LABORATORNÍ PŘÍSTROJE A POSTUPY

Transkript

1 LABORATORNÍ PŘÍSTROJE A POSTUPY STATISTICKÉ HODNOCENÍ ANALYTICKÝCH ZNAKŮ KOMPOZITNÍCH SMĚSÍ NA BÁZI PŠENIČNÉ MOUKY IVAN ŠVEC MARIE HRUŠKOVÁ Ústv schridů cereálií, Vysoká škol chemickotechnologická v Prze, Technická 5, Prh 6 Ivn.Svec@vscht.cz Došlo , přijto Klíčová slov: kompozitní pšeničná mouk, netrdiční plodin, číslo poklesu, Zelenyho test, retenční kpcit Úvod V součsné době se cereální výzkum orientuje n přírodní zdroje zdrví prospěšných látek, jko jsou vláknin, vitminy, fytosteroly polyfenoly, které mohou pomoci předcházet některým civilizčním chorobám (npř. hyperlipidemii). Uvedený trend je spojen s objevováním rostlin, jejich semen plodů, typických pro minulé civilizce či lokální etnické skupiny. Převážně se jedná o bezlepkové suroviny, které mohou rozšířit nbídku výrobků pro nemocné celikií nebo jinou formou intolernce lepku. V souvislosti se součsnou migrční vlnou může poptávk po výrobcích z těchto plodin stoupt 1. Podle chemického složení jsou tyto mteriály jko npř. chi, konopí nebo nopál zdrojem nutričně cenných látek, jko vláknin (cc 8 % 5 6 % v semenech tef 2 foni 3, 34 % v semenech chi 4 ), -3 mstné kyseliny (konopí, chi), vitminy (B 1 E v konopné mouce). Význmný podíl minerálních látek, tvořících ž 15 % sušiny, lze nlézt v nopálové mouce převžuje drslík vápník 5. Cílem práce bylo hodnotit proporcionální změny v chemickém složení pšeničné mouky hldké vlivem tří různých přídvků sedmi druhů netrdičních mteriálů (mouky z tef, foni, chi, nopálu, kštnů, konopí žludů). Posuzovl se vliv n rychlost procesu mzovtění (číslo poklesu) n kvlitu bílkovin (Zelenyho test). Pomocí profilu čtyř retenčních kpcit byly podrobně popsány bsorpční vlstnosti testovných mteriálů ve formě kompozitních mouk. Npř. pomocí retenčních kpcit schrosy uhličitnu sodného byl odhdnut vliv netrdičních plodin n stupeň poškození škrobu obsh pentosnů. Sttisticky byl porovnán kvntifikován dopd obou sledovných fktorů n nlyticko-technologickou kvlitu kompozitní směsi. Experimentální část Mteriál metody Zákldem kompozitních směsí byl pšeničná mouk hldká z produkce komerčního mlýn Delt Prh, vyrobená v roce Obsh bílkovin (11,2 %) byl stnoven n IR spektrofotometru Infrmtic 8600 (Perten Instruments, Švédsko). Testovné netrdiční suroviny byly zkoupeny ve specilizovných obchodech ve formě hldké mouky. Pouze chi fonio byly získány ve formě černých hnědých semen, která byl semlet n celozrnnou mouku v lbortorních podmínkách (nožový mlýnek Concept KM 5001, Elko Vlent, Česká republik). Celozrnná mouk ze světlých semen tef byl dodán firmou Tobi Teff UK (Velká Británie), která surovinu získává v Etiopii. Tmvá semen foni černá chi byl od firmy Gi (Frncie) Countryl Life CZ s původem v Burkin Fso, resp. v Mexiku. Konopná mouk pocházející z pokrutin byl vyroben firmou Hnf Ntur (SRN). Kštnovou mouku produkuje firm Sonnentor GmbH. (Rkousko), nopálovou Slvi Prdise (Česká republik) žludovou prodává Bioochod CZ (Česká republik). Přídvky netrdičních surovin nhrdily 2,5 %, 5,0 % 10,0 % pšeničného zákldu; zkrtky kombinují výši přídvku zkrtku netrdiční plodiny (F fonio, Ch chi, K kštn, K konopí, N nopál, T tef, Ž žlud), tj. 5,0F oznčuje směs pšeničné fonio mouky v poměru 95:5 (w/w). Modifikovné chemické složení 21 kompozitních vzorků bylo porovnáno se znky pšeničné mouky, stnovených nlyticky; kvlit bílkovin pomocí Zelenyho sedimentčního testu stupeň poškození škrobu číslem poklesu (ČSN ISO 5529 ČSN ISO 3039). Byl stnoven profil čtyř retenčních kpcit 6 (RK; metod AACC ) pomocí destilovné vody (RKv) roztoků schrosy (RKs), uhličitnu sodného (RKu) kyseliny mléčné (RKm). Kweon spol. 7 uvádí vzth RKm k celkové bsorpční schopnosti RKs, RKu RKm k podílu poškozeného škrobu, resp. pentosnů gluteninových bílkovin. Opkovtelnost všech zkoušek byl vypočten z deseti měření nezávislého vzorku pšeničné mouky (směrodtné odchylky 0,29; 0,81; 0,67; 0,87). Vlivy druhu netrdiční plodiny výše přídvku byly sttisticky popsány pomocí post-hoc Tukeyov testu (P = 95 %) v progrmu Sttistic 7.1 (Sttsoft, USA). Kvntifikce podílu těchto vlivů jko náhodných fktorů byl proveden modulem Komponenty rozptylu. Pro komplexní průzkum stejných činitelů byl ve stejném progrmu použit vícerozměrná metod shlukové nlýzy (HCA) ze stndrdizovných dt. Pro shlukování byl vybrán euklidovský prostor lgoritmus Úplné shlukování (ngl. Complete nebo Furthest neighbour). Důvodem tohoto postupu je možnost jednoznčné identifikce členů jednotlivých shluků jko v předchozím přípdě 8. 41

2 Výsledky diskuse Vliv netrdičních plodin n kvlitu složek pšeničné mouky Vliv dílčí náhrdy pšeničné mouky sedmi netrdičními plodinmi n hodnoty Zelenyho testu je ilustrován n obr. 1. Celkově bylo snížení kvlity bílkovin mírné s výjimkou kštnové nopálové mouky, největší změny podle očekávání způsobily 10% přídvky. Obecně rostoucí mír substituce způsobil jednoznčný trend ve snížení objemů jednotlivých sedimentů. Výše přídvku tef foni měl n Zelenyho hodnoty minimální vliv, potvrdil se botnická příbuznost podobnost bílkovinných struktur. Největší rozptyl dt byl nopk pozorován pro nopálovou mouku. Změny v odhdnuté ktivitě -myls stupni poškození škrobu byly ptrné ve větším rozshu (obr. 2). Díky přesnosti stnovení ± 25 s lze průkzně odlišit pouze vzorky M, 10,0Ch 10,0N (392, s). Nezávisle n výši přídvku se průměrná hodnot čísl poklesu v jednotlivých skupinách kompozitních mouk proti kontrole nezměnil, tedy výše přídvku ni druh plodiny sumárně neměly průkzný vliv n podíl poškozeného škrobu. V tomto ohledu výjimečné postvení potvrdily kompozitní vzorky s chi moukou, která svými hydrofilními schopnostmi postupně číslo poklesu zvyšovl n 405, s (viskozit suspenze rostl). Obohcení konopnou moukou v nejnižším přídvku ČP neprůkzně zvýšilo n b Obr. 1. Vliv druhu () výše přídvku netrdičních plodin (b) n rozptyl hodnot Zelenyho testu. M pšeničná mouk b Obr. 2. Vliv druhu () výše přídvku netrdičních plodin (b) n rozptyl hodnot čísl poklesu. M pšeničná mouk 42

3 Tbulk I Sttistické hodnocení vlivů druhu výše přídvku netrdiční plodiny n profil retenčních kpcit (RK) Kompozitní mouk Přídvek RK vody RK schrosy RK uhličitnu RK kys. mléčné M 0,0 64,9 c 107,9 bcde 85,0 bc 130,8 lm M + tef 2,5 58,1 108,7 bcde 81,0 129,3 klm 5,0 66,1 cde 105,1 b 85,0 bc 115,2 ef 10,0 66,7 def 122,4 i 92,7 d 109,8 d M + fonio 2,5 65,9 cde 109,3 bcde 81,8 b 126,5 jkl 5,0 65,7 cde 106,0 bc 80,5 122,0 hij 10,0 68,1 fg 104,8 b 81,5 b 115,6 efg M + chi 2,5 71,1 i 117,2 gh 94,5 d 132,6 mn 5,0 83,9 l 121,7 hi 103,5 e 135,9 n 10,0 128,1 n 128,9 j 113,3 f 117,5 fgh M + konopí 2,5 69,0 gh 112,0 ef 84,0 bc 128,0 klm 5,0 61,0 b 109,0 bcde 81,0 108,0 d 10,0 60,0 b 107,0 bcd 82,0 b 95,0 b M + kštn 2,5 67,1 ef 111,6 de 82,9 b 125,1 ijk 5,0 69,3 gh 109,3 bcde 82,1 b 120,4 ghi 10,0 69,8 hi 106,0 bc 83,2 bc 107,6 d M + žlud 2,5 69,7 ghi 110,4 cde 87,0 c 98,6 bc 5,0 66,1 cde 107,6 bcde 83,5 bc 120,8 hi 10,0 65,4 cd 110,0 cde 82,8 b 122,2 hij M + nopál 2,5 73,2 j 115,9 fg 91,5 d 112,5 de 5,0 78,2 k 117,6 gh 104,6 e 101,2 c 10,0 125,6 m 88,6 121,2 g 86,7 Vribilit b n (54 %) j (39 %) g (27 %) n (54 %) Opkovtelnost 0,29 0,81 0,67 0,87 n: průměry ve sloupcích oznčené různými písmeny jsou sttisticky odlišné (P = 95 %). b Mximální vribilit v (22 homogenních skupin, tj. 22 vzorků) přestvuje odlišení ze 100 % 420 s, le vyšší podíly hodnoty způsobily pokles ž o 8,0 %. Mírné snížení vyvoll tké fortifikce nopálovou moukou pro kompozitní směsi obshujících 2,5 5,0 10,0 % byly stnovené hodnoty 380, s. Profil čtyř RK, zprcovných nlýzou rozptylu, ukázl schopnost RKv RKm odlišit vzorky z cc 54 % (tb. I). Retence vody rostoucí jednoznčně s výší přídvku se projevil pro směsi s chi nebo nopálem, jk potvrzují Hrušková spol. 9,10 viskozimetrickým měřením. Slbší zvýšení hodnoty RKv způsobily rovněž přídvky tef foni, opčný trend byl zznmenán pro kompozitní mouky s konopím žludovou moukou (prvděpodobná souvislost s vyšším obshem tuku). Význmně nižší hodnoty retenčních kpcit vlivem vyššího obshu tuku byly prokázány mezi celozrnnou konopnou moukou (tj. s původním obshem tuku) komerční odtučněnou moukou, přidných do pšenično-ječného zákldu 11. Mír bsorpce vody kštnovou moukou závisí podle článků 12,13 n teplotě sušení; teploty vyšší než 85 C způsobují vyšší vznosti při příprvě těst. Tef chi vyvolly pozitivní změnu RKs i RKu, což signlizuje zvýšené množství poškozeného škrobu pentosnů. Žludová mouk n obsh těchto složek působil protichůdně hodnoty RKs se snížily ž o 24 %, ztímco pro RKu nstl nárůst ž o třetinu (z 91,5 ž n 121,2 %, tb. I). Kvlit bílkovin s rostoucím podílem lterntivní složky klesl v různém rozshu podle druhu testovné suroviny, nejméně, resp. nejvíce pro směsi M+F nebo M+Ch M+K ( 9 %, 11 % 23 %). Hodnoty RKm pro kompozity obshující žludovou mouku nopk neočekávně vzrostly z 98,6 % n 120,8 % 122,2 % (vzorky 2,5N, 5,0N 10,0N, tb. I; celkově +24 %). 43

4 Anlýz rozptylu dt vlivem druhu netrdiční plodiny výše přídvku Podle výsledků testů význmnosti je ptrné, že význm fktorů druh netrdiční plodiny (složení kompozitní mouky), výše přídvku jejich interkce klesl v uvedeném pořdí (tb. II). Úzké rozpětí hodnot Zelenyho testu čísl poklesu způsobilo zhrub třetinovou chybu Tbulk II Vícerozměrné testy význmnosti vliv fktorů druh netrdiční plodiny (DP) Přídvek (PŘ) jejich interkce (DP PŘ) Fktor F-hodnot P ) celkové porovnání vlivu fktorů (Wilksův test) DP 6487,0 0,000*** PŘ 2390,0 0,014** DP PŘ 2284,0 0,045* b) komponenty rozptylu pro jednotlivé kvlittivní znky (F-test) Číslo poklesu DP 3,4 0,030** PŘ 0,4 0,673 DP PŘ 2,3 0,045 Zelenyho test DP 7,9 0,001*** PŘ 10,5 0,002** DP PŘ 0,9 0,569 RK vody DP 2,2 0,106 PŘ 2,3 0,140 DP PŘ 2610,7 0,000*** RK schrosy DP 1,2 0,373 PŘ 0,2 0,850 DP PŘ 99,8 0,000*** RK uhličitnu DP 6,8 0,001*** PŘ 2,7 0,111 DP PŘ 90,4 0,000*** RK kys. mléčné DP 2,4 0,083 PŘ 3,9 0,050* DP PŘ 124,2 0,000*** *, **, *** F-hodnot význmná n hldině prvděpodobnosti P = 95 %, 99 % 99,9 % v odhdu podílu fktorů druh netrdiční plodiny výše přídvku. Pro ob jkostní prmetry jink dominovl druh testovné plodiny; pro Zelenyho test se sttisticky potvrdil význm výše přídvku, pro číslo poklesu měl tké význm slbší interkce obou činitelů (P = 95 %, tb. IIb). Interkce druhu plodiny s přidným množstvím primárně určovl hodnoty všech čtyř retenčních kpcit, zejmén RKs RKv (92 61 % obr. 3; P = 99,9 % tb. IIb). Retenční kpcit uhličitnu závisel nejvíce n složení kompozitní mouky (91 %), chyb odhdu činil pouze 2 %. Pro RKm měly význm ob fktory (P = 95 %) tké jejich interkce druh plodiny výše přídvku se n rozptylu dt podílely kždý zhrub ze čtvrtiny, ztímco interkce obou odpovídl z cc polovinu vribility dt (obr. 2). Průkznost tohoto odhdu je podle F-testu 99,9 % (tb. IIb). Obr. 3. Odhd podílu druhu netrdiční plodiny, výše přídvku jejich interkce n rozptylu stnovených nlytických prmetrů (ČP číslo poklesu; Zeleny Zelenyho sedimentční hodnot; RKv, RKs, RKu, RKm retenční kpcit vody roztoků schrosy, uhličitnu sodného kyseliny mléčné). chyb odhdu Shluková nlýz V euklidovském prostoru se výše zmíněné vlivy upltnily kombinovně dendrogrm zchycuje převhu zejmén nejnižšího ( slběji nejvyššího) přídvku nd druhem netrdiční plodiny v kompozitní mouce (obr. 4). V dlších shlucích nelze jednoznčně určit dominnci jednoho či druhého fktoru; potvrzuje se tk význmný dopd interkce obou, výše kvntifikovný nlýzou komponent rozptylu (obr. 2). Chrkter biopolymerů v jednotlivých druzích netrdičních plodin je totiž znčně rozdílný, tím nlytické vlstnosti vzorků kompozitní mouky jko npř. 2,5Ž 5,0K 10,0K nebo 10,0T 2,5N byly sttisticky podobné. N druhou strnu, jsnou odlišnost je možno vysledovt pro kompozity obshující chi nebo nopálovou mouku; pro tyto dv druhy vychází sttistická podobnost, zložená n vzdálenostech mezi shluky, n 54,6 40,9 % (tedy rozdílnost 55,4 59,1 %; tb. III). Pro vzorky s tef, kštnem foniem je tto podobnost 44

5 Tbulk III Průměrné euklidovské vzdálenosti spojení sttistické podobnosti Obr. 4. Shluková nlýz pšeničné mouky (M) 21 vzorků kompozitní mouky vliv druhu netrdiční plodiny výše přídvku. F fonio, Ch chi, K kštn, K konopí, N nopál, T tef, Ž žlud; 2,5 5,0 10,0: výše přídvku Shluk Vzdálenost k M Sttistická podobnost ) vliv druhu netrdiční plodiny M+T 1,89 77,7 M+K 1,89 77,7 M+F 1,99 76,5 M+K 3,00 64,6 M+Ž 3,00 64,6 M+Ch 3,85 54,6 M+N 5,00 40,9 b) vliv výše přídvku 2,5 % 2,04 75,9 5,0 % 2,64 68,9 10,0 % 4,16 50,9 M pšeničná mouk, T tef mouk, K kštnová mouk, F fonio mouk, K konopná mouk, Ž žludová mouk, Ch chi mouk, N nopálová mouk nopk vyšší než tři čtvrtiny. Pro jednotlivé výše přídvku byl mír shody vlstností s chrkteristikmi stndrdu M stnoven s klesjícím trendem (od 76 % pro nejnižší do 51 % pro nejvyšší stupeň fortifikce; tb. III). Závěr V souboru kompozitních mouk n bázi pšeničné hldké byly stnoveny rozdíly v nlyticko-technologické kvlitě n zákldě přídvků sedmi netrdičních, botnicky odlišných plodin (fonio, chi, kštn, konopí, nopál, tef žlud) tří výší přídvku (2,5 5,0 10,0 %) jko náhrd zákldní suroviny. V prxi běžně používné technologicky význmné znky kvlity číslo poklesu Zelenyho test dokázly rozlišit 22 vzorků jen částečně (z cc 15 %). Profil čtyř retenčních kpcit, umožňující podrobnější popis vlstností kompozitní mouky, tyto vzorky odlišil n úrovni %. Rozptyl dt se následně promítl do odhdu reltivního rozptylu způsobeného druhem plodiny, výší přídvku jejich interkce hlvní roli sehrál druh plodiny kombince obou fktorů. Podle výsledků hierrchické shlukové nlýzy lze kompozitní mouky s nejnižším přídvkem oznčit jko sttisticky podobné neobohcené pšeničné mouce; mír shody vlstností byl nejvyšší pro směsi s tef, kštnem foniem (přes 75 %). Nopk rozdílné chování prokázly kompozitní mouky pšenice-chi pšenice-nopál obecně kompozitní směsi s 10,0 % lterntivní suroviny (shod kolem 50 %). Práce byl vyprcován v rámci grntu NAZV QI 111 B053 New Food. LITERATURA 1. Hrušková M,. Kdlčíková I., Švec I.: Pekř Cukrář 5, 42 (2015). 2. USDA Nutrient Dtbse (2016): Bsic Report No , Teff, uncooked. foods/show/6592? formt=abridged&reportfmt=pdf&pdfqvs=%7b% 7D. Stženo Bllogou V. Y., Soumnou M. M., Toukourou F., Hounhouign J. D.: Int. Res. J. Biol. Sci. 2, 73 (2013). 4. USDA Nutrient Dtbse (2016b): Bsic Report No , Seeds, chi seeds, dried. ndb.nl.usd.gov/ndb/foods/show/3610? formt=abridged&reportfmt=pdf&pdfqvs=%7b% 7D. Stženo Aydi M. A., Abdelmksoud W., Ennouri M., Atti H.: Ind. Crops Prod. 30, 40 (2009). 6. Švec I., Hrušková M., Jurinová I.: Chem. Listy 108, 1158 (2014). 7. Kweon M., Slde L., Lewine H.: Cerel Chem. 88, 537 (2011). 8. Švec I., Hrušková M., Jirs O.: Chem. Listy 103, 172 (2009). 9. Hrušková M., Švec I.: Emir. J. Food Agri. 27, 872 (2015). 10. Mjdoub H., Picton L., Le Cerf D., Roudesli S.: J. 45

6 Polym. Environ. 18, 451 (2010). 11. Švec I., Hrušková M.: Czech J. Food Sci. 33, 66 (2015). 12. Moreir R., Chenlo F., Torres M. D., Rm B.: Food Bioprod. Process. 91, 7 (2013). 13. Zhu F.: Food Bioprocess Technol. 9, 1429 (2016). I. Švec nd M. Hrušková (Deprtment of Crbohydrtes nd Cerels, University of Chemistry nd Technology, Prgue): Sttisticl Evlution of Anlyticl Fetures of Composites Bsed on Whet Flour From nutrition point of view, whet flour s bsic recipe component of cerel products is vluble source of plnt proteins, some vitmins nd minerls; t the sme time, it is rightfully considered deficient in content of other components with nutritionl benefit, which re necessry in diet of recent popultion. Non-trditionl components prepred from seeds or fruits of seven plnts (ok tree, fonio, chestnut tree, chi, hemp, nopl nd teff) re known s donors of not only dietry fibre constituents, but lso of further pprecited photo-chemicls. Owing to non-gluten nture of proteins in these mterils, they rther hve negtive effect on technologicl properties of whet flour. To screen nd predict n expected impct, vlues of the Flling Number nd the Zeleny sedimenttion test were determined for ll flour composites tested. Chnges in the physicl stge of strch nd the pentosns content were described by the SRC (Solvent Retention Cpcity) method. 46