Polymorfismus kakaového másla*) JÁN ŠRÁMEK U čokolády a čokoládových výrobků se s e t k á v á m e p ř i výrobě, ale hlavně p ř i p ř e p r a v ě a skladování s n e ž á d o u c í m zjevem — šedivěním — t. zv. výkvěty — k t e r é ikazí vzhled j i n a k i vysoce j a k o s t n ý c h výrobků. T y l o výkvěty jsou dvojího d r u h u . Řídce se vyskytující výkvěty c u k e r n é , vznikají na v ý r o b k u t í m , že zboží vycházející z chladícího t u n e l u p ř i c h á zí do místnosti teplejší, takže se n a n ě m sráží vrstvička vody, k t e r á z p o v r c h u č o k o l á d o v é polevy rozpouští sacliarosu, k t e r á se p c v y s c h n u t í této vrstvičky vyloučí v krystalcích, způsobujících p a k výkvět. D r u h ý typ výkvětů — výkvěty t u k o v é , jsou d a l e k o častější a h ů ř e odstranit el •né5 p r o t o ž e p ř e p r a v a zboží ze závodů distribuci a následující s k l a d o v á n í je lěžko s l e d o v a t e l n é , zejména p ř i vývozu a to zvláště do t r o p i c k ý c h zemí. T e n t o typ výkvětů je p r á v ě způsoben p r o v ý r o b u n e ž á d o u c í vlast ností k a k a o v é h o másla — jeho p o l y m o r f i s m e m . P o l y m o r f i s m e m nazý v á m e zjev, kdy na rozdíl od isomeric, má l á t k a v t u h é m stavu n ě k o l i k forem, k t e r é ale po roztavení nebo v y p a ř e n í p o s k y t n o u i d e n t i c k o u teku tou nebo p l y n o u fázi. P o l y m o r f i s m u s je o b e c n ý m zjevem u mastných kyselin a m n o h a jejich derivátů, zejména g l y c e r i d ů . U t u k ů je p a k celá tato otázka ještě k o m p l i k o v á n a tím, že p ř í r o d n í t u k y a oleje jsou směsí několika triglyce.ridů, takže jsou-li u čistých triglyceridů známy čtyři formy — «, ß, ß\ je v tucích m o ž n ý daleko větší p o č e t forem, což je způsobeno m o ž n o s t m i k o m b i n a c í mezi krystalickými f o r m a m i j e d n o tlivých t r i g l y c e r i d ů v tucích p ř í t o m n ý c h . Vesměs jsou u t u k ů známy čtyři formy, v n i c h ž tuky t u h n o u . T u k y jsou m o n o t r o p i c k é , to z n a m e n á p ř e c h o d y jednotlivých forem jsou n e v r a t n é . J e d n o t l i v é formy se od sebe liší několika vlastnostmi, j a k o t e p e l n ý obsah, p r o s t o r o v á mřížka, speci fická váha, bod t á n í atd. J e d n o t l i v é modifikace byly u r č o v á n y p r á v ě dle t ě c h t o «rozdílných vlastností, nejprve dle rozdílných b o d ů tání, d i l a t o m e t r i c k y a nejnověji ])omočí r o e n t g e n o g r a m ů , jimiž byla rovněž objasněna otázka skladby krystalů. To ovšem pla
562
kyselina olejová kyselina linolová
38.59c: 2%.
Většina glyceridň je dinasycená (77%), menší část mononaoycená (21 °/é) a pouze nepatrná část je trina sycená (2%) (2). Hlavní podíly dinasycených triglyceridů tvoří oleo -^- palmitostearin (52%), jehož vlastnoeti jsou dosud velmi málo známy. Proto prak ticky není možné odvozovat vlastnosti kakaového másla z jeiho kompo nent. Další oblíž při zjišťování jednotlivých modifikací u kakaového másla (jako u ostatních tuků) spočívá v okolnosti, že se tvoří směsné krystaly a proto «není možno pozorovati ostrý bod tání, který se pohy buje v dosti širokém tepelném intervalu. Z toho důvodu jsou zachycené body tání v kapiláře vrchní hranice teplotného rozmezí v němž daná modifikace taje. Podle poslední práce (3) byly určeny u kakaového másla čtyři formy a to: a , ß , r , P a Prvé tři jsou totožné s již dříve pozorovanými modifikacemi, čtvrtá — / forma — byla zjištěna až nyní,
1. a forma pův. как. másla (zvětšeno 95 krát).
563
2. ß"
forma pův. как. másla (zvětšeno 95 král).
protože má nejnižší bod tání a je neobyčejně labilní. Tvoří se vždy při prudkém >chlazení, ale bezprostředně po -svém vzniku přechází v cc formu. Pravděpodobně tato forma stejně jako u Čistých triglyceridu není krystalická, nýbrž je sklovitá l. j . representuje tuhý roztok. Bod tání léto fo.rmy byl určen v U-kapiláře o průměru několika desetin milimetru, která byla po nassátí tuku vyhřátá na 100° C a pak ponořena do chladící směsi o teplotě nejméně 0° С a okamžitě přenesena do vodní lázně o konstantní teplotě. Při použití temného pozadí a silného bočné ho osvětlení je možno pozorovat při asi 18° С vyjasnění, t. j . úplné roz tavení tuku, který ale opět během 1 — 2 vteřin ztuhne v a modifikaci. Přeměna fáze 7 — > « je tak rychlá, že již po 30 vteřiaiovém ponechání kapiláry s právě ztuhlým tukem při 0е С nelze již pozorovat bod tání 7 formy. Modifikace « vzniká vždy z y, stejně jako u čistých triglyceridu. Podobným způsobem jako při určení b. t. 7 modifikace byl získán její b. t., který leží při 23,5° C. Již několik stupňů pod bodem tání této for my tvoří se modifikace další — ß " — jejíž bod tání je okolo 28 u C564
T a t o modifikace je při 20 С t é m ě ř stabilní a teprve b ě h e m delší doby se zvolna m ě n í v modifikaci ftt T a t o forma je f o r m o u stabilní. Vzniká r j e d n a k z modifikace ß ' a j e d n a k p ř í m o u krystalisací při vyšší teplotě. Mícháním se krystalisace této formy neobyčejně urychluje. Aby se za chytil bod tání léto formy je n u t n o do k a p i l á r y v p r a v i t s l o u p e č e k tuhé ho t u k u . p ř e d e m p ř e v e d e n é h o v modifikaci ß. To se docílí buď p o n e cháním samovolně z t u h l é h o k a k a o v é h o másla při t e p l o t ě místnosti po dobu n e j m é n ě j e d n o h o měsíce, nebo tak, že se r o z t a v e n é k a k a o v é máslo míchá v n á d o b c e přj t e p l o t ě 20° С tak d l o u h o , d o k u d n e z t u h n e do té míry, že se již dále m í c h a t nedá. T a k t o p ř i p r a v e n ý v z o r e k se p o n e c h á ještě j e d e n den s t á t při t e p l o t ě místnostii. Vaeck označuje i n t e r m e d i á r n í formou /5", p r o t o ž e její b o d itání je i d e n t i c k ý s b. t. /3-formy oleodistea.rinu, k t e r ý tvoří j e d n u z nejdůležitějších složek k a k a o v é h o másla. Sta bilita jednotlivých modifikací s t o u p á v ř a d ě 7 — a — ß " — ßm J a k již z m í n ě n o у forma je n a p r o s t o labilní a t é m ě ř okamžitě po svém vzniku й
3. Preparát 2 po 1 hod. při 20° С (zvětšeno 95 k r á t ) .
565
-i. Preparát 2 po 6 hod. při 20° С (zvětšeno 95 krát).
přechází ve formu a při teplotách 10 — 15° C. Při nižších teplotách je proměna samozřejmě pomalejší. Modifikace a je již poněkud stabilnější. Její přeměna ve formu ß " ее urychluje бе stoupající teplotou. Při teplo lách okolo 0° С je velmi pozvolná. Forma ß " je již velmi stabilní, pře měna v ß formu postupuje při 20° С velmi pozvolna a konečně forma ß je formou úplně stabilní. Tato skutečnost je pozorovatelná při tepelné analyse v uspořádání Sbrauba a MaioUaiuxe (4)- Vzorek kakaového másla rychle ochlazený a ponechaný při asi 3 — 4° C jednu hodinu poskytl křivku, která vykazovala při pozvolném ohřívání jednu ostrou prodlevu mezi 21 — 24° С a další s méně ostrým počátkem mezi 28 — 34° С Z toho je patrné, že byla zachycena přeměna a — > />" ale přeměna ß " — > ß splynula pro svůj pomalý průběh s bodem tání formy ß. Rovněž mikroskopická pozorování, která byla prováděna shodnou technikou (slabá vrstva kakaového másla mezi podložním a krycím skleni pozorovaná v polarisovaném světle) nezávisle a před uveřejněním člán ku S. V. Vaecka (3') ve VÜMPP potvrdila existenci tří posledních 566
forem kakaového másla. Po rychlém ochlazení je vrstva velmi jemně kryslalinická «'modifikace ^ ) , která dosti rychle přejde v hrubší zrno (modifikace ß") a / toho po určité době (asi 1 hodina) počnou vyrůstat rosety krystalů modifikace P, které jsou v polarisovaném světle jasně bílé proli zrnitému pozadí formy ß"' líůst těchto krystalů postupuje, až všechen tuk přejde v modifikaci /J. Při tom je patrné, že při přeměně formy ß " v P dochází к dosti značné kontrakci objemu. Tato kontrakce je pak skutečnou příčinou výkvětů na Čokoládě, kde při špatném tem perování- vznikne částečně modifikace ß " , která pak za určitého smrštění a tím porušení hladkého povrchu výrobků přechází ve formu ß. Rovněž lze popsanými zjevy při přeměnách jednotlivých forem osvětlit staré praktiky zkušených mistrů v čokoládovnách, kteří aby docílili pěkného povrchu výrobků prováděli temperování „na dvakrát" t. j . nejprve čokoládu došli silně ochladili (asi na 28° C)., pak ohřáli až na asi 33° С a znovu chladili na správnou máčecí teplotu. Prvním schla-
5. Preparát 2 po 30 hod. při 20° С (zvětšeno 95 krát).
567
6. Preparát 2 po 5 dnech při 20° C (zvětšeno 95 k r á t ) .
zením dosáhli vytvořemí značného počtu kryetaUsačních center farmy ß, nahřátím urychlili přeměnu případně vzniklé foir:my /5" v ß a opětným ochlazením rozšířili co nejvíce počínající krystalieaci formy ß. Z toho tedy vyplývá, že к dosažení skutečně hodnotného výrobku, který by rychle nešedl je třeba co nejpečlivěji vést temperování a to rovněž se zřetelem iia další vlivy, které se uplatňují v čokoládě. Jedním z nich je vliv cizích tuků na krystalisaci kakaového másla. Tyto cizí tuky se do stanou do čokolády se surovinami používanými při výrobě některých dru hů výrobků, ať již je to sója nebo sušené plnotučné mléko nebo konečně oříšky, ořechy či mandle. К pečlivému vedení temperačního pochodu je opět třeba, aby se mistři v závodech naučili používat teploměru místo dosud běžného zjišťování teploty čokolády rty. Též by z této potřeby a rovněž se zřetelem na autoniatisaci a mechanisaci potravinářského průmyslu vyplynul požadavek na strojírenské závody, aby bylo zkon struována průtoková automatická temperírka, která by naprosto výlovu Čila subjektivní vlivy při temperování. 568
To co bylo právě řečeno ovšem je jen jedna stránka problému vý květů. Diriuhoii stránkou je zjev, którý jde samotnou výrobou těžko odstranit a to je skutečnost, že při výrobě není možno postupovat tak, jak by bylo třeba (což bylo ukázáno při přípravě vzorku pro stanovení b. t. modifikace ß) totiž míchat čokoládu za pozvolného chlazení až do úplného ztuhnutí. Běžná tovární prakee postupuje odchylně a to tak, že ještě značně tekutá čokoláda je pomě/rně rychle ochlazena. Tím ovšem nutně určitá část kakaového másla tuhne v modifikaci ßT\ což vede zase ke zjevům, které se obvykle neprojeví přímo v závoidě, kde je zboží doeti pečlivě skladováno při teplotách okolo 20° C a případně nižších. Jak mile se ale během dopravy nebo skladování zvýší teplota směrem ke 30 С nastává urychlení přeměny formy ß " v ß a výsledkem je zešedivění výrobku. Zde se naskýtá řešení ve využití dosud neobjasněného úkazu a to je vliv příměsí na stabilitu jednotlivých modifikací. Při studiu polymorfismu některých sekundárních aminů s dlouhým řetězcem bylo to tiž zjištěno, že již nepatrné stopy příměsí do velmi značné míry ovliv ňují relativní stabilitu jednotlivých modifikací (5).
7. Preparát 1 po 1 hod. při 20° С (zvětšeno 95 krát).
O
569
8. Preparát 1 po 6 hod. při 20° C (zvětšeno 95 krát).
U č o k o l á d y jeou již známy vlivy n ě k t e r ý c h přísad ať již v positiv ním n e b o n e g a t i v n í m smyslil. J e to na p ř í k l a d lecithin, k t e r ý v m a l é m í ř e zpomaluje p r o m ě n u ß " — > ß, n e b o snad lépe tím, že čokoládová h m o t a s l e c i t h i n e m je m é n ě viskosní a p.roto se snáze m o h o u v y t v o ř e n á c e n t r a formy ß rozptýlit v celé h m o t ě . N a o p a k zase působí n ě k t e r é ole je. T a k t ř e b a bylo p o z o r o v á n o , že u desertů «se s k l á d a n o u vložkou, jejíž n ě k t e r á vrstva obsahovala lískové oříšky zešedivěla poleva p r á v ě v mís těch, k d e byla u v n i t ř t a t o vrstva. Zde tedy olej p r o n i k l ý z vložky do h m o t y urychlil p ř e m ě n u formy ß " — > ßm J e tedy třeba nalést l á t k u , jejíž přísada by buď brzdila p ř e m ě n u formy ß " — > ß, t. j . stabilisovala f o r m u 0 " n e b o n a o p a k by t u t o pře m ě n u urychlila natolik, že by při t e m p e r o v á n í a n á s l e d o v n é m ochlazení vznikla p o u z e forma /^-stabilní. Řešení t o h o t o úkolu je dosti složité vzhledem к lomu, že je n u t n o uvážit i fysikálně c h e m i c k o u složitost čokolády, k d e je v t e k u t é m stavu v k a k a o v é m másle s u s p e n d o v á n cukr — součást hydrofilní a dále částeč570
ky kakaa prosycené tukem a tedy hydrofobní. Jedná ее proto o úkol velmi komplexní, který si vyžádá dosti značného úsilí ke zdárnému vy řešení, vedoucímu к velkému zvýšení jakosti výrobků našich závodů а к prodloužení jejich trvanlivosti. Literatura 1. T. P. Hilditch:
The Chemical Constitution of Natural Fats 2. vycl. 1947 str. 194.
2. ibid. str. 263. 3. S. V. Vaevk, Rev. int. de la Choc. 6, 100 (1951). 4. Straub a Malotaux. Ree. trav. d u m . Pays-Bas 52, 275 (1933). A. W. Ralston: Fatty acids and their derivatives, 1948 str. 333.
Metódy pre stanovenie aglutinačnej schopnosti technických mikroorganizmov*) ANNA
KOCKOVÁ-KRATOCHVÍLOVÁ
Jednou z veľmi dôležitých vlastností technických mikroorganizmov, napr. kvasiniek pir] alkoholickom kvasení, je spôsob ich sedimentácie. Miera sedimentácie je udávaná aglutinačnou schopnosťou. Aglutináeiou sa tu rozumie shlukovanie kvasiniek vo viacbunečné vločky, ktoré lak nadobudnú väčšiu váhu a. ľahšie padajú ku dnu kvasnej nádoby. Aglutinácia je preto z najväčšej časti príčinou sedimentácie. Pretože výsled ný metabolizmus je závielý od veľkosti celkovej semipermeabikiej plo chy, spôsob aglutinácie vplýva na priebeh metabolizmu kultúry. Pretože téma, o kloiej budem hovoriť, je v úzkej súvislosti práve s touto fyzio logickou funkciou mikroorganizmov, rozoberiem najskôr príčiny aglu tinácie. Malkov (1) pokladá za príčiny aglutinácie napr. oslabenú enzymatickú aktivitu, oslabenie rozmnožovanie, vplyv solí obsiahnutých v pro stredí, zvyšujúcich alebo snižujúcich pH, účinok produktov výmeny lát kovej, vplyv mliečnych baktérií a pod. Etanol ako produkt alkoholic kého kvasenia podporuje podľa Plevaka a Bakušinskej (2) veľmi silne aglutináciu, keď je prítomný v koncentrácii 1 — 3%, v koncentrácii i — 7% len slabo, v koncentrácii 8% už vôbec nie. Pri pivovarskom procese by mal vplyv na aglutináciu vo väčšej miere len alkohol pri stupňovitosti, ktorá ráta s extraktom až do 10% váhových. Avšak nie len metabolické produkty kvasiniek majú vplyv na aglutináciu, ale ako :
") Prednesené na pracovnej konferencii chemických výskumníkov, ľov novátorov v Banskej Štiavnici v júli 1951.
technikov, zlepšovate
571
