Wykład 1 – normy jakości żywności

Przez pojęcie jakość towarów -rozumie się zespół ich cech fizycznych, chemicznych i funkcjonalnych, decydujących o ich wartości użytkowej, a w przypadku artykułów spożywczych są to również wartość odżywcza, zdrowotna oraz atrakcyjność sensoryczna.

Wszystkie towary, w tym również artykuły spożywcze, od lat podlegają normalizacji, której celem jest uporządkowanie procesów produkcyjnych, ułatwienie obrotu towarowego, a przede wszystkim zapewnienie odpowiedniego poziomu ich jakości.

Układem odniesienia dla ich jakości są odpowiednie normy, wśród których z punktu widzenia treści merytorycznej, wyróżnia się trzy podstawowe typy:
- normy przedmiotowe lub jakościowe - precyzujące wymagania jakościowe dla poszczególnych produktów, z uwzględnieniem rodzaju opakowania, warunków magazynowania, transportu itp.
- normy czynnościowe lub metodyczne - podające szczegółowe metody wykonywania oznaczeń zawartości odpowiednik składników lub cech jakościowych badanych produktów, a także sposoby pobierania próbek.
- normy znaczeniowe - ustalające jednolite słownictwo, pojęcia, symbole itp.

Normy przedmiotowe lub jakościowe dla produktów spożywczych zawierają następujące elementy składowe:
-przedmiot normy, zastosowanie i dokumenty uzupełniające,
-zasady klasyfikacji, nazwy wynikające z przyjętego podziału,
-wymagania jakościowe, ogólne i szczegółowe,
-terminy mocy obowiązującej lub zalecanej dla danej normy.
Ponadto mogą zawierać: wyjaśnienia określeń użytych w normie, ustalenia dotyczące sposobu pakowania, znakowania i przechowywania, metody sprawdzania jakości produktu, stanowiącego przedmiot normy.
W normach lub jakościowych zwykle uwzględnia się dwie klasy jakościowe surowców, półproduktów lub gotowych wyrobów, w zależności od ich cech jakościowych lub poziomu zawartości poszczególnych składników.

W normach czynnościowych lub metodycznych podaje się zwykle opisy dwóch metod, z wyszczególnieniem metody do szybkich orientacyjnych oznaczeń oraz precyzyjnej metody odwoławczej, której stosowanie jest niezbędne przy wykonywaniu analiz arbitrażowych.

W 1962 roku dwie organizacje międzynarodowe, działające w ramach Organizacji Narodów Zjednoczonych (ONZ), tj. FAO (Organizacja ds. Wyżywienia i Rolnictwa) oraz WHO (Światowa Organizacja Zdrowia)- utworzyły jedną wspólną Komisję FAO/WHO w celu opracowania Światowego Kodeksu Żywnościowego, która zajmuje się różnymi aspektami zdrowotnymi żywności oraz higieną jej produkcji.

Obecnie obowiązująca w Polsce jest Ustawa o normalizacji z 1993 roku, według której całością spraw związanych z normalizacją zajmuje się Polski Komitet Normalizacyjny.

Normy jakościowe obowiązujące w krajach Unii Europejskiej dzielą się na dwa rodzaje: normy poziome (horyzontalne), precyzujące ogólne wymagania określonej grupy towarów, normy pionowe (wertykalne), które dotyczą poszczególnych towarów.

W normach tych zwraca się szczególną uwagę na ochronę interesów konsumenta w zakresie trzech aspektów, tj. zdrowotnym, żywieniowym i ekonomicznym, podczas gdy informacje o składzie chemicznym i wartości odżywczej artykułów spożywczych nie są detalicznie ujmowane, ale producenci towarów są zobowiązani do podawania odpowiednich informacji na etykietach opakowań jednostkowych z artykułami spożywczymi.

Poza ustanawianiem Polskich Norm, według Ustawy o normalizacji z 1993 roku istotna jest rola Polskiego Komitetu Normalizacyjnego w reprezentowaniu interesów Rzeczpospolitej Polskiej w organizacjach międzynarodowych, takich jak:
-Międzynarodowa Organizacja Standaryzacyjna (ISO)- będąca światową federacją instytucji normalizacyjnych z poszczególnych krajów,
-Europejski Komitet Normalizacyjny (CEN)- instytucja opracowująca normy dla członków Unii Europejskiej.

Duże znaczenie mają normy ISO 9000, które dotyczą certyfikacji procesów produkcyjnych. Towary wyprodukowane na liniach technologicznych, mające ww. certyfikaty mogą bez przeszkód znajdować się w obrocie towarowym między krajami Unii Europejskiej.

Wyroby spełniające wymagania jakościowe odpowiednich norm i odznaczające się wysoką jakością i estetyką mogą być oznakowane znakami „Q”, przyznawanymi im okresowo przez Polskie Centrum Badań i Certyfikacji, przy czym znakiem tym są oznakowane wyroby reprezentujące najwyższy poziom w skali ogólnoświatowej.

Błędy w analizie żywności

Błędy analiz chemicznych dzielimy na:
a)przypadkowe (losowe) są nie do przewidzenia. Bywają na ogół niewielkie, nie wpływają na wynik średni. Ich pojawienie tłumaczy się jako skutek oddziaływania tzw. błędów elementarnych, czyli niemożliwych do przewidzenia niedokładności, powstających podczas wykonywania analizy.
b)systematyczne mają charakter stały, wpływają na wynik zawsze w określonym kierunku i mają ściśle określoną przyczynę. Może ona tkwić zarówno w samej metodzie, jak i w niesprawności przyrządu, złej jego obsłudze, czy w niewystarczającej czystości odczynników. Często przyczynę tych błędów udaje się usunąć stosując inny aparat, inne odczynniki, czy wykonując równolegle tzw. ślepą próbę.
c)grube powstają na skutek niedopatrzenia lub niestarannej pracy. Mogą one być także spowodowane złym pobraniem próbki, nieodpowiednim jej przechowywaniem, doborem nieodpowiedniej metody analitycznej lub matematycznym błędem w obliczaniu wyników.

Każdy wynik oznaczenia ilościowego obciążony jest pewnym błędem tzn. wykazuje różnicę między zawartością rzeczywistą otrzymanym wynikiem.

Błędy podzielić można według kilku kryteriów:
-błędy systematyczne-stałe powtarzające się. Takie błędy powodują, że otrzymany wynik zawsze jest dodatni lub ujemny w stosunku do zawartości rzeczywistej. Przyczyny błędu mogą być różne. Ale stosunkowo łatwiej jest te błędy stwierdzić i eliminować lub zmniejszyć.
-błędy przypadkowe-bardzo trudne do wykrycia, powodujące że jeden wynik jest zawyżony, drugi zaniżony. Mogą być spowodowane zmianami warunków otoczenia, zanieczyszczeniem albo wypryśnięciem próbki.
-błąd bezwzględny-określa różnicę między średnim wynikiem oznaczenia, a wartością rzeczywistą (w miligramach lub procentach).
-błąd względny-określa stosunek błędu bezwzględnego do wartości rzeczywistej lub średniej i wyrażony jest w procentach.

Istotny jest również podział na :
-błędy nieokreślone które wynikają często z niemożności skontrolowania czynności lub pomiarów. Niektóre błędy dawniej należały do błędów nieokreślonych, np.pomiar masy czy potencjału, a dzisiaj należą już do błędów określonych.
-błędy określone- dzielą się na:

A. błędy metodyczne które są związane z wybraną metodą postępowania, oznaczania i z chemizmem stosowanej reakcji. Wykonujący analizę nie ma na te błędy wpływu.
B. błędy operacyjne spowodowane są nieprzestrzeganiem przepisu analitycznego, mało staranną pracą, albo chęcią uproszczenia lub przyspieszenia toku analizy. Do najczęstszych błędów operacyjnych należą: nieprawidłowe pobieranie próbki oraz straty w poszczególnych etapach analizy.
C. błędy aparaturowe dzielą się na :
-wewnętrzne związane są albo z błędami konstrukcyjnymi albo wadliwymi wskazaniami aparatury.
-zewnętrzne są związane z oddziaływaniem na aparat czynników zewnętrznych jak temperatura, ciśnienie, wilgoć.

Błędy kontaminacji są związane z możliwością zanieczyszczenia analizowanej próbki w trakcie zarówno pobierania i przygotowania próbki, jak i podczas przeprowadzania oznaczenia. Błędy te mają bardzo istotne, a często decydujące znaczenie w analizie śladów. Należy pamiętać, że dopuszczalna wielkość błędu zależy w decydującej mierze od zawartości oznaczanego składnika. Jeżeli zawartość oznaczanego składnika wynosi kilkadziesiąt procent, to błąd względny może być w granicach 0,2-0,4%.

Wykład 2 – zasady pobierania próbek do analizy

Prawidłowe pobieranie próbki produktu, która ma być przedmiotem badań, jest podstawą uzyskania dobrych wyników i prawidłowości wniosków wyciąganych na tej podstawie. Jest to czynność tak samo ważna, jak wykonywanie analizy. Często jednak badany materiał może być w takim stanie, który uniemożliwia prawidłowe pobranie próbki, np. gdy znajduje się w dużych zbiornikach, hałdach lub jest bardzo niejednorodny. Przy bardzo niejednolitym materiale, jakim są przeważnie środki żywności, trudno podać jeden ściśle określony sposób, który miałby zastosowanie we wszystkich przypadkach i dla wszystkich produktów żywnościowych. Dlatego dla poszczególnych grup środków żywnościowych lub dla niektórych produktów istnieją odrębne przepisy pobierania próbek, ujęte w normy, które należy skrupulatnie przestrzegać.

POBIERANIE ŚREDNIEJ PRÓBY
Próbkę materiału do badania pobiera się z partii towaru, która stanowi określoną ilość danego produktu. Jedna lub więcej partii stanowi tzw. dostawę, to znaczy całą ilość towaru dostarczonego jednorazowo odbiorcy.

Średnia próbka jest to część próbki ogólnej, która składa się z próbek pierwotnych lub jednostkowych.

Próbka pierwotna jest to część materiału nie opakowanego lub część zawartości opakowania jednostkowego pobrana z jednego miejsca, zaś próbka jednostkowa, jest to część zawartości opakowania jednostkowego złożonego, pobrana ze wszystkich próbek pierwotnych.

Próbka średnia i uzyskana z niej następnie próbka laboratoryjna powinny być pobrane w taki sposób, aby ich skład odpowiadał przeciętnemu składowi całej dostawy lub partii towaru. Należy z nimi postępować tak, aby nie ulegały żadnym późniejszym zmianom, co najmniej do ukończenia analizy. Wynika z tego, że próbkę średnią należy pobrać z zachowaniem wszelkich ostrożności, aby pozostały nie zmienione wszystkie właściwości produktu i aby została zachowana zasada proporcjonalności ilości próbki w stosunku do ogólnej ilości produktu.

Jeżeli na próbkę średnią składają się próbki pierwotne i jednostkowe, pobrane z kilku miejsc lub kilku jednostek opakunkowych danej partii towaru, to ilości pobrane muszą być proporcjonalne do ilości produktu, inaczej próbka średnia nie przedstawia przeciętnego składu całej partii produktu. Zasada ta nie może być w żadnym przypadku naruszona. Jedynie w przypadku, gdy pobrana próbka jednostkowa ma służyć do bezpośredniej analizy, wielkość jej w stosunku do ilość towaru w jednostce opakunkowej może być dowolna.

Zależnie od wielkości danej partii towaru pobiera się jedną średnią próbkę lub więcej. Jeżeli partia towaru jest bardzo duża, dzieli się ją na partie mniejsze i z każdej z nich pobiera się d analizy oddzielną średnią próbkę. Towar dzieli się na partie tym mniejsze, im cenniejszy jest produkt i im bardziej jest on niejednorodny. W razie niejednorodności partii towaru należy go posortować i podzielić na tyle partii jednorodnych, ile jest rodzajów towaru, np. w różnych opakowaniach, a następnie pobrać z każdej nowopowstałej partii, średnie próbki.

Z partii towaru pobiera się najpierw próbkę ogólną, na którą składają się próbki pierwotne oraz pośrednie próbki jednostkowe reprezentujące przeciętny materiał z określonej liczby jednostek opakunkowych. Z próbki ogólnej, po zmniejszeniu jej i rozdrobieniu przez odpowiedni podział, wg specjalnych przepisów, wydziela się średnia próba laboratoryjną, z której po dalszym rozdrobnieniu, zmieszaniu i podziale otrzymuje się próbkę laboratoryjną do analizy. Próbkę te dzieli się na dwie części, jedną poddaje się analizie, drugą pozostawia się jako próbę kontrolną. Próbki pierwotne i jednostkowe pobiera się z pewnej określonej liczby dowolnie wybranych jednostek opakunkowych lub miejsc w zbiorniku, hałdzie itp.

Pobieranie próbki należy rozpocząć od ogólnych oględzin całej partii towaru. Zewnętrzne oględziny oraz ewentualne poznanie warunków produkcji i przechowywania towaru pozwolą ocenić, czy produkt jest jednorodny. Ocenę jednorodności partii określa się wzrokowo, biorąc pod uwagę wygląd zewnętrzny, barwę itp. W razie stwierdzenia niejednorodności produktu, próbki należy pobierać bardzo oględnie z możliwie większej liczby miejsc.

Pobieranie próbek powinno odbywać się szybko i sprawnie, w miejscu możliwie zabezpieczonym od przewiewu, kurzu, bezpośredniego działania promieni słonecznych, deszczu itp. Należy unikać świadomego wyboru produktu gorszego lub lepszego, wystrzegać się pobierania produktu z warstw leżących bezpośrednio pod powierzchnią lub z powierzchni.

Próbki płynów należy pobierać po dokładnym wymieszaniu, najlepiej w „ruchu” podczas przelewania. Jeżeli przelewanie cieczy ma charakter ciągły i odbywa się w rurociągu, wtedy w celu pobierania próbek umieszcza się na rurze kurek, z którego pewna ilość płynu wycieka przez cały czas przetaczania. Płyn tak pobrany stanowi próbkę ogólną. Jeżeli brak jest takiego urządzenia , wówczas próbki należy pobrać z przepływającej cieczy, w różnych odstępach czasu i w jednakowych ilościach. W tym przypadku są to próbki pierwotne.

Do pobrania próbek produktów półstałych używa się świdra rynienkowatego, do mleka zagęszczonego lub śmietany – odpowiednich miarek. Jeśli produkt znajduje się w małych naczyńkach np. puszkach, do analizy bierze się zawartość puszki.

Próbki produktów sypkich tj. kasze, mąki lub proszek mleczny, pobiera się specjalną sondą lub rurą zagłębników, która wbija się do worka, do produktu w beczce lub w hałdę z badanym produktem obraca się dookoła osi pionowej i ostrożnie wyciąga. W ten sposób w całej długości rury pozostaje część produktu ułożona w takim porządku, w jakim leży w worku, beczce czy hałdzie. Próbki pobiera się z kilku miejsc jednostki opakunkowej lub hałdy.

Przy produktach sypkich i ciekłych bardziej wskazane jest pobieranie większej liczby próbek pierwotnych i jednostkowych o mniejszym ciężarze z różnych miejsc partii, niż mniejszej liczby próbek o większym ciężarze.

Próbka powinna być pobierana ze wszystkich warstw, z boków i środka opakowania.

Średnią próbkę laboratoryjną z materiałów w kawałkach lub sypkich zestawia się w ten sposób, że wszystkie próbki pierwotne i jednostkowe zsypują się w jedną próbkę ogólną , po jej dokładnym wymieszaniu układa się na stole w kształcie niskiego prostopadłościanu, o kwadratowej podstawie i dzieli się na cztery części po przekątnych : dwie z nich przeciwległe- odrzuca się, z pozostałych tworzy się podobny do poprzedniego prostopadłościan, dzieli się tak jak poprzednio itd. Aż do uzyskania średniej próbki o ciężarze potrzebny do analizy.

Ciężar średniej próbki zależy od celu, do którego się ją pobiera. jeżeli ma być przeprowadzona analiza całkowita, ilość produktu musi być dostatecznie duża, jeżeli ma być przeprowadzone tylko jedno oznaczenie, ilość powinna być mniejsza, lecz wystarczająca do przeprowadzenia oznaczenia i do jego ewentualnego powtórzenia. Na ogół próbki powinny być tym większe, im produkt jest bardziej niejednorodny, im mniejsza jest zawartość oznaczonego składnika, im trudniejsze jest pobieranie próbek, im większa jest dostawa produktu itp.

Liczba pobieranych próbek jednostkowych lub pierwotnych zależy od liczby opakowań. W większych i jednorodnych partiach towaru liczba jednostek opakunkowych, z których mają być pobrane próbki jest odpowiednio mniejsza. Jeżeli partia towaru jest nieduża (kilka beczek lub worków), próbki pobiera się z każdej jednostki opakunkowej; jeżeli partia jest duża-tylko z pewnej części jednostek opakunkowych.

W razie stwierdzenie niejednorodności, próbki pobiera się z dwu lub trzykrotnie większej liczby miejsc, lub jednostek opakunkowych. Jeżeli partia towaru zawiera produkty o wyraźnie różnej jakości lub różnie znakowane, próbki należy pobrać i wykonać analizę oddzielnie dla każdego rodzaju produktu. Jeżeli w partii towaru znajdują się miejsca uszkodzone (opakowania), próbkę należy pobrać z każdego takiego miejsca i wykonać analizę oddzielnie.

Dla poszczególnych i znormalizowanych produktów istnieją specjalne przepisy, określające liczbę próbek, jaką należy pobrać w stosunku do liczby jednostek opakunkowych jednej partii towaru.

ZNAKOWANIE I PAKOWANIE PRÓBEK
Pobrane próbki należy w odpowiedni i trwały sposób opakować i oznakować. Opakowaniem próbek, w zależności od produktu może być butelka z doszlifowanym korkiem, słoik, puszka metalowa lub wykonana z innego materiału, hermetycznie zamykana. Gdy w produkcie, z wyjątkiem produktów suchych, mają być oznaczone metale, nie należy używać opakowań metalowych. Najlepsze w tym wypadku są opakowania ze szkła i porcelany, ewentualnie z mas plastycznych. Niedopuszczalne są opakowania papierowe, kartony itp. Ze względu na możliwość wpływu na próbkę czynników zewnętrznych, jak wilgoć powietrza oraz powstające w produkcie zmian fizycznych, chemicznych, biochemicznych lub bakteriologicznych. Najtrudniej jest uchronić próbkę od zmian wilgotności, na co specjalnie należy zwrócić uwagę.

Na etykiecie powinno się zaznaczyć w sposób trwały następujące dane: nr partii lub próbki towaru, nazwę produktu, nazwę zakładu produkcyjnego, datę wyrobu, datę pobrania i ilość próbki, środek konserwujący ( jeśli próbka została zakonserwowana) i jego ilość, nazwisko pobierającego próbkę. Jeżeli próbka była wykorzystywana do badań mikrobiologicznych lub biochemicznych, należy także podać temperaturę produktu w chwili jej pobrania.

Jeżeli badanie produktu ma charakter urzędowy i jest wykonywane przez inny zakład badawczy, należy w zasadzie pobrać dwie próbki i jedną z nich opieczętowaną pieczęcią zlecającego pobrania próbki, pozostawić u właściciela partii towaru.

PRZECHOWYWANIE I KONSERWOWANIE PRÓBEK
Próbki dostarczone do laboratorium należy w zasadzie badać bezzwłocznie zwłaszcza jeżeli są to produkty szybko psujące się. Jeżeli jednak zachodzi konieczność późniejszego wykonania analizy, próbki należy przechowywać w temp. 0 – 2 °C. Jeżeli w próbkach ma być oznaczona zawartość wody, to badanie należy wykonać możliwie szybko. W czasie przechowywania i wykonywania analizy skład chemiczny próbki może ulec zmianie.

Powszechnie stosuje się następujące środki do konserwowania próbek produktów spożywczych:
1. CHLOREK RTĘCIOWY (sublimat), HgCl₂, bywa stosowany w postaci proszku lub roztworu. Jest to środek silnie trujący, a ponieważ jest bezbarwny, stosuje się go łącznie z jakimś barwnikiem, zwykle z czerwienią Kongo lub błękitem metylowym, nadaje się do konserwowania próbek mleka i innych produktów płynnych. Jest on doskonałym środkiem konserwującym, utrzymuje produkt przez cały czas dłuższy w czasie świeżym.
2. WODA UTLENIONA H₂O₂ w ilości 0.1 do 4% nadaje się do konserwowania produktu tylko w ciągu kilku dni, gdyż w stosunkowo krótkim czasie ulega rozkładowi.
3. DWUCHROMIAN POTASOWY K₂CL₂O₇ stosuje się w postaci proszku, tabletek lub roztworów, do konserwowania próbek mleka. Ilości zalecane przez różnych autorów są różne; wahają się w granicach 0.5 do 2 g/ l mleka.
4. FORMALINA ( 40% wodny roztwór aldehydu mrówkowego), HCHO, ma duże zastosowanie jako środek konserwujący, szczególnie do konserwowania próbek produktów bezbiałkowych jak: soków owocowych, przecierów itp. Stosuje się ją w ilości około 0,1 %. Jest bezbarwna o ile więc zachodzi taka potrzeba, stosuje się ją łącznie z jakimś barwnikiem, np. fuksyną.

PRZYGOTOWANIE PRÓBEK DO ANALIZY
Próbka pozostawiona przez pewien czas w spokoju może stać się niejednorodna. Jednym więc z nieodzownych warunków dokładnego wykonania analizy, jest odpowiednie przygotowanie próbki.

Produkty świeże, płynne lub sypkie można łatwo zmieszać, natomiast pewne trudności mogą zaistnieć, jeśli są to próbki produktów łatwo rozwarstwiających się. W każdym razie przed przystąpieniem do analizy, próbkę należy ujednolicić przez zmieszanie, zemulgowanie, zmielenie itp.

Produkty stałe, przede wszystkim twarde, muszą być dokładnie zmielone lub roztarte. Powoduję to zwiększenie powierzchni kontaktowej substancji z odczynnikiem i ułatwia np. rozpuszczanie się.

Im substancja rozpuszcza się trudniej, im jest mniej jednorodna, tym bardziej należy ją rozdrobnić. Należy mieć przy tym na uwadze fakt, że produkt w tym stanie bardzo szybko wysycha lub chłonie wilgoć, utlenia się itp., co może mieć duży wpływ na wynik analizy; należy więc ustalić odpowiedni sposób postępowania i przedsięwziąć środki ostrożności.

Do analizy przeznacza się tylko połowę próbki laboratoryjnej, a w każdym razie należy pozostawić z niej tyle, aby można było oznaczenie powtórzyć. Po wykonaniu analizy próbkę należy jeszcze przez pewien okres przechowywać, aby, gdy zajdzie potrzeba, można było oznaczenie powtórzyć lub skontrolować poprzednie wyniki.

Wykład 3 - Analiza sensoryczna i ocena organoleptyczna żywności

Ocena organoleptyczna - to jakość produktów spożywczych oceniana za pomocą zmysłów wzroku, węchu, dotyku i smaku.
Indywidualnie przeprowadzona ocena organoleptyczna, nie jest powtarzalna, gdyż zależy od wrażliwości oceniającego, jego stanu fizjologicznego i psychicznego oraz warunków, w jakich ocena jest przeprowadzana.

Analiza sensoryczna — to nauka o pomiarze i ocenie cech jakościowych produktu określanego za pomocą jednego lub kilku zmysłów, stosowanych jako aparat pomiarowy przy zachowaniu odpowiednich warunków oraz wymagań dotyczących przeprowadzających ją osób oraz użyciu metod odpowiednich do zadania stawianego ocenie.

Specyfika analizy sensorycznej jako jednego z podstawowych działów analizy żywności polega na tym, że przedmiotem pomiaru nie są w niej cechy chemiczne, fizyczne czy biologiczne produktu, ale reakcja na nie zmysłów człowieka.

Wykorzystanie zmysłów człowieka jako aparatu analitycznego wymaga podstawowej znajomości zasad jego funkcjonowania, istotnych z punktu widzenia stosowanej metodyki i procedury laboratoryjnej, jak również statystycznego opracowania uzyskanych wyników.

Cechy sensoryczne żywności — wygląd, zapach, tekstura i smakowitość w decydującym stopniu wpływają na jej wybór, akceptację i spożycie.

Unikalność aparatu zmysłowego polega na:
-pomiarze wrażenia (reakcji psychofizycznej człowieka na określone bodźce), a nie samych bodźców (fizycznych i chemicznych), jak to ma miejsce w analizie instrumentalnej,
-zdolności do integracji, oczyszczania i wzmacniania wrażeń jednostkowych, podczas gdy większość metod instrumentalnych działa analizując oddzielnie poszczególne składniki jakości produktu,
-wszechstronności i elastyczności w identyfikacji ogromnej liczby różnych wrażeń,
-wysokiej czułości w rejestrowaniu wrażeń wywołanych bardzo słabymi bodźcami, nawet o stężeniach rzędu 10~12 g.

Znaczenie analizy sensorycznej w ocenie jakości towarów
Metody sensoryczne są stale rozwijane i doskonalone. Dąży się do opracowania standardowych procedur oceny, dających wyniki charakteryzujące się wysoką precyzją i odtwarzalnością.
Osiągnąć to można przez stosowanie ujednoliconych wymagań, stawianych wobec osób przeprowadzających oceny sensoryczne, a także w odniesieniu do pomieszczeń i warunków zewnętrznych, towarzyszących przeprowadzaniu oceny oraz stosowanym metodom.

Wszystkie te wymagania ujmują normy PN-ISO, dotyczące analizy sensorycznej, można określić jako dyscyplinę naukową zajmującą się oceną jakości, dokonywaną przez zespół oceniający o sprawdzonej, wysokiej wrażliwości sensorycznej, za pomocą zmysłów wzroku, węchu, smaku, słuchu i czucia, z zastosowaniem metod odpowiednich dla danego zadania oraz zachowaniem określonych warunków zewnętrznych, które to czynniki zapewniają precyzję, powtarzalność i odtwarzalność jej wyników.

Najogólniej biorąc, w sensorycznych ocenach jakości wyróżnić można następujące zadania (Baryłko-Pikielna 1975):
1. scharakteryzowanie zmienności cech sensorycznych, spowodowanej zmiennością surowca lub modyfikacją procesu technologicznego;
2. badanie stabilności procesu technologicznego, ocena próbek pochodzących z różnych partii produkcyjnych;
3.upewnienie się, czy jakość sensoryczną danego wyrobu można wyrazić za pomocą jednego wskaźnika jakości, czy też powinna ona być wyrażona za pomocą szeregu cech jakościowych, a także ustalenie wyróżników krytycznych;
4. ustalenie sensorycznych standardów jakościowych zarówno surowców, jak i gotowych wyrobów;
5. zakwalifikowanie wyrobu do określonej klasy jakościowej;
6. badanie zależności między pomiarami instrumentalnymi a oceną sensoryczną;
7. pomoc w opracowywaniu nowych wyrobów.

Fizjologiczne i psychologiczne podstawy analizy sensorycznej
Rolę aparatury pomiarowej w analizie sensorycznej spełniają zmysły człowieka.

Układ nerwowy dzielimy na ośrodkowy i obwodowy. Układ ośrodkowy składa się z mózgowia (mózg, pień mózgu i móżdżek) i rdzenia kręgowego. Układ obwodowy to nerwy odchodzące od układu ośrodkowego, utrzymujące dwustronną łączność między nim a receptorami i efektorami. Nerwy niosące informację do receptorów do układu ośrodkowego nazywamy aferentnymi (dośrodkowymi), te zaś, które przekazują informację z układu ośrodkowego do efektorów, noszą nazwę eferentnych (odśrodkowych).

Najniższy poziom układu obwodowego stanowią receptory. Są to wyspecjalizowane zakończenia nerwowe lub komórki nerwowe, łączące się z tymi zakończeniami, zdolne do odbierania bodźców i przekazywania informacji o ich jakości w formie zakodowanej (impulsy nerwowe o określonej częstotliwości) do ośrodkowego układu nerwowego. W zależności od tego, czy receptory odbierają bodźce spoza organizmu, czy też z samego organizmu, mówimy o ekstero- i interoreceptorach, czyli o receptorach zewnętrznych i wewnętrznych. Pod względem rodzaju odbieranej energii dzielą się one na: mechanoreceptory (słuch, czucie powierzchniowe i głębokie), chemoreceptory (smak, węch), termoreceptory (czucie ciepła, zimna) i fotoreceptory (wzrok).

System ośrodków i dróg nerwowych, w obrębie których dokonuje się analiza bodźców zmysłowych, nosi nazwę analizatora. Mówimy o analizatorze węchowym, wzrokowym, słuchowym, itd.

Jednym z ważniejszych zmysłów, uczestniczących praktycznie we wszystkich ocenach sensorycznych , jest zmysł wzroku. Spośród wielu wad widzenia, którymi może być dotknięty człowiek, najważniejsze i najbardziej ograniczające możliwości dokonywania ocen sensorycznych są wady widzenia barwnego.

Zmysły czucia powierzchniowego i czucia głębokiego wykorzystywane są przede wszystkim przy ocenie cech produktów przemysłowych, np. chwytu tkanin, chwytu skór, ocenie gęstości okrywy włosowej skór futerkowych, zaś w badaniu produktów spożywczych głównie w ocenie tekstury. Tekstura jest sensorycznie odczuwaną strukturą produktów spożywczych i sposobem, w jaki struktura ta reaguje na siły na nią działające. Odbierana jest przez zmysły czucia powierzchniowego i czucia głębokiego, a przy niektórych produktach również przez zmysł słuchu (chrupkość). Tekstura odczuwana jest najsilniej w produktach o słabo wyrażonym smaku, takich jak np. pieczywo czy sałata, i w produktach chrupkich – np. płatki kukurydziane, jabłka, rzodkiewka. Najbardziej cenione przez konsumentów są: jędrność, kruchość, chrupkość i soczystość.

Zmysł słuchu nie pełni w ocenach sensorycznych tak ważnej roli jak zmysł węchu i smaku, jednak nie można pominąć wrażeń doznawanych przy rozgryzaniu takich produktów, jak płatki kukurydziane, różne wyroby piekarskie, herbatniki, krakersy, ogórki, jabłka, marchewka, sałata itp. Wrażenia dźwiękowe wykazują współzależność z takimi cechami tekstury, jak kruchość, łamliwość, chrupkość, jędrność czy twardość, i stąd są one oceniane łącznie z nimi.

Zmysł węchu ma zasadnicze znaczenie w ocenie sensorycznej produktów spożywczych. Zapach określa się jako wrażenie odbierane przez zmysł powonienia przy wąchaniu substancji lotnych lub jako zdolność niektórych z nich do pobudzania zmysłu węch

Zmysł smaku łącznie ze zmysłem węchu ma przy dokonywaniu oceny jakości produktów spożywczych podstawowe znaczenie, zwłaszcza w ocenie smakowitości, tj. wrażeń smakowo-zapachowych. Jednak pojęcia smaku nie należy utożsamiać z pojęciem smakowitości, które jest pojęciem szerszym, obejmującym kompleksowe wrażenia, będące efektem pobudzenia zmysłów smaku i węchu, a także czucia (przy badaniu tekstury).
Smak można zdefiniować jako wrażenie odbierane przez zmysł smaku pod wpływem określonych rozpuszczalnych substancji smakowych lub jako zdolność związków chemicznych i ich mieszanin do pobudzenia zmysłu smaku. Bodźcami wywołującymi wrażenia smakowe są zatem substancje chemiczne i ich mieszaniny w roztworach płynów. Stąd znaczna rola śliny jako rozpuszczalnika wielu substancji smakowych.

Receptorami odbierającymi bodźce smakowe są brodawki umieszczone na języku. Zawierają one kubki smakowe: liściaste, zawierające pojedyncze kubki; grzybiaste, zawierające po 8 – 10 kubków oraz okolone, do 100 kubków. W każdym kubku znajduje się 5 – 20 komórek smakowych, do których dochodzą zakończenia neuronów.

Wykład 4 – Czynniki warunkujące poprawność ocen sensorycznych

Selekcja i szkolenie zespołu oceniającego
Nabór kandydatów może być wewnętrzny, zewnętrzny lub mieszany.

Wewnętrznego naboru dokonuje dział kadr spośród własnych pracowników firmy. Pracownik w momencie przyjmowania go do pracy powinien być poinformowany o możliwości uczestniczenia w pracach zespołu ocen sensorycznych.
Zaletami naboru wewnętrznego są: stabilność zespołu oceniającego i dostępność oceniających; firma nie jest obciążona dodatkowymi płacami za uczestnictwo w sesjach ocen; wyniki oceny nie przedostają się na zewnątrz firmy, co jest szczególnie istotne przyprowadzeniu prac badawczych nad nowymi produktami.
Wady to m.in.: odrywanie pracowników od ich pracy, co może prowadzić – szczególnie w przypadku małych przedsiębiorstw – do zakłóceń rytmiczności pracy całej firmy; liczba kandydatów jest ograniczona; przez znajomość i przyzwyczajenie do produkowanych wyrobów kandydaci nie są bezstronni.

Naboru zewnętrznego dokonuje się poprzez: ogłoszenia w prasie lokalnej lub w specjalistycznych publikacjach; zgłoszenia przez instytucje przeprowadzające badania ankietowe; własne wykazy konsumentów uzyskane w wyniku przeprowadzonych kampanii reklamowych lub uzyskane z działu reklamacji; zgłaszanie kandydatów przez osobiste kontakty i znajomości.

Trzecia możliwością jest stworzenie zespołu oceniającego mieszanego, pochodzącego zarówno z naboru wewnętrznego, jak i zewnętrznego.

Wstępna selekcja kandydatów do zespołu wybranych oceniających obejmuje testy określające wrażliwość sensoryczną oraz zdolność do opisywania i przekazywania percepcji sensorycznych, co pozwala ocenić stopień przydatności kandydata w uczestniczeniu w sesjach ocen opisowych jakościowych i ilościowych.

Po wstępnej selekcji następnym etapem jest szkolenie osób zakwalifikowanych.

Po szkoleniu ogólnym można przystąpić do szkolenia kierunkowego, dostosowanego do profilu produkcji firmy. W trakcie tego etapu należy używać próbek własnych produktów oraz produktów reprezentatywnych dla całego zakresu zmienności występującej na rynku, ze szczególnym zwróceniem uwagi na produkty głównych konkurentów.

Podsumowując przedstawiony wyżej proces szkolenia, przypomnijmy poszczególne etapy:
1) nabór i wstępna selekcja kandydatów na zwykłych oceniających;
2) wstępne szkolenie zwykłych oceniających;
3) selekcja i dobór zwykłych oceniających do ocen określonymi metodami (takich oceniających nazywamy wybranymi oceniającymi);
4) dalsze szkolenie wybranych oceniających w celu osiągnięcia wiedzy i doświadczenia oceniających ekspertów oraz wyspecjalizowanych oceniających ekspertów.

Wpływ psychofizycznych i psychologicznych czynników na wyniki analizy sensorycznej
W definicji analizy sensorycznej wymienia się 4 zasadnicze elementy: ludzi, zmysły, metody i warunki. Instrumentem pomiarowym są zmysły osób biorących udział w ocenach, ale nie można rozpatrywać zmysłów człowieka jakby to było coś oddzielnego, jakaś aparatura pomiarowa funkcjonująca niezależnie i samodzielnie.

Osoba prowadząca oceny sensoryczne nie może ograniczyć swoich wymagań tylko do wysokiej sprawności zmysłów. Musi przede wszystkim mieć świadomość wpływu różnych czynników psychofizycznych i psychologicznych. Prowadzący oceny powinien poznać te czynniki oraz sposoby unikania skutków ich oddziaływania, wypaczającego wyniki ocen sensorycznych.

Zjawisko maskowania powoduje spadek intensywności w postrzeganiu jednego bodźca (A) przez wpływ jednoczesnego działania drugiego (B). Mieszanina A i B ma mniejszą intensywność cechy A, niż bodziec A postrzegany oddzielnie. Np. intensywność smaku kwaśnego roztworów kwasu cytrynowego maleje po zmieszaniu z roztworem sacharozy.

Błąd oczekiwania polega na formułowaniu opinii o przedstawionym do oceny obiekcie jeszcze przed samą oceną.
Eliminowanie źródła błędu polega na: kodowaniu próbek; podawaniu ich do oceny w losowej kolejności; unikaniu informacji o pochodzeniu próbek, w szczególności dotyczy to nazwy lub marki firmy; unikaniu informacji o sposobie przygotowania próbek (czynność ta nie może odbywać się w pomieszczeniach, których prowadzona jest ocena); niedopuszczaniu do kontaktu z opakowaniem (sam kształt opakowania czy barwa szkła butelki mogą powodować pewne asocjacje); ograniczeniu się do sformułowania zadania stawianego oceniającemu, bez zbędnych komentarzy, które mogłyby być źródłem informacji o badanych obiektach.

Błąd przyzwyczajenia wynika z pewnej inercji oraz z tendencji do udzielania tej samej odpowiedzi w sytuacji stopniowego wzrostu lub spadku intensywności wrażeni, a także wtedy, gdy ocena dotyczy codziennej oceny jakości tego samego produktu przy użyciu tych samych metod. Najczęściej spotykamy się z taką sytuacją podczas rutynowej kontroli stabilności procesu produkcyjnego. Przeciwdziałanie polega na prezentacji oceniającym różnych produktów oraz na różnych metodach oceny.

Błąd logiczny powstaje wówczas, gdy przy percepcji pewnej cechy ocenianego produktu dochodzi, przez asocjację, do wyobrażenia innej cechy tego produktu. Np. piwa ciemne maja bardziej bogaty smak i zapach niż piwa jasne. Percepcja wzrokowa barwy piwa ciemnego wywołuje przez asocjację wyobrażenie bardziej pełnego i bogatego smaku i zapachu, i choć oceniana próbka może mieć te właśnie cechy nie w pełni ukształtowane, to jednak oceniający może przypisać im oceny wyższe, niż na to zasługują. Przeciwdziałanie powstaniu błędu logicznego polega na eliminowaniu cech sensorycznych nie będących przedmiotem oceny, np. jeśli przedmiotem oceny jest smak, zapach lub smakowitość, należy stosować światło o odpowiedniej barwie dla zamaskowania różnic barwy próbek.

Efekt halo występuje, gdy ocenie poddaje się więcej niż jedną cechę produktu. Obserwuje się wtedy wpływ nadanej jej oceny na pozostałe oceniane cechy. Efekt halo jest najbardziej wyraźny w ocenach konsumenckich, ale może wystąpić także w ocenach laboratoryjnych, i to nawet wtedy, gdy ocena prowadzona jest przez dobrze wyszkolony i doświadczony zespół. Zapobieganie temu efektowi polega przede wszystkim na ocenia poszczególnych cech badanych obiektów na różnych sesjach.

Efekt kontrastu polega na zaniżaniu lub zawyżaniu oceny danej próbki pod wpływem jakości próbki poprzedzającej. Jeśli jakość próbki poprzedzającej była wyraźnie zła, to próbka następna o średniej jakości może zostać oceniona jako bardzo dobra, jeśli jakość próbki poprzedzającej była bardzo dobra, to ocena próbki następnej o średniej jakości może być oceniona jako zła. Zapobiec temu można poprzez czynienie dłuższych przerw między ocenami poszczególnych próbek, a osłabienie negatywnych skutków można osiągnąć podając oceniającym próbki w kolejności losowej lub wyznaczonej przez permutacje losowe.

Efekt grupy występuje przy ocenie próbki dobrej lub bardzo dobrej jakości w zestawie próbek przeciętnej lub złej jakości. Próbka dobra jest wówczas oceniana wyraźnie niżej, niż wówczas, gdy jej ocena jest dokonywana oddzielnie, pojedynczo. Efektu grupy można uniknąć przez wstępne pogrupowanie próbek na dwa bardziej wyrównane zestawy o lepszej i gorszej jakości.

Błąd tendencji centralnej polega na unikaniu ocen skrajnych i wykorzystywaniu środkowej części skali, np. skala 9-stopniowa w rzeczywistości jest skalą 7-stopniową, a 7-stopniowa jest 5-stopniową. Błąd tendencji centralnej można obserwować w ocenie 5-punktowej: oceny zła i niedostateczna używane są bardzo rzadko. Również ocena bardzo dobra nadawana jest rzadko. Najczęściej używanymi stopniami są dobry i dostateczny. Skala sprowadzona jest do dwu lub trzech stopni. Rozrzut ocen jest niewielki, co pozornie świadczy o dużej zgodności oceniających, a w rzeczywistości prowadzi do braku statystycznie istotnych różnic, choć próbki różnią się między sobą, czasem nawet dość wyraźnie. Wielu autorów w pracach poruszających problem występowania błędu tendencji centralnej uważa, iż optymalna pod względem liczby stopni jest skala 7-stopniowa, a najlepszym sposobem jej zachowania jest rozszerzenie skali do dziewięciu stopni.

Wpływ sugestii to wpływ opinii osób zajmujących w grupie uprzywilejowaną pozycję na opinię innych oceniających. Dotyczy to przede wszystkim osób na kierowniczych stanowiskach, np. przełożonych biorących udział w ocenie. Mogą to być także osoby ogólnie lubiane lub takie, z których opinią z różnych względów liczy się cała grupa. Ogólnie dotyczy to liderów grupy, przy czym nie ma znaczenia, czy członkowie grupy mają świadomość istnienia takich osób, czy też nie. Opinia może być przekazana werbalnie, ale najczęściej są to podświadomie dobierane gesty, ruchy głowy, wyraz twarzy. W związku z tym w ocenach nie powinni brać udziału przełożeni, a oceniający powinni pracować w specjalnych boksach.

Wpływ motywacji jest niesłychanie istotny, ale często niedoceniany, a jeśli już, to sprowadza się do wynagrodzenia oceniających drobnymi sumami, co oczywiście jest czynnikiem sprzyjający, ale nie jedynym. Prowadzący ocenę powinien zadbać o dobrą atmosferę, zapewniającą oceniającym poczucie komfortu psychicznego. Oceniający powinni mieć świadomość, że ich praca ma duże znaczenie i jest niezbędna dla dobra i rozwoju firmy, jej pozycji na rynku, jakości wytwarzanych produktów. Poza tym oceniający muszą być informowani o wynikach oceny, powinni mieć możność porównania swoich wyników z wynikami innych oceniających. Człowiek pozbawiony informacji o efektach swojej pracy przestaje się nią interesować, jest degradowany do roli biernego wykonawcy. Ocena sensoryczna powinna być dla oceniających swego rodzaju wyróżnieniem, źródłem satysfakcji zawodowej, atrakcyjną i interesującą przerwą w wykonywaniu codziennych rutynowych czynności w miejscu pracy.

Wiek oceniających jest istotny w badaniu dopiero po 60 roku życia. Wyniki badań pozwoliły stwierdzić brak istotnych różnic wrażliwości na cztery podstawowe smaki w zakresie wieku 15 – 60 lat. Należy jednak pamiętać o tym, że wraz z wiekiem maleje wrażliwość zmysłów wzroku i słuchu. Ich sprawność w poważnym stopniu zależy od warunków codziennego życia oraz od warunków pracy.

Płeć oceniających nie ma wpływu na ich przydatność w wykonywaniu ocen sensorycznych, ale niekiedy ma wpływ na poglądy dotyczące wpływu płci na przydatność oceniających. Niektórzy autorzy stwierdzają istotne statystyczne różnice między kobietami i mężczyznami z zakresie niewielkich stężeń próbek modelowych, bliskich progom wyczuwalności. Kobiety mają być nieco bardziej wrażliwe na smak słodki, mężczyźni zaś na smak kwaśny. Nie ma to jednak praktycznego znaczenia.

Palenie tytoniu nie ma znaczącego wpływu na wyniki ocen sensorycznych i palacze mogą być dobrymi oceniającymi pod warunkiem wstrzymania się od palenia na ok. 60 minut przed oceną oraz podczas sesji. Dla większości osób uzależnionych jest to jednak warunek trudny do spełnienia i trzeba o tym pamiętać podczas doboru oceniających do zespołu.

Wpływ alkoholu jest wyraźny. Stwierdzono, że nawet niewielkie dawki alkoholu mogą w poważnym stopniu obniżyć wrażliwość sensoryczną oceniających. Stąd próbki napojów alkoholowych muszą być po ocenie usuwane z jamy ustnej, nie mogą być przełykane.

Wpływ stanu zdrowia ogólnego samopoczucia jest oczywisty. Osoba przeziębiona, zdenerwowana nie może uczestniczyć w sesjach ocen sensorycznych. Prowadzący ocenę powinien przed sesją spytać każdą z osób o jej samopoczucie i na tej podstawie zdecydować o uczestniczeniu w sesji.

Zmęczenie fizjologiczne i psychologiczne to zjawiska mające odrębne podłoże, ale jedno i drugie prowadzi do ograniczenia liczby próbek poddawanych ocenie trakcie jednej sesji przy stosowaniu danej metody. Przyczyną zmęczenia fizjologicznego jest długotrwała ocena jednego typu produktów w czasie jednej sesji. Ma to jednak mniejsze znaczenie niż zmęczenie psychologiczne, które zwykle wcześniej występuje. Zmęczenie psychologiczne objawia się obniżeniem koncentracji uwagi na wykonywanym zadaniu, zniechęceniem oceniającego i brakiem wiary w możliwość poprawnego wykonania oceny, a najczęściej spowodowane jest zbyt dużą liczbą próbek przedstawionych do oceny, ale także hałasem, rozmowami obecnością innych osób, np. przygotowujących próbki do oceny, czy po prostu obserwujących ocenę.

Pora dnia również ma wpływ na wyniki oceny. Najbardziej odpowiednią porą jest czas miedzy godziną 10.00 a 13.00. Ocena nie powinna się odbywać wcześniej niż 2 godziny po większym posiłku. Na godzinę przed sesją oceniający powinien się wstrzymać od picia mocnej kawy, a na pół godziny przed oceną – przed jakimkolwiek posiłkiem.

Używane kosmetyki mają podobny wpływ na wyniki ocen jak w wypadku uczestniczących w sesjach palaczy tytoniu – oceniający są bowiem nośnikami obcych zapachów. W związku z tym powinni być poinstruowani, aby nie stosowali przed sesją kosmetyków o silnym zapachu, a mydło użyte do mycia rąk powinno być bezwonne.

Pracownia analizy sensorycznej
Laboratorium analizy sensorycznej powinno zapewniać oceniającym komfort pracy. Oceny muszą przebiegać w spokoju, należy wyeliminować wszelkie czynniki odciągające i rozpraszające uwagę oceniających podczas pracy. Oceny powinny być dokonywane w stałych i kontrolowanych warunkach (temperatura, oświetlenie, wilgotność), zapewniających powtarzalność i odtwarzalność wyników (PN-ISO 8589: 1998).

Najbardziej skromne laboratorium powinno posiadać boksy, w których dokonuje się indywidualnej oceny oraz osobne pomieszczenie dla przygotowywania próbek. Typowe laboratorium sensoryczne składa się z sali, w której wykonywane są oceny (ok. 70m2), z pomieszczenia, w którym przygotowywane są próbki (ok. 20m2), z pokoju zebrań i pracy zespołowej (ok. 100m2), oraz innych pomieszczeń (ok. 50m2).

Ściany pomieszczenia, w którym znajdują się boksy, powinny być pomalowane na neutralny, pastelowy kolor. Badania sensoryczne wymagają dużej koncentracji oceniających, dlatego laboratorium powinno być tak usytuowane, aby zapewnić izolację od hałasów i szumu. W pomieszczeniu z boksami powinny być utrzymywane stałe temperatury (21± 1°C) i wilgotność (ok. 60%). Ciśnienie powinno być nieco wyższe niż w pomieszczeniach sąsiednich. Zapobiega to migracji obcych zapachów i stan taki można osiągnąć przez odpowiedni dobór wentylatorów nawiewnych i wywiewnych o określonej wydajności.

Aby zapobiec błędom oceny wynikającym z porozumiewania się oceniających między sobą oraz z zakłócenia uwagi spowodowanego pracą innych oceniających, oceny powinny być dokonywane w specjalnych boksach.

Boksy muszą być wykonane z materiałów bezwonnych dających się łatwo utrzymać w czystości. Powinny w nich być zainstalowane małe zlewy, aby oceniający mogli w niekrępujący sposób usuwać z ust resztki ocenianych próbek. Ponieważ zlewy mogą być źródłem nieprzyjemnych zapachów, nad zlewami powinny być umieszczone wywietrzniki z zewnętrznym, osobnym dla każdego boksu systemem wentylacji. Każdy boks powinien być wyposażony w system barwnego oświetlenia dla maskowania różnic barw ocenianych produktów (jeśli ocenie podlegają zapach i smak próbek). Na zewnątrz boksu instalowane są lampki sygnalizujące zakończenie badania próbki lub zestawu próbek i gotowości do następnej oceny.

Okienka, przez które podaje się próbki powinny być tak skonstruowane, aby oceniający nie mogli zajrzeć do pomieszczenia, z którego podawane są próbki. Wskazane jest, aby nie mieli żadnego kontaktu z osobą podającą próbki.

Ważną częścią prawidłowo wyposażonego laboratorium sensorycznego jest pomieszczenie służące do przygotowania próbek. Musi ono być oddzielone od miejsca przeprowadzania ocen, powinno jednak zapewniać łatwy i szybki dostęp do każdego boksu, w celu uniknięcia zmian temperatury próbek. Zasadą jest takie usytuowanie przygotowalni, aby oceniający nie mieli możliwości oglądania sposobu przyrządzania, przygotowania i kodowania próbek.

Wykład 5 – metody analizy sensorycznej

Oceny sensoryczne mogą mieć charakter gnostyczny lub emocyjny.

Te same metody mogą być stosowane w jednych lub drugich ocenach w zależności od informacji, które chcemy uzyskać. Jeśli celem oceny jest wykrywanie, rozpoznawanie, rozróżnianie lub skalowanie bodźców, ocena ma charakter gnostyczny i mówimy o metodach (testach) laboratoryjnych. Gdy natomiast chcemy uzyskać informacje o stosunku konsumentów do badanych produktów, wówczas ocena ma charakter emocyjny i mówimy o metodach (testach) ocen konsumenckich.

Metody laboratoryjne
Analityczne metody laboratoryjne zostały tak nazwane dlatego, że oceny sensoryczne dokonywane tymi właśnie metodami wymagają odpowiednich warunków oraz starannie wyselekcjonowanego zespolą, złożonego z osób o wysokim- wyższej niż przeciętna - wrażliwości sensorycznej, przygotowanych do swych zadań w wyniku szkolenia i treningu.

Metody laboratoryjne dzielimy na:
-metody oznaczania wartości progowych, do których zalicza się metodę limitów, metodę schodkową, metodę średniego błędu i metodę stałego bodźca;
-metody wykrywania różnic, takie jak: metoda parzysta, metoda trójkątowa, metoda „duo-trio” , metoda podwójnych standardów, metoda „A” – „nie A” , metoda „dwie z pięciu” ;
-metody skalowania, do których zaliczamy metodę kolejności, metodę wielokrotnych uporządkowań ( ocena dokonywana jest na skali porządkowej), metodę wielokrotnych porównań, metodę skalowania na skali werbalnej, metodę skalowania na skali liniowej, metodę estymacji wielkości, metodę skalowania na skali punktowej (ocena dokonywana jest co najmniej na skali interwałowej);
-metodę określania zmian w czasie, zwana jako time-intensity;
-metody specjalne, w skald których wchodzą: metoda rozcieńczenia, metoda wskaźnika rozcieńczenia N oraz metoda wskaźnika słoności;
-metody analizy opisowej, do których zalicza się profilowanie smakowitości, profilowanie tekstury oraz ilościową analizę opisową.

Metody oznaczania wartości progowych
Są wykorzystywane przede wszystkim w badaniach wrażliwości sensorycznej. Dwie spośród nich pozwalają na określenie progu wrażliwości – metoda limitów i metoda schodkowa, dwie zaś na określenie progu różnicy – metoda średniego blędu i metoda stałego bodźca.

Metoda limitów służy do określania progu wyczuwalności i progu rozpoznania. Oceniający otrzymuje uporządkowaną rosnąco lub malejąco serię próbek o regularnie zmniejszającym się o pewien moduł natężeniu bodźca aż do natężeń podprogowych.
Próbki prezentowane są w serii wstępującej lub zstępującej. Zadaniem oceniającego jest odpowiedz na pytanie, czy bodziec jest wyczuwalny. Np. w serii wstępującej wartością progu wyczuwalności jest stężenie roztworu tej próbki, przy której następuje zmiana odpowiedzi z „nie” na „tak”, tzn. wtedy, gdy nastąpi przejście od braku wrażenia do pojawienia się wrażenia.

Metoda schodkowa różni się od metody limitów jedynie sposobem przeprowadzania oceny.
W serii wstępującej oceniającemu prace prezentowane są kolejno próbki o rosnącym natężeniu bodźca, do momentu zmiany odpowiedzi z „nie” na „tak” ; następnie prowadzący ocenę podaje oceniającemu próbkę poprzednio ocenianą.

Metoda średniego błędu, znana także jako metoda mieszania ad libitum (do woli, według życzenia, do wyboru), służy do określania progu różnicy. Oceniający otrzymuje próbkę standardową oraz dwie próbki: jedna znacznie słabszą i drugą znacznie silniejsza od standardowej. Zadaniem oceniającego jest utworzenie z tych dwóch próbek (najczęściej przez mieszanie) próbki identycznej pod względem intensywności wrażenia ze standardem. Różnica stężeń próbki powstałej z mieszaniny i standardu wyznacza próg różnicy danego oceniającego. Przypuśćmy, że standardem była próbka o stężeniu 6,4 g/l sacharozy. Oceniający otrzymał dwie zlewki, jedną z wodą i drugą z roztworem sacharozy o stężeniu 30,0 g/l ; mieszając otrzymał roztwór, który – jak utrzymywał – miał intensywność słodkiego smaku identyczną z próbką standardową. Po oznaczeniu zawartości cukrów metoda chemiczna okazało się, ze w roztworze sporządzonym przez oceniającego znajduje się 7,1 g/l cukrów. Próg różnicy tego oceniającego wynosi zatem 7,1- 6,4 = 0,7 g/l sacharozy.
Metoda średniego błędu może być wykorzystywana do określenia wielkości wpływu innych substancji dodawanych do produktów spożywczych na intensywność wrażenia.

Metoda stałego bodźca służy do oznaczenia progu różnicy. Zestaw próbek jest nieparzysty (najczęściej siedem) i, podobnie jak w metodach limitów i schodkowej, próbki różnią się stałym modułem stężenia, np. dla roztworów sacharozy: 6,6; 6,8; 7,0; 7,2; 7,4; 7,6; 7,8 g/l. próbka standardową zawsze jest próbka środkowa, tutaj o stężeniu 7,2 g/l. Oceniający otrzymuje dwie próbki, z których jedna jest standardowa, druga zaś jest próbka badaną. Zadaniem oceniającego jest wskazanie próbki bardziej intensywnej, np. przy porównaniu próbek 7,2 i 6,8 oceniający wskazał na próbkę 7,2 g/l jako najbardziej słodką, co odnotujemy jako [7,2+].

Metody wykrywania różnic
Metody wykrywania różnic, zwane metodami różnicowymi lub dyskryminacyjnymi, należą do klasycznych metod analizy sensorycznej. Służą zarówno do stwierdzenia różnic między porównywanymi obiektami, jak i do badania progu różnicy u kandydatów wybieranych do zespołu oceniającego. Stosowane są w np. przypadku zmiany procesu technologicznego, surowca lub opakowania; służą do badań wpływu dodatków, sposobu przechowywania gotowego produktu, sposobu transportu itp.

Metoda parzysta jest najprostszą metoda analizy sensorycznej, można ja bowiem stosować nawet w ocenach dokonywanych przez zespoły nie mające żadnego przygotowania (dzieci).W karcie oceny musi być rodzaj produktu oraz ta jego cecha, która podlega ocenie. Każdy z oceniających otrzymuje dwie próbki: jedną o jakości A i jedną o jakości B zadaniem oceniającego jest wskazanie próbki o większej intensywności ocenianej cechy, np. próbki bardziej słodkiej, bardziej kwaśnej, bardziej miękkiej itp. Dodatkowo można prosić oceniającego o określenie wielkości różnicy według skali: żadna, słaba, umiarkowana, duża, bardzo duża.

Metoda trójkątowa została tak nazwana, ponieważ oceniającemu prezentowane są zawsze trzy próbki: dwie identyczne i jedna inna: AAB lub ABB. Zadaniem oceniającego jest wskazanie w każdym trójelementowym zestawie próbki odmiennej. Oprócz wskazania próbki odmiennej, można dodatkowo prosić oceniającego o podanie kierunku i określenie wielkości różnicy na skali: żadna, słaba, umiarkowana, duża, bardzo duża.

Metoda „duo-trio” jest nieco podobna do metody parzystej, z tą różnicą, że próbki nie są porównywane między sobą, lecz każda z dwu próbek jest porównywana ze standardem, stąd każdy zestaw składa się z próbki o jakości A, próbki o jakości B oraz oznaczonego literą S standardu. Standardem może być albo próbka A, albo próbka B, np. SAAB, SABA, SBAB, SBBA. Zadaniem oceniającego jest wskazanie, która z próbek jest taka sama jak standardowa.

Metoda podwójnych standardów jest bardzo podobna do metody „duo-trio”. Zestaw próbek powiększono tu o dodatkowy standard. Oceniający otrzymuje zestaw złożony z czterech próbek: próbki o jakości A, próbki o jakości B, oznaczonego literą S1 standardu o jakości A (identycznego z próbką A) oraz oznaczonego literą S2 standardu o jakości B (identycznego z próbką B). Zadaniem oceniającego jest wskazanie, która z próbek odpowiada próbce standardowej S1, a która próbce standardowej S2.

Metoda „dwie z pięciu” jest podobna do metody trójkątowej. Różnica polega na innej liczbie próbek w zestawie. Oceniający otrzymuje zestaw złożony z pięciu próbek w układzie AAABB lub AABBB. Zadaniem oceniającego jest wskazanie w każdym pięcioelementowym zestawie dwóch próbek odmiennych od pozostałych trzech.

Metoda „A” i „nie A” - prezentowany oceniającym zestaw zawiera pewna liczbę próbek „A” i taką samą lub różną liczbę próbek „nie A”. Liczbę próbek „A” i „nie A” ustala osoba prowadząca ocenę. Wszystkie próbki „nie A” muszą być takie same. Przed oceną zestawu oceniający zapoznają się z jakością próbki „A”, bezpośrednio potem przystępują do oceny zestawu, przy czym nie mogą powracać do próbki prezentowanej przed oceną. Każdy z oceniających musi otrzymać identyczny zestaw. Zadaniem oceniających jest podział otrzymanego zestawu na próbki „A” i próbki „nie A” . Jeśli próbki są podawane pojedynczo, to kolejność prezentacji musi być losowa i rożna dla każdego z oceniających.

Metody skalowania
Służą ilościowemu wyrażeniu zróżnicowania jakości. Ocena określonej cechy lub cech dokonywana jest przy użyciu skali posiadającej stopnie natężenia odpowiadające zakresowi zmienności ocenianej cechy. Do metod skalowania stosowanych w analizie sensorycznej zaliczamy: metodę kolejności, metodę wielokrotnych uporządkowań, metodę wielokrotnych porównań, metodę skalowania w skali werbalnej, metodę skalowania na skali liniowej, metodę estymacji wielkości oraz metodę skalowania na skali punktowej.

Metoda kolejności polega na uporządkowaniu przedstawionych do oceny obiektów według malejącej lub rosnącej intensywności ocenianej cechy. Najlepiej stosować zawsze tę samą zasadę porządkowania: od próbek o mniejszej intensywności, umieszczanych po lewej stronie szeregu, do próbek bardziej intensywnych, umieszczanych po prawej. Próbce najmniej intensywnej nadawana jest ranga 1, próbce o większej intensywności ranga 2 itd.

Metoda wielokrotnych uporządkowań polega na dokonaniu przez każdego oceniającego kilkukrotnego uporządkowania k- elementowego zestawu odpowiednio zakodowanych próbek. Oceniający otrzymuje próbki ustawione losowo i jego zadaniem jest ich uporządkowanie od próbki o najmniejszym natężeniu ocenianej cechy do próbki o największym natężeniu, np. od próbki najmniej słodkiej do najbardziej słodkiej.

Metoda wielokrotnych porównań jest jedna z metod skalowania, które dają taką właśnie możliwość, tj. określenia nie tylko występujących między próbkami różnic, ale także ich wielkości. Oceniający otrzymuje próbkę standardową, w odniesieniu do której ocenia zestaw badanych próbek. Z kolei w zestawie tym znajduje się również zakodowana próbka, identyczna ze standardową. Zadaniem oceniającego jest porównanie każdej próbki z próbką standardową i określenie różnicy intensywności i danej cechy według skali o następujących kategoriach: żadna, słaba, umiarkowana, duża, bardzo duża.

Metoda skalowania na skali werbalnej Skala werbalna należy do skal kategorii. Najczęściej stosuje się skale 5-, 7- lub 9-stopniowe. Każdemu poziomowi skali odpowiadają określenia przymiotnikowe lub przysłówkowe, oddające intensywność ocenianej w badaniu cechy próbki.

Metoda skalowania według skali liniowej Skalę liniową, zwaną także skalą graficzną, stanowi odcinek prostej o krańcach opisanych za pomocą pewnych kategorii. Jeśli skala zawiera krańcowe kategorie, nazywa się ją skalą ciągłą (także niestrukturowaną). Jeśli między kategoriami krańcowymi znajdują się inne kategorie, mówimy o skalach dyskretnych. Skale liniowe mogą być jedno- lub dwubiegunowe.

Metoda estymacji wielkości Oceniającemu prezentuje się próbkę wzorcową (próbkę odniesienia) dla zapoznania sie z jej jakością. Następnie otrzymuje on zestaw próbek i ocenia każdą z nich w odniesieniu do próbki wzorcowej. W metodzie estymacji wielkości oceniający nie jest ograniczony narzuconą rozpiętością w skali.

Metody punktowe Oceny punktowe zaliczamy do metod skalowania. Skale punktowe skonstruowane są w ten sposób , że poszczególnym stopniom skali przypisane są określenia słowne. Jeśli kategorie jakościowe poszczególnych stopni skali są poprawnie zdefiniowane oraz jeśli zespół oceniający rozumie te określenia w sposób bardzo zbliżony lub identyczny, to oceny charakteryzuje wysoki poziom obiektywności, duża precyzja oraz powtarzalność i odtwarzalność wyników.

Stosowane skale punktowe mogą różnić się liczbą punktów i konstrukcją, ale powinny spełniać pewne ogólne warunki (Baryłko-Pikielna 1975):
-każdy stopień skali powinien odpowiadać określonej klasie jakości,
-liczba stopni nie powinna przekraczać 10-11,
-przedziały poszczególnych klas jakości powinny być jednakowe; oznacza to, że odległości pomiędzy każdą parą sąsiednich punktów powinny być równe,
-każdemu stopniowi skali powinna odpowiadać ścisła definicja odpowiadającej mu klasy jakości.

Wymienione wymagania spełnia opracowana przez Tilgnera skala oceny pięciopunktowej.
Skala ta obejmuje pięć poziomów: 5 oznacza poziom jakości bardzo dobrej; 4-poziom jakości dobrej; 3-poziom jakości dostatecznej; 2-niedostatecznej; 1-poziom jakości złej. Każda z cech jakościowych, np. barwa, smakowitość, konsystencja itp., może być oceniana za pomocą tej samej liczby punktów, co należy rozumieć, jako możliwość, a nie warunek.

Gdy chodzi o możliwie szybkie uzyskanie wyników dużej liczby badanych próbek, ocena punktowa może być w codziennej kontroli jakości zawężona do wyróżników krytycznych, tj. cech wykazujących największą zmienność i w najwyższym stopniu wpływających na ocenę ogólną.

Ocena wszystkich cech badanego produktu pozwala wyrazić jego jakość w postaci jednej liczby. Wynik ogólny nie jest sumą ocen nadanych poszczególnym cechom. Zwykłe zsumowanie mogłoby doprowadzić do tego, że niska ocena cechy bardzo istotnej byłaby kompensowana przez wysoką ocenę cechy mniej ważnej.
Celem uniknięcia tego zjawiska wprowadzono współczynniki ważkości, tzn. odpowiednie mnożniki, które zwiększają udział w ocenie ogólnej bardziej istotnej cechy jakościowej, a zmniejszają udział mniej ważnych cech.

Ocenę ogólna można wyznaczyć be zużycia współczynników ważkości przez ustalenie limitów krytycznych.
Metoda limitów krytycznych stosowana jest głównie w przemysłowej kontroli jakości. Opiera się na założeniu, że produkt może uzyskać ocenę bardzo dobrą tylko wtedy, gdy wszystkie oceniane cechy otrzymały ocenę bardzo dobrą, ocenę ogólną dobrą- jeśli określone cechy otrzymały ocenę dobrą, a inne bardzo dobrą itd.

Metody specjalne

Metoda rozcieńczeń została skonstruowana do badań różnicy między produktami podobnymi, produktem tradycyjnym i nowo opracowanym lub produktem i jego substytutem. Zadaniem tej metody jest określenie różnicy między produktem wzorcowym a produktem badanym. Istotą metody jest rozcieńczenie produktu wzorcowego produktem badanym. Za wynik przyjmuje się wskaźnik rozcieńczenia podany w procentach, przy którym występuje uchwytna różnica jakości między próbką rozcieńczoną a wzorcową.
Przykładem jest badanie różnicy między masłem (produkt wzorcowy) a margaryną (produkt badany). Przy założeniu, że margaryna powinna mieć podobne właściwości smakowe i zapachowe jak masło, idealnym wynikiem byłby brak różnicy między margaryną i masłem.

Metoda wskaźnika rozcieńczeń N jest oparta na oznaczeniu progu rozpoznania. Produkt badany jest rozcieńczany wodą neutralną smakowo i zapachowo (stąd litera N). metoda jest stosowana zwykle przy określaniu intensywności zapachu lub smaku takich produktów, dla których ta intensywność jest istotnym wskaźnikiem jakości, np. syropów, koncentratów owocowych i warzywnych, kawy i herbaty instant, wina, napojów, przypraw ziołowych w płynie itp. Miarą jakości jest stopień rozcieńczenia odpowiadający progowi rozpoznania, wyrażony w procentach lub gramach na 100 lub 1000 ml, lub niekiedy w postaci stosunku rozcieńczenia, np. 1:200.

Metoda wskaźnika słoności pozwala wyrazić odczuwaną sensorycznie słoność badanego produktu za pomocą odpowiedniego stężenia roztworu chlorku sodu wzorcowych próbek. Wyczuwalna sensorycznie słoność nie jest równoznaczna z zawartością NaCl oznaczoną chemicznie. Występuje tu zjawisko ukrycia słoności, którego stopień zależy od wielu czynników, np. od obecności innego smaku, od konsystencji produktu, jego pH, zawartości tłuszczu, wody itd. Ocena polega na porównaniu słoności badanej próbki ze słonością wzorców.

Metoda time-intensity (T-I) jest metodą unikalną wśród metod analizy sensorycznej, jedyną pozwalającą na śledzenie rozwoju wrażeń sensorycznych w czasie. Metoda T-I zakłada badanie kształtowania się intensywności w czasie rozgryzania i rozdrabniania żywności w jamie ustnej. Intensywność wrażenia zmienia się pod wpływem zmian wielu czynników, które mogą wystąpić podczas mistyfikacji produktu.

Metody profilowania sensorycznego są nie tylko najczęściej stosowanymi metodami analizy sensorycznej, ale także znajdują szerokie zastosowanie w rozwoju, modyfikacji lub doskonaleniu produktu; w charakteryzowaniu różnic między produktami; w kontroli jakości produktu oraz jego poszczególnych cech; w badaniu zależności między badaniami instrumentalnymi a ocenami sensorycznymi; w badaniu zmian w czasie przechowywania.

Metody stosowane w opisowej analizie smakowitości można podzielić na dwie grupy:
-pierwszą stanowią te metody, które wymagają osiągnięcia jednomyślności w opisie deskryptorów, dlatego nazywane są metodami consensu i są to: metoda ilościowej analizy ilościowej- quantitative descriptive analysis (QDA) oraz metoda ilościowego profilowania wrażeń smakowo-zapachowych – quantitative flavor profiling (QFP);
-druga grupa to metody określane jako: metoda swobodnego wyboru deskryptorów, metoda otwartego panelu, metoda profilowania swobodnego wyboru (free choice profiling), lub też jako metody niezależne (independent methods).

W metodzie consensu cały zespół pracuje wspólnie, aby osiągnąć jednomyślność opisu cech produktu. Istotnym elementem tej metody jest osoba prowadząca zespół, która koordynuje oceną, przygotowuje sprawozdanie i uczestniczy w ocenie.

W metodzie swobodnego wyboru jednolitość opisu cech nie jest wymagana, nie jest więc wymagane szkolenie. Dlatego też w ocenie wcale nie muszą brać udziału wybrani oceniający czy eksperci, ale po prostu mogą to być zwykli konsumenci. Oceniający dyskutują w grupie o smakowitości produktów, lecz w ocenie kierują się swoimi percepcjami i skojarzeniami oraz własnym zbiorem określeń.

Oceny konsumenckie dotyczą emocyjnego charakteru odbieranych wrażeń i ich zadaniem jest uzyskanie informacji o stopniu akceptacji, preferencji i pożądalności badanych produktów.

Akceptacja oznacza stosunek do ocenianego produktu, wyrażający się jego przyjęciem lub odrzuceniem.

Preferencja jest subiektywną reakcją konsumenta, polegającą na wyborze jednego produktu spośród dwu, lub wielu tego samego rodzaju, lub dania pierwszeństwa określonemu produktowi.

Pożądalność określa stopień, w jakim konsumentowi odpowiada dany wyrób, w jakim go lubi lub nie lubi.

Przy prowadzeniu badań konsumenckich pierwszym zadaniem jest określenie grupy konsumentów, w obrębie której przeprowadzone będą badania.
Drugą ważną sprawą jest określenie wielkości próby, tj. wyznaczenie liczby osób, które powinny uczestniczyć w badaniach. Intuicyjnie czujemy, że im większa próba, tym pewniejsze wnioskowanie. Badania konsumenckie są jednak dość drogie i stąd wynika konieczność ograniczenia liczebności próby do niezbędnego minimum.

Wyznaczenie liczebności próby powoduje powstanie pytania o sposób jej pobrania. Oczywiście, aby próba dobrze reprezentowała badaną populację, aby była to próba reprezentatywna, każdy element populacji musi mieć tę samą szansę trafienia do próby. Prawdopodobieństwo wejścia do próby (prawdopodobieństwo wylosowania) musi być takie samo dla wszystkich elementów próby.

Miejsca badań konsumenckich możemy podzielić na trzy grupy: laboratoria sensoryczne, miejsca publiczne i mieszkania konsumentów.

Podstawową zaletą badań konsumenckich prowadzonych w laboratorium sensorycznym jest możliwość kontrolowania warunków (temperatury, oświetlenia, wilgotności), niski koszt badań, dostępność oceniających oraz ich wiedza o produkcie.
Druga grupa to konsumenci wybrani z otoczenia firmy.
Otoczeniem może być kilka najbliższych ulic, a w najlepszym przypadku miasto siedziby firmy.

Inną formą zbierania opinii konsumentów są badania w miejscach publicznych (central locations test, C-L). Badania są organizowane w barach, sklepach, hipermarketach itp. Pytania kierowane do konsumentów muszą być dobrze zaplanowane, przemyślane i sprawdzone na grupie laboratoryjnej. Konsument nie przyszedł do sklepu dla naszych badań i łączny czas, który zechce poświęcić na ocenę próbek i odpowiedzi na pytania nie będzie zbyt długi.

Odmianą badań prowadzonych w miejscach publicznych (C-L) są oceny In hall test, przeprowadzane w wydzielonych pomieszczeniach sklepów, czy choćby na prowizorycznie izolowanej, wydzielonej powierzchni. Wyposażenie badań podobne jak w laboratorium, stad łączą one zalety pełnej kontroli ocen laboratoryjnych z zaletami dostępności do konsumenta w C-L.

Zaletą badań prowadzonych w domu (mieszkaniu) konsumenta (In Home test) jest właśnie ocena produktów w warunkach normalnej konsumpcji. Ocenę można prowadzić przez dłuższy okres i badać kształtowanie się stosunku konsumenta w czasie (np. testy past do zębów, kosmetyków itp.).

Metody ocen konsumenckich są tymi samymi metodami, których używa się w ocenach laboratoryjnych, zmienia się tylko zadanie stawiane osobie biorącej udział w ocenie. Można więc stosować wszystkie metody, a o tym, która znajdzie zastosowanie w konkretnym przypadku, decydują dwa czynniki: cel badań i liczba próbek. Ogólnie oceny konsumenckie można podzielić na takie, w których konsument dokonuje wyboru pewnej próbki spośród innych próbek tego samego rodzaju (badania preferencji), oraz takie, w których wyraża swój stosunek do ocenianego produktu (badania akceptacji i pożądalności).

W badaniach preferencji najczęściej stosuje się metodę parzystą (zbadaj dwie podobne próbki i wskaż tę, którą preferujesz). Jeśli próbek jest więcej niż dwie, możesz dokonać porównań metodą parzystą każdej z każdą lub zastosować metodę kolejności (uszereguj podane próbki począwszy od tej, która ci najbardziej odpowiada, skończywszy na tej, która odpowiada ci najmniej).

Akceptacja konsumentów najchętniej badana jest według skali hedonicznej liniowej strukturowanej lub nieustrukturowanej z oznaczeniami brzegowymi lub werbalnej (skala kategorii): 5 – zdecydowanie kupię, 4 – raczej kupię, 3 – nie mam zdania, 2 – raczej nie kupię, 1 – zdecydowanie nie kupię. Można także wykorzystać metodę oceny w stosunku do standardu (ang. Relative to ideal), według której konsument wyraża swoja opinię o poziomie jakości ocenianego produktu lub natężenia jednej z jego cech w stosunku do swoich wyobrażeń o tym, jaki powinien być produkt lub jego określona cecha. Ocena „dokładnie taki, jak trzeba” lub zbliżona wskazuje na subiektywnie „idealny” poziom jakości produktu lub natężenia badanej cechy.

Badania pożądalności najczęściej przeprowadzane są według 9-stopniowej hedonicznej skali werbalnej: 9 – ogromnie lubię, 8 – bardzo lubię, 7 – dość lubię, 6 – umiarkowanie lubię, 5 – ani lubię, ani nie lubię, 4 – trochę nie lubię, 3 - umiarkowanie nie lubię, 2 – bardzo nie lubię, 1 – wybitnie nie lubię; 9 – ogromnie pożądany, 8 – bardzo pożądany, 7 – dość pożądany, 6 – umiarkowanie pożądany, 5 – ani pożądany, ani nie pożądany, 4 – trochę niepożądany, 3 – umiarkowanie niepożądany, 2 – bardzo niepożądany, 1 – wybitnie niepożądany. Można także stosować skale liniowe (graficzne) strukturowane, lub nieustrukturowane z określeniami brzegowymi.

Badania dzieci przeprowadza się według hedonicznej skali rysunkowej, bez określeń kategorii pożądalności.

Cele badań konsumenckich. Oceny konsumenckie stosowane przez producentów mają na celu uzyskanie informacji o pozycji produktu na rynku; o kierunku doskonalenia produktu, reakcji konsumentów na nowe produkty, potencjale konsumpcyjnym rynku, oczekiwaniach, upodobaniach i preferencjach konsumentów, zmianach jakościowych produktu podczas przechowywania.

Badania porównawcze jakości sensorycznej danych produktów z produktami konkurentów pomagają utrzymać danemu producentowi pozycję na rynku. Tego typu badania można prowadzić z użyciem metod różnicowych, metody kolejności lub metody profilowania.

Określenie trwałości cech sensorycznych produktu polega na badaniu prowadzonym z użyciem świeżego produktu jako próbki kontrolnej w stosunku do próbki przechowywanej przez określony czas (ocenę można przeprowadzić metodą parzystą) lub jako próbki standardowej, jeśli w badaniu stosowana jest metoda odchylenia od standardu.

Przeprowadzając badania, należy zwrócić uwagę na informacje dotyczące narodowości konsumenta i związanych z tym przyzwyczajeń żywieniowych, tradycji kulinarnych, wyznawanej religii i reguł dotyczących spożywanej żywności, poziomu wykształcenia, wykonywanego zawodu, wieku, płci, wysokości dochodów, rozmiarów i częstotliwości konsumpcji interesującego nas produktu oraz obaw wiążących się z nowymi metodami produkowania żywności. W krajach bogatych opinie konsumentów zależą także od ich stylu życia, postaw czy przekonań, np. stosunku do ochrony zdrowia, ochrony środowiska czy praw i ochrony zwierząt.

W celu uzyskania tych informacji, w badaniach konsumenckich do ocen sensorycznych dołączamy ankietę.

Wykład 6 – Oznaczanie zawartości wody i suchej substancji w wybranych produktach spożywczych

Zawartość wody w produktach spożywczych jest jednym podstawowych kryteriów określających ich jakość, wartość odżywczą i przydatność przechowalniczą (tab.). Ilość wody w produktach spożywczych waha się w szerokich granicach np.: od 0,1%(cukier) do 95%(pomidory) i polega zmianom w wyniku obróbki technologicznej produktu bądź w trakcie jego przechowywania.

Zawartość wody w wybranych produktach

Produkt	Zawartość wody (%)
Owoce i warzywa	90,0
Jaja	70,0 – 80,0
Mięso	60,0 – 70,0
Sery	34,0 – 40,0
Chleb	35,0 – 40,0
Suszone owoce	20,0 – 25,0
Miód	10,0 – 20,0
Cukier	<10,0

W surowcach roślinnych i zwierzęcych, a także w produktach z nich otrzymywanych występuje ona pod różnymi postaciami, przy czym rozróżnia się przede wszystkim wodę wolną oraz związaną.

Woda wolna - jest rozpuszczalnikiem substancji organicznych, a także mineralnych, wypełnia wolne przestrzenie w materiale i nie podlega zjawiskom kapilarnym.

Pod pojęciem wody związanej rozumie się różne jej postacie, a mianowicie:
-wodę konstytucyjną (związana chemicznie)
-wodę krystalizacyjną
-wodę higroskopijna (absorbowaną powierzchniowo)
-wodę kapilarną (zawartą w naczyńkach włosowatych)

W pracach analitycznych związanych z oznaczaniem zawartości wody, a tym samym i suchej masy, odparowuje się prawie wyłącznie wodę wolna. Z pojęciem zawartości wody nieodłącznie wiąże się pojecie suchej masy (suchej postaci).
Przez pojecie sucha substancja rozumie się pozostałość po odparowaniu wody z danego produktu spożywczego, przy czym procesowi odparowywania wody towarzyszy ulatnianie się niektórych składników, np. olejków eterycznych, kwasów lotnych, niektórych alkoholi. w praktyce jednak przyjmuje się, e to wszystko, co ulega odparowaniu w czasie suszenia produktu, stanowi wodę, a pozostałość po suszeniu, sucha substancję.

W praktyce analitycznej często przyjmuje się, że zawartość wody i zawartość suchej substancji wzajemnie się uzupełniają, co można przestawić za pomocą następujących równań:

I - zawartość suchej substancji (suchej masy) [%] = 100 - zawartość wody [%]

II - zawartość wody [%] = 100 - zawartość suchej substancji (suchej masy) [%]

W analityce rozróżnia się następujące pojęcia dotyczące suchej substancji (suchej masy):
1)Sucha substancja całkowita - oznaczona przez usuniecie wody z produktu określoną metodą 2)Sucha substancja rozpuszczalna - (sucha pozostałość), oznacza się jako suchą pozostałość otrzymana po odparowaniu rozpuszczalnika badanego roztworu
3)Sucha substancja skorygowana, która oblicza się poprze korektę zawartości suchej substancji o związek specjalnie do niego dodany, np. alkohol
4)Sucha substancja rozpuszczalnika w wodzie (ekstrakt) - oznaczana refraktometrycznie lub densymetrycznie.

Do oznaczania zawartości wody lub suchej substancji w produktach spożywczych stosuje się następujące metody:
-suszenie termiczne w różnych warunkach temperatury i ciśnienia
-destylacja azeotropowa
-pomiar stałej dielektrycznej
-densymetryczne
-refraktometryczne
-polegające na wykorzystaniu rezonansu jądrowo - magnetycznego (NMR)
-chemiczne

Metoda suszenia termicznego - polegają na wydzielaniu wody z próbki za pomocą suszenia w podwyższonej temperaturze pod normalnym lub zmniejszonym ciśnieniem. Suszenie termiczne zachodzi wówczas, gdy prężność pary wodnej w materiale poddanym suszeniu jest wyższa od prężności pary w komorze suszarki, przy czym przebiega ona tym szybciej, im większa jest różnica tych prężności. Prawidłowość wyników otrzymanych metodą suszenia termicznego zależy nie tylko od składu chemicznego i właściwości badanego produktu, ale także od parametrów stosowanej metody, a więc temperatury procesu suszenia, czasu suszenia, ciśnienia oraz sposobu przygotowania próbki. W czasie suszenia termicznego z produktów usuwania jest woda wolna, natomiast nie zostaje usuwana woda krystalizacyjna i konstytucyjna.
Próbki do czasu wystudzenia, przed każdym ważeniem przechowywane są w eksykatorach wraz z czynnikiem pochłaniającym wilgoć (np. krzemionka SiO₂, bezwodny węglan wapnia CaCO₃). Czas przetrzymywania próbki w eksykatorze uzależniony jest od temperatury początkowej, wielkości próbki, rodzaju naczynia i temperatury, jaka panuje na zewnątrz.

Metoda destylacji azeotropowej - należy do bezpośrednich metod oznaczania zawartości wody w produktach spożywczych. polega ona na wydzieleniu wody z badanego materiału w drodze destylacji z rozpuszczalnikami organicznymi o temperaturze wrzenia > 100°C oraz mniejszej gęstości, które nie mieszają się z wodą, lecz tworzą z nią tzw. ciec azeotropową. W metodzie tej stosowane są rozpuszczalniki o gęstości mniejszej od gęstości wody (tworzą warstwę znajdującą się na powierzchni wody), np. toluen C6H5CH3 (temp. wrzenia 111°C, d= 0,867g/cm3) czy ksylen CH3C6H4CH3 (temp. wrzenia 140°C, d= 0,862 g/cm3). oznaczenie przeprowadza się w specjalnych aparatach, gdzie skraplany w chłodnicy destylat odbierany w kalibrowanej probówce rozdziela się na dwie warstwy. Destylacja trwa zwykle 30 do 60 minut. Metoda destylacji azeotropowej polecana jest do oznaczenia zawartości wody w produktach, które nie ulęgają rozkładowi w temperaturze wrzenia danego rozpuszczalnika oraz do produktów, które nie zawierają składników lotnych rozpuszczalnych w wodzie po oddestylowaniu. Badany produkt powinien zawierać nie mniej niż 0,5% i nie więcej niż 40% wody. Metoda ta nie powinna być stosowana do badania surowców i produktów zawierających większe ilości monosacharydów, ze względu na możliwość ich rozkładu w podwyższonej temperaturze z wydzieleniem wody czy też hydrolizy oligosacharydów, np. sacharozy do cukru inwertowego (glukoza, fruktoza) i związanej z tym przyłączeniem pewnej ilości wody.

Metoda pomiaru stałej dielektrycznej - polega na oznaczeniu zawartości wody poprzez umieszczenia badanej próbki miedzy okładkami kondensatora i zmierzeniu jego pojemności elektrycznej. Zawartość wody odczytuje się z empirycznie wycechowanej skali lub specjalnych tablic przeliczeniowych. metoda ta stosowana jest głownie do oznaczania zawartości wody w zbożach i przetworach zbożowych.

Metody densymetryczne - polegają na przygotowaniu roztworu podstawowego w szklanym naczyniu i mierzeniu jego gęstości przy użyciu areometru. Odczytaną gęstość na podstawie specjalnych tablic przelicza się na zawartość ekstraktu. Metody te stosowane są do badania produktów będących w stanie ciekłym (np. soki, nektary, płynny miód itp.).

Metody refraktometryczne - opierają się na pomiarze współczynnika załamania światła (refrakcji), która zależy od długości fali padającego światła, rodzaju substancji oraz jej stężenia w badanym środowisku. Pomiary te wykonywane są za pomocą refraktometru laboratoryjnego, a odczytu procentowej zawartości ekstraktu dokonuje się na jednej z dwóch skal refraktometru - na skali cukrowej. Istnieje możliwość odczytania wartości współczynnika załamania światła badanego roztworu na drugiej za skali. Pomiary przeprowadza się w określonej temperaturze lub uwzględnia się po zakończeniu pomiarów tzw. poprawkę temperaturową. Metody te stosowane są przede wszystkim do oznaczenia zawartości ekstraktu w przetworach owocowych (sokach, marmoladach) i warzywach (sokach, pastach pomidorowych) oraz w roztworach cukrów i miodów.

Metoda rezonansu jądrowo - magnetycznego (NMR) - wykorzystuje zjawisko pochłaniania energii pola elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości (w zakresie fal radiowych) przez jądra atomów wodoru wody znajdującej się w badanym materiale. metoda ta charakteryzuje się dużą dokładnością i powtarzalnością wyników, jest szybka, nadaje się do seryjnych oznaczeń. Wyniki nie zalezą od granulacji ani składy chemicznego produktu. Metoda ta nadaje się do oznaczeń w zakresie od 3% do 100% zawartości wody.

Metody chemiczne - umożliwiają oznaczenie całkowitej zawartości zarówno wolnej, jak i związanej. W metodach tych wykorzystuje się reakcje chemiczne zachodzące pomiędzy wodą zawartą w próbkach badanych produktów oraz niektórymi substancjami celowo o nich dodanymi, np. węglik wapnia (karbid), wodorek wapnia lub odczynnik Fischera. Powstałe w wyniku tych reakcji produkty oznacza się ilościowo i na tej podstawie oraz opierając się na równanie chemicznym oblicza się procentową zawartość wody.

Wykład 7 – Oznaczanie zawartości popiołu w produktach spożywczych

Związki mineralne w produktach żywnościowych występują w postaci nieorganicznej - jako tlenek, węglany, siarczany, krzemiany i chlorki - oraz w różnych połączeniach organicznych z białkami, węglowodanami i lipidami.

Popiół - jest to pozostałość to pozostałość po całkowitym spalaniu (zmineralizowaniu) substancji organicznych w produktach spożywczych w takich warunkach, w jakich nie następuje rozkład chlorków i utlenienie się chlorku. Do głównych składników popiołu zalicza się K, Ca, Na, Mg i Fe spośród metali P, S i Cl - z metaloidów.

W skład popiołu wchodzą również ewentualne zanieczyszczenia mineralne w postaci piasku, kurzu lub pozostałości po stosowanych środkach chemicznych. Ilość i skład popiołu zależy od pochodzenia żywności i od stosowanej metody mineralizacji próby (tab.).

W świeżych owocach zawartość popiołu waha się w granicach od 0,2% do 0,8%, niektóre suszone owoce (np. morele) mogą zawierać ok. 3,5% popiołu, nasiona strączkowe około 4%, natomiast cukier, miód i syropy zawierają śladowe jego ilości do 0,05%.

Zawartość popiołu w wybranych produktach

Produkt	Zawartość popiołu (mg/100g)
Mleko 3,5%	357
Jaja	539
Kiełbasa krakowska sucha	2020
Makrela wędzona	1721
Chleb	681
Otręby pszenne	3029
Ziemniaki	587
Orzechy laskowe	1280
Mak niebieski	3722
Czekolada gorzka	1038

Oznaczenie zawartości popiołu maże być prowadzone w celu:
-Określenie wartości odżywczej produktów spożywczych, o której w znacznym stopniu decyduje skład jakościowy i ilościowy popiołu
-oznaczenie zawartości niektórych pierwiastków (potas, sód, wapń, fosfor, itp.)
-oznaczenie zawartości metali ciężkich, szkodliwych dla zdrowia, do których zaliczamy: ołów, arsen, miedź, cynk, kadm, rtęć, cynę
-oznaczenie zawartości zanieczyszczeń mineralnych, tj. piasku, pozostałości po stosowaniu herbicydów.

Na charakterystykę popiołu składa się oznaczenie:
a) zawartości popiołu całkowitego (surowego)
b) zawartości popiołu nierozpuszczalnego w 10% kwasie solnym
c) zawartość popiołu czystego
d) zawartość popiołu rozpuszczalnego w wodzie
e) odczynu popiołu
f) jego składu mineralnego

Popiół całkowity ( surowy) - jest to masa popiołu oznaczonego bezpośrednio po mineralizacji (spopieleniu) próby. Popiół całkowity jest wyznacznikiem wartości żywieniowej, może zawierać też ślady zanieczyszczeń (np. piasek).

Popiół nierozpuszczalny w 10% HCl - wskazuje głównie na zawartość piasku, który nie rozpuszcza się w 10% HCl, określa czystość produktu.

Popiół czysty - nie zawiera piasku: popiół surowy - piasek = popiół czysty

Popiół rozpuszczalny w wodzie - jest to frakcja związków rozpuszczalnych, głównie soli sodu, potasu oraz chlorków i węglanów wyługowanych za pomocą gorącej wody destylowanej z popiołu całkowitego, uzyskanego po spopieleniu próby.

Odczyn popiołu - określa kwasowość (przewago Cl, P, S - produkty zbożowe, jaja, mięso, ryby) lub alkaliczność popiołu (więcej K, Na, Ca, Mg - warzywa, owoce, mleko) w zależności od tego, które z pierwiastków występują w przeważającej ilości w produkcie.

W celu oznaczenia zawartości popiołu w badanej próbie należy przeprowadzić jej mineralizacje. Szybkość mineralizacji zależy od składu badanego materiału, trudniej spopielają się:
-produkty zawierające duże ilości białka lub z przewagą pierwiastków kwasotwórczych (zawierające sole łatwo topliwe - chlorki i fosforany)
-produkty zawierające znaczne ilości wody, np. mleko, owoce, warzywa (przed spopieleniem konieczne jest odparowanie i wysuszenie próby)
-produkty charakteryzujące się wysoką zawartością cukru

Sposoby mineralizacji:
-mineralizacja "na sucho"
-mineralizacja "na mokro"
-stapianie próbki

Mineralizacja "na sucho" (spopielanie) - prowadzi się w atmosferze tlenu lub powietrza w piecach muflowych (silitowych) lub mikrofalowych. próby umieszcza się w tyglach kwarcowych, porcelanowych lub platynowych. Wstępnie próbę zwęgla się nad palnikiem gazowym. Podczas zwęglania następuje proces utleniania niektórych pierwiastków do odpowiednich tlenków, część lotna składników ulatnia się w postaci dymów, a sole kwasów organicznych zostają przeprowadzone w węglany. Po zwęgleniu próbkę praży się w temp. 550 - 600 °C, a czasami 900 °C - jak w przypadku produktów zbożowych. W przypadku utrudnionego procesu mineralizacji próby (utrudnionego dostępu tlenu do spopielonej próby) należy dodać do popiołu kilka kropli perhydrolu (30% roztworu H₂O₂) lub wody utlenionej (3% roztwór H₂O₂) lub nawet zwykłej wody destylowanej. Po podaniu tych związków następuje rozpuszczenie stopionej substancji i dostarczenie tlenu niezbędnego do utlenienia węgla i innych pierwiastków. Natomiast by zapobiec stratom fosforu, chloru, należy dodać przed mineralizacją substancje alkalizujące, np. octan magnezu.

Mineralizacja "na mokro" - polega na utlenianiu substancji organicznych za pomocą mocnych kwasów mineralnych lub ich mieszanin (HNO₃, H₂SO₄, HClO₄ , który ze względu bezpieczeństwa może być stosowany tylko w mieszaninach), a także z dodatkiem innych substancji utleniających (H₂O₂, KMnO₄ i KClO₄). proces ten zachodzi w stosunkowo niskich temp. (150 - 350°C) i stwarza mniejsze ryzyko strat lotnych składników mineralnych. przeprowadza się ją w kolbach Kjeldahla nad palnikiem gazowym lub w specjalnych piecach do mineralizacji "na mokro".

Mineralizacja polegająca na stapianiu próbki - z substancjami utleniającymi jest rzadko stosowana w analizie żywności. Inną techniką wykorzystywana przy oznaczaniu składników mineralnych jest ekstrakcja np. sodu i potasu, która polega na wytrząsaniu próbki z wodą redestylowaną lub dejonizowaną, a następnie odwirowaniu części stałych i oznaczeniu badanych pierwiastków w supernatancie.

Zawartość popiołu całkowitego lub poszczególnych pierwiastków w badanych produktach oznacza się przy zastosowaniu nowoczesnych metod instrumentalnych, tj.:
1.Konduktometria
2.Absorpcyjna spektrometria atomowa (ASA lub AAS)
3.Fotometria płomieniowa
4.Polarografia

1.Konduktometria - jest to metoda analityczna polegająca na pomiarze konduktancji (przewodności elektrolitycznej) roztworu między dwiema identycznymi elektrodami obojętnymi (niereagującymi ze składnikami roztworu, np. platynowymi), do których jest przykładany prąd zmienny o częstotliwości nieprzekraczającej 10kHz . w metodach konduktometrycznnych wykorzystuje się zależność mierzonej konduktancji badanego roztworu od stężenia elektrolitu znajdującego się w tym roztworze. Metodę tę wykorzystuje się również do pomiaru zawartości substancji nieorganicznych w cukrze, dwutlenku węgla w wodzie oraz wilgotności.

2.Absorpcyjna spektrometria atomowa (ASA lub AAS) – jest jedną z najnowocześniejszych metod oznaczania składników mineralnych, m.in. Ca, Mg, Na, K, Cu, Zn, Mg. Wykorzystuje zjawiska absorpcji charakterystycznego promieniowania elektromagnetycznego przez wolne atomy danej substancji.

3.Fotometria płomieniowa – jest działem spektralnej analizy emisyjnej i służy do badania zawartości pierwiastków o niskich potencjałach wzbudzenia (np. Na, Ca, K, Ba, Mg). Pod wpływem działania płomienia palnika (1800 - 3100 °C) atomy oznaczonych pierwiastków ulegają wzbudzeniu, kiedy to wypromieniowują energię, która jest emitowana w postaci kwantów o charakterystycznych długościach fali odpowiednich dla danych pierwiastków. Emitowana energia przechodzi przez monochrometr, a następnie na detektor.

4.Polarografia – jest jedną z metod elektroanalitycznych i może być wykorzystana do oznaczenia jonów. Polega ona na badaniu zmian natężenia prądu, płynącego przez roztwór z badaną substancją w czasie elektrolizy w zależności od liniowo rosnącego potencjału z zastosowaniem kroplowej elektrody rtęciowej.

Wykład 8 – Oznaczanie zawartości cukrów w produktach spożywczych

Węglowodany (cukrowce) stanowią najliczniejszą grupę związków organicznych występująca zarówno w organizmach roślinnych, jak i zwierzęcych. Nazwa węglowodany wywodzi się stąd, że wiele cukrów ma wzór sumaryczny, który można opisać w postaci Cn(H₂O)n. Duże zróżnicowanie ich struktury i wielkości ma wpływ na różnorodność funkcji, które spełniają, np.: stanowią źródło energii, występują jako substancje zapasowe, kształtują właściwości teksturotwórcze i reologiczne itp. w skład węglowodanów zaliczane są:
-monosacharydy (np.: glukoza, fruktoza)
-oligosacharydy (np.: sacharoza, maltoza, laktoza)
-polisacharydy (np.: skrobia i celuloza)

Monosacharydy stanowią polihydroksyaldehydy oraz polihydroksyketony. w zależności od długości łańcucha węglowego w grupie aldoz wyróżnia się np.: triozy, pentozy, heksozy itd. w budowie aldozy i ketozy wyróżnia się do tego, że związki te są optycznie czynne i charakteryzują się zdolnością do skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego. Cząsteczki monosacharydów, o strukturze pierścieni piranozowych lub furanozowych, występują w dwóch odmianach izomerycznych α i ß różniących się skręcalnością i podlegających zjawisku tzw. mutarotacji (przejściu izomerów z jednej formy o określonej skręcalności w drugą, w miarę upływu czasu). Z grupy monosacharydów najbardziej rozpowszechnionymi są heksozy, tj. glukoza, fruktoza, galaktoza, mannoza, arabinoza itp.

Glukoza jest cukrem prostym powstającym w roślinach bezpośrednio w procesie fotosyntezy. Występuje zarówno w stanie wolnym, jak i związanym, np. w postaci zapasowych polisacharydów: glikogenu u człowieka i zwierząt oraz skrobi w roślinach. Stanowi podstawowe źródło energii w organizmach żywych, bierze także udział w procesach, tj. oddychanie czy też fermentacja. Glukoza znalazła szerokie zastosowanie w przemyśle żywnościowym oraz farmaceutycznym i jest produkowana w dużym stopniu ze skrobi, metoda hydrolizy enzymatycznej i kwasowej.

Fruktoza również powstaje w procesie fotosyntezy i określane jest tez jako cukier owocowy. Jest około dwukrotnie słabsza od glukozy i nadaje słodki smak owocom (gruszkom i jabłkom) oraz miodom. W formie związanej fruktoza występuje np. w sacharozie, rafinozie, inulinie.

Galaktoza jest składnikiem laktozy - disacharydu wchodzącego w skład mleka ssaków, oligosacharydów (rafinoza) oraz polisacharydów - głównie galaktanów, tj. agar i karaceny (w formie związanej). Występuje również w stanie wolnym, ale w małej ilości w niektórych gatunkach roślin.

Mannoza - występuje jako składnik hemiceluloz i w glikozydach, natomiast w formie wolnej jest spotykana niezwykle rzadko, np. w pomarańczach.

Arabinoza jest natomiast składnikiem substancji pektynowych, gumy arabskiej i nukleotydów.

W grupie oligosacharydów najważniejszym składnikiem jest sacharoza, stosowana w przemyśle jako środek słodzący. Występuje w dwóch ilościach w trzcinie cukrowej i w burakach cukrowych. Sacharoza zbudowana jest z glukopiranozy i fruktofuranozy, które połączone są wiązaniem α - 1, 2 - glukozydowych. Pod wpływem działania kwasów oraz enzymów sacharoza ulega hydrolizie do glukozy i fruktozy, które zmieszane w równych proporcjach określane są mianem cukru inwertowanego. Pojecie cukru inwertowanego pochodzi od zjawiska inwersji, czyli hydrolizy sacharozy. Po hydrolizie sacharozy zachodzi zmiana skręcalności kąta płaszczyzny światła spolaryzowanego. Wodny roztwór sacharozy skręca płaszczyznę światła spolaryzowanego w prawo, natomiast roztwór cukru inwertowanego – w lewo.

Maltoza jest cukrem stosunkowo rzadko spotykanym w roślinach. Powstaje w wyniku enzymatycznej lub nieenzymatycznej hydrolizy skrobi. Do dwucukrów zaliczana jest również laktoza, która powstaje w gruczołach mlekowych ssaków. Jest ona produkowana z serwatki, stosowana jest w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym.

Polisacharydy - są to związki zbudowane z około 10 lub większej ilości jednostek monosacharydowych. Stanowią ważna grupę składników żywności, ich zawartość i właściwości decydują o wartości i przydatności technologicznej surowców pochodzenia roślinnego. W skład polisacharydów zalicza się miedzy innymi: skrobia, polisacharydy nieskrobiowe (tj. pektyny, celuloza i hemiceluloza) oraz występujące w zdecydowanie mniejszej ilości alginiany, agar, karageny i gumy roślinne.

Monosacharydy oraz oligosacharydy są dobrze rozpuszczalne w wodzie, słabo rozpuszczalne w alkoholu i nierozpuszczalne w niepolarnych rozpuszczalnikach. Polisacharydy natomiast są nierozpuszczalne w wodzie (np. celuloza i hemiceluloza) lub też tworzą roztwory koloidalne (skrobia).

Poszczególne cukry różnią się zdecydowanie miedzy sobą jakością i intensywnością smaku słodkiego. Najlepszy środek słodzący to sacharoza. Dotychczas nie opracowano metody fizykochemicznej umożliwiającej pomiar słodkości. Istnieje natomiast wiele grup metod oznaczania zawartości cukrów w produktach spożywczych.

Do metod oznaczania cukrów zaliczamy:
-fizykochemiczne
-biologiczne
-chemiczne

Do metod fizycznych zaliczamy:
a) metody densymetryczne - polegające na pomiarze gęstości roztworów cukru
b) metody refraktometryczne - polegające na pomiarze współczynnika załamania światła
c) metody polarymetryczne - polegające na pomiarze kata skręcenia płaszczyzny światła spolaryzowanego przez roztwory cukrów
d) metoda chromatograficzna - w których wykorzystuje się do pomiarów chromatografię gazową (GLC) lub wysokosprawną chromatografię cieczową (HPLC). Przy oznaczeniu cukrów metodą GLC - sacharydy będące związkami nielotnymi przeprowadza się w lotne pochodne trimetylosililowe (TMS), a ich sililację prowadzi się przy użyciu mieszaniny heksametylodisilazanu, trimetylchlorosilanu i pirydyny. Do oznaczenia stosuje się detektor jonizacji płomieniowej (FID). Natomiast detektor (RI) stosuje się przy detekcji sacharydów w metodzie HPLC. Ich identyfikację prowadzi się po rozdziale na odpowiedniej kolumnie chromatograficznej, a ilość sacharydów w próbie obliczana jest na podstawie czasów retencji i powierzchni rozdzielonych pików.

Metody biologiczne - polega na fermentowanych badanych cukrów przy zastosowaniu drożdży i na oznaczeniu ilości powstałego alkoholu lub dwutlenku węgla jako końcowych produktów fermentacji. W celu wyznaczenia różnych rodzajów cukrów występujących w badanej mieszaninie - do przeprowadzenia procesu fermentacji stosuje się różne gatunki drożdży oraz bakterii.

Metody chemiczne - polegają na wykorzystaniu właściwości redukcyjnych cukrów redukcyjnych lub cukrów nieredukcyjnych po hydrolizie. Polegają one na redukcji soli miedzi (II) w środowisku alkalicznym. Metody te mają bardzo szerokie zastosowanie w laboratoriach przemysłu spożywczego. Właściwościami redukcyjnymi odznaczają się wszystkie cukry proste oraz te oligosacharydy, w których występuje wolny hydroksyl półacetalowy, tj. maltoza i laktoza. W produktach spożywczych istnieje możliwość oznaczenie cukrów prostych, określanych jako "cukry redukujące przed inwersją " oraz cukrów ogółem, czyli "cukry po inwersji". Różnica pomiędzy zawartością cukrów ogółem i cukrów prostych redukujących przeliczana jest na zawartość sacharozy, po przemnożeniu przez współczynnik przeliczeniowy wynoszący (0,95), który jest ilorazem masy molowej sacharozy i mas cząsteczek glukozy i fruktozy.

Do oznaczenia zawartości cukrów redukcyjnych stosowanych jest wiele metod pomiarowych, z których najczęściej stosowane są:
-metoda Bertranda
-metoda Lane – Eynona
-metoda Munsona – Walkera
-metoda luffa – Schoorla
-metoda Nizowkina – Jemielianowej
-metody kolorymetryczne i inne

Metoda Bertranda - polega na ilościowej redukcji jonów Cu(II) do Cu(I) przez sacharydy zawierające w cząsteczce wolne grupy redukujące, co zachodzi w środowisku silnie zasadowym (pH ok. 12) w temperaturze wrzenia. Wytworzone (w reakcji I i II płynu Bertranda z roztworem badanego cukru) jony miedzi (I) - w postaci Cu2O - ulegają utlenieniu w reakcji z płynem III Bertranda, a jony Fe(III), pochodzące z tego samego płynu, ulęgają redukcji do jonów Fe(II). Ilość jonów Fe(II) oznacza się przez miareczkowanie mianowanym roztworem nadmanganianu(VII) potasu.

Podczas oznaczania zachodzą następujące reakcje:

CuSO4 + 2NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2

HO-CH- COONa O-CH-COONa

Cu(OH)2 + │ → Cu │ + H2O

HO-CH-COOK O-CH-COOK

O-CH-COONa HO-CH- COONa

R-CHO + 2 Cu │ + 2 H2O → R-COOH + Cu2O + 2

O-CH-COOK HO-CH-COOK

Cu2O + Fe2(SO4)3 + H2SO4 → 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O

2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 → K2SO4 + 5Fe2(SO4)3 + 8H2O + 2MnSO4

Metoda Lane - Eynona - polega na bezpośrednim miareczkowaniu wrzącej mieszaniny roztworów Fehlinga I [siarczan(VI) miedzi(II)] i Fehlinga II [wodorotlenek sodu, winian potasu i sodu] odpowiednio rozcieńczonym roztworem sacharydu (0,1% - 0,4%) w obecności błękitu metylowego jako wskaźnika. Obecność soli Seignett'a (winianu potasu i sodu) zapobiega wytraceniu się wodorotlenku miedzi(II) i umożliwia prawidłowe przeprowadzenie redukcji miedzi. Tworzący się miedziowodzian potasu i sodu ma barwę ciemnoniebieską. Koniec miareczkowania rozpoznaje się po zaniku barwy niebieskiej, co świadczy o braku Cu⁺². Dodany błękit metylowy i ulega również odbarwieniu dopiero po zredukowaniu całej miedzi zawartej w płynie Fehlinga.
Rozwinięciem metody Lane - Eynona jest polecona przez AOAC (Association of Official Analytical Chemists) metoda Munsona - Walkera, która polega na tym, że roztwór sacharydów ogrzewa się w standardowych warunkach z odczynnikami Fehlinga, a wytracony osad Cu₂O po przesączeniu oznaczany jest a pomocą miareczkowania manganometrycznego lub jodometrycznego.

Metoda Luffa - Schoorla - polega na redukcji jonów Cu(II) zawartych w płynie Luffa [węglan sodu, kwas cytrynowy, siarczan(VI) miedzi(II)] przez sacharydy redukujące obecne w badanym roztworze. Reakcja zachodzi w temperaturze wrzenia w środowisku alkalicznym pH około 9,5. Jest to możliwe dzięki użyciu w płynie Luffa węglanu sodu zamiast wodorotlenku sodu (jak w płynie Bertranda i Fehlinga). Nadmiar jonów Cu(II) podaje się następnie redukcji kwasem jodowodorowym wydzielanym z jodku potasu po zakwaszeniu środowiska. Uzyskany w tej reakcji jod odmiareczkuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu(VI) sodu. Jednocześnie wykonuje się próbę ślepą, w której określa się zużycie roztworu tiosiercanu(VI) sodu na miareczkowaniu jodu wydzielonego przez całkowitą ilość miedzi zawartej w płynie Luffa.

Metoda Nizowkina - Jemielianowej - oparta jest jak większość opisanych wyżej metod chemicznych na redukcyjności soli miedziowych. Zaletą tej metody jest wyraźna i łatwa do uchwycenia zmiana barwy przy miareczkowaniu, powstała na skutek rozpuszczenia się powstającego przy redukcji czerwonego tlenku miedziawego w żelazicyjanku potasowym. Metody kolorymetryczne - polegają na redukcji kwasów (np. pikrynowego) w środowisku alkalicznym przez cukry redukujące z wytworzeniem barwnego kompleksu i pomiarze jego barwy przy odpowiedniej długości fali.

Wykład 9 – Oznaczanie zawartości białka w produktach żywnościowych

Białko - jest podstawowym materiałem budulcowym i należy do najważniejszych ze składników pokarmowych. Posiada ona złożoną strukturę chemiczna: składa się aminokwasów, które z kolei zbudowane są z atomów węgla, tlenu, azotu, wodoru oraz siarki. Pod względem chemicznym białka są związkami, które zawierają 50 - 55% węgla, 19 - 24% tlenu, 12 - 19% azotu, 6 - 7,3% wodoru i do 4% siarki. Niektóre białka zawierają jeszcze: P, Ca, Fe, Cu, I, Zn, Mg, Mn i Co.

Wszystkie aminokwasy połączone są wiązaniami peptydowymi, podstawową ich strukturę stanowi szkielet węglowy, który związany jest atomem wodoru (H), grupą aminową (NH2), grupa karboksylową (COOH) oraz łańcuchem bocznym. Łańcuch boczny może stanowić grupa metylowa CH3 lub rodnik R - (alifatyczny lub aromatyczny).
Zależnie od pochodzenia białek dzielimy je ogólnie na roślinne i zwierzęce.

Ze względu na budowę chemiczną białka dzielimy na:
1)proste (proteiny), złożone z aminokwasów
2)złożone (proteidy), oprócz aminokwasów zawierają części niebiałkowe, tzw. grupy prostetyczne (np. barwnik, węglowodany, kwas fosforowy, kwas nukleinowe).

Białka proste to: albuminy, globuliny, gluteliny, prolaminy, skleroproteiny (histony, protaminy).
Białka złożone to: chromoproteidy, glikoproteidy, fosfoproteidy, lipoproteidy, metaloproteidy, nukleoproteidy.

Zawartość białka w produktach spożywczych jest jednym czynników określających ich wartość odżywczą. Ilość tego składnika w surowcach stosowanych produkcji żywności decyduje także o prawidłowym przebiegu procesu produkcyjnego oraz o jakości produktu. jako że w większości białek azot stanowi około 16% ich masy, na tej podstawie wyliczona mnożnik 6,25 (100% białka 16% azotu = 6,25), który umożliwia przeliczenie otrzymanego w badanej próbie ilości azotu na zawartość białka. W przypadku białek zawierających różną od 16% ilość azotu (szczególnie pochodzenia roślinnego) współczynnik należy wyznaczać doświadczalnie lub posłużyć się istniejącymi tabelami współczynników indywidualnych (tab.).

Produkt	Współczynnik przeliczeniowy
Kasza gryczana	6,31
Kasza jęczmienna	5,83
Kasza manna	5,70
Makaron jajeczny	5,70
Płatki owsiane	5,83
Ryż	5,95
Groch (całe ziarno)	6,25
Soja	5,71
Fasola	6,00
Warzywa, owoce	6,25

W analizie żywności najczęściej używane są następujące określenia białka:
1)białko strawne = (azot ogółem - azot nierozpuszczalny po trawieniu pepsyny) x mnożnik białkowy
2)białko surowe = azot ogółem x mnożnik białkowy
3)białko czyste = azot białkowy x mnożnik białkowy

Do oznaczenia zawartości białka w produktach stosowane są dwie grupy metod:
A) Bezpośrednie:
1)biuretowe
2)Lovry'ego
3)oparta na wbudowaniu barwników
4)immunoenzymatyczna (ELISA)
5)formolowa
6)spektrofotometrii z zakresie nadfioletu
7)oparta na zjawisku selektywnego pochłaniania promieniowania w zakresie podczerwieni
B) Pośrednie:
1)Kjeldahla
2)Dumasa

A-1) METODA BIURETOWA - polega na oznaczeniu białek i peptydów (zawierających co najmniej dwa wiązania peptydowe, które tworzą w środowisku alkalicznym barwne kompleksy z jonami Cu⁺²). Natężenie zabarwienia powstałego kompleksu (fiołkowe) jest proporcjonalne do stężenia białka. Pomiaru absorbancji dokonuje się przy długości fali λ = 540 nm. Metoda ta pozwala na oznaczenie zawartości białka do 4%.

A-2) METODA LOVRY'EGO - polega na pomiarze absorbancji (przy długości fali przekraczającej λ = 750 nm) barwnego kompleksu, powstałego w wyniku dwóch reakcji. Pierwszej biuretowej - polegającej na połączeniu dwóch jonów miedzi (Cu⁺²) do wiązań peptydowych i drugiej - polegającej na redukcji odczynnika fosforomolibdeno - fosforowolframowego (odczynnik Folina - Ciocialteu) przez tyrozynę i tryptofan, obecne w białku. Metodę tę można stosować w roztworach niezawierających fenoli. Ze względu na dużą czułość metody stosuje się ją w próbach zawierających znikome ilości białka (0,5 - 1,0 mg%).

A-3) METODA OPARTA NA WBUDOWYWANIU BARWNIKÓW - polega na ilościowych wbudowywaniu do białek barwników organicznych dodanych w nadmiarze ( oranż G, czerń amidowa 10B, Comomassie Blue B-250). Białko i barwnik w warunkach poniżej punktu izoelektrycznego białka tworzą nierozpuszczalne kompleksy, które można wydzielić przez odwirowanie lub sączenie. Następnie wykonywany jest pomiar natężenia barwy roztworu, która uzależniona jest od ilości barwnika niezwiązanego białkiem (zależność odwrotnie proporcjonalna do ilości białka w próbie).

A-4) METODA IMMUNOENZYMATYCZNA (ELISA) - polega na tworzeniu połączeń pomiędzy specyficznym przeciwciałem, białkiem i odpowiedni enzymem, co powoduje powstawanie barwnego kompleksu. Natężenie barwy oznacza się spektrofotometrycznie przez porównanie z roztworem wzorcowym. oznaczenie to umożliwia określenie zawartości białka i stopnia ich denaturacji.

A-5) METODA SORENSENA (MIARECZKOWANIA FORMYLOWEGO) - polega na zablokowaniu aldehydów mrówkowych grup aminowych aminokwasów, w wyniku czego tracą one swoje właściwości. kolejno następuje odblokowanie grup karboksylowych, które miareczkuje się mianowanym roztworem wodorotlenku sodu. liczba uwolnionych grup karboksylowych jest równoważna liczbie związanych formaldehydem grup aminowych.

A-6) METODA SPEKTROFOTOMETRII W ZAKRESIE NADFIOLETU - polega na pomiarze absorbancji, jaką wykazują aminokwasy aromatyczne: fenyloalanina, tryptofan, tyrozyna.

A-7) METODA OPARTA NA ZJAWISKU SELEKTYWNEGO POCHŁANIANIA PROMIENIOWANIA W ZAKRESIE PODCZERWIENI - polega na wykorzystaniu selektywnego pochłaniania promieniowania w tym zakresie.

B-1) METODA KJEDAHLA - metoda odwoławcza oznaczania azotu ogólnego. Substancje organiczne zawierające azot podczas gotowania ze stężonym H2SO4 są utlenione (azot wydzielony w postaci amoniaku, tworzy w środowisku kwasu siarczan (VI) amonu). Amoniak wiązany jest w nadmiarze kwasu borowego, a następnie jest on miareczkowany mianowanym roztworem kwasu solnego (przy zastosowaniu kwasu borowego) lub wodorotlenku sodu (przy zastosowaniu kwasu solnego lub kwasu siarkowego (VI).

Reakcja ta przebiega w III etapach:
a) mineralizacji próbki
b) destylacji amoniaku (NH3) z para wodną
c) miareczkowania

MINERALIACJA:
1.Rozkład kwasu siarkowego (VI) uwolnieniem tlenu:
2H2SO4 ^(temp.) 2SO2 + O2 + 2H2O
2.Następuje utlenienie substancji organicznych (z uwolnieniem dwutlenku węgla, wody i amoniaku):

COOH

R-CH + O2 = x CO2↑ + y H2O + z NH3↑

NH2
3.Przechodzenie amoniaku w siarczan (VI) amonu: 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

DESTYLACJA AMONIAKU:
1.Alkalizacja środowiska z wydzielaniem amoniaku:
(NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH3 + 2H2O
2.Destylacja amoniaku i jego związanie w roztworze kwasu borowego:
NH3 + H3BO3 → NH4H2BO3

MIARECZKOWANIE – przy użyciu mianowanego HCl lub H2SO4: 2NH4H2BO3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 + 2H3BO3 lub NH4H2BO3 + HCl → NH4Cl + H3BO3

Reakcja pomiędzy amoniakiem i kwasem siarkowym(VI) lub kwasem solnym:

2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4

NH3 + HCl → NH3Cl

Z równania tego wynika, że:
1mol H2SO4 + 2mole N + 28g azotu
1mol HCl + 1mol N + 14g azotu

określenie miana roztworu HCl wglądem azotu:
1cm3 H2SO4 (o stężeniu 0,1mol × dm-3) = 0,0028g N
1cm3 HCl (o stężeniu 0,1mol × dm-3) = 0,0014g N

Z ilości cm³ roztworu HCL użytego do miareczkowania wyliczana jest ilość azotu w próbie. Metodą Kjeldahla oznaczyć można: jony amonowe oraz związki zawierające grupy amidowe, aminowe lub iminowe (nie oznacza się azotanów(III) i (V).

Zawartość azotu w analizowanej próbie = około 0,02g (→ co odpowiada naważce od 0,5 do 1,5 g badanego produktu).

B-2) DUMASA - polega na suchej pirolizie substancji w strumieniu ditlenku węgla lub jego mieszaniny z tlenem.

Wykład 10 – Oznaczenie zawartości i jakości tłuszczów w produktach spożywczych

Lipidy są dużą grupą związków organicznych nierozpuszczalnych w wodzie, a rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach organicznych, tj. eter ety­lowy, naftowy, chloroform, benzen, alkohole i inne.

Ze względu na budowę chemiczną lipidy dzieli się na trzy grupy:
-proste - estry kwasów tłuszczowych i alkoholi (lipidy właściwe i woski),
-złożone — związki zawierające obok kwasów tłuszczowych i alkoholi również inne składniki (fosfolipidy i glikolipidy),
-pochodne (wtórne) - pochodne lipidów prostych 1 złożonych, powstałe przede wszystkim w wyniku ich hydrolizy, zachowujące ogólne właściwości lipidów (kwasy tłuszczowe, alkohole i węglowodory).

Tłuszcze naturalne są wieloskładnikową mieszaniną różnych lipidów, w której triacyloglicerole są podstawowym, lecz nic jedynym składnikiem. Wszystkie inne lipidy występujące w tłuszczach zwane są potocznie substancjami towarzyszącymi i stanowią zwykle 1—2%

Istnieje wiele kryteriów podziału tłuszczów naturalnych:
-ze względu na konsystencję w temperaturze pokojowej: tłuszcze (stale) i oleje (ciekłe),
-ze względu na pochodzenie: roślinne, zwierzęce (zwierząt lądowych, morskich), mleczne,
-ze względu na dominujący w nich kwas tłuszczowy: np. z dużą zawartością kwasu laurynowego, oleinowego, linolowego itp.

W analizie żywności pod pojęciem tłuszcz surowy określa się wszystkie składniki produktu żywnościowego, które można wyekstrahować za pomocą rozpuszczalnika organicznego, a które nie są lotne przy suszeniu trwającym 1 godzinę w temperaturze 105 °C.

Metody oznaczania zawartości tłuszczów w produktach spożywczych można podzielić na:
A) Metody ekstrakcyjno-wagowe,
B) Metody objętościowe (butyrometryczne),
C) Metody ekstrakcyjno-refraktometryczne,
D) Metody instrumentalne.

A. Metody ekstrakcyjno-wagowe polegają na wydzieleniu z badanej próbki substancji tłuszczowej za pomocą rozpuszczalnika i oznaczeniu jej wagowo.
Metody te można podzielić na:
-periodyczne (ekstrakcja rozpuszczalnikiem o nie określonej ściśle ilości bądź ekstrakcja ściśle określoną ilością rozpuszczalnika np. metoda Grossfelda)
-ciągle (ekstrakcja wielokrotna, np. metoda Soxhleta, metoda Puzanowa). Produkty zawierające dużo białek i węglowodanów należy przed ekstrakcją zhydrolizować.

Do grupy tych metod zaliczane są:
metoda Weibull-Stoldta - polegająca na przeprowadzeniu hydrolizy za pomocą kwasu solnego w celu uwolnienia wszystkich substancji tłuszczowych znajdujących się w próbce, oddzieleniu ich od hydrolizatu, wysuszeniu na sączku, wyekstrahowaniu rozpuszczalnikiem i oznaczeniu wagowym;

metoda Rosego-Gottlieba - polegająca na rozpuszczeniu substancji białkowej mleka za pomocą amoniaku, wyekstrahowaniu rozpuszczalnikiem uwolnionego z otoczek białkowych tłuszczu, odpędzeniu rozpuszczalnika i oznaczeniu substancji tłuszczowej wagowo;

metoda Grossfelda - polegająca na zhydrolizowaniu próbki kwasem solnym, wyekstrahowaniu tłuszczu za pomocą trichloroetylenu, odpędzeniu rozpuszczalnika i oznaczeniu substancji tłuszczowej wagowo;

metoda Soxhleta — polegająca na wielokrotnej ciągłej ekstrakcji substancji tłuszczowej z rozdrobnionego i uprzednio wysuszonego produktu za pomocą rozpuszczalnika organicznego i oznaczeniu sub­stancji tłuszczowej wagowo. Ekstrakcję przeprowadza się w aparacie Soxhleta , który dzięki zastosowaniu chłodnicy i lewarka umożliwia prowadzenie ekstrakcji ciągłej, trwającej zwykle kilka godzin. Automatyczną odmianą metody Soxhleta jest aparat typu Buchi lub Tecator pozwalający na skrócenie czasu ekstrakcji do 2 godzin. Metoda Soxhleta jest najczęściej stosowana i uważana jest za metodę odwoławczą.

Metody te stosowane są do ekstrakcji tłuszczu z nasion oleistych, produktów zbożowych, mięsa, serów, przetworów rybnych i innych. Metody nie stosuje się do oznaczania tłuszczu w emulsjach.

B. Metody objętościowe polegają na rozpuszczeniu znajdującego się w próbce białka najczęściej kwasem siarkowym (VI), rzadziej za pomocą odczynników zasadowych i wydzieleniu tłuszczu za pomocą rozpuszczalnika organicznego.

Do najpopularniejszych metod objętościowych należy metoda Gerbera. Polega ona na rozpuszczeniu białka za pomocą kwasu siarkowego (VI) i wydzieleniu tłuszczu w butyrometrze. Wydzielenie tłuszczu umożliwia dodatek alkoholu izoamylowego. Po odwirowaniu zawartość tłuszczu w procentach odczytuje się bezpośrednio na skali butyrometru. Metoda ta stosowana jest głównie w przemyśle mleczarskim.

C. Metody ekstrakcyjno-refraktometryczne polegają na ekstrakcji tłuszczu w odpowiednio dobranym rozpuszczalniku i refraktometrycznym pomiarze współczynnika załamania światła otrzymanego ekstraktu. Podstawą wyznaczenia zawartości tłuszczu jest różnica między współczynnikami refrakcji rozpuszczalnika i badanego ekstraktu. Metodę wykorzystuje się do badania produktów zawierających niewielkie ilości tłuszczu.

D. Metody instrumentalne wykorzystują technikę odbiciową w bliskiej podczerwieni (NIR) lub magnetyczny rezonans jądrowy (NMR).

Oznaczanie jakości tłuszczów — jednym z podstawowych wskaźników jakości tłuszczu jest analiza składu kwasów tłuszczowych, które decydują o właściwościach tłuszczu.
Analizę jakościową i ilościową kwasów tłuszczowych przeprowadza się obecnie metodą chromatografii gazowej.

Wyekstrahowany z próbki tłuszcz poddaje się hydrolizie zasadowej, a następnie uwolnione kwasy tłuszczowe przeprowadza się w ich pochodne — estry metylowe.
Otrzymane estry rozdziela się metodą chromatografii gazowej. Na podstawie uzyskanego chromatografu identyfikuje się poszczególne kwasy tłuszczowe, a następnie przeprowadzacie ilościową ocenę składu analizowanej mieszaniny.

Do dalszej charakterystyki tłuszczu jak i określenia zmian zachodzą­cych w tłuszczu podczas przechowywania służą tzw. stałe tłuszczowe. Liczba jodowa (LJ), liczba zmydlania (LZ) i liczb estrowa (LE) służą do identyfikacji tłuszczu, natomiast liczba kwasowa (LK), liczba nadtlenkowa (LOO), liczba hydroksylowa (LOH), liczba anizydynowa (LA) - są wskaźnikami zmian zachodzących w tłuszczu.

Liczba jodowa (LJ) — jest miernikiem zawartości w tłuszczu nienasyconych kwasów tłuszczowych. Określa ją ilość gramów związanego chlorowca w przeliczeniu na jod, która przyłącza się w określonych warunkach do podwójnych wiązań kwasów tłuszczowych znajdujących się w 100 g badanego tłuszczu.

Liczba zmydlenia (LZ) – pozwala na określenie średniego ciężaru cząsteczkowego kwasów tłuszczowych i glicerydów. Jest to liczba miligramów wodorotlenku potasu potrzebna do zmydlenia wolnych kwasów i estrów zawartych wig badanego tłuszczu.

Liczba estrowa (LE) — zależy od długości łańcuchów węglowych wchodzących w skład glicerydów danego tłuszczu; jest tym wyższa, im łańcuchy są krótsze. Określa ją ilość miligramów wodorotlenku potasu potrzebna do zmydlenia estryfikowanych kwasów tłuszczowych zawartych w g badanego tłuszczu.

Liczba kwasowa (LK) — określa ilość wolnych kwasów tłuszczowych. Jest to ilość miligramów wodorotlenku potasu potrzebna do zobojętnienia wolnych kwasów tłuszczowych zawartych wig badanego tłuszczu.

Liczba nadtlenkowa (LOO, LN, liczba Lea) - jest miarą zawartości nadtlenków występujących jako produkty uboczne utleniania tłuszczu. Jest to ilość substancji w próbce, które utleniają jodek potasu w opisanych warunkach oznaczania, wyrażona jak milirównoważnik aktywnego tlenu w kilogramie. Traktowana jest jako wskaźnik stopnia zjełczenia tłuszczu — w tłuszczach świeżych jest bliska zeru, podczas ich przechowywania wzrasta.

Wykład 11 – Oznaczanie gęstości płynnych produktów spożywczych

Gęstość jest jedną z podstawowych cech każdej substancji, która ma istotne znaczenie w analizie środków spożywczych, zwłaszcza tych, których sucha substancja jest w dużym stopniu reprezentowana przez cukry. Istnieją bowiem dość ścisłe zależności między wartościami liczbowymi gęstości roztworów wodnych a zawartością w nich cukru.

Gęstość jest wielkością stałą, zależną od temperatury i ciśnienia. W analizie żywności pomiar gęstości informuje o zawartości tzw. ekstraktu, tj. sumy substancji rozpuszczalnych w wodzie i nielotnych z parą wodną.

W analizie żywności rozróżniane są dwa rodzaje gęstości:
-bezwzględna,
- względna.

Gęstość bezwzględna (d) - jest określona jako stosunek masy danego ciała (m) do jego objętości (V)

$\ d = \ \frac{m}{V}\ \ \lbrack g\ \bullet \ \text{cm\ }^{- 3}$ ]

$$\ d_{t}^{t} = \ \frac{m_{x}^{t}}{m_{w}^{t}}\ $$

gdzie:

m ^t_x — masa danego ciała w temp. t °C,

m^t_w — masa wody w temp. t °C

d^t_t — gęstość ciała w temp. t °C

W praktyce gęstość względną danego ciała wyznacza się w odniesieniu do gęstości wody równej 1 g/cm³, w temperaturze 4 °C jest gęstością bezwzględną tego ciała.

$$d_{4}^{t} = \ \frac{m_{x}^{t}}{m_{w}^{4}}$$

gdzie;

m ^t_x — masa danego ciała w temp. t °C,

m⁴_w— masa wody w temp. 4 °C,

d^t₄ — gęstość bezwzględna danego ciała w temp. 4°C.

W celu przeliczenia gęstości względnej na bezwzględną mnoży się wartość liczbową gęstości względnej danego ciała przez gęstość wody w temp. pomiaru t °C:

d₄ ^t =  d_t^t  •  d_w^t

gdzie:
d^t₄ — gęstość bezwzględna danego ciała w temp. t ° C [g⋅cm^-3],
d^t_t — gęstość względna ciała w temp. t ° C,
d^t_w— gęstość wody w temp. t ° C [g⋅cm^-3].

W analizie produktów spożywczych gęstość cieczy wyznacza się trzema metodami:
A) areometrycznie
B) piknometrycznie
C) hydrostatycznie

A. W metodzie areometrycznej używany jest przyrząd zwany areometrem. Zbudowany jest on ze szklanej bańki o wydłużonym kształcie, obciążonej ołowiem lub rtęcią (zapewniając utrzymanie pozycji pionowej podczas pomiaru), bańka szklana przechodzi w szklany trzpień, wewnątrz którego znajduje się skala. Pomiaru dokonuje się zanurzając areometr w badanej cieczy i odczytując jego wskazania ze skali według menisku górnego lub dolnego. Zasada pomiaru opiera się na prawie Archimedesa i sprowadza się do tego, że areometr w stanie równowagi wypiera swoją zanurzoną częścią masę cieczy równą jego ciężarowi.

Im większa jest gęstość cieczy, tym mniejsze jest zanurzenie areometru i odwrotnie.
Areometr będzie tym czulszy, im większa będzie objętość bańki, im cieńszy i lżejszy będzie trzpień, a gęstość badanej cieczy będzie mniejsza.

W laboratoriach przemysłu spożywczego do pomiaru gęstości cieczy używane są trzy grupy areometrów:
-podające gęstość bezpośrednio w wartościach liczbowych,
-wskazujące procentową zawartość substancji rozpuszczonej,
- wyskalowane w stopniach umownych.

Spośród areometrów podających gęstość bezpośrednio w wartościach liczbowych wyróżniamy:

a) areometr Gay-Lussaca lub tzw. szkolny, wskazuje gęstość bezpo­średnio w g /cm³;

b) areometr Oechslc (°Oc), w którym ogólna zależność pomiędzy gęstością badanego roztworu a wskazaniami areometru przedsta­wia się następująco:

stad 15 °Oe=1,015 g⋅cm^-3

c) laktodensymetr (°Ld) — kiedy wskazanie laktodensymetru wynosi np. 31,5°Ld, odpowiada to gęstości mleka d = 1,0315 g /cm³

Do grupy areometrów wskazujących procentową zawartość substancji rozpuszczonej zaliczamy: a) alkoholomierze:
-areometr Trallesa (°Tr) — wskazuje w procentach objętościowych (v/v) zawartość alkoholu etylowego w roztworach wodnych, stosowany w Polsce.
-areometr Richtera - wskazuje procenty wagowe (g/g) alkoholu etylowego w roztworach wodnych, nie stosowany w Polsce.
b) cukromierze:
-areometr Brixa (°Bx) - określa procentową zawartość sacharozy w czystych roztworach wodnych w procentach wagowych [g/100 g] i tak np. 8°Bx odpowiada 8 g sacharozy rozpuszczonej w 100 g roztworu.
-areometr Ballinga (°Blg) — w roztworach cukru wskazuje procentową zawartość tego cukru [g/100g], w temp. normalnej 20 °C; w przypadku pomiaru gęstości roztworów wieloskładnikowych zawierających różne substancje (cukry, kwasy, białka, barwniki, garbniki, itp.) wskazania areometru Ballinga odpowiadają zawartości tzw. ekstraktu. Należy pamiętać, że wymienione składniki wpływają na podwyższenie gęstości roztworów wodnych w stosunku do gęstości wody (d = 1,0 g cm³), podczas gdy występujący w niektórych produktach spożywczych alkohol etylowy (piwo, wino) obniża gęstość badanych cieczy. W takich przypadkach wskazania powyższego areometru, odpowiadają zawartości tzw. ekstraktu pozornego, który w odróżnieniu od ekstraktu rzeczywistego oznaczany jest w produktach jako suma składników rozpuszczalnych w wodzie związki lotne, np. alkohole.

Areometr ze skalą umowną:
-areometr Baumego (°Be) — temperatura normalna dla wskazań tego typu areometru wynosi 15 °C, i tak np. dla wody areometr ten wskazuje wartość 0°C Be, a dla kwasu siarkowego stężenie 66 °Be. Wykorzystywany jest on do pomiaru gęstości melasy, zasady sodowej, kwasu siarkowego itp.

Należy pamiętać, że pomiar gęstości cieczy przeprowadzany przy użyciu różnych areometrów wykonywany jest w temperaturze ich cechowania, podanej zwykle obok podziałki na skali areometru (zazwyczaj jest to temp. 20 °C). Jeżeli temperatura badanego roztworu odbiega o kilka stopni od temperatury wymaganej (tzn. tej, dla której areometr został wyskalowany), należy po dokonaniu pomiaru uwzględnić poprawkę temperaturową podaną w specjalnej tablicy

B. W metodzie piknometrycznej pomiar gęstości wykonywany jest za pomocą piknometru. Oznaczenie to polega na porównaniu masy pewnej objętości roztworu badanego z masą tej samej objętości wody o tej samej temperaturze.

Piknometr - zbudowany jest ze szkła, ma kształt miarowej kolbki z kapilarną szyjką o pojemności 25 lub 50 ml. Przy dokładnych oznaczeniach mas piknometry pozwalają określić gęstość z dokładnością do 5 miejsca dziesiętnego.

Aby obliczyć wartość liczbową gęstości metodą piknometryczną, należy określić gęstość względną roztworu według wzoru:

$$d_{t}^{t} = \ \frac{m_{2} - \ m_{0}}{m_{1} - \ m_{0}}$$

gdzie:
m_o — masa piknometru pustego [g]
m₁ — masa piknometru z wodą [g]
m₂ — masa piknometru z badanym roztworem [g].

Obliczoną wartość gęstości względnej można przeliczyć na gęstość bezwzględną, mnożąc wartość liczbową gęstości względnej przez gęstość wody w temp. pomiaru t. Najczęściej gęstość roztworów wyraża się jako d ²⁰₄ lub d ^I5₄.

C. Zasada metody hydrostatycznej pomiaru gęstości opiera się na prawie Archimedesa, przy czym w przeciwieństwie do metody areometrycznej - w której wielkością stałą była masa areometru, a zmienną stopień jego zanurzenia w metodzie hydrostatycznej, stała jest objętość nurnika, a zmienna masa roztworu wypieranego przez zanurzony nurnik. W praktyce do pomiaru gęstości najczęściej stosowane są wagi Mohra-Westphala i Reimanna-Parowa.

Obliczenie gęstości badanej cieczy umożliwia następujący wzór:

$$d = \ \frac{G_{0} - \ G_{C}}{g\ \bullet V}$$

gdzie:
V – objętość ciała (nurnik)
G_o – ciężar ciała w powietrzu
G_c – ciężar ciała w cieczy
g – przyspieszenie ziemskie

Wykład 12 – Oznaczanie kwasowości wybranych produktów spożywczych

Jednym z podstawowych parametrów charakteryzujących jakość żywności jest kwasowość, która jest charakterystyczna dla większości produktów spożywczych. Artykuły spożywcze przeważnie wykazują kwaśny charakter, dlatego też oznaczanie ich kwasowości należy do bardzo często wykonywanych pomiarów w laboratoriach analitycznych.

Z chemicznego punktu widzenia można wyróżnić dwa rodzaje kwasowości:
a) potencjalną (bierną, miareczkową) – informuje o stężeniu kwasów w badanych próbach.
Może być wyrażona w:
-molowości – jako liczba moli kwasu w 1000 cm³ roztworu
-procentach masowych – jako liczba gramów kwasu w 100 g roztworu
-procentach mieszanych - jako liczba gramów kwasu w 100 cm³ roztworu bądź też w stopniach umownych:
- stopnie Delbrucha (°Dbr) – liczba cm³ roztworu ługu sodowego o stężeniu, 1 mol/dm³ zużyta do zobojętnienia kwasu w 20 cm³ roztworu (1°Dbr = 1cm³ 1 mol/dm³ NaOH zużytego do zobojętnienia 20 cm³ roztworu), np. zacieru gorzelniczego
- stopnie Soxhleta – Henkla (°SH) - liczba cm³ roztworu ługu sodowego o stężeniu, 0,25 mol/dm³ zużyta do zobojętnienia kwasów obecnych w 100 cm³ roztworu, np. mleka (1°SH = 1cm³ 0,25 mol/dm³ NaOH zużytego do zobojętnienia 100 cm³ roztworu)
- stopnie kwasowości – liczba cm³ roztworu ługu sodowego o stężeniu, 1 mol/dm³ zużyta do zobojętnienia kwasów zawartych w 100 g próbki, np. mąki (1° = 1cm³ 1 mol/dm³ NaOH zobojętnienia 100 g mąki)
- stopnie normalne - liczba cm³ roztworu ługu sodowego o stężeniu, 0,1 mol/dm³ zużyta do zobojętnienia kwasów zawartych w 100 g produktu
- kwasowość wina, soków owocowych, octu – wyrażona jest w gramach odpowiednich kwasów (winowego, cytrynowego, jabłkowego lub octowego) w litrze produktu, np. w winie gronowym – w gramach kwasu winowego. Przy obliczeniu kwasowości wina, soków, octu wykorzystywany jest tzw. współczynnik równoważności lub inaczej gramorównoważnik, który określa się jako stosunek liczby moli reagenta do liczby moli protonów lub jonów wodorowo- tlenowych zawartych w reagencie i biorących udział w określonej reakcji. Przykładowo: gramorównoważnik kwasu mlekowego = 90 g/mol, kwasu cytrynowego = 64 g/mol, kwasu octowego = 60 g/mol.
b) aktywną – uwarunkowaną stężeniem lub aktywnością jonów wodorowych (H⁺) względnie hydronowych (H3O⁺). Informuje ona o rzeczywistym stężeniu (aktywności) jonów wodorowych lub hydronowych i wyrażona jest w postaci wykładnika wodorowego (pH), którego wartość liczbowa równa jest ujemnemu logarytmowi dziesiętnemu ze stężenia jonów H⁺. Kwasowość aktywna uzależniona jest przede wszystkim od mocy kwasu zawartego w roztworze.

W analizie surowców i produktów przemysłu spożywczego, poza podziałem kwasowości na potencjalną i aktywną, wyróżnia się:
-kwasowość lotną (kwasy oddzielone z badanego roztworu przez destylację z parą wodną),
-kwasowość związaną (kwasy związane w solach i estrach),
-kwasowość całkowitą (jako suma kwasowości potencjalnej i związanej).