SÜTİIPAROSOK,PÉKEK 2008/3 Új vizsgálati technikák a sütıipari kutatásban és fejlesztésben. Lásztity Radomir Budapesti Mőszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Alkalmazott biotechnológiai és Élelmiszertudományi Tanszék Napjaink egyik jellegzetessége, hogy szinte állandó az élelmiszerek minıségéve lés biztonságával kapcsolatos követelmények bıvülése, ami egyben a szükséges minıségellenırzési vizsgálatok fejlesztését is maga után vonja. Ez erısíti azokat a törekvéseket, hogy új vizsgálati módszerek kidolgozásával és alkalmazásával lehetıleg megbízhatóbban, kisebb költséggel és gyorsabban lehessen a feladatokat megoldani. Az általános fejlıdésen belül megjelentek ( és több területen növekvı mértékben alkalmazásra is kerülnek ) új vizsgálati technikák a gabona feldolgozás vonatkozásában is. Ez az írás néhány ilyen újabb módszerrıl és azok lehetıségeirıl ad rövid áttekintést Új spektroszkópiai módszerek A közeli infravörös ( NIR= Near Infra Red) spektroszkópia A gyakorlatban egyszerően infravörös vagy NIR készülékeknek nevezett mőszerek ma már egyre több helyen találhatók meg hazai laboratóriumokban és üzemekben. Legismertebb alkalmazásuk analitikai célú, nevezetesen fıleg a nyersanyagok, termékek nedvesség-, fehérje- és zsír(olaj) tartalmának a gyors meghatározása, ami azon alapul, hogy az infravörös sugarak elnyelıdése illetve visszaverıdése a vizsgált anyag kémiai összetételének is függvénye. Gyorsaságuk mellett nagy elınyük, hogy nem vagy egyszerő elıkészítést igényelnek és nincsen szükség vegyszerek felhasználására. Az újabb kutatások tovább bıvítették az analitikai jellegő meghatározások lehetıségeit mint amilyen például olyan kisebb koncentrációban elıforduló komponensek mérése mint például a tripszin inhibitorok. Mivel a NIR sugarak elnyelıdése és/vagy visszaverıdése a vizsgált anyag fizikai szerkezetének is a függvénye, ez a vizsgálati módszer ilyen irányú méréseket is lehetıvé tesz. A gyakorlati alkalmazásig jutott el a gabona magvak keménységének egy a malmi feldolgozás szempontjából fontos jellemzınek- a mérése. A fizikai és kémiai tulajdonságok mérésének a lehetısége alapozta meg azokat a törekvéseket, hogy ezen ismeretek birtokában, az adatok komplex értékelésével a gabona technológiai minıségére is következtethessünk. A tanszéken végzett vizsgálatok azt bizonyították, hogy a gabona csírázása során bekövetkezı kémiai és fizikai változások követhetık a NIR mérési technikával. Különösen fontos megállapítás volt, hogy elıbbiek már a csírázás kezdeti szakaszában amikor még a csírázás
szemmel látható jelei nem mutatkoznak- is észlelhetık. A csírázás korai felismerése hozzájárulhat ahhoz, hogy a csírázott gabonából ırölt lisztek okozta sütıipari technológiai problémák megelızhetık vagy legalábbis csökkenthetık legyenek. Ugyancsak követhetı a gabona mag fı komponenseinek a bioszintézise a gabonaszem fejlıdése során, ami segítséget nyújthat az optimális érési idıpont meghatározásához. Ami a sütıipari minıség meghatározását, elırejelzését illeti eddig egy sor reményteljes eredmény született a NIR spektrum és egyes a búza minıséget befolyásoló komponensek ( pl. gliadin, sikér, sıt glutenin alegységek ) mennyisége között. Újabb vizsgálatok azt mutatják, hogy a tészta szerkezetben bekövetkezı változások is követhetık. Más spektroszkópiai technikákkal ( pl. Raman sugárzás ) kombinálva teljesen részletes képet lehet kapni nemcsak a fizikai szerkezetrıl, hanem ezen belül az egyes kémiai komponensek eloszlásáról. Azonban még sok fajtára, több évjáratra kiterjedı, nagyszámú vizsgálatra van szükség a gyakorlatban megbízhatóan használható összefüggések kidolgozásához. Mindezek sikeres megoldása azt jelentheti a jövıben, hogy egyetlen gyors vizsgálattal, komplex kémiai fizikai és minıségi értékelést tudunk majd végezni. Egyéb spektroszkópiai technikák Az élelmiszerek fizikai szerkezetének és ezen felül az élelmiszerkomponensek szerkezeten belüli eloszlásának a vizsgálatában felhasználható a Raman spektroszkópia. A száloptika segítségével a berendezésen belül is követhetı valamilyen kívánt komponens koncentrációjának a követése. A még inkább kísérleti fázisban levı módszerek közül megemlíthetı a NMR mag mágneses rezonancia) sıt a mikrotomográf is. Az ultrahang Ma már megszoktuk, hogy az orvosi gyakorlatban jelentıs szerephez jutott az ultrahangos vizsgálat és ma már kevesen vannak, akik valamilyen formában nem voltak részesei ultrahangos vizsgálatnak vagy kezelésnek. De ha a tészta vagy a kenyér ultrahangos vizsgálatáról van szó, akkor legalábbis kissé meglepıdünk. Pedig a legújabban végzett kutatások megerısítik azt a véleményt, hogy az ultrahangos mérés hasznos információkat szolgáltathat a tészta sajátságairól és segítheti a sütıipari technológiai folyamatok irányítását és ellenırzését. Milyen információkról van szó? Elıbbiekrıl ad rövid áttekintést a következıkben ez az írás. A vizsgálatok alapelve
Az ultrahang terjedési sebessége a különbözı közegekben eltérı és ugyancsak az adott anyag fizikai tulajdonságai befolyásolják az ultrahang elnyelıdését is. A tészta elsı közelítésben egy olyan rendszer, ahol a szilárd összefüggı fázisban gázbuborékok vannak eloszlatva. Tekintve, hogy a kétféle fázis fizikai tulajdonságai nagymértékben eltérnek, arányuk, eloszlásuk követhetı az ultrahang elıbb említett paramétereit követve. Követhetı a gázképzıdés és a gázbuborékok nagyság szerinti eloszlása a fermentáció során. Ha figyelembe vesszük, hogy a kelesztés során megnövekszik a tésztában visszatartott gáz mennyisége és így változik a tésztán belül a szilárd és a gáz fázis aránya, könnyen érthetı. Hogy ez megmutatkozik az ultrahangos paraméterek értékében is. A buborékok nagyságának a követését az teszi lehetıvé, hogy az ultrahang elnyelıdésének mértéke eltérıen változik az alkalmazott ultrahang frekvenciával ( a használatos tartomány az 50kHz és 5Mhz között található ) a buborékok nagyságszerinti eloszlásától függıen. Összehasonlítható a különbözı adalékanyagok hatása Jól ismert a sütıipari gyakorlatban, hogy az emulgeátor típusú adalékanyagok, egyéb hatások mellett, hozzájárulnak a finomabb póruseloszlású bélzet kialakulásához. Az elızı alfejezetben kifejtettek alapján az ultrahangos vizsgálat módot ad az eloszlás követésére mind a fermentáció alatt mind a késztermék estében. Ugyancsak lehetıséget kínál ez a méréstechnika az egyes adalékanyagok összehasonlító vizsgálatára is. Elınyök, további lehetıségek Az ultrahangos vizsgálat módot nyújt, hogy roncsolás nélkül tekinthessünk be a tésztába és kövessük a változásokat széles tartományú ultrahangot használva. Az eddigi kutatások alapvetıen a gáz és a szilárd fázis arányára eloszlására adtak információkat. Joggal feltételezhetı ( ismerve az ultrahangos vizsgálat alkalmazását más területeken mint például az orvosi gyakorlatban vagy az anyagvizsgálatokban) hogy felhasználható lesz a szilárd váz szerkezetének, esetleg a víz eloszlásának a vizsgálatára is mind a tésztában mind a kenyérben. Része lehet a gyártásközi ellenırzésnek és szabályozásnak is. Akusztikai mérések a minıség ellenırzésben Azt hiszem ez a cím is szokatlanul hangzik. Elıször még a múlt század hatvanas éveiben végeztek olyan kísérleteket, hogy a fogyasztás (rágás) közbeni hang effektus felhasználható-e az adott termék ropogósságának a jellemzésére. Késıbb hangfelvételrıl
elemezték részletesebben a hangerısséget, a hangfrekvencia eloszlását és korrelációt kerestek az érzékszervi értékelés, a mőszeres mérés szilárdsági adatai és a hangjellemzık között. A viszonylag bonyolult matematikai összefüggések ( pl a hang amplitúdó és a hanghatás idejének a logaritmusa között közepes korreláció áll fenn ) gyakorlati értéke legalábbis vitatható. Egy másik érdekes példa. Litvániai kutatók ajánlanak egy gyors vizsgálati módszert a gabonák egyik gyakori mikotoxinjának a deoxinivalenolnak a meghatározására. Az eljárás azon alapul, hogy a hangok a gabonaszem masszán áthatolva intenzitásban és frekvencia eloszlásban változnak. A változás többek között a szemek nagyságának, alakjának is a függvénye. Egy ilyen a szakirodalomban gyakran non-invasive jelzıvel jelölt eljárás gyorsíthatja a meghatározást és hozzájárulhat a mikotoxinok okozta esetleges ártalom kockázatának a csökkentéséhez.. A potenciálisan mikotoxint tartalmazó gabonaszemek azok, amelyeket a penész megtámadott. Ezek általában zsugorodnak, alakjuk megváltozik és jelenlétük megváltoztatja a gabonamasszán áthaladó hang jellemzıit. A kutatók szerint az egészséges gabonamassza és a penészes szemeket tartalmazó minta közötti különbséget jó érzékenységgel észlelik az akusztikus spektrométerek. A mért különbségek egyenesen arányosak a kémiai úton mért mikotoxin tartalommal. Összefoglalás helyett A méréstechnika fejlıdése egyre több esetben teszi lehetıvé a kémiai összetevık minıségi és mennyiségi meghatározását a korábbi kémiai módszerek helyett fizikai eljárásokkal. Új fizikai módszerek kerülnek elıtérbe a gabona, liszt, tészta és késztermékek szerkezetének (textúrájának ) a vizsgálatára., amelyek rövidesen konkurensei lehetnek a jelenlegi reológiai módszereknek. Elıbbi fejlıdési trendek valószínősítik a non-invazív ( roncsolás mentes ) vegyszert nem igénylı gyors fizikai módszerek térhódítását a technológiai minıség meghatározásában és elırejelzésében, a technológiai folyamatok szabályozásában és irányításában. IRODALOM Salgó A.: A közeli infravörös spetroszkópiai módszerek egyes élelmiszeranalitikai és technológiai alkalmazásai. MTA Doktori értekezés, 2002. Salgó A., Dely-Szabó Gy., Fadil,S., Scodó T., Draskovics I.: Búza minıség meghatározása közeli infravörös spektroszkópiai módszerrel. Élelmiszerfizikai Közlemények, 58, 15-21, 1994.
Dempster,R.: Innovative uses of NIR to improve baking. New Food, 8(4), 10-15, 2005 Scanlon,M.G., Page,J.H., Nabil Bassim, M., Sapirstein,H.D., Guillermo,G., Bellido, Elmehdi,H.M., Yuanzhong Fan, Leroy,V., Mehta,K.I., Moses Owolabi,G.: Using ultrasound to evaluate dough properties. New Food, 10(4), 18-24, 2007... ECY Li Chan: The applications of Raman spectroscopy in food science. Trends in Food Science and Technology, 7, 361-370, 1996.