CHEMICZNY I NATURALNY INHIBITOR KIEŁKOWANIA ZIEMNIAKÓW ORAZ ICH WPŁYW NA CECHY SENSORYCZNE BULW ODMIANY MICHALINA PO UGOTOWANIU dr inż. Magdalena Grudzińska, dr hab. Zbigniew Czerko IHAR-PIB, Zakład Przetwórstwa i Przechowalnictwa Ziemniaka w Jadwisinie 05-140 Serock, e-mail: m.grudzinska@ihar.edu.pl Streszczenie Wczesna odmiana Michalina należy do odmian rozpoczynających kiełkowanie w okresie przechowywania bardzo wcześnie. Ziemniaki bezpośrednio po zbiorze przechowywano w doświadczalnej przechowalni do kwietnia w temperaturze 5 i 8 o C, zaprawiając je chemicznym i naturalnym inhibitorem kiełkowania. Po przechowaniu ziemniaki gotowano i oceniano następujące cechy: rozgotowanie powierzchni, strukturę miąższu, mączystość, konsystencję oraz smak i zapach. Olejek eteryczny z goździka wykazał mniejszy efekt hamujący kiełkowanie bulw niż chemiczny, szczególnie pod koniec przechowywania. Naturalny olejek po kilkakrotnym zaprawianiu bulw nie zmienił w sposób istotny struktury miąższu oraz smaku i zapachu ziemniaków po ugotowaniu. Zapach olejku utrzymywał się tylko w bul-
Ziemniak Polski 2016 nr 1 41 wach surowych przed ugotowaniem. Odmiany wcześnie kiełkujące powinny być jak najszybciej zużywane, a na krótki okres przechowywania (3-4 miesiące) do zahamowania kiełkowania może być zastosowany środek naturalny. Słowa kluczowe: kiełkowanie bulw, naturalny i chemiczny inhibitor, ocena sensoryczna, przechowywanie, ziemniak Z akłady przetwórstwa spożywczego przechowują ziemniaki przeznaczone do bezpośredniej konsumpcji w temperaturze 4-5 o C. W tych warunkach okres fizjologicznego spoczynku bulw jest dłuższy niż podczas przechowywania w temperaturach wyższych (8 o C). Po rozpoczęciu kiełkowania bulw zwiększa się ich intensywność oddychania i transpiracji. Procesy te prowadzą do utraty turgoru oraz strat ilościowych i jakościowych, co może w negatywny sposób wpłynąć na cechy sensoryczne surowca (Zgórska, Grudzińska 2012). Jedną z możliwości ograniczenia tych procesów i zachowania odpowiednich cech organoleptycznych surowca jest stosowanie chemicznych inhibitorów wzrostu kiełków. Powszechnie stosowanym chemicznym inhibitorem kiełkowania jest CIPC (izopropyleno- N-3-chlorofenylokarbaminian chloroprofam). Alternatywą dla niego mogą stać się naturalne preparaty. Zgodnie z opublikowaną w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/128/ WE z dnia 21 października 2009 r., która ustanawia normy na rzecz zrównoważonego stosowania pestycydów oraz zachęca do stosowania alternatywnych, niechemicznych metod w rolnictwie. prowadzone są badania nad wprowadzeniem naturalnych środków olejków eterycznych z mięty pieprzowej, kminku, goździków, rozmarynu które mogą skutecznie ograniczyć kiełkowanie bulw w czasie przechowywania. Celem pracy było określenie skuteczności chemicznego i naturalnego inhibitora kiełkowania bulw po przechowywaniu oraz określenie wpływu tych inhibitorów na cechy sensoryczne ziemniaków po ugotowaniu. Materiał i metody Odmiana. Materiałem doświadczalnym były bulwy wczesnej odmiany Michalina, zarejestrowanej przez HZ Zamarte w 2010 r. Została wybrana, gdyż reprezentuje grupę odmian rozpoczynających kiełkowanie bardzo wcześnie w okresie przechowywania. Odmianę uprawiano na poletkach doświadczalnych, charakterystyka w tabeli 1. Charakterystyka wczesnej odmiany ziemniaka Michalina Tabela 1 Cechy konsumpcyjne Cechy przechowalnicze Typ kulinarny kolor miąższu kolor skórki okres bezwzględnego spoczynku fizjologicznego 1 trwałość przechowalnicza 2 B jasnożółty żółty 1 6 1 skala 9-stopniowa: 1 krótki okres spoczynku fizjologicznego (kiełkowanie w pierwszym tygodniu listopada); 9 długi okres spoczynku (kiełkowanie w pierwszym tygodniu grudnia) 2 trwałość przechowalnicza wg Zakładu Przechowalnictwa i Przetwórstwa Ziemniaka IHAR-PIB to suma strat w ciągu 6 miesięcy przechowywania (ubytki naturalne porażenie chorobami przechowalniczymi kiełki) wyrażana w skali 9-stopniowej, gdzie 1 oznacza ubytki naturalne powyżej 15%, porażenie chorobami powyżej 1,3% oraz sumę strat powyżej 24%; 9 ubytki naturalne do 6%, porażenia chorobami 0, suma strat do 7,8%. Przechowywanie. Ziemniaki bezpośrednio po zbiorze umieszczono w przechowalni doświadczalnej w następujących warunkach: w okresie przygotowawczym przez pierwsze 2 tygodnie w temperaturze 15 o C, przy wilgotności względnej 90-95%; w ciągu następnych 2 tygodni temperaturę stopniowo obniżano do 5 i 8 o C, zachowując taką samą wilgotność. Zastosowano następujące kombinacje:
42 Ziemniak Polski 2016 nr 1 bulwy przechowywane w temperaturze 5 i 8 o C, niezaprawiane inhibitorami wzrostu kiełków próba kontrolna; bulwy przechowywane w temperaturze 5 i 8 o C zaprawiane naturalnym inhibitorem (olejek eteryczny otrzymany z goździka substancja czynna eugenol (monoterpen) w stężeniu 85% (jednorazowa dawka 3,6 ml/100 kg bulw). Terminy aplikacji środka podano w tabeli 2; bulwy przechowywane w temperaturze 5 i 8 o C zaprawiane chemicznym środkiem zawierającym substancję czynną chloroprofam (dawka 60 ml/t bulw). Oprysk wykonano jednorazowo na suche, dojrzałe fizjologicznie, nieuszkodzone bulwy w momencie załadunku ziemniaków do komory przechowalniczej (25.09.2014). Oba środki (chemiczny i naturalny) aplikowano tą samą metodą przy użyciu atomizera drobnokroplistego. Częstotliwość aplikacji naturalnego inhibitora wynikała z intensywności kiełkowania bulw. Środek stosowano tak często, aby kiełki nie wyrastały powyżej 2 mm (stan rozbudzony). Do oceny kiełkowania za termin jego rozpoczęcia przyjęto moment, kiedy 70% bulw osiągnęło kiełki o długości powyżej 2 mm. Zabieg zaprawiania naturalnym inhibitorem rozpoczęto w momencie, kiedy na bulwach pojawiły się pierwsze kiełki (24.10 2014). Tabela 2 Terminy aplikacji naturalnego inhibitora kiełkowania (goździk) bulw ziemniaka w czasie przechowywania w temperaturze 5 i 8 o C Data aplikacji 24.10. 04.11. 26.11. 30.12. 22.01. 05.02. 23.02. 09.03. 23.03. Temperatura przechowywania 5 o C 8 o C - - - 6 9 Obróbka kulinarna. Po przechowaniu próby (ok. 20 bulw) z każdej kombinacji myto i obierano nożykiem szczelinowym (1,7 mm), a następnie gotowano metodą tradycyjną (wrzucając do wrzątku) do miękkości w standardowych proporcjach 0,5 kg ziemniaków i 0,7 dm 3 wrzącej wody bez dodatku soli. Ocena sensoryczna. Ugotowane ziemniaki oceniano organoleptycznie według instrukcji stosowanej w Centralnym Ośrodku Badania Odmian Roślin Uprawnych. Ocena obejmowała następujące cechy: rozgotowanie powierzchni tendencja do rozpadania się bulw w skali 4-stopniowej (1 powierzchnia niezmieniona, 4 warstwa korowa rozgotowana); konsystencja (zwięzłość) odporność na działanie siły mechanicznej w skali 4-stopniowej (1 zwięzła, 4 miękka, bulwa rozsypuje się); mączystość tendencja do rozsypywania się w skali 4-stopniowej (1 niemączyste, 4 bardzo mączyste); struktura miąższu ziarnistość w skali 4-stopniowej (1 delikatna, gładka, 4 szorstka, włóknista); smak i zapach w skali 9-stopniowej (1-3 nie nadaje się do konsumpcji, 8-9 bardzo dobry smak i odpowiedni zapach). Oceny dokonywał 5-osobowy zespół. Statystyka. Istotność wpływu inhibitorów na poszczególne cechy sensoryczne określono przy użyciu nieparametrycznej analizy wariancji. Do testowania różnic między średnimi rangami wykorzystano test Kruskala- -Wallisa. Analizę statystyczną wyników wykonano programem Statistica 12. Wyniki i dyskusja Termin rozpoczęcia kiełkowania bulw oraz tempo przyrostu kiełków podczas przechowywania zależy od odmiany i temperatury przechowywania (Hidalgo, Echardi 1983; Daniels-Lake i in. 2007). Termin rozpoczęcia kiełkowania oraz długość kiełków na bulwach odmiany Michalina przechowywanych w temperaturze 5 (A) i 8 o C (B) bez stosowania środków hamujących kiełkowanie (próba kontrolna) przedstawia tabela 3.
Ziemniak Polski 2016 nr 1 43 Tabela 3 Termin rozpoczęcia kiełkowania oraz długość kiełków na bulwach odmiany Michalina po przechowaniu w temp. 5 (A) i 8 o C (B) bez stosowania inhibitorów kiełkowania (A) Przechowywanie bulw w temperaturze 5 o Dł. C kiełków wrzes. paźdz. listopad grudzień styczeń luty marzec kwiecień (mm) I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III 50 (B) Przechowywanie bulw w temperaturze 8 o C wrzes. paźdz. listopad grudzień styczeń luty marzec kwiecień I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III I II III 75 I, II, III dekady miesiąca Michalina charakteryzuje się bardzo wczesnym terminem rozpoczynania kiełkowania. W temperaturze 5 o C kiełkowanie rozpoczęło się w I dekadzie listopada, a w temperaturze 8 o C w III dekadzie października. Odpowiednio do temperatury przechowywania była zróżnicowana długość kiełków po przechowaniu (w kwietniu): 50 mm w 5 i 75 mm w 8 o C. Na rysunku 1 przedstawiono procentowy udział skiełkowanych bulw po przechowaniu w temperaturze 5 i 8 o C, zaprawianych chemicznym i naturalnym inhibitorem kiełkowania. Najbardziej efektywny okazał się preparat chemiczny zawierający chloroprofam; 100% bulw w próbie nie miało kiełków niezależnie od temperatury przechowywania. Naturalny preparat zastosowany kilkakrotnie w czasie przechowywania nie dał tak dobrego efektu. W niższej temperaturze przechowywania odnotowano ok. 20% bulw z kiełkami o długości do 5 mm, natomiast ilość skiełkowanych bulw do 5 mm była dwukrotnie większa. Dłuższe kiełki (6-10 mm) miały jedynie bulwy przechowywane w 5 o C ok. 8%. Według Czerki i innych (2012) naturalne preparaty po zastosowaniu w końcowym okresie przechowywania nie hamują efektywnie wzrostu kiełków na bulwach. Natomiast według Martina i innych (2014) lepsze efekty stosowania naturalnych preparatów z olejków eterycznych można uzyskać poprzez parowanie lub zamgławianie na gorąco. CH* - środek chemiczny hamujący kiełkowanie bulw z substancją czynną chloroprofam; N** - naturalny środek hamujący kiełkowanie bulw (olejek eteryczny z goździka) Rys. 1. Procentowy udział skiełkowanych bulw ziemniaka po przechowaniu w temperaturze 5 i 8 o C, zaprawianych chemicznym i naturalnym inhibitorem kiełkowania Zmiany jakości surowca w czasie długotrwałego przechowywania w znacznej mierze rzutują na odbiór wrażeń sensorycznych, a w rezultacie na ocenę wszystkich wyróżników jakości. Z punktu widzenia konsumenta ważne jest, aby ziemniaki charakteryzowały się dobrym smakiem, zapachem oraz wyglądem po ugotowaniu. Na rysunku 2 przedstawiono wyróżniki jakości oceny sensorycznej bulw odmiany
44 Ziemniak Polski 2016 nr 1 Michalina po ugotowaniu w zależności od zastosowanego inhibitora kiełkowania. Zastosowanie inhibitorów wpłynęło na stan rozgotowania powierzchni bulw przechowywanych w temperaturze 8 o C. Niezmienioną, błyszczącą jak u surowego ziemniaka powierzchnią po ugotowaniu cechowały się bulwy niezaprawiane (próba kontrolna 1,0 pkt). Lekko spękaną, matową, suchą powierzchnię miały bulwy ugotowane, które były zaprawiane zarówno chemicznym, jaki i naturalnym inhibitorem kiełkowania od 1,5 do 2,0 pkt (rys. 2A). Zaprawianie * Temperatura * * Zaprawianie n.i. Temperatura n.i.. Zaprawianie * Temperatura * Zaprawianie * Temperatura * Rys. 2. Rozgotowanie powierzchni (A), struktura miąższu (B), mączystość (C) oraz konsystencja (D) bulw odmiany Michalina po przechowaniu przez 6 miesięcy, niezaprawianych (próba kontrolna) i zaprawianych chemicznym i naturalnym inhibitorem kiełkowania w temperaturze 5 i 8 o C CH* chemiczny środek hamujący kiełkowanie bulw z substancją czynną chloroprofam; N* naturalny środek hamujący kiełkowanie bulw (olejek eteryczny z goździka), n.i. nieistotne, * istotne Tendencja do rozgotowania powierzchni miąższu wiąże się z wysyceniem blaszki środkowej ścian komórkowych. W ścianie komórkowej tkanki roślinnej frakcja tworząca blaszkę środkową odgrywa rolę usztywniającą i wzmacniającą (McComb, McCready 1952). Długotrwałe przechowywanie w wyższej temperaturze (8 o C) i związane z nim wzmożone procesy fizjologiczne (oddychanie i transpiracja) oraz zaprawianie preparatami mogło doprowadzić do minimalnego naruszenia struktury ścian komórkowych, co w konsekwencji wpłynęło w sposób istotny na zmiany rozgotowania powierzchni. Przedstawione wyniki (rys. 2B) dowodzą, że zaprawianie bulw w czasie przechowywania w temperaturze 5 i 8 o C nie miało istotnego wpływu na strukturę ugotowanych ziemniaków. Bulwy zarówno z próby kontrolnej, jak i z prób zaprawianych chemicznym i
Ziemniak Polski 2016 nr 1 45 naturalnym inhibitorem kiełkowania nie zmieniły struktury miąższu, która była delikatna i gładka (średnio 1,5 pkt). Z tendencją do rozgotowania powierzchni i zmian struktury ugotowanych ziemniaków nierozłącznie wiąże się inna cecha mączystość (rys. 2C). Zaprawianie bulw odmiany Michalina wpłynęło istotnie na tę cechę. Największą mączystością (3,0 pkt) cechowały się ziemniaki przechowywane w wyższej temperaturze (8 o C), zaprawiane inhibitorem naturalnym, natomiast najmniejszą (1,5 pkt) przechowywane w niższej (5 o C) i zaprawiane tym samym preparatem. Mączystość bulw zaprawianych chemicznym preparatem była na tym samym niezmienionym poziomie (2,2 pkt bulwy lekko mączyste) niezależnie od temperatury składowania. Konsystencja jest jedną z ważniejszych cech wpływających na konsumencką akceptację ziemniaków do bezpośredniej konsumpcji. Odpowiednia konsystencja bulw może być efektem dobrze dobranych parametrów technologicznych w procesie produkcyjnym (Rytel i in. 2006). Na rysunku 2D przedstawiono zmiany konsystencji ugotowanych bulw odmiany Michalina po przechowaniu w temperaturze 5 i 8 o C, zaprawianych i niezaprawianych preparatami zapobiegającymi kiełkowaniu. Olejek eteryczny z goździka wpłynął w istotny sposób na konsystencję bulw po ugotowaniu. Po kilkakrotnym zaprawianiu naturalnym inhibitorem bulwy przechowywane w temperaturze 8 o C po ugotowaniu miały dość miękką konsystencję (rozpadały się na kilka części po wkłuciu widelca), natomiast przechowywane w temperaturze 5 o C zwięzłą (1,0 pkt). Podobne właściwości konsystencji (dość zwięzła) miały bulwy gotowane, które w czasie składowania niezależnie od temperatury były zaprawiane preparatem chemicznym. Smak i zapach ziemniaków jest zależny od ich składu chemicznego. Nadmiar cukrów i popiołu pogarsza smak, natomiast wolne aminokwasy i nukleotydy oraz witamina C poprawiają smakowitość. Niekorzystnie na tę cechę oddziałuje zawartość glikoalkaloidów, nadając bulwom gorzki smak (Amer i in. 2014). W prezentowanych badaniach ugotowane bulwy, które zostały zaprawione chemicznym i naturalnym inhibitorem kiełkowania w czasie przechowywania, nie różniły się istotnie smakiem i zapachem od ziemniaków niezaprawianych (rys. 3). Zostały ocenione jako ziemniaki o dobrym i dość dobrym smaku (7,0 i 6,0 pkt). Podobne wyniki przedstawili m.in. Kalt i inni (1999), Cizkova i inni (2000), Martina i inni (2013), Gomes-Castillo i inni (2013), Grudzińska i Zgórska (2013) oraz Elbasir i inni (2014). Zaprawianie n.i. Temperatura n.i. Rys. 3. Smak i zapach ugotowanych ziemniaków odmiany Michalina po przechowaniu przez 6 miesięcy, niezaprawianych (próba kontrolna) i zaprawianych chemicznym i naturalnym inhibitorem kiełkowania CH* chemiczny środek hamujący kiełkowanie bulw z substancją czynną chloroprofam; N* naturalny środek hamujący kiełkowanie bulw (olejek eteryczny z goździka); n.i. nieistotne
46 Ziemniak Polski 2016 nr 1 Podsumowanie Ziemniaki jadalne w celu ograniczenia kiełkowania mogą być zaprawiane inhibitorami zarówno chemicznymi (substancja czynna chloroprofam), jak i naturalnymi (olejki mięty goździka, kminku). Olejek z goździka wykazał mniejszy efekt hamujący kiełkowanie bulw niż chemiczny, szczególnie pod koniec okresu przechowywania. Ograniczenie kiełkowania odmiany wcześnie rozpoczynającej kiełkowanie (Michalina) wymaga wielokrotnych zabiegów środkiem naturalnym w okresie przechowywania. Odmiany wcześnie kiełkujące powinny być jak najszybciej zużywane, a w krótkim okresie przechowywania (3-4 miesiące) do zahamowania kiełkowania może być zastosowany środek naturalny. Wykazano, że naturalny olejek eteryczny z goździka po kilkakrotnym zaprawianiu bulw nie zmienił w sposób istotny struktury miąższu oraz smaku i zapachu ziemniaków po ugotowaniu. Zapach olejku utrzymywał się tylko w bulwach surowych przed ugotowaniem. Literatura 1. Amer F. S., Reddivari L., Gaurav P., Madiwale G. P., Stone M., Holm D. G., Vanamala J. 2014. Effect of genotype and storage on glycoalkaloid and acrylamide content and sensory attributes of potato chips. Am. J. Potato Res. 91, 632-641; 2. Cizkova H., Vacek J., Voldrich M., Sevcik R., Kratka J. 2000. Caraway essential oil as potential inhibitor of potato sprouting. Rost. Vyr. 46: 501-507; 3. Czerko Z., Zgórska K., Grudzińska M. 2012. Porównanie odmian ziemniaka pod względem reakcji na stosowanie inhibitorów kiełkowania. Biul. IHAR 266: 121-129; 4. Daniels-Lake, B. J., Prange R. K. 2007. The canon of potato science 41. Sprouting. Potato Res. 50: 379-382; 5. ELbashir H. A., Halim A., Ahmed R., Yousif K.S. 2014. Efficacy of different applications of spearmint oil on storability and processing quality of two potato varieties. J. Agri-Food Appl. Sci. 2(5): 124-133; 6. Gomez-Castillo D., Cruz E., Iguaz A., Arroqui C., Virseda P. 2013. Effect of essential oils on sprout suppression and quality of potato cultivars. Postharv. Biol. Techn. 82: 15-21; 7. Grudzińska M., Zgórska K. 2013. Wpływ zastosowania S-karwonu jako naturalnego inhibitora wzrostu kiełków ziemniaka na jasność barwy chipsów ziemniaczanych. Żywność, Technologia, Jakość 4(89): 161-169; 8. Hidalgo O. A., Echandi E.1983. Influence of temperature and length of storage on resistance of potato to tuber rot induced by Erwinia chysanthemi. Am. Potato J. 50: 1-15; 9. Martin M., Galand P., Bompeix G., Beyssac A. 2011. Mint oil: a new natural sprout suppressant opportunity. [In:] 18 th Trienn. Conf. EAPR. 2011 Oulu, Finland, July 24-29: 105; 10. Martin M., Bompeix G., Sardo A. 2014. Improving the use of spearmint oil, a natural sprout inhibitor from hot-fogging to vapourt application. [In:] 19 th Trienn. Conf. EAPR. 2014 Brussels, Belgium, July 06-11, oral presentation; 11. McComb E. A., McCready R. M. 1952. Colorimertic determination of pectic substance. Anal. Chem. 24: 1630-1632; 12. Rytel E., Tajner-Czopek A., Kita A., Lisińska G. 2006. Konsystencja ziemniaków gotowanych i produktów smażonych w zależności od zawartości polisacharydów. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 511: 601-609; 13. Zgórska K., Grudzińska M. 2012, Zmiany wybranych cech jakości bulw ziemniaka w czasie przechowywania. Acta Agroph. 19(1): 203-214