Protokół opisuje metodę osadzania matchy w białku serwatkowym i karboksymetylochitozanie oraz mąki pszennej poddanej obróbce mikrofalowej w celu uzyskania stabilnego kolorystycznie świeżego makaronu matcha.
Artykuł metodologiczny
Protokół opisuje metodę osadzania matchy w białku serwatkowym i karboksymetylochitozanie oraz mąki pszennej poddanej obróbce mikrofalowej w celu uzyskania stabilnego kolorystycznie świeżego makaronu matcha.
Matcha, jako dodatek do zdrowej żywności, jest szeroko stosowana w tradycyjnych potrawach, takich jak makaron, ciastka i chleb. Istnieje jednak kilka wyzwań, z którymi należy się zmierzyć, jeśli chodzi o jakość żywności zawierającej matchę, z których najważniejszym jest zapobieganie przebarwieniom matchy. W tym badaniu wprowadzamy nowatorskie podejście polegające na włączeniu matchy z białkiem serwatkowym (0,08 g / ml) i karboksymetylochitozanem (0,04 g / ml), któremu towarzyszy obróbka mikrofalowa przy 700 W przez 60 s mąki pszennej w celu uzyskania stabilnego koloru świeżego makaronu matcha. W artykule przedstawiono wszystkie etapy procesu produkcji świeżego makaronu matcha, w tym obróbkę zatapiania matchy, obróbkę mikrofalową mąki pszennej, ugniatanie ciasta, pozostawianie do wyrośnięcia, dzielenie ciasta, rozwałkowanie ciasta i krojenie arkuszy za pomocą prasy do makaronu. Wyniki wykazały 72,13% zmniejszenie przebarwień świeżego makaronu matcha po zatopieniu i obróbce mikrofalowej, w porównaniu z nieprzetworzonym świeżym makaronem matcha. Co więcej, połączony proces nie miał negatywnego wpływu na cechy sensoryczne makaronu matcha, w tym na jego aromat i smak. Dlatego nowatorska metoda zaproponowana w tym badaniu ma znaczny potencjał w zakresie poprawy stabilności koloru świeżego makaronu matcha podczas przygotowania.
Makaron jest podstawą tradycyjnej kuchni opartej na zbożu w Chinach, a około 40% produkcji pszenicy w krajach azjatyckich jest wykorzystywane do przetwarzania makaronu1. Niemniej jednak podstawowy składnik odżywczy mąki pszennej jest niewystarczający do zaspokojenia rosnących potrzeb żywieniowych konsumentów. Dlatego kilku badaczy zdecydowało się zastąpić część mąki pszennej w makaronie alternatywnymi naturalnymi składnikami, takimi jak otręby owsiane2, białko mleka3, słodkie ziemniaki4 i citrus maxima5, w celu poprawy wartości odżywczych i funkcjonalnych makaronu. Matcha jest powszechnie występującym związkiem bioaktywnym o właściwościach przeciwutleniających i przeciwzapalnych, które mogą zmniejszać ryzyko chorób sercowo-naczyniowych i zapobiegać chorobom przewlekłym6. W związku z tym rośnie zainteresowanie badaniem integracji matchy z tradycyjnymi potrawami kulinarnymi, w tym chińskim chlebem gotowanym na parze, ciastem ryżowym, a zwłaszcza świeżym makaronem.
Jednakże, świeży makaron jest podatny na zależne od czasu ciemnienie, co prowadzi do niekorzystnych zmian w wyglądzie produktu, co stanowi poważne wyzwanie dla przechowywania świeżego makaronu7. Powszechnie przyjmuje się, że przebarwienia obserwowane podczas przechowywania świeżego makaronu są spowodowane głównie obecnością oksydazy polifenolowej (PPO)7,8. Dodatkowo wskazano, że rozpuszczalna frakcja białkowa bierze udział w procesie ciemnienia oksydazy niepolifenolowej (non-PPO)9. W ostatnich latach podjęto szeroko zakrojone wysiłki w celu złagodzenia ciemnienia PPO podczas przechowywania. Wcześniejsze badania sugerowały, że inhibitory kwasów i obróbka cieplna stosowana do surowego makaronu mogą skutecznie osiągnąć ten cel poprzez denaturację białek, a w konsekwencji hamowanie aktywności enzymów10,11. Chlorofil jest podatny na zmiany pH, temperatury i ciepła, a żywy zielony odcień makaronu z zielonej herbaty przypisuje się przede wszystkim chlorofilowi10. Oczywiste jest, że istnieją ograniczenia w skutecznym kontrolowaniu koloru makaronu z zielonej herbaty poprzez bezpośrednie dodawanie inhibitorów kwasów i obróbkę cieplną.
Oprócz termicznego przetwarzania mąki pszennej, zachowanie chlorofilu w makaronie matcha jest kluczowym czynnikiem do rozważenia. Zaproponowano kilka metod mających na celu wydłużenie czasu przechowywania chlorofilu i zachowanie jego pigmentu, w tym stosowanie środków alkalizujących, kompleksów miedzi i przechowywanie w niskiej temperaturze12. Niestety, większość procesów wymaga poziomu pH zbliżonego do naturalnego, aby ograniczyć występowanie niekorzystnych reakcji chemicznych. Obawy dotyczące stabilności mogą być potencjalnie złagodzone przez kompleks miedziowy pochodnych chlorofilu, który wykazuje zielony kolor przypominający naturalny chlorofil. Jednak osoby preferują naturalny chlorofil zamiast sztucznych barwników. Techniki mikroenkapsulacji okazały się realnym rozwiązaniem problemu, jakim jest poprawa stabilności związków bioaktywnych poprzez zapewnienie barier przed warunkami środowiskowymi, takimi jak tlen, pH, siła jonowa i temperatura13,14,15. Do tej pory ekstrakt z herbaty, katechiny i chlorofil były stale badane pod kątem ich stabilności i właściwości kontrolowanego uwalniania po osadzeniu w różnych materiałach ściennych14. Jednak włączenie mikrokapsułek do makaronu nie zostało jeszcze zaproponowane15.
W tym badaniu opisaliśmy metodę, która łączy matchę z białkiem serwatkowym i karboksymetylochitozanem oraz mąkę pszenną poddawaną obróbce mikrofalowej w celu uzyskania stabilnego koloru świeżego makaronu matcha. Dodanie do żywności mikrokapsułkowanych związków bioaktywnych ułatwia tworzenie nowych funkcjonalnych produktów spożywczych przy jednoczesnym zachowaniu nieodłącznych cech jakościowych. Przedstawiamy wyniki uzyskane przy użyciu tego protokołu przetwarzania w celu zbadania zmian wartości kolorów makaronu matcha po przechowywaniu. Celem szczegółowym badania było określenie optymalnego podejścia do przygotowania makaronu matcha, który wykazuje się zarówno wyjątkowym kolorem, jak i smakiem.
1. Produkcja zawiesiny osadzonej w matcha
2. Mikrofalowa obróbka mąki pszennej
3. Produkcja makaronu matcha
4. Ocena sensoryczna i analiza właściwości fizycznych
5. Analiza danych
Ten protokół pozwolił na sensoryczną i fizyczną analizę właściwości przetworzonych produktów spożywczych i makaronów zawierających matchę, zaczynając od traktowania matchą i kontynuując przez pośrednie etapy przetwarzania do produktu końcowego. Protokół ten został połączony z zatapianiem i kuchenką mikrofalową w celu wyprodukowania makaronu matcha (Rysunek 3)". Świeży makaron z niekapsułkowaną matchą, z wbudowaną matchą i obróbką mikrofalową oraz bez matchy został oznaczony odpowiednio jako M-Noodles, ME-Noodles i kontrola. Jeśli chodzi o ocenę sensoryczną trzech próbek makaronu, zaobserwowano, że mikrofale i dodawanie materiałów ściennych nie miały zauważalnego negatywnego wpływu na cechy sensoryczne makaronu matcha, w tym na jego aromat i smak (Rysunek 4)". Próbka ME-Noodles wykazała umiarkowany poziom świeżego koloru, podczas gdy jej ugotowany kolor i gładkość były lepsze niż w grupie kontrolnej, a jej smak i jędrność otrzymały najwyższe pochwały.
Grupa kontrolna, grupa świeżych M-makaronów i grupa świeżych makaronów ME została scharakteryzowana za pomocą kolorymetru, określającego bezwzględną wariancję (Δ) między 24 godzinami a początkowymi odczytami przez cały okres przechowywania. Wartości L (czarno-białe), a (zaczerwienienie-zieleń) i b (zażółcenie-niebieskość) do oceny koloru powierzchni każdej próbki zarejestrowano za pomocą chromametru. ΔE* obliczono w następujący sposób:
(ΔE*=
)
Wartości grup gotowanych zostały opisane poprzez obliczenie bezwzględnej różnicy między gotowanym makaronem a świeżym makaronem (Rysunek 5). Całkowita wariancja koloru (ΔE*) świeżego makaronu M-Noodles w ciągu 24 godzin zmniejszyła się, podczas gdy minimalną zmianę koloru stwierdzono w świeżych makaronach ME. Wyniki wykazały, że świeży makaron ME lepiej zachował kolor (ΔE*= 1,98 ± 0,12) niż makaron M-makaron (ΔE*= 6,98 ± 0,21). Podobne zjawisko zaobserwowano w próbkach gotowanych. Jak pokazano w tabeli 1, twardość, sprężystość i żuliwość w grupie ME-Noodles były znacznie wyższe niż w grupie M-Noodles i kontroli, podczas gdy nie było znaczącej różnicy w przyczepności między wszystkimi 3 próbkami. Powyższe wyniki wskazują, że jakość tekstury świeżego makaronu uległa poprawie dzięki dodaniu osadzonej matchy i obróbki mikrofalowej.

Rysunek 1: Schemat ideowy produkcji zawiesiny osadzonej w matcha. Rysunek przedstawia (1) roztwór karboksymetylochitozanu, (2) roztwór białka serwatkowego, (3) zawiesinę matchy i (4) wstępnie uformowaną zawiesinę zatopioną w matcha. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Schemat ideowy produkcji makaronu matcha. (A) Obróbka mikrofalowa mąki pszennej; (B) produkcja makaronu matcha. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Zdjęcie próbek makaronu. (A) Kontrola, świeży makaron bez matchy; B) świeży makaron z niekapsułkowaną matchą; C) świeży makaron z zatopioną matchą i obróbką mikrofalową; (D) gotowany makaron bez matchy; (E) gotowany makaron z niekapsułkowaną matchą; (F) ugotowany makaron z zatopioną matchą i obróbką mikrofalową. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Cechy sensoryczne próbek makaronu. Grupa kontrolna jadła makaron bez matchy, grupa M-Noodles miała makaron z niekapsułkowaną matchą, a grupa ME-Noodles miała makaron z wbudowaną matchą i obróbką mikrofalową. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Aberracja chromatyczna próbek makaronu. (A) Wartość ΔL* próbek makaronu poddanych różnym zabiegom. (B) Wartość Δa* próbek makaronu poddanych różnym zabiegom. C) wartość Δb* próbek makaronu poddanych różnym zabiegom. (D) Wartość ΔE* próbek makaronu poddanych różnym zabiegom. Słupki błędów reprezentują średnią ± SD (n = 6). Alfabet wskazuje na istotną różnicę przy p <0,05 przy użyciu ANOVA. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
| próbka | Twardość/g | Przyczepność/ g | Sprężystość | Żujość/g |
| kontrola | 3179,3 ± 136,5a | 68,22 ± 8,9a | 0,895 ± 0,012a | 2373,12 ± 94,9a |
| Gotowany makaron M-Makaron | 3929,9 ± 154,8mld | 63,39 ± 10,4a | 0,813 ± 0,013mld | 2623.09 ± 89.4a |
| Ugotowany makaron ME | 4763.4 ± 205.8C | 59,23 ± 15,6a | 0,972 ± 0,022c | 3713,30 ± 178,6mld |
Tabela 1: Cechy fizyczne próbek gotowanego makaronu. Wartości reprezentują średnią ± SD (n= 6). Alfabet wskazuje na istotną różnicę przy p <0,05 przy użyciu ANOVA.
W porównaniu z makaronem instant, drobno suszonym makaronem i innymi podobnymi produktami, świeży makaron ma większą zdolność do zachowania swojego oryginalnego smaku i aromatu, co czyni go bardzo obiecującym na rynku. Poprzednie badania wykazały, że zielona herbata może do pewnego stopnia poprawić ogólną jakość świeżego makaronu16. Dlatego włączenie herbaty do systemu produktów mącznych świeżego makaronu ma na celu nadanie priorytetu zarówno wysokiej jakości, jak i korzyściom zdrowotnym, zgodnie ze współczesnym trendem promowania naturalnej i dążenia do ekologicznej i zdrowej diety. Jednak związki takie jak polifenole i pigmenty z herbaty stają się bardziej podatne na utlenianie lub degradację przez mikroorganizmy w środowisku przechowywania świeżego makaronu z dodatkiem herbaty10. Prowadzi to nie tylko do zmniejszenia właściwości odżywczych i prozdrowotnych świeżego makaronu z dodatkiem herbaty, ale także znacząco wpływa na jego atrakcyjność wizualną i inne cechy jakościowe, co może obniżyć akceptację konsumentów. Aby uniknąć wyżej wymienionych problemów spowodowanych dodawaniem herbaty, w niniejszym opracowaniu przedstawiamy metodę stabilizacji koloru i jakości makaronu matcha.
Na jakość świeżego makaronu mają wpływ surowce, technologia przetwarzania i warunki przechowywania. Złożony skład świeżego makaronu może prowadzić do różnych reakcji fizykochemicznych i biochemicznych podczas przechowywania, co skutkuje brązowieniem. Enzymatycznebrązowienie 1,17 i nieenzymatyczne 9,18 może powodować ciemnienie, czyli czarne plamy w kolorze mokrego makaronu, a czynniki fizyczne mogą również wpływać na ich wygląd. Obecnie techniki hamowania enzymatycznego brązowienia makaronu obejmują dodawanie inhibitorów, obróbkę mikrofalową, obróbkę parą przegrzaną, obróbkę ultradźwiękową i inne metody. Ponieważ optymalne pH dla aktywności PPO w pszenicy określono na 6,5, aktywność enzymatyczna PPO może być skutecznie hamowana poprzez dostosowanie warunków pH poprzez dodanie regulatorów kwasowości, takich jak kwas cytrynowy i kwas jabłkowy15. Ponadto obróbka cieplna jest szeroko stosowaną techniką inaktywacji enzymów, zwykle osiąganą poprzez podniesienie temperatury do 50-90 °C19. W przeciwieństwie do makaronu pszennego, makaron matcha zawiera wysokie stężenie chlorofilu. Przetwarzanie makaronu matcha prowadzi do nieuniknionej interakcji między PPO w mące pszennej a chlorofilem, a także do ekspozycji na wodę i tlen. Zaburza to stabilność dwóch niezależnych systemów i ułatwia enzymatyczne brązowienie podczas przetwarzania, co ostatecznie prowadzi do niestabilnego zabarwienia makaronu herbacianego.
Protokół ten przedstawia wysoce wydajne podejście, które wykorzystuje obróbkę cieplną wspomaganą mikrofalami o niskiej intensywności, aby skutecznie złagodzić pogorszenie koloru makaronu matcha, jednocześnie poprawiając retencję pigmentu i pasywację enzymów. Poddana promieniowaniu mikrofalowemu mąka pszenna wykazuje nie tylko efekty nietermiczne, tj. przy braku znacznego wzrostu temperatury, efekt pola elektromagnetycznego mikrofal może wywołać silną odpowiedź biologiczną, eliminując w ten sposób bakterie, zapobiegając rozwojowi pleśni i dezaktywując enzymy - ale także pochłania energię elektromagnetyczną, powodując pewien stopień efektu termicznego, który dezaktywuje PPO20. Ponadto degradacja polifenoli jest nasilana przez długotrwałe gotowanie makaronu. Mikrofalowa obróbka cieplna ciasta i żelatynizacja w rdzeniu makaronu może skutecznie skrócić wymagany czas gotowania 21,22. Takie podejście nie tylko skraca proces gotowania makaronu matcha, ale także poprawia jego mikrostrukturę, sprzyjając w ten sposób zatrzymywaniu polifenoli.
Żywy zielony odcień makaronu matcha przypisuje się przede wszystkim chlorofilowi. Jednak chlorofil jest podatny na zmiany pH, temperatury i reakcji chemicznych10. Oczywiste jest, że bezpośrednie dodawanie inhibitorów kwasów i obróbka cieplna w celu kontroli koloru w makaronie z zielonej herbaty ma pewne ograniczenia. Obecnie technologia ochrony koloru napojów herbacianych obejmuje przeciwutleniacze, preparaty enzymatyczne i jony metali. W technologii jonowej ochrony koloru jony są zwykle łączone z chlorofilem w celu zwiększenia stabilności termicznej chlorofilu23. Kluczową cechą tego protokołu jest to, że zastosowano techniki zatapiania w celu zwiększenia stabilności koloru makaronu matcha. Białka serwatkowe i karboksymetylochitochran, a także inne węglowodany, mają doskonałe właściwości łączenia i wiązania, a także mogą wzmacniać właściwości kompleksów poprzez synergistyczne działanie24. Co więcej, protokół ten pokazuje również, że obróbka mikrofalowa i zatapianie nie mają żadnego szkodliwego wpływu na właściwości fizyczne i cechy sensoryczne makaronu matcha.
Protokół ten można łatwo dostosować do symulacji produkcji innych przetworzonych produktów spożywczych z matchy. Na przykład zawiesiny z matchą są wykorzystywane do produkcji różnych tradycyjnych produktów spożywczych, a także opakowań do pierogów lub chleba gotowanego na parze15,25. Ważnym ograniczeniem tego protokołu jest to, że przygotowanie zawiesiny z matchą wymaga wody jako pożywki. Jeżeli proces produkcji produktu nie wymaga użycia wody, metoda ta może nie być odpowiednia.
Podsumowując, protokół ten przedstawia metodologię produkcji świeżego makaronu matcha o wzmocnionym smaku i spójnym kolorze dzięki wykorzystaniu zatapiania i obróbki mikrofalowej. Co więcej, redukcja przebarwień o ponad 70% wydaje się być silnym progiem, który zapewnia stabilność makaronu matcha. Należy jednak przetestować skalowanie do warunków przemysłowych, aby upewnić się, że produkt ma takie same właściwości jak makaron uzyskany w tym protokole.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie było wspierane przez CARS-tea oraz Projekt Innowacyjny dla Chińskiej Akademii Nauk Rolniczych (CAAS-ASTIP-TRI).
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Karboksymetylochitozan | Kolorymetr Mackin | ||
| 3nh | NH-300 + | ||
| Mikser do ciasta | ACA | AM-CG108 | |
| Zamrażarka | Haier | BCD-252KS | |
| Podgrzewacze mieszadło magnetyczne | Yuhua | DF-101S | |
| Mieszadło magnetyczne | Keezo | KMS-521D | |
| Matcha | Jinhua Feicui | ||
| Kuchenka mikrofalowa | Panasonic | NN-GF351X | |
| NaCl | China National Salt Industry Corporation | ||
| Maszyna do makaronu | Tianxi | JCD-10 | |
| Analizator tekstur | Lotun Science | TA-XT plus | |
| Mąka pszenna | Queen | ||
| Whey białko serwatkowe | Yuanye |
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie