Kvalitetsforbedring af Industrielt Skrællede og Friterede Kartofler

Transkript

1 Kvalitetsforbedring af Industrielt Skrællede og Friterede Kartofler Projektnummer P Projektet er bevilget af Nordisk Industrifond for perioden 1/9-98 til 31/8-03. Projektleder: Karl Kaack 1

2 Del 0: Projektdeltagere Deltagende industrivirksomheder Chips-OLW AB Box 77, S Filipstad. Gjerndrup Kartofler c/o Vesterbækvej 44, Sig, DK-6800 Varde. PPM Box 288, S Kristiansstad Procordia Food AB, S Eslöv. Tore Skovli A/S Årvold Næringsområde N-1529 Moss. Deltagende forskningsinstitutter Avdeling for Livsmedelsteknik, Kemicentrum Lunds Universitet, Box 124, S Lund. MATFORSK, Norsk Institutt for Næringsmiddelforskning Osloveien 1, N-1430 Ås. Afdeling for Vegetabilske Fødevarer, DJF Kirstinebjergvej 10, DK-5792 Årslev. Økonomiadministration og sekretariat Landbrugsraadet Axelborg, Axeltorv 3 DK-1609 København V. Internationale deltagelse Dr Ilan Shomer (Israel); Sandra Segnini (Venezuela); Misael Miranda (Chile); Franco Pedreshi (Chile). Den 18. maj 2000 holdt Sandra Segnini offentligt foredrag på Lunds Universitet, hvor hun samtidig blev kvalificeret til en Phd-grad. Dr. Andrew Smith fra Institute of Food Research, Norwich var opponent. Del 1: Sammenfatning A) Faglig sammenfatning Chips og pommes frites Formål Målet av projektet var att skapa en förklarande modell som relaterar kvalitetsegenskaper av potatisprodukter, särskilt de friterade produkter, med processbetingelser, det vil visa en modell som omfattar förståelse av genom vilka mekanismer kvalitetsegenskaperna påverkas. Eftersom det visade sig att kvantitativa reproducerbara mätmetoder för kvalitet saknades, inriktades projektet i mot att utveckla sådana metoder. Arbetet har till stor del varit att bidra med empiriske erfarenheter från PPM-s processlinjer. 2

3 Teksturmåling Arbetet resulterade i en nyutvecklad variant av "punch test" med en trepunkts-stöd. Med detta test kan få mera reproducerbara resultat, eftersom dessa inte påverkas av att potatischips efter friteringen inte längre är plana. På grund av den bättre noggrannheten kunde vi också visa att brottstyrkan i chips går igenom ett maximum vid ca 2.5% fuktighet, och att chips gjorda av potatis med högre stärkelseinnehåll är starkare bara när de friteras vid en låg temperatur, vid hög friteringstemperatur spelade stärkelseinnehållet ingen roll. (Segnini et al, 1999a). Vi har derfor också visat att resultaterne fra teksturmätning er korrelerat väl till sensoriska egenskaper. (Segnini et al 1999b) Porøsitet Resultaten pekade ytterliggare en lucka i den existerand uppsättning av mätmetoder, avsaknaden av en metod att mäta de friterade chipsens porositet. Vi har utvecklad en lämplig mätmetod, och dessutom funnit att chipsens porositet påverkas av friteringstemperaturen; denna effekten skulle kunna vara förklaring på den i praxis välkända hårdare texturen av lågtemperaturfriterade chips. Vi har också visat att porositeten av chipsen från blancherade potatis skiljer sig från porositeten av oblancherade potatis, trots att de i sin friterings- och torkningskinetik inte skiljer sig. (Segnini et al, 2003). Mikrostruktur Der blev udviklet metoder til indstøbning og farvning af plantevæv fra chips med en blanding af fuchsin, safranin og astrablåt (cellilose farves blå og lignin farves rødt) samt med toluidinblåt (cellulose farves blåt og lignin farves rødt) og jod/kaliumjodid (stivelse farves blåt) (Kaack et al., 200?, i trykken). Farvningen gør det muligt at relatere resultater fra teksturmålinger til forandringer af i cellevægge, gelering af stivelse og porøsitet, herunder dannelse af store bobler i chips. Värmeøvergång För att kunna förutsäga torkningskinetiken är det nödvändigt att känna värmeövergångstalen från oljan till de kokande chipsen. Vi har för första gång någonsin systematiskt mätt värmeåvergångstalen och föreslagit en teoretisk baserad korelation som relaterar väremövergången till mängden genererad vattenånga. (Pedreschi & Dejmek, 2001). Noggranna mätnigar av värmeövergång har också visat att den existerande teoribildning för fritering inte är i stånd att förutsäga korrekt den mest väsentliga delen av friteringen, dess avslutningsfas som avgör färgbildningen. Vi har kunnat utesluta att begränsningen förorsakas av kokpunktsförhöjningen och identifierat två möjliga mekanismer som kan förklara avslutnigsfasens förlopp, övergång till glassy state och inhomogenitet i fördelnigen av stärkelse på millimeterskalan. (Dejmek & Pedreschi, manuskript) Färg En av problemen med kvalitetsmätning är att bedöma färgen av chipsen, eftersom den inte är homogen, och även variationen av färgen inom en chips utgör en kvalitetsparameter. Der er utvecklat en enkel PC baserad metod med en bilig ljuskälla (fluorescenta dagljusrö) som gör det möjligt att kvantifiera färgen I äkta L*a*b* koordinater, och visat att denna metod är lika känslig som den mänsklige bedömaren. Metoden kunde även användas för att kvantifiera "spots". (Segnini et al 1999c). 3

4 Teksturförändring Vi har vidare utvecklat en ny metod för att kontinuerligt kunna mäta texturförändringar under blanchering eller kokning av potatis. Därför har vi visa att initialt minskar styvheten pga turgorförlusten, för att sedan öka och ännu senare minska igen. I motsats till förväntningerna har det visat sig att stärkelsegelatiniseringen per se inte är korrelerad till den konsistensökning som sker i potatisen under kokningen; för närvarande finns det ingen bevisad förklaring för fenomenet. (Segnini et al, 2000, Proc 8 th Int Congress Eng Food) Temperaturfordeling i fritøser Industrivirksomhederne udførte forsøg med henblik på studier af hvordan temperaturfordelingen i fritøserne og fedttype påvirkede teksturen (knaprigheten, hårdheden, munkänsla, sprødhed) hos chips, som blandt andet var korreleret til blærestørrelse og sammenhængskraften mellem cellerne. På laboratoriet blev arrangerat en mindre testutrustning för potatischips tillverkning för att praktiskt kunna testa en del nya idéer. Tillsammans med andre projektdeltagere ägnade vi några dagar med att tillverka chipsprover med varierande temperaturprofiler och olika fett typer. Formålet var at studerade bl.a hur temperaturprofilen i fritösen påverkar texturen (knaprigheten,hårdheten, munkänslan ) i de färdiga chipsen. I samband med detta studerade vi chipsens snitt i mikroskop och hur homogent cellerna hölls samman resp. de små inre blåsor som bildats. Ett större temperatur dropp i friteringens första fas ger en chips med hårdare bite och fettupptaget minskar. (Typ s.k. kettle chips) Blåsighet Under år 2000 körde vi ytterligare prover på vårt lab i Kristianstad. En prestudie på chips tillverkning då potatisskivans ingångstemperatur ändras (utan blancheringseffekt) vid inträdet i fritösen och hur detta påverkar blåsbildning, blåsstorlek och textur. Saturna potatis hämtades från OLW lager. Detta diskuteras ibland då problem uppstår med alltför storblåsiga chips att skivtemperaturen vid inträdet i frityroljan är för låg. Försöken bekräftade inte denna teori med skivtemperaturen. En lång lakningstid i kallvatten (1 C)(vattenupptag) i gav dock ökad andel stora blåsor men det kan vara en bieffekt av att temperaturprofilen i friteringen samtidigt förändras pga ökat energibehov i inledningsskedet. Micro fryer Tillverkar en mycket liten fritös (volym 2 droppar olja) med temp. reglering. Studerar fritering och ångavgång under mikroskåpet. Mycket intressant att kunna se hur de fria stärkelse granulerna i ytvattnet gelar och sedan sprängs upp av ångtrycket när vattnet börjar koka i skivan och ångan som sprutar ut ur kapilläröppningar i potatis skivan. Ger en praktisk förståelse hur komplex hela denna samverkan mellan förklistring, ångbildning, inre tryck, mm är. Pilotlinje På vårt lab har vi arrangerat en mindre testutrustning för potatischips tillverkning för att praktiskt kunna testa en del nya idéer. Tillsammans med OLW ägnade vi några dagar med att tillverka chipsprover med varierande temperaturprofiler och olika fett typer och studerade bl.a hur temperaturprofilen i fritösen påverkar texturen (knaprigheten,hårdheten, munkänslan ) i de färdiga chipsen. I samband med detta studerade vi chipsens snitt i mikroskop och hur homogent cellerna hölls samman resp. de små inre blåsor som bildats. Ett större temperatur dropp i friteringens första fas ger en chips med hårdare bite och fettupptaget minskar (Typ s.k. kettle chips). 4

5 Fuldskalatest En test i fullskala förverkligas i PPMs fritös CF 1800 hos OLW i Filipstad med avsikt att få fram temperatur profil och vattenavgångs förloppet under verkliga förhållande. Dessa blev jämfört med lab simuleringar. Det visade sig icke helt oväntat svårt at att ta ut prover som är riktigt relevanta fordi friteringsförloppet är snabbt och ångbildning/olja/produkt/temp förhållande är kritiska och påverkas lätt vid provuttag. Det bästa var utföre forsøket på bästa sät och uppgöre en energibalans beräkning i excel för kontroll och erifiering av mätningarne. Med erfarenheter från första körningen görs senare ett nytt fullskale. Projektet har gett oss ökad förståelse på flera punkter som påverkar riktningar vid utveckling av maskinutrustningen. Förklaringsmodell Sammanfattnigsvis har det visat sig att projektets målsättnig att ge en heltäckande förklaringsmodell av effekten av processegenskaper på kvalitet var orealistiskt optimistisk. Både mättekniken och teorier för processerna har visat sig inte vara tilräckligt bra för att en kausal modelering skulle kunna genomföras. Resultaterna har dock lagt grunden för att detta skulle kunna vara möjligt i framtiden. Projektet har präglats av en stor ambition inom ett brett område och resultatet kan inte ses som ett bidrag till ökad förståelse för de komplexa samspel som sker vid friteringsprocesser. Det har varit ett givande forum där jag kunnat diskuterat aktuella process/kemiska frågor med mycket kunniga kollegor i projektgruppen. Anvendelse af metoder på industrivirksomhederne Da der foreligger korte og præcise beskrivelser af de udviklede analysemetoder kan de efter behov inddrages i virksomhedernes kontrolanalyser for chips og pommes frites. Råskrællede kartofler Metoder til måling af kogte kartoflers tekstur Der blev udviklet metoder til måling af kartoflers tekstur ved brug af Instronapparat udstyret med en skarp kniv (Kaack et al. 200?) og ved anvendelse af teksturanalysator, der var udstyret med en kegleformet probe (MATFORSK). Mikrostruktur Der blev udviklet metoder til indstøbning og farvning af plantevæv fra chips med en blanding af fuchsin, safranin og astrablåt (cellilose farves blå og lignin farves rødt) samt med toluidinblåt (cellulose farves blåt og lignin farves rødt) og jod/kaliumjodid (stivelse farves blåt) (Kaack et al., 200?, i trykken). Farvningen gør det muligt at relatere resultater fra teksturmålinger til forandringer af i cellevægge, gelering af stivelse og porøsitet, herunder dannelse af store bobler i chips. Fordeling af pektin i knoldene blev vist ved farvning med ruthenium, der rødfarver pektin. Opbevaring af råvaren Dannelsesomfanget af hårde kartofler aftager signifikant med opbevaringstiden fra høståret i september/oktober til sidst på sæsonen i maj/juni det efterfølgende år. Dette skyldes en velkendt generel reduktion i kartoflerne efterhånden som de modnes. Der forekommer også signifikante forskelle mellem år. Dette skyldes formentlig at forskelle i dyrkningsforhold og vejliget i vækstperioden medfører forskelle på kartoflernes kemiske sammensætning. 5

6 Pektin- og monosakkarider Der blev fundet sortsforskelle på indholdet af pektin og andre polysakkarider. Hårdhedsdannelsen skyldes ikke forskelle på indholdet af fibre, men indholdet af uronsyre og rhamnoise, der tilsammen udgør hovedkæden i pektin var signifikant højere efter opbevaring ved 20 C end ved 4 C. Rhamnose findes som nævnt i pektinets hovedkæde. Galaktose og arabinose findes i pektinets sidekæder. Under opbevaring af råvaren aftager forholdet mellem arabinose fra sidekæderne og rhamnose i hovedkæden aftager i stigende omfang med stigende temperatur under opbevaring af råvaren. Pektinforgrening målt som forholdet mellem galaktose og rhamnose aftager også i stigende omfang ved stigende opbevaringstemperatur for råvaren. Disse forandringer i forholdene mellem monosakkarider blev fundet i såvel rå som kogte kartofler. Forandringerne, der var størst i knoldenes ydre væv betyder at længden på sidekæderne aftager under lagringen. Pektimets methyleringsgrad aftog på samme måde som forholdene mellem monosakkariderne. Når sidekædernes længe aftager øges mulighederne for at de lange pektinmolekyler sammenbindes ved dannelse af calciumbroer der antages at være den primære årsag til dannelse af hårdt væv i kartofler. Skrælning og mekanisk påvirkning Procesforsøg i stor skala på industrivirksomhederne viste signifikante forskelle hvordan skrællemetoden påvirkede hårde kartofler. Hård skrælning ved brug af karborundumskrællere medførte signifikant hårdere kartofler end let skrælning ved brug af knivskrællere. Kombination af de to metoder når det er særligt svært at skrælle kartoflerne kan medføre de største problemer med dannelse af hårde kartofler. Under sådanne forhold vil der være en større andel af kartofler der må køres to eller flere gange gennem skrælleren. Det medfører de allerhårdeste kartofler. Forsøg i laboratoriet viste at skarpe skrælleknive giver signifikant blødere kartofler end sløve skrælleknive. Det blev desuden påvist at der er en stærk signifikant sammenhæng mellem omfandet af mekaniske påvirkning og dannelsen af hårde kartofler. Ved langsomt stigende belastning forøges hårdhedsdannelsen lineært med på den mekanisk påvirkningsgrad indtil et maksimum hvor tilvækste i hårdhed bliver konstant. Opnåelsen af disse resultater angående mekanisk påvirkning medførte at PPM har forandret industriskrællerne på en måde, der giver mindre mekanisk belastning og dermed reducerer forekomsten af hårde kartofler. I mellan tiderna har det varit diskussioner med Skovly och Procordia. Skovly då det gäller den mekaniska hanteringen under karborundumskalning (PPM maskin). En strävan blir att utveckla vår skalare AP M3000 att bli mer stöt-skonsam mot detta har i viss mån tagits i beaktan vid utformningen av nya modellen AP Vi har plockat bort nockrullana som gav kraftiga stötar mot potatisen och kompenserat framdriften genom att luta karborundumstavarna 3 grader. Hårdhedsfordelingen i kartoflerne Det mest typiske er at det især er det yderste væv i knoldene, der bliver hårde, men der kan også findes hårde partier i de inderste dele af kartoflerne og kartoflerne kan være meget hårde fra de inderste til de yderste væv. Opbevaringstemperatur for råskrællede kartofler Der er store sortsforskelle med hensyn til dannelse af hårdt væv, som ikke kan koges mørt, selv om der koges ved 100 C i 1-2 timer. Knolde fra Sava bliver hårdere end knolde fra Bintje. Sorten Bintje giver hårde knolde ved 4 C, hvilket ikke er tilfældet for Sava. 6

7 Hos Sava fremmes dannelsen af hårde kartofler med opbevaringstemperaturen. Derfor er det nødvendigt at kølekæden holdes lavt på for eksempel 4 C i hele kæden fra forarbejdning til forbruger. Pektinmethylesteraseaktivitet (PME aktivitet) Pektinmethylesteraseaktiviteten aftog fra kartoflernes ydersiden og ind mod midten af knoldene. PME-aktiviteten aftog signifikant med opbevaringstiden for de rå kartofler, men der var ikke signifikant forskel på PME-aktiviteten i kartofler skrællet ved brug af forskellige industriskrællere. Kartofler skrællet ved brug af en håndholdt køkkenkniv var højere end for de industrielle skrællere, hvilket formentlig skyldes at de industrielle skrællere fjerner et tykkere lag skræl og derved fjerner mere skræl end der måles efter brug af køkkenkniven. Mekanisk påvirkning Den signifikante forskel på kartofler skrællet ved brug af forskellige industriskrællere kunne opfattes som forskellige grader af mekaniske påvirkninger, der ifølge litteraturen kunne medføre fysiologisk sårheling og dannelse af suberin. Ved skrælning af kartofler med henholdsvis skarpe og sløve knive gav resultater som viste at sløve knive resulterede i de signifikant hårdeste kartofler. Årsagen er ganske enkelt at kartoflerne får de hårdeste slag ved brug af sløve knive. Den gennemsnitlige dybde for højeste hårdhed var 4 mm. Suberindannelse Det er velkendt at kartofler danner ny skræl ved såring under optagning eller ved sortering og rensning. Den nye skræl indeholder karakteristiske murstensformede celler, der indeholder suberin, som beskytter plantevævet mod tab af vand. Anvendelse af FSA-farvning til farvning af fikserede kartoffelvæv medførte at cellevæggene i de yderste cellelag blev røde på grund af suberin deponeres i disse celler. Tilstedeværelse af suberin blev bekræftet ved brug af blåt lys som forårsager at dette stof forårsager hvid fluorescens. Farvning med toluidinblåt viste at de nye celler indeholdt meget cellulose. Tilstedeværelsen af suberin og et højt indhold af cellulose i de murstensformede celler blev desuden vist ved forsøg med astrablåt og safranin, der absorberes af henholdsvis cellulose og suberin. Den mekaniske påvirkning fra skrælleknivene eller ved stød og slag medfører dannelse af krøllede cellevægge. Der var signifikante forskelle på procentandel krøllede vægge idet der blev fundet signifikante forskelle for skrællemetoderne. Håndskrælning gav den laveste og industriel karborundumskrælning gav den højeste procentandel krøllede cellevægge. Storskalaforsøg med industriskrelte poteter År 1 En ønsket å undersøke under hvilke forhold feilen hard tekstur oppstår i industriskrelte poteter og om endringer i tekstur kunne relateres til endringer i pektinet i midtlamellen og i celleveggene. Effekten av faktorer som pakkemetode, lagringstemperatur og lagringstid for råvaren ble undersøkt etter at prøver ble produsert ved fabrikkforsøk hos Skovli A/S. Et parti av sorten Sava ble lagret hele sesongen og prøver ble skrelt (karborundum og kniv) og pakket/oppbevart som vist i Tabell 1. Tabell 1. Oversikt over behandlinger og analyser første år Metode for opp- Metode nr O 2 i vannet Tekstur ANALYSER Totalt Uronsyre pektin i uløselig Rhamnose I uløselig 7

8 bevaring etter fraksjon fraksjon skrelling Referanse 1 X X Vann 2 X X X X X Vann boblet med CO 2 3 X X X X X Vann med sulfitt/sitronsyre 4 X X X X X Vakuumpakking 5 X X X X Gasspakking 6 X X X X Prøvene ble produsert ved 5 fabrikkforsøk i løpet av lagringssesongen, i gjennomsnitt hver 6. uke fra 3 til 28 uker etter høsting. Prøvene ble lagret ved 4 eller 20 C etter skrelling. Ved uttak 1 ble de analysert etter 7 dager som skjemaet viser, mens tekstur ble målt både etter 4 og 7 dager. Prøver fra resten av uttakene ble kun analysert med hensyn på tekstur. I tillegg til ovenfor nevnte forsøk ble det startet et annet som gikk over to år, der en ønsket å studere pektininnholdet i to potetsorter (Saturna og Bintje) som ble brukt av og mottatt fra to andre bedrifter i prosjektet. Pektininnholdet ble studert i forhold til sorter, tørrstoffinnhold, lagringstid for råvaren og indre og ytre deler av knollene År 2 Dette året ble det foretatt en nærmere undersøkelse av hard tekstur i forhold til temperatureffekten på produktene under lagring (etter skrelling), og antall pakkemetoder ble redusert til én, vakuumpakking. Det ble foretatt 4 fabrikkforsøk i løpet av året der prøver ble tatt ut til ulike analyser. De vakuumpakkede prøvene ble lagret ved 4, 8, 12 og 20 C for å identifisere et eventuelt kritisk temperaturområde, og hardheten ble målt etter koking etter 4 og 7 dagers lagring ved alle 4 uttak. For å oppkonsentrere hardt vev ble vevet fra første uttak (6 uker etter høsting) i 1 cm dybde fra overflaten, fjernet fra 12 knoller pr prøve, både fra rå og kokte, homogenisert og frysetørket for senere analyse av ikke-stivelse monosakkarider og grad av metylering. På grunn av mistanke om betydning av sterk mekanisk behandling for hardhetsutvikling ble det ved uttak 2 innført et nytt forsøksledd ved at knollene, før pakking og lagring, ble skrelt på to ulike måter, enten med knivskreller (lett mekanisk behandling) eller med karborundumskrelling før knivskrelling (sterk mekanisk behandling). Arbeidet med å undersøke pektininnholdet i forhold til sorter, tørrstoffinnhold, lagringstid for råvaren og indre og ytre deler av knollene fortsatte. År 3 Ingen nye forsøk ble kjørt med henblikk på å skaffe prøver for etterfølgende laboratorieanalyse, men det ble foretatt flere fabrikkforsøk for å teste om oppnådde prosjektresultater også gjaldt andre sorter enn Sava. Det ble også foretatt mikroskopering av potetvev, både ukokt og kokt, fra sorten Sava som hadde vært lagret ved 4 eller 20 C i 7 dager. Vevet ble farget med rutheniumrødt for å påvise pektin i cellevegger og midtlameller. 8

9 Resultater og diskussion Effekt på hardhet av oppbevaringstemperatur, behandling og lagringstid for råvaren Uansett behandling ga en oppbevaringstemperatur på 20 C mye hardere vev enn 4 C, som ikke forårsaket hardt vev (Figur 1). Hardheten sank utover i lagringssesongen, noe som er i overensstemmelse med observasjoner fra skrelleindustrien og kan sees i forhold til en generell lavere biologisk aktivitet i knollene i dvaletiden. Ingen av behandlingsmåtene skilte seg systematisk ut i forhold til å gi harde eller normale poteter etter koking, selv om det var en tendens til at sulfittvann var spesielt ugunstig. Det er tidligere vist at anaerobe forhold rundt potetene kan være årsak til dannelse av hardt vev. Alle behandlingsmetodene som ble brukt her var kjennetegnet av lavt innhold av oksygen i potetenes omgivelser. Oksygeninnholdet i de tre typer oppbevaringsvann fra uttak 1 er vist i tabell 2. Tabell 2 Utviklingen over 7 dager i oksygeninnhold i 3 forskjellige oppbevaringsvann for skrelte poteter Oksygeninnhold i vannet (mg/l) 4 C 20 C Behandling 0 d 4 d 7 d 0 d 4 d 7 d Knoller+vann 8,8 4,3 2,3 8,8 0,2 0,2 Vann 8,8 8,7 8,8 8,8 8,8 8,7 Knoller+sulfitt 2,7 4,7 2,5 2,7 0,2 0,2 Sulfitt 2,7 8,8 8,7 2,7 8,8 8,8 Knoller+CO 2 -vann 2,4 4,4 4,3 2,3 0,2 0,2 CO 2 -vann 1,1 7,5 8,8 1,5 8,3 8,7 For sorten Beate er det i et annet prosjekt vist at utvikling av hardhet forsinkes når potetene oppbevares i rent vann. Det er blitt forklart, på grunnlag av diverse forsøk, med at hardhet først utvikles når oksygenet som er naturlig tilstede i vannet er brukt opp. Hardhet utviklet seg i Beate allerede ved 4 C, det var ikke tilfellet med Sava.. Forklaringen ligger kanskje i sortsforskjeller generelt. Det er kjent at noen sorter egner seg bedre enn andre til produktet råskrelte poteter. Mot forventning var ikke knoller av sorten Sava, som ble oppbevart i vann, mindre harde enn de som var pakket/oppbevart på andre måter. Ved 20 C var den biologiske og antagelig også den mikrobiologiske aktiviteten i henholdsvis knollene og vannet så høy at oksygenet ble hurtig oppbrukt og allerede mellom 0 og 4 dager var innholdet tilnærmet 0 (Tabell 2). Det må nevnes at en temperatur på 20 C er et ytterpunktet for lagringstemperatur som ikke gir produkter av spisekvalitet, og som kun ble brukt for å spenne ut forsøksfeltet. Forsøket der effekten av 4 lagringstemperaturer ble undersøkt på vakuumpakkede poteter viste at hardheten begynte å utvikle seg mellom 8 og 12 C (Figur 2), der en igjen også ser den store forskjellen på hardhet kort og lang tid etter høsting. Sammenligning av hardhet etter forsiktig og sterk mekanisk belastning i den norske fabrikken ga ikke samme forskjell som en så for produkter fra en tilsvarende dansk fabrikk. Etter 4 dager ved 20 C var riktignok hardheten størst i potetene som hadde vært utsatt for den største makaniske belastningen (Figur 3 og 4) men dette var utjevnet etter 7 dager. Etter 28 ukers lagring (Figur 4) ga knivskrellingen signifikant størst hardhet ved 20 C lagring i 7 dager mens karborundumskrellingen ga signifikant hardest vev 12 C lagring 9

10 Det er derfor ikke mulig etter dette forsøket å konkludere med at størst mekanisk belastning gir størst hardhet i potetvevet, men belastningen som potetene utsettes for i ulike bedrifter kan naturligvis variere. Hardheten varierer i løpet av lagringssesongen og det dokumenteres i denne rapporten. Også tydelige år til år variasjoner ble observert, som det fremgår av Figur 5. Endringer i pektin- og monosakkaridinnholdet og grad av metylering Analyse av NSP av prøver fra de ulike behandlinger (år 1) viste at innholdet av totalt NSP var tilnærmet det samme ved temperaturene 4 eller 20 C, mens monosakkaridene uronsyre og rhamnose, som sammen utgjør hovedkjeden i pektin, begge var betydelig (signifikant) høyere ved en oppbevaringstemperatur på 20 C enn ved 4 C for alle de ulike behandlingene (Figur 6 og 7). Det var ingen signifikante forskjeller mellom behandlingene. Nærmere analyse av monosakkaridene i vevet fra de ytre delene av knollene, fra forsøket der effekten av flere oppbevaringstemperaturer ble undersøkt, viste at både forholdet mellom arabinose og rhamnose og i enda større grad mellom galactose og rhamnose synker med økende temperatur dvs med økende grad av hardhet (Figur 8 og 9). Rhamnose representerer hovedkjedene i pektinet og galaktose og arabinose sidekjeder med forgreninger. Analyseresultatene tilsier at forgreninger som inneholder arabinose reduseres noe under lagring ved temperaturer over 12 C, mens forgreninger der galaktose inngår reduseres i større grad. Grad av metylering synker gradvis med økende oppbevaringstemperatur. Dette er funnet både for kokt og ukokt vev, og er kun vist for kokt vev (Figur 10). Både nedgangen i mengde monosakkarider som er typiske for pektinforgreninger og metylestergrupper skjer mens potetene fortsatt er rå. Dette indikerer at en med stor sannsynlighet har med enzymatiske reaksjoner å gjøre. Lysmikroskopi av vev fra poteter som var lagret ved ulike temperaturer viste (Figurer ikke vedlagt) at rutheniumrødt, som farger pektin, bindes i størst grad til cellevegger/midtlameller fra poteter som er lagret ved høyest temperatur (20 C). Ettersom rutheniumrødt bindes til anioniske grupper tyder dette på at fargestoffet har lettere tilgang til celleveggsområdene i hardt vev, fordi en der har karboksylsyregrupper som nå, sett under ett, har lavere grad av metylering. Dermed får fargestoffet bedre adgang til pektinet som så sees bedre. Fjerning av en del av forgreningene i pektinet kan ha forårsaket at de lange pektinmolekylene kan ha lettere for å nærme seg hverandre så mye at flere av de tidligere foresterede karboksylsyre grupper får en reell mulighet for å danne ekstra kalsiumbroer mellom pektinmolekylene. Dette kan forklare utviklingen hardt vev i kokte poteter. Fenomenet er imidlertid svært sammensatt, og andre grupper innen dette prosjektet har gjort funn som tilsier at også andre reaksjoner skjer samtidig med de ovenfor nevnte. Pektininnholdet; Betydning av sorter, tørrstoffinnhold og sted i knollene De to potetsortene Bintje og Saturna ble benyttet fordi disse ble brukt av bedrifter som var med i prosjektet. Både vekstsesongen 1998 og 1999 ble undersøkt. Det ble funnet forskjeller i mengde ikke-stivelses polysakkarider og i noen av monosakkaridene. Tabell 3 viser at Saturna inneholder mindre celleveggpolysakkarider enn Bintje, kanskje pga. tynnere cellevegger. Det ble ikke funnet signifikante forskjeller mellom høyt og lavt tørrstoff, og det er de samme monosakkaridene som skiller seg fra hverandre for lavt og høyt tørstoff. 10

11 Tabell 3 Høyt tørrstoff Lavt tørrstoff Bintje Saturna Bintje Saturna Rha 0.17 ab 0.14 b 0.19 a 0.15 ab Fuc 0.03 a 0.04 a 0.03 a 0.05 a Ara 0.37 ab 0.26 c 0.43 a 0.31 bc Xyl 0.15 ab 0.11 b 0.17 a 0.14 ab Man 0.14 a 0.09 b 0.16 a 0.11 b Gal 2.36 ab 1.45 c 2.58 a 1.87 bc Glc 3.69 ab 1.98 b 3.94 a 2.60 ab GalA 1.08 a 0.77 b 1.19 a 0.78 b GalA/Rha 7.08 a 5.77 a 6.96 a 5.27 a Total 8.66 a 4.85 b 9.54 a 6.01 b 11

12 Høyt og lavt tørrstoff Siden poteter varierer i mengde tørrstoff er ble eventuelle forskjeller i celleveggpolysakkarider som følge av dette undersøkt. Til disse undersøkelsene ble det benyttet det samme materialet som over. Selv om det ikke ble funnet noen signifikante forskjeller mellom høyt og lavt tørrstoff potetene sett under ett, viste analyse av dataene hver for seg at det var signifikante forskjeller mellom noen par. Disse er markert med uthevet skrift i tabell 4. Det var også en generell tendens til at poteter med lavt tørrstoff inneholdt mer celleveggpolysakkarider enn de med høyt. Dette vil være en naturlig konsekvens av mindre stivelse dersom celleveggene er like uavhengig av mengde stivelse. Det kan derfor konkluderes med at mengde ikke-stivelses polysakkarider øker noe med avtagende tørrstoff. Tabell 4 Saturna Bintje Bintje Høyt TS Lavt TS Høyt TS Lavt TS Høyt TS Lavt TS Rha Fuc Ara Xyl Man Gal Glc GalA a 3.66 a GalA/Rha a a Total a a a. Disse målingene er usikre pga. mulige problemer med uronsyrebestemmelsen. Indre og ytre deler Poteten er svært forskjellig i de indre og ytre delene. Derfor ble ikke-stivelse polysakkarider analysert i disse delene hver for seg for å undersøke om det var forskjeller. Til dette ble det brukt samme materialet som over. I tillegg ble Beate og Kers Pink undersøkt. Siden de indre delene av poteten inneholder mindre stivelse kunne det ventes at disse hadde mer ikke-stivelses polysakkarider. Dette ser ut til å stemme for Beate og Kers Pink, men ikke for Bintje (Tabell 5) Det kan derfor være en sortsforskjell når det gjelder dette. Materialet er imidlertid for lite til å trekke sikre konklusjoner. Imidlertid er det bare noen få forskjeller når det gjelder relative mengder av de enkelte polysakkaridene. Følgelig er det neppe noen vesentlige forskjeller mellom celleveggpolysakkaridene i de indre og ytre delene av poteten. 12

13 Tabell 5 Beate Kerrs Pink Bintje Høyt TS Bintje Lavt TS Indre Ytre Indre Ytre Indre Ytre Indre Ytre Rha Fuc Ara Xyl Man Gal Glc GalA a 2.08 a 3.38 a 3.62 a Total a 8.65 a a a a. Disse målingene er usikre pga. problemer med uronsyrebestemmelsen. Lagring Poteter endres under lagring. Det er derfor av interesse å se hva som skjer med celleveggpolysakkaridene under lagring. Dette ble studert med sorten Bintje for sesongen Resultaene (ikke vist) tyder på at de relative mengdene av monosakkarider som inngår i pektinkomplekset varierer gjennom lagringssesongen, at det synes å være noe forskjell på hva som skjer i de indre og ytre delene og også at mengde tørrstoff har betydning. 13

14 25 20 C 4 C 20 Maximum force (N) Control Water CO2 water Sulphite Vacuum N2/CO Weeks after harvest Figur 1. Effekt av ulike behandlinger av industrielt skrelte poteter på hardhet (sorten Sava), lagret ved 4 eller 20 C i 7 dager før koking. Forsøkene ble gjort 5 ganger i lagringssesongen. 14

15 Maximum force (N) 10,00 10,00 9,00 9,00 8,00 8,00 7,00 7,00 6,00 6,00 5,00 5,00 4,00 4,00 3,00 3,00 2,00 2,00 1,00 1,00 0,00 0,00 control control Storage Storage temperature temperature after after packaging packaging ( C) ( C) 6 weeks weeks weeks weeks Figur 2. Utvikling av hardhet i vakuumpakkede poteter ved økende oppbevaringstemperaturer, målt tidlig og sent i lagringssesongen for råvaren (Sava) 15

16 C 12 C Maximum force (N) Car Kni Cont Days after packaging Figur 3. Effekt av grad av mekanisk behandling. Car er karborundum og knivskrelling (sterk mekanisk behandling), Kni er knivskrelling (lett mekanisk behandling), Cont er kontrollprøven. Målingene er foretatt etter 11 ukers lagringstid for råvaren. 16

17 Maximum force (N) 9,00 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 20 C 12 C Days after packaging Car Kni Cont Figur 4. Effekt av grad av mekanisk behandling. Car er karborundumskrelling og knivskrelling (sterk mekanisk behandling), Kni er knivskrelling (lett mekanisk behandling), Cont er kontrollprøven. Målingene er foretatt etter 28 ukers lagringstid for råvaren. 17

18 Maximum force (N) Days after peeling Figur 5. Variasjoner i hardhet mellom år 1 og år 2 målt tidlig og sent i lagringssesongen for sorten Sava. Hardheten ble målt etter koking etter at de vakuumpakkede prøvene hadde vært lagret ved 20 C i 4 eller 7 dager. 18

19 Uronic acid in dry matter (%) 0,200 0,150 0,100 0,050 0, C 20 C Treatment Figur 6.. Innhold av uronsyre, målt på kokt potet, i uløselig del av ikke-stivelse polysakkarider ved ulike behandlinger av rå skrelte poteter. 19

20 Rhamnose in dry matter (%) 0,040 0,030 0,020 0,010 0, C 20 C Treatment Figur 7. Innhold av rhamnose, målt på kokt potet, i uløselig del av ikke-stivelse polysakkarider ved ulike behandlinger av rå skrelte poteter. 20