Utjecaj temperature zraka tijekom konvekcijskog sušenja na kemijski sastav dehidriranog voća i povrća

Utjecaj IZVORNI temperature ZNANSTVENI zraka RAD tijekom konvekcijskog sušenja na kemijski sastav dehidriranog voća i povrća Utjecaj temperature zraka tijekom konvekcijskog sušenja na kemijski sastav dehidriranog voća i povrća Ante GALIĆ, Stjepan PLIESTIĆ, Nadica DOBRIČEVIĆ, Sandra VOĆA, Jana ŠIC ŽLABUR, Iva MALETIĆ Sveučilište u Zagrebu, Agronomski fakultet, Svetošimunska cesta 25, 10000 Zagreb, Hrvatska, (e-mail: agalic@agr.hr) Sažetak Analiziran je udio vitamina C, fenolnih spojeva i antioksidativne aktivnosti mrkve, celera i plodova jabuka sorti Granny Smith, Zlatni Delišes i Idared u suhim i svježim uzorcima s ciljem analize utjecaja procesa sušenja na koncentraciju istih. Plodovi namijenjeni za sušenje očišćeni su i rezani na ploške debljine 4 mm. Udio suhe tvari u svježim materijala kretao se od 11,67 % kod Zlatnog Delišesa, od 14,02 i 15,21 % kod Idareda i Granny Smitha, 10,42 % kod mrkve i 9,08 % kod celera. Sušenje je provedeno u konvekcijskom laboratorijskom sušioniku RETSCH TG 1, u tankom nepokretnom sloju, uz temperaturu zraka od 30 C, 45 C do 60 C do konstantne mase. Brzina zraka za sušenje iznosila je 0,8 1,85 m/s, a vrijeme sušenja trajalo je od 3,5 h kod celera sušenog na 60 C do 8 h kod odabranih sorti jabuka sušenih na 60 C. Porast temperature radnog medija (zraka) iako značajno skraćuje vrijeme sušenja, također je utjecao na kemijski sastav uzrokovavši značajno smanjenje količine vitamina C, fenolnih spojeva i antioksidativne aktivnosti. Ključne riječi: kemijski sastav, konvekcijsko sušenje, mrkva, celer, jabuke The influence of air temperature during convective drying on the chemical composition of dried fruits and vegetables Abstract Vitamin C content, phenolic compounds and antioxidant activity of fresh and dried carrots, celery and apple fruits of Granny Smith, Golden Delicious and Idared varieties were analysed in order to determine the impact of the drying process to the chemical composition of final product. The fruits intended for drying were cleaned and cut into slices 4 mm thick. Dry matter of the fresh material ranged from 11.67 % for Golden Delicious to 14.02 and 15.21 % for Idared and Granny Smith, 10.42 % for carrots to 9.08 % for celery. Drying was carried out in convection laboratory dryer RETSCH TG 1, in thin layer, at air temperature of 30 C, 45 C and 60 C. Drying air velocity was 0.8-1.85 m/s and the drying time ranged from 3.5 hours for celery dried at 60 C to 8 hours for all selected varieties of apple fruits dried at 60 C. The increase in temperature working fluid (air) significantly reduced the time of drying, but also affected the chemical composition by decreasing amounts of vitamin C, phenolic compounds and antioxidant activity. Key words: chemical composition, convection drying, carrots, celery, apples Proceedings. 51 st Croatian and 11 th International Symposium on Agriculture. Opatija. Croatia (465-469) Section 10. Agricultural Engineering 465

Ante GALIĆ, Stjepan PLIESTIĆ, Nadica DOBRIČEVIĆ, Sandra VOĆA, Jana ŠIC ŽLABUR, Iva MALETIĆ Uvod Cjelokupan urod voća i povrća se ne plasira na tržište kao svježi proizvod iz različitih razloga, stoga ga je potrebno preraditi kako bi se sačuvao kroz duži vremenski period. Kemijski sastav i senzoričke karakteristike voća i povrća značajne su u zdravoj prehrani, gdje se često spominju kao izvor važnih nutrijenata i stoga je od značajne važnosti da se karakteristike svježeg ploda što bolje očuvanju tijekom prerade. Sušenje predstavlja jedan od najstarijih postupaka konzerviranja poljoprivrednih proizvoda. Jedan od problema koji se javlja pri sušenju voća i povrća je narušavanje njihovih izvornih organoleptička svojstva, mijenjanje strukture tkiva i udjela hranjivih komponenti. Nasuprot tome, sušenje uzrokuje smanjenje koncentracije vode, kao i promjenu osmotskog tlaka koji poraste do te mjere da je hranjenje mikroorganizama otežano, gotovo nemoguće (Dobričević, 1998). Stoga tehnologiju sušenja potrebno je prilagoditi i oblikovati s ciljem što boljeg zadržavanja kvalitete i nutritivnih karakteristika finalnog proizvoda. Prema Dobričević i Pliestić (2006), niža temperatura rezultira svjetlijom bojom tkiva i očuvanjem biološki aktivnih komponenata, ali produžava vrijeme trajanja postupka. Stoga je cilj ovog istraživanja bio promatrati utjecaj različitih temperatura radnog medija (zraka) na kemijski sastav i količinu biološki aktivnih komponenti. Materijal i metode Za istraživanje su odabrani mrkva sorte Napoli, celer sorte Cesar i tri sorte jabuka: Granny Smith i Zlatni delišes koje spadaju među najzastupljenije konzumne sorte, te Idared kao vodeća sorta jabuka koja, prema svojim kemijskim i organoleptičkim svojstvima, spada u kategoriju industrijskih sorti. Prije sušenja provedeno je pranje i čišćenje plodova. Uklanjanje kožice sa mrkve i celera provedeno je ručno pomoću noža dok je kod jabuka sušenje provedeno s kožicom i bez kožice s ciljem utvrđivanja razlika u količini aktivnih komponenti. Plodovi jabuke su strojno po potrebi oguljeni i narezani na ploške debljine 4 mm pri čemu je izvršeno uklanjanje sjemene lože. Uzorci mrkve i celera narezani su ručno na ploške također debljine približno 4 mm, sličnih oblika i veličine. Materijal je gusto poslagan na mrežicu sušnice u elementarnom (tankom) sloju tako da se ploške međusobno ne dodiruju, uz što manji slobodan prostor među njima. Temperatura je regulirana podešavanjem nivoa snage na promjenjivom transformatoru. Konvekcijsko sušenje ploški provedeno je u tri ponavljanja na laboratorijskom sušioniku RETSCH TG 1 pri temperaturama radnog medija (zraka) od 30 C, 45 C i 60 C relativne vlage (φ) 50-60 %. Temperatura radnog medija mjerena je digitalnim termometrom sa sondom (Auriol IAN 91776) a relativna vlaga zraka određena je psihrometrom. Tijekom ispitivanja u svim ponavljanjima brzina radnog medija varirala je u rasponu od 0.80 do 1.85 m/s i mjerena je anemometrom AIRFLOW - Edra Five Digital. Sadržaj vlage uzoraka tijekom eksperimenta određivan je na temelju promjene mase (gravimetrijski). Mjerenje mase obavljano je na digitalnoj vagi Sartorius BP3100S točnosti 0.01g, vađenjem lijesa s uzorcima svakih 15 minuta tijekom sušenja. Sušenje je trajalo do konstantne mase. Početni udio suhe tvari određen je u laboratorijskoj sušnici prema standardnoj etalonskoj metodi sušenjem na temperaturi od 105 C do konstantne mase (AOAC, 1995). Jabuke su sušene na izlaznu prosječnu vlažnost od 12 %, mrkva do 11 % a celer do 10 %. Postupak sušenja uzoraka ponavljan je tri puta za svaku temperaturnu razinu. Temperatura materijala tijekom sušenja mjerena je digitalnim ubodnim termometrom Pocket-DigiTemp-5020-0345. Osušeni uzorci prije usitnjavanja ohlađeni su u hermetički zatvorenim staklenim posudama na sobnoj temperaturi. Usitnjavanje je provedeno mlinom (Mixsy Zepter International). Određivanje ukupne kiselosti, vitamina C, ph vrijednosti, ukupnih fenola, flavonoida, neflavonoida i antioksidacijske aktivnosti provedeno je prema standardnoj AOAC (1995) metodi. Analize su provedene na svježim uzorcima i na proizvedenom prahu a rezultati su prikazani kao udio pojedinih komponenti u suhoj tvari proizvoda. U obradi rezultata primijenjene su osnovne statističke analize uporabom statističkog paketa MS Excel. 466 51 st Croatian and 11 th International Symposium on Agriculture

Utjecaj temperature zraka tijekom konvekcijskog sušenja na kemijski sastav dehidriranog voća i povrća Rezultati i rasprava Tablica 1. Parametri sušenja plodova jabuke, mrkve i celera Vrsta Jabuka (sa i bez kožice) Mrkva Celer Sorta Granny Smith Zlatni delišes Idared Napoli Cesar Temperatura radnog medija ( C) Temperatura materijala ( C) Brzina strujanja radnog medija (v) (m/s) Trajanje sušenja (h) 30 17,0-27,2 1,21-1,79 8,0 45 27,0 32,7 1,41 2,08 6,0 60 28,5 36,7 1,03 1,54 5,0 30 18,4 25,4 1,09 1,85 8,0 45 22,8 32,8 1,08 1,85 6,0 60 29,3 38,7 1,04 1,46 4,0 30 19,7 26,9 1,12 1,61 8,0 45 24,5 31,8 1,21 1,85 6,5 60 28,2 36,9 1,05 1,54 4,0 30 20,7 26,4 0,96 1,64 8,0 45 23,8 32,2 1,01 1,66 5,0 60 27,4 32,6 1,02 1,44 4,0 30 19,1 22,8 0,88 1,21 7,0 45 21,9 27,8 0,80 1,29 4,0 60 26,5 31,7 1,00 1,39 3,5 Tablica 2. Kemijski sastav jabuke, mrkve i celera prije i nakon sušenja ph Ukupna kiselost (%) Topiva suha tvar ( Brix) Ukupna suha tvar (%) Jabuka Mrkva Celer UZORAK Granny Zlatni Smith delišes Idared Napoli Cesar Svježi uzorak bez kožice 3,48 3,63 3,44 6,01 5,93 Svježi uzorak s kožicom 3,49 3,63 3,45 - - Truli uzorak bez kožice 3,49 - - - - Truli uzorak s kožicom 4,14 - - - - Sušeno na 45 C bez kožice 3,37 3,88 3,65 6,06 5,85 Sušeno na 60 C bez kožice 3,57 3,83 3,70 6,11 5,92 Sušeno na 45 C s kožicom 3,55 4,05 3,67 - - Sušeno na 60 C s kožicom 3,59 4,02 3,57 - - Svježi uzorak bez kožice 0,4592 0,2962 0,4361 0,0390 0,1283 Svježi uzorak s kožicom 0,4595 0,2948 0,4366 - - Truli uzorak bez kožice 0,4590 - - - - Truli uzorak s kožicom 0,1971 - - - - Sušeno na 45 C bez kožice 2,4483 1,4343 1,4073 0,1813 0,8087 Sušeno na 60 C bez kožice 1,6958 1,5567 0,6143 0,2020 1,4270 Sušeno na 45 C s kožicom 1,8477 1,1193 1,7637 - - Sušeno na 60 C s kožicom 2,0977 1,4077 1,7823 - - Svježi uzorak bez kožice 13,40 9,92 12,04 7,23 8,90 Svježi uzorak s kožicom 13,43 9,90 12,03 - - Truli uzorak bez kožice 13,43 - - - - Truli uzorak s kožicom 12,67 - - - - Svježi uzorak bez kožice 15,21 11,67 14,02 10,42 9,08 Svježi uzorak s kožicom 15,44 11,89 14,36 - - Truli uzorak bez kožice 15,36 - - - - Truli uzorak s kožicom 15,12 - - - - Sušeno na 30 C bez kožice 86,23 86,93 85,07 86,68 88,73 Sušeno na 45 C bez kožice 86,51 90,29 88,02 81,78 89,36 Sušeno na 60 C bez kožice 86,75 91,36 88,15 81,85 89,69 Sušeno na 30 C s kožicom 84,45 87,06 85,28 - - Sušeno na 45 C s kožicom 88,29 88,39 88,72 - - Sušeno na 60 C s kožicom 93,45 90,24 89,61 - - Section 10. Agricultural Engineering 467

Ante GALIĆ, Stjepan PLIESTIĆ, Nadica DOBRIČEVIĆ, Sandra VOĆA, Jana ŠIC ŽLABUR, Iva MALETIĆ Najniže ph vrijednost izmjerene su kod uzoraka jabuka i kod većine uzoraka nije došlo do značajnijih promjena tijekom sušenja, osim kod sorte Zlatni delišes sušene pri 45 i 60 C s kožicom pri čemu je uočeno povećanje ph vrijednosti od 11.57 %, odnosno 10.74 %. Svježi uzorci mrkve i celera imali su nešto veću ph vrijednost od 6.01 odnosno 5.93 a tijekom sušenja nije došlo do značajnijih promjena. Ukupna kiselost je porasla kod svih sušenih uzoraka. Kod sorte Idared maksimalno povećanje ukupne kiselosti od 4.08 puta zabilježeno je pri sušenju na 60 C s kožicom, kod sorte Zlatni delišes maksimalno povećanje ukupne kiselosti od 5.25 puta zabilježeno je pri sušenju na 60 C bez kožice, dok je kod Granny Smitha maksimalno povećanje ukupne kiselosti od 5.33 puta zabilježeno je pri sušenju na 45 C bez kožice. Kod mrkve je ukupna kiselost nakon sušenja porasla je kod sušenja na 60 C i to za 5.18 puta, dok je najveći porast ukupne kiselosti od 11.12 puta zabilježen kod celera sušenog na 60 C. Količina suhe tvari kod jabuka kretala se između 11.89 % kod sorte Zlatni delišes do 15.44 % kod sorte Idared. Količina suhe tvari svježeg uzorka mrkve iznosila je 10.42 % a celera 9.80 %. Tablica 3. Udio biološki aktivnih komponenti jabuke, mrkve i celera prije i nakon sušenja Vitamin C (mg/10 UK fenoloi Flavonoidi Nelavonoidi AA (MmolTE/ 10 Jabuka Mrkva Celer Granny Smith Zlatni delišes Idared SK BK SK BK SK BK Napoli Cesar SU 60,61 55,40 83,65 83,61 57,10 55,12 80,08 89,49 S30 21,32 18,16 25,22 18,42 21,98 16,36 11,37 9,74 S45 6,62 17,76 6,50 18,15 7,19 19,45 10,16 9,33 S60 10,80 11,59 10,80 9,45 10,75 10,20 10,65 11,41 TU 53,36 - - - - - - - SU 666,04 654,09 531,82 481,71 736,39 706,42 153,78 149,31 S45 487,35 560,60 510,52 445,22 449,74 444,86 60,15 117,39 S60 249,09 512,57 249,09 588,56 306,41 417,28 78,85 138,16 TU 310,83 - - - - - - - SU 414,44 403,98 531,83 481,69 461,89 449,29 100,35 70,59 S45 248,28 314,63 294,73 247,56 254,82 246,37 38,24 60,02 S60 110,91 284,17 110,91 350,82 134,33 219,55 60,87 68,81 TU 193,18 - - - - - - - SU 251,61 250,11 401,11 174,41 274,50 257,13 53,43 78,71 S45 239,07 245,96 215,79 197,66 196,92 193,67 21,91 57,37 S60 138,18 228,41 138,18 237,73 172,08 197,73 17,99 69,35 TU 117,65 - - - - - - - SU 13942,3 13888,8 12825,1 12701,3 14719,8 13714,1 3211,5 11366,2 S45 2391,5 2510,4 2330,3 2315,7 2360,6 2412,5 1704,7 2125,6 S60 2294,6 2365,6 2294,7 2281,8 2391,1 2372,2 1448,4 2095,7 TU 9296,4 - - - - - - - *SU svježi uzorak; S30 sušeno na 30 C; S45 sušeno na 45 C; S60 sušeno na 60 C; TU - truli uzorak; SK s kožicom; BK bez kožice; AA antioksidacijska aktivnost. Najveći udio vitamina C zabilježen je u svježim uzorcima celera (89.49 mg/100 g ST) dok se kod jabuka njegov udio kretao od 55.12 mg/100 g ST kod sorte Idared s kožicom do 83.65 mg/100 g ST kod sorte Zlatni delišes s kožicom. Iz rezultata je vidljivo da je sušenjem na 30 C udio vitamina C smanjen od približno 60 %, dok je njegov gubitak iznosio do 80 % kod uzoraka sušenih na 45 i 60 C. Kod trulog uzorka Granny Smitha također je došlo do smanjenja udjela C vitamina od samo 11.96 % što je značajno manji gubitak u odnosu na sušenje. Analizom ukupnih fenola kod odabranih sorti jabuka vidljivo je smanjenje njihove koncentracije ukupnih za približno 40% (kod materijala sušenih na 45 C) i 70% (kod materijala sušenih na 60 C), dok je kod celera zabilježen najmanji gubitak ukupnih fenola od 8 % pri temperaturi od 60 C do 22% pri 468 51 st Croatian and 11 th International Symposium on Agriculture

Utjecaj temperature zraka tijekom konvekcijskog sušenja na kemijski sastav dehidriranog voća i povrća temperaturi od 45 C. Slični trendovi zabilježeni su kod koncentracije flavonoida i neflavonoida pri čemu su najmanji gubitci zabilježeni kod uzoraka celera. Analizama provedenim na trulim uzorcima jabuka sorte Granny Smith utvrđeno je da je proces truljenja također uzrokovao gubitke biološki aktivnih komponenata gotovo jednakim intenzitetom kao sušenje. Iz rezultata je vidljivo da je antioksidacijska aktivnost nakon sušenja smanjena u odnosu na svježi materijal kod svih uzoraka i to od 54.90 % kod mrkve do 83.76 % kod Idareda. Zaključci Povišenje temperature radnog medija zraka značajno utječe na brzinu sušenja odnosno smanjuje vrijeme sušenja svih odabranih uzoraka. Postupak sušenja odabranih uzoraka nije značajno utjecao na promjenu ph vrijednosti, dok je ukupna kiselost porasla kod svih osušenih uzoraka. Tijekom prerade došlo je do smanjenja količine biološki aktivnih komponenata, pogotovo pri sušenju na temperaturi od 60 C. Unatoč tome pri svim temperaturama sušenja finalni proizvod pokazuje zadovoljavajuća kemijska svojstava. Literatura AOAC (1995): Official methods of analysis (16th ed), Washington. DC:Association of Official Analytical Chemists. Dobričević, N. (1998): Influence of connective drying on the properties of Idared and Božičnica apples. cut into slices, ACS, 63(3): 121-127. Pliestić, S.. Dobričević, N. (2006): Sušenje lista paprene metvice (Mentha piperita) u elementarnom (tankom) sloju, Sjemenarstvo, 23(2): 149-159. sa2016_p1005 Section 10. Agricultural Engineering 469