20 Élelmiszer Tudomány Technológia LXIV. évf. 1. szám Horváthné Almássy K. Véha A: Búzatészta... Búzatészta alapú termékek rostdúsítása rezisztens keményítővel HORVÁTHNÉ ALMÁSSY KATALIN VÉHA ANTAL ÖSSZEFOGLALÁS Mai ismereteink szerint az egészséges táplálkozás egyik feltétele a megfelelő mennyiségű és minőségű napi rostbevitel. A rostokban gazdag élelmiszerek élvezeti értéke gyakran eltér a megszokottól, ezért a fogyasztó nem mindig választja szívesen ezeket a termékeket. A búzatészta gélszerkezeténél fogva kiváló hordozója lehet a hozzáadott élelmi rostoknak. Az élelmiszerek előállításánál törekedni kell azonban az elvárt élvezeti érték megtartására. Ebben segítséget nyújthat a fehér színű, szagtalan, íztelen, porszerű rezisztens keményítő, melynek szemcsemérete 5-20 µm. Kísérleti munkánkban száraztészta és próbacipó mintasorozatokkal vizsgáltuk meg, hogy miként befolyásolja a búzatészta funkcionális tulajdonságait a szerkezetbe beépített, maximum 40% Hi-maize (HM) 260, RS2 típusú rezisztens keményítő. Oszcillációs reometriai méréssel tanulmányoztuk a tésztaszerkezet változását. A rezisztens keményítő tartalmú próbacipók minőségét glutinliszt és guar adagolással optimalizáltuk. AZ ÉLELMI ROSTOK JELENTŐSÉGE AZ EGÉSZSÉGMEGŐRZÉSBEN Az egészség megőrzésének alapvető feltétele az egészséges táplálkozás. Ebben fontos szerepet töltenek be az élelmi rostok (Horváth-Almássy, 1996). A rosthiányos táplálkozás számos betegség kialakulásában veszélyeztető tényezőként szerepelhet, míg a rostokban gazdag táplálék köztudottan segíti a szervezet működését. Megelőzi, illetve elmulasztja a bélrendszer különböző bántalmait, mint pl. székrekedés, aranyérbetegség, divertikulózis, irritábilis bél szindróma. Emeli a vér (jótékony) koleszterin-szintjét és csökkenti a szívbetegség, a diabétesz és egyes daganatos betegségek kialakulásának kockázatát. Élelmiszereink rosttartalma eredet szerint két csoportra osztható. 1. Saját, alapanyag eredetű rosttartalom, ami érintetlen növényi szénhidrátokat és lignint jelent, melyeket az emberi emésztőrendszer nem képes lebontani. 2. Hozzáadott (funkcionális) rostok csoportja. Ezek nem emészthető szénhidrát izolátumok, amelyek előnyös fiziológiai hatásúak az emberi szervezetre. A kettő együttesen adja a termékek teljes élelmi rost tartalmát. Az élelmi rostok döntő hányada tehát nem emészthető szénhidrát (1. ábra). 1. ábra: A szénhidrát alapú diétás rostok felosztása A szükséges napi 25-30 g rostbevitelt gyümölcsök, zöldségek és gabonafélék fogyasztásával fedezhetnénk. Mai életvitelünk azonban nem mindig teszi lehetővé ezekből elegendő mennyiség fogyasztását. Az eredetileg jelentős rostforrásként szolgáló gabonaalapú termékeinkre az elmúlt évszázad folyamán az egyre alacsonyabb ballasztanyag szint lett a jellemző. A hiányzó rostokat élelmiszereinkben a megszokott élvezeti érték megőrzése mellett, hozzáadott rostok bevitelével is pótolhatjuk. BÚZATÉSZTA, AZ IDEÁLIS ROSTHORDOZÓ A búzalisztből víz hozzáadása, és megfelelő intenzitású dagasztás után kialakuló tészta legalább egy koherens és kétféle diszperz fázist tartalmaz. A koherens fázis a duzzadt sikérfehérjéből kialakult mátrix, amely a különböző fázishatárokon elhelyezkedő lipidréteggel kapcsolódik a többi alkotóhoz. Diszperz fázist képeznek a keményítő és korpaszemcsék. Ezen túlmenően a tészta mindig tartalmaz jelentős térfogatú diszpergált gázfázist, továbbá egyes nem keményítő poliszacharidok (pentozánok) erősen hidratált állapotban szintén jelen vannak. A tészta technológiai sajátságai szempontjából a hidratált fehérjemátrix, a sikérváz a legjelentősebb. A viszkoelasztikus szerkezet kialakulása a tésztadagasztás folyamatában megy végbe. Ha a búzaliszthez kb. 50% vizet adunk és mechanikai munka befektetésével összegyúrjuk, a fehérjék hidratálódnak, majd a sikérfehérjék két kom-
Horváthné Almássy K. Véha A.: Búzatészta... Élelmiszer Tudomány Technológia LXIV. évf. 1. szám 21 ponense, a gliadin és a glutenin térhálót képez. A tésztakészítés folyamán a poláris lipidek a fázishatárokon adszorbeálódnak, stabilizálva a határfelületi hártyákat. A keményítőszemcsék a nyers tésztában a sikérváz hézagaiban foglalnak helyet. A lipidkomponensek a keményítőszemcsékkel is kölcsönhatásba lépnek (2. ábra). 2. ábra: A poláris lipidek, a sikér és a keményítő kölcsönhatása (Ternes, 1990) A kelt tészták kolloidkémiai szempontból azonosak a nem kelesztett tésztákkal. Az eltérés főként abban mutatkozik, hogy a diszpergált gázfázis térfogata lényegesen nagyobb az élesztők által termelt szén-dioxid következtében. Ez lényegében domináns habszerkezetet kölcsönöz a tésztának az érlelés végére. A tésztaszerkezet kialakulásának fenti értelmezéséből adódik a következtetés, hogy a nyers sikérváz lehetőséget ad a megfelelő finomságú élelmi rostok beépítésére, ezáltal a termék rosttartalmának tervezett mértékű növelésére. A megfelelő finomságra azért van szükség, hogy az élvezeti értéket a szemcsésség, érdesség ne csökkentse. Az RS2 típusú rezisztens keményítő erre kifejezetten alkalmasnak tűnik. REZISZETENS KEMÉNYÍTŐ, A RÉGI-ÚJ ÉLELMI ROST A rezisztens keményítők fő jellemzője, hogy a humán amiláz nem tudja őket lebontani, ezért a tápcsatornában élelmi rostként viselkednek. Négy típusát különböztetjük meg (3. ábra), melyek közül az RS2 típusú natív izolátum látszik legalkalmasabbnak búzatésztákban, hozzáadott rostként történő felhasználásra a nagy, ~60% rezisztens keményítő tartalmának köszönhetően (Horváth-Almássy, 2006). A rezisztens keményítők táplálkozásbiológiailag különleges helyet foglalnak el az élelmi rostok között (Sajilata, Singhal, Pushpa és Kulkarni, 2006). A 70- es évek közepéig úgy tudtuk, hogy az egészséges vékonybélben a keményítő tökéletesen lebomlik, azaz 3. ábra: A rezisztens keményítők osztályozása (Englyst et al.1992; Brown et al.1995, Nugent, 2005 nyomán) egyértelműen energiát szolgáltat a szervezetnek. Azóta kiderült: a keményítő egy része emésztetlen marad. A keményítőbontó enzimek, noha nagy aktivitásúak, azonban hatásukat az emészthetetlen keményítőfrakcióra különböző okokból nem tudják kifejteni, azaz e keményítő rezisztens az ember amiláz enzimjeivel szemben. Eljutva azonban a vastagbélbe, az oldható élelmi rostokhoz hasonlóan a bélflóra fermentálja őket, s így összességében kifejtik mindazt a pozitív hatást, amelyet az oldható rostok esetében tapasztalhatunk. Ezek a következők: testtömeg szabályozás (az élelmiszer tápanyagsűrűségének csökkentése), vércukorszint szabályozás (az élelmiszer glikémiás indexének csökkentése), székletszabályozás (megnövekedett széklettömeg), prebiotikus hatás: vastagbél nyálkahártya egészségének fenntartása (butirátok termelődése), egyes vélemények szerint a rossz koleszterint (LDL) csökkentő hatás. VIZSGÁLATI ANYAGOK ÉS MÓDSZEREK α Az első két mintasorozatban száraztésztákat készítettünk durum dara és Hi-maize 260, 60% TDF tartalmú rezisztens keményítő felhasználásával. A minták HM 260 tartalma 0-40% volt. A rezisztens keményítő tartalom miatt bekövetkező sikérhiányt párhuza- 4. ábra: Hi-maize 260 tartalmú száraztészták
22 Élelmiszer Tudomány Technológia LXIV. évf. 1. szám Horváthné Almássy K. Véha A.: Búzatészta... mos vizsgálatban glutinlisztettel pótoltuk. Az azonos tésztakonzisztenciát 12 nk -ú csapvízzel, tapasztalati úton állítottuk be és saját fejlesztésű elek tromos mikrodagasztó gépen dagasztottunk. A tésztákból konyhai tésztagépen 5 mm széles, 1,5 mm vastag mintadarabokat készítettünk (4. ábra). A légszáraz tésztákat 12 perc alatt (al Dente) megfőztük. Az MSZ 20500/1 szabvány ajánlásainak megfelelően mértük sítésével. A cipókat valorigráf dagasztócsészéjében dagasztottuk a 600±20 VE konzisztencia eléréséhez szükséges vízmennyiséggel. A száraztésztákhoz hasonlóan itt is volt glutinkomplettálás nélküli (felső sor) és glutinkomplettált mintasorozat (alsó sor) is. 7. ábra: Bélzetvizsgálat AACC (74-09) szerint 5. ábra: Penetrációs teszt a főzés közben felvett víz mennyiségét és a főzővíz bepárlási maradékának meghatározásával vizsgáltuk a főzési veszteséget. A főtt tészták rágási ellenállását QTS25 állományvizsgáló műszeren, penetrációs teszttel mértük (5. ábra). A vizsgálófej 2 mm átmérőjű acélhenger, a behatolás sebessége 500 mm/perc, a mélysége 5 mm volt. 6. ábra: Rezisztens keményítőt tartalmazó próbacipók A második két mintasorozatban a lisztkeverékek kenyérsütési tulajdonságainak vizsgálatához próbacipókat sütöttünk (6. ábra). Alaplisztként BL55 minőségű búzalisztet használtunk. A minták növelt rosttartalmát szintén HM 260 fantázianevű, RS2 típusú rezisztens keményítővel biztosítottuk a liszt 0-40%-os helyette- 8. ábra: Nyerstészta oszcillációs tesztje HAAKE RS 150 RheoStress készülékkel A cipókat a sütés után 6 órával bélzet vizsgálatnak vetettük alá QTS25 készüléken, az AACC (74-09) szabvány előírásai szerint (7. ábra). A harmadik vizsgálatsorozatban a (glutinliszt nélküli és glutinliszttel kiegészített) lisztkeverékekből készült nyerstészta minták oszcillációs reometriai szerkezetvizsgálatát végeztük el HAAKE RS 150 RheoStress készülékkel. A teszthez sütőipari szempontból azonos állományú tésztamintákat készítettünk a valorigráfos vízfelvevő képességnek megfelelő vízmennyiséggel, félmikro dagasztógépben (500±20 VE). A mérés amplitúdó pásztázásos nyírással történt, lap/lap mérőhelyen (8. ábra). A vezérlő számítógép által szolgál-
Horváthné Almássy K. Véha A.: Búzatészta... Élelmiszer Tudomány Technológia LXIV. évf. 1. szám 23 tatott adatok közül gyűjtöttük a G tárolási (rugalmas) és a G veszteségi (viszkózus) modulus értékeket, valamint a G*-t és az ƞ-t. Mérési paraméterek: mérőfej: PP20 Ti; rétegvastagság: 5 mm; vizsgálati hőmérséklet: 25 C; frekvencia (elő kísérletek után kiválasztva): 5 Hz; nyírási feszültségtartomány (amplitudo): τ= 5-100 Pa; lineáris tartományban kiválasztott vonatkoztatási nyírófeszültség: τ=10 Pa. A negyedik vizsgálatsorozatnál a próbacipók sütését (lásd második mintasorozat) szerkezetoptimalizálási céllal, módosított formában megismételtük. A rezisztens keményítő mellett a recepturát bélzet lágyítás érdekében guarmag liszttel, a lazítottság növelésére pedig cukor hozzáadásával egészítettük ki. A bélzet állomány vizsgálata mellett értékeltük a cipók külső megjelenését (szín, alak) is. AZ EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE rezisztens keményítő tartalom mennyisége szerinti varianciaanalízisét a 9. ábra mutatja. Az ábrából látható, hogy a különböző összetételű minták penetrációs ellenállása között sincs szignifikáns különbség, azaz állományuk hasonló. Ezt egyébként a kóstolási próba is alátámasztotta. Az eredmény arra utal, hogy a tésztába a rezisztens keményítő szervesen beépül és kompozit jellegű sikér-keményítő gél váz kialakulása valószínűsíthető. A sikértartalom relatív csökkenése következtében ugyanis nem vált a tészta a főzés után lággyá, mászkossá, hanem megőrizte a kontroll szilárdságát, ropogósságát. Ezen a hiányzó sikér pótlása sem változtatott, további keményedést nem tapasztaltunk. A második kísérletsorozatban a BL 55 liszt/hi-maize 260 rezisztens keményítő keverékből készített próbasütés eredményeit értékeltük. A 6. ábra felső sorában megfigyelhetjük, hogy a rezisztens keményítő beépülése következtében, szívósodó tésztaszerkezet miatt, az alak kedvezőbbé vált (csökkent az alaki hányados), a cipótérfogat ugyanakkor kisebb lett. Ennek oka, hogy a termelődő széndioxid egyre kevésbé tudta a bélzet szerkezetét fellazítani. A negatív hatást fokozta a liszt eredetű α-amiláz mennyiségének csökkenése is. A szín világosodása a Maillard-reakció csökkenésével értelmezhető, mivel a liszt kiváltásával az alapanyagban a vízoldható fehérjék, valamint a keményítőbontásból származó egyszerű cukrok mennyisége csökkent. A 6. ábra alsó sorában látható a glutinliszttel komplettált keverékekből készült mintasorozat. A felső sor mintáihoz képest a leglátványosabb javulást a cipótérfogat vonatkozásában tapasztaltuk. Ennek oka, hogy a hozzáadott glutinliszt a tészta szívósságát csökkentette, lágyrugalmasságát javította. 9. ábra: A teljes főtt-tészta mintapopuláció QTS 25 penetrációs ellenállásának rezisztens keményítő tartalom szerinti varianciaanalízise (95%-os valószínűségi szint) Az első kísérletsorozatban előállított és vizsgált száraztészta minták tapasztalatai alapján megállapítottuk, hogy 0-40% rezisztens keményítő nem okoz ragacsos vagy széteső tésztaszerkezetet. Megmunkálható, formázható, szárítható terméket kapunk. A nyers minták színe a Hi-Maize 260 tartalom növelésével világosodik (4. ábra). A minták főzés közben tapasztalt vízfelvétele nem romlik a kontrollhoz képest, még glutinliszttel nem komplettált minták esetében sem. Ugyanez vonatkozik a főzési veszteségre is (Soltész, Horváth és Almássy, 2006). A főtt tészták penetrációs vizsgálatának eredményeiből megállapítottuk, hogy a glutinliszt nélkül és a glutinliszttel komplettált minták adatsora nem különbözött egymástól szignifikánsan. A két sorozat egyesített adatmátrixából a penetrációs ellenállás adatainak 10. ábra: A próbacipó bélzet terhelési görbéinek összehasonlítása: AACC (74-09) A bélzeterugalmasságot a sütés után 6 órával QTS 25 állományvizsgálóval tanulmányoztuk. Az állománygörbék, lefutásuk jellegét tekintve hasonlóak voltak (10. ábra), ami a vizsgált minták szerkezeti hasonlóságát bizonyítja.
24 Élelmiszer Tudomány Technológia LXIV. évf. 1. szám Horváthné Almássy K. Véha A.: Búzatészta... A harmadik méréssorozatban vizsgáltuk, hogy az első két vizsgálatsorozatban tapasztaltak hogyan értelmezhetők a rezisztens keményítő tartalmú nyerstészták szerkezetével. A szerkezetvizsgálatra oszcillációs tesztet alkalmaztunk, mely az érzékszervi tapasztalatokat alátámasztotta. A rezisztens keményítő hatására bekövetkező szerkezeti változás szemléltetésére a 11. ábrán közös koordináta rendszerben ábrázoltuk a 0 % RS; 40% RS és 40% RS glutinliszttel komplettált 11. ábra: Rezisztens keményítő tartalmú nyers tésztaminták állandó (5 Hz) frekvencián végzett amplitúdó pásztázó vizsgálata, a lgτ- lgg (lgg ) függvény lineáris szakasza (0 és 40%-os HM 260 tartalmú minták) minták lgg és lgg értékeit a gerjesztő amplitúdó (τ) függvényében. A görbék lefutásából megállapíthatjuk, hogy a vizsgált tartományban (τ=5-100 Pa) mindhárom mintára érvényes a G >G viszony, továbbá, hogy a görbék az x tengellyel párhuzamosan haladnak. Az oszcillációs reogramok minden összetétel esetében hasonló lefutásúak voltak. A tésztaszerkezet szempontjából G >G azt jelenti, hogy a tárolási, rugalmas modulus értéke nagyobb, mint a veszteségi, viszkózus modulus értéke. A mintákban tehát összetételtől függetlenül az elasztikus tulajdonság a domináns a viszkózus viselkedéssel szemben és a minta gél jellegű (Metzger, 2002). A rezisztens keményítő arány növelésével minden esetben a G >G viszonyt tapasztaltuk, miközben a G illetve G értékek fokozatosan növekedtek. Ez arra utal, hogy a dominánsan rugalmas gélszerkezet a rezisztens keményítő helyettesítés folyamán (0 40%) megmaradt, azonban ridegsége, szívóssága megnövekedett (12. ábra). Ez csak azzal magyarázható, hogy a rezisztens keményítő valamely komponense már a tészta kialakulásának szakaszában szervesen beépült a megmaradt sikérvázba, kompozit jellegű komplex gélt képezve. Így részben funkcionálisan helyettesíti a csökkenő sikértartalmat. A glutinliszt tartalmú mintasorozatban a rezisztens keményítő növekvő aránya miatt csökkenő sikér arányt glutinliszt adagolásával részben pótoltuk. Ez a fentiekben leírt szerkezetváltozást csak részben kompenzálta, de az alaptendenciák hasonlóak voltak. 12. ábra: A nyerstészta minták tároló (G ) és veszteségi (G ) modulusa a Hi-Maize 260 tartalom függvényében (sn: hozzáadott glutin nélkül; s: hozzáadott glutinnal) A negyedik vizsgálatsorozat célja a HM260 következtében leromlott kenyérsütési tulajdonság helyreállítása volt. Amint említettük, a rezisztens keményítővel szubsztituált nyerstészta és próbacipók vizsgálati eredményeiből arra következtettünk, hogy a rezisztens keményítő oldható (valószínűleg amilopektin) komponensei már nyers állapotban közös gél vázat képeznek a sikérfehérjékkel. Az így keletkezett háló továbbra is viszkoelasztikus jellegű, de kemény, ugyanakkor rugalmas. Ez a tény, és az összetételből adódóan lecsökkent amilázaktivitás azonban a cipótérfogat csökkenését, továbbá a bélzet sűrűpórusosságát és kemény-rugalmas jellegét eredményezte. Problémát jelentett még, hogy a szájérzetben bizonyos szemcsésség, tapadósság is érezhető volt a bélzeten. E hibák javítására a sikérfehérje visszapótlás mellett további receptmódosításokat vezettünk be. Az adagolt rezisztens keményítő kis hányadát guarliszttel helyettesítettük. A guar kiváló vízkötő képessége következtében a liszt vízfelvevő képessége megnőtt és gyakorlatilag függetlenné vált a lisztkeverék egyéb összetevőitől. Az enzimhiányos állapot ellensúlyozására a kiváltott liszttel arányosan cukrot adagoltunk. A változtatások eredményeképpen a próbacipók héjszíne a rezisztens keményítő tartalom növekedésétől függetlenül, a kontrollhoz hasonló, szép aranybarna lett. A cipók térfogata, alaki hányadosa és állományi tulajdonságai 20% HM 260 tartalomig szinte függetlenné váltak az összetételtől (13. ábra). Csökkent a bélzet RS2 keményítővel készült próbacipók (kontroll sorozat) RS2 tartalmú próbacipók glutinliszttel, guar liszttel és cukorral komplettálva (optimalizált sorozat) 13. ábra: Az optimalizálás eredménye a próbacipók megjelenésében
Horváthné Almássy K. Véha A.: Búzatészta... Élelmiszer Tudomány Technológia LXIV. évf. 1. szám 25 szájérzet tapadóssága. További tapasztalatunk, hogy a glutinliszt, guar jelenlétében is javította a bélzet szerkezetét és állományát. FIBRE ENRICHMENT OF WHEAT FLOUR PRODUCTS WITH RESISTANT STARCH K. Horváth-Almássy A. Véha KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Köszönjük Prof. Dr. Tombácz Etelkának, az SZTE TTIK Kolloidkémiai Tanszék egyetemi tanárának, hogy lehetővé tette az oszcillációs reometriai mérések elvégzését. IRODALOMJEGYZÉK Brown I.L., McNaught K.J. & Moloney E. (1995): Hi-maize : new directions in starch technology and nutrition. Food Australia, 47, 272-275. Englyst H. N., Kingman S. M. & Cummings J. H. (1992): Classification and measurement of nutritionally important starch fractions. European Journal of Clinical Nutrition, 46(2): S33-50. Horváth-Almássy, K. (1996): Élelmi rostok és funkcionális tulajdonságaik 1-2. r. Élelmezési Ipar, L. évf. Horváth-Almássy, K. (2006): Rezisztens keményítő, az új élelmirost dúsító komponens. Élelmezési ipar, LX. évf. 3. sz, 87-92. Metzger Th. G. (2002): The Rheology-Handbook, Curt R. Vincentz Verlag, Hannover. Sajilata M. G., Rekha S., Singhal, Pushpa R. Kulkarni (2006): Resistant Starch A Review, Comprehesive reviews in food science and food safety, Vol. 5., 1-17. Nugent A. P. (2005): Health properties of resistant starch, Nutrition Bulletin, 30(1), 27-54, British Nutrition Foundation Soltész, L., Horváth-Almássy, K. (2006): Száraztészták rostdúsítása. Landra, 7. sz. Ternes, W. (1990): Naturwissenschaftliche Grundlagen der Lebensmittelzubereitung. Hamburg, Behr s Verlag GmbH & Co. It was stated in the investigations that RS2 resistant starch, very advantageous in nutritional aspect, integrated well in the structure of wheat dough but influenced its rheological properties. The structural alteration reserved the viscoelastic behaviour of the raw dough but made the soft-elastic structure hardelastic, even if the dominance of the elastic gel framework remained. It was supposed that this was due to the composite-like structure of some component of the RS product with the proportionally diminishing gluten framework. Thanks to this common gel scaffold, the workability (in kneading, spreading and forming) and the texture properties of the heat-treated dough essentially remained, so that the presence of RS makes hardly any problem in noodle production. In baking application, however, bread crust will be pale and the tough structure will impair loosening. The latter can be partially compensated by gluten replenishment. Further improvement was achieved when HM260 was partially replaced by guar meal, and the lack of enzymes was compensated by adding sugar. Guar meal also eliminated the sticky feeling of the starch grain in the mouth. The dough system obtained finally had the traditional sensory qualities, equal to those of wholemeal flour, and is usable for making high-fibre white bread. Szerzők neve, beosztása és címe: Horváthné Dr. Almássy Katalin főiskolai tanár Dr. Véha Antal egyetemi tanár Szegedi Tudományegyetem Mérnöki Kar 6724 Szeged, Mars tér 7. Telefon: 06-62/546-020 Fax: 06-62/546-003 E-mail: hak@mk.u-szeged.hu Honlap: www.mk.u-szeged.hu