metoda otrzymywania produktu³w cukierniczych (np. mufinki, herbatniki) itp. wnioski • opracowana...
TRANSCRIPT
METODA OTRZYMYWANIA PRODUKTU ŻYTNIEGO O PODWYŻSZONEJ
ZAWARTOŚCI BŁONNIKA POKARMOWEGO
Jan MICHNIEWICZ, Piotr KOŁODZIEJCZYK, Agnieszka MAKOWSKA
Zakład Technologii Zbóż Instytut Technologii Żywności Pochodzenia
RoślinnegoWydział Nauk o Żywności i Żywieniu
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
• POLSKA - CZOŁOWE MIEJSCE W ŚWIECIE (produkcja ziarna)
• DLACZEGO ŻYTO ?– TRADYCJA UPRAWY– WARUNKI GLEBOWE I KLIMATYCZNE (wydajność)– POLSKIE ODMIANY
• ŻYTO - ZBOŻE „NIECHCIANE”– SYMBOL UBÓSTWA - tradycja– PREFERENCJE KONSUMENCKIE– SKOMPLIKOWANY PROCES PRODUKCJI PIECZYWA
• ZALETY ZIARNA ŻYTA– KOSZTY PRODUKCJI (uprawa)– BŁONNIK POKARMOWY (frakcje rozpuszczalne)
• pentozany, beta-glukany, fruktany– BIAŁKA (przyswajalność)– SUBSTANCJE PROZDROWOTNE
• fitoestrogeny, alkilorezorcynole, kwasy fenolowe
• SPOSOBY ZAGOSPODAROWANIA• NADMIAR ZIARNA ŻYTA ?
• HISTORIA– XVI i XVII w. żyto główny artykuł eksportowy,
ciemny chleb żytni– 1934 r. - chleb żytni ok. 85% pieczywa
spożycie 140 kg – 1952 r. - chleb żytni ciemny 51 %, – 1978 r. chleb żytni ok. 3%, – 1990-1996 spożycie chleba żytniego
zmniejszyło się do 2%,
- Stopniowe zmniejszania się spożycia chleba.140 kg ------------ < 2 kg1934 r. ---------- aktualnie
Uzasadnienie podjęcia badań
1. Zapadalność na choroby cywilizacyjne (np. otyłość, cukrzyca, ChNS, nowotwory przewodu pokarmowego), a udział przetworów zbożowych bogatych w błonnik pokarmowy (DF) w codziennej diecie człowieka
2. Ziarno żyta jako najbogatsze ze zbóż źródło DFżyto>jęczmień >owies >pszenica >kukurydza
3. Nierównomierne rozmieszczenie składników DF w poszczególnych częściach anatomicznych ziarna
4. Nieracjonalne wykorzystanie ziarna żyta na cele konsumpcyjne w Polsce (marnotrawstwo potencjału żywieniowego i dietetycznego)
5. Brak podaży wysokobłonnikowych produktów z ziarna żyta na krajowy rynek
CEL PRACYOpracowanie metody otrzymywania, w skali
laboratoryjnej, produktu żytniego o podwyższonej zawartości błonnika pokarmowego - DF (WBPŻ) w porównaniu do jego ilości w surowcu wyjściowym.
CELE SZCZEGÓŁOWE• analiza zmian ilościowo-jakościowych podstawowych
składników DF: arabinoksylanów (AX), fruktanów (FRU) i -glukanów (B-GLU) na poszczególnych etapach produkcji WBPŻ;
• ocena efektywności opracowanej metody na podstawie wartości współczynników koncentracji DF i jego składników w WBPŻ oraz porównania wartości stosunków ilościowych tych składników do skrobi w WBPŻ i w surowcu wyjściowym.
MATERIAŁ DOŚWIADCZALNYDo badań użyto handlowe ziarno żyta mieszańcowej odmiany
Balistic ze zbioru 2009 r. z KWS Lochow Polska Sp. z o.o., którestanowiło surowiec do otrzymywania WBPŻ.
Wyróżnik oceny jakości Ziarno żyta
1. Wilgotność ziarna, % 12,32. Ciężar objętościowy, kg/hl 3. Masa 1000 ziaren, g s.m.
68,127
4. Zawartość zanieczyszczeń ogółem, % 0,5w tym:- szkodliwych dla zdrowia, % 0- ziaren porośniętych, % 0
5. Liczba opadania (7/25), s 2836. Zawartość białka (Nx6.25), % s.m. 12,5
Charakterystyka jakości ziarna żyta
METODY
Założenia metody otrzymywania WBPŻOpracowana metoda otrzymywania WBPŻ polega na wielokrotnym rozdrabnianiu
CMŻ w młynach walcowym i kulowym oraz jej sortowaniu w celu stopniowego zwiększenia w kolejno otrzymywanych produktach stosunku ilościowego cząstek pochodzących z zewnętrznych tkanek ziarna, bogatych w składniki DF, do cząstek pochodzących z wewnętrznych tkanek - ubogich w składniki DF.
Główne zadanie przy otrzymywaniu produktów zbożowych o podwyższonej zawartości składników DF - opracowanie odpowiednio skutecznych metod rozdrabniania i sortowania, pozwalających na uwolnienie skrobi ze struktur komórkowych, a następnie jej wyeliminowanie z surowca wyjściowego. Skrobia, zlokalizowana prawie wyłącznie w bielmie, jest ilościowo największym komponentem ziarna powodującym obniżenie koncentracji składników DF w tego rodzaju produktach. Praktycznie jedynym sposobem pozwalającym na otrzymanie suchych produktów o możliwie wysokiej zawartości składników składników DF jest usunięcie z nich możliwie największej ilości skrobi.
Das Bild kann zurzeit nicht angezeigt werden.
METODY c.d.
Usunięcie ziaren skrobi żytniej typu A i B z CMŻ
SCHEMAT OTRZYMYWANIA WBPŻCEL ZABIEGÓW
Destrukcja struktur komórkowych tkanek CMŻ w stopniu pozwalającym na uwolnienie z nich możliwie największej liczby ziaren skrobi
Dodatkowe zniszczenie struktur komórkowych oraz uwolnienie z nich pozostałych ziaren skrobi
Eliminacja ziaren skrobi
Zagęszczenie zewnętrznych tkanek ziarna w WBPŻ
ZIARNO ŻYTA (oczyszczanie i nawilżanie ~ 14,5%)
MLEWNIK WALCOWY
QUADRUMAT SENIOR (rozdrabnianie: śrutowanie i wymielanie)
CAŁOZIARNOWA MĄKA ŻYTNIA
MLEWNIK ŚRUTUJĄCY I WYMIELAJĄCY QUADRMAT SENIOR
(1-krotne śrutowanie oraz 2-krotne wymielanie)
DROBNO ROZDROBNIONA CAŁOZIARNOWA MĄKA ŻYTNIA -
CMŻ (mieszanie)
SORTOWNIK WIBRACYJNY sito - 50 m
(sortowanie; = 45 min.)
FRAKCJA 1A (<50 m)
FRAKCJA 2B (>50 m)
MŁYN KULOWY (rozdrabnianie; = 90 min.)
SORTOWNIK WIBRACYJNY sito - 50 m
(sortowanie; = 45 min.)
FRAKCJA 3C (<50 m)
FRAKCJA 4D (>50 m)
SORTOWNIK WIBRACYJNY sita - 80 m i 125 m
(sortowanie; = 45 min.)
FRAKCJA 5E (>50-80 m)
FRAKCJA 6F (>80-125 m)
PRODUKT KOŃCOWY – WBPŻ (>125 m)
METODY c.d.
W surowcu wyjściowym (CMŻ), produkcie końcowym (WBPŻ)oraz międzyproduktach oznaczono zawartość:
- składników mineralnych (popiołu);- skrobi metodą enzymatyczną;- błonnika pokarmowego ogółem (DF) oraz jego frakcji rozpuszczalnej inierozpuszczalnej w wodzie (WE-DF i WUE-DF) oraz jego składników:- arabinoksylanów ogółem (AX) oraz ich frakcji rozpuszczalnej i nie-rozpuszczalnej w wodzie (WE-AX i WUE-AX);- -glukanów ogółem (B-GLU) oraz ich frakcji rozpuszczalnej i nie-rozpuszczalnej w wodzie (WE-B-GLU i WUE-B-GLU);- fruktanów (FRU).
WYNIKIZawartość popiołu i skrobi w surowcu wyjściowym, produkcie końcowym oraz w frakcjach pośrednich i
ubocznych oraz ich wydajność
Produkt Wydajność, %
Popiół, % s.m.
Skrobia, % s.m.
popiół:skrobia
Młyn
walcow
y
CMŻ 100,0 1,89 58,2 1:31
1A (<50 m) 30,9 0,67 83,1 1:124
2B (>50 m) 69,1 2,40 49,4 1:21
Młyn kulow
y
3C (<50 m) 28,8 1,03 72,6 1:70
4D (>50 m) 40,3 3,55 30,1 1:9
5E(>50-80 m) 8,3 1,44 44,1 1:31
6F (>80-125 m) 11,8 1,80 42,1 1:23
WBPŻ (>125 m) 20,2 5,44 16,3 1:3
Frakcje 1A, 3C, 5E oraz 6F – produkty uboczne usuwane z procesu
Frakcje 2B i 4D – produkty pośrednie wykorzystywane na kolejnych etapach procesu
Zmiany zawartości składników DF oraz ich frakcji rozpuszczalnych (WE) i nierozpuszczalnych w wodzie (WUE) na
poszczególnych etapach produkcji WBPŻ
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
AX,
% s
.m.
CMŻ 1A 2B 3C 4D 5E 6F W BPŻ
WUE-AX WE-AX
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
B-G
LU, %
s.m
.
CMŻ 1A 2B 3C 4D 5E 6F WBPŻ
WUE-B-GLU WE-B-GLU
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
NC
P, %
s.m
.
CMŻ 1A 2B 3C 4D 5E 6F WBPŻ
WUE-NCP WE-NCP
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
FRU
, % s
.m.
CMŻ 1A 2B 3C 4D 5E 6F WBPŻ
FRU
Zawartość DF oraz jego frakcji rozpuszczalnej (WE) i nierozpuszczalnej w wodzie (WUE) w surowcu
wyjściowym, produkcie końcowym oraz w frakcji pośredniej
Składnik CMŻ WBPŻ Frakcja 6F (>80-125 m)
DF ogółem, % s.m. 17,1 47,2 32,9WE-DF, % s.m. 3,7 3,4 11,8
WUE-DF, % s.m. 13,4 43,8 21,1
(++) - zwiększenie wydajności produktu końcowego o 12 pkt. % oraz wzrost zawartości WE-DF o około 1/3 (4,6% s.m.)
(--) - obniżenie zawartości DF ogółem o około 10% (42% s.m.) oraz obniżenie wartości dietetycznej spowodowane wzrostem zawartości skrobi o ponad 50% tj. do poziomu 26% s.m., co wiąże się ze zwiększeniem wartości energetycznej
POTENCJALNE ZASTOSOWANIE WBPŻ- do bezpośredniego spożycia na sucho lub jako dodatek do
mleka i przetworów mlecznych (np. kefir, jogurt,) oraz zup,sałatek warzywnych i musli;
- surowiec do produkcji wyrobów ekstrudowanych;- jako dodatek do pieczywa żytniego i pszennego, suchych
wyrobów cukierniczych (np. mufinki, herbatniki) itp.
WNIOSKI• Opracowana metoda - skala laboratoryjna, WBPŻ - zwiększony
stosunek ilościowy cząstek z zewnętrznych części ziarna do cząstek zwewnętrznych tkanek. Wydajność produktu - wielkość cząstek >125m,- 20,2% masy ziarna.
• WBPŻ - korzystny skład chemiczny (żywienie). Stosunek ilościowyskładników mineralnych do skrobi oraz DF do skrobi w WBPŻzwiększył się około 10-krotnie (w stosunku do CMŻ).
• WBPŻ zawiera w 100 g suchej masy 47,2 g DF ogółem, prawie 3x więcejniż w surowcu wyjściowym. Około 70 g tego produktu w pełni pokrywazalecaną przez ekspertów FAO/WHO dobową dawkę tego składnika.
• Wzrost zawartości DF ogółem oraz głównego składnika AX ogółem wWBPŻ był spowodowany głównie zwiększeniem ilości ich frakcjinierozpuszczalnych w wodzie (WUE), podczas gdy wzrost zawartościB-GLU i NCP ogółem - zwiększeniem ilości zarówno frakcji WE, jak iWUE.
• Efektywność suchej metody otrzymywania WBPŻ zróżnicowana dlabadanych składników DF. Metoda ta była najbardziej wydajna B-GLU,natomiast najmniej dla FRU. AX i NCP zajmowały pośrednie miejsce.