Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin
Kvalita bezpluchého ovsa na příjmu ve vločkárně Vřesce Diplomová práce
Vedoucí práce:
Vypracovala:
doc. Ing. Jindřiška Kučerová, Ph.D.
Brno 2013
Bc. Marcela Šijanská
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Kvalita bezpluchého ovsa na příjmu ve vločkárně Vřesce vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
Brno, dne…………………………. Podpis studenta…………………...
PODĚKOVÁNÍ Ráda bych touto cestou poděkovala za odbornou pomoc a konzultace při zpracování zadaného tématu mé diplomové práce především paní doc. Ing. Jindřišce Kučerové, Ph.D. a panovi Ing. Vladimírovi Bezděkovi. Dále bych chtěla poděkovat mé rodině a přátelům za podporu při studiu.
ABSTRAKT Diplomová práce pojednává o ovsu, který je v dnešní době řazen mezi funkční potraviny. Práce je zaměřena na hodnocení kvality, možnosti využití a způsoby stanovení aktivity alfa – amylázy v rostlinném materiálu. V praktické části u 24 vzorků bezpluchého (nahého) ovsa bylo stanoveno číslo poklesu a po dvou měsících bylo stanovení znovu opakováno. Metoda se běžně používá jako obchodní ukazatel u pšenice a žita, a proto bylo ověřováno, zda je vhodná i pro oves. Optimální velikost navážky vzorku bylo zvoleno 7,0 g při vlhkosti 15,0 %. U vybraných vzorků byly provedeny další technologické analýzy.
Klíčová slova: oves, kvalita, číslo poklesu, amyláza
ABSTRACT The degree work deals oat witch is considered as foodstuffs in these days. It valuse qualities, the possibilities of the utilization and it also presents the ways of the determination of the activity alpha – the amylase in the plant material. The Falling Number was specified with 24 patterrns of nacked oat in the practical part of the degree work and after two months it was repeated again. This fast metod is commonly used as the business indicator with wheat and rye. Seven gram and 15.0 % of humidity was chosen as a optimal size of the backfill of the pattern. The selected patterns in the file were completed whith technology data.
Key words: oat, quality, Falling Number, amylase
OBSAH 1
ÚVOD ...................................................................................................................... 8
2
CÍL PRÁCE........................................................................................................... 9
3
LITERÁRNÍ ČÁST .............................................................................................. 10 3.1Oves ....................................................................................................................... 10 3.1.1 Botanická charakteristika ............................................................................... 11 3.1.2 Morfologie obilného zrna .............................................................................. 12 3.1.3 Látkové složení semene ovsa ......................................................................... 13 3.2 Pěstování ovsa....................................................................................................... 15 3.2.1 Sklizeň, posklizňová úprava, skladování ....................................................... 15 3.2.2 Choroby a škůdci ........................................................................................... 16 3.3 Potravinářský oves ................................................................................................ 18 3.3.1 Jakostní hodnocení ......................................................................................... 18 3.3.2 Charakteristika odrůd ovsa nahého ................................................................ 19 3.3.3 Potravinářské využití ..................................................................................... 20 3.3.4 Výroba ovesných vloček ................................................................................ 21
3.4 Analýzy sloužící k posouzení kvality obilovin ......................................................... 23 3.4.1 Metody sloužící ke kontrole kvality cereálních surovin ................................ 23 3.4.2 Metody zjišťující vlastnosti složek v cereálním materiálu ............................ 24 4 MATERIÁL A METODIKA .................................................................................... 28 4.1 Vzorky .................................................................................................................. 28 4.1.1 Příprava vzorků .............................................................................................. 28 4.2 Číslo poklesu......................................................................................................... 29 4.3 Stanovení aktivity α-amylázy na amylografu ....................................................... 30 4.4 Stanovení stupně kyselosti .................................................................................... 31 4.5 Stanovení obsahu tuku .......................................................................................... 32
4.5.1 Stanovení čísla kyselosti ................................................................................ 33 4.5.2 Stanovení čísla peroxidového ........................................................................ 34 4.6 Zpracování výsledků ............................................................................................. 34 5 VÝSLEDKY A DISKUSE ......................................................................................... 35 5.1 Vyhodnocení čísla poklesu ................................................................................... 35 5.1 Vlhkost měřeného materiálu ................................................................................. 37 5.2 Vyhodnocení výsledků amylografu ...................................................................... 38 5.3 Vyhodnocení stupně kyselosti .............................................................................. 40 5.4 Vyhodnocení obsahu tuku, číslo kyselosti, peroxidového čísla ........................... 40 5.5 Korelační analýza ................................................................................................. 41 6 ZÁVĚR ....................................................................................................................... 46 7 PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY ................................................................... 47 8 SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK ....................................................................... 52 PŘÍLOHY ...................................................................................................................... 53
1 ÚVOD Oves patří mezi složky tzv. funkčních potravin, které poskytují konzumentům nejen živiny, ale také zlepšují i jejich zdravotní stav díky přirozenému obsahu látek v nich obsažených. Dále se zrno ovsa označuje za multifunkční potravinu díky potencionálním vlivům na organismus. Nutriční hodnota této obiloviny spočívá v relativně vysokém obsahu a příznivé aminokyselinové skladbě bílkovin, které na rozdíl od ostatních obilních druhů je jen málo ovlivňována nárůstem bílkovin např. N – hnojením (Prugar et al., 2008). Základní dietetické bílkoviny mají příznivé složení aminokyselin, které obsahují nízký podíl prolaminu, ve srovnání s jiným obilovinami, a unikátní antioxidanty, jako je avenanthramid. Také obsahuje vysoké množství nenasycených mastných kyselin, galakto-lipidů, minerálních látek (Shewry, 2008). Zrno ovsa obsahuje vysoké množství oleje bohatého na kyselinu linolovou, nadprůměrné množství thiaminu (vitamin B1) a rozpustnou vlákninu sestávající především z β – glukanů. Fyziologické účinky, zvláště β – glukanů, spočívají v předcházení některým chorobám a ve zmírňování jejich průběhu: snižování hladiny plazmového cholesterolu, regulace hladiny glukosy v krvi, příznivé působení na gastrointestinální funkce a případně i na krevní tlak (Prugar et al., 2008). V současné době je oves sedmá nejpěstovanější obilnina na světě, ale s mnohem nižší sklizní než pšenice, kukuřice a rýže. Oves se pěstuje hlavně v severní a východní Evropě, Kanadě a severní části Spojených států, Rusku, severní Číně a Austrálii (web:faostat.fao.org). Oves má široké potravinářské využití. Z této obiloviny se nejčastěji vyrábějí ovesné vločky, ovesné kroupy, ovesné otruby, ovesná mouka, cereální snídaně nejčastěji v podobě müsli, ovesná vláknina, proteinové izoláty. Ovesné nápoje slouží pro konzumenty jako náhrada kravského mléka, při intoleranci na mléčný cukr nebo alergii na mléčné bílkoviny (Bulková, 2011). Technologická kvalita je podmíněna vlastnostmi, které se dají změřit. Rozhodujícím znakem kvality zrna při nákupu je objemová hmotnost, vyrovnanost obilní masy, minimální podíl pluch, dobrý zdravotní stav s nízkým mikrobiálním znečištěním. Důležité je senzorické hodnocení chutě a vůně (Prgar et al. 2008). Pro provozní hodnocení, především při nákupu obilí, jsou používány rychlé provozní hodnocení přístroje NIR (Příhoda, Hrušková 2007).
8
2 CÍL PRÁCE Cílem diplomové práce bylo prostudovat podklady ohledně problematiky hodnocení kvality ovsa, zvláště na různé způsoby stanovení aktivity alfa-amylázy v rostlinném materiálu a dále se zaměřit na používané rychlometody. V praktické části bylo úkolem u odebraných vzorků ovsa provést stanovení čísla poklesu a zjistit rozmezí hodnot. Ze souboru vybrat vzorky s odstupňovaným číslem poklesu a u těchto vzorků provést doplňující analýzy (vlhkost, číslo kyselosti, peroxidové číslo, aktivita alfa – amylázy na amylografu). Dalším cílem bylo statisticky zjistit, zpracovat a vyhodnotit naměřené údaje. Důležitým cílem bylo vyhodnotit vliv skladování na číslo poklesu a navrhnout hraniční hodnotu, pod kterou není vhodné oves přijímat.
9
3 LITERÁRNÍ ČÁST 3.1
Oves
Oves patří mezi nejmladší obilné druhy a pochází z oblasti Malé Asie, odkud se začal rozšiřovat jako plevel. Uvědoměle začal být pěstován jen několik století před naším letopočtem. Byl využíván jako potravina a hlavně také jako krmivo pro koně. Obilky ovsa mají vynikající nutriční hodnotu, která hlavně souvisí s vysokým obsahem bílkovin i tuku, přesahující hodnoty ostatních druhů (Petr, Louda 1998). Z chemické skladby zrna vyplývá nejen vysoká nutriční hodnota, ale i léčivé účinky, kterých se využívalo už za dávných časů. Staří Germáni se před bojem či lovem posilňovali ovesnou kaší, které říkávali jídlo bohů. Římští vojevůdci namáčeli oves do vína, které před bojem dávali pít vojákům. Řada posilujících a léčivých receptur je známa a používaná dodnes (Moudrý, 1993). Rod oves (Avena L.) zahrnuje přibližně 70 druhů. Nejvíce využívaným druhem je Avena sativa L. Podle pluchatosti obilky se odrůdy ovsa dělí na pluchaté a nahé. V našich podmínkách je pěstována jarní forma ovsa setého těchto variet: • varieta aurea – zrno pluchaté, bezosinné, pluchy jsou žluté (oves žlutý) • varieta mutica – zrno pluchaté, bezosinné, pluchy jsou bílé (oves bílý), (Drastichová, 2005). Druhou největší plochu v pěstování zaujímá oves nahý (Avena nuda), ale jde spíše o poddruh ovsa setého nahého (Avena sativa var. nudae Mord). Na zbývající ploše pěstuje oves byzantský (Avena byzantia Koch) a v Etiopii oves habešský (Avena abyssinica L.). Hexaploidní formou vedle kulturního ovsa setého plevelný druh oves hluchý (Avena fatua L.) – ovsíř, ovsaha. Při výběru odrůdy sledujeme jeho užitkové směry, tj. jakost potravinářskou, krmnou a možnost využití na píci či jako využití jako krycí plodinu pro podsev jetelovin (Petr, Louda 1998). Potravinářské využívání ovsa má u nás zatím malou tradici. Spotřeba v anglosaských zemích je oproti střední Evropě mnohonásobně vyšší. Ve Finsku činí spotřeba ovsa na obyvatele 20 kg ročně, zatímco ve střední Evropě je spotřeba pouze 0,4-0,8 kg. V hospodářsky vyspělém světě se využívání této cereálie zvyšuje. Využívá se formou cereálních snídaní přesnídávek, buď ve formě ovesných vloček či ovesných müsli v různém provedení a různé přípravě. Dále se ovesné otruby, mouka a jiné ovesné 10
produkty přidávají do pšeničného chleba, sušenek, keksů. Toto nebývalé rozšíření ovsa při přípravě a výrobě produktů pro lidskou stravu, je především podmíněno nutričně významnou skladbou tvořící ovesné zrno (Prugar et al., 2008).
3.1.1 Botanická charakteristika
Oves patří mezi nejmladší kulturní obiloviny. Za jeho pravlast je pokládáno území mezi Černým a Kaspickým mořem, dostal se k nám jako plevelná rostlina v tehdy již kulturní pšenici a ječmeni. Fytogenetický původ ovsa dosud není velmi dobře objasněn. Je předpokládáno, že dnešní oves setý (Avena sativa L.) vznikl z ovsa hluchého (Avena fatua L.), dnes velmi rozšířen jako plevelný druh. Oba mají stejný počet chromozomů (42) a proto se spolu snadno kříží. Bezpluchý nahý oves (Avena nuda L.) má také 42 chromozomů, je také nazýván jako oves čínský (A. chinensis), podle své pravlasti. Zřejmě vznikl přirozenou mutací v horských oblastech Číny a Mongolska a k nám se dostal při stěhování národů. Druhy jako oves byzantský, písečný, vousatý aj. nemají pro naše hospodářství význam (Moudrý, 1993). Oves, který je dobře hnojen, má silné, široké a tmavozelené listy. Barva listů odráží půdní aciditu, stav vláhy a množství živin. Vytváření vegetativních orgánů ovsa je závislé na vnějších podmínkách, hlavně na zásobení vodou. Oves má mohutnou kořenovou soustavu. Zárodečné kořínky jsou pouze čtyři. Krátce po vzejití se tvoří adventivní kořínky. Duté stéblo se dělí kolénky na 4 – 8 článků, obvykle vytváří 2 až 6 odnoží. Od ječmene se odlišuje tmavozelenými, delšími, levotočivými listy s ostrým koncem. Jazýček, který je vejčitý, zubatý a lysý bývá silně vyvinutý, chybí jen výjimečně, kdežto ouška obvykle chybějí (Špaldon et al., 1986). Květenství ovsa je lata, na rozdíl ostatních drobnozrnných obilnin. V jednom klásku pluchatých a nahých ovsů dozrávají obvykle 1 – 3 zrna, v horní části laty více, ve spodní části méně. Klásek je obepínám plevy. U pluchaté odrůdy je zrno pevně obepnuto pluchami, které nejsou přirostlé k obilce, jako tomu bývá u ječmene. U nahého ovsa se při výmlatu zrno z pluch uvolňuje lehce a v pluchách zůstává jen malý počet zrn. Pluchy tvoří 22–53 % hmotnosti zrna, po sklizní má funkci chránit klíček i obilku před poškozením, proto je klíčivost nahého ovsa nižší (Moudrý, 1993). Oves nahý má v klásku 3-6 kvítků, obilka je v pluchách volně uložena, snadno se tedy, 11
jak bylo zmíněno, odděluje a trpí sprcháváním. Je pozdnější, středního až nižšího růstu a je méně výnosný. Variety jsou inermis (bezosinná) a chinensis (osinatá), s rozložitou latou, bílé plevy ( Graman, Čurn 1998).
Obr. 1 Oves setý – lata (www. e-herbar.net, www.jcu.cz)
3.1.2 Morfologie obilného zrna
Morfologická skladba zrna obilovin je zhruba shodná. Rozměry zrna se mohou lišit i pro stejný druh obiloviny v závislosti na odrůdu, klimatických podmínkách, ročníku a lokalitě, kvalitě půdy a agrotechnice. Oves má v latě dvojzrnka, v nichž jedno je znatelně menší a štíhlejší. Uspořádání zrna: nejvrchnější vrstvy pokožky chrání zrno před poškozením (oplodí), další vrstvou je osemení, která nese v buňkách barviva, která dávají zrnu barevný vzhled. Tyto vrstvy při mletí přechází do otrub. Mezi obalovými vrstvami a endospermem se nachází aleuronová vrstva. Aleuronové buňky obsahují vysoký podíl bílkovin a minerálních látek (Příhoda et al., 2003). Klíček (embryo) je zárodkem nové rostliny a nositelem genetických informací (Kadlec 2009).
12
Obr. 2 Porovnání zrna ovsa nahého a pluchatého (www.jcu.cz)
3.1.3 Látkové složení semene ovsa
Vysoká energetická a nutriční hodnota ovsa vyplývá z vysokého obsahu bílkovin, tuku, příznivého složení sacharidů, vysokého obsahu lehce rozpustné vlákniny, vitaminů B1, B2, E, hořčíku, železa a dalších minerálních látek (Prugar et al., 2008). Obsah proteinů je 12,6% z toho albumin: 20,2%, globulin (avenalin): 11,9%, gliadin: 14,0%, glutelin (avenin): 53,9% (Velíšek, 2002). Pro celiaky je oves vhodnější a nutričně hodnotnější než žito či ječmen, ale i přesto je samotný bez příměsí rizikem, protože v některých letech překročí obsah gliadinů 10 mg/100g (Chloupek et al., 2005). Významným ukazatelem pro posouzení vhodnosti pro dietu při celiakii je imunologické vyšetření na stanovení množství prolaminů v zrnu obilovin pomocí ELISA-testu. Ke stanovení se používá konvenční ELISA souprava pro detekci lepku v potravinách s využitím monoklonálních anti-gliadinových protilátek (Prugar et al., 2008). Bílkoviny ovsa jsou hodnotné pro vysoký obsah esenciálních aminokyselin, a to zejména cysteinu, aveninu, avenalinu, edestinu a dalších. Avenalin spolu s enzymy obsažených v ovsu velmi příznivě ovlivňuje trávení. Oves nahý má vyšší obsah bílkovin 15,4-20,6 (Bulková, 2011). Obilky bezpluchého ovsa mají vysoký obsah tuku 7-10%, pro vysoký obsah se rychle kazí, zejména pokud je klíček poškozen (obilky žluknou a hořknou) a proto se před zpracováním tepelně ošetřují např. pařením (Chloupek et al., 2005). Prostředí ovlivňuje obsah tuku v zrně méně než obsah dusíkatých látek a rozhodující je pozitivní vliv nižších teplot v době, kdy je tuk syntetizován. Tuk nahého ovsa obsahuje příznivé složení vyšších mastných kyselin (Prugar et al., 2008). 13
Má v porovnání s ostatními obilovinami nízký obsah sacharidů. Ze sacharidů je zastoupen škrob 40,1 % (Velíšek, 2002). Dále dextrin, sacharóza a má méně jednoduchých cukrů (Bulková, 2011). Sacharidové frakce jsou tvořeny hlavně tedy polysacharidy. Ty, které jsou pro člověka stavitelné, se nacházejí v endospermu zrna ve formě škrobu. Změny jak v celkovém obsahu, tak i ve složení sacharidů jsou ovlivněné celou řadou faktorů, a to především teplotou a délkou slunečního svitu. Ostatní polysacharidy jsou označovány jako vláknina. Obsah hrubé vlákniny (lignin, celulóza, hemicelulóza) v nahém ovsu je 1,3-3,2%, na jeho obsah má vliv ročník, resp. zásobení vláhou (Prugar et al., 2008). Oves je vynikajícím zdrojem smíšené vazby β-glukanů (1 → 3) (1 → 4)-β-D-glukan (Sikora et al., 2013). Vzhledem k vysokému obsahu β-glukanů v jejich jádrech obilek, jsou oves a ječmen jediné obilniny nesoucí zdravotní tvrzení v EU, Kanadě a Spojených státech. Podle závěrů EFSA (European Food Safety Authority) dochází v průkazu vztahu mezi konzumací β-glukanů a snížením koncentrace cholesterolu v krvi až při konzumaci alespoň 3 g β-glukanu za den (EFSA, 2011). Ovesné a ječmenné β-glukany jsou jednoznačně spojeny se snížením hladiny cholesterolu a stabilizaci hladiny glukózy v séru u lidí (Brown et al., 1999; Wood, 2007). Přesný mechanismus není dosud znám, ale je zřejmé, že tato skutečnost je nějakým způsobem ve vztahu s viskozitou vláken β-glukany (Wolever et al., 2010). Absorpce glukózy z jídla může být zpomalena zvýšenou viskozitou obilek způsobené přítomností β-glukanů ovsa a ječmene (Tosh et al., 2008). Obsah β-glukanu byl také zjištěn v některých řasách a patogenních houbách, stejně jako několik cévnatých rostlin, které nepatří do skupiny trav (Burton, Fincher 2009). Z přírodních látek s antioxidační aktivitou jsou to
avenanthramidy, fenolové
kyseliny (estery, glykosidy), tokoferoly, fosfolipidy. Aktivní antioxidanty amidy fenolových kyselin se v ovsu čítá asi 40 cinnamoylanthranilových. Přibližně 6 % ovesných antioxidantů představují anthramidy odvozené od kávové kyseliny (Velíšek, 2002). Dále se vyznačuje vysokým obsahem hořčíku, draslíku, železa, zinku, manganu a selenu. Z vitamínů jsou to zejména vitamin E, skupina vitaminů B, vitamin K a folacin (Bulková, 2011).
14
3.2 Pěstování ovsa Pěstování je soustředěno zejména do obilnářské a bramborářské oblasti a seje se i v oblasti pícninářské, snáší půdy kyselé. Jde o marginální oblasti. Pro potravinářské účely se pěstuje také v ekologickém zemědělství (Petr, Louda 1998). Pěstuje se na málo úrodných pozemcích a navíc zabraňuje erozi půdy, je to důležité pro pozitivní vývoj životních prostředí (Finocchiaro et al., 2012). Při jeho pěstování bývá problém se škůdcem bzunky ječné, která znehodnocuje obilky, z virových chorob je to sterilní zakrslost, žlutá virová zakrslost. Oves nahý k potravinářským účelům je pěstován v lepších podmínkách a hledíme volit plochy, které jsou nezatížené emisemi a nadlimitním obsahem těžkých kovů v půdě (Petr, Louda 1998). Oves patří mezi obiloviny s dobrou předplodinovou hodnotou. Za dostatku vody je vyšší výnos dosahován hlavně hustotou porostu a HTZ, část našich půd je zamořena háďátkem Heterodera avenae , kde se nemůže pěstovat. Při klíčení potřebuje dostatečný příjem vody, seje se proto hlouběji do 3–4 cm a vysévá se dříve. Brzo vysetý porost dobře odkvétá a klásky pak méně odpadávají (opad je způsoben nedostatkem živin, vody, světla a nízkými teplotami). Pozdní výnos neumožňuje dosažení vysokých výnosů a je nutno zvýšit výsevek, protože dojde k menšímu odnožování. Při výnosu 5t/ha zrna je v něm obsaženo 100 kg N, 30 kg K a 20 kg P, tomu odpovídají dávky minerálních hnojiv po korekci živin obsažené v půdě. Na začátku vegetace se aplikuje velké množství N. Průběh vegetace je obdobný jako u ostatních obilnin, ale oves může pozdě odnožovat. Polehávání porostu po vymetání znamená podrůstání, porost nerovnoměrně dozrává, zhoršuje se kvalita zrna a snižuje se výnos, protože nejdříve dozrálé obilky vypadávají. Jestliže hrozí nebezpečí polehnutí lze aplikovat morforegulátor, což není možné u potravinářského ovsa (Chloupek et al., 2005).
3.2.1 Sklizeň, posklizňová úprava, skladování
Sklizeň tedy začíná v plné zralosti, určené podle zralosti obilek. Optimální vlhkost pro sklizeň je 14– 15 %. Při opožděné sklizni dochází u pluchatého ovsa k lámání stopeček a zrna vypadávají, u ovsa nahého vypadávají obilky z vrcholů lat, které jsou největší. 15
Vlhké počasí způsobuje při dozrávání a opožděné sklizni zvýšené riziko houbových infekcí obilek, které zhoršují skladovatelnost a potravinářskou jakost. Nejvíce nebezpečné z hygienického hlediska jsou fuzariózy na zrnu, které produkují mykotoxiny (Petr, Louda 1998). Při sklizni potravinářského ovsa se vybírají hony se zdravými, nepolevými porosty, bez porostlých zrn. Věnuje se také zvýšená pozornost k seřízení mlátičky z hlediska mechanického poškození zrn (Lekeš, 1988). Ihned po sklizni je potřeba oves vyčisti a to zvláště u vlhkých a zaplevelených partií, kde v průběhu několika hodin může dojít k zapaření a znehodnocení celé sklizně. Pokud toto není možné, musí se oves rozprostřít do slabé vrstvy a po několika hodinách jej přehrnout nebo využít roštů a aktivního provětrávání neupraveným vzduchem, ale i tak jej musíme co nejdříve vyčistit. Jestliže zrno čistíme, musíme regulovat zrno aspirátoru tak, aby nedocházelo k odsávání drobných zrn. Skladovací vlhkost u ovsa nahého by měla být do 12 % a ovsa pluchatého 13 %. Přečistěný oves se skladuje v silech nebo i ve skladech až 1 rok. Při vyšší vlhkosti dochází ke snížení klíčivosti, žluknutí tuků a někdy k plesnivění. Proto je dobré aktivně provětrávat nebo dosoušet, které je však energeticky náročné (www.agrokom.cz).
3.2.2 Choroby a škůdci
Mezi nejvýznamnější škůdce bezpluchého ovsa je pokládána bzunka ječná (Oscinella frit), její mouchy jsou neškodné, beznohé a bezhlavé larvy jsou bílé nebo slabě žluté, dorostlá larva je dlouhá 4-5 mm. Bzunka má u nás tři generace v roce, larvy 1. generace pronikají na jaře do srdéček mladých rostlin ovsa, kde sají. U napadených rostlin dochází zpočátku ke žloutnutí a zasychání centrálního listu, což později vede k zániku celé rostliny. Larvy 2. generace škodí na vymetaných klasech sáním na kvítkách a mladých obilkách, které zasychají. Larvy 3. generace napadají výdrol a vzcházející ozimy, kde škodí obdobně jako larvy 1. generace. Proti larvám první generace se ošetření provádí do fáze 2-3 listů, proti larvám generace druhé se ošetřuje do 7 dnů po vymetání hlavního stébla (www.agrokom.cz). Dalším ohrožením jsou třásněnky (Stenothrips gramineum), které se podílejí na hluchosti lat posátím metajících lat., mšice, háďátka a ostruhovník průsvitný (Moudrý, 1993). 16
Háďátko ovesné (Heterodea aenea) způsobuje načervenalé zbarvení listů ve fázi sloupkování, později žloutnutí a odumírání starších listů. Dále slabé odnožování, často „strupovité“ kořeny rostlin, někdy bílé i hnědé cysty citrónovitého tvaru. Rostlina má zakrnělý růst a hluché laty. Výskyt bývá většinou ohniskový (Häni, 1993). Mšice jsou drobný hmyz o velikosti 1-3mm tvořící na rostlinách početné kolonie z bezkřídlých a okřídlených jedinců. Zbarvení mšic je proměnlivé, převažuje žlutozelené a tmavě zelené. Škodí zejména sáním na listech, stéblech a klasech. Posátá místa se zbarvují do žluta a později zasychají, tím dochází ke snižování výnosu v důsledku špatného vytváření klasů a vyššího podílu zadinovitého zrna. Další škody jsou způsobené vyloučenou medovicí a přenosem virových chorob. Kritickým obdobím výskytu mšic je od začátku metání do fáze mléčné zralosti (www.agrokom.cz). Choroby ovsa můžeme rozdělit podle původu příčiny na fyziologické, virové a houbové. Mezi virové choroby můžeme zařadit žlutou zakrslost ječmene (BYDV), která způsobuje zpomalení růstu, projevuje se v hnízdech a způsobuje mezi listovými nervy nejprve žluté proužky, které jsou později červené. Napadené rostlina zaostává v růstu nebo odumře, pokud je infekce pozdní dochází jen ke změně barvy nejhornějšího listu. Mezi houbové onemocnění můžeme označit rez ovesnou (Puccinia coronata), která se objevuje od července jako malá kupka žlutooranžových výtrusů na čepelích, pochvách a pluchách. Později vznikají černé kupky teleutospor, které tvoří často
prstenec
kupek
uredospor.
Houba
přezimuje
většinou
teleutosporami.
Uredosporové epidemie většinou přichází až v pozdním létě na krmných ovsech (Häni, 1993). Fyziologické choroby se objevují většinou při nedostatku důležitých prvků. Deficit dusíku se projevuje žloutnutím listů, zčervenáním listových čepelí od nervů, nízkým vzrůstem, tvorbou menších, tužších a křehkých listů. Jestliže je nedostatek fosforu oves černá po celých plochách listu, prodlužuje se vegetační doba a doba vegetace je prodloužena. Při nedostatku hořčíku jsou listy mramorovité, chlorotické a laty jsou méně vyvinuté. Chybí-li v půdě mangan nebo je jeho příjem blokován dojde k mezinervové chloróze, na listech se objevují šedavé až hnědavé skvrny. Při nedostatku mědi listy hnědnou a nekrotizují, zasychají od špiček. Oves nevymetá nebo jen částečně, laty jsou bělavé a plodí málo. Výskyty chorob z nedostatku výživy nejsou běžné, rozborem půdy a správným hnojením jim lze předejít (Moudrý, 1993).
17
V průběhu vegetace se vyskytuje kontaminace těmito rody hub Fusarium, Cladosporium a Alternaria (Drastichová, 2005). Ale i během sklizně, skladování a zpracování. Tyto houby produkují toxické sekundární metabolity – mykotoxiny. Z chemického hlediska se jedná o velmi různorodou skupinu látek s rozmanitým spektrem účinku na organismus vyšších živočichů. Představují závažné riziko pro bezpečnost potravinového řetězce na celém světě (Prugar, 2008). Mezi faktory ovlivňující mykotoxikologickou kvalitu ovsa patří genotyp, osivo, ročník, stanoviště, agrotechnika, skladování. Mezi metody stanovování mykotoxinů se používají chromatografické
analýzy:
plynová
(GC),
vysokotlaká
kapalinová
(HPLC),
imunochemické analýzy (Drastichová, 2005).
3.3 Potravinářský oves 3.3.1 Jakostní hodnocení
Jakost je jistým souhrnem všech vlastností produktu, ale v praxi je používáno jen některých charakteristik důležitých pro daný směr využití. Praktické hodnocení kvality je podmíněno vlastnostmi, které se mohou změřit a představují pouze část všech charakteristik produktu. Rozhodujícím znakem pro kvalitu zrna při nákupu potravinářského ovsa je objemová hmotnost, vyrovnanost obilní masy, minimální podíl pluch, dokonalý zdravý stav a nízké mikrobiální znečištění. Důležité je také senzorické hodnocení. A to senzorických vlastností chutě a vůně, především ve vztahu k vysokému obsahu tuku a nebezpečí žluknutí. Technologická (mlynářská) hodnota ovsa je ovlivněna odrůdou a ekologickými vlivy (Prugar et al., 2008). V zahraničí se již uplatňují přístroje ke kontrole přístroje založené na tzv. Image analysis (obrazová analýza), při které je snímán obraz zrna kamerou (zatím převážně ve viditelném světle) a vjemy jsou zpracovány počítačem. Dosud byly tyto přístroje úspěšně naprogramovány na vyhodnocení např. podílu nečistot, prázdných zrn, barevných změn (plesnivých, snětivých, spálených) zrn a podobně (Kadlec et al., 2012). Při obchodování s potravinářským ovsem jsou doporučovány hodnoty jakosti uvedené v ČSN 46 1100-7 (Petr, Louda, 1998). Tato norma stanovuje požadavek na zrno ovsa, který je určen k mlýnskému zpracování na mlýnské obilné výrobky. Za oves 18
potravinářský jsou považovány zralé obilky ovsa s pluchami nebo ovsa nahého. Požadavky na jakost jsou přizpůsobené podmínkám, které jsou stanoveny pro obiloviny v Nařízení komise (ES) č. 824/2000 ze dne 19. dubna 2000, kterým se zavádějí postupy přejímání obilovin intervenčními agenturami a stanoví metody analýzy pro určení kvality obilovin. Norma stanovuje požadavky na organoleptické vlastnosti ovesného zrna, zdravotní nezávadnost zrna a fyzikální i chemické vlastnosti. Norma charakterizuje jednotlivé druhy příměsí a nečistot (seznamcsn.unmz.cz).
Tab. 1. Hodnoty jakostních ukazatelů ovsa potravinářského dle ČSN 46 1100-7 Jakostní ukazatele Oves s pluchami chuť vlhkost v % (m/m) nejvýše 14,0 objemová hmotnost v kg/hl nejméně 53,0 zrna ovsa v pluchách v % (m/m) Příměsi a nečistoty podle 3.1 a 3.9 celkem v % (m/m) z toho: nejvýše 9,0 1) scvrklá podle 3.4 v % (m/m) nejvýše 3,0 nejvýše 1,0 2) zrna jiných obilovin podle 3.5 v % (m/m) nejvýše 1,0 3) porušená zrna podle 3.6 v % (m/m) nejvýše 1,0 4) zdvojená zrna podle 3.7 v % (m/m) nejvýše 2,0 5) nečistoty podle 3.9 v % (m/m) nejvýše 0,5 z toho: poškozená zrna podle 3.12 v % (m/m)
Oves nahý typická, bez hořké příchuti nejvýše 13,0 nejméně 65,0 nejvýše 5,0 nejvýše 6,0 nejvýše 3,0 nejvýše 1,0 nejvýše 1,0 nejvýše 1,0 nejvýše 0,5
3.3.2 Charakteristika odrůd ovsa nahého
Podle Drastichové (2005) charakterizujeme odrůdy:
ABEL Tato odrůda bezpluchého ovsa byla vyšlechtěna v České republice (Selgen a.s., Šlechtitelská stanice Krukanice), povolena v roce 1994. Středně pozdní odrůda se středním až vyšším stéblem, odolnost proti poléhání je střední a proti chorobám dobrá. Výnosnost zrna je vyšší a HTZ střední (25–28g). Odrůdě svědčí úrodnější oblasti bramborářského
výrobního
typu
s dostatkem
vláhy.
Pěstování
v chladnějších lokalitách a je doporučena pro potravinářské využití. 19
není
vhodné
IZAK Také vyšlechtěna v České republice (Selgen a.s., Šlechtitelská stanice Krukanice), povolena v roce 1998. Odrůda středně raná, velmi dobrá potravinářská kvalita, odolnost proti poléhání střední a proti chorobám vysoká. Pěstování vhodné pro řepařskou oblast a do teplejších lokalit. Výnosy zrna jsou vysoké a HTZ střední (25–28 g).
SALOMON Bezpluchá odrůda vyšlechtěná v Německu. Středně pozdní a odolná proti poléhání i přes dlouhé stéblo. Zrno se velmi snadno uvolňuje z pluch a jeho výnosy jsou průměrné, vyšší HTZ (27–28 g). Odolná proti rzím, padlí a chorobám pat stébel je střední. Výtěžnost vloček patří k vysokým.
3.3.3 Potravinářské využití
Bezpluchý oves i oloupaný oves pluchatý nacházejí v dnešní době uplatnění v cereálních snídaních, současně i jeho konzumace v potravinách (Prugar et al., 2008). V západní Evropě se prodávají speciálně upravená ovesná zrna, většinou z bezpluchého ovsa pod názvem „Evropská rýže“, tento oves je možno konzumovat syrový – jak suchý, tak namočený ve vodě. Ve světě se vyvíjí celá řada technologií úpravy ovesných zrn vařením, pečením, pro tvorbu instantních krup aj. s cílem přiblížit oves konzumentu a naučit ho využívat jej jako levnou, chutnou a zdravou potravinu lidské výživy (Macháň, 1993). V současné době se vyrábějí tyto výrobky z ovsa: ovesné vločky o tloušťce 0,5–0,7 mm, vzniklé z důkladně obroušené a napařené ovesné rýže dále jemné ovesné vločky z příčně řezané ovesné rýže (proto jsou drobnější a slabší), jemné drcené ovesné vločky, ty mají krátkou dobu varu (Pelikán, 2001). Dále se vyrábí ovesné kroupy, otruby, inaktivovaná ovesná mouka, která je vyrobena z mletých vloček nebo z napařené ovesné rýže. Ovesná mouka dává pečivu jemnost, trvanlivost, pečivo je drobnější a méně objemné. Do chlebového těsta se ovesná mouka přidává v množství do 30 %. Ovesný sušený nápoj je bohatý na nerozpustnou vlákninu, minerální látky (Ca, K, Mg,
20
Fe), vitamínů a významných β-glukanů. Ovesný nápoj je vhodný při nesnášenlivosti konzumenta na laktózu, při alergii na kravské mléko a sójový nápoj (Bulková, 2011). Na trhu je k dostání müsli, jsou to směsi vloček se sušeným ovocem, oříšky, čokoládou, medem aj., ale i ovesné polévky, mixované cereální snídaně, expandované obilky, proteinové izoláty, plnidla do jogurtů a kulinářské oleje (Prugar, 2008). K ovesným výrobkům lze zařadit 100% přírodní ovesný extrakt, ovesnou vlákninu. Z ovsa pluchatého se navíc vyrábějí sněhové vločky, dětské vločky (3 mm velké), které se snadněji a rychleji vaří (Bulková, 2011). Speciální použití v potravinářském průmyslu je sladování bezpluchého ovsa. Slouží pro výrobu speciálních druhů chlebů, sušenek, cukrovinek a častou ingrediencí cereálních snídaní (Prugar et al., 2008). Využití ovesného oleje jako přídavek do chlebového těsta zlepšuje objem, texturu hotového chleba a prodlužuje dobu jeho údržnosti, zvyšuje jeho zdravotní účinky. Pro spotřebitele, kteří by se měli vyhýbat konzumaci rostlinných tuků obsahujících trans-mastné kyseliny, které jsou spojovány se srdečními chorobami, představuje chléb s ovesným olejem nebo jeho komponentami vhodnou alternativu této základní potraviny (www.agronavigator.cz).
Obr. 3 Ovesný nápoj, ovesné vločky, ovesné vločky bez glutenu (www.countrylife.cz)
3.3.4 Výroba ovesných vloček
Vločky vyrábíme z potravinářského ovsa nebo nahého, které odpovídá příslušné jakostní normě. Sledujeme zejména podíl černých a zplesnivělých zrn. Do technologie výroby ovesných vloček zahrnujeme: sítové oddělení příměsí a nečistot, vzduchové 21
oddělení lehkých částí vzduchem, oddělení kaménků za sucha, feromagnetická kontrola, odstranění kulovatin a třídění vyčištěného zrna na 3 frakce podle velikosti (Kadlec et al., 2009). Následuje loupání, kdy se oves zbavuje pluch, a získáme ovesnou rýži. Ovesná rýže se broušení, kde se odstraňuje křemičitý vousek (Maleř, 1994). Tato rýže je kondiciována (tzn. snížení vlhkosti o 3–5 %), napařována, kdy dochází ke zvýšení teploty na 90-95°C, vlhkosti na 18-22% (Kadlec et al., 2009). Napařuje se nízkotlakou parou při teplotě až 100°C, čímž dochází ke zbavení hořké chuti. Při této hypotermické úpravě dochází ke značným biochemickým změnám – denaturují se bílkoviny, zčásti se hydrolyzuje škrob a inaktivují se enzymy, čímž dojde ke zvýšení biologické hodnoty (Bulková, 2011). Vločkování ovesné rýže probíhá na válcových stolicích, dále probíhá sušení, chlazení, feromagnetická kontrola ovesných vloček, balení a expedice. Pro spotřebitelskou jakost jsou klíčové operace loupání ovsa, napařování a vločkování ovesné rýže. Aby byla dosažena dobrá kvalita a výtěžnost vločkování, se zpracovávají tři velikostní frakce samostatně (Kadlec et al. 2009). Vedle ovesných vloček se vyrábí ovesné vločky drcené a ovesná mouka, která vzniká mletím ovesných vloček na válcové stolici a proséváním (Kučerová, 2008).
Podle Maleře (1994) je výrobní linka tvořena z příjmových zásobníků, kterými prochází oves přes automatickou váhu na sítový vibrační třídič s aspiračním nástavcem. Dále oves postupuje přes stůl pro oddělování kaménků do triéru, kde se nachází horní válec pro vytřídění kulovatin a zlomků a spodní válec slouží k vytřídění cizích zrn. Oves putuje do nárazového loupacího stroje s přímým odlučováním pluch a dále do speciálního odíracího stroje, který odstraňuje vousek z ovesné rýže. Přes aspirační nástavec s vibračním podáváním přichází na nárazový třídící stůl a dále přes sací filtr do první kolony, kde probíhá napařování. Potom se ovesná rýže suší v sušárně a následuje řezání, třídění na třídícím sítu. Po druhém napaření jde na mačkací stolici a ovesné vločky jsou chlazeny na chladícím pásu s třídícím sítem. Křemičitý vousek je odstraňován na brousicích horizontálních nebo vertikálních strojích nebo na speciálních strojích s intenzivním kartáčovacím účinkem. Sušení (kondiciování) ovesné rýže probíhá většinou v sušárnách. Jsou to šachtové komory sušárenské kolony s topnými tělesy, které obtékají obilní hmotou při současném provětrávání teplým a dále studeným vzduchem. Ovesná rýže je napařována ve vertikálních šachtových napařovačkách, kdy 22
se vpouští pára do toku zrna. Doba napařování je závislá na teplotě, kterou má pára. Ovesná rýže se řeže bubnovými řezacími stroji s předřazenými magnety. K vločkování se používají vločkovací stolice. Jsou to válcové stolice, což je soustava dvou souosých válců, válce se proti sobě otáčejí stejnou rotační rychlostí, dochází tedy k mačkání materiálu tlakem. Válcové stolice tedy pracují bez předstihu (Kadlec et al., 2012). Ovesné vločky se suší a chladí zpravidla na pásových sušárnách s intenzivním provětráváním studeným vzduchem. Před zařízením, které chladí, bývají umístěna vibrační žejbra, která oddělují aglomeráty vloček pře vstupem do balírny.
3.4 Analýzy sloužící k posouzení kvality obilovin 3.4.1 Metody sloužící ke kontrole kvality cereálních surovin
Rychlou metodou je NIR spektroskopie, kterou během minuty lze stanovit obsah jednotlivých složek ve vzorcích např. obsah vody, bílkovin popela, tuku, škrobu. Umožňuje analyzovat vzorky různé granulace, od práškových po zrnité materiály. NIR technikou je možné orientačně zjistit jakostní znaky jako je tvrdost zrna, sedimentační hodnoty, vaznost mouky. Přístroje NIR jsou používány pro rychlé provozní hodnocení, především při nákupu obilí. Pro stanovení ukazatelů např. obsah mokrého lepku, Zelenyho sedimentační hodnota, vaznost vody je důležité, k jaké metodě je kalibrace NIR přístroje vztažena (Příhoda, Hrušková 2007). Principem infračervené spektrofotometrie je pohlcování infračerveného záření molekulami stanovovaných látek. U infračervené spektrofotometrie se běžně místo vlnové délky udává vlnočet. Nejdůležitější oblast pro infračervenou spektrometrii je 4000-670cm-1. Infračervenou spektrální zónu dělíme na tři části: • blízká infračervená oblast (0,78 – 2,5 µm tzn. 12800 – 4000 cm-1) • střední infračervená oblast (2,50 – 50 µm tzn. 4000 – 200 cm-1) • vzdálená infračervená oblast (50 – 1000 µm tzn. 200 – 10 cm-1) 23
Energie infračerveného záření již nestačí na změny elektronových stavů, způsobuje pouze změny vibračních a rotačních stavů molekul. Proto jsou tedy infračervená absorpční spektra vibračně rotační. Energie hladiny rotačních stavů jsou si podstatně blíže než energetické hladiny vibračních stavů. Nastávají-li změny vibračních stavů, jsou doprovázeny i změnami rotačních stavů (Klouda, 2003).
3.4.2 Metody zjišťující vlastnosti složek v cereálním materiálu
Škrobo-amylázový komplex
Škrob je uložen v nerozpustných micelách, které se nazývají škrobová zrna nebo škrobové granule (Velíšek, 2002). Sestává se ze dvou frakcí amylózy a amylopektinu. Obě frakce tvoří jednotky glukosy, které jsou v případě amylózy spojeny α-1,4 glykosidovou vazbou, v molekulách amylopektinu se vyskytují vazby α-1,6. Existence vazeb a struktur amylózy a amylopektinu má význam v pekárenské technologii při hydrolýze škrobu alfa a beta amylasami. Amylóza a amylopektin se od sebe odlišují relativní molekulovou hmotností. Ve většině obilovin v původních odrůdách značně převažuje amylopektin, uvádí se poměr cca 25 % amylózy a 75 % amylopektinu. Frakce se od sebe liší svými chemickými a fyzikálními vlastnostmi. Amylóza se rozpouští ve vodě a amylopektin pouze bobtná a neutváří tedy roztok (Kadlec et al., 2009). Škrobová zrna jsou ve vodě, která je studená nerozpustná a tvoří suspenzi. Při záhřevu suspenze nepoškozených škrobových zrn množství absorbované vody roste, aniž je poškozena jejich integrita. Až do určité teploty, kdy nastává bobtnání zrn, jedná se o reverzibilní proces. Tato teplota je nazývána počáteční želatinační a závisí na druhu škrobu, vzájemném poměru škrobu a vody, pH prostředí a přítomnost dalších složek (soli, cukru, bílkovin, lipidů). V procesu želatinace (mazovatění) jsou změny škrobových zrn ireverzibilní. Teplota mazovatění se pohybuje mezi 50–70 °C. Jako důsledek hydratace a uvolnění amylózy z granulí roste viskozita a při dostatečné koncentraci škrobu získáme viskózní škrobový maz. Jestliže pokračujeme v záhřevu, viskozita klesá s další ztrátou integrity granulí. Ochlazením škrobového mazu se viskozita zvyšuje, jelikož se obnovují vodíkové vazby mezi makromolekulami amylózy 24
a amylopektinu. Dochází ke vzniku pevné trojrozměrné sítě zachycující velké množství vody tzv. škrobový gel. Škroby z cereálií tvoří obecně kalné, opaleskující gely (Velíšek, 2002).
Význam škrobo-amylázového komplexu
V technologickém procesu pšeničné mouky se uplatní během fermentace, kde jsou zkvašovány jednoduché cukry. V této části je činnost amyláz v určité míře žádoucí, aby byl zajištěn dostatek zkvasitelných cukrů pro výrobu kypřícího plynu. Při pečení se uplatňuje schopnost škrobu za vyšších teplot mazovatět a poutat velké množství vody. Zmazovatělý škrob je amylázám přístupnější než nativní. Vysoká aktivita alfa amyláz může způsobit přílišné ztekucení škrobu a sníží se tak jeho schopnost vázat vodu v dostatečném množství. Výrobky z mouk, které mají vysokou aktivitu amyláz, mají nestandardní kvalitu. U pekařských výrobků je střída vlhká, lepivá a výrobek nemá dostatečný objem (Příhoda, Hrušková 2007).
Stanovení aktivity alfa amylázy • Číslo poklesu Metoda je založena na měření doby poklesu standardního tělíska na dráze konstantní délky ve vodné suspenzi mouky nebo celozrnného šrotu z obilovin během rychlého zmazovatění a následně dochází ke ztekucení škrobu alfa amylázou, která je obsažena ve vzorku. Jako číslo poklesu je celkový čas uváděný v sekundách, od ponoření viskozimetrické zkumavky do vroucí vody, včetně času potřebného na míchání viskozimetrickým míchadlem, které pracuje specifickým způsobem, a času potřebného k poklesu míchadla o určitou vzdálenost ve vzniklém gelu. Pro stanovení čísla poklesu je důležitá i granulace vzorku šrotu, pro jeho přípravu musí být použit předepsaný šrotovník Perten 3100. Množství zkušebního vzorku je dáno vlhkostí podle tabulky, která je uvedena v normě ČSN EN ISO 3093. Základní hmotností vzorku je 7,00 g pro obsah vody 15 % (Příhoda, Hrušková 2007). Pro stanovení čísla poklesu jsou používány tělískové viskozimetry Falling Number (Perten Instrument) 1100 a 1700. Pro upřesnění stanovení je vyráběn přístroj na přípravu suspenzí (Shakematic). Přístroj, vyrobený v České republice, MFT 26 (Mezos) 25
je konstruován na stejném principu. Navíc zvyšuje bezpečnost obsluhy při manipulaci s kyvetou, má technizované vyjmutí kyvety z vroucí vodní lázně (Prugar et al., 2008). Přístroj Falling Number byl vyvinut po polovině 20. století švédskou firmou stejného jména, později však přejmenovanou na Perten Instruments (Kadlec et al., 2012). Číslo poklesu se uplatňuje pro odhalení porostlých partií pšenice a žita při nákupu do mlýnů. K úpravě čísla poklesu mouky na požadovanou hodnotu pro pekárny např. přídavkem sladové moučky. Dále k míchání obilí nebo mouk na směs požadovaného čísla poklesu (Příhoda, Hrušková 2007). Tato metoda patří mezi rychlometody a je jednotně používána po celém světě a mezinárodně normovány. Vzhledem k tomu, že tato metoda je rychlá a operativní, dnes je používána v celém obchodu s obilovinami a moukou včetně mezinárodního (Kadlec et al., 2012). Např. pro pekařskou kvalitu pšenice obecně platí: 62 – 180 s vysoká aktivita alfa-amylázy, zrno je poškozené porostlostí, těsto je lepivé, výrobek málo klenutý, střída se známkou mazlavosti, skladovatelnost je snížená. Hodnota 200–300 s poukazuje na optimální aktivitu alfaamylázy, zrno je zdravé, dobrá zpracovatelnost těsta, tvar a kvalita střídy výrobků je spotřebitelsky standardní. Hodnota nad 300 s vypovídá o nízké aktivitě alfa-amylázy, těsto je suché a drobivé, je doporučována úprava těsta sladovými přípravky (Příhoda, Hrušková 2007). Číslo poklesu by u potravinářské pšenice neměl klesnout pod 220 s, dochází k degradaci zásobních látek a destrukci zrna, která může způsobit i redukci HTZ o 10-30 % a narušení skladbu bílkovin (Prugar et al., 2008). • Amylograf, viskograf Amylograf pracuje na principu rotačního viskozimetru, ale geometrické uspořádání je složité a tečení materiálu v měřící nádobce není jednoduše vyhodnotitelné, jako např. u systému válec ve válci. Nádobka i snímací hlava, spouštěná do měřeného materiálu, mají v sobě zapuštěny tyčinky, mezi kterými protéká materiál. Přístroj zaregistrován změny viskozity směsi (tj. suspenze mouky nebo škrobu) v čase při zvyšující se teplotě. Viskozita je uváděna v uzančních jednotkách. Přístroj je určen ke sledování změn viskozity škrobové suspenze a mazu, který při zahřívání postupně více mazovatí a účinkem různě aktivních amylolytických enzymů je hydrolyzován, čímž dochází ke snižování viskozity (Kadlec et. al., 2012).
26
Grafickým záznamem měření na tomto přístroji je křivka, která odpovídá okamžité viskozitě škrobové nebo moučné suspenze a vznikajícího škrobového mazu. V průběhu měření se na začátku viskozita nemění, dokud nedojde k mazovatění škrobu. V tuto dobu se začne uvolňování amylázových molekul do roztoku a dochází k dezorganizaci struktury amylopektinových makromolekul ve škrobovém zrnu, které mají z části krystalickou strukturu. Nejdůležitější charakteristikou je hodnota amylografického maxima, který je udáván v uzančních amylogragických jednotkách. Maximum nám udává obrat v mazovatění škrobových granulí, kdy už veškerý škrob vytvořil gel, a dále viskozita při zahřívání klesá (Příhoda, Hrušková 2007). Čím je nižší výška křivky a tudíž i maximální viskozita suspenze v průběhu zahřívání, tím větší je předpokládáno poškození škrobových zrn (Prugar et al., 2008). Viskograf je svou konstrukcí zcela shodný s amylografem, na rozdíl od něj, je doplněn chladícími trubkami, kterými se pro chlazení škrobového mazu nechává proudit chladící voda. Přístroj RVA (Rapid Visco Analyzer) jedná se o rotační viskozimetr, který byl vyvinut v 80. letech minulého století. Pro měření je používána velmi malá navážka mouky 3-4 gramy. Přístroj je řízený a vyhodnocovaný automaticky. Je měřena změna viskozity během zahřívání suspenze a dále se měří i při chlazení suspenze. Křivka viskozity je vyjádřena buď v uzančních jednotkách přístroje, nebo v obecných jednotkách viskozity podle dříve platných norem. Pro toto měření jsou doporučovány dvě metody (Příhoda, Hrušková 2007). • Titrační stanovení alfa a beta amylázy Základem metody je, že redukující cukry, které jsou uvolněné enzymovou hydrolýzou škrobu, se stanoví metodou Kjeldahlovou-Bertrandovou metodou nebo jinou metodou. V jedné části vzorku se stanovuje celková aktivita alfa a beta amylázy, v druhé části vzorku se beta amyláza inaktivuje zahříváním při 70°C. Z rozdílu naměřených hodnot se vypočte aktivita beta amylázy. Metoda je vhodná pro stanovená enzymové aktivity nepřečištěných extraktů vzorků (enzymová aktivita sladu, mouky) a aktivitu čistých preparátů (Davídek, 1977).
27
4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Vzorky Pro vlastní měření bylo vybráno 24 vzorků bezpluchého ovsa pro potravinářské využití. Použité vzorky byly poskytnuty firmou Emco spol. s.r.o. Firma se zabývá výrobou a distribucí cereálních výrobků, müsli, kukuřičných lupínků a ovesných kaší Expres, dále se zabývá distribucí značek Panzani, Carbonell, Katjes. Vzorky bezpluchého ovsa byly odebrány na příjmu ve vločkárně Vřesce. 4.1.1 Příprava vzorků Příprava vzorků probíhala v laboratoři Mendelovy univerzity v Brně na Ústavu technologie potravin. Vzorky bezpluchého ovsa byly nejprve pomlety na laboratorním šrotovníku Laboratory Mill 120 značky Perten (Obr. 4). Ze šrotovníku jsme dostaly ovesnou celozrnnou mouku. Dále byla stanovena vlhkost vzorku ovesné mouky potřebná k dalším laboratorním rozborům. Stanovení vlhkosti: • použitý materiál: ovesná celozrnná mouka • použité pomůcky: sušárna, hliníkové váženky s víčky, váhy Stanovení vlhkosti bylo provedeno vážkově sušením za předem definovaných předem definovaných podmínek. Nejdříve jsme si zapnuli sušárnu, aby se vyhřála na teplotu 105°C. Odvážili jsme 5 g vzorku ovesné mouky s přesností na čtyři desetinná místa do předem zvážené váženky. Vložili jsme do sušárny (váženky ponechat otevřené) a sušili po dobu 120 minut.
Obr 4. Šrotovník Laboratory Mill 120 Perten
28
4.2 Číslo poklesu Měření čísla poklesu probíhalo v analytické laboratoři Mendelovy univerzity v Brně na Ústavu technologie potravin. Stanovení proběhlo podle ČSN EN ISO 3093. • použité přístroje: přístroj firmy Filtr Zeos (Obr. 5) s dodatkovým příslušenstvím (viskozimetrické zkumavky, viskozimetrické míchadlo), přístroj odpovídá podmínkám stanovené v normě ISO 3093 • použité chemikálie: voda destilovaná • použité pomůcky: gumové zátky, automatický dávkovač, analytické váhy s přesností vážení na 0,01 g
Vzorek celozrnné mouky jsme nejprve proseli sítem, aby se rozdrobily hrudky. Množství zkušebního vzorku jsme zvážili na nejbližších 0,05 g. Množství vody je vypočteno jako funkce obsahu vody tak, že po přídavku 25 ml vody je poměr sušiny k celkovému množství vody konstantní a takový, že pro obsah vody 15 % je základní hmotnost zkušebního vzorku 7,00 g. Vodní lázeň jsme naplnili vodou na úroveň určenou přepadem. Zapnuli chladící zařízení, aby byl zajištěn průtok studené vody chladícím víkem. Před každým stanovením a během celé zkoušky je udržována vody v intenzivním varu. Navážka zkušebního podílu se převede do suché, čisté viskozimetrické zkumavky. Pomocí automatického dávkovače se přidá 25 ml ± 0,2 ml vody o teplotě 22 °C ± 2°C. Viskozimetrickou kyvetu se ihned zátkuje a intenzivně protřepáváme nahoru a dolů dvacetkrát až třicetkrát, abychom získali homogenní suspenzi. Zajistili jsme, aby byla mouka suchá a nezachytila se v horní části kyvety a na zátce. Zátka se vyjme a do zkumavky se vloží míchadlo a seškrábli jsme všechen materiál
ulpěný
na
stěnách
kyvety.
Míchadlo
jsme
ponechali
v kyvetě.
Viskozimetrickou kyvetu společně s míchadlem jsme okamžitě vložili otvorem víka do vroucí lázně. Přístroj vykonal celý pracovní postup automaticky. Zkouška byla ukončena, když viskozimetrické míchadlo dosáhlo dna zmazovatění suspenze. Zaznamenali jsme čas zobrazený na displeji stopek, tento čas udává číslo poklesu. Výsledek jsme získali z aritmetického průměru hodnot získaných ze dvou stanovení, které splňovali všechny podmínky.
29
Obr. 5 Přístroj ke stanovení čísla poklesu firmy Filtr Zeos (www.filtrzeos.cz)
4.3 Stanovení aktivity α-amylázy na amylografu Měření proběhlo v technologické laboratoři Mendelovy univerzity v Brně na Ústavu technologie potravin. Stanovení proběhlo podle ICC Standart 126/1. • použitý materiál: ovesná celozrnná mouka • použité přístroje: amylograf Brabender • použité chemikálie: destilovaná voda • použité pomůcky: laboratorní sklo, mixér Na analytických vahách bylo naváženo 80 g vzorku, ke kterému bylo přidáno 450 ml destilované vody. Připravená suspenze se nechala krátkodobě promíchat v mixéru. Dále byla moučná suspenze vložena do amylografického přístroje Brabender. Suspenze byla za stálého míchání zahřívána konstantní rychlostí. Změna viskozity, která byla způsobena mazovatěním škrobu a činností α – amyláz, byla průběžně zaznamenána. Výsledkem byla amylografická křivka. Z amylogramu jsme vyčetli amylografické
30
maximum. Dále jsme vyčetli maximální teplotu (MT), při které došlo ke zlomu. A to podle vzorce: MT = x . 1,5 + 25 (°C)
Obr. 6 Amylograf Brabender
4.4 Stanovení stupně kyselosti Měření stanovení stupně kyselosti probíhalo v analytické laboratoři Mendelovy univerzity v Brně na Ústavu technologie potravin. Stanovení proběhlo podle ČSN 56 0512 – 9. • použitý materiál: ovesná celozrnná mouka • použité chemikálie: hydroxid sodný NaOH (c = 0,1 mol/l), destilovaná voda, fenolftalein • použité pomůcky: běžné laboratorní sklo a laboratorní materiál, byreta Diferenčně navážený vzorek 10g s přesností na 0,1 mg jsme vsypali do titrační baňky, za stálého míchání se přidalo 20 ml destilované vody a po chvíli jsme přidali ještě 80 ml destilované vody. Směs jsme 10 minut promíchávali a nechali 30 minut stát. 31
Poté jsme přidali 5 kapek fenolftaleinu a titrovali 0,1 M NaOH do slabě růžového zbarvení. Výpočet titrovatelných kyselin v sušině vzorku [mmol/kg] v suspenzi jsme vypočítali podle vzorce:
X=
V .c .1000 m
.
100 100 − w
V….spotřeba odměrného roztoku NaOH [ml] c….koncentrace roztoku NaOH [ml/l] w….obsah vody ve vzorku v % m….hmotnost zkušebního vzorku [g] Výsledek je průměrem dvou opakovaných stanovení.
4.5 Stanovení obsahu tuku Vlastní analýza bylo provedena na Mendelově univerzitě v Brně v analytické laboratoři Ústavu technologie potravin. Metody tukových čísel byly navrhovány na základě dostupné
cizojazyčné
a
české
literatury.
Základní
publikací
pro
stanovení
technologických kroků metody byla: Food Analysis (NIELSEN, 1998), další informace byly čerpány z brožury Organická chemie – cvičení (ABSOLÍNOVÁ, 2010). • použitý materiál: ovesná celozrnná mouka • použité chemikálie: petrolether • použité pomůcky: Soxhletova extrakční aparatura, extrakční patrony, vakuová odparka, váhy, běžné laboratorní sklo a pomůcky, lednice pro skladování
Pro stanovení obsahu tuku byla stanovena metoda za pomocí extrakční aparatury Soxhlet. Jako rozpouštědlo bylo použito petrolether. Po vyextrahování tuku ze vzorku se odpařilo zbývající rozpouštědlo, vysušilo a následně byl zvážen jen zbylý čistý tuk, který zůstal v baňce. Nejdříve bylo nutné vzorek zvážit a potom se vpravil do extrační patrony, její vrchní část se přeložila a tím uzavřela. Naplněná patrona byla vložena do střední části extrakční aparatury. Na konec extraktoru jsme vložili čistou odmaštěnou baňku, kterou jsme předem zvážili. Nalili jsme extrakční rozpouštědlo petrolether 32
a extrahovali 4 hodiny na vodní lázni, na které jsme po celou dobu extrakce udržovali teplotu 65 °C. Po uplynutí doby extrakce jsme získaly v baňkách smě tuku se zbytkem rozpouštědla. Zbytek rozpouštědla jsme odstranili pomocí vakuové rotační odparky HB4 basic. Obsah baňky, kde zůstal čistý tuk, jsme po vysušení zvážili. Pro výpočet procenta tuku ve vzorku jsme použili následující vzorec:
100 * (e – p) X=
n
[%]
kde: X ..... obsah tuku v původním vzorku [%] e ..... hmotnost patrony před extrakcí [g] p….. hmotnost patrony po extrakci [g] n ..... původní navážka (na stanovení obsahu vody) [g]
4.5.1 Stanovení čísla kyselosti • použité materiál: ovesná celozrnná mouka • použité chemikálie: 96% líh, 1 % roztok fenolftaleinu, odměrný roztok hydroxidu draselného (KOH, c = 0,05 mol.l-1) v lihu • použité pomůcky: běžné laboratorní sklo a laboratorní materiál, byreta Nejprve se navážilo do kádinek vzorek tuku o hmotnosti cca 5 g, navážku jsme kvantitativně převedli za pomocí 10,0 ml lihu do titrační baňky. Krouživým pohybem vše dostatečně promíchali, přidali pár kapek fenolftaleinu a titrovali odměrným roztokem hydroxidu draselného do růžového zbarvení, které bylo stálé po dobu 30 sekund. Číslo kyselosti jsme vypočítali podle vzorce: k= c×V×56,11/ n
k….číslo kyselosti [mg KOH/g tuku] c….koncentrace odměrného roztoku KOH [mol/l] V….spotřeba odměrného roztoku KOH 0,1 mol/l při titraci vzorku [ml] n….navážka vzorku [g] 33
4.5.2 Stanovení čísla peroxidového • použitý materiál: ovesná celozrnná mouka • použité chemikálie: aceton (CH3COCH3), čerstvě připravený 10% roztok jodidu draselného (KI), škrobový maz, odměrný roztok thiosíranu draselného (Na2S2O3, c = 0,01 mol.l-1), kyselina octová • použité pomůcky: běžné laboratorní sklo a laboratorní materiál Do menších kádinek jsme navážili vzorek tuku přibližně o hmotnosti 5 g, navážky jsme kvantitativně převedli za pomocí 10 ml acetonu do titračních baněk, krouživým pohybem jsme vše důkladně promíchali, přidali jsme 5,0 ml kyseliny octové a 5,0 ml 10% roztoku jodidu draselného, poté jsme vzorek opět důkladně promíchali a nechali stát asi 10 minut v temnu při pokojové teplotě. Po odstátí titrujeme odměrným roztokem 0,01M thiosíranu sodného do světle žlutého zbarvení, pak jsme přidali 3 – 5 ml škrobového mazu a znovu titrujeme stejným odměrným roztokem do odbarvení. Obdobným způsobem jsme provedli slepý pokus tj. bez navážky tuku. Peroxidové číslo vypočítali podle vzorce: p = 1000 × c × (a – b)/ n
p….peroxidové číslo [miliekvivalenty aktivního kyslíku] c….koncentrace odměrného roztoku Na2S2O3 [mol/l] a….spotřeba odměrného roztoku Na2S2O3 0,01 mol/l při titraci vzorku [ml] b…. spotřeba odměrného roztoku Na2S2O3 0,01 mol/l při slepém vzorku [ml] n….navážka vzorku [g]
4.6 Zpracování výsledků Výsledky byly zpracovány pomocí programu Microsoft Office Excel 2007 a programu Statistica 8.0 (StatSoft Inc., Tulsa, OK, USA). Byl použit Duncanův test, korelační analýza.
34
5 VÝSLEDKY A DISKUSE Ke stanovení čísla poklesu bylo použito 24 vzorků bezpluchého ovsa. Měření čísla poklesu vzorků se opakovalo dvakrát po dvou měsíčních intervalech. Z prvního cyklu měření bylo vybráno 6 vzorků s odstupňovaným číslem poklesu a u těchto vzorků byly stanoveny doplňující analýzy. Stanovení vlhkosti, obsah tuku, číslo kyselosti, peroxidové číslo, aktivita amylázy na amylografu a dále stupeň kyselosti. Doplňující technologické analýzy byly opakovány v druhém cyklu měření.
5.1 Vyhodnocení čísla poklesu Průměrné hodnoty čísla poklesu z jednotlivých sérií měření jsou uvedeny v Tab. 2
Tab. 2 Hodnoty čísla poklesu [s] Číslo vzorku
1. cyklus
2. cyklus
měření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
201 201 202 225 239 190 186 186 179 196 225 235 236 187 221 162 165 185 223 173 140 192 170 185
3. cyklus
měření 201 233 185 252 221 172 167 198 186 199 251 256 233 166 223 156 165 189 215 154 143 158 134 179
35
měření 204 203 192 241 255 187 169 203 190 200 248 214 242 165 220 165 175 199 224 173 145 172 156 185
Z Tab. 2 vyplývá, že při 1. cyklu měření se číslo poklesu pohybovalo v rozmezí 140 – 239 [s], při 2. cyklu měření 134 – 256 [s] a při 3. cyklu měření 145 – 255 [s]. Hodnoty čísla poklesu nemohou být nižší než 60 [s], protože to je doba míchání suspenze v poloautomatickém přístroji. U pšenice hodnoty 200 – 300 [s] poukazují na optimální aktivity amylázy a u žita by neměly být nižší než 120 [s]. Hodnoty pádového čísla jsou v opačné závislosti k velikosti aktivity alfa – amylázy (Příhoda, Hrušková 2007). Naměřené hodnoty ze všech cyklů měření vyhovují optimální spodní hraniční hodnotě žita a nepřekračují horní hraniční hodnotu pšenice.
sloupcový graf čísla poklesu z hlediska skladování 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1. cyklus měření 2. cyklus měření 3. cyklus měření
Obr. 7 Číslo poklesu z hlediska skladování
36
Tab. 3 Duncanův test – změna čísla poklesu z hlediska skladování Cell No.
1 2 3
Duncan test Aproximate Probabilities for Post Hoc Tests Error: Between MS = 950,70, df = 69,000 {1} {2} Var1 196,00 193,17 1. měření 0,751336 2. měření 0,751336 3. měření 0,914667 0,691812
{3} 196,96 0,914667 0,691812
Z Tab. 3 je zřejmé, že při statistickém zpracování nebyl mezi jednotlivými cykly měření zjištěn statisticky průkazný rozdíl.
Tab. 4 Statistické údaje pro odhad hraniční hodnoty čísla poklesu Variable 1. měření 2. měření 3. měření
Descriptive Statistics Mean Std. Dev 196,0000 25,88772 193,1667 35,72682 196,9583 30,09186
Coef. Var 13,20802 18,49533 15,27829
V Tab. 4 jsou uvedeny průměrné hodnoty čísla poklesu, směrodatné odchylky a variační koeficienty ze všech cyklů měření. Pomocí těchto statistických údajů byly získány odhady pro doporučení spodní hraniční hodnoty, pod kterou by se oves neměl přijímat. Byly získány tyto odhady hraniční hodnoty: 1. cyklus měření 170 [s], 2. cyklus měření 157 [s], 3. cyklus měření 166 [s]. Pro příjem bezpluchého ovsa a jeho kvalitu na příjmu, musíme počítat s odhadem z prvního cyklu měření.
5.1 Vlhkost měřeného materiálu Tab. 5 Vlhkost vzorku [%] Číslo vzorku 21 16 18 3 15 5
1. cyklus měření 10,10 10,07 9,49 9,92 10,36 9,11
37
2. cyklus měření 10,63 10,74 10,29 10,80 11,13 9,72
Z Tab. 5 je zřejmé, že ani u jednoho vzorku nebyla překročena hranice 13% vlhkosti při skladování dle ČSN 46 1100 – 7.
Tab. 6 Duncanův test – změna vlhkosti z hlediska skladování
Cell No 1 2
Duncan test Approximate Probabilities for Post Hoc Tests Error: Between MS = 22506, df = 10,000 doba měření {1} {2} 9,8417 10,552 1. cyklus měření 0,027004 2. cyklus měření 0,027004
Tab. 6 značí statisticky průkazný rozdíl mezi jednotlivými cykly měření.
5.2 Vyhodnocení výsledků amylografu
Tab. 7 Amylografické maximum [AJ] Číslo vzorku 21 16 18 3 15 5
1. cyklus měření 310 280 390 430 670 960
2. cyklus měření 330 320 340 380 660 960
Amylografické maximum udává obrat v mazovatění škrobových granulí, kdy už veškerý škrob vytvořil gel. Čím nižší výška amylografické křivky, tím větší je předpokládáno poškození zrn (Příhoda, Hrušková 2007). Z Tab. 7 tedy vyplývá, že při prvním cyklu měření u vzorku č. 5 s číslem poklesu 239 [s] a výškou amylografické křivky nejvyšší (960 AJ), byla zjištěna nízká enzymatická aktivita, což poukazuje na malé poškození škrobových zrn. Nejnižší výšku křivky 280 AJ (1.cyklus měření) měl vzorek č. 16 s číslem poklesu 162 [s], což poukazuje na větší poškození zrn. Výsledky testování změn amylografického maxima Duncanovým testem jsou v Tab. 8.
38
Tab. 8 Duncanův test – změna amylografického maxima z hlediska skladování
Cell No 1 2
Duncan test Approximate Probabilities for Post Hoc Tests Error: Between MS = 68022, df = 10,000 doba měření {1} {2} 506,67 498,33 1. cyklus měření 0,957082 2. cyklus měření 0,957082
Z Tab. 8 vyplývá, že mezi jednotlivými cykly měření nebyly zjištěny mezi amylografickými maximy statisticky průkazné rozdíly.
Tab. 9 Teplota mazovatění [°C] Číslo vzorku 21 16 18 3 15 5
1. cyklus měření 56,50 58,00 56,50 57,25 58,00 61,00
2. cyklus měření 51,25 49,00 49,75 50,50 55,75 58,00
Teploty mazovatění (Tab. 9) se pohybovaly v rozmezí hodnot: při prvním cyklu měření od 56,5 – 61,0 °C a při druhém cyklu měření od 49,0 – 58,0 °C. Příhoda a Hrušková (2007) uvádí, že teplota mazovatění u žitných mouk se obvykle pohybuje mezi 65 – 70 °C a u pšeničných mouk nad 80 °C. Z výsledků vyplývá, že u ovesné celozrnné mouky došlo k mazovatění při nižších teplotách než je obvyklé u žitné a pšeničné mouky. Mezi oběma cykly měření byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly (Tab. 10). Tab. 10 Duncanův test - změna teploty mazovatění z hlediska skladování
Cell No 1 2
Duncan test Approximate Probabilities for Post Hoc Tests Error: Between MS = 8,0063 , df = 10,000 doba měření {1} {2} 57,875 52,375 1. cyklus měření 0,007311 2. cyklus měření 0,007311
39
5.3 Vyhodnocení stupně kyselosti Tab. 11 Stupeň kyselosti [mmol/kg] Číslo vzorku 21 16 18 3 15 5
1. cyklus měření 102,3 100,1 90,6 87,7 87,0 84,7
2. cyklus měření 139,8 124,3 121,0 102,0 102,3 101,9
V Tab. 11 jsou uvedeny stupně kyselosti ovesné celozrnné mouky u šesti vzorků ze dvou cyklů měření. ČSN 56 0512 – 9 uvádí hodnoty u pšeničné mouky polohrubé 25,0 [mmol/kg], u pšeničné mouky hladké speciální pekařské 34,6[mmol/kg] a u mouky žitné chlebové 61,1[mmol/kg]. Naměřené hodnoty obou měřených cyklů jsou vysoké. Vysoké hodnoty kyselosti mouky jsou ovlivněny stupněm vymletí, kdy stupeň vymletí se zadních mouk je vyšší a stářím mouky kyselost mouk stoupá v důsledku rozkladu moučného tuku. Mezi jednotlivými cykly měření byly zjištěny statisticky průkazné rozdíly (Tab. 12).
Tab. 12 Duncanův test – změna stupně kyselosti z hlediska skladování Duncan test Approximate Probabilities for Post Hoc Tests Error: Between MS = 150,96, df = 10,000 doba měření {1} {2} 92,067 115,22 1. cyklus měření 0,008668 2. cyklus měření 0,008668
Cell No 1 2
5.4 Vyhodnocení obsahu tuku, číslo kyselosti, peroxidového čísla Tab. 13 Stanovení obsahu tuku, čísla kyselosti, peroxidového čísla: 1. cyklus měření Číslo vzorku Tuk [%] 21 5
5,1 6,4
Číslo kyselosti [mg KOH/g tuku] 2,5 2,6
40
Číslo peroxidové [miliekvivalenty O2] 15,0 15,2
Obsah tuku v zrnu ovsa našich odrůd se pohybuje kolem průměrné hodnoty 7 %. Jeho obsah se vysoce dědí a je málo závislý na obsahu dalších látek (Prugar, 2008). Zkoušené vzorky měly obsah tuku od průměrné hodnoty nižší a to 5,1 % a 6,4% (Tab. 13). V Tab. 13 je uvedena průměrná hodnota čísla kyselosti určená ze třech stanovení. Číslo kyselosti bylo stanoveno u dvou vzorků z 1. cyklu měření. Všeobecně platí, že pokud se v tuku vyskytují volné mastné kyseliny ve vyšším množství, tak pak je větší číslo kyselosti. Číslo kyselosti čerstvých rostlinných olejů nemá být vyšší než 2,5 mg KOH/g tuku (Bečka, 2007), což souhlasí u zkoušeného vzorku č. 21. U vzorku č. 5 je číslo kyselosti vyšší, tudíž můžeme konstatovat, že je vzorku vyšší výskyt mastných kyselin. Peroxidové číslo bylo stanoveno u dvou vzroků z 1. cyklu měření. Peroxidové číslo čerstvých olejů se má pohybovat v rozmezí od 8 do 40 (v miliekvivalentech O2). Pokud je hodnota peroxidového čísla vyšší, tak se může jednat např. o žluklé tuky, silně oxidované tuky aj. (Kroschwitz, Winokur, 1990). Vzorky tedy splňují požadavek a není u nich patrný proces oxidace či žluknutí.
5.5 Korelační analýza Korelační analýzou bylo zjišťováno, zda existují závislosti mezi číslem poklesu, amylografickým maximem, teplotou mazovatění a stupněm kyselosti.
Tab. 14 Korelační analýza 1. cyklus měření
Variable číslo poklesu amylografické maximum teplota mazovatění Stupeň kyselosti
Correlations Marked correlations are signifiant at p < , 05000 N = 6 (Casewise deletion of missing data) číslo amylografické teplota stupeň poklesu maximum mazovatění kyselosti 1,00 0,89 0,72 -0,96 0,89 1,00 0,86 -0,78 0,72 0,86 1,00 -0,52 -0,96 -0,78 -0,52 1,00
41
Z Tab. 14 byla zjištěna silná kladná závislost mezi číslem poklesu a amylografickým maximem, silná kladná závislost mezi amylografickým maximem a maximální teplotou mazovatění, a velmi silná záporná závislost mezi číslem poklesu a stupněm kyselosti. Jednotlivé grafy znázorňují zmíněné korelace (Obr. 8, Obr. 9, Obr. 10). Čísla vzorků 21, 16, 18, 3, 15, 5 jsou uvedena pod čísly 1,2,3,4,5 v Obr. 8 – 12.
spojnicový graf: číslo poklesu a amylografické maximum 260
1000
240
900
800 220 700
600 180 500 160 400 140
300
120
200 0
1
2
3
4
5
6
7
číslo poklesu amylografické maximum
Obr. 8 Korelační závislost čísla poklesu a amylografického maxima
42
[AJ]
[s]
200
spojnicový graf: číslo poklesu a stupně kyselosti 260
10,4 10,2
240 10,0 9,8
220
200 [s]
9,4 9,2
180
[mmol/100g]
9,6
9,0 160
8,8 8,6
140 8,4 120
8,2 0
1
2
3
4
5
6
7
číslo poklesu stupeň kyselosti
Obr. 9 Korelační závislost čísla poklesu a stupně kyselosti
spojnicový graf: amylografické maximum a teplota mazovatění 1000
62
900 61 800 60
600
59
500 58 400 57 300
200
56 0
1
2
3
4
5
6
7
amylografické maximum teplota mazovatění
Obr. 10 Korelační závislost amylografického maxima a teploty mazovatění
43
[°C]
[AJ]
700
Tab. 15 Korelační analýza 2. cyklus měření
Variable číslo poklesu amylografické maximum teplota mazovatění Stupeň kyselosti
Correlations Marked correlations are signifiant at p < , 05000 N = 6 (Casewise deletion of missing data) číslo amylografické teplota stupeň poklesu maximum mazovatění kyselosti 1,00 0,81 0,78 -0,87 0,81 1,00 0,97 -0,65 0,78 0,97 1,00 -0,58 -0,87 -0,65 -0,58 1,00
Korelační analýzou bylo zjištěno (Tab 15), že existuje silná záporná závislost čísla poklesu a stupně kyselosti, velmi silná kladná závislost amylografického maxima a teploty mazovatění. Oproti prvnímu souboru výsledků korelace mezi číslem poklesu a amylografickým maximem nedosáhla v tomto případě statisticky významných hodnot. Tato skutečnost mohla být způsobena nízkým množstvím vzorků nebo značnou proměnlivostí této závislosti. Obr. 11 a Obr. 12 znázorňují jednotlivé zmíněné korelace.
spojnicový graf: číslo poklesu a stupně kyselosti 230
14,5
220
14,0
210
13,5
200
[s]
12,5 180 12,0 170 11,5 160 11,0
150
10,5
140 130
10,0 0
1
2
3
4
5
6
číslo poklesu stupeň kyselosti
Obr. 11 Korelační závislost čísla poklesu a stupně kyselosti
44
7
[mmol/100g]
13,0 190
spojnicový graf: amylografické maximum a teplota mazovatění 1000
60
900 58 800 56
600
54
500 52 400 50 300
200
48 0
1
2
3
4
5
6
7
amylografické maximum teplota mazovatění
Obr. 12 Korelační závislost amylografického maxima a teploty mazovatění
45
[°C]
[AJ]
700
6 ZÁVĚR V diplomové práci byla sledována kvalita bezpluchého ovsa odebraného na příjmu vločkárny Vřesce. Vzorky byly analyzovány na Ústavu technologie potravin Mendelovy univerzity v Brně. Bylo analyzováno 24 vzorků ovsa, u kterých bylo provedeno stanovení čísla poklesu, které se opakovalo dvakrát po dvou měsíčních intervalech. Navážka pro oves byla zvolena stejně jako pro pšenici a žito, a to 7 g s korekcí na vlhkost 15,0 %. Ze všech vzorků bylo vybráno šest s odstupňovaným číslem poklesu, u kterých byly provedeny další technologické analýzy. Byla sledována změna čísla poklesu z hlediska skladování. Při statistickém zpracování nebyl zjištěn, mezi jednotlivými cykly měření, staticky průkazný rozdíl. Měření ukázala, že tato metoda je vhodná i pro oves. Rozpětí hodnot čísla poklesu se u analyzovaných vzorků pohybovalo z 1. cyklu měření 140 – 239 [s], při 2. cyklu měření 134 – 256 [s] a při 3. cyklu měření 145 – 255 [s]. Je pravděpodobné, že u velmi starého ovsa nebo ovsa tepelně ošetřeného, může být dosaženo ještě vyšších hodnot, což by poukazovalo na nízkou enzymatickou aktivitu. Ze statistické analýzy naměřených hodnot, je možné doporučit hraniční hodnotu, pod kterou není vhodné oves přijímat, 170 [s]. Jedná se o odhad z prvního cyklu měření, což je počáteční stav kvality ovsa na příjmu. Pro srovnání u pšenice se pohybuje doporučená hranice mezi 200 – 300 [s] a u žita nesmí být nižší než 120 [s]. Během skladování došlo u vybraných analyzovaných vzorků ke zvýšení vlhkosti, avšak doporučená hranice vlhkosti skladování u bezpluchého ovsa 13% nebyla překročena. U vzorků nebyl při počátečním měření patrný proces oxidace a žluknutí. Při skladování došlo u analyzovaných mouk ke zvýšení stupně kyselosti, což bylo zapříčiněno rozkladem moučného tuku. Byla prokázána závislost mezi číslem poklesu a stupněm kyselosti, kdy se stoupajícím číslem poklesu klesal stupeň kyselosti, což bylo zřejmě zapříčiněno klesající enzymatickou aktivitou ve vzorku. Další závislost byla prokázána mezi amylografickým maximem a teplotou mazovatění, kdy se stoupajícím amylografickým maximem stoupala i teplota mazovatění. Při druhém cyklu měření mezi číslem poklesu a amylografickým maximem nebyla prokázána statisticky významná závislost.
46
7 PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY ABSOLÍNOVÁ H., 2010: Organická chemie cvičení. Vyd. 2. Mendelova univerzita: Brno, 46s. ISBN 978-80-7375-374-0.
AGROKOM, 2001: Oves krmný a potravinářský online [cit. 2013-04-23]. Dostupné na:
AGROKOM, 2001: Rádce choroby a škůdci obilovin online [cit. 2013-04-23]. Dostupnéna:
AGRONAVIGATOR, 2001: Ovesný olej online [cit. 2013-04-23]. Dostupné na:
BEČKA D., 2007: Řepka ozimá: pěstitelský rádce. Vyd. 1. České Budějovice: Kurent, 56s. ISBN 97880-87111-05-5. BROWN L., ROSNER B., WILLETT W., SACKS F., M., 1999: Cholesterol-lowering effects of dietary fiber: A meta-analysis. American Journal of Clinical Nutrition, 69 (1), s. 30–42. BULKOVÁ V., 2011: Rostlinné potraviny. Vyd. 1. Brno: Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů, 162 s. ISBN 978-80-7013-532-7. BURTON R., A., FINCHER G., B., 2009: (1,3;1,4)-b-D-glucans in cell walls of the poaceae, lower plants, and fungi: A tale of two linkages. Molecular Plant, 2 (5), s. 873–882. COUTRYLIFE,
2013:
Obiloviny
online
[cit.
2013-04-23].
Dostupné
na:
[cit.
2013-04-23].
Dostupné
na:
CSN,
2013:
Oves
potravinářský
online
47
DAVÍDEK J., 1977: Laboratorní příručka analýzy potravin: určeno [také] pro studenty vys. škol. Vyd. 1. Praha: SNTL, 718, [1] s.
DRASTICHOVÁ K., 2005: Faktory ovlivňující mykotoxikologickou kvalitu ovsa. Vyd. 1. České Budějovice: Jihočeská univerzita, 124 s. ISBN 80-7040-834-0. EFSA Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies, 2011: Scientific opinion on the substantiation of a health claim related to barley beta-glucans and lowering of blood cholesterol and reduced risk of (coronary) heart disease pursuant to article 14 of regulation (EC) No. 1924/2006. EFSA Journal, 9 (12), s. 14. FAOSTAT, 2011: Food and Agricultural Organization of the United Nations online [cit 2013-04-29]
Dostupné
na:
FILTRZEOS,
2007:
Přístroje
online
[cit.
2013-04-23].
Dostupné
na:
FINOCCHIARO F., FERRERI B., GIANINETTI A., SCAZZINA F., PELLEGRINI N., CARAMANICO R., et al., 2012: Effects of barley b-glucan-enriched flour fractions on the glycaemic index of bread. International Journal of Food Sciences and Nutrition, 63 (1), s. 23–29. GRAMAN J., ČURN V., 1998 Šlechtění zemědělských plodin: (obiloviny, luskoviny). Vyd. 1. České Budějovice: Jihočeská univerzita, 194 s. ISBN 80-7040-300-4.
HÄNI F., 1993: Obrazový atlas chorob a škůdců polních plodin: Příručka ochrany rostlin v integrované produkci. Vyd. 1. Praha: Scientia, 335 s. ISBN 80-85827-12-3.
CHLOUPEK O., PROCHÁZKOVÁ B., HRUDOVÁ E., 2005: Pěstování a kvalita rostlin. Vyd. 1. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 178 s. ISBN 807157-897-5.
48
KADLEC P., MELZOCH K., VOLDŘICH M., 2009: Co byste měli vědět o výrobě potravin?: technologie potravin. Vyd. 1. Ostrava: Key Publishing, 536 s. ISBN 978-807418-051-4.
KADLEC P., MELZOCH K., VOLDŘICH M., 2012: Procesy a zařízení potravinářských a biotechnologických výrob: technologie potravin. Vyd. 1. Ostrava: Key Publishing, 494 s. ISBN 978-80-7418-086-6.
KADLEC
P.,
MELZOCH
K.,
VOLDŘICH
M.,
2012:
Přehled
tradičních
potravinářských výrob, Vyd. 1. Ostrava: Key Publishing, 569 s., ISBN 978-80-7418145-0.
KLOUDA P., 2003: Moderní analytické metody. Vyd. 2. Ostrava: Pavel Klouda, 132 s. ISBN 80-86369-07-2.
KROSCHWITZ J., WINOKUR,M., 1990: Chemistry general, organic, biological. 2th Ed. New York: McGraw–Hill,. 916 s. ISBN 00–703–5546–0.
KUČEROVÁ J., 2004: Technologie cereálií. Vyd. 1. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 141 s. ISBN 80-7157-811-8.
LEKEŠ J., 1988: Technologie pěstování a agrobiologická kontrola porostů obilovin. Praha: Ústav vědeckotechnických informací pro zemědělství, 70 s.
MACHÁŇ F., 1993: Nové pohledy na význam a uplatnění ovsa. Obilnářské listy 4, Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž, s. 13-16
MALEŘ J., 1994: Zpracování obilovin. Vyd. 1 Praha: Institut výchovy a vzdělávání Ministerstva zemědělství ČR, 38 s. ISBN 80-7105-073-3.
MOUDRÝ J., 1993: Základy pěstování ovsa. Vyd 1. Praha: Institut výchovy a vzdělávání Mze ČR, 32 s. ISBN 80-7105-044-X.
49
MOUDRÝ J., 2005: Bezpluchý oves online [cit. 2013-04-23]. Dostupné na: NIELSEN S., 1998: Food Analysis. 2nd ed. Gaithersburg : Aspen Publication, 11630 s. ISBN 08-342-1203-X. PELIKÁN M., 2001: Zpracování obilovin a olejnin. Vyd. 2. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 148 s. ISBN 80-7157-525-9.
PETR J., LOUDA F., 1998: Pěstování obilnin. Vyd. 1. Praha: Vysoká škola chemickotechnologická, 213 s. ISBN 80-7080-332-0.
PRUGAR J., 2008: Kvalita rostlinných produktů na prahu 3. tisíciletí. Praha: Výzkumný ústav pivovarský a sladařský ve spolupráci s Komisí jakosti rostlinných produktů ČAZV, 327 s. ISBN 978-80-86576-28-2.
PŘÍHODA J., HRUŠKOVÁ M., 2007: Hodnocení kvality: aplikace doporučených přístrojů, metod a interpretace výsledků pro praxi. Praha: Svaz průmyslových mlýnů České republiky, 187 s. ISBN 978-80-239-9475-9.
PŘÍHODA J., HRUŠKOVÁ M., SKŘIVAN P., 2003: Cereální chemie a technologie. Vyd. 1. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 202 s. ISBN 80-7080530-7.
RACEK J., 2013: Herbář online [cit. 2013-04-23]. Dostupné na: SHEWRY P.R., PIIRONEN V., LAMPI A.M, NYSTROM L., Li L., RAKSZEGI M.et al., 2008: Phytochemical and fiber components in oat varieties in the HEALTHGRAIN diversity green. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56 (21), s. 9777–9784. SIKORA P., TOSH, S., M., BRUMMER, Y., OLSSON O., 2013: Identification of high β-glucan oat lines and localization and chemical characterization of their seed kernel β-glucans. Food Chemistry, 137,(1–4), s. 83-91.
50
ŠPALDON E., 1986: Rostlinná výroba: celostátní vysokoškolská učebnice pro vysoké školy zemědělské, Vyd. 1. Praha: Státní zemědělské nakladatelství, 720 s. TOSH S., BRUMMER M., Y., WOLEVER T., M., S., WOOD P., J., 2008: Glycemic response to oat bran muffins treated to vary molecular weight of β-glucan. Cereal Chemistry Journal, 85 (2), s. 211–217. VELÍŠEK J., 2002: Chemie potravin 1. Vyd. 2. upr. Tábor: OSSIS, 331 s. ISBN 8086659-00-3.
VELÍŠEK J., 2002: Chemie potravin 3. Vyd. 2. upr. Tábor: OSSIS, 343 s. ISBN 8086659-02-X. WOLEVER T., M., TOSH .S., M., GIBBS A., L., BRAND-MILLER J., DUNCAN A., HART M. V., et al, 2010: Physicochemical properties of oat beta-glucan influence its ability to reduce serum LDL cholesterol in humans: A randomized clinical trial American Journal of Clinical Nutrition, 92 (4), s. 723–732. WOOD, P., J., 2007: Cereal β-glucans in diet and health. Journal of Cereal Science, 46 (3), s. 230–238. Normy: ČSN EN ISO 3093. Pšenice, žito a pšeničná a žitná mouka, pšenice tvrdá (durum) a semolina z pšenice tvrdé - Stanovení čísla poklesu podle Hagberga-Pertena
ČSN 46 1100 – 7. Obiloviny potravinářské - Část 7: Oves potravinářský
ČSN 56 0512 – 9. Metody zkoušení mlýnských výrobků – Část 9: Stanovení titrovatelných kyselin
ICC Standard 126/1 Amylograf
51
8 SEZNAM OBRÁZKŮ A TABULEK Obr. 1 Oves setý – lata (www. e-herbar.net, www.jcu.cz) Obr. 2 Porovnání zrna ovsa nahého a pluchatého (www.jcu.cz) Obr. 3 Ovesný nápoj, ovesné vločky, ovesné vločky bez glutenu (www.countrylife.cz) Obr 4. Šrotovník Laboratory Mill 120 Perten Obr. 5 Přístroj ke stanovení čísla poklesu firmy Filtr Zeos (www.filtrzeos.cz) Obr. 6 Amylograf Brabender Obr. 7 Čísla poklesu z hlediska skladování Obr. 8 Korelační závislost čísla poklesu a amylografického maxima Obr. 9 Korelační závislost čísla poklesu a stupně kyselosti Obr. 10 Korelační závislost amylografického maxima a teploty mazovatění Obr. 11 Korelační závislost čísla poklesu a stupně kyselosti Obr. 12 Korelační závislost amylografického maxima a teploty mazovatění
Tab. 1. Hodnoty jakostních ukazatelů ovsa potravinářského dle ČSN 46 1100-7 Tab. 2 Hodnoty čísla poklesu [s] Tab. 3 Duncanův test – změna čísla poklesu z hlediska skladování Tab. 4 Statistické údaje pro odhad hraniční hodnoty čísla poklesu Tab. 5 Vlhkost vzorku [%] Tab. 6 Duncanův test – změna vlhkosti z hlediska skladování Tab. 7 Amylografické maximum [AJ] Tab. 8 Duncanův test – změna amylografického maxima z hlediska skladování Tab. 9 Teplota mazovatění [°C] Tab. 10 Duncanův test - změna teploty mazovatění z hlediska skladování Tab. 11 Stupeň kyselosti [mmol/kg] Tab. 12 Duncanův test – změna stupně kyselosti z hlediska skladování Tab. 13 Stanovení obsahu tuku, čísla kyselosti, peroxidového čísla: 1. cyklus měření Tab. 14 Korelační analýza 1. cyklus měření Tab. 15 Korelační analýza 2. cyklus měření 52
PŘÍLOHY
53
