Instrumentalna metoda oceny wybranych cech tekstury jabłek na podstawie emisji akustycznej

jabłka, tekstura, jakość, emisja akustyczna, analiza sensoryczna

Dźwięk generowany podczas spożywania jabłek odgrywa ważną rolę w ocenie ich tekstury. W tkance roślinnej podstawowy szkielet mechaniczny, odpowiedzialny za określone właściwości teksturalne, tworzony jest przez połączone ze sobą komórki. Sposób pękania takiej struktury oprócz wrażeń dźwiękowych, czyli kruchości i chrupliwości, ma również odzwierciedlenie w tak ważnych parametrach tekstury jak soczystość i mączystość. Dlatego poznanie mechanizmów pękania i praw nimi rządzących jest niezmiernie istotne dla dalszych prac związanych z kontrolą i poprawą jakości jabłek oraz innych owoców i warzyw. Celem pracy było opracowanie instrumentalnej metody do oceny wybranych cech tekstury jabłek na podstawie metody emisji akustycznej. Przeprowadzono kompleksowe badania z użyciem nowego systemu do rejestracji sygnału emisji akustycznej w trzech testach mechanicznych: test przebicia, profilowej analizy tekstury (TPA) i trójpunktowego łamania próbki z karbem jednostronnym (SENB). Badania przeprowadzono dla trzech odmianach jabłek: Elstar, Gloster i Jonagold z uwzględnieniem sposobu i czasu przechowywania. Określono też korelację między wynikami oceny instrumentalnej przy pomocy nowej metody z oceną sensoryczną. Dodatkowo zbadano wpływ turgoru i temperatury na rozwój procesów pękania podczas różnych testów mechanicznych. W pracy zaproponowano oryginalne i nowe rozwiązania metodyczne oparte na metodzie emisji akustycznej do instrumentalnej oceny tekstury jabłek oraz do opisu procesów pękania podczas różnych testów mechanicznych. Założeniem tych badań było skoncentrowanie się na praktycznych aspektach oceny tekstury jabłek przy pomocy tej metody, a ich dalekosiężnym celem jest uzyskanie wiedzy potrzebnej do rozpoczęcia prac konstrukcyjnych nad nowym urządzeniem do instrumentalnej oceny tekstury jabłek na podstawie sygnału akustycznego. Przeprowadzone badania przyniosły szereg metodycznych i praktycznych wniosków. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w celu analizy właściwości tkanki jabłka pod kątem zjawisk akustycznych podczas testów mechanicznych wystarczający jest pomiar sygnału emisji akustycznej w paśmie 1-16 kHz. Źródłem emisji akustycznej są rozrywane ściany komórkowe, natomiast pękanie międzykomórkowe nie generuje sygnału akustycznego. Pomiar liczby zdarzeń emisji akustycznej może dostarczyć ilościowej informacji o liczbie pękniętych ścian komórkowych. Wartości zarejestrowanych deskryptorów emisji akustycznej zależą od stopnia degradacji pektyn (w wyniku przechowywania lub działania temperatury) oraz od stopnia uwodnienia tkanki (turgoru), które mają wpływ na sposób pękania struktury komórkowej. Wraz z uwodnieniem wzrasta liczba rozerwanych ścian komórkowych na jednostkę odkształcenia w teście mechanicznym, tkanka uwodniona staje się bardziej „krucha”. Wzrost temperatury tkanki jabłka powoduje istotny spadek wartości deskryptorów emisji akustycznej w każdym teście mechanicznym w wyniku zmiany sposobu rozwoju szczeliny z pękania ścian komórkowych na pękanie międzykomórkowe, będące wynikiem degradacji pektyn. Zauważono również, że podczas przechowywania następuje spadek liczby zdarzeń emisji akustycznej w testach mechanicznych, który spowodowany jest między innymi zmianą sposobu pękania w wyniku degradacji enzymatycznej pektyn z pękania ścian komórkowych na pękanie międzykomórkowe i tym samym zmniejszaniem się liczby rozerwanych ścian komórkowych. Podczas przechowywania następuje spadek średniej amplitudy emisji akustycznej w testach mechanicznych jabłek, który spowodowany jest spadkiem ogólnego modułu sprężystości tkanki (wzrostem tłumienia fali sprężystej) w wyniku zmniejszenia się spójności międzykomórkowej oraz prawdopodobnie nieznacznym spadkiem wytrzymałości ścian komórkowych. Cechy oceny sensorycznej silnie korelują między sobą, szczególnie wysokie współczynniki korelacji zanotowano pomiędzy cechami związanymi z procesami pękania (soczystość, mączystość) i głośnością dźwięku odbieranego przez oceniających (kruchość, chrupliwość). W ogólnej ocenie tekstury najważniejszymi cechami są w kolejności: soczystość, kruchość i chrupliwość. W celu instrumentalnej oceny tekstury jabłek możliwe jest użycie niektórych parametrów mechanicznych testów przebicia, TPA lub SENB. Jednak deskryptory emisji akustycznej lepiej korelują z wynikami analizy sensorycznej jabłek niż parametry mechaniczne. Dlatego pomiary emisji akustycznej dostarczają dokładniejszej i bezpośredniej informacji o teksturze jabłek. Liczba zdarzeń i średnia amplituda sygnału emisji akustycznej w dowolnym teście mechanicznym może być użyta do oceny soczystości, kruchości i chrupliwości. Stwierdzono, że ocena tekstury jabłek przy pomocy emisji akustycznej nie zależy od odmiany. Możliwe jest użycie jednej krzywej kalibracyjnej. Podsumowując można stwierdzić, że uzyskano nową metodę, która za pomocą parametrów związanych z sygnałem akustycznym generowanym podczas testu mechanicznego, w sposób znacznie dokładniejszy niż sam test mechaniczny, umożliwia opis procesów pękania w tym materiale oraz monitorowanie zmian tekstury jabłek, szczególnie wielkości związanych z dźwiękiem generowanym podczas niszczenia.