Menetelmäkehitys palaleipien rakenteellisten ominaisuuksien arviointiin

Leivän rakenteelliset ominaisuudet määrittävät leivän nautittavuuden ja tuoreuden tunnun. Palaleivät ovat suomalaisten suosiossa, mutta niiden rakenteellisten ominaisuuksien analysointiin ei ole vielä kehitetty standardimenetelmiä. Nykyiset rakenneanalysaattorin standardimenetelmät on kehitetty vuokaleiville, mikä rajoittaa palaleipien rakenteen tutkimista ja kehittämistä. Artikkeli on kirjoitettu osana Food Campus 2.0 – elintarvikeinnovaatiokeskuksen kehittäminen -hanketta, jossa mm. kehitetään LAB-ammattikorkeakoulun Food Pilot Plantin palveluita elintarvikeinnovaatioita tekeville yrityksille.

Kirjoittaja: Saara Sammalisto

Johdanto

Leipomotuotteiden oikeanlaiset rakenteelliset ominaisuudet ovat tärkeä laatukriteeri. Esimerkiksi tuoreen leivän ja pullan odotetaan yleensä olevan pehmeää, kun taas joillekin leiville halutaan jäykkä tai sitkeä rakenne (mm. tietyt ruisleivät kuten jälkiuunileipä). Leivän vanhenemisilmiön ja rakenteen kovettumisen tieteellistä taustaa on käsitelty aikaisemmassa blogitekstissä (Sammalisto 2026) ja perusteellisemmin Leivonnan teknologia – Ruokaleipä -kirjassa (Salovaara 2017). Chenin ja Oparan (2013) mukaan elintarvikkeiden rakennetta voidaan analysoida aistinvaraisesti ja instrumentaalisin menetelmin. Aistinvaraiset menetelmät ovat tarkkoja, mutta menetelmiä rajoittavat osallistujien harjaantuneisuuden erot, mahdollinen väsymys ja tottuminen sekä elintarvikkeen muut ominaisuudet kuten näytteen reologia, maku ja aromi, jotka vaikuttavat aistikokemukseen. Aistinvarainen arviointi on aikaa vievää ja kallista, joten usein elintarvikkeiden rakenteen analysoinnissa hyödynnetään instrumentaalisia menetelmiä, jotka tarjoavat rakenteellisista ominaisuuksista objektiivisen arvion. Instrumentaalisia menetelmiä ovat esimerkiksi rakenneanalysaattorin puristustesti kuten tekstuuriprofiilianalyysi (TPA) ja kolmipisteinen taivutustesti (three point bending test). Kolmipisteistä taivutustestiä voidaan täydentää mikrofonilla, minkä hyöty piilee siinä, että sekä akustisia että mekaanisia tekniikoita yhdistelemällä on mahdollista kuvata aistihavaintoja tarkemmin kuin kummallakaan tekniikalla yksinään, mikä on erityisen tärkeää rapeiden tuotteiden laadun arvioinnissa (Stable Micro Systems 2026a).

Salovaaran ym. (2003) mukaan palaleivät ovat Suomessa erittäin pidettyjä leipiä, ja palaleipäteknologia on erityisen suosittua ruisleivissä. Palaleivissä leivän rakenne sallii kuitupitoisten raaka-aineiden lisäämisen reseptiin leivän rakennetta heikentämättä. Palaleipä ei kuitenkaan ole kansainvälisesti yleinen leipätyyppi, joten palaleiville ei ole kehitetty standardimenetelmää rakenteellisten ominaisuuksien analysointiin kuten vuokaleiville. Vuokaleipien rakennetta analysoidaan usein tekstuuriprofiilianalyysillä (TPA) tai erityisesti leipien rakenteen analysointiin kehitetyllä AACC-menetelmällä (AACC 74-09) rakenneanalysaattorilla (Texture Analyser, Stable Micro Systems, Godalming, Englanti). TPA on kaksivaiheinen puristustesti, joka jäljittelee näytteen pureskelua suussa (Chen & Opara, 2013). TPA soveltuu useiden elintarvikkeiden analysointiin, eivätkä sen sovellukset rajoitu vain leipiin. TPA:ssa leivän sisuksesta leikattua 25 mm viipaletta (josta kuori on poistettu) tai 25 mm tasasivuista kuutiota puristetaan kahdesti määrättyyn, usein 40 % muodonmuutokseen käyttäen sylinterinmallista mittapäätä, jonka halkaisija on 36 mm (P/36R) (Texture Technologies 2026a). Ensimmäisen puristuksen maksimivoima kuvaa leivän sisusrakenteen kovuutta. TPA:n avulla saadaan kovuuden ohella tietoa myös rakenteen koossapysyvyydestä, kimmoisuudesta, joustavuudesta, kumimaisuudesta, pureskeltavuudesta ja tarttuvuudesta. TPA:ta on hyödynnetty useissa leivontatutkimuksissa leivän kovuuden ja kovettumisnopeuden (vanhenemisen) seurantaan pienin muokkauksin. Esimerkiksi Ceran ym. (2026) kauraleivontatutkimuksessa mittauksen puristusnopeus oli 2 mm/s ja puristusten välissä oli 3 s tauko, kun taas Sammaliston ym. (2021; 2024) kauraleivontatutkimuksissa puristusnopeus oli 5 mm/s ja puristusten välissä oli 5 s tauko. AACC-menetelmässä sylinterin mallinen mittapää (halkaisija 36 mm, P/36R) puristaa palaleipäsiivun yhden kerran valittuun, esim. 25 % tai 40 % muodonmuutokseen 100 mm/min (noin 1,7 mm/s) nopeudella. Puristukseen vaadittava maksimivoima kuvaa leivän kovuutta. Leivän rakenteen analysointiin kehitetyt standardimenetelmät soveltuvat kunnolla vain vuokaleipien rakenteen tutkimiseen, sillä esimerkiksi palaleipien sisuksesta ei yleensä ole mahdollista saada leikattua riittävän isoja, tasasivuisia kuutioita. Täten on tarve kehittää vaihtoehtoisia menetelmiä, jotka soveltuvat palaleipien rakenteellisten ominaisuuksien arviointiin, jotta palaleipien säilyvyyttä voidaan tutkia ja kehittää instrumentaalisin menetelmin.

Kolmipisteisen taivutustestin avulla voidaan määrittää hauraiden elintarvikkeiden murtumispiste (Stable Micro Systems 2026b). Usein kolmipisteistä taivutustestiä käytetään tortillojen, hapankorppujen ja rapeiden tuotteiden rakenteen analysointiin. Lisäosa kannattelee näytettä kahdella kiilalla säädetyltä leveydeltä ja mittapää taittaa näytettä keskeltä ylhäältä alaspäin määrättyyn etäisyyteen asti (kuva 1). Työnnön voimasta näyte taittuu ja mahdollisesti myös murtuu tai katkeaa, jolloin laite määrittää taittumiseen tai murtumiseen vaadittavan voiman. Myös näytteen sitkeys tai lujuus voidaan määrittää. Lisäosa soveltuu rapeiden tuotteiden kuten keksien ja suklaapatukoiden ohella myös muiden tuotteiden kuten hedelmien ja vihannesten joustavuuden ja haurauden analysointiin – esimerkiksi banaanin kypsyys voidaan määrittää (Smewing 2015). Kolmipisteisen taivutustestin soveltuvuudesta on raportoitu myös muun muassa burgeripihvien rakenteen analysoinnissa (Texture Technologies 2026b).

Kuva 1. Rakenneanalysaattorin (Texture Analyzer, Stable Micro Systems) kolmipisteinen taivutustesti (Three point bending test rig) (kuva: Saara Sammalisto).

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, soveltuuko rakenneanalysaattorin kolmipisteinen taivutustesti (three point bending rig) palaleipien rakenteellisten ominaisuuksien analysointiin.

Materiaalit ja menetelmät

Tutkimuksen materiaaleina käytettiin usean kaupallisen leipomon palaleipiä. Tutkimuksessa oli mukana useita ruisleipiä ja satunnaisia muita vaaleita leipiä (esimerkiksi sekaleipä kaurasta sekä vehnästä ja vehnästä ja juureksista), jotka hankittiin paikallisesta päivittäistavarakaupasta Lahden alueelta. Tutkimuksen kokeellisen osuuden suorittivat ensimmäisen vuoden Biomateriaalit ja elintarviketeknologia -koulutusohjelman opiskelijat Cinta Panna ja Marzia Hossaini LAB-ammattikorkeakoulun Food Pilot Plant -tuotekehitysympäristössä. Tutkimuksen tulokset analysoi tutkija Saara Sammalisto.

Palaleipien rakenteellisia ominaisuuksia tutkittiin Texture Analyser -rakenneanalysaattorilla (TA.XT2i Texture Analyser, Stable Micro Systems, Godalming, Englanti) hyödyntäen three point bending rig -lisäosaa (kolmipisteistä taivutustestiä). Lisäosan pääteltiin soveltuvan leipien analysointiin, sillä leivät olivat liian ohuita tekstuuriprofiilianalyysiin ja niiden rakenne jäykistyy säilytyksen aikana, mikä vaikuttaa leivän taittamiseen vaadittavaan voimaan. Tutkimuksessa käytettiin 10 kg (noin 100 N) voimakennoa.

Menetelmän soveltuvuutta eri leipien analysointiin tutkittiin analysoimalla leipiä eri muodoissa (kokonaisena leipänä sisältäen ala- ja yläpalat, ainoastaan ala- tai yläpalana, tai jommastakummasta palasta leikattuna neliönä). Tässä tutkimuksessa mittausmenetelmän parametreja ei optimoitu enää esikokeiden jälkeen, vaan keskityttiin leipänäytteiden esikäsittelyyn ja menetelmän soveltuvuuden tutkimiseen. Kun mittaus oli saatu optimoitua leipätyypille sopivaksi, leiville suoritettiin säilyvyystutkimukset 3–4 vuorokauden ajan ja jokaisena mittauspäivänä analysoitiin kaksi rinnakkaista pussillista leipiä. Rinnakkaisten leipänäytteiden määrä oli leipätyypin mukaan 3–6 kpl. Mittausdatan analysoinnissa keskityttiin kovuuden arviointiin, eikä tässä tutkimuksessa vielä muihin mittausparametreihin kuten murtumaetäisyyteen tai rakenteen lujuuteen.

Tulosten käsittely

Kolmipisteinen taivutustesti soveltui ruisleipien rakenteen kovuuden arviointiin, kun taas pehmeämmille leiville (esim. kaura-vehnä-sekaleipä) sama menetelmä ei sellaisenaan soveltunut. Pehmeillä palaleivillä mittauksen virhearvot olivat suuria tai tulokset olivat epäloogisia. Kolmen eri valmistajan kaupallisilla ruisleivillä saatiin kuitenkin toistettavat tulokset rakenteen kovuudesta, kun mittausmenetelmää muokattiin leipänäytettä tukevien kiilojen sekä näytteen koon suhteen leivän ominaisuuksien perusteella (esim. paksuuden, koon ja rakenteen) (taulukko 1).

Näytteen koko	Mittausnopeus (mm/s)	Mittaussyvyys (mm)	Kiilojen väli (mm)
Kokonainen leipä (ylä- ja alapala)	3	10	60
Yläpalasta leikattu neliö (6 cm x 6 cm)	3	10	40
Ylä- tai alapalasta leikattu neliö (5 cm x 5 cm)	3	10	30

Taulukko 1. Kolmen eri valmistajan ruispalaleipien kolmipisteisen taivutustestin mittausohjelmat, joilla rakenteen kovuudesta saatiin toistettavat mittaustulokset.

Ruispalaleipien rakenne kovettui säilytyksen aikana odotetusti (kuva 2), mutta eri valmistajan leipien ja mittausmenetelmien välillä (kokonainen leipä tai ylä- tai alapalasta leikattu neliö) erot kovuudessa olivat suuria. Tämä tarkoittaa, että menetelmä soveltuu tuotekehitykseen ja leivän ominaisuuksien tutkimukseen ja kehittämiseen, mutta mikäli rakenteellisia kovuuksia halutaan vertailla eri leipätyyppien välillä, tulee kovettumisnopeutta vertailla tosiasiallisen kovuuden sijaan, sillä leivät ovat eri valmistajien tai eri leipätyyppien välillä hyvin erilaisia esimerkiksi riippuen leivän paksuudesta tai reseptiin liittyvistä tekijöistä (esim. sisältääkö leipä kokonaisia jyviä tai siemeniä).

Kuva 2. Kahden kaupallisen ruisleivän rakenteen kovuuden kasvu säilytyksen aikana (n=2). Pylväät edustavat keskiarvoja ja virhepalkit keskihajontoja. Vasemmanpuoleinen leipä analysoitu kokonaisena (sisältäen ylä- ja alapalan), oikeanpuoleinen leipä analysoitu yläpalasta leikattuna neliönä.

Pohdinta

Suomessa suosittu palaleipä ei ole kansainvälisesti yleinen leipätyyppi toisin kuin vuokaleipä, joten palaleiville ei ole kehitetty standardimenetelmää rakenteellisten ominaisuuksien analysointiin. Tässä tutkimuksessa selvitettiin, soveltuuko rakenneanalysaattorin kolmipisteinen taivutustesti palaleipien rakenteellisten ominaisuuksien määrittämiseen.

Kolmipisteistä taivutustestiä sovelletaan yleensä murtumispisteen tai rapeuden määrittämiseen. Menetelmän on raportoitu soveltuvan kuitenkin myös elintarvikkeen taipuisuuden tai joustavuuden analysointiin (Smewing, 2015), vaikka tutkimustietoa menetelmän soveltuvuudesta tuoreiden ja pehmeiden leipomotuotteiden rakenteen analysointiin on hyvin vähän. Kolmipisteistä taivutustestiä on aiemmin tutkittu esimerkiksi ekstrudoitujen, rapeiden leipätuotteiden rakenteen analysointiin useissa veden aktiivisuuksien arvoissa, sillä testi on perinteistä puristustestiä herkempi tämäntyyppisille materiaaleille (Marzec & Lewicki, 2006). Kolmipisteisen taivutustestin sijasta tortillalettujen taipuisuutta ja jäykistymistä säilytyksen aikana on tutkittu taivutustestillä, jossa vaakasuuntaista tortillasuikaletta taivutettiin 40 asteen kulmaan, 5 cm muodonmuutokseen (Suhendro ym. 1998). Vanhentuneet tortillat vaativat enemmän voimaa taivuttamiseen ja rakenteen vanheneminen oli ilmeistä jo 24 tunnin säilytyksen jälkeen. Menetelmä oli herkkä ja toistettava, taivuttamiseen vaadittavaan voimaan vaikuttivat esimerkiksi tortillaletun paksuus ja paino. Tortillaletun vanhenemista voitiin täten tutkia taivutustestin avulla.

Tässä tutkimuksessa kehitettiin toistettava menetelmä palaleipien rakenteen kovuuden analysointiin kolmipisteisellä taivutustestillä. Tutkimuksen tulokset auttavat palaleipien tuotekehitystä ja säilyvyyden pidentämistä sekä laajentavat LAB-ammattikorkeakoulun palvelutarjontaa leipomoalan yrityksille. Kehitetty menetelmä sopi sellaisenaan melko jäykkien ruisleipien analysointiin, ja menetelmä on optimoitava leipätyypille sopivaksi. Tutkimuksessa saatiin kuitenkin paljon tietoa mahdollisista menetelmän muokkauksista näytteen esivalmistelun kannalta ja menetelmä osoitti potentiaalia myös pehmeämpien leipien analysoinnissa. Menetelmää on mahdollista optimoida lisää testiparametreja kuten mittausnopeutta ja -syvyyttä muuttamalla, jolloin menetelmä voitaisiin muokata myös pehmeämmille palaleiville sopivaksi. Jatkotutkimuksissa on jo havaittu, että murtumaetäisyys ja lujuus antavat kovuutta monipuolisempaa tietoa palaleipien rakenteellisista ominaisuuksista. Jatkotutkimuksen tulokset julkaistaan myöhemmin.

Päätelmät

Tämän tutkimuksen perusteella rakenneanalysaattorin kolmipisteistä taivutustestiä voidaan käyttää palaleipien rakenteen kovuuden ja muiden rakenteellisten ominaisuuksien arviointiin tekstuuriprofiilianalyysin sijaan. Menetelmä on kuitenkin optimoitava tutkittavalle leipätyypille sopivaksi esikokein kuten muutkin rakenneanalysaattorin menetelmät. Kehitetyn menetelmän avulla palaleipien rakenteen kovettumista ja kovettumisnopeutta voidaan seurata ja kehittää, ja leivän rakenteen kovuudelle tai jäykkyydelle voidaan asettaa tavoitearvot. Jatkotutkimuksessa syvennytään tarkemmin leipien murtumaetäisyyden ja lujuuden arviointiin.

Lähteet

AACC Method 74-09. Measurement of Bread Firmness by Universal Testing Machines. Approved Methods of the AACC, 11th ed.; MN American Association of Cereal Chemists: St Paul, MN, USA, 2009.

Cera S, Ojanen M, Santapakka E, Laitinen M, Song S, Hur S, Katina K, Maina NH, Mäkelä-Salmi N, Coda R. 2026. Oat sourdough fermentation enhanced β-glucan viscosity and extractability from wholegrain oat bread in an in vitro gastrointestinal model. Food Hydrocolloids, 112522. Viitattu 6.5.2026. Saatavissa https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2026.112522

Chen L, Opara UL. 2013. Texture measurement approaches in fresh and processed foods—A review. Food research international. Vol. 51(2), 823-835. Viitattu 27.4.2026. Saatavissa http://dx.doi.org/10.1016/j.foodres.2013.01.046

Marzec A, Lewicki, PP. 2006. Antiplasticization of cereal-based products by water. Part I. Extruded flat bread. Journal of Food Engineering. Vol. 73(1), 1-8. Viitattu 6.5.2026. Saatavissa https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2004.12.002

Salovaara H, Anttila H, Gates F, Sontag-Strohm T. 2003. Employing technology for oat pala bread. New Food, 8, 10–11.

Salovaara, H. 2017. Pehmeän leivän puolesta – leivän vanheneminen ilmiönä. Teoksessa Salovaara, H., Ignatius, A., Jussila, A. & Hurri-Martikainen, M. Leivonnan teknologia – Ruokaleipä. Helsinki: Suomen Leipuriliitto ry.

Sammalisto S. 2026. Kuinka leivän rakenteen vanhenemista voidaan hidastaa? LAB Focus. Viitattu 6.5.2026. Saatavissa https://blogit.lab.fi/labfocus/kuinka-leivan-rakenteen-vanhenemista-voidaan-hidastaa/

Sammalisto S, Mäkelä-Salmi N, Wang Y, Coda R, Katina K. 2024. Potential of microbial and cereal β-glucans as hydrocolloids in gluten-free oat baking. Lwt, 191, 115678. Viitattu 31.12.2025. Saatavissa https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.115678

Sammalisto, S., Laitinen, M. & Sontag-Strohm, T. 2021. Baking Quality Assessment of Twenty Whole Grain Oat Cultivar Samples. Foods. Vol. 10 (10), 2461. Viitattu 31.12.2025. Saatavissa https://doi.org/10.3390/foods10102461

Smewing J. 2015. Texture Analysis in Action: the Three Point Bend Rig. Viitattu 29.4.2026. Saatavissa https://textureanalysisprofessionals.blogspot.com/2015/04/texture-analysis-in-action-three-point.html

Suhendro EL, Almeida‐Dominguez HD, Rooney LW, Waniska RD, Moreira RG. 1998. Tortilla bending technique: An objective method for corn tortilla texture measurement. Cereal chemistry, 75(6), 854–858.

Stable Micro Systems. 2026a. Acoustic Envelope Detector. A/RAED. Viitattu 29.4.2026. Saatavissa https://www.stablemicrosystems.com/products/acoustic-envelope-detector/

Stable Micro Systems. 2026b. Three Point Bend Rig – small. Viitattu 29.4.2026. Saatavissa https://www.stablemicrosystems.com/products/attachments/three-point-bend-rig-small/

Texture Technologies. 2026a. Texture Profile Analysis. Viitattu 29.4.2026. Saatavissa https://texturetechnologies.com/resources/texture-profile-analysis

Texture Technologies. 2026b. Cooked Burger Patty Three Point Bend Test. Viitattu 6.5.2026. Saatavissa https://texturetechnologies.com/application-studies/cooked-burger-patty-three-point-bend-test

Kirjoittaja

Saara Sammalisto työskentelee tutkijana LAB-ammattikorkeakoulun Food Pilot Plant -tuotekehitysympäristössä. Hän on koulutukseltaan elintarviketieteiden tohtori (ETT) ja hän tutki väitöskirjassaan kauran myllyprosessia ja 100 % kauraleivonnan laatuun vaikuttavia tekijöitä.

Artikkelikuva: Saara Sammalisto