Act Agrophysic 2011, 17(2), 359-368 WPŁYW PARAMETRÓW BLANSZOWANIA ORAZ METODY SUSZENIA NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SUSZONYCH PIECZAREK Krolin Lents, Dorot Witrow-Rjchert, Mri Hnkus Ktedr Inżynierii Żywności i Orgnizcji Produkcji, Wydził Nuk o Żywności, SGGW ul. Nowoursynowsk 159 C, 02-776 Wrszw e-mil: krolin_lents@sggw.pl Streszczenie. Celem prcy było zbdnie wpływu prmetrów blnszowni orz metod suszeni n włściwości mechniczne suszonych pieczrek. Mteriłem bdwczym były pieczrki odminy Agrcius bisporus, krojone w plstry grubości 5 mm, które poddwno blnszowniu w wodzie przez 15, 30, 45 i 60 minut w temperturze 60 o C orz przez 3 minuty w 95 o C. Nstępnie mterił suszono trzem metodmi: sublimcyjną (zmrżnie w 18 i 40 o C), konwekcyjną orz mikroflowo-konwekcyjną. Włściwości mechniczne określono przeprowdzjąc test zginni suszy sublimcyjnych i konwekcyjnych i test cięci suszu mikroflowego. Zdjęci mikroskopowe wykzły znczne zniszczenie struktury wewnętrznej pod wpływem wstępnej obróbki termicznej. Susze sublimcyjne, zmrżne w 40 o C chrkteryzowły się njwiększymi wrtościmi prcy łmni podczs testu zginni. Jednocześnie, w wyniku zmrżni w wyższej temperturze otrzymywno liofilizty mniej odporne n odksztłceni. Njwyższymi siłmi cięci chrkteryzowły się susze mikroflowo-konwekcyjne wstępnie blnszowne w temperturze 60 o C przez krótszy czs. Anlizując różne metody suszeni, nie stwierdzono jednozncznego wpływu prmetrów wstępnego blnszowni n włściwości mechniczne pieczrek. Był on zleżny od zstosownego sposobu usuwni wody. Słow kluczowe: pieczrki Agrcius bisporus, blnszownie, struktur, suszenie, test zginni WSTĘP Grzyby to prymitywne orgnizmy mkroskopijne, nleżące do królestw Fungi. Są sprofityczne, nie wytwrzją chlorofilu, pobierją energię z mrtwych resztek szczątków mterii orgnicznej, z pomocą enzymów pomocnych w degrdcji mterii orgnicznej i bsorpcji z niej skłdników odżywczych (Chng i Miles 1989, Pl Prc finnsown ze środków Ministerstw Nuki i Szkolnictw Wyższego w ltch 2010-2011 jko projekt bdwczy nr N312 117438.
360 K. LENTAS i in. i Chkrverty 1997, Wlde i in. 2006). W ltch 70-tych zncznie wrosło zinteresownie grzybmi hodowlnymi, w tym głównie pieczrkmi dwuzrodnikowymi odminy Agrcius bisporus. Stnowią one około 40% cłej świtowej produkcji grzybów hodowlnych. Wzrost konsumpcji grzybów związny jest głównie z ich wlormi smkowymi i romtem, jk również wrtością odżywczą. Grzyby są cennym źródłem biłk, witmin z grup B, le tkże witmy A, D, PP i C, mikro-i mkroelementów, w tym m.in. fosforu, potsu, żelz, kobltu, fluoru, mngnu, cynku i jodu. Chrkteryzują się niską klorycznością, nie zwierją cholesterolu, zwrtość tłuszczu jest znikom. Inczej niż rośliny, ściny komórkowe grzybów zbudowne są w głównej mierze z chityny, tkże niewielkich ilości celulozy orz pektyn (Giri i Prsd 2007, Procner 1981, Wlde i in. 2006). Jednk podobnie jk inne grzyby, tkże pieczrki szybko się psują, zminy te rozpoczynją się bezpośrednio po zbiorze. Determinuje to potrzebę ich przetwrzni. W wielu miejscch n świecie suszy się grzyby n słońcu, jednk stwrz to wiele zgrożeń higienicznych. W przemyśle stosowne są różne metody suszeni, grzyby są również mrynowne, kiszone, otrzymywne są z nich ekstrkty czy też mączk grzybow. Konsumenci oceniją jkość w pierwszej kolejności po brwie, nstępnie teksturze (Ahrne i in. 2003, Giri i Prsd 2007, Kotwliwle i in. 2007, Zivnovic i Buescher 2004). Te włściwości, zrówno podczs obróbki wstępnej poprzez blnszownie, jk i podczs smego procesu suszeni, ulegją niekorzystnym zminom. Proces blnszowni m n celu unieczynnienie poszczególnych enzymów i rozluźnienie tknki przed dlszymi procesmi, jednk wpływć może n jkość produktu, poprzez zminy brwy, tekstury czy smku (Niedziólk i Szymnek 2004). Pod wpływem wysokiej tempertury blnszowni (90-100 o C) zchodzą zminy, polegjące n denturcji biłek, zminy n poziomie molekulrnym komórek orz zminy ktywności enzymów. Prowdzą one do pogorszeni brwy mteriłu, niepożądnych zmin tekstury orz zmniejszeni zdolności ponownego uwdnini (Ahrne i in. 2003, Kotwliwle i in. 2007, Vivr-Quntn i in. 1999). Dobór odpowiednich prmetrów blnszowni orz prmetrów i metody suszeni pozwl n uzysknie produktów, które spełnią wysokie wymgni dzisiejszego konsument (Bernś i in. 2007, Czpski 1994, Mtser i in. 2000). Celem prcy było zbdnie wpływu prmetrów blnszowni orz metod suszeni n włściwości mechniczne suszonych pieczrek. MATERIAŁ I METODY Mteriłem bdwczym były pieczrki dwuzrodnikowe klsy I, które selekcjonowno pod względem wielkości (owocniki o średnicy kpelusz 30-60 mm) i krojono w plstry o grubości 5 mm. Plstry pieczrek poddwno blnszowniu w wodzie przez 15, 30, 45 i 60 minut w temperturze 60 o C i przez 3 minuty w temperturze 95 o C.
WPŁYW PARAMETRÓW BLANSZOWANIA ORAZ METODY SUSZENIA 361 Surowe i blnszowne próbki ukłdno w pojedynczej wrstwie i suszono metodą konwekcyjną, mikroflowo-konwekcyjną i sublimcyjną. Suszenie konwekcyjne prowdzono w temperturze powietrz 70 o C, przy prędkości przepływu równolegle do mteriłu wynoszącej 1,8 m s -1. Proces suszeni prowdzono do uzyskni stłej msy. Suszenie mikroflowo-konwekcyjne przebiegło w temperturze powietrz przepływjącego prostopdle do mteriłu równej 40 o C, przy mocy mikrofl 300 W. Suszenie prowdzono do stłej msy. Mterił surowy i blnszowny poddwno również suszeniu sublimcyjnemu przez 24 h, w 4 sekcjch temperturowych 10, 20, 30 i 45 o C, pod ciśnieniem 63 P. Przed procesem suszeni mterił ukłdno n tcch w jednej wrstwie i poddwno mrożeniu z zstosowniem tempertury 18 o C orz w zmrżrce szokowej w temperturze 40 o C. Poszczególne suszeni powtrzno dwukrotnie dl kżdej z bdnych kombincji prmetrów procesu. Włściwości mechniczne suszonych konwekcyjnie i sublimcyjnie plstrów pieczrek oceniono n podstwie testu zginni. Do przeprowdzonego testu użyto 10 plstrów kżdego suszu o zmierzonej grubości. Test poległ n zginniu próbki umieszczonej n podporch. W przypdku świeżego mteriłu zstosowno rozstw podpór 28 mm, dl suszy 22 mm. Test zginni przeprowdzno do momentu zniszczeni mteriłu. Anlizownym prmetrem był prc łmni energi potrzebn do złmni plstr suszu, mierzon jko pole pod krzywą łmni, wyznczone do punktu mksymlnej siły (Bourne 2003, Głowcki 2000, Sitkei 1986). Testowi cięci poddno plstry pieczrek suszone miroflowo-konwekcyjnie. Do przeprowdzonego testu użyto 10 plstrów o znnej grubości. Wykorzystno jednonożowy element tnący o wymirch: długość 62 mm, wysokość 24 mm, grubość 0,5 mm. Podczs testu nóż przesuwł się wzdłuż metlowej podstwki ze szczeliną, umożliwijącą wciśnięcie, przecięcie orz częściowe wyciśnięcie próbki. Test cięci przeprowdzno do momentu zniszczeni mteriłu. N podstwie testu cięci określono mksymlną siłę cięci suszonych mikroflowo plstrów pieczrek (Bourne 2003, Głowcki 2000, Sitkei 1986). Pomiry instrumentlne włściwości mechnicznych wykonno wykorzystując teksturometr TEXTURE ANALYZER TA-TX2 firmy Stble Micro Systems Ltd., stosując prędkość głowicy 55 mm min -1 podczs zginni i 60 mm min -1 podczs testu cięci. Włściwości strukturlne surowych i blnszownych pieczrek określono n podstwie zdjęć wykonnych w 400-krotnym powiększeniu w Centrum Anlitycznym SGGW w Wrszwie, przy zstosowniu mikroskopu skningowego FEI model QUANTA 200.
362 K. LENTAS i in. Anlizę sttystyczną wyników przeprowdzono przy pomocy progrmu STATGRAPHICS. Stosując jednoczynnikową nlizę wrincji ANOVA, dokonno podziłu średnich n grupy jednorodne według procedury Tukey. Przy pomocy progrmu Excel przeprowdzono również dwuczynnikową nlizę wrincji bez powtórzeń, przy poziomie istotności α = 0,05. WYNIKI I DYSKUSJA Proces blnszowni spowodowł rozluźnienie struktury wewnętrznej, co ułtwiło wyminę msy między tknką roztworem otczjącym. Ubytek msy suchej substncji podczs blnszowni niskotemperturowego przez 15, 30 i 45 minut był n stłym poziomie, ok. 29%, ntomist w czsie 60 minut procesu z mteriłu ubywło 42% suchej substncji zwrtej w surowcu (rys. 1). Zstosownie wysokotemperturowego blnszowni powodowło strtę suchej substncji n poziomie 35%. Ubytek msy suchej substncji. Weight of dry mtter decrese (%). 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 b b 0 15min/60 C 30min/60 C 45min/60 C 60min/60 C 3min/95 C Rys. 1. Średni ubytek msy suchej substncji pieczrek podczs blnszowni. Wrtości kolumnowe oznczone symbolmi, b różnią się między sobą sttystycznie przy α < 0,05. Odłożone n słupkch odcinki to odchyleni stndrdowe. Fig. 1. Averge decrese of dry mtter of mushrooms during blnching. Columned vlues denoted by different letters (, b) vry mong themselves sttisticlly significnt t α<0,05. Sections set side on the columns re stndrd deflections. N podstwie nlizy zdjęć mikroskopowych (fot. 1) stwierdzono wyrźny wpływ czsu orz tempertury blnszowni n strukturę wewnętrzną pieczrek. Zdjęcie surowej pieczrki wskzuje n obecność wydłużonych komórek grzybnistrzępków, jednk już po 15 minutch blnszowni struktur wewnętrzn uleg zniszczeniu, przestły być widoczne strzępki, struktur zgęścił się orz powst-
WPŁYW PARAMETRÓW BLANSZOWANIA ORAZ METODY SUSZENIA 363 ły puste przestrzenie wewnątrz tknki mteriłu. Zobserwowno, że im dłuższy był czs i im wyższ był tempertur blnszowni tym struktur wewnętrzn tknek pieczrek był brdziej zdeformown. ) b) c) d) e) f) Fot. 1. Zdjęci mikroskopowe pieczrek (powiększenie 400x) ) surowych, b) blnszownych 15min/60 o C, c) 30min/60 o C, d) 45min/60 o C, e) 60min/60 o C, f) 3min/95 o C Photo 1. Microscope imges of mushrooms (mgnifiction 400x) ) rw, b) blnched 15min/60 o C, c) blnched 30min/60 o C, d) blnched 45min/60 o C, e) blnched 60min/60 o C, f) blnched 3min/95 o C
364 K. LENTAS i in. Zwrtość suchej substncji w suszch zleżł od metody suszeni. Susze mikroflowe zwierły od 85,4 do 89,3% suchej substncji. Próbki suszone konwekcyjnie chrkteryzowły się zwrtością suchej substncji n poziomie 97-98,6%, liofilizty 95-96%. Dwuczynnikow nliz wrincji wyników testu zginni wskzł n istotny wpływ metody suszeni, ntomist nie wykzł wpływu zróżnicownych prmetrów blnszowni n wrtość prcy łmni, wyzncznej jko pole pod krzywą łmni do punktu mksymlnej siły, w którym nstępowło zniszczenie mteriłu (rys. 2 i 3). Istotny wpływ n wrtość prcy łmni mił tempertur zmrżni próbek przed procesem liofilizcji. Szybkość i wielkość powstjących krysztłów lodu podczs zmrżni wpływł n włściwości mechniczne suszonych pieczrek. Powstjące w wyższej temperturze zmrżni ( 18 o C) większe krysztły lodu powodowły wytworzenie większych porów w suszch. Tkie susze okzły się mniej odporne n zginnie, osiągjąc istotnie niższe wrtości prcy (energii potrzebnej do złmni plstr suszu). Generlnie, susze sublimcyjne w większości przypdków chrkteryzowły się większymi wrtościmi prcy łmni, w porównniu do mteriłów otrzymnych w wyniku suszeni konwekcyjnego. 14 12 10 1 Sił Force (N) 8 6 4 2 3 2 4 0 0 1 2 3 4 Przesunięcie Distnce (mm) Rys. 2. Wybrne krzywe łmni suszy pieczrek (przykłdowe krzywe: 1-45 min/60 o C/sub. ( 40 o C), 2 45 min/60 o C/konw., 3 3 min/95 o C/konw., 4 45 min/60 o C/sub.( 18 C) Fig. 2. Selected dried mushrooms bending curves (exmples of curves: 1-45 min/60 o C/sub. ( 40 o C), 2 45 min/60 o C/conv., 3 3 min/95 o C/conv., 4 45 min/60 o C/sub.( 18 o C)
WPŁYW PARAMETRÓW BLANSZOWANIA ORAZ METODY SUSZENIA 365 Prc łmni Work bending (mj) 12 10 8 6 4 2 śwież pieczrk/rw mushroom Liofilizty -40 C/Freeze-dried -40 C B ' A ' Liofilizty -18 C/Freeze-dried -18 C Suszone konwekcyjne/convection dried B B B B ' ' ' ' 0 śwież/rw susz niebln./dried not bln. 15min/60 C 30min/60 C 45min/60 C 60min/60 C 3min/95 C Rys. 3. Prc łmni konwekcyjnego i sublimcyjnego suszu pieczrek. Wrtości kolumnowe oznczone symbolmi, b,, A, B różnią się między sobą sttystycznie przy α < 0,05 Fig. 3. Bending work of convective nd freeze-dried mushrooms. Columned vlues denoted by different letters (, b,, A, B) vry mong themselves sttisticlly significnt t α<0.05 Mimo brku istotnego wpływu prmetrów blnszowni, stwierdzonego n podstwie dwuczynnikowej nlizy wricji, możn zuwżyć zróżnicownie wyników, jeśli do ich oceny zostnie zstosown jednoczynnikow nliz wrincji i wrtości średnie zostną przyporządkowne do poszczególnych grup jednorodnych (rys. 3). Anliz testu zginni wykzł w tym przypdku istotny wpływ procesu blnszowni n podwyższenie wrtości prcy łmni suszy sublimcyjnych zmrżnych w 40 o C. Osiągł on wrtości nwet powyżej 10 mj. W przypdku suszy konwekcyjnych orz suszy sublimcyjnych zmrżnych w wyższej temperturze nie wykzno istotnego wpływu wrunków blnszowni n zminy włściwości mechnicznych bdnych plstrów suszy pieczrek. Wrtość prcy łmni nieblnszownego suszu konwekcyjnego wynosił 3,88 mj, ntomist po blnszowniu i suszeniu konwekcyjnym spdł do wrtości 2,7-2,9 mj. Jedynie blnszownie przez 60 minut w temperturze 60 o C orz wysokotemperturowe blnszownie powodowło wzrost bdnego prmetru do koło 3,9 mj. Przyczyną tego mogło być znczne zniszczenie mteriłu poddnego blnszowniu, w połączeniu z suszeniem konwekcyjnym w wysokiej temperturze (Giri i Prsd 2007). W przypdku zstosowni liofilizcji orz zstosowni zmrżni szokowego ( 40 o C), odnotowno znczny wzrost wrtości prcy łmni próbek, w niektórych przypdkch pond dwukrotny. Njtwrdsze susze
366 K. LENTAS i in. uzyskno po zstosowniu blnszowni w temperturze 60 o C przez 30 i 45 minut orz wysokotemperturowego blnszowni. Anliz wyników testu cięci suszy mikroflowych dowiodł, iż niskotemperturowe blnszownie przez krótszy czs, 15 i 30 minut powodowło njbrdziej znczące wzmocnienie tekstury, w porównniu do suszy wcześniej nieblnszownych (rys. 4). Mksymln sił cięci świeżego mteriłu wynosił około 15 N, po suszeniu około 50 N. Ntomist proces obróbki wstępnej wzmocnił wytrzymłość suszy do około 150 N po 15 minutch blnszowni w niższej temperturze. Wrz z wydłużniem czsu blnszowni orz podwyższeniem tempertury odnotowno spdek mksymlnej siły cięci plstrów pieczrek, jednk w stosunku do nieblnszownego suszu, sił cięci był 1,5-2-krotnie wyższ. 250 Mksymln sił cięci. Mximum cutting force (N). 200 150 100 50 d cd bcd bc b 0 śwież pieczrk/rw mushroom susz niebln./dried not bln. 15min/60 C 30min/60 C 45min/60 C 60min/60 C 3min/95 C Rys. 4. Mksymln sił cięci suszu mikroflowo-konwekcyjnego. Wrtości kolumnowe oznczone symbolmi, b,, A, B różnią się między sobą sttystycznie przy α < 0,05. Odłożone n słupkch odcinki to odchyleni stndrdowe Fig. 4. Mximum cutting force of microwve-convective dried mushrooms. Columned vlues denoted by different letters (, b,, A, B) vry mong themselves sttisticlly significnt t α<0,05. Sections set side on the columns re stndrd deflections WNIOSKI 1. Njwiększym ubytkiem msy suchej substncji chrkteryzowły się pieczrki blnszowne w wysokiej temperturze (95 o C) orz w 60 o C przez 60 minut, co było związne ze zniszczeniem struktury wewnętrznej i utrtą skłdników rozpuszczlnych.
WPŁYW PARAMETRÓW BLANSZOWANIA ORAZ METODY SUSZENIA 367 2. Zdjęci mikroskopowe wykzły zniszczenie struktury wewnętrznej pod wpływem wstępnej obróbki termicznej. Zobserwowno, że im dłuższy był czs blnszowni orz im wyższ tempertur, tym chitynowe ściny komórkowe były brdziej zdeformowne. 3. Susze sublimcyjne, w przypdku których zstosowno proces blnszowni orz zmrżnie szokowe, chrkteryzowły się większymi wrtościmi prcy łmni podczs testu zginni niż susze konwekcyjne orz liofilizty zmrżne w temperturze 18 o C, co świdczy o ich mniejszej odporności n odksztłceni. 4. Blnszownie nisko- i wysokotemperturowe spowodowło istotny wzrost siły cięci suszu mikroflowo-konwekcyjnego, w porównniu z siłą potrzebną do przecięci suszu nieblnszownego. Njwyższymi siłmi cięci chrkteryzowły się susze blnszowne w temperturze 60 o C przez krótszy czs. 5. Anlizując różne metody suszeni, nie stwierdzono jednozncznego wpływu prmetrów wstępnego blnszowni n włściwości mechniczne pieczrek. Był on zleżny od zstosownego sposobu usuwni wody. PIŚMIENNICTWO Ahrne L., Prothon F., Funebo T., 2003. Comprison of drying kinetics nd texture effects of two clcium pretretments before microwve-ssisted dehydrtion of pple nd potto. Interntionl Journl of Food Science nd Technology, 38, 411-420. Bernś E., Jworsk G., Mcieksze I., Biernck A., 2007. Wpływ obróbki wstępnej, zmrżni i zmrżlniczego skłdowni n teksturę pieczrek. Żywność Nuk Technologi Jkość, 5(54), 165-172. Bourne M.C., 2003. Ford texture nd Viscosity: Concept nd Mesurement. 2 nd Edition. Food Science nd Technology, Interntionl Series. Chng S. T., Miles P. G., 1989. Prt I Mushroom science. Edible mushroom nd their cultivtion. Boc-Rton, USA: CRC Press. Czpski J., 1994. Wpływ niektórych opercji technologicznych n wydjność i jkość pieczrek blnszownych i skłdownych w zlewie. Biuletyn Wrzywniczy, 42, 101-119. Giri S.K., Suresh Prsd, 2007. Drying kinetics nd rehydrtion chrcteristics of microwvevcuum nd convective hot-ir dried mushrooms. Journl of Food Engineering., 78, 512-521. Głowcki H., 2000. Mechnik techniczn. Wytrzymłość mteriłów. Oficyn Wydwnicz Politechniki Wrszwskiej, Wrszw. Kotwliwle N., Bkne P., Verm A., 2007. Chnges in texturl nd opticl properties of oyster mushroom during hot ir drying. Journl of Food Engineering, 78, 1207-1211. Mtser A.M., Knott E.R, Teunissen P. G. M., Pul V. Brtels P. V., 2000. Effects of high isosttic pressure on mushrooms. Journl of Food Engineering, 45, 11-16. Niedziółk I., Szymnek M., 2004. Wpływ blnszowni n wybrne włściwości mechniczne zirn kukurydzy cukrowej. Act Agrophysic, 4(2), 449-457 Pl N.S, Chkrverty A., 1997. Thin lyer convection-drying of mushrooms. Energy Convers. Mgmt, 38, 2, 107-113.
368 K. LENTAS i in. Procner A., 1981. Technologi gstronomiczn z towroznwstwem. Cz. 1. red. Świątkowsk J. (red.), WSiP, Wrszw Sitkei G., 1986. Mechnics of Agriculturl Mterils. Akdémii Kidó, Budpest. Vivr-Quintn A.M., González-Sn José M.L., Colldo-Fernández M., 1999. Infuence of cnning process on colour, weight nd grde of mushrooms. Food Chemistry, 66, 87-92. Wlde S.G., Velu V., Jyothirmyi T., Mth R.G., 2006. Effects of pretretments nd drying methods on dehydrtion of mushroom. Journl of Food Engineering, 74, 108-115. Zivnovic S., Buescher B., 2004. Chnges in mushroom texture nd cell wll composition ffected by therml processing. Journl of Food Sciences, 69 (1), SNQ44-SNQ49. EFFECT OF BLANCHING PARAMETERS AND METHODS OF DRYING ON MECHANICAL PROPERTIES OF DRIED MUSHROOMS Krolin Lents, Dorot Witrow-Rjchert, Mri Hnkus Deprtment of Food Engineering nd Process Mngement, Fculty of Food Sciences, Wrsw University of Life Sciences ul. Nowoursynowsk 159C, 02-776 Wrszw e-mil: krolin_lents@sggw.pl Abstrct. The im of this study ws to investigte the influence of blnching prmeters on mechnicl properties of dried mushrooms. Mushrooms cv. Agrcius bisporus were cut into slices of thickness of 5 mm nd blnched in wter for 15, 30, 45 nd 60 minutes t 60 o C nd for 3 minutes t 95 o C. Then the mteril ws dried using three methods: freeze-drying (freezing t 18 nd 40 o C), convective drying nd microwve-convective drying. Mechnicl proprieties were determined using the breking test for freeze-dried nd convective dried mteril nd the cutting test for microwve-convective dried mushrooms. Microscope photos showed considerble destruction of internl structure under the influence of therml pretretment. Freeze-dried mteril frozen t 40 o C ws chrcterised by the gretest cutting work during the bending test. Simultneously, less resistnt to deformtion freeze-dried mterils were obtined s result of freezing t higher temperture. The microwve-convective dried mteril initilly blnched t 60 o C for shorter time ws chrcterised by the highest cutting force. No unique influence of blnching prmeters on mushrooms mechnicl properties ws found during the nlysis of different drying methods. This ws dependent on the wy of wter removing. Keywords: mushrooms Agricus bisporus, blnching, structure, drying, bending test