Właściwości sorpcyjne ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
N
auka
P
rzyroda
T
echnologie
2009
Tom 3
Zeszyt 4
Dział: Nauki o Żywności i Żywieniu
Copyright ©Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu
D
OROTA
C
AIS
-S
OKOLIŃSKA
,
R
OMUALDA
D
ANKÓW
,
J
AN
P
IKUL
Katedra Technologii Mleczarstwa
Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
WŁAŚCIWOŚCI SORPCYJNE
MODELOWYCH LIOFILIZATÓW MLEKA KLACZY
Streszczenie.
Celem pracy była ocena właściwości sorpcyjnych na podstawie przebiegu i kinety-
ki izotermy sorpcji liofilizatu mleka klaczy zapakowanego w atmosferze azotu w saszetki z papie-
ru kredowanego powlekanego polietylenem typ NCPE-7518. Liofilizaty przechowywano przez
6 miesięcy w 24±1°C i 35-40%RH. Przechowywanie liofilizatu spowodowało wzrost zawartości
wody o ponad 7% i jednocześnie zwiększenie aktywności wody o ponad 12%. Dopasowania
przebiegu zgodnego z wyglądem izoterm typu II według klasyfikacji BET dokonano na podsta-
wie krzywej zgodnie z procedurą wygładzania najmniejszych kwadratów ważonych odległością.
W wyniku trwającej 16 h sorpcji liofilizat nie poddany przechowywaniu zwiększył swój ciężar do
0,28 g H
2
O gs/s. W liofilizacie przechowywanym przyrost zawartości wody był o 29% mniejszy.
Zdecydowany wzrost szybkości przyrostu zawartości wody wykazano w czasie dwóch pierw-
szych godzin sorpcji. Liofilizat nie poddany przechowywaniu osiągnął w tym czasie 82% całko-
witego przyrostu zawartości wody, a przechowywany 65%.
Słowa kluczowe:
mleko klaczy, liofilizat, aktywność wody, sorpcja
Wstęp
Mleko klaczy jest surowcem o bardzo dużej aktywności biologicznej (M
ALACARNE
i
IN
.
2002). Aktywność ta wynika z obecności immunoglobulin, lizozymu, laktofereny
i szeregu innych substancji bakteriostatycznych, które ulęgają inaktywacji wraz ze
wzrostem temperatury i czasu jej oddziaływania (G
ALL
i
IN
.
1996,
C
SAPÓ
i
IN
.
1995).
Metodą utrwalenia mleka klaczy pozwalającą w jak największym stopniu zachować
wartość żywieniową i odżywczą jest suszenie sublimacyjne – liofilizacja. Mleko klaczy
jako surowiec nie jest rozpowszechnione w obrocie towarowym i często jest przewożo-
ne na dalekie odległości (M
ARCONI
i P
ANFILI
1998,
K
UCUKCETIN
i
IN
.
2003). Liofiliza-
cja w pełni pozwala na swobodne zagospodarowanie pozyskiwanego mleka, jak rów-
nież na jego dalsze magazynowanie.
2
Cais-Sokolińska D., Danków R., Pikul J., 2009. Właściwości sorpcyjne modelowych liofilizatów mleka klaczy. Nauka
Przyr. Technol. 3, 4, #113.
Jakość i trwałość liofilizatu mleka klaczy jest determinowana przez zawartość wody
i jej aktywność. Istotnym elementem prognozowania warunków przechowywania żyw-
ności jest charakterystyka składu chemicznego oraz ocena przebiegu izotermy sorpcji
pary wodnej (B
ORGES
i C
AL
-V
IDAL
1994,
P
LENZLER
i
IN
.
2008,
N
OWAK
i S
YTA
2008,
F
OSTER
i
IN
.
2005). Zwiększenie zawartości wody w próbkach znajdzie swoje odbicie
w przebiegu izotermy adsorpcji lub desorpcji (M
ATHLOUTHI
i R
OGE
2003). Szybkość
tych reakcji, a tym samym stopień podatności produktu na chłonięcie wilgotności, są
wyznaczone przez kinetykę sorpcji (A
UDU
i
IN
.
1978,
A
BRAMOVIC
i
IN
.
2008).
Celem pracy była ocena właściwości sorpcyjnych liofilizatu mleka klaczy na pod-
stawie przebiegu i kinetyki izotermy sorpcji oraz zakresu zmian aktywności i zawartości
wody w wyniku długotrwałego przechowywania liofilizatu.
Materiał i metody
Materiałem badawczym był liofilizat mleka klaczy wytworzony z mleka świeżego
zamrożonego w komorze sublimacyjnej w temperaturze –50°C, a następnie suszonego
w komorze w temperaturze 30°C i dosuszanego w temperaturze 50°C. Łączny czas
liofilizacji wynosił 36 h. Otrzymany liofilizat w ilości 5 g zapakowano w atmosferze
azotu w saszetki z papieru białego kredowanego powlekanego bezbarwnym polietyle-
nem, typ NCPE-7518. Liofilizaty przechowywano przez 6 miesięcy w 24±1°C i 35-
-40%RH.
W próbkach liofilizatu oznaczono zawartość wody metodą tradycyjną (O
FFICIAL
...
1995). Aktywność wody zmierzono za pomocą aparatu AWC-11 (Poznań) wyposażo-
nego w sondę pojemnościową Rotronic, z hermetyczną stabilizowaną komorą pomiaro-
wą. Pomiaru dokonywano w warunkach osiągniętej równowagi termodynamicznej.
Jako wzorca użyto MgCl
2
· 6H
2
O o wartości a
w
= 0,3303 (w 20°C), a
w
= 0,3273
(w 25°C) i a
w
= 0,3238 (w 30°C). Pomiaru dokonano z dokładnością do ±0,004 (P
O-
LISZKO
i
IN
.
1997).
Izotermy adsorpcji pary wodnej wyznaczono metodą statyczno-eksykatorową.
Czynnikiem higrostatycznym były nasycone roztwory soli najczęściej używane do ce-
chowania sond pomiarowych (S
UKUMAR
i
IN
.
2002). Próbki przechowywano w stałej
wilgotności względnej do 0,99 a
w
przez 2 miesiące. Kinetykę adsorpcji pary wodnej
określono na podstawie zmian ciężaru próbek umieszczonych w środowisku aktywności
wody a
w
= 0,75 i w stałej temperaturze 25°C przez 16 h. Próbki wcześniej dosuszono
w temperaturze 70°C w czasie 24 h (P
OSZYTEK
i L
ENART
2006).
Obliczeń statystycznych dokonano, wykorzystując program Statistica 8.0 firmy
StatSoft, Inc.
Wyniki
Im wyższa była zawartość wody w badanych próbkach liofilizatu mleka klaczy, tym
większa była wartość jej aktywności (rys. 1). Przechowywanie liofilizatu spowodowało
wzrost zawartości wody o ponad 7% i jednocześnie zwiększenie aktywności wody
o ponad 12% (tab. 1). Barierowość opakowania liofilizatu nie ograniczyła przenikania
3
Cais-Sokolińska D., Danków R., Pikul J., 2009. Właściwości sorpcyjne modelowych liofilizatów mleka klaczy. Nauka
Przyr. Technol. 3, 4, #113.
3,90
3,85
3,80
y = 1,46 + 7,59x
r = 0,
9
23
3,75
3,70
przed przech
o
wywaniem
po pr
z
echowywaniu
3,65
3,60
3,55
elipsa p
r
edykcji 95%
3,50
3,45
3,40
0,27
0,28
0,29
0,30
0,31
0,32
Aktywność wody (-)
Rys. 1. Zależność aktywności wody od zawartości wody w liofilizacie mleka klaczy
przed przechowywaniem i po przechowywaniu
Fig. 1. A dependence of water activity on water content in mare milk lyophilizate
before and after storage
Tabela 1. Analiza statystyczna zawartości i aktywności wody (x±sd) w badanych liofilizatach
mleka klaczy zależnie od czasu ich przechowywania, α = 0,05, df = 10
Table 1. Statistical analysis of water content and activity (x±sd) in analysed mare milk lyophili-
zate depending on storage time, α = 0.05, df = 10
Czas przechowywania (miesiące)
Wyszczególnienie
F
Test t
P
0
6
Zawartość wody w 100 g s.m. (g)
3,52±0,08
3,78±0,09
1,206
–4,231
0,002
Aktywność wody (–)
0,273±0,048
0,307±0,004
1,233 –12,508 < 0,001
df – stopnie swobody, sd – odchylenie standardowe, F – wartość testu F, test t – wartość testu Bonferro-
niego, P – poziom istotności.
wilgoci z otoczenia do produktu w celu osiągnięcia stanu równowagi. Wzrost aktywno-
ści wody liofilizatu po 6 miesiącach przechowywania wynikał z większej wilgotności
względnej otoczenia niż równowagowej wilgotności względnej próbki. Wzrost zawarto-
ści wody wolnej może się przyczyniać do istotnego pogorszenia jakości i trwałości
badanych liofilizatów wskutek intensyfikacji reakcji o charakterze fizycznym, bioche-
micznym i mikrobiologicznym.
0,26
4
Cais-Sokolińska D., Danków R., Pikul J., 2009. Właściwości sorpcyjne modelowych liofilizatów mleka klaczy. Nauka
Przyr. Technol. 3, 4, #113.
Wyznaczone izotermy adsorpcji pary wodnej badanych próbek miały niezależnie od
czasu przechowywania liofilizatów przebieg zgodny z wyglądem izoterm typu II we-
dług klasyfikacji BET (rys. 2). Dopasowania dokonano na podstawie krzywej zgodnie
z procedurą wygładzania najmniejszych kwadratów ważonych odległością. Procedura
estymacji nieliniowej zakłada, że wariancja resztowa wokół linii regresji jest taka sama
dla wszystkich wartości zmiennych niezależnych. Otrzymany sigmoidalny kształt krzywej
sorpcji jest charakterystyczny dla produktów białkowych, pomimo że w mleku klaczy
zawartość białka jest znacznie mniejsza niż zawartość laktozy. Jednocześnie nie stwier-
dzono charakterystycznego przegięcia kształtu izotermy odpowiadającego przejściu
z adsorpcji monomolekularnej (a
w
< 0,3) do adsorpcji wielowarstwowej (0,3 < a
w
< 0,65).
30
25
20
15
p
r
zed pr
ze
chowywaniem
10
5
po przechowywaniu
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
Aktywność wody (–)
Rys. 2. Izotermy adsorpcji pary wodnej liofilizatu mleka klaczy przed przechowywa-
niem i po przechowywaniu
Fig. 2. Isotherms of water vapour adsorption of mare milk lyophilizate before and after
storage
W wyniku trwającej 16 h sorpcji liofilizat nie poddany przechowywaniu zwiększył
swój ciężar do 0,28 g H
2
O gs/s (rys. 3). W przypadku liofilizatu poddanego przechowa-
niu przyrost zawartości wody był o 29% mniejszy. Zdecydowany wzrost szybkości
przyrostu zawartości wody wykazano w czasie dwóch pierwszych godzin sorpcji. Liofi-
lizat nie poddany przechowywaniu osiągnął w tym czasie 82% całkowitego przyrostu
zawartości wody, a przechowywany 65%.
5
Cais-Sokolińska D., Danków R., Pikul J., 2009. Właściwości sorpcyjne modelowych liofilizatów mleka klaczy. Nauka
Przyr. Technol. 3, 4, #113.
0,30
0,25
przed p
r
zechow
y
waniem
0,20
0,15
p
o prze
c
howywa
n
iu
0,10
0,05
0,00
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Czas sorpcji (h)
Rys. 3. Kinetyka adsorpcji pary wodnej przez liofilizat mleka klaczy przed przecho-
wywaniem i po przechowywaniu
Fig. 3. Kinetics of water vapour adsorption by mare milk lyophilizate before and after
storage
Dyskusja
Liofilizat mleka klaczy ma złożoną budowę i strukturę, zwłaszcza że głównym
składnikiem suchej substancji jest laktoza. W wyniku adsorpcji wody molekuły laktozy
zyskują ruchliwość, co prowadzi do utworzenia niehigroskopijnej siatki krystalicznej
monohydratu (B
HANDARI
i B
AREYRE
2003). Proces przejścia laktozy z formy amorficz-
nej w krystaliczną jest zauważalny na wykresie sorpcji w postaci charakterystycznej
przerwy. Różna higroskopijność składników liofilizatu prowadzi w trakcie przechowy-
wania do ustalenia się równowagi aktywności wody wskutek przenikania pary wodnej
w produkcie (A
UDU
i
IN
.
1978,
C
HIRIFE
i
IN
.
1982,
K
OWALSKA
i
IN
.
2005).
Wnioski
1. W przedziale aktywności wody 0 < a
w
< 0,9 wykazano istotne różnice przebiegu
izotermy sorpcji liofilizatu przed przechowywaniem i po jego przechowywaniu.
2. Izotermy sorpcji liofilizatu niezależnie od czasu jego przechowywania miały
przebieg zgodny z zapisem izoterm typu II według klasyfikacji BET.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

diabelki.xlx.pl