NOWA TECHNOLOGIA PORCJOWANYCH WARZYWNYCH PRODUKTÓW MROŻONYCH TYPU „READY TO COOK” JAKO ELEMENT STRATEGII BEZODPADOWEGO ZAGOSPODAROWANIA PŁODÓW ROLNYCH
Etap 2: Opracowanie receptury puree warzywnego (zielonego, pomarańczowego i białego)
1 METODOLOGIA - ZESTAWIENIE OGÓLNE OPERACJI
W ramach planowanej operacji dokonano realizacji metodologii, która umożliwiła osiągnięcie rezultatów w trzech głównych zakresach:
1. Dobór najkorzystniejszych odmian warzyw – w pierwszym zakresie, metodologia obejmowała analizę odmian warzyw pod kątem minimalizacji ubytków podczas przetwarzania. Po szczegółowej analizie dostępnych danych, wybrano po cztery odmiany każdego z analizowanych gatunków warzyw, które zostały wysiane u rolników. W warunkach polowych i laboratoryjnych przeprowadzono analizę cech morfologicznych i biometrycznych odmian warzyw, mających potencjalne znaczenie przetwórcze. Określono optymalny czas zbioru oraz gotowość technologiczną po okresie wegetacyjnym. W Katedrze Genetyki i Hodowli Roślin oraz w Katedrze Agronomii Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu opracowano metodę typowania odmian warzyw, które mogą być uprawiane w sposób umożliwiający synchronizację zbioru z potrzebami przetwórstwa.
2. Opracowanie receptury kulek warzywnych – w drugim zakresie, przeprowadzono prace technologiczne w zakresie opracowania receptury kulki warzywnych. Wstępne receptury różnych wariantów kolorystycznych kulek zostały skomponowane i poddane analizie jakościowo-ilościowej. Przeprowadzono badania zawartości składników odżywczych, takich jak polifenole, barwniki roślinne, witaminy, makro- i mikroskładniki (białko, błonnik, tłuszcz, węglowodany) metodami chromatograficznymi i spektrofotometrycznymi. Zrealizowano badania lepkości i gęstości mas warzywnych przed i po formowaniu oraz oceniono wpływ prac technologicznych na jakość mikrobiologiczną produktów.
3. Opracowanie technologii wytwarzania kulek puree warzywnego – w trzecim zakresie wykonano badania związane z opracowaniem technologii wytwarzania mrożonych kulek warzywnych. Zoptymalizowano warunki mrożenia, w tym czasy i temperatury, na podstawie badań wpływu szybkości zamrażania na stabilność kształtu i struktury kulek, przy użyciu metod reologicznych, siły cięcia, gęstości, porowatości, zawartości suchej masy oraz zmiany barwy. Dodatkowo oceniono wpływ technologii mrożenia na stabilność składników odżywczych, konsystencję i właściwości sensoryczne produktów poprzez profilowanie sensoryczne przed mrożeniem, po mrożeniu oraz po przechowywaniu. Zrealizowano także badania przechowalnicze, obejmujące mikrobiologiczną ocenę stabilności pH i okresu przydatności kulek warzywnych do spożycia.
Każdy z tych zakresów przyczynił się do opracowania nowatorskich rozwiązań technologicznych i produktowych, zgodnych z założeniami projektu.
Zakres zrealizowanych w ramach etapu 2 prac:
W ramach realizacji zadania opracowano receptury puree warzywnego w trzech wariantach: zielonym, pomarańczowym i białym, wykorzystując gatunki warzyw w kolorach zielonym, czerwonym i białym, pochodzące z wybranych odmian. Prace technologiczne zostały przeprowadzone na Wydziale Nauk o Żywności i Żywieniu, we współpracy z rolnikiem oraz przedsiębiorcą. W ramach tych działań przeprowadzono ocenę i wybór gatunków roślin warzywnych, odmian oraz ich proporcji w celu uzyskania pożądanej konsystencji, wartości odżywczej oraz właściwości sensorycznych, przy zachowaniu zasad bezpieczeństwa żywnościowego. Skwantyfikowano parametry rozdrobnienia, które umożliwiły uzyskanie jednorodnej frakcji homogennej.
Opracowano kompozycje trzech wariantów porcjowanego puree warzywnego: białego, pomarańczowego i zielonego. Poszczególne warianty zostały opracowane na podstawie jakościowo-ilościowej oceny zawartości składników odżywczych, takich jak polifenole, barwniki roślinne, witaminy oraz makro- i mikroskładniki (białko, błonnik, tłuszcz, węglowodany). Masy warzywne poddano formowaniu i oceniono je pod względem konsystencji oraz reologii. Wykonano testy dotyczące trwałości technologicznej i mikrobiologicznej, a także zbadano wzrost mikroorganizmów wskaźnikowych oraz odniesiono je do norm spożywczych. Przeprowadzono także ocenę stabilności strukturalnej puree oraz jego przydatności do dalszych procesów technologicznych i kulinarnych. Dodatkowo, dokonano wstępnej oceny organoleptycznej metodą profilowania.
Na podstawie wcześniejszych wyników badań, wybrano odmiany warzyw, które następnie zostały sparowane przy użyciu urządzenia cyfrowego w taki sposób, aby termin zbioru poszczególnych odmian pokrywał się. Produkty uboczne uzyskane w czasie procesu czyszczenia i obróbki wstępnej zostały wykorzystane jako materiał surowcowy do komponowania mieszanek warzywnych, pozwalających na uzyskanie możliwie homogennych past do wytwarzania kulek warzywnych, które w kolejnym etapie zostały poddane mrożeniu.
Do przygotowania kompozycji puree warzywnego wykorzystano produkty takie jak:
• 4 odmiany kalafiora
• 4 odmiany brokułu
• 4 odmiany marchwi
• 4 odmiany pietruszki
• 4 odmiany buraka ćwikłowego
W ramach drugiego zakresu prac opracowano recepturę kulek warzywnych. Wykonano prace technologiczne na UPP, podczas których skomponowano wstępną recepturę poszczególnych wariantów kolorystycznych kulek warzywnych. Uwzględniono metodologię oceny jakościowo-ilościowej zawartości składników odżywczych, takich jak polifenole, barwniki roślinne, witaminy oraz makro- i mikroskładniki (białko, błonnik, tłuszcz, węglowodany) przy użyciu metod chromatograficznych i spektrofotometrycznych. Wykonano również badania lepkości oraz gęstości mas warzywnych przed formowaniem i po formowaniu. Oceniono wpływ prac technologicznych na jakość mikrobiologiczną kulek warzywnych.
Metodologie postępowania:
W ramach analizy właściwości fizyko-chemicznych warzyw, przeprowadzono badania zgodnie z metodologią AOAC (1995). Wilgotność materiałów roślinnych została zmierzona poprzez suszenie w piecu w temperaturze 105°C przez 24 godziny. Tłuszcz w próbkach został oznaczony metodą Soxhleta, z wykorzystaniem eteru dietylowego do ekstrakcji. Azot całkowity zidentyfikowano metodą Kjeldahla, zaś kwasowość ogólna badana była metodą miareczkowania, gdzie do zobojętnienia kwasów użyto roztworu wodorotlenku sodu i fenoloftaleiny. Kwasowość czynna była oznaczana za pomocą pH-metru, mierzącego różnicę potencjałów między elektrodami. Parametry barwy, takie jak L*, a* i b*, były mierzone za pomocą spektrofotometru Minolta CM-2500D. Zawartość błonnika ogólnego, zarówno nierozpuszczalnego (IDF) jak i rozpuszczalnego (SDF), oznaczono metodą enzymatyczną Aspa (1983), natomiast błonnik detergentowy (NDF) oraz jego frakcje, takie jak celuloza, hemiceluloza i lignina, wyznaczono metodą detergentową Van Soesta (1967). Z różnicy między NDF a ADF obliczono zawartość hemiceluloz.
W zakresie właściwości reologicznych, gęstość mas warzywnych była mierzona metodą piknometryczną, przy użyciu standardowego piknometru o pojemności 25 cm³. Parametry reologiczne, takie jak współczynnik konsystencji K oraz wskaźnik płynięcia n, były wyznaczane z krzywych lepkości uzyskanych za pomocą wiskozymetru programowanego. Pomiarów lepkości dokonano w temperaturach 25°C, 40°C, 50°C i 60°C, przy prędkościach obrotowych cylindra zmieniających się od 5 do 245 RPM. Krzywe lepkości były analizowane za pomocą programu REOCALC, a parametry reologiczne modelowane za pomocą modeli potęgowego i Sisco.
W odniesieniu do właściwości chemicznych, całkowitą zawartość fenoli (TPC) w produktach oznaczono metodą Kobus-Cisowskiej i współpracowników, poprzez pomiar absorbancji mieszaniny reakcyjnej przy 765 nm. Zdolność wygaszania wolnych rodników, takich jak PTIO•, ABTS•+ i DPPH•, określona została za pomocą spektrofotometrów, mierzących absorbancję przy długościach fal 557 nm, 414 nm i 517 nm, zgodnie z metodami Xicana Li (2017) oraz Bartosza (2003). Aktywność chelatująca wobec jonów żelaza Fe2+ była również oznaczana spektrofotometrycznie. Związki fenolowe w próbkach zostały analizowane po hydrolizie alkalicznej i kwasowej przy użyciu systemu UPLC Aquity klasy H, z detektorem Waters Acquity PDA, a ich stężenia określono na podstawie wzorca wewnętrznego. Witamin B1 i B2 oznaczone zostały metodą chromatografii cieczowej HPLC, a witamina C analizowana za pomocą testów enzymatycznych i UPLC.
Analiza związków bioaktywnych obejmowała również badanie zawartości chlorofili, antocyjanów oraz karotenoidów w próbkach. Zawartość chlorofili była oznaczona spektrofotometrycznie po ekstrakcji alkoholowej i wirowaniu materiału roślinnego. Antocyjany zostały wyizolowane z próbek poprzez homogenizację i homogenat poddano wirowaniu. Analiza karotenoidów ogółem odbyła się po ekstrakcji metanolowej i heksanowo-acetonowej, a zawartość karotenoidów oznaczono spektrofotometrycznie przy długości fali 653 nm.
Dla witamin z grupy B, takich jak B1, B2, B3, B6, B12, zastosowano system UPLC z detektorem PDA po uprzedniej ekstrakcji enzymatycznej i kwasowej. Hydrolizę enzymatyczną przeprowadzono w 50°C z takadiastazą, a kwasową w 0,6 M kwasie solnym w 90°C przez godzinę. Hydrolizowane próbki były następnie analizowane chromatograficznie na kolumnie Acquity UPLC® BEH C18, a wykrywanie substancji odbywało się przy odpowiednich długościach fal, takich jak 214 nm dla B3, B6, B9 i B12 oraz 267 nm dla B1 i B2. Zidentyfikowane związki były porównywane z czasem retencji wzorców.
Zawartość witaminy C została oznaczona za pomocą systemu UPLC, z detektorem PDA przy długości fali 243 nm, po wcześniejszym przygotowaniu próbek w odpowiednim roztworze pH 3. Analizę witaminy A przeprowadzono za pomocą systemu Aquity H UPLC, z detektorem PDA przy długości fali 325 nm, po wcześniejszym izolowaniu witaminy A z próbki przez zmydlanie.
Analiza kwasów fenolowych i flawonoidów opierała się na hydrolizie alkalicznej i kwasowej, a oznaczenie ilościowe przeprowadzono przy użyciu systemu UPLC Aquity. Rozdział chromatograficzny był realizowany na kolumnie Acquity UPLC® BEH C18 z elucją gradientową, a zawartość polifenoli oznaczono przy długości fali 320 nm, przy użyciu wzorca wewnętrznego. Wykrycie związków odbywało się na podstawie czasu retencji piku i wzorca.
Zestawienie częściowych wyników:
W trakcie sezonu wegetacyjnego dla każdej odmiany w 4 losowo wybranych fragmentach pola produkcyjnego o powierzchni 1 m2 określono wschody, stanu ogólny doświadczeń, wystąpienie chorób i szkodników, równomierność oraz termin dojrzewania.
Dla gatunków korzeniowych (marchew pietruszka i burak ćwikłowy w warunkach polowych dla każdej odmiany przed zbiorem mierzono losowo w 10 powtórzeniach: wysokość roślin przed i po wyprostowaniu naci oraz wysokość wystawania główek korzenia nad powierzchnię. Następnie losowo wykopano 10 korzeni z każdej odmiany i zmierzono ich długość i największą średnicę. Określono również plon biologiczny korzeni marchwi i pietruszki.
Dla gatunków kapustnych (kalafior i brokuł) oznaczono plon ogólny, handlowy oraz procentowy udział w plonie ogólnym róż o nierównej powierzchni z niewyrównanymi pąkami i róż zgniłych, odbarwionych, zniekształconych, dla losowo wybranych 10 roślin z każdej odmiany.
• 4 odmiany kalafiora (Java, David, Almagro i Gohan)
• 4 odmiany brokuła (Andersja, Monaco, Monrello i Beany)
• 4 odmiany marchwi (Bangor, Komarno, Muleta i Warmia)
• 4 odmiany pietruszki (Arat, Eagle, Comanche i Navajo)
• 4 odmiany buraka ćwikłowego (Monty, Boro, Action i Subeto).
Wyniki doświadczeń polowych - KALAFIOR
 |
|---|
 |
Fot 1. Doświadczenia polowe z kalafiorem– widok doświadczeń polowych oraz zebranych do analiz kwiatów kalafiora
Rycina: Warianty kulek zielonych różniące się odmianą surowca podstawowego
Rycina: Warianty kulek białych różniące się odmianą surowca podstawowego
Rycina: Warianty kulek pomarańczowych różniące się odmianą surowca podstawowego
