EXTENZOGRÁF ALKALMAZÁSA A BÚZA MINİSÍTÉSBEN I. rész Pongráczné Barancsi Ágnes - Tarján Zsuzsanna- Boros Norbert A kutatás és a gyakorlat számára régóta fontos feladat az ıszi búza és a belıle ırölt liszt minıségének vizsgálata. A 90-es években folyamatosan elıtérbe került Magyarországon a minıségorientált szemléletmód, a minıségre összpontosított nemesítés jelentısége. 1979-ben érvénybe lépett búzaminıség szabvány a tisztasági követelmények mellett a nedvességtartalom, hektolitertömeg, nedves sikértartalom, sikérterülés és sütıipari értékszám alapján kialakított kategóriák szerint osztályozta a búzatételeket. A nemzetközi igények sok esetben eltérı elıírások szerinti minısítést követeltek. A nemzetközi kereskedelemben a farinográfos/valorigráfos vizsgálat eredményeinek értékelését a Magyar Szabvány a hazánkban alkalmazott sütıipari értékszám szerint végezte (és végzi napjainkig). A piaci elvárásoknak megfelelı magyar búza szabványt 1998-ban bıvítették a fehérjetartalom, a Zeleny-érték és a Hagberg-féle esésszám értékhatáraival, s így a magyar minısítési rendszer (a tisztaságvizsgálatot egy paraméternek tekintve) 9 mutató alapján határozza meg egy-egy tétel minıségét. A nemzetközi és egyre gyakrabban a hazai piacra történı értékesítés esetén felmerül az igény a speciális reológiai vizsgálatok iránt. Ilyen, a hazánkban egyre inkább, de a nemzetközi piacokon gyakran vizsgált mutatók az alveográfos és extenzográfos értékek. Az elmúlt két évtizedben a hagyományos búza minıség vizsgálatok mellett ipari körülmények között terjedıben, míg laboratóriumi körülmények között szinte rendszeressé váltak a tészta nyújthatóságát célzó szakítás-nyújtási vizsgálatok. A Pannon Búza Programnak nevezett exportorientált K+F komplex minıségkutatási, szaktanácsadási rendszer azzal a céllal jött létre Magyarországon, hogy a világ gabonaiparában alkalmazott legfontosabb minıségirányítási rendszerekre, a magyar búza minıségi tulajdonságaira alapozva fejlıdjön a magyar gabonavertikum nemzetközi versenyképessége. Ezen célok megvalósítása alapján elkészült egy Pannon Prémium és egy jó minıséget prezentáló standard Pannon búza minıségi kritérium rendszer, melynek fontos paraméterei az alveográfos W és P/L valamint a 135 relaxációs idıben mért extenzográfos energia értékek. Az alveográfos és extenzográfos minıség és minısítés tudatosításának elısegítése érdekében tehát egyre idıszerőbbé válik meghatározni a hazai nemesítéső ıszi búza fajták alveográfos és extenzográfos paramétereit. A piaci igények kielégítését, a vevık megelégedettségét a megkövetelt paraméterek standard szintjének biztosításával tudjuk elérni és ehhez mindenképp szükségeltetik a kívánt paraméterek pontos, gyors meghatározásának kidolgozása. A minıségi paraméterek közötti összefüggések keresése hasznos többletinformációt nyújthatnak az ıszi búzafajták sütıipari értékének megítélésében, a búzanemesítés területén a speciális minıségő törzsek kiválasztásában, ill. egyes exporttételek minısítésében is. A különféle mőszeres nyújtási-szakítási módszerek, mint pl. laborográf (LÁSZTITY, 1966), extenzográf (RASPER és PRESTON, 1991), alveográf (FARIDI és RASPER, 1987) a nyújtási út-erı diagram adatait használják fel a liszt minıség jellemzésére. Hátrányuk, hogy 1
csak az adott vizsgálat elvégzésére alkalmasak (HORVÁTHNÉ, 2001). E célmőszerek mellett a 80-as évektıl egyre inkább terjed a többcélú állományvizsgáló készülékhez (pl. Instron, TaXT2) tervezett speciális vizsgáló fejek alkalmazása (ILLÉS, 2004). Az Extenzográf alkalmas: -malom-és sütıiparban a tészta tulajdonságainak, sütıipari adalékok hatásainak vizsgálatára (OLE-HANSEN, 2005), -sütödékben a mindennapi üzemellenırzésre, a cipótérfogat megállapítására (STAUDT és ZIEGLER 1985), -minıség-ellenırzés területén indikátorként a sülési teljesítmény elırejelzésére, -gyors tesztelési módszerként az új búza reológiai tulajdonságainak meghatározására, -különbözı minıségi kategóriájú búzák gyors szétválogatására (METRON KFT. 1997), -a tésztanyújtással szembeni ellenállásának és nyújthatóságának mérésére (DICKEY-JOHN CORPORATION, 1997), -a sikérváz reológiai tulajdonságainak és a tészta gázvisszatartó képességének vizsgálatára (HORVÁTHNÉ et al., 2002), -a búza fajták hasznosítási módjának megállapítására (VIDA et al., 1996), -lisztjavítószerek és adalékanyagok vizsgálatára is (TOMAY, 1970; LÁNG, 2007), -a tészták húzó és nyomóerejének meghatározására (HORVÁTHNÉ et al., 2001, HORVÁTHNÉ et al 2002), -a búza lisztek fizikai tulajdonságainak kimutatására (BALTÁS, 1998a), -a búza tészta nyújthatóságának, kelesztés közbeni viselkedésének és a tészta térfogatának mérésére (BALTÁS, 1998b). A Brabender Extenzográf bemutatása 1936-ban megalkotott extenzográfot ma már egyre szélesebb körben használják a minıség ellenırzésben és a kutató laboratóriumokban a búzalisztek vizsgálatára. A klasszikus Brabender-féle Extenzográf a tészta nyújthatóságának és a nyújtással szemben kifejtett ellenállásának regisztrálására alkalmas (KILBORN és TIPPLES, 1974, BOROS et al., 2008). Három részbıl áll: tésztaformázó berendezés, tészta pihentetésére szolgáló termosztát, tésztanyújtó szerkezet (1. ábra) (FRAZIER et al., 1985). Tartozéka még egy ultratermosztát is, mely a szükséges hımérséklet fenntartását biztosítja. A tésztaformázó berendezés ellipszis pályán mozgó gömbölyítıbıl és tésztahengerlıbıl áll. A tésztapihentetı kamra három egységbıl tevıdik össze. Mindegyik kamrába egy-egy betét és két tésztatartó helyezhetı el. A nyújtószerkezet horoggal ellátott függıleges vezetı rúdból áll, melynek mozgás határát végálláskapcsoló szabályozza. Nemcsak véghelyzetben, hanem tetszıleges helyen is megállítható. A tészta nyújtással szemben mutatott ellenállását méregkar regisztrálja, mely egy emelı szerkezeten keresztül összeköttetésben van egy írótollal. Ez regisztrálja diagram formájában a nyújtással szembeni ellenállást. Az ellenállás a liszt minıségétıl függıen tág határok között változik, ezért az extenzográf emelırendszere állítható (TOMAY, 1970). Brabender Extenzográf tésztanyújtó szerkezete Az extenzográfos vizsgálat részleteit különbözı standardok tartalmazzák: 2
AACC Standard No. 54-10 ISO 5530-2 ICC Standard No. 114/1 Az extenzográfos vizsgálatok meghatározására két általánosan elfogadott módszer létezik: az American Association of Cereal Chemists (AACC 1983, Method 54-10) és az International Association for Cereal Chemistry (ICC 1980, Standard No.114.) módszerei. Mindkét eljárás során 300g lisztbıl, 6g sóból és a szükséges vízbıl a farinográf dagasztó csészéjében 30 C-on az 500BU konzisztencia eléréséig tésztát készítünk. Az ICC módszer szerint a tészta dagasztása pontosan 5 percig tart, ezzel szemben az AACC módszer alapján a tésztát 1 percig dagasztjuk, majd 5 percig pihentetjük, ezt követıen, pedig a kívánt konzisztencia eléréséig dagasztjuk. Az ICC módszernél a tészta munkája és az oxigén hatása közel állandó, azonban az AACC módszernél a tészta kialakulás optimális ugyan, de a bevitt munka és az oxidálódás különbözı. Ezek a különbségek eltérı extenzográfos értékeket eredményezhetnek ugyanazon liszt vizsgálata során. A dagasztást követıen a két módszer lényegében megegyezik egymással (MÜLLER és HLYNKA, 1964). Dagasztás után a mintát két részre osztják. Az extenzográffal hengert készítenek a tésztákból, majd 45 perces pihentetés után elvégzik az elsı nyújtási vizsgálatot. Ezután a tésztákat újraformázzák, s még kétszer ismétlik a folyamatot. Végül egy mintából 3 görbét nyernek a 45 perces, a 90 perces, illetve 135 perces vizsgálat eredményeként. Az extenzogram paraméterei: a tészta szakításához szükséges energia (cm 2 ), a tészta nyújthatósága (mm) és a nyújtással szembeni ellenállás (BU) (BRABENDER,1956; BRABENDER, 1965; PRESTON, 1989; RASPER és PRESTON, 1991) Reprezentatív extenzográfos görbe Magyarázat: energy (energia), area in cm 2 (terület cm cm 2 -ben), maximum (maximum), resistance to extension (nyújtási ellenállás), extensibility (nyújthatóság), ratio number (nyújtási viszonyszám), BU (Brabender egység). A leggyakrabban vizsgált paraméterek: R m, mint a maximális ellenállás (a görbe maximális magassága) extenzográf egységben kifejezve, R 5, mint az 5 cm-re történı nyújtás esetén jelentkezı ellenálló képesség (ellenállás) (néha különbözı nyújtást alkalmaznak) extenzográf egységben kifejezve; E, mint a nyújthatóság (a görbe hossza) centiméterben kifejezve; R m /E, mint a maximális ellenállás és a nyújthatóság aránya valamint a görbe alatti terület négyzetcentiméterben kifejezve. Ezek a paraméterek (kivéve az állandó nyújtással szembeni ellenállás) már szerepeltek MUELLER (1936), MUNZ és BRABENDER (1940a, 1940b) korai extenzográfos tanulmányaiban. DEMPSTER et al. (1952, 1953, 1955) tanulmányaiban olvashatunk elıszır az állandó nyújtással szembeni ellenállását mérésérıl is. BALTÁS (1998a; 1998b) és TOMAY (1970) szerint a Brabender Extenzográf által rajzolt görbe két legfontosabb mutatója az energia és a viszonyszám (a visszalakulási és a nyújthatósági érték hányadosa) mely a tészta kelesztési tulajdonságaira enged következtetni. 3
GUPTA et al. (1991) 48 ausztráliai és 53 a világ más részeibıl származó genotípusú búzafajták összehasonlításával foglalkoztak (1. táblázat). 1. táblázat: Eltérı genotípusú búza fajták Barabender Extenzográfos jellemzıi szélsı relatív tulajdonság mértékegység átlag értékek szórás% A világ búzafajtái nyújtással szembeni ellenállás BU 120-770 351 169 nyújthatóság cm 16-26 21,5 2,2 Ausztrál búzafajták nyújtással szembeni ellenállás BU 190-392 294 46,4 nyújthatóság cm 19,5-25 22,4 1,0 A világ különbözı termıhelyeirıl származó ill. az ausztrál búza fajták nyújtással szembeni értékeit tekintve magas relatív szórás értékek mutatkoznak (169% és 46,4%) A nyújthatóság paramétereket tekintve a 2,2 és 1,0 átlag értékek jól jellemzik a sokaságot, az adatok homogénnek tekinthetık, megbízható eredményt adnak. SMS2 Texture Analyser (Kieffer) állományvizsgáló bemutatása A Texture Analyser a reológiai tulajdonságok legfontosabb paramétereit, a tészta és a sikér erısségét, nyújthatóságát, valamint a - tészta ellágyulás, a hozzáadott vízmennyiség többlet és a proteolitikus enzimek túlzott aktivitásának hatására fellépı - ragadósságot objektiv módon meghatározni képes mőszer. A mérést az angolszász országokban évtizedek óta alkalmazott extenzográf analógiájára, de sokkal kisebb mintamennyiségbıl kiindulva végzi. A KIEFFER et al. (1998) által kifejlesztett módszer szerint elsı lépésben farinográffal vagy mixográffal tésztakialakulásig dagasztjuk a tésztát, majd teflon tésztaprésbe nyomva 40 percig, 30 C-on, 95% relatív nedvességtartalom mellett inkubáljuk. Az így létrehozott tésztacsíkokat egymás után egyenletes sebességgel nyújtjuk a megfelelı próbatest felhasználásával (3. ábra). Mérés közben a készülékhez tartozó szoftver megrajzolja, majd értékeli a görbét. A szoftver a függıleges tengelyen rögzíti azt az erıt, mely a tészta nyújtásához szükséges, míg a vízszintes tengelyen a tészta nyújthatóságát adja meg milliméterben. Az értékelés során megjelenik a maximális erı, mely a tészta szakadásához szükséges (R max, a görbe maximuma), továbbá az a maximális hossz, ameddig a tészta még nyújtható, valamint megjelenik a görbe alatti terület értéke is. Egy-egy mintából 9-10 párhuzamost mérhetünk, melynek eredményeit a szoftver átlagolja, majd megadja az értékek szórását. 3kep: Texture Analyser (Kieffer) állományvizsgáló A leveles tészták reológiai vizsgálata során a SMS Texture Analyser munkapad részének átalakításával olyan mérıfejet helyeznek az eszközre, melynek kiinduló magasságát 4
35 mm-re helyezik. 10 mm/s sel a mérıfej összenyomja a mintát, miközben a regisztrációs toll kijelzi a tényleges minta vastagságát (h = a 40% mélységbe hatolás távolsága/0,4), a nyomáshoz szükséges erıt és idıt, a tészta rugalmasságát (r% = (100xh)-a kiindulás magasság és a végsı magasság különbsége, tehát a maradandó alakváltozás (mm)), a relaxációt ((30x a második idıpontban, a 40%-os behatoláskor mért erı (g))-(a görbe alatti B+b mezı együttes területe)) és a kompressziót ((a görbe alatti B+b mezı együttes területe) (30x a harmadik idıpontban, az elızı mérést 30s-sel követıen mért erı (g))(osbáth, 2008). Az MTA Mezıgazdaságkutató Intézet (2007) arról ad számot, hogy a Texture Analyser az Extenzográffal azonos elven mőködı mőszer, mely a tészta nyújthatóságát jellemzi a tészta csíkok hosszirányú megnyújtásával. A bedagasztott tésztát tésztaprésbe helyezve 40 percig (30 o C, 95% páratartalom) pihentetjük, majd állandó sebességgel nyújtjuk, miközben regisztráljuk a nyújtáshoz szükséges erı és a kiindulóponttól mért távolság értékeit. Paraméterei: R max, mint a maximális ellenállás (a tésztacsík nyújtása közben mért maximális húzóerı, mely a tészta nyújtással szembeni ellenállásával, azaz stabilitásával azonos); E, mint a nyújthatóság (az a távolság, melyet a nyújtókar megtesz a nyújtás kezdeti pontjától a tésztacsík szakadásáig) és A, mint a görbe alatti terület (a stabilitás és nyújthatóság együttes hatását fejezi ki). A néhány martonvásári fajtát hasonlítottak össze RAKSZEGI et al. (2005) annak bemutatására, hogy az azonos farinográf csoportba (A1) tartozó minták nyújthatósága között milyen különbségek lehetnek (2. táblázat). A legmagasabb és legnagyobb görbe alatti területtel rendelkezı diagramm (4. ábra) a nagy tészta stabilitású, minıség-javító fajtákat reprezentáló Mv-Suba -t jellemzi. Az Mv-Emese és az Mv-Mambo stabilitása ennél kisebb. Mivel arányosan lecsökken a nyújthatóságuk is, az R max/e arány gyakorlatilag nem változik. A fajták közötti különbséget ebben az esetben a görbe alatti terület jellemzi. A közismerten nagy nyújthatósággal rendelkezı, kenyérkészítésre használatos tavaszi búzafajta a Lona, közepes erısségő tésztát ad. Nyújthatósági görbéje ennek megfelelıen a vízszintes tengellyel párhuzamosan megnyúlt és közepesen magas. Az A2 farinográf csoportba tartozik és a többi feltüntetett fajtánál gyengébb minıséggel rendelkezik az Mv-4. Farinográfos eredményével összhangban ez a fajta mutatja a legkisebb stabilitás/nyújthatóság arány és a legkisebb görbe alatti terület értékeket is. 4. ábra: Néhány martonvásári fajta reológiai tulajdonságai 2. táblázat: A vizsgált martonvásári fajták extenzográfos értékei 5
Fajták Nyújtással szembeni ellenállás (g) Nyújthatóság (mm) Viszonyszám (g/mm) Görbe alatti terület (g*mm) Mv-Suba 31,6 74,8 0,42 1771,7 Mv-Emese 27,0 72,1 0,37 1421,8 Mv-Mambo 20,9 47,1 0,44 988,4 Lona 16,6 77,6 0,21 1104,3 Martonvásári-4 12,3 67,8 0,18 762,2 A Texture Analyser az extenzográffal (ICC 114/1) hasonló elven mőködik, mérési eredményük azonban mégis különbözı, mivel eltérı sebességgel és különbözı skálán mérnek. Ugyancsak különbséget találunk a mérési eredmények között, ha azonos készülékkel mérünk, de a tésztát más-más dagasztóval dagasztjuk. Így a mixográffal dagasztott tészta más eredményt ad, mint a farinográffal dagasztott. A módszerek különbözıségébıl következıen ajánlatos a különbözı mintákra azonos módszerrel kapott eredményeket relatíve egymáshoz viszonyítva értékelni és nem az abszolút értékeket figyelembe venni (RAKSZEGI et al., 2005). QTS 25 állományvizsgáló bemutatása A sütı- és malomipari gyakorlatban alkalmazott vizsgálati módszerek miniatőrizált változatai hasznos segítséget nyújtanak a végfelhasználóknak a célfajta kiválasztásban (HORVÁTHNÉ et al., 2002). A kézi nyújthatósági teszt objektívvé tételére a Szegedi Tudományegyetem Élelmiszeripari Fıiskolai Karán QTS25 típusú állományvizsgáló készülékkel végzik a búza tészták mikroextenzográfos vizsgálatát. A Gruzl-féle Laborográf alapján kialakított klasszikus extenzográfos tésztavizsgálati módszert KIEFFER et al. (1981) és LI et al. (1997) tapasztalatainak figyelembevételével adaptálták a QTS25 készülékre. Az intézményben 20 különbözı eredető, B1-es sütıipari minıségő ipari (Hajdúsági Gabonaipari Rt.) lisztmintát vizsgáltak meg. Az extenzográfos vizsgálat jól modellezhetı a QTS25 állományvizsgálóval tenzió üzemmódban, csupán a tészta megfelelı befogásról és a húzó horogról kell gondoskodni. A mérés elve a tészta regisztrált nyújtása és szakítása. A próbatestben a nyújtási deformáció hatására ébredı ellenállási erı-út (idı) függvény az extenzogramhoz hasonló lefutású, ezért értelmezése az extenzogramhoz hasonló módon történik (BORÓK, 2004). A görbérıl leolvasható a görbe alatti terület (ABD, Area, gs) a nyújtáshoz és a szakításhoz szükséges munka, a görbe magassága (BC, Hardness, g ) a nyújtási ellenállás. A nyújthatóság vagy maximális nyúlás az AC szakasz hossza mm-ben. A teljes szakadási hossz az AD (mm) szakasz. A nyújtási ellenállás és a nyújthatóság hányadosaként értelmezhetı nyújtási értékszám (NYÉSZ QTS, g/mm). A szakadási értékszám (SZÉSZ QTS, g/mm) a nyújtási ellenállás és a szakadási hossz hányadosa (HORVÁTHNÉ 2001; HORVÁTHNÉ et al., 2001). ILLÉS (2004) szerint egyre inkább bizonyítást nyer, hogy a tészta QTS25 nyújtási ellenállása illetve az extenziós munka hasonló értékő háttérinformációt képes szolgáltatni, mint a sütıipari értékszám. 6