Multifaceted Evaluation of Frozen Tempura Batter Coating Focusing on Food Texture

Význam tématu

Textura potravin („mouthfeel“) je klíčovým parametrem ovlivňujícím vnímání kvality a výběr produktu spotřebitelem. U hluboce smažených a obalovaných produktů, jako je tempura, texturu ovlivňují jak makrostruktura (tloušťka obalu, pórovitost), tak mikrostruktura (povrchové hrbolky) a distribuce tuku. Objektivní a opakovatelná kvantifikace těchto faktorů pomocí přístrojových metod zlepšuje vývoj produktů a kontrolu jakosti tím, že doplňuje nebo nahrazuje subjektivní senzorická hodnocení.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo multifaktoriálně porovnat dvě přípravy mražené tempury („Moist“ — pouze mikrovlnné ohřev, „Crisp“ — mikrovlnné + následné zapékání v troubě) a vysvětlit rozdíly textury (vlhkost vs. křupavost) kombinací senzorického hodnocení, instrumentálních měření mechanických vlastností a strukturálních/surface pozorování na makro i mikro úrovni.

Použitá metodika a instrumentace

Byly provedeny tyto kroky:

• Senzorická evaluace: 15 hodnotitelů, škála 0–100 bodů pro moistness a crispness.
• Mechanické testy: průrazový test na texturovém analyzátoru Shimadzu EZTest (vzorek: vyříznutý obal 20×20 mm, plunžer Ø3 mm, rychlost 1 mm/s, n=10) kvantifikace maxima síly (hardness) a deformace při maxima (strain).
• Makrostrukturní zobrazování: bench-top X-ray CT XSeeker 8000 (Re sin/Fine mód, 160 kV, 5 min, voxel 0,1 mm) pro 3D neinvazivní analýzu vnitřní struktury a kvantifikaci tloušťky obalové vrstvy (wall-thickness analysis pomocí VGStudio MAX).
• Povrchová topografie a barevné mapy: konfokální laserový mikroskop OLS5500 (405 nm laser, tile-stitching) pro výpočet aritmetického průměrného výškového parametru Sa a získání barevných obrazů indikujících obsahy oleje.
• Mikromorfologie a složení povrchu: SEM SUPERSCAN SS-2000 v nízkotlakém režimu (sekundární a zpětně rozptýlené elektrony, 25× a 300×, akcel. 15 keV, tlak ~10 Pa) včetně EDS pro mapování prvků (C, O) v povrchových oblastech.

Použitá instrumentace

• Shimadzu EZTest texture analyzer — průrazový test, kvantifikace síly a deformace.
• XSeeker 8000 bench-top X-ray CT — 3D neinvazivní skenování, wall-thickness analýza.
• OLS5500 laserový mikroskop — konfokální 3D topografie, barevné obrazy, měření Sa.
• SUPERSCAN SS-2000 SEM — nízkotlaká povrchová morfologie, BSE/SE obrazy, EDS elementární mapování.

Hlavní výsledky a diskuse

Senzorika:

• „Moist“: vysoké skóre vlhkosti (prům. 75,6), nízké křupavosti (prům. 12,7).
• „Crisp“: snížená vlhkost (prům. 42,9), vysoká křupavost (prům. 73,9).

Texturový analyzátor:

• „Moist“ — nízká maximální síla (0,88 N) a velká deformace při maxima (~227 %): flexibilní, obtížně se trhá, senzory vnímají „vlhko“.
• „Crisp“ — výrazně vyšší maximální síla (3,84 N; ~4,3× vyšší) a menší deformace (~80,6 %): pevnější, rychle se láme, vnímáno jako křupavé. Grafy ukázaly drobné fluktuace síly odpovídající drobné fragmentaci obalu.

X‑ray CT:

• 3D zobrazení ukázalo dvouvrstvou strukturu obalu (tmavší vrstva bohatá na olej, vnitřní světlá vrstva z mouky).
• „Crisp“ měl průměrně tenčí obalovou vrstvu a větší množství vnitřních dutin/voids; „Moist“ měl silnější vrstvu a soustředění olejových oblastí.

Laserová konfokální mikroskopie:

• Barevné obrazy: tmavé oblasti korelovaly s vysokým obsahem oleje — větší zastoupení u „Moist“.
• Topografie: Sa („Moist“) ≈ 164,7 µm vs Sa („Crisp“) ≈ 199,6 µm — povrch „Crisp“ je hrubší a vykazuje lokální vyvýšení až z ~100 µm na ~500 µm v porovnávaných řezných profilech.

SEM + EDS:

• Vysoké zvětšení ukázalo, že „Crisp“ má granulární konvexní struktury na povrchu, které „Moist“ postrádá (hladší povrch).
• Backscattered obrazy a EDS prokázaly, že olejové oblasti v „Moist“ se po zapékání ztrácejí; v olejových lokusech byla zvýšená intenzita signálu uhlíku a snížený signál kyslíku.

Interpretace kombinovaných dat:

• Křupavost je výsledkem kombinace: ztenčení a větší hustoty obalové vrstvy (CT), vznik lokálních povrchových vyvýšení a hrubší textury (laser, SEM), a redukce volného oleje v povrchových i vnitřních oblastech. Lokální konvexity zvyšují nerovnoměrné rozložení sil při žvýkání a podporují lomové mechanismy vedoucí ke křupnutí.
• Naopak vyšší obsah oleje a hladší, tlustší obal vede k větší plasticitě a vnímání „vlhkosti“.

Přínosy a praktické využití metody

• Multimodální přístup umožňuje propojit senzorické vjemy s měřitelnými fyzikálními a strukturálními parametry — zrychlí a zpřesní vývoj cílených textur produktů.
• Instrumentální metody poskytují opakovatelné, objektivní metriky vhodné pro QA/QC (kontrola procesu smažení/í tepelného dokončení, konzistence šarží).
• X‑ray CT umožňuje neinvazivní 3D sledování téhož vzorku před a po zásahu (např. dalším ohřevu), což je výhodné pro optimalizaci procesů a modelování migrace oleje.
• Laserová topografie a SEM identifikují lokální povrchové změny, které jsou klíčové pro vnímání křupavosti; tyto ukazatele lze využít jako technologické cíle při formulaci těsta a volbě fritovacího/pečicího režimu.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace in‑situ nebo časově rozlišeného CT a mikroskopických pozorování během reálného ohřevu pro sledování dynamiky odstraňování oleje a tvorby pórů.
• Vyšší rozlišení a korelace mezi technikami (correlative imaging) — např. registrace CT → laser → SEM → lokální mechanické testy na stejném místě pro přímé korelační vztahy.
• Automatizace a analýza dat pomocí strojového učení pro rychlé rozpoznání strukturálních fingerprintů korelujících s cílovou texturou.
• Rozšíření šetření na vliv receptury (různé typy mouky, tuků, přísad) a procesu (hloubka, teplota a doba smažení) na stejné instrumentální ukazatele.
• Využití získaných parametrů pro real‑time procesní kontroly ve výrobě (cílené pečení/zapékání k dosažení konzistentní křupavosti nebo vlhkosti).

Závěr

Kombinované použití senzoriky, texturového analyzátoru, X‑ray CT, laserového mikroskopu a SEM ukázalo, že rozdíl mezi „Moist“ a „Crisp“ tempurou je dán souhrou strukturálních změn (tenčí, hustší obal a povrchové výstupky u Crisp) a redistribuce/odvádění oleje při dalším zahřátí. Tyto instrumenty poskytují vzájemně doplňující informace, které umožňují objektivní vysvětlení senzorických vjemů a nabízejí praktické přístupy pro cílený vývoj a řízení textury potravin.

Reference

1. Migita K, Koike N, Kogure A, Aoshima T. Multifaceted Evaluation of Frozen Tempura Batter Coating Focusing on Food Texture. Shimadzu Application Note. 2026.