Measurement of Glass Transition of Food Products by Differential Scanning Calorimeter

Význam tématu

Sklo-přechodné vlastnosti potravin zásadně ovlivňují jejich tvrdost, křehkost a strukturu. Měření teploty skelného přechodu pomáhá při návrhu receptur, kontrole kvality a optimalizaci výrobních podmínek. V potravinářské praxi lze na základě této metody předpovědět, zda bude výrobek při skladování a spotřebě měkký, gumovitý či křehký.

Cíle a přehled studie

Tento příspěvek popisuje měření skelného přechodu u komerčně dostupných měkkých a tvrdých cukrovinek, tří jednoduchých sacharidů (fruktóza, glukóza, sacharóza) a vlivu snížení vlhkosti (tepelná úprava) na potahované cukrovinky. Cílem bylo porovnat teploty skelného přechodu a korelovat je s texturálními vlastnostmi a obsahem vody.

Použitá metodika a instrumentace

Měření probíhalo pomocí diferenční kalorimetrie (DSC) s následujícími podmínkami:

• Instrumentace: Shimadzu DSC-60 Plus s auto-chlazením TAC-60i
• Vzorkové ampule: hliníkové těsněné
• Program: zahřívání i ochlazování rychlostí 10 °C/min
• Rozsah teplot: od –40 °C do 140 °C (pro sacharidy modifikováno až do 200 °C a zpětně na –20 °C)
• Atmosféra: dusík, 50 ml/min

Hlavní výsledky a diskuse

Porovnání měření ukázalo:

• Soft candy: skelný přechod Onset 0,39 °C – při běžné teplotě pokojové je v gumovitém stavu.
• Hard candy: skelný přechod Onset 53,30 °C – při pokojové teplotě je křehká a sklovitá.
• Sacharidy:<br>   • Fruktóza: Onset 5,37 °C<br>   • Glukóza: Onset 34,57 °C<br>   • Sacharóza: Onset 60,37 °C<br> nižší Tg znamená měkčí texturu za běžných podmínek.
• Vliv vlhkosti: tepelnou úpravou klesla vlhkost ze 1,6 % na 0,7 % a Onset se posunul z –17,09 °C na +3,74 °C, což potvrzuje zpevnění struktury při odparu vody.

Přínosy a praktické využití metody

DSC skelného přechodu umožňuje:

• rychlou predikci textury a tvrdosti potravin
• optimalizaci obsahu vlhkosti pro cílenou konzistenci
• kontrolu kvality během vývoje receptur i produkce

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj by mohl zahrnovat:

• hybridské metody – kombinace DSC s vlhkostní analýzou
• modelování vztahu Tg a mikrostruktury potravin
• automatizované sledování stability během dlouhodobého skladování
• rozšíření na další skupiny potravin, např. cereálie či mléčné výrobky

Závěr

Studie potvrdila, že teplota skelného přechodu, měřená pomocí DSC-60 Plus, úzce koreluje s reálnou texturou potravin. Metoda je spolehlivým nástrojem pro odhad tvrdosti, vývoj nových výrobků a kontrolu kvality.

Reference

1. K. Kawai, Glass Transition Properties and Quality Control of Food, Japan journal of food engineering, Vol. 19, No. 1, pp. 9–14, March 2018.