluten ten dznaczał się złą elastycznścią, był t bwiem gluten krótki (w IV stpniu). Złej jakści glutenu pszenżytnieg nie ptwierdził jednak indeks glutenwy, któreg wartść była trchę niższa d 90%, c kwalifikuje mąkę pszenżytnią d bardz dbrych pd względem wartści wypiekwej. Jak twierdzi bwiem Cygankiewicz [3] d wypieku chleba i ciasta drżdżweg najbardziej dpwiednia jest mąka indeksie glutenwym 60-90%. Naprmienienie wszystkich badanych mąk prmieniami gamma wywarł wpływ na znaczenie ilści i jakści glutenu mkreg (tabela 1). W przypadku mąk pszennych, dawka 5 kgy spwdwała widczny wzrst ilści glutenu mkreg raz znaczne bniżenie jeg rzpływalnści. Rzpływalnść glutenu mąki pszennej typu 850 uległa znacznemu bniżeniu już p naprmienieniu tej mąki dawką 3 kgy. Natmiast dawka prmieniwania gamma 2 kgy nie spwdwała praktycznie żadnych zmian w ilści i jakści glutenu pszenneg. Ptwierdza t wyniki badań Mac Arthura i D Applnii [14], którzy stsując dawkę d 3 kgy nie stwierdzili różnic w zawartści mkreg glutenu pmiędzy mąkami pszennymi kntrlnymi a naprmieninymi. Wydaje się, że nawet dawka 3 kgy jest za niska, aby dyskutwać różnicach w zawartści glutenu pmiędzy tymi mąkami. Większe różnice w zawartści glutenu występwały dpier przy zastswaniu dawki 5 kgy, niezależnie d rdzaju mąki pszennej. Pd wpływem naprmienienia nie nastąpił pgrszenie elastycznści glutenu pszenneg, która nadał pzstawała w I stpniu. znaczenia indeksu glutenweg wykazały jeg spadek w miarę wzrstu dawki prmieniwania, w prównaniu z mąkami pszennymi naturalnymi, ale według przyjętych kryteriów spadek ten nie spwdwał pgrszenia wartści wypiekwej bu typów badanych mąk pszennych.
68 Halina Gambuś, Drta Gumul, Andrzej Cygankiewicz Tabela 1 Wpływ średnich dawek prmieniwania gamma: 2, 3, 5 kgy na ilść i jakść glutenu w badanych mąkach. Influence f the medium gamma radiatin dses: 2, 3, 5 kgy n cntent and quality f gluten frm investigated flurs. Rdzaj mąki Kind f flur Pszenna typu 550 Wheat flur f type 550 Pszenna typu 850 Wheat flur f type 850 Pszenżytnią typu 680 Triticale flur f type 680 Dawka prmieniwania Radiatin dse [kgy] Zawartść Cntent [%] Charakterystyka glutenu mkreg Characteristic f wet gluten Elastycznść Elasticity [ E] Rzpływalnść Spreadibility [mm] Indeks glutenwy Gluten Index [%] 0 28,5 I 7,0 95,6 2 28,5 I 6,5 91,2 3 29,0 I 6,5 86,7 5 29,2 I 4,5 83,1 0 28,4 I 7,5 91,2 2 28,4 I 7,0 85,0 3 28,5 I 5,5 81,6 5 29,3 I 5,0 78,2 0 9,8 IV 86 2 2 12,7 II 4,0 79,9 3 16,3 II 4,5 85,8 5 18,4 II 5,0 85,5 I Zdecydwaną pprawę wartści wypiekwej pd wpływem jnizacji prmieniami gamma, zabserwwan w badaniach mąki pszenżytniej z dmiany Ver. Każda z zastswanych dawek prmieniwania zwiększyła ilść trzymaneg glutenu mkreg, przy dawce 5 kgy nawet dwukrtnie. Isttnej pprawie uległa również elastycznść teg glutenu (z IV na II stpień), a jeg rzpływalnść była nawet niższa niż naprmieninych mąk pszennych; niestety nie mżna jej prównać d glutenu z mąki wyjściwej, pnieważ wymyt g za mał, aby wyknać t znaczenie. Interesującym wydaje się również fakt minimalneg bniżenia indeksu glutenweg mąki pszenżytniej pd wpływem naprmienienia. Krzystny wpływ na ilść i jakść glutenu pszenżytnieg należy prawdpdbnie tłumaczyć wzmcnieniem jeg struktury pprzez częściwą denaturację białka glutenweg. Jak wynika z tabeli 2, wszystkie badane mąki charakteryzwały się niewyską aktywnścią a-amylazy, czym świadczy znaczna liczba padania tych mąk. Na jej pdstawie mąki pszenne i żytnie zakwalifikwan d mąk średniej aktywnści a- amylazy - najlepszej dla przemysłu piekarskieg [11], natmiast mąkę pszenżytnią d mąk niskiej aktywnści a-amylazy.
WPŁYW ŚREDNICH DAWEK PRMIENIWANIA GAMMA NA WARTŚĆ WYPIEKWĄ. 69 Tabela 2 Aktywnść enzymatyczna i lepkść kleiku skrbiweg mąk naturalnych i naprmieninych. Enzymatic activity and viscsity f starch paste f nnirradiated and irradiated flurs. Rdzaj mąki Kind f flur Dawka prmieniwania Radiatin dse [kgy] Liczba padania Falling number Is] Lepkść maks. kleiku skrbiweg Max. viscsity f starch pastes [J.U.a] 0 237 62,0 Pszenna typu 550 2 240 27,0 Wheat flur f type 550 3 238 19,5 5 226 19,0 0 234 57,0 Pszenna typu 850 2 217 26,0 Wheat flur f type 850 3 224 15,5 5 203 15,0 0 296 74,5 Pszenżytnia typu 680 2 251 24,5 Triticale flur f type 680 3 238 18,5 5 232 15,5 0 226 57,0 Żytnia typu 720 2 220 24,5 Rye flur f type 720 3 217 20,5 5 221 14,0 Niska aktywnść amyllityczna mąki pszenżytniej z dmiany Ver jest gdna pdkreślenia gdyż dtychczas wszystkie badane mąki pszenżytnie charakteryzwały się bardz wyską aktywnścią enzymatyczną [7, 9]. Prawdpdbnie jest t wynikiem krzystnych warunków atmsferycznych pdczas djrzewania i zbiru zbóż w rku 1994, z któreg pchdził ziarn pszenżyta: dużeg nasłnecznienia, wyskiej temperatury pwietrza a przede wszystkim bardz niskich padów. Ziarn pszenżyta nie miał więc warunków d prśnięcia (nie wykazał nawet prstu ukryteg). Prces naprmieniania dawkami d 5 kgy spwdwał niewielkie zmiany liczby padania, c świadczy tym, że a-amylaza nie uległa inaktywacji pd wpływem prmieniwania jnizująceg [14]. Najbardziej zauważalne zmniejszenie się tej cechy pd wpływem dawki 5 kgy, ptwierdza- znaną z badań wcześniejszych [12] - większą pdatnść skrbi zdegradwanej radiacją, na działanie enzymów amyllitycznych. Znacznemu bniżeniu uległa natmiast lepkść kleików skrbiwych, ze skrbi wydrębninych ze wszystkich naprmieninych mąk, w prównaniu z kleikami skrbiwymi ze skrbi naturalnych. Już dawka 2 kgy spwdwała pnad dwukrtny spadek lepkści maksymalnej, który w miarę wzrstu dawki z 2 d 5 kgy stawał się
T a b e l a 4> 3 a> N Pł M VI ny W fi N c*ś w>.5 cu 00 B <n cs c m cs cs cs cs D c 5 W) 3 * 04 r- ' c 00 00 v V n n n^ vd v? «n irt JS W) i H -t «r> CS n ^ C \D r-; in *n in in f i - i. ' u g 4> CS CS CS N ^ -T T CS CS CS n T ^ n 00 N N ' U *8 J3 g* 8 s 8 I i *n * ^ 00 00 N \0 n >n >n 00^ 00^ <N» n n N T/ \c '» ' ^ h «r> v-> v> irj C cs <n «r> cs c *n CS c W0 T3 P3 c* S c 03-3 c ( 52 «T) W") <D h v-> >» u sa>> c e d>n W-5 00 u 8 00 IM 3. 1= S' a Th C w fi cd 00 s S3 a. 00 V a> a, >> * N Sfl.pN, G m H
WPŁYW ŚREDNICH DAWEK PRMIENIWANIA GAMMA NA WARTŚĆ WYPIEKWĄ. 71 craz bardziej widczny. bniżenie maksymalnej lepkści kleików pd wpływem naprmienienia mże być przypisane częściwej deplimeryzacji cząsteczek skrbi, która plega głównie na rzrywaniu 1,4 jak i 1,6 - glikzydwych wiązań, a także na rzwinięciu łańcuchów skrbiwych. Pwstają wówczas plisacharydy krótszych łańcuchach, c prwadzi d wzrstu rzpuszczalnści i zdlnści redukcyjnej, a także bniża lepkść takiej skrbi [6, 8, 14, 15, 18]. W tabeli 3 zamieszczn cenę faringraficzną badanych mąk. Najlepsza pd tym względem kazała się mąka pszenna typu 550, która charakteryzwała się największą wdchłnnścią, największą stałścią ciasta i prnścią na mieszenie (rezistencją), a także najmniejszym rzmiękczeniem ciasta. Im dłuższy czas rzwju i stałści ciasta tym mąka jest mcniejsza, c związane jest czywiście z ilścią i jakścią glutenu[l 1], Mim braku różnic w ilści i jakści glutenu pmiędzy biema badanymi mąkami pszennymi, mąka pszenna typu 850 dznaczała się duż grszą ceną faringraficzną; zbliżną d mąki typu 550 wdchłnnścią, ale krótszym czasem rzwju, duż krótszym czasem stałści ciasta, a także dwukrtnie większym rzmiękczeniem, prównywalnym z mąką pszenżytnią. Mąka pszenżytnią pd względem wdchłnnści nie dbiegała w znacznym stpniu d mąk pszennych. Charakteryzwała się takim samym rzmiękczeniem jak mąka pszenna typu 850, natmiast czas rzwju i stałści ciasta były niższe w prównaniu z tą mąką. Naprmienienie badanych mąk dawkami d 2 d 5 kgy minimalnie bniżył wdchłnnść mąki pszennej typu 550. Dawka 2 i 3 kgy nie wpłynęła na czas rzwju wszystkich mąk, natmiast dawka 5 kgy skróciła ten czas w przypadku mąk pszennych, nie wpływając na rzwój ciasta pszenżytnieg. Czas stałści ciasta ulegał zmniejszeniu w miarę wzrstu dawki naprmienienia, przyjmując najniższe wartści przy 5 kgy. Ta sama dawka spwdwała też największe rzmiękczenie ciast pszennych. W przypadku mąki pszenżytniej naprmienienie w góle nie wpłynęł na wdchłnnść, czas rzwju, a także rzmiękczenie ciasta. W niewielkim stpniu zmniejszył się tylk czas stałści ciasta, niezależnie d zastswanej dawki prmieniwania gamma. Wniski Naprmienienie badanych mąk pszennych - typu 550 i 850 - prmieniami gamma w dawce 5 kgy, umżliwił wyizlwanie z nich większej ilści glutenu mkreg raz znaczne zmniejszenie jeg rzpływalnści, natmiast naprmienienie w dawce 2 kgy nie spwdwał żadnych zmian w ilści i jakści glutenu pszenneg.' znaczenia indeksu glutenweg w mąkach pszennych wykazały jeg mniejszą wartść w miarę zwiększania dawki prmieniwania, w prównaniu z mąkami wyj
72 Halina Gambuś, Drta Gumul, Andrzej Cygankiewicz ściwymi, ale w każdym przypadku mżna je był nadal zakwalifikwać d mąk bardz dbrej wartści wypiekwej. Zdecydwaną pprawę wartści wypiekwej pd wpływem wszystkich zastswanych dawek prmieni gamma, zabserwwan w badaniach mąki pszenżytniej, gdyż spwdwały ne zwiększenie ilści uzyskaneg glutenu mkreg (przy dawce 5 kgy nawet dwukrtnie) raz plepszenie jeg elastycznści z IV na II stpień, przy rzpływalnści mniejszej niż naprmieninych mąk pszennych i przy praktycznie niezmieninym indeksie glutenwym raz niezmieninych: wdchłnnści mąki, czasie rzwju i rzmiękczenia ciasta. Niewielkie zmiany liczby padania na skutek prcesu naprmieniania świadczą zachwaniu aktywnści enzymu a-amylazy w badanych mąkach. LITERATURA [1] Annim: Parlament Eurpejski akceptuje prmieniwanie jak śrdek knserwujący. Przemysł Spżywczy, 53,1999, 49. [2] Bruhn C. M.: Strategies fr cmmunicating facts n fd irradiatin t cnsumers. Jurnal f Fd Prtectin, 58, 1995, 213-216. [3] Cygankiewicz A.: Wartść technlgiczna ziarna materiałów hdwlanych pszenicy zimej i jarej na tle badań własnych i światwych. Biuletyn IHAR, 204, 1997, 237-243. [4] Fiszer W.: Prmieniwanie jnizujące szansą trwałej i zdrwej żywnści. PTTŻ - ddział Wielkplski, AR Pznań, 1992. [5] Gambuś H., Nwtna A.: Physic-chemical prperties f detatted triticale starch. Pl. J. Fd Nutr. Sci., 1/42, 1992,101-107. [6] Gambuś H., Juszczak L., Achremwicz B.: Wpływ niskich dawek prmieniwania gamma na fizyk-chemiczne właściwści skrbi zbżwych., Zeszyty Naukwe AR Kraków, Technlgia Żywnści, 7, 1995, 34-41. [7] Gambuś H., Nwtna A., Krus J., Czaja G.: Wpływ plepszaczy na jakść pieczywa z mąki pszenżytniej Cz.1. cena wartści wypiekwej mąki raz wybór ptymalnej metdy wypieku. Zeszyty Naukwe AR Kraków, Technlgia Żywnści, 6, 1994, 77-86. [8] Gambuś H., Zamrźniak-Ryś I., Achremwicz B.: Prównanie wybranych, fizyczn-chemicznych właściwści skrbi zbżwych pddanych działaniu prmieniwania jnizująceg w stanie wyizlwanym lub zawartych w mące. Zeszyty Naukwe AR Kraków, Technlgia Żywnści, 9, 1997, 55-66. [9] Haber T., Lewczuk J., Pachelska A.: Charakterystyka technlgiczna nwych krajwych dmian pszenżyta, Przegląd Zbżw-Młynarski, 37, 1993, 13-17. [10] ICC-Standards: Standard Methds f the Internatinal Assciatin fr Cereal Science and Technlgy [ICC]. Printed by ICC - Vienna ed. 1995. [11] Jakubczyk T., Haber T. (red.): Analiza zbóż i przetwrów zbżwych. Skrypty SGGW-AR, Warszawa, 1993. [12] Kaferstein F.K. (red.): Naprmienienie żywnści. Technika utrwalania i pprawy jakści zdrwtnej żywnści. FA/WH, Genewa, 1998.
WPŁYW ŚREDNICH DAWEK PRMIENIWANIA GAMMA NA WARTŚĆ WYPIEKWĄ. 73 [13] Lewicki P.: Zastswanie prmieniwania jnizująceg w technlgii żywnści. Przemysł Spżywczy, 56, 1992, 56-57. [14] Mac Arthur L.A., D Applnia B.L.: Gamma radiatin f wheat. I. Effect n dugh and baking prperties. Cereaal Chemistry, 60, 1983, 456-460. [15] Mac Arthur L.A., D Applnia B.L.: Gamma radiatin f wheat. II. Effect f lw-dsage radiatins n starch prperties. Cereal Chemistry, 61, 1984, 321-326. [16] Ressurreccin A.V., Galvez F., Fletcher S.M.: Cnsumer attitudes tward irradiated fd: results f a new study. J. Fd Prtect., 58, 1995, 193-196. [17] Richter M., Augustas S., Schierbaum F.: Ausgewahlte Methden der Starkechemie. VEB Fachbuchverlag, Leipzig, 1969. [18] Sabularse V.A., Liuzz J.A., Ra R.M., Grdner R.M.: Physicchemical characteristics f brwn rice as influenced by gamma irradiatin. J. Fd Sci., 57, 1992, 143-145. INFLUENCE F THE MEDIUM GAMMA RADIATIN DSES N THE BAKING VALUE F WHEAT, RYE AND TRICITALE FLURS Summary In the research the baking values f the fllwing flurs were cmpared: wheat type 550 and 850, rye type 720 and triticale type 680, native flurs and expsed t radiatin at the dses f 2; 3 and 5 kgy. Irradiatin f wheat flurs enabled t islate frm them the higher amunts f wet gluten and a cnsiderable reductin f its spreadibility. As the radiatin dse 2-5 kgy increased, the decrease f gluten index in wheat flurs was bserved, it did nt, hwever, lwered their baking value. Under the influence f the dses f gamma radiatin in flur the baking value imprved. Slight changes in the falling number infrmed us that a-amylase activity has been maintained. ^