À µ ø (º ª ø ªº (ß ª ªÆ Û ± :Æ ª ª æø ªÆ ; µ± Æ ªÆ ªº ææ µ ø ª ª µª ª ª ƪ ª

Transkript

1 ±Æ ª (Û ± æ ± ª µø ª ª ªÆ ª øµ ª ±Æ ( ª µø ± ªµ ± ± ±Æ ø ª ø µª ƪø ø ± ªµ ± ± ø ªÆ± ø ª Ó ÔÏ Ì À µ ø (º ª ø ªº (ß ª ªÆ Û ± :Æ ª ª æø ªÆ ; µ± Æ ªÆ ªº ææ µ ø ª ª µª ª ª ƪ ª ª ª ± ª ± ø ÿ Û ªÆ ßÙ Æ ª Û ª ª ªÆ ª ß Œª ª ±±º Ʊº fiø ªº ± ± ø ± À ø Õ ª ª ª ƪ Æ Æø ª

2 Forord DennemasteroppgavenmarkerersluttenpåminstudietidvedNorgesmiljø7og biovitenskapeligeuniversitetpåås.oppgavenblegjennomførtvedinstituttfor matematiskerealfagogteknologisamtinstituttforkjemi,bioteknologiogmatvitenskapfra januartilmai2014. Mangepersonerfortjenertakkforsmåogstorebidragiforbindelsemeddenneoppgaven. JegvilførstogfremstretteenstortakktilbeggemineveiledereCarlosSalasBringasog Odd7IvarLekang.Mestavaltforderestid,kompetanseoggodeveiledninggjennomen utfordrendeoppgave.detharværtenmegetlærerikprosess. Andrejegviltakkeer: 7 ArneAndreassen,GCRieberCompact,fornyttiginformasjonioppstartfasen 7 Nevena Misljenovic,forlaboratorieveiledningogfagligeinnspill 7 DejanDraganMiladinovic,BirgerSvihus,ReidarBarfodSchüllerogElling7Olav Rukkeforderestidogdelingavkunnskap 7 Minfarforkonstruktivetilbakemeldinger 7 Minemedstudenterforbådefagligeogsosialestunder 7 Andersfornyttigeinnspill,korrekturlesing,støtteogtålmodighet Ås,15mai2014 EirinFrantzen i

3 SAMMENDRAG- Hovedmåletmedforøketvaråutviklenødhjelpsmatmedhøyenergi7ognæringstetthet basertpåkomprimeringvedbrukavenenkeltpelletpresse(forsøk1).reseptenog produksjonsprosessenbleutvikletbasertpåspesifikasjonergittforkompaktnødhjelpsmat aviom(2002).vedmålingavfysiskeegenskapertiltabletteretterprosesseringbledet bestemteventuelleforskjellerellerlikhetermellomtabletterprodusertunderulike forhold.effektavkompresjonstrykk(47338mpa)og temperatur(22,35og50 C)på tablettenesvanninnhold,vannaktivitet,massetetthetogstrekkfasthetblestudert(forsøk 2a),samteffektavtotaltvanninnholdiresepten(6,2%,9,6%og12,6%)og kompresjonstemperatur(22,35og50 C)påtablettenesendeligevanninnhold, vannaktivitet,massetetthet,strekkfasthet,energitetthetogvannløselighet(forsøk2b). Resultatenefraforsøk2avisteatkompresjonstrykketikkehaddeensignifikanteffekt (p>0,05)påtablettenesvanninnholdogvannaktivitet,ellerpåmassetetthetog strekkfasthetvedtrykk>105mpa.kompresjonstemperaturenhaddeensignifikanteffekt (p<0,05)påalleresponsvariablene.resultatenefraforsøk2bvisteatvanninnholdeti reseptenogkompresjonstemperaturenhaddeensignifikanteffekt(p<0,05)påalle responsvariablene.tablettenesvanninnhold,vannaktivitet,massetetthetogstrekkfasthet øktelineærtmedøkendekompresjonstemperatur(r 2 =0,9470,99).Tabletterprodusert med12,6%vanninnholdireseptenogved22og35 Chaddebestvannløselighet,og tabletterprodusertmed9,6%vanninnholdireseptenvistehøyeststrekkfasthet.detble observertoljelekkasjeunderkompresjonved35og50 Cogenergitetthetenbleredusert lineærtmedøkendekompresjonstemperatur.komprimeringvedromtemperaturvisteat tablettenesmassetetthetøktemedreduserendevanninnholdiresepten. Nøkkelord:Nødhjelpsmat,.kompakte.tabletter,.komprimering,.massetetthet,.energi,.fysiske. egenskaper ii

4 ABSTRACT- Themainobjectiveoftheresearchwastodevelopanutrient7denseandhigh7energy emergencyrelieffoodproductbasedoncompressionusingasinglepelletpress (experiment1).therecipeandtheproductionprocesswasdevelopedbasedon specificationsgivenforcompactemergencyrelieffoodbyiom(2002).bymeasuringthe physicalpropertiesofthetabletsafterprocessing,differencesorsimilaritiesbetween tabletsproducedunderdifferentconditionsweredetermined.theeffectofcompression pressure(47338mpa)andtemperature(22,35,and50 C)onthetabletsmoisturecontent, wateractivity,densityandtensilestrengthwasstudied(experiment2a),andtheeffectof totalmoisturecontentintherecipe(6,2%,9,6%,and12,6%)andcompression temperature(22,35,and50 C)ontheendproductsmoisturecontent,wateractivity,mass density,strength,watersolubilityandenergydensitywasstudied(experiment2b). Theresultsinexperiment2ashowedthatthecompressionpressuredidnothavea significanteffect(p>0.05)onthetabletsmoisturecontentorwateractivity,orondensity andtensilestrengthwhen>105mpa.thecompressiontemperaturehadasignificanteffect (p<0.05)onallresponsevariables.theresultsinexperiment2bshowedthatthemoisture contentintherecipeandthecompressiontemperaturehadasignificanteffect(p<0.05) onallresearchvariables.thetabletswatercontent,wateractivity,massdensityand tensilestrengthincreasedlinearlywithincreasingcompressionpressure(r 2 =0,9470,99). Tabletsproducedwith12.6%watercontentintherecipeandat22and35 Chadthebest watersolubility,andtabletsproducedwith9.6%watercontentintherecipeshowedthe highesttensilestrength.itwasobservedanoilleakageundercompressionat35and50 C andtheenergydensitydecreasedlinearlywithincreasingcompressiontemperature. Compressionatroomtemperatureshowedthatthetabletsmassdensityincreasedby reducedwatercontentintherecipe. Keywords:Emergency.Relief.Food.Product,.compacts,.tablets,.compression,.energy,.physical. properties,.mass.density iii

5 INNHOLD- 1 INNLEDNING LITTERATURSTUDIE Hva-er-nødhjelpsmat? Varianteravnødhjelpsmat Ernæringsbehov-for-mennesker-i-nød Energi Mikronæringsstoffer Fremstilling-av-nødhjelpsmat Bakingogmiksingavingredienser Komprimeringavpulvertiltabletter Tørking,avkjølingogpakking Bindingsmekanismer-i-tabletter Hydrering Stivelseogproteiner Andrekomponenter Ernæringskvalitet Vannaktivitetensrolle Endringeritørrstoffer MATERIALER-OG-METODER Forsøk-1:-Reseptutvikling-og-fremstilling-av-nødhjelpsmat Forsøk-2a:-Effekt-av-kompresjonstrykk-og- temperatur Fysiskeanalyseravtablettene Forsøk-2b:-Effekt-av-vanninnhold-i-resepten-og-kompresjonstemperatur Fysiskeanalyseravtablettene Statistiske-analyser RESULTATER Forsøk-1:-Reseptutvikling-og-fremstilling-av-nødhjelpsmat Forsøk-2a:-Effekt-av-kompresjonstrykk-og- temperatur Forsøk-2b:-Effekt-av-vanninnhold-i-resept-og-kompresjonstemperatur DISKUSJON Reseptutvikling-og-fremstilling-av-nødhjelpsmat Effekt-av-kompresjonstrykk iv

6 5.3 Effekt-av-kompresjonstemperatur Energitetthetitabletter Vanninnholdogvannaktivitetavtabletterettertørking Massetetthetogstrekkfasthetavtabletter Effekt-av-vanninnhold-i-resepten Energitetthetitabletter Vanninnholdogvannaktivitet avtabletterettertørking Massetetthetogstrekkfasthetavtabletter Vannløselighet-av-tabletter Sammenlikning-av-tabletter-komprimert-ved-romtemperatur KONKLUSJON REFERANSELISTE VEDLEGG v

7 1.INNLEDNING 1 INNLEDNING( Egenskapertilnødhjelpsmatsomkomprimertetabletterellerbareromfatterihovedsak høyenergi7ognæringstetthetogenlangholdbarhetpåminst3år.foråoppnådettemå produktetværemegetkompaktogvanninnholdetlavt.nødhjelpsmatkanproduseressom komprimertetabletterforåomdanneetfinfordeltogvanskelighåndterbartpartikulært råstoffmaterialetilstørrepartikkelenheter.komprimeringsprosessengjøreshovedsakelig vedbrukavtrykk,menhvortemperaturogfuktighetogsåerviktigefaktorerfor kompressibiliteten,detvilsiråmaterialetsevnetilågjøreskompakt.komprimeringavmat ogandreråstoffersomførertilenøkningavmassetetthet,ereneffektivløsningforå optimaliseretransportogreduserelagringskostnader.itilleggsmakerdeoftebedreog mindreproduktgårtilspille.ønskeligeproduktegenskaperoppnåsikomprimerte produktersomfølgeavfysikalskeogkjemiskeendringeriråstoffet.envisshardhetavde komprimertemasseneerviktigåbestemmeforåkunneberegnehvilkemekaniske påkjenningertablettenefaktisktålerunderpakkingogtransport.løselighetenavtabletter erogsåavinteressedanødhjelpsmatenskalkunnelagestilengrøtsammenmedvann. Dettestudietvaravinteressefordidetvarønskeligåoppnåenbedreforståelseavden fysiskeproduktkvalitetentilkomprimertnødhjelpsmat,somkanjusteresmedulike produksjonsparametereogsammensetningavråstoffmaterialet.despesifikke målsetningenefordenneoppgaven,rangertetterprioritet,varå(1)utviklenødhjelpsmat somtablettermedhøyenergi7ognæringstetthetbasertpåkomprimeringvedbrukaven enkeltpelletpresse;og(2)studereeffekteravulikevanninnhold,trykkogtemperaturer underkomprimeringenpåfysiskekvalitetertiltabletter.fysiskekvalitetersomble analysertvarvanninnhold,vannaktivitet,vannløselighet,massetetthet,energitetthetog strekkfasthet.vedmålingavdefysiskeegenskapenetiltabletteneetterprosesseringble detsammenligneteventuelleforskjellerellerlikhetermellomuliketabletter. 1

8 2.LITTERATURSTUDIE 2 LITTERATURSTUDIE( 2.1 Hva(er(nødhjelpsmat?( Nødhjelperraskassistansegitttilmenneskeriumiddelbarnød,gittavindivider, organisasjonerellermyndigheterforålindrelidelseunderogetternaturkatastrofereller menneskeskaptekonflikter.sulteroftedenførstenødenetterenkrisesituasjonhar oppstått.nåringenandrematfasiliteterertilgjengelige,børnødhjelpsmatkunnebrukes somenumiddelbarresponsetterennødsituasjonogfremtiletableringenavenmerstabil matforsyning.deteravgjørendeatentilstrekkeligmatrasjongistildennødlidende populasjonensårasktsommulig,dadeteristartfasenavkriseratdenkriserammede populasjonenermestavhengigavmatrasjoner.detteredderikkebareliv,menreduserer ogsåsannsynlighetenforåseneremåtteimplementeremerkostbareogtungvintetiltak. EnkomitévalgtavInstituttforMedisin(IOM)avNasjonaltAkademiforVitenskapharien rapportoppgittspesifikasjonerfornødhjelpsmat(iom2002).måletmednødhjelpsmaterå reduseresykdomogdødelighethosindividervedågiernæringskomplettmatsomer tilstrekkeligsomenestekildetilnæringforopptil15dager(iom2002).femkritiske egenskapertilnødhjelpsmat,rangertetterprioritet,eratdenmåvære(1)tryggåspise mikrobiologiskogkjemisk,(2)sensoriskakseptabel,(3)enkelålevere,(4)enkelå tilberedeogspiseog(5)ernæringsmessigkomplett.nødhjelpsmatenbørkonsumeres sammenmedenrikeligmengdevannforåforsikreatosmotiskbelastninggittav nødhjelpsmatenblirfortynnet(iom2002).forådekkedefemkritiskeegenskapenetil produktetbørdissefaktoreneværepåplass: 1. Lavvannaktivitetogentilstrekkeliggodemballasjeformattrygghetsomgiren holdbarhetpåminst273årved21 C(IOM2002); 2. Enakseptabelmunnfølelse,smakoglukt; 3. Høynærings7ogenergitetthet(kompakte),lettvektigogriktigformforatmaten skalværeenkelålevere; 4. Matenkanspisesutentilberedning;detkanofteværeenbegrensettilgangpå brenseltilmatlaging(whoetal.2004); 5. Enriktignæringssammensetningihverporsjon,oghvormengdenødhjelpsmatlett kanjusteresetterbehov. 2

9 2.LITTERATURSTUDIE Daproduktetdistribueresblantulikeetniskeogkulturellegrupperbrukesikkeanimalske råvarer,ogråvarerbeståendeavkjenteallergenerbørunngås(iom2002). Nødhjelpsmatenkanogsåinntassomengrøtogdamådetværetilgangpåtrygtvann.Det antasatindividerkonsumerernokavdennenødhjelpsmatenforådekkeenergibehovet,i allefallforenkorttidsperiode.determotstridendedatapåomhvorvidtindividervil konsumerenokavéntypekjeksproduktforåmøtederesenergibehov(iom2002).med tidenkanpopulasjonenblimindreavhengigogmathjelpenendresofte.ilangvarige krisesituasjonervilmanforsøkeåsuppleremeddenmatensompopulasjonenskafferselv. Åestimeremat7ognæringsbehovipostkrisefasenermerkompleks,dadetkreveranalyser forhvorstorgradpopulasjonenklareråmøtederesnæringsbehovpåegenhånd(whoet al.2004) Varianter(av(nødhjelpsmat( DestørstedistributøreneavnødhjelpsmaterWorldFoodProgramme(WFP),Unicef,Leger utengrenser(msf),usaidogcare.produsentererblantannetsurvivalwarehouse, MaydayIndustriesInc.,SurvivorIndustriesInc.,QuakeKareInc.ogGCRieberCompact.Det finnesulikevarianteravnødhjelpsmat.nødhjelpsmatprodukterdistribuertavwfp (Special.Nutritional.Products)inkluderer: 7 Berikedeblandingsproduktersomerutvikletforågiproteintilskudd 7 Ferdigmattilunderernærtebarn 7 Hvetemelbasertehøyenergikjeksersombrukesideførstedageneavkrisenårdeter knaptpåmattilberedningsmuligheter(energi450kcal,protein10715%,fett15%) 7 Mikronæringspulversomkanstrøspåhjemmelagetmat 7 Hvetemelbasertekomprimertematbarerbruktundernødhjelpsoperasjonernår lokalmatikkekandistribueresellertilberedes(energi446kcal,protein14,5%,fett 17%) DetnorskeproduktetBP75 TM CompactFood,produsertavGCRieberCompact,er suksessfullekompaktehøyenergibarer(iom2002).gcrieberdefinerersinnødhjelpsmat BP75 TM CompactFoodslik: Dennæringsrike,energirikeoglettfordøyeligebarenerbasertpåhvetemelogkan spisessomdenerellersmuldresivannogspisessomengrøt.deninneholderen kombinasjonavproteinkildersomgirethøytogbalansertinnholdavaminosyrer, 3

10 2.LITTERATURSTUDIE menproteininnholdeterrelativtlavtforåhindrebrukavproteinsomen energikilde.itillegginneholderdealleessensiellevitaminerogmineralerforågien høyernæringsmessigutnyttelse.påbakgrunnavnøyeutvalgteråvarererinnholdet avantiernæringsstofferlavt;dettesikrerabsorpsjonavessensielle mikronæringsstoffer.deteringenrisikoformikrobiellvekstibarenpågrunnav veldiglavvannaktivitet,ogdeinneholderikkelaktoseellerandreanerkjente allergener.deteretvegetabilskproduktoginneholderingenanimalske ingredienser,ogproduktetaksepteresavallekulturerogtrossamfunn.barene pakkesunderhøyttrykkienluft7ogvanntettaluminiumsfolieposelagdav triplylaminat,medenvannavstøtendepappeskesombeskytterdenneposen.24 enheter/barerpakkesinniensterkbølgepappsombidrartilåsikrematkvalitet underekstremeforholdundertransportoglagring(fuktighet,mekaniskpåkjenning, varme,insekteroggnagere) (GC.Rieber.BPB5Bproduct.description). 2.2 Ernæringsbehov(for(mennesker(i(nød( Ialletypernødhjelpsmateretnæringsriktiginnholdviktignårdetikkeertilgangpåannen mat.vedknapphetpåråvarerfølgerofteunderernæringpåproteiner,energiog mikronæringsstoffer.dettebidrarsterkttilsykdomogdødelighet,ensvak samfunnsøkonomiskutviklingogdetvilskapeintensekravpåknapperessurser(whoet al.2004).inntakavmakronæringsstoffer(karbohydrater,fettogproteiner)girenergi,men inødhjelpsmatenerdetønskeligatkarbohydraterogfettskalværedetostørste energikildene.detantasatleveringavvannerførsteprioritetihvilkensomhelst nødhjelpsoperasjondavanninntakerdetmestkritiskeforoverlevelse. Råvarersommøterenergi7,protein7,fett7ogmikronæringsbehoveneinødhjelpsmatener essensielt,oglokalekostpreferansertasibetraktning(iom2002).dersommatener uakseptabelellerveldigukjentforpopulasjonenspillerdetenlitenrolleommengdeenergi ognæringerriktig;detvilikkeværepassendeåintroduserenymatislikesituasjoner (WHOetal.2004).Cerealergenereltregnessomenakseptabelråvarefordefleste populasjoner.deharenhøynæringstetthetogbeståravbådekarbohydraterogproteineri tilleggtilulikemikronæringsstoffer.ihvetefinnesdetspesieltenkelteb7vitaminer,vitamin Eogjern.Tiltrossfordetteharcerealerogsåtoviktigebegrensninger;(1) 4

11 2.LITTERATURSTUDIE aminosyreprofileniproteineneharredusertenivåeravspesieltlysinogtreonin,og(2) cerealergenereltmåprosesseresforåoptimaliserebiotilgjenglighetenavnæringsstoffene. Biotilgjengelighetenavennæringkandefineressommengdenæringsstofftilstedeimaten ogsomomsiderabsorberesitarmenogtasoppavkroppensceller(c.j.k.henry& Chapman2002),detvilsifordøyes.Foråfremstillenødhjelpsmatenmådetdermed tilsettesflereråvareritilleggtilcerealerforåtilfredsstilleaminosyreprofilen,og hvetemeletmåprosesseresforåøkefordøyeligheten Energi(( Detharblittestimertatdetgjennomsnittligeminimumsenergibehovetperpersonperdag er2100kcalforetindividmedet lett aktivitetsnivå.individuelleenergibehovberegnes medhenholdpåalder,kjønnogvekt,ogjusteresogsåoppellernedbasertpå lufttemperaturen,helse7ellernæringsstatustilpopulasjonensamtaktivitetsnivåer(who etal.2004).gittestimertenergibehovblirenergitetthetenavnødhjelpsmaten475kcal/g. Foråoppnådenhøyeenergitetthetenkrevesdetetproduktmedetlavtvanninnhold,357 45%fettog10715%protein.Densensoriskeakseptenbørlikevelpåvirkedetendelige valgetavingredienser(iom2002). Inødhjelpsmatutgjørkarbohydratermangefunksjoner,blantannetgirdeenergi,ensøt smakogfysikalskeegenskapertilproduktet(iom2002).manharerfartatkjeksliknende produktermedensøtsmakerdemestaksepterteprodukteneoveretbredtkulturspekter derhvornødhjelpsmatharblittbrukt(iom2002).dermedbørnødhjelpsmatogså inneholdesukkereforågisøtsmakogforåforbedreteksturenavmaten.spesifikasjonene fornødhjelpsmatbegrenserlikeveldettotalesukkernivået,ogmestepartenav karbohydrateneinødhjelpsmatenerdermediformavstivelse(iom2002). Spesifikasjonenetilnødhjelpsmatenbegrenserogsåinnholdavfiber,menettersom nødhjelpsmatenvilbrukesover15dagerellermindrevilikkemanglendefiberinntak resultereikroniskeproblemerellerforverreentilstand(iom2002). Detanbefalesetfettinnholdpå35745%avkalorieneikomprimertnødhjelpsmat(barer) (IOM2002).Enreduksjonavvanninnholdetellerenøkningavfettinnholdetviløke energitetthetenavproduktet.ettersomfetthar2,25gangermerenergitetthet(vektbasert) ennkarbohydratogprotein,vilethøyfettproduktveiemindreennetlavfettproduktmed 5

12 2.LITTERATURSTUDIE liktvann7ogenergiinnhold(iom2002).ethøyfettproduktvildermedværefordelaktig undertransporteringavnødhjelpsmaten.fettinnholdetbegrenseslikevelav minimumsbehovetforandremakro7ogmikronæringsstoffersamtbegrensningerunder produksjonenforkompaktnødhjelpsmatdadetvilbidratilåreduserekompressibiliteten. Denviktigsteegenskapentilfettsyrerinødhjelpsmatenergodstabilitetunderlagringav detferdigeproduktet.brukavmettedefettsyrererdetbestealternativetdadisseermer lagringsstabileogfettoksidasjonunngås.innholdavumettedefettsyrerblirbegrensetpå grunnavkostnadoglagringskrav(iom2002).- Proteinereressensieltforallefysiologiskefunksjoner.Kroppenharingenreserverfor aminosyrersomeressensielleforproteinsyntese,ogetraskttapgrunnetmatmangeli krisesituasjonerkanresultereistorehelsekonsekvenseroverenrelativtkorttidsperiode. Ethøytproteininntakvillikevelikkeværeenfordeldadetgirennegativpåvirkningpå vannbalansenikroppen(iom2002).proteinerbørgiminst10712%avtotalekalorier (WHOetal.2004)ogikkemerenn15%avtotalekalorierforåhindrenedsatte belastningsproblemersamttørstpromotering(iom2002).foråoppfylledenanbefalte aminosyreprofilenbørdetbrukesråvarermedhøytproteininnholditilleggtil proteinisolater.prosesserthvetemelerengodingrediens,menharetlavtinnholdav aminosyrenlysin(iom2002).soyaproteinerethøykvalitetsproteinsominneholderlysin, dogdettekanhaetforlavtinnholdavmetionin7ellersvovelaminosyrerforbarn.en kombinasjonavsoyaproteinmedandreproteinkilderkandermedværemer tilfredsstillende.påfølgendeprosesseringbørikkepåvirkeproteinkvalitet,foreksempel varmebehandlingsomkanreduserelysintilgjengeligheteniproduktet(iom2002) Mikronæringsstoffer( Inntakavmikronæringsstoffertrengsfornormalfunksjonavkroppen;vekst,fysisk aktivitet,utviklingogetgodtimmunforsvar.deviktigstevitamineneogmineraleneforen populasjonsomtrengernødhjelpsmatervitamina,tiamin(vitaminb1),riboflavin (vitaminb2),niacin(vitaminb3),folsyre(vitaminb9),vitaminc,vitamind,jernogjod (WHOetal.2004).Enpremiksavmikronæringsstofferberikernødhjelpsmatenmed nødvendigevitaminerogmineraler.etanbefaltvitamininnholdogmineralinnholdper 1000kcalnødhjelpsmatharblittestimertfraanbefaltinntakavIOM(2002).Deterkjentat bådemikro7ogmakromineralersamtallevitaminerregnessomessensielleforengod 6

13 2.LITTERATURSTUDIE helsetilstand(c.j.k.henry&chapman2002).idenneoppgavenvilkuneffektenog berikingavdevitamineneogmineralenesomansesåhaenspesieltkritiskeffektfor populasjonerinødnevnes. Vitaminertashovedsakeligoppgjennommatogallevitamineneregnessomessensiellepå ulikeområderdadeisværtlitengradsyntetiseresavkroppen.vitamineerdenviktigste fettløseligeantioksidantenikroppen,ognivåetavdennebørgitilstrekkelig antioksidantaktivitetforbeskyttelsemotfettoksidasjonetterabsorpsjon.vitamincsin funksjoninødhjelpsmaterspesieltkritisk,dadenhjelperpååbeskyttemotoksidativt stress,forbedresårhelbredelseogsannsynligvisvedlikeholderetnormaltimmunforsvar (IOM2002).Tiamininngårsentraltiblantannetkarbohydratmetabolismen,nukleinsyre7 ogfettsyresyntese.tidligesymptomerpåtiaminmangeleranoreksi,tretthetogvekttap. InnholdavtiaminogvitaminCinødhjelpsmatkanreduseresunderlagring,dermed anbefalesdetåbrukeetylcelluloseinnkapsletvitamincitilleggtiltilsettingavethøyere innholdennminimumsnæringsbehov(iom2002).inødhjelpsmatenerdetessensieltå møtegrunnleggendejernbehov,selvomdeterkjentatjernmangelikkekanreverserespå 15dager(IOM2002).Itilleggtilåbidratilengodhelse,bidrarnatriumogsåtilet smaksakseptabeltproduktinødhjelpsrasjoner.selenerviktigforstøtteforblantannet immunforsvaretogforsvarmotoksidativtstress,menskloriderdetviktigsteuorganiske ionetiekstracellulærvæske,ogeressensiellforåopprettholdevæske7og elektrolyttbalansen.innholdavnatriumkloridkreverkonsumeringavtilstrekkeligvannfor åfortynnedettilsatteosmotiskeinnholdettilnivåetfunnetiplasma.vannbehovetøker ettersomdettotaleantallavosmotiskaktivepartiklerøkeridietten(iom2002). 2.3 Fremstilling(av(nødhjelpsmat( Somtidligerenevntkommernødhjelpsmatiflerevarianteraltetterhvasomerformålet medmaten.hovedmåletmedfremstillingenavdekompaktebareneeratfleresmå partiklerkomprimerestilénstørrepartikkelsomvilværelettereåhåndtere. Partikkelforstørringvedbrukavkomprimering,entendetergjennomekstrudering, pelleteringellertablettering,forårsakerkompleksekjemiskeogfysiskeendringeri råmaterialet. 7

14 2.LITTERATURSTUDIE Hovedingrediensenidenkompaktenødhjelpsmatenergriljermel,somharblittprodusert avkavringermedhvetemelsomhovedingrediens.dettekommeravatstivelseni hvetemeletmåmodifiseresenteniselvetablettproduksjonenellerietforbehandlingstrinn, ettersomnativstivelseverkenerfordøyeligellerfungerersombindemiddelitablettene (Svihusetal.2005).Griljermeletmådermedlagesienbakeprosessføralleingrediensenei reseptenfornødhjelpmatenblandessammen.etterbakeprosessenogmiksingav ingrediensenekanpulvermiksenkomprimerestiltabletter.entørkingogavkjølingskjertil sluttforåreduserevannaktiviteten Baking(og(miksing(av(ingredienser( Griljermelproduseresfrakavringersomharværtigjennomenbakeprosess;miksing, fermenteringogsteking.undermiksingenblandesoghydreresingrediensene.luft inkorporeressåinnideigenslikatdenviskoelastiskeegenskapentilglutenutvikles. Miksehastighetenogenergiensomtilføresmåværeoverengittverdiforåkunneutvikleet godtglutennettverk;ihvetedeigererdetproteinenegluteninoggliadinsomforårsaker glutennettverketsomkarakteriseresavenviskoelastiskegenskap.gluteninerflerkjedete, polymereproteinermeddisulfid7oghydrogenbindingermensgliadinerenkeltkjedete polypeptider.glutendannessomfølgeavhydreringnårgluteninmolekylerdanner kryssforbindelsersomfestersegtilgliadin.etøktvanninnholdideigenforsterkerutvikling avglutennettverket,mensentilsetningavfetthemmerdannelseavkryssbindingerog brukesnårenønskerensprøeretekstur.glutennettverketerviktigundermiksing, stabilitetenforgassbobleneideigen,hevingogsteking(cauvain&young2006) Fermenteringellerhevingeretkritiskstegibakeprosessen;luftboblenesombleutviklet undermiksingenutvidespågrunnavco27gassprodusertavgjærcellene,noesomgirden karakteristiskeluftigestrukturentilbrød.veddettestegeterluftbobleneadskilteog gassenerinniboblene.etterhvertbegynnerbobleneåkoalesere,co27gassbegynnerå unnslippeogvolumøkningenopphører(cauvain&young2006). Etterhevingogeltingdelesdeigenoppiflereogmindreemnerogstekesiovnen.Under stekingenblirstrukturensomblelagetavgasscelleneomdannettiletluftigbrødmeden sammenhengendesvampstrukturbeskyttetavetnettverkavstivelseogprotein.under stekingendenatureresproteinene.proteineneslipperdavannet,mensstivelseskornsom varbundettilproteinnettverkettaroppvannet.detteførertilsvellingavstivelseskornene 8

15 2.LITTERATURSTUDIE ogenraskøkningiviskositetenavdeigen,enfaseendringkaltgelatiniseringeller forklisting(cauvain&young2006). Strukturentilstivelseharblittforklartavflere,blantannetBertolini(2010)ogRahman (2009).Deteretpolysakkaridformetsomstivelseskornogbeståravmakromolekylene amylose(ca25%)ogamylopektin(ca75%)samtsmåmengderproteiner(<0,5%)og lipider(ca1%).forskjellenmellomamyloseogamylopektinermåtenglukoseenheteneer bundetsammenpå;amyloseerenlineærglukosepolymermensamylopektineren forgrenetglukosepolymer.termiskbehandlingavcerealbaserteråmaterialersammenmed vannførertilstoreendringeridenfysiokjemiskestrukturentilstivelse;stivelseskornene svellerpågrunnavdiffusjonavvanninnikornene.diffusjonavvannødelegger hydrogenbindingerogvannmolekylenefestersegtilhydroksylgrupperistivelsen;kornene svellerstivelseskorneneogbindingenesomholderpolymerenesammenblirsvakere.når envisstemperaturnås,forklistringstemperaturen,blirsvellingenirreversibelog strukturentilkorneneforandret.kornmaterialediffundererfrakornettilvannet,amylose ogamylopektinaggregererogdannerhydrogenbindingermedhverandre,noesomførertil dannelseavsemikrystallinskeområder.someneffektavdetteøkerviskositetenimediet (Bertolini2010).Ideflestetilfellerdannesdetstivelsesmolekylermedmangetilfeldige strukturer(c.j.k.henry&chapman2002).dermederforklistringavstivelseskornen omdanningavennoksåordnetstrukturtilenamorfstruktur.nativestivelseskorner uløseligeikaldtvann(bertolini2010),menvedoppvarmingløseskorneneoppgjennom forklistringsprosessen. Understekingskjerdetogsåenfordampingavvannfrabrødetnærbrødetsoverflate. Dennefordampingen,samtMaillard7reaksjoner,forårsakeratdetdannesenmørkbrun skorpeytterstpåbrødet(brennan2006b).videreprosesseringtilkavringergjøresvedat brødettørkespåenrelativtlavtemperaturienovntiletlavtvanninnhold.kavringene, medomtrent576%vanninnhold,blirsåmaltopptilgriljermel.ettergriljermeletharblitt lagetblandesdetmedrestenavingrediensene.underhydreringmedvannendres overflateegenskapenetilnoenkomponenterogvildermedpåvirkestrukturentildet ferdigeproduktet(thomasetal.1998).deterviktigathvertablettinneholderlikt næringsinnholdogliksammensetningavingredienser,dermederdetviktigattilsetningen avingredienseneforegårnøyeogatmiksingenfordelerkomponentenegodt. 9

16 2.LITTERATURSTUDIE Komprimering(av(pulver(til(tabletter( Partikkelstørrelsentilpulveretvilpåvirkedenfysiskekvalitetenidekomprimerte tablettene.genereltgirsmåpartiklerhøyerefysiskkvalitetdadekanabsorberevann lettereennstorepartiklerogoppnåenhøyeregradavfukting.itilleggharsmåpartikleret størreoverflateområdeennstørrepartikler,somforårsakeratbindingsevnenmellom partikleneøkerdadeletterekommerikontaktmedandrepartiklerunder komprimeringsprosessen.dettebidrartiløkttetthetogstyrkeidenkompaktemassen (Kaliyan&VanceMorey2009). Imatsystemererdetessensieltåforstådenfysisketilstandenavdefastestoffeneogderes interaksjonermedvann.grunnleggendetrekkistruktureneratproteinerog polysakkaridererhovedmaterialeneogvannerhovedmediet,løsningsmiddeletog plastifiseringsmiddelet(aguilera&lillford2008).karbohydrateneogproteineneer typiskehydrofilekomponentersomharentendenstilådanneamorfeikke7krystallinske strukturervedlavtvanninnhold.kjentematprosesseringersomresultereridannelseavet materialemedenglasstilstandavamorfeellerdelvisamorfematkomponentererblant annetbakingogdehydrering(aguilera&lillford2008).glasstilstandenavmatbeskriver entilstandmedenuordnetmolekylstruktur,ogkarakteriseressomethardtogsprøtt materialeogmedetlavtvanninnhold(aguilera&lillford2008). Kompressibiliteterdeformeringsevnentilpulveretforågjøreskompaktundertrykk (Busigniesetal.2012).Underkomprimeringsprosessenanvendestrykkmetoderforå tvingepulverettilåagglomerere.komprimeringinvolverervolumreduksjon, omorganiseringavpartikleroginterpartikulærdannelseavbindinger.nåretpulver komprimeresblirgassfasenredusertogpartiklenebragtnærmerehverandre;porøsiteten reduseresogmassetetthetenøker.interpartikulærebindingerblirsterkereog bulkpulveretbliromdannettilensammenhengendekompaktmasse(jivrajetal.2000). SomvistiFig.2.1kankomprimeringsprosessenavetpulverdelesinnitretrinn. 10

17 particles may fracture under stress, leading to mechanical interlocking (Gray 1968). Finally, under high pressure the second stage of compression continues until the particle density of grinds has been reached. During this phase, the particles may reach their melting point and form very strong solid bridges upon cooling (Ghebre-Sellassie, 1989). Figure 1 shows 2.LITTERATURSTUDIE the deformation mechanisms of powder particles under compression (Comoglu, 2007; Denny, 2002). Figure 1. The defromation mechanisms of powder particles under compression Fig.2.1.Deformasjonsmekanismeravpulverpartiklerunderkompresjon(Comoglu2007). (Comoglu, 2007; Denny, 2002) Adapa Idetførstetrinnetunderkompresjonskjerdetentvungenomorganiseringavpartikler P., Tabil L., Schoenau G. Compression Characteristics of Selected Ground Agricultural Biomass. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal. Manuscript Vol. XI. June, underlavttrykkikomprimeringskammeretforåokkupererommellompartikler Partikleneblirtetterepakketsammen,menbeholderstortsettsineopprinnelige egenskaper(jivrajetal.2000).energisprespågrunnavfriksjonersomoppstårmellom partiklersamtmellomveggenogpartikler.enkraftigtrykkøkningunderdetandrestadiet førertilenelastiskogplastiskdeformeringavpartiklernårpartiklerikkelengerkan omorganiseresegselv;sprøpartiklerkanknusesogseigepartiklerdeformeresplastisk (Shinohara1997).Detteforårsakeratpartiklerflyterinniåpneromsamtøkerdets interpartikulærekontaktområde.interpartikulærefriksjoneroginteraksjoneroppstårnår trykketøker,noesomforårsakerenvissøkningavtemperaturenimassen.sometresultat avdetøktetrykketogtemperaturenblirbindingskreftereffektiveher(nilsson& Bernesson2008;Pietsch1997).Høyttrykkfortsetterfremtilhelerommeti komprimeringskammereterfyltmedmaterialeogdenektetetthetentilmaterialeternådd. Mekanismenekanoppståsamtidigogeravhengigavråmaterialetsegenskaperog komprimeringsforhold(trykk,temperatur,hastighet)(shinohara1997).enelastisk spenningsrelaksasjonkanoppstånårtrykketfjernesfraobjektetsomalleredeharblitt plastiskdeformert(steffe1996). 11

18 The compaction of a tablet starts with applying pressure to a powder bed. The bulk volume of the powder bed decreases as an effect of a series of processes that happen sequentially or in parallel (6). The first stage of the consolidation process is characterised by particle rearrangement at low pressures. At a certain relative 2.LITTERATURSTUDIE density, the particles are more or less in a fixed arrangement. Due to the resistance of a material against deformation (strain), the stress inside the particles increases. If the Deformeringeretresultatavstrekkspenningsomoppstårimaterialetpågrunnaven applied stress is released before the deformation reaches a specific critical value, the påførtbelastning,derindreintermolekylærekreftermotarbeiderdenpåførtekraften. particles deform elastically, i.e. the deformation is reversible, and the particles inside Underdenreversibleelastiskedeformeringenforlengesdeamorferegioneneimaterialet the powder bed regain their original shapes. Until this critical value, the stress is linearly proportional to the deformation and is characterised by the elastic or Young s nårspenningenøker.detelastiskeområdetopphøreridetmaterialetnårdetsflytspenning, modulus (E, Fig. 1.1a). The following stage can be divided into two main deformation somerdenelastiskegrenseverdientilmaterialetførenirreversibelplastiskdeformering mechanisms: starter.fig.2.2viserenspenning7tøyningskurveunderkompresjon;materialersomviser - Particles fragment into smaller units at a certain stress value (σ f, 1.1b). This stress is the fracture strength. These materials are referred to as brittle materials. enplastiskdeformasjonførbruddkarakteriseressomseigematerialerogharenlengre - After a critical stress (σ y, Fig. 1.1c), the particles yield and start to deform tøyningsfaseennsprømaterialersomviserenkorttøyningsfaseførdetoppstårbrudd plastically. This critical stress is the yield strength of a material. Whereas elastic understrekkspenning(austin&trass1997;steffe1996). deformation is a reversible process, plastic deformation results in a permanent change of the particle shape. These materials are referred to as ductile or plastic materials. Material fracture will eventually occur at higher deformations. σ f Fracture strength Stress σ y Yield strength (c2) Fracture strength (c1) Figure 1.1. Macroscopic stress-strain relations: a. reversible elastic deformation; b. brittle Fig.2.2.Spenning7tøyningskurveforkompresjon:a.reversibelelastiskdeformering;b.sprøatferd;c.seig behaviour; c. ductile behaviour (c1. normal plastic flow; c2. strain-hardening). atferd(c1.normalplastiskflyt;c2.tøyningsfastning)(pateletal.2006). E E E (a) (b) (c) Strain 3 Enenveiskomprimeringkanbeståavensamtidigvarmebehandling,hvorpulveretpresses sammenienkanaltilstørresylindriskepartiklerellerandreformervedbrukavtrykk (Animal.Feed.Pelleting2012).Dettekanogsåkallestabletteringellerpelletering,ogeren formforkomprimeringsomkanutføresavuliketyperpresser(capes1980).andre trykkmetodererekstrudering,hvoretpulveromdannestilenplastisktilstandogpresset gjennomenåpningforåformeenkontinuerligkompaktmassesomkankuttestilen ønskeliglengde(capes1980).faktorersomfukting,partikkelstørrelse,fysiskeogkjemiske egenskapertilråmaterialetvilpåvirkefriksjonen.idettemperaturenimassenøker,øker spenningstøyningensamtplastisiteten,menselastisitetenreduseres(animal.feed.pelleting 2012). 12

19 2.LITTERATURSTUDIE Tørking,(avkjøling(og(pakking( Tørkingogavkjølingavtabletteneernødvendigforåreduserevannaktivitetentil<0,4for åoppnåtilstrekkeligholdbarhetinødhjelpsmaten.detteoppnåsvedåredusere vanninnholdetvedfordampingavvann.tørkingresultererogsåienredusertvektav produktetogmuligensetmersprøttprodukt(thomas&vanderpoel1996).itillegg stabiliseresmyeavstrukturenundertørkingogavkjøling.detteforklaresnærmereikap. 2.4forbindingsmekanismer.Tørkingienvarmluftsovnskjervedatvarmeoverføresved konveksjonfraluftatiloverflatentilproduktet,ogvedvarmeledningvidereinni produktet.tablettersomikkeerordentligavkjøltkanviseenredusertslitestyrkegrunnet spenningeritablettenmellomdetytrelaget(avkjølt)ogdetindre(varmere)(thomas& vanderpoel1996).etterfordampingavvannfraoverflatenavtablettenforårsaker trykkgradientenogvarmeninnitablettenenmigreringavvannfrasentrumavtablettentil overflatenogsåtilutsiden. Entilstrekkeliggodemballeringernødvendigforåbeskytteogbevarematkvaliteten (WHOetal.2004).Detanbefaltenæringsinntaketpå2100kcal/dagbørkunnegisavén enhetsomveieromtrent450g(iom2002).dennerasjonenskaldelesoppimindre enheter;nilikeporsjonerformetsombarer,hvorhverbarbeståravtotabletterpå116 kcalhverdeltpåbredden.endagsforsyninginkludererdanibarereller18tabletter. Produktetskalpakkesiflerenivåeravemballasjeogsikrermatkvalitetunderekstreme forhold(iom2002).emballasjenfungerersomenbarriereforomgivelseneoggjørat produktettålerenvissmekaniskpåkjenning. 2.4 Bindingsmekanismer(i(tabletter( Hardhetentiltablettenekanestimeressomsummenavmaksimumstrekkfasthetforde individuelleinterpartikulæreinteraksjonene(aarseth&prestløkken2003),ogeretmålpå hvormyekraftsomskaltilforålagebrudditablettene.tabletteneerheterogene materialerbeståendeavvann,gassogfastestoffermedenvarierendepartikkelstørrelse. Dethartidligereblittforeslåttatpartikkelstørrelsenog fordelingensannsynligvis påvirkerhardhetentilfôrpellets(thomasetal.1999),ogatdeheterogeneogglassaktige pelletenegjøratprodukteteravsprøkarakter(aarseth&prestløkken2003).både deformasjonsomforårsakerenøkningavkontaktområdetmellompartiklerog 13

20 2.LITTERATURSTUDIE fragmenteringsomproduserernyeoverflatervilfremmeensterkerebindingimaterialet (Jivrajetal.2000) Hydrering( Komponenterireseptenendrerderesegenskapernårvanntilsettes.Bindingsmekanismeri komprimertemasseroppstårpågrunnavløselighetogpåfølgendekrystalliseringav komponentersomstivelse,fettstoffer,sukkereellerpågrunnavkapillærkrefter.prosesser somforklistring,denatureringogløseliggjøringoppstårsomfølgeavvannhydreringav partikler(kaliyan&vancemorey2009).hydreringtilretteleggerdermedfornaturlige bindingsmidleriråmaterialetogeffektenpåendringeneavpartiklenesegenskaper forsterkesoftenårenholdetidbenyttes(thomasetal.1997).vannetendrerdermed strukturentilkomponenterslikatbindingmellompartiklerblirmulig.varmeerogsåofte enforutsetningforåforbedrebindingsegenskapeneytterligere(thomasetal.1997),men detkanforårsaketapavnæringskvalitetenforlabilenæringsstoffer.undertørkingog avkjølingomkrystalliseresløseligekomponenteritabletten,noesomhjelperpådannelse avinterpartikulærebindinger(thomasetal.1997). Bindingsmekanismersomfølgeavvanntilsetningkandelesinni(1)interaksjonermellom faststoff7partikler,(2)kapillærkrefteriettrefasesystemavvann,luftogfastestoffer; vannbroer(fig.2.3),samt(3)klebendeogsammenhengendekreftermellompartikler (Thomas&vanderPoel1996).Forkapillærkraftenerbindingskraftenavhengigav overflatespenningenavdenbindendevæskenogradiusentilnabopartikkelen,derstyrken tilbindingenøkermedreduserenderadiusavpartiklene(thomas&vanderpoel1996). Fig.2.3.Kapillærkreftervedvannbroer. 14

21 2.LITTERATURSTUDIE Bindemiddelet,detvilsivann,mellomulikepartiklerkanomorganiseresegrundtom partikleneutenatbindingenbrytes.økttemperaturkanforårsakeomorganiseringavvann viafordampingogkondensering,noesomøkermobilitetenavvannmellompartikler.når fuktnivåetreduseresvilvannbroenekrympe.dentotalebindingskraftenvilreduserespå grunnavetfærreantallvannbroer,menkraftperbindingviløkedavannidestore kapillærenefordampesførst,ogdetresterendevannetetablererbindingermellommindre partikler(thomas&vanderpoel1996). Interaksjonermellomfastestofferkanforekommenåravstandenmellompartiklererkorte nok,foreksempelnårtrykkvedkomprimeringpåføres(thomas&vanderpoel1996). Disseinteraksjonenekanværeomkrystalliseringellerkrystallvekstavenkelte komponenter,kjemiskereaksjoner,smeltingogenviderestørkningtilenkrystallinsk tilstand.bindingermellompartiklerdanneshovedsakeligitørke7ogkjøleprosessen (Thomas&vanderPoel1996).Partiklerogfibrerkanogsåfoldesellerbrettesrundt hverandrepågrunnavkomprimeringen,noesomogsåvilbidratilåbyggestruktureniden komprimertemassen(thomas&vanderpoel1996) Stivelse(og(proteiner( Inødhjelpsmatenrepresentererstivelseomtrent50%avtørrstoffetimiksen,ogkan dermedregnesforådomineredefysikalskeegenskapene.stivelsenmåværeforklistret, detvilsiødeleggedensnativestrukturogtillateomorganiseringavmolekyleneforågi bindingsegenskaperitablettene.dettegjøressomvedvarmebehandlingietvandig mediumogforårsakeratstivelsenblirløseligogmerfordøyelig.forklistretstivelseharet potensialetilåfungeresombindemiddeliforeksempelkomprimerteproduktersom pellets(svihusetal.2005).foråfungeresometbindemiddelmåbindingerdannespå kontaktområdertilpartikler(aguilera&lillford2008).studierpåforklistringavstivelse harblittutførtvedbrukavenrelativtstormengdevannogdeerdermedtvilsommeåtai brukforproduktermedlaverevanniprosesseringen(zimonja&svihus2009). Forklistringstemperaturentilhvetestivelsevariereravhengigavprosesseringsforhold (Dobraszczyketal.2006).Retrograderingavstivelseetterprosesseringbørogsåtasi betraktning.retrogradertstivelseerforklistretstivelsesomharblittrekrystalliserttilen ufordøyeligform,ogvirkerpåmangemåteråoppføresegsomkostfiber.desshøyere amyloseinnhold,desshøyeremengderetrogradertstivelseblirprodusert(c.j.k.henry& 15

22 2.LITTERATURSTUDIE Chapman2002).Underretrograderingdannesdetenpåfølgendeaggregeringav dobbelhelikseravamyloseogamylopektin.daretrograderingavamylopektinskjermeget saktogtrengerlangtid(uker/måneder)underlagringforåutvikles,ansesretrogradering avamyloseforåværemestkritisk(svihusetal.2005). Proteinerhydreresundermiksingenavingrediensene,menkonkurrerermedstivelseom dettilgjengeligevannet(dobraszczyketal.2006).proteinerkanfungeresombindemiddel mellomulikepartikleritabletter,medspesieltklebendekrefter.prosesseringkanføretil delvisdenatureringavproteiner,ogdettekanpåvirketabletteneshardhetpositivt (Thomasetal.1998).Denatureringernårproteinetstredimensjonalestrukturbrytesned tildensprimærstruktur,oftemedvarmeogvanntilstede.underkjølingomorganiserer proteinenesegogbindingerkanetableresmellomulikepartikler.proteinfibrillerkan dannesavaggregerendeproteinmolekyleravhveteglutenogkanfungeresombindinger mellompartikler(thomasetal.1998) Andre(komponenter( Fettsyrerharsomregeltofunksjoner;defungerersomsmøremiddelogpåvirkerden sensoriskekvalitetenavdetferdigeproduktet.deerentenfordeltismådråperellersmurt påpolymerer(dobraszczyketal.2006).lipidereksistereriseparatefaserogharfå interaksjonermedhydrofilekomponenterogfunksjonellegruppertilmatpolymerer. Ettersomdeflesteavbindingenemellompartiklerbeståravoppløststivelseogproteiner, kanfettsyreneforstyrrebindingsegenskapeneavdevannløseligekomponentenedadeer hydrofobe(aguilera&lillford2008).detharblittvistatfriefettsyrerimiksenpåvirker hardhetnegativtpågrunnavatdeforårsakerenlavereinterpartikulærfriksjonunder komprimeringen(thomasetal.1998).andrekomponentersombidrartil bindingsmekanismerersukkerogsirup.dissebidrarogsåmedaromaogeventuelle bruningsreaksjoner,ogerviktigeforteksturenogmunnfølelsen.pågrunnav omkrystalliseringkaninterpartikulæreinteraksjonermellomdefastestoffeneoppstå. Dettekandannehardeogsprøbindingermellompartiklene.Bindingsegenskapeneer sterkestnårsukrosemolekyleneharblittoppløst(thomasetal.1998). 16

23 2.LITTERATURSTUDIE 2.5 Ernæringskvalitet(( Prosesseringavråmaterialerkanpåvirkenæringsstoffeneskvalitetognæringsverdi. Vannaktivitetenspillerenstorrolleforstabilitetentilnæringsstoffene Vannaktivitetens(rolle( Vannkanbetraktesitotilstander;strukturvannellerbundetvannhvorvannmolekylerer bundetistrukturentiletmakromolekyl,oghydreringsvannellerfrittvann.hvor vannmolekylenesbevegelseikkeerfulltbegrenset(lewicki2004). Løsningsmiddelegenskapenetilvanneravhengigavatdeterpolaremolekylertilstedei systemet,mensbundetvannkandannesvedinteraksjonermellomvannogfastestoffer medpolaremolekyler.sistnevntekanforårsakeatdetdanneshydrogenbindingerogat strukturentilmaterialetstabiliseres(lewicki2004).vannetpåvirkerdermedfysikalske egenskapertilmatpågrunnavbindingsmekanismersomkandannesmedvannet. Omfangetogstyrkentilinteraksjoneneeravhengigavdenkjemiskesammensetningeni matsystemet,ogdetteavgjørogsåtilstandentilvannet.vannaktivitet,someretmålpå energistatusentilvannetietsystem(lewicki2004),defineressomratioenavdetpartielle damptrykketavvannietsystem(p)overdetpartielledamptrykketforrentvann(p0)ved densammetemperaturenogtrykket: =, Vannaktivitetharblittbruktsometverktøytilåforklaretilgjengelighetavvannfor kjemiskeogbiologiskereaksjoner.ideflestetilfellerøkerawvedøkendetemperatur (Lewicki2004).Vannpåvirkerogsåmatenstrygghet,stabilitetogkvalitet,sliksomikke7 enzymatiskebruningsreaksjoner,fettoksidasjon,degraderingavvitaminer,forklistringog retrograderingavstivelse,enzymreaksjonerogproteindenatureringvedulike vannaktivitetsnivåer(fig.2.4.). 17

24 2.LITTERATURSTUDIE References 121 Fig.2.4.Stabilitetavmatsomfunksjonavvannaktivitet(Labuza1970). Fettoksidasjonkanoppståimatvarersomharbådelaveoghøyaw7verdier,mendagrunnet ulikemekanismer.imangematvarererminimumfettoksidasjonvedaw7verdiermellom 0,20og0,40.Hastighetenpåikke7enzymatiskbruningsreaksjonererhøyestvedaw7verdier mellom0,40og0,60,mensvedaw7verdierunder0,40gårreaksjonensaktegrunnetmangel In many foods the rate of oxidation of fat is minimum in the a w range The rate of nonenzymic browning is highest in the a w range Below this range, reaction is slow due to the lack of mobility of the water. Hydrolytic reactions are also most rapid in the a w range The activity of enzymes starts to increase above the monolayer region and, at an a w value above 0.80, it accelerates rapidly. Most moulds will not grow below an a w value of 0.70, yeasts below Most bacteria will not grow below an a w of Halophilic (salt loving) bacteria can grow at lower a w. It is important to note that many other factors influence the activity of microorganisms including tem- påvannmobilitet.hydrolytiskereaksjonergårogsåraskestvedaw7verdiermellom0,40og perature, ph and availability of oxygen and nutrients and these may affect their 0,70.Aktivitetentilenzymerakselerererhurtigvedenaw7verdiover0,80.Defleste muggsopper,gjærsopperogbakteriervokserikkeunderenaw7verdipåhenholdsvis0,70, 0,80og0,90,selvomhalofilebakterierkanvoksevedenlavereaw.Andrefaktorersom temperatur,ph,oksygen7ognæringstilgjengelighetkanpåvirkemikroorganismenes N.D., Lilly, A.E. V. 1990, Food Engineering D.B. Lund, Marcel Dekker, New York. Science, London. aktivitetvedandreaw7nivåer(brennan2006a). Laveaw7verdiererkritiskforåoppnåkravetforholdbarhetenavnødhjelpsmaten,somskal Freeze Concentration, in Handbook of 6 Burkart, A., Wiegand, B. 1987, Quality værepå273årved21 C(IOM2002).Vanninnholdetinødhjelpsmatenbørikkevære høyereenn9,5%,ogvannaktivitetikkehøyereenn0,6.mansikrerlikevelat næringskvalitetenvedlikeholdesistørregradvedåholdeawlavereenn0,4;jolavereawjo merstabilevilenkelteavnæringsstoffenevære.forvannløseligevitaminererdetogså viktigåholdeawlav(<0,4). Fig Influence of water activity on the stability of foods; adapted from [70]. behaviour at different a w levels [1, 4, 5, 26, 70]. References 1 Brennan, J. G., Butters, J. R., Cowell, Operations, 3rd edn, Elsevier Applied 2 Haywood, R. W. 1990, Thermodynamic Tables in SI (metric) Units, 3rd edn, Cambridge University Press, Cambridge. 3 Hartel, R. A. 1992, Evaporation and Food Engineering, ed. D. R. Heldman, 4 Singh, R. P., Heldman, D. R. 1993, Introduction to Food Engineering, 2nd edn, Academic Press, London. 5 Fellows, P. 2000, Food Processing Technology, 2nd edn, Woodhead Publishing, Cambridge. and Economy in Evaporator Technology, 18

25 2.LITTERATURSTUDIE Endringer(i(tørrstoffer( Menneskerogandreenmagededyrearterfordøyerikkenativellerikke7forklistretstivelse lett,ogdermedbørstivelsenprosesseresførdenkonsumeresforåkunneutnytteenergien (Camire2002).Forklistretstivelseermerutsattfornedbrytingpågrunnavenzymetα7 amylasetilstedeifordøyelsessystemet.gjennometstudiemedmenneskerbledetogsåvist atenandelstivelseikkeblefordøyetitynntarmen;denneandelenbleoppkaltresistent stivelse(berry1986).ulikeprosesseringsmetoderkanpåvirkestivelsensfordøyelighetpå grunnavendringavstivelsensegenskaperellersamspillmedandrekomponenteri matsystemet(svihusetal.2005).forklistringavstivelsekangjøresienbakeprosess beskrevetikap Matprosesseringkanhaentenfordelaktigelleruheldigeeffekterpånæringsverdienav proteinene.endringeriproteinkvaliteteravhengigavtemperatur,fukt,ph,holdetid, interaksjonermellomdemsamtdennaturligeatferdentilproteinene.underprosessering kanproteinerdelvisdenatureres;dentredimensjonalestrukturenbrytesnedog bioaktivitetentilproteinetblirendret(thomasetal.1998).generelterdetslikat denatureringavproteinerforbedrerernæringskvalitetenvedatmolekyleneblirmer tilgjengeligeforproteaser,ogdermedblirmerfordøyelige.dettegjelderikkeformaillard7 reaksjoner,somoppstårhyppigivarmebehandlingavmatsominneholderbådeproteiner ogreduserendesukkere.detteerenkompleksikke7enzymatiskbruningsreaksjonoggjør atproduktetendrerfarge,luktogsmak.dettekanresultereienredusertproteinkvalitetog enreduksjonavfordøyelighet.reduksjonavbiotilgjengelighetenerforårsaketavtapav essensielleaminosyrersomlysin(iom2002)pågrunnavdannelseavmaillard7 reaksjonsproduktersomerutilgjengeligforkroppensfordøyelse(arnoldi2002).ensterk Maillard7reaksjonkanresultereitapavlysinopptilomtrent50%.Høytemperatur,lav fuktighetoghøyskjærhastighetpromotererreaksjonen.men,lysinkanpreserveres dersomprosesseringsforholdeneogresepteneerbalanserte(arnoldi2002).bruningkan oppståogsånårreduserendesukkereikkeerinkludertireseptene,danyereduserende sukkerekandannesfrahydrolyseavsukrose,stivelseogeventueltandrepolysakkarider (Dobraszczyketal.2006). Fornødhjelpsmatviloksidativeendringeravfettværeenbekymringdersomdeter umettedefettsyrerogmineralertilstedeisignifikantemengder.fettoksidasjonoppstårved 19

26 2.LITTERATURSTUDIE reaksjonavoksygenogfettsyreneimaten.reaksjonenprodusererperoksidersomigjen danneraldehyderogketoner.dennetypeforringelseresultereritapavdenopprinnelige aromaenellerdannelseavstøtendesmakeroglukter(gustavov.barbosa7cánovasetal. 2007),itilleggtilåproduseretoksiskebiprodukterogødeleggelseavfettløseligevitaminer (Gregory1996).Åreduserevanninnholdetinødhjelpsmatentilentørrtilstand(<5% vanninnhold)kanpromoterefettoksidasjon(nelson&labuza1992).fornødhjelpsmat kandetlikevelproduserestablettermedentørrtilstanddersomfettsyrerog prooksidanterholdesseparateavenfysiskbarriere,sliksomkapsling.avhengigav mengdeumettedefettsyrerkanitilleggbrukavantioksidanterværenødvendig(iom 2002).Somnevnttidligereharemballeringenogsåenviktigerolleforstabilitetentil nødhjelpsmaten. Ingenvitaminererfullstendigstabileimat;noenerrelativtstabilemensandrerelativt ustabile.deviktigstefaktorenesompåvirkerstabilitetentilvitamineneervarme,fukt, oksygen,phoglys(ottawayetal.2002).generelterdetslikatbioaktivestofferermer utsattfordegraderingidetdeekstraheresfraderesnaturligekilder(aguilera&lillford 2008),menfaktorenesompåvirkerstabilitetentilvitaminenevilværedesamme. Imidlertidkandenformenforensyntetiskkilde(foreksempeletsaltellerenester) forbedrestabiliteten(ottawayetal.2002).fettløseligevitaminer,spesieltvitaminaoge, harenstabilitetsomertilnærmetlikumettetfett,hvordegraderingshastighetenøkermed økendeaw7veriderfra~0til0,4.temperaturkanogsåistorgradpåvirkedegraderingenav vitaminaoge(iom2002).degraderingenforvannløseligevitaminereravhengigav tilstandentilvannet;omdeterfritttilåfungeresometløsningsmiddelelleromdeter bundet,itilleggtilaw7verdienimatsystemet(iom2002).vitamincerlabilogoksideres lettvedtilstedeværelseavvann,varmeoglys(iom2002),ogtapavvitamincogakan forekommeundertørking(brennan2006a).pågrunnavtapavenkelte mikronæringsstofferhariom(2002)inkludertenvissekstramengdeavenkeltestofferi anbefalingene.kommersiellekilderfornæringsstoffertilegnetmattilsettingkanfåsi formersomerinnkapsletforåforbedrestabiliteten.mikroinnkapslingavnoen komponenter,spesieltvitamineogflerumettedefettsyrer,askorbinsyre,jernogandre mineralereressensieltforåminimerefettoksidasjonognæringstap(iom2002). 20

27 3.MATERIALEROGMETODER 3 MATERIALER(OG(METODER( AlleanalyserbleutførtvedInstituttformatematiskerealfagogteknologisamtInstituttfor kjemi,bioteknologiogmatvitenskapvednorgesmiljø7ogbiovitenskapeligeuniversitet,ås. 3.1 Forsøk(1:(Reseptutvikling(og(fremstilling(av(nødhjelpsmat( Enreseptfornødhjelpsmatenbleutvikletderingredienseneblekjøptinnfradagligvare7 oghelsekostbutikker.ingrediensenevar: 1. Griljermel:maltesukkerkavringerfraWasa(hvetemel(84%),sukker,vegetabilsk fett(raps7ogpalmeolje),gjærogsalt); 2. RaffinertCocosakokosolje:inneholderethøytantallmettedefettsyrer(>90%)oger dermedstabilmotoksidasjon.enstorandel( 60%)avdemettedefettsyreneer dessutenmellomlangefettsyrer(c6:0,c8:0,c10:0,c12:0),somlettabsorberesi kroppenogsombrukessomenergiistedetforlagringikroppen.raffinertkokosolje harennøytralsmakogetsmeltepunktetpå24,4 C(Bhatnagaretal.2009); 3. EldoradoMelis:finmalt,raffinertsukkersombeståravsukrose(98%)ogpotetmel (antiklumpemiddel); 4. MossMaltekstrakt:etbiproduktfraølbryggingogbeståravalledevannløselige stoffersomfåsframeskeprosessen;maltose,dekstriner,protein,salter(vesentlig fosfater),b7vitaminerogenlitenmengdeamylase.deterenfordelmedinnholdav naturligevitaminerogmineraleriråvarene,bådekostnadsmessigogforstabiliteten avnæringsstoffene; 5. Erteproteinisolat(EPI)OGsoyaproteinisolat(SPI):enkombinasjonavsoyaprotein ogerteproteinergirentilfredsstillendeaminosyreprofilsammenmed hveteproteinet; 6. Premiksavmineralerogvitaminer(PremiksFisk):produserthosASNorsk MineralnæringoglevertavDejanDraganMiladinovic,FôrTek,Ås. Griljermeletsombletilsatthaddealleredegjennomgåttenbakeprosess,slikatstivelsen varforklistretimelet.griljermeletblelagetvedåmaleoppsukkerkavringertilmel. Verdienefordeulikenæringsstoffeneogenergiinnholdetiråvareneblehentetfra innholdsdeklarasjonenpåemballasjen,ogtotaltmikronæringsstofferblekalkulert. Vanninnholdetigriljermelet,melis,proteinisolateneogpremiksenblebestemt 21