Relationship between water activity of crisp bread and its mechanical properties and structure

• Autorzy: Jakubczyk E. , Marzec A. , Lewicki P.P.

Warianty tytułu

PL

Zaleznosc miedzy aktywnoscia wody a wlasciwosciami mechanicznymi i struktura pieczywa chrupkiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work was to determine the effect of water activity on structure and mechanical properties of rye crisp bread and fibre crisp bread containing wholegrain rye flour, wheat bran, oat meal and sesame seeds. Breads were stored at water activities in the range of 0-0.75. Their mechanical properties (deformability modulus, fracture stress and strain, fracture work) were measured by three-point bending tests. The microstructure of the crisp breads was studied at two water activities by scanning microscopy. Water activity significantly influenced mechanical properties of crisp bread. Increasing water activity caused an increase of the fracture stress at water activities ranging from 0.030 to 0.255 for rye bread and at aw 0.039-0.319 for fibre bread. An increase of water activity above these values caused softening and a sharp decrease of the deformability modulus and fracture stress. Microscopic photographs showed that water activity had an influence on the structure of crisp bread. The rye bread had lower resistance to deformation than the fibre bread, probably due to differences in composition, and the added grain ingredients gave a more heterogeneous structure.

PL

Celem pracy było określenie wpływu aktywności wody na strukturę i właściwości mechaniczne pieczywa chrupkiego: żytniego i pieczywa żytniego wysokobłonnikowego z mąki pełnoziarnistej, z dodatkiem otrąb pszennych, płatków owsianych i ziaren sezamu. Pieczywo było przechowywane w środowisku o aktywności wody w zakresie 0-0,75. Właściwości mechaniczne (moduł odkształcalności, naprężenie i odkształcenie łamiące oraz pracę łamania) przeprowadzono przy wykorzystaniu trójpunktowego testu zginania. Mikrostrukturę pieczywa chrupkiego dla dwóch aktywności wody zbadano za pomocą mikroskopii skaningowej. Aktywność istotnie wpływała na właściwości mechaniczne pieczywa chrupkiego (rys. 1). Wzrost aktywności wody w zakresie od 0,030 do 0,255 dla pieczywa żytniego i dla pieczywa wzbogaconego w błonnik 0,039-0,319 wpływał na wzrost wartości naprężeń łamiących (rys. 2). Wzrost aktywności wody powyżej tych wartości powodował mięknięcie pieczywa i gwałtowny spadek wartości modułu i naprężenia łamiącego (rys. 3, 4). Zdjęcia mikroskopowe wskazują istotny wpływ aktywności wody na strukturę pieczywa chrupkiego (rys. 5-8). Pieczywo żytnie charakteryzowało się mniejszą odpornością na odkształcenie niż pieczywo o wyższej zawartości błonnika, które zawierało w swoim składzie otręby i ziarna, to wpływało na uzyskanie pieczywa o niejednorodnej strukturze.

Słowa kluczowe

EN

crisp bread; rye crisp bread; water activity; bread structure; mechanical property; fibre crisp bread; food

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Food and Nutrition Sciences
• Rocznik: 2008
• Tom: 58
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.45-51,fig.,ref.

Twórcy

autor

Jakubczyk E.

• Warsaw University of Life Sciences, Nowoursynowska Str.159C, 02-776 Warsaw, Poland

autor

Marzec A.

autor

Lewicki P.P.

Bibliografia

• 1. Aguilera J.M., Stanley D.W., Baker K.W., New dimensions in microstructure of food products. Trends Food Sci. Technol., 2000, 11, 3-9.
• 2. Colonna P., Doublier J.P., Melicion F., De Monredon F.D., Mercier C., Extrusion cooking drum drying of wheat starch. I. Physical and macromolecular modifications. Cereal Chem., 1984, 61, 538-541.
• 3. Fontanet I., Davidou S., Dacremont C., Le Meste M., Effect of water on the mechanical behaviour of extruded flat bread. J. Cereal Sci., 1997, 25, 303-311.
• 4. Gibson L.J., Ashby M.F., Cellular Solids: Structure and Properties. 1997, Cambridge University Press, Cambridge, U.K., pp. 15-51.
• 5. Gondek E., Marzec A., The influence of water activity on sensory texture of flat bread. 2006, in: Proceedings of the 2nd CIGR Section VI Intern. Symposium, Future of Food Engineering, 26-28 April 2006, Warsaw, Poland, CD (in Polish).
• 6. Harris M., Peleg M., Patterns of textural changes in brittle cellular foods caused by moisture sorption. Cereal Chem., 1996, 72, 225-231.
• 7. Heidenreich S., Jaros D., Rohm H., Ziems A., Relationship between water activity and crispness of extruded rice crisps. J. Texture Stud., 2004, 35, 621-633.
• 8. Heiniö R.-L., Liukkonen K.-H., Katina K., Myllymäki O., Poutanen K., Milling fractionation of rye produces different sensory profiles of both flour and bread. Lebensm.-Wiss. Technol., 2003, 36, 577–583.
• 9. Katz E.E., Labuza, T.P., Effect of water activity on the sensory crispness and mechanical deformation of snack food products. J. Food Sci., 1981, 46, 403-409.
• 10. Kim M.H., Okos M.R., Some physical, mechanical and transport properties of crackers related to the checking phenomenon. J. Food Eng., 1999, 40, 189-198.
• 11. Kohyama K., Nishi M., Suzuki T., Measuring texture of crackers with a multiple-point sheet sensor. J. Food Sci., 1997, 62, 922‑925.
• 12. Lewicki P.P., Water as determinant of food engineering properties. A review. J. Food Eng., 2004, 61, 483-495.
• 13. Lewicki P.P., Jakubczyk E., Marzec A., Carmo Cabral, M., Pereira P.M., Effect of water activity on mechanical properties of dry cereal products. Acta Agrophysica, 2004, 4, 381-392.
• 14. Luyten H., Plijter J.J., Van Vliet T., Crispy/Crunchy crusts of cellular solid foods: a literature review with discussion. J. Texture Stud., 2004, 35, 445-492.
• 15. Martínez-Navarrete N., Moraga G., Talens P., Chiralt A., Water sorption and the plasticization effect in wafers. Int. J. Food Sci. Technol., 2004, 39, 555-562.
• 16. Marzec A., Lewicki P.P., Antiplasticization of cereal-based products by water. Part I. Extruded flat bread. J. Food Eng., 2006, 73, 1-8.
• 17. Marzec, A. Influence of water activity on mechanical and acoustic properties of flat bread. 2002, PhD Thesis, Warsaw Agricultural University, Warsaw, Poland, pp. 1-140 (in Polish).
• 18. Nicholls R.J., Appelqvist I.A.M., Davies A.P., Ingman S.J., Lillford P.L., Glass transition and ultimate behaviour of gluten and starches within the glassy state. J. Cereal Sci., 1995, 21, 25-36.
• 19. PN-84/A-8636, Special foodstuff. Determination of dry matter content (in Polish).
• 20. Richardson D.P., The grain, the wholegrain and nothing but the grain: the science behind wholegrain and the reduced risk of heart disease and cancer. Nutr. Bull., 2000, 25, 353-360.
• 21. Roudaut G., Dacremont C., Le Meste M., Influence of water on the crispness of cereal-based foods: acoustic, mechanical and sensory studies. J. Texture Stud., 1998, 29, 199-213.
• 22. Saleem Q., Mechanical and ultimate properties for predicting cracking in semisweet biscuits. Int. J. Food Sci. Technol., 2005, 40, 361-367.
• 23. Saleem Q., Wildman R.D., Huntley J.M., Whitworth M.B., Material properties of semi-sweet biscuits for finite element modelling of biscuit cracking. J. Food Eng., 2005, 68, 19-32.
• 24. Sauvageot F., Blond G., Effect of water activity on crispness of breakfast cereals. J. Texture Stud., 1991, 22, 423-442.
• 25. Scanlon M.G., Zghal M.C., Bread properties and crumb structure. Food Res. Int., 2001, 34, 841-864.
• 26. Sham P.W.Y., Scaman C.H., Durance, T.D., Texture of vacuum dehydrated apple chips as affected by calcium pretreatment, vacuum level, and apple variety. J. Food Sci., 2001, 66, 1341–1347.
• 27. Slavin J., Jacobs D., Marquart L., Wholegrain consumption and chronic disease: protective mechanisms. Nutr. Cancer, 1997, 27, 14 -21.
• 28. Stokes D.J., Donald A.M., In situ mechanical testing of dry and hydrated breadcrumb in the environmental scanning microscope (ESEM). J. Mater. Sci., 2000, 35, 599-607.