Doktorski rad

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

PREHRAMBENO-TEHNOLOŠKI FAKULTET OSIJEK

Anita Pichler, dipl. ing.
UTJECAJ DODATAKA I SKLADIŠTENJA NA KVALITETU, REOLOŠKA I TERMOFIZIKALNA SVOJSTVA PASTE OD MALINE

DOKTORSKI RAD

Osijek, svibanj 2011.

TEMELJNA DOKUMENTACIJSKA KARTICA
doktorski rad
Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku Prehrambeno-tehnološki fakultet Osijek Zavod za prehrambene tehnologije Katedra za tehnologiju ugljikohidrata Franje Kuhača 20, 31000 Osijek, Hrvatska
UDK:			634.711 : 539.501 (043)
Znanstveno područje:			Biotehničke znanosti
Znanstveno polje:			Prehrambena tehnologija
Tema rada			je prihvaćena na III. redovitoj sjednici Fakultetskog vijeća Prehrambenotehnološkog fakulteta Osijek održanoj 18. prosinca 2009.
Voditelj:			dr. sc. Andrija Pozderović, izv. prof.
UTJECAJ DODATAKA I SKLADIŠTENJA NA KVALITETU, REOLOŠKA I TERMOFIZIKALNA SVOJSTVA PASTE OD MALINE Anita Pichler, dipl. ing.
Sažetak:
Cilj ovoga rada bio je ispitati utjecaj različitih dodataka (modificiranih škrobova, hidrokoloida i šećera) na reološka i termofizikalna svojstva različitih pasti od maline, na spojeve arome, odnosno na zadržavanje tih spojeva te određivanje boje, odnosno promjene boje odmah nakon priprave pasti od maline i tijekom njihovog skladištenja kroz 16 mjeseci. Rezultati su pokazali da dodatak modificiranih škrobova i hidrokoloida znakovito utječe na porast viskoznosti, termofizikalna svojstva, zadržavanje spojeva arome i očuvanje boje u odnosu na paste maline samo sa dodatkom šećera. Dodatak trehaloze u kombinaciji sa modificiranim škrobovima ili hidrokoloidima uzrokovao je promjenu svojstava paste od maline u odnosu na paste bez dodatka trehaloze. Trehaloza je također pozitivno djelovala na reološka svojstva, aromu, očuvanje boje i sadržaj antocijana i polifenola u uzorcima. Uzorci sa dodatkom hidrokoloida su bili kvalitetniji od uzoraka sa dodatkom modificiranih škrobova. Nakon skladištenja (8 i 16 mjeseci) uzorci sa dodatkom trehaloze su i dalje imali veći sadržaj spojeva arome, antocijana i polifenola.
Ključne riječi:		paste od maline, šećeri, modificirani škrobovi, hidrokoloidi, aroma, boja, reološka svojstva, termofizikalna svojstva.
Rad sadrži:		166 stranica
		68 slika
		55 tablica
		0 priloga
		146 literaturnih referenci
Jezik izvornika:		hrvatski
Sastav Povjerenstva za obranu:
1.	dr. sc. Drago Šubarić, red. prof.				predsjednik
2.	dr. sc. Andrija Pozderović, izv. prof.				član-voditelj
3.	dr. sc. Vesna Lelas, red. prof.				član
4.	dr. sc. Jurislav Babić, docent				zamjena člana
Datum obrane:	27. svibnja, 2011.
Rad je pohranjen u Knjižnici Prehrambeno-tehnološkog fakulteta Osijek, Franje Kuhača 20, Osijek; Nacionalnoj i sveučilišnoj knjižnici u Zagrebu, Hrvatske bratske zajednice bb; Gradskoj i sveučilišnoj knjižnici Osijek, Europske avenije 24; Rektoratu Sveučilišta J. J. Strossmayera u Osijeku, Trg Sv. Trojstva 3; Sveučilišnoj knjižnici Rijeka, Dolac 1; Sveučilišnoj knjižnici Split, Zagrebačka 3; Sveučilišnoj knjižnici Pula, Herkulov prolaz 1; Sveučilišnoj knjižnici Zadar, Obala kralja Petra Krešimira IV br. 2 i Sveučilišnoj knjižnici Dubrovnik, Ćira Carića 4.

BASIC DOCUMENTATION CARD
dissertation
University Josip Juraj Strossmayer in Osijek Faculty of Food Technology Osijek Department of Food Technology Subdepartment of Carbohydrate Technology Franje Kuhača 20, HR-31000 Osijek, Croatia
UDK:			634.711 : 539.501 (043)
Scientific area:			Biotechnical sciences
Scientific field:			Food technology
Thesis subject			was approved by the Faculty Council of the Faculty of Food Technology at its session no. III held on December 18^th 2009.
Mentor:			Andrija Pozderović, PhD, associate professor
INFLUENCE OF DIFFERENT ADDITIVES AND STORAGE ON QUALITY, RHEOLOGICAL AND THERMOPHISICAL PROPERTIES OF RASPBERRY CREAM FILLING Anita Pichler, dipl. ing.
Summary:
The aim of this research was to determine the influence of different additives ( modified starches, hydrocolloids and sugars) on rheological and thermophysical properties of different raspberry cream fillings, retention of aroma compounds, colour determination immidiately after samples preparation and durring their storage within 16 months Results showed that the addition of modified starches or hydrocolloids resulted in increased viscosity, thermophysical properties, retention of aroma compounds and colour in comparision to samples only with sugars addition. Addition of trehalose in combination with modified starches or hydrocolloids caused property change of raspberry paste sin comparision to samples without trehalose addition. Trehalose also had positive effect on rheological properties, aroma, colour degradation and retention of anthocyanins and polyphenols in samples. The samples with hydrocolloids addition had better quality than samples with modified starches. After storage (8 and 16 months) samples with trehalose addition had higher content of aroma compounds, anthocyanins and polyphenols.
Key words:		Raspberry cream filling, sugars, modified starches, hydrocolloids, aroma, colour, rheological properties, thermophysical properties.
Thesis contains:		166 pages
		68 figures
		55 tables
		0 supplements
		146 references
Original in:		Croatian language
Defense committee:
1.	Drago Šubarić, PhD, prof.					chair person
2.	Andrija Pozderović, PhD, associate prof.					supervisor
3.	Vesna Lelas, PhD, prof.					member
4.	Jurislav Babić, PhD, assistant prof.					stand-in
Defense date:	May 27, 2011.
Thesis is printed and deposited in Library of the Faculty of Food Technology Osijek, Franje Kuhača 20, Osijek; National and University Library in Zagreb, Hrvatske bratske zajednice bb; City and University Library Osijek, Europske avenije 24; University of J. J. Strossmayer in Osijek, Trg Sv. Trojstva 3; University Library Rijeka, Dolac 1; University Library Split, Zagrebačka 3; University Library Pula, Herkulov prolaz 1; University Library Zadar, Obala kralja Petra Krešimira IV br. 2 and University Library Dubrovnik, Ćira Carića 4.

Zahvaljujem se svojem mentoru prof. dr. sc. Andriji Pozderoviću na pomoći oko odabira teme, vođenju i savjetima tijekom izrade ovoga rada.

Hvala prof. dr. sc. Dragi Šubariću na brojnim korisnim savjetima i razumijevanju.

Pravo je zadovoljstvo i sreća raditi s osobom kakva je Tera Mandić. Tero, za sve…Veliko hvala!

Hvala svim mojim prijateljima na pomoći u radu i moralnoj podršci.

Veliko hvala mojoj Emi, Dubravku i cijeloj obitelji na strpljenju, podršci i razumijevanju koje su pokazali kada je to bilo potrebno.

Sadržaj

UVOD	1
TEORIJSKI DIO	4
2.1. Malina	5
2.2. Voćne kaše	8
2.3. Aroma	9
2.3.1. Tvari arome voća	9
2.3.2. Aroma maline	12
2.4. Boja	14
2.4.1 2.5. Antocijani	16
2.4.3 2.6. Antioksidativna aktivnost	22
2.7. Saharoza	25
2.8. Fruktoza	26
2.9. Trehaloza	27
2.10. Škrob	28
2.11. Modificirani škrobovi	30
2.12. Hidrokoloidi	31
2.13. Plinska kromatografija	34
2.13.1. Spektrofotometrija masa	37
2.13.2. SPME analize	38
2.14. Reološka svojstva hrane	41
2.14.1. Reološka svojstva tekućih namirnica	43
2.14.2. Uređaji za mjerenje reoloških svojstava	47
2.15. Diferencijalna motridbena kalorimetrija (DMK)	51
2.15.1. Primjena diferencijalne motridbene kalorimetrije (DMK)	53
2.15.2. Termofizička svojstva hrane	57
3. EKSPERIMENTALNI DIO	58
3.1. Definiranje zadatka	59
3.2. Materijali	61
3.3. Metode	63
3.3.1. Analiza spojeva arome	63
3.3.2. Određivanje i praćenje promjene boje	66
3.3.3. Ekstrakcija uzorka	66
3.3.4. Određivanje sadržaja antocijana	66
3.3.5. Određivanje degradacije antocijana	67
3.3.6. Određivanje sadržaja polifenolnih spojeva	68
3.3.7 3.3.7. Određivanje antioksidativne aktivnosti	68
3.3.8. Mjerenje reoloških svojstava	69
3.3.9. Određivanje termofizikalnih svojstava	70
3.3.10. Statistička obrada podataka	73
4. REZULTATI	74
5. RASPRAVA	135
6. ZAKLJUČCI	151
7. LITERATURA	154

Popis oznaka, kratica i simbola

ABTS 2,2 – azinobis(3-etilbenztiazolin)-sulfonska kiselina

DIN Njemački industrijski standardi

DPPH 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil

DMK Diferencijalna motridbena kalorimetrija

G Guar

GC Plinska kromatografija

GLS Plinska tekućinsko-razdjelna kromatografija

GSC Plinska adsorpcijska kromatografija

HPDŠF Hidroksipropil di-škrob fosfat voštanog kukuruza

HPLC Tekućinska kromatografija visokog učinka

HŠP Hidroksipropilirani škrob tapioke

ICTAC Međunarodna organizacija za termalne analize i kalorimetriju

ICTA Međunarodna organizacija za termalne analize

K Karaja

PDMS Polidimetil-siloksan

PMR Produkti Maillardove reakcije

S Saharoza

SS Stupanj supstitucije

SF Saharoza i fruktoza

SPME Mikroekstrakcija na čvrstoj podlozi

ST Saharoza i trehaloza

1. 
   UVOD
   

Maline su dobar izvor prirodnih antioksidanasa, bogate su vitaminima i mineralnim tvarima, te antocijanima, flavonoidima i fenolnim kiselinama. Osim što se konzumiraju svježe, danas na tržištu postoji široki spektar proizvoda (voćni preljev, marmelada, džem, sok) i poluproizvoda (kaša, pulpa, pasta) od maline. Pasta od maline je polu-proizvod koji se koristi za proizvodnju preljeva za sladolede, pudinge te kao punilo u pitama, kolačima, itd. Procesiranjem paste od maline, kao i skladištenjem, dolazi do promjena sastava i svojstava paste. Stoga je važno poznavati dinamiku ovih promjena.

Sladila su jedni od najznačajnijih dodataka koji se dodaju u prehrambene proizvode. Njihov dodatak utječe na niz svojstava kao što su slatkoća, tekstura, boja itd. Najčešće se koristi saharoza, invertni šećer i glukozni sirup. Disaharidi, kao što su saharoza, laktoza i trehaloza imaju vrlo široku primjenu kao krioprotektori, posebno pri smrzavanju hrane.

Škrob se danas široko koristi u proizvodnji hrane i u drugim industrijama kao ugušćivač, stabilizator koloidnih sustava, sredstvo za želiranje, vezanje vode, tvorbu filmova, vezanje arome i dr. Fizikalno-kemijska i funkcionalna svojstva škrobnih sustava te njihov učinak (primjena) u prehrambenim proizvodima ovise o svojstvima škroba. Najznačajnije sirovine iz kojih se danas proizvodi škrob su kukuruz, krumpir, tapioka, pšenica i riža.

Hidrokoloidi su dugolančani, visokomolekularni polimeri koji se koriste za ugušćivanje i želiranje, kao sredstva za stabiliziranje pjena, emulzija i disperzija, za sprječavanje rasta kristala šećera i leda, vezanje arome i dr. Uglavnom su to polisaharidi, ali mogu biti i proteini biljnog i životinjskog podrijetla.

Poznavanje reoloških svojstava hrane od velikog je značenja, bilo da se radi o postizavanju određenog svojstva hrane, bilo da se radi o vođenju procesa pri proizvodnji hrane. Osim u procesnom inženjerstvu, reologija se koristi i u razvoju novih proizvoda, definiranju parametara kakvoće, korelaciji sa senzorskom ocjenom hrane, itd.

Poznavanje termofizikalnih svojstava hrane čini osnovu za utvrđivanje procesnih parametara, kao i učinkovitu provedbu toplinskih procesa. Toplinskim procesiranjem hrane dolazi do promjena u fizičkim i kemijskim svojstvima sastojaka hrane koja utječu na okus, izgled, teksturu i stabilnost.

Boja je jedno od najznačajnijih svojstava koje utječe na potrošačevu percepciju kvalitete. Izgled proizvoda ocijenjen prema boji se može upotrijebiti za određivanje sadržaja pigmenata.

Za mnoge prehrambene proizvode, posebno od voća, prisutnost hlapljivih spojeva arome je jedno od glavnih obilježja kvalitete.Tijekom procesa konzerviranja, ti se spojevi mogu djelomično izgubiti ili njihov omjer promijeniti. Također, tijekom tog procesa može doći do formiranja sekundarnih spojeva zbog različitih reakcija u kojima se prirodni spojevi hrane degradiraju tvoreći tako proizvod znatno drugačijeg aromatskog profila od svježeg proizvoda.

Cilj ovog rada bio je istražiti utjecaj razli

itih dodataka (modificiranih škrobova, hidrokoloida i šećera) na reološka i termofizikalna svojstva različitih pasta od maline, na spojeve arome, odnosno na zadržavanje tih spojeva te utjecaj na tvari boje, odnosno promjene boje nakon priprave pasta od maline i tijekom skladištenja kroz šesnaest mjeseci (0, 8, 16 mjeseci).

Dodaci koji su se koristili za pripravu različitih pasti su: hidroksipropilirani škrob tapioke, hidroksipropil di-škrob fosfat voštanog kukuruza, guar, karaja, saharoza, fruktoza, trehaloza. Primjenom diferencijalne motridbene kalorimetrije odredio se utjecaj dodataka na termofizikalna svojstva pasta od maline. Rotacijskim viskozimetrom istražio se utjecaj spomenutih dodataka na reološka svojstva pasta od maline. Reološka svojstva pasta od maline sa različitim dodacima ispitivao se pri različitim temperaturama.

Određivanje boje, odnosno promjene boje, omogu

ilo je utvrđivanje utjecaja dodataka na o

uvanje boje proizvoda. Također se pratila promjena boje tijekom skladištenja. Ispitao se utjecaj gore navedenih dodataka na sadržaj polifenola, antocijana i antioksidacijsku aktivnost.

Određivanjem spojeva arome pasta od maline utvrdio se utjecaj navedenih dodataka i skladištenja na aromu pasta od maline.

2. TEORIJSKI DIO

2.1. Malina

Malina (Rubus sp.) je višegodišnja biljka koja pripada rodu Rubus. Rod Rubus pripada porodici ruža (Rosaceae) kome pripadaju još jabuke, kruške, trešnje, šljive, breskve i jagode (Pritts, 2003.).

Poznato je više od 200 vrsta malina (Rubus idaeus ssp. Vulgatus Arrhen), ali samo nekoliko njih ima komercionalnu važnost kao što su:

• 
  Europska crvena malina (Rubus idaeus ssp. Vulgatus Arrhen), rasprostranjena u Europi i Aziji
  
• 
  Crvena malina ( Rubus idaeus ssp. Strigosus Michx), rasprostranjena u Sjevernoj Americi i Aziji
  
• 
  Crna malina (Rubus occindentalis L.), rasprostranjena u Sjevernoj Americi
  
• 
  Ljubičasta malina (Rubus idaeus ssp. Neglectus Peck) je prirodni hibrid između crvene i crne maline koja je karakteristična za istočno područje Sjeverne Amerike.
  

Od tih vrsta malina nastale su skoro sve današnje sorte malina s krupnim plodovima kojih ima nekoliko stotina (Pritts, 2003.).

Zbog ugodne arome i okusa te velike biološke, a male energetske vrijednosti, malina ima široku primjenu u ljudskoj prehrani, a posjeduje i određena ljekovita svojstva. Plodovi se mogu koristiti u svježem, smrznutom ili prerađenom stanju. Kaša maline, kao poluproizvod, ima široku primjenu u proizvodnji voćnih jogurta, sladoleda i krema, u proizvodnji dječje hrane, pudinga ili instant napitaka (fruit-crops. com).

Podrijetlo maline

Malina je grm koji potječe iz jugoistočne Europe, raste uz živice, rubove putova i šumaraka, a sve se češće uzgaja i u vrtovima i gotovo da je jednako toliko udomaćen kao i jabuke, kruške ili šljive. Nazivi su joj i himer, nimper, crvena jagoda, jagodnjak, črlena kupina. Sazrijeva od lipnja do kolovoza. Plod sadrži 80 % vode, 0,9 % bjelančevina, 6 % ugljikohidrata, pektine, puno biljnih vlakana - 7,4 grama, limunsku, jabučnu i mravlju kiselinu, aromatične tvari, flavonide, alkaloide. Energetska vrijednost 100 grama iznosi 105 kJ (25 kcal). Od vitamina sadrži karotene 80 µg, vitamine grupe B, vitamin C i E te od minerala 220 mg kalija, 41 mg kalcija, 22 mg magnezija, fosfor, željezo, bakar. U lišću maline ima vitamina C, i to čak 200 mg u mladom lišću, karotena, gorkih tvari, organskih kiselina, eteričnih ulja, flavonida. Svježe maline zdrave su i vrlo hranjive, kao i sušene. Antioksidativna aktivnost maline za 50% je veća od antioksidativne aktivnosti jagode. Plod je zbirna koštunica crvene boje, poznata po jedinstvenoj aromi koju duguje posebnoj mješavini aromatičnih tvari, koja se teško imitira, čuva i konzervira, te profinjenom delikatno-kiselkastom okusu. Od malina se prave sokovi, sirupi, džemovi, kompot, vino. Sok maline - malinovac sadrži voćne kiseline, vitamine, minerale, pektin. U vrijeme sezone malina najbolje je piti svjež, neukuhan sok, a zimi kuhan. U narodnoj medicini, pored sokova i sirupa koji se prave u ljekovite svrhe širokog spektra, ljekoviti su i čajevi od malinovog lišća, kao i suhih malina od kojih se prave ukusni i zdravi voćni čajevi. Čajevi se koriste kod upale grla, prehlada, snižavanja temperature, za jačanje srca, kod hemoroida, lišajeva, osipa, kao oblozi kod upale očiju, za jačanje organizma (phytochemicals.info).