Właściwości reologiczne i topliwość analogów serów topionych z dodatkiem izolatu białek serwatkowych.pdf

N auka P rzyroda T echnologie

2009

Tom 3

Zeszyt 4

ISSN 1897-7820 http://www.npt.up-poznan.net

Dział: Nauki o Żywności i Żywieniu

B ARTOSZ S OŁOWIEJ

Katedra Biotechnologii, Żywienia Człowieka i Towaroznawstwa Żywności

Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE I TOPLIWOŚĆ

ANALOGÓW SERÓW TOPIONYCH Z DODATKIEM

IZOLATU BIAŁEK SERWATKOWYCH

Streszczenie. Celem niniejszej pracy było otrzymanie i zbadanie właściwości reologicznych oraz

topliwości analogów serów topionych, w których zastąpiono częściowo kazeinę kwasową przez

spolimeryzowany izolat białek serwatkowych. Właściwości teksturalne otrzymanych analogów

serów topionych badano z użyciem analizatora tekstury TA-XT2i. Analogi badano próbnikiem

cylindrycznym o średnicy 10 mm przy prędkości przesuwu 1 mm/s w stałej temperaturze (21°C).

Pomiary lepkości analogów w zależności od temperatury wykonywano reometrem dynamicznym

RS 300. Badanie topliwości analogów przeprowadzano za pomocą zmodyfikowanego testu

Schreibera. Wraz ze wzrostem udziału WPI w produkcie nastąpił wzrost twardości analogów.

Wzrost lepkości analogów był spowodowany wzrostem stężenia białka w serze. Topliwość ana-

logów serów topionych malała wraz ze wzrostem stężenia kazeiny oraz po dodaniu izolatu białek

serwatkowych. Zastąpienie 1% kazeiny przez 1% białek serwatkowych może spowodować

oszczędności dzięki zmniejszeniu ilości kazeiny w produkcie; poprawiają się przy tym właściwo-

ści reologiczne.

Słowa kluczowe: izolat białek serwatkowych, reologia, polimeryzacja, topliwość

Wstęp

W ostatnich latach obserwuje się coraz większe zainteresowanie wykorzystaniem

białek serwatkowych w produkcji żywności. Spowodowane jest to niewątpliwie postę-

pem technologicznym w przetwarzaniu serwatki związanym z dynamicznym rozwojem

chromatograficznych i membranowych metod jej frakcjonowania (L EMAN 1999, Ś WI-

DERSKI i W ASZKIEWICZ -R OBAK 2000). Praktyczne zastosowanie białek serwatkowych

wynika z ich bardzo dużej wartości odżywczej, znakomitych właściwości funkcjonal-

nych i z braku negatywnego smaku. Optymalne zagospodarowanie składników serwatki

w istotny sposób wpływa na zmniejszenie kosztów produkcji serów, twarogów i kon-

Sołowiej B., 2009. Właściwości reologiczne i topliwość analogów serów topionych z dodatkiem izolatu białek

serwatkowych. Nauka Przyr. Technol. 3, 4, #123.

centratów z mleka. Rozwiązanie takie przyczynia się do większej opłacalności produk-

cji i mniejszego zagrożenia ekologicznego (B EDNARSKI i R EPS 2001). Białka serwatko-

we, dzięki lepszemu poznaniu ich właściwości fizyczno-chemicznych i biologicznych,

są obecnie stosowane jako składniki odżywcze w żywności dietetycznej, składniki fizjo-

logicznie aktywne w żywności funkcjonalnej i strukturotwórcze w żywności tradycyjnej

oraz w żywności nowej generacji (L EMAN 1999, L EMAN i D OŁGAŃ 2001). Wpływ do-

datku białek serwatkowych do serów topionych lub ich analogów został szeroko omó-

wiony w innych pracach (G UPTA i R EUTER 1993, M LEKO i F OEGEDING 2000, S OŁOWIEJ

i IN . 2008). Sery topione są otrzymywane poprzez zmieszanie ze sobą naturalnych se-

rów, soli i wody za pomocą ogrzewania i środków emulgujących, natomiast analogi

serów topionych są otrzymywane poprzez częściowe lub całkowite zastąpienie natural-

nych serów białkami mleka lub innymi białkami (G USTAW i M LEKO 2007). W produk-

cji analogów serów topionych najczęściej jest stosowana jako źródło białka kazeina

podpuszczkowa, a w ostatnim czasie zaczęto też stosować kazeinę kwasową (G LIBOW-

SKI i IN . 2002, S OŁOWIEJ 2007).

Celem niniejszej pracy było otrzymanie analogów serów topionych, w których czę-

ściowo zastąpiono kwasową kazeinę przez spolimeryzowany izolat białek serwatko-

wych, a następnie zbadanie właściwości reologicznych z topliwości tych analogów.

Materiał i metody

Do badań użyto izolatu białek serwatkowych (WPI – whey protein isolate ) o zawar-

tości białka 91,87% produkcji DAVISCO Foods International (Le Sueur, MN, USA),

kazeiny kwasowej (K) produkcji ZPK w Murowanej Goślinie, bezwodnego tłuszczu

mlecznego produkcji SM Mlekovita w Wysokiem Mazowieckiem, bezwodnego kwa-

śnego fosforanu dwusodowego i kwasu cytrynowego produkcji PPH POCH w Gliwi-

cach. Zawartość białka oznaczano metodą Kjeldahla (O FFICIAL ... 1984).

Proces polimeryzacji białek serwatkowych

Określoną ilość izolatu białek serwatkowych rozpuszczano w wodzie destylowanej.

Otrzymywano roztwór białek o koncentracji kolejno 0,5% i 1% białka z WPI. Następnie

roztwór poddawano polimeryzacji, którą prowadzono przez 1-stopniowe ogrzewanie

w temperaturze 80°C przez 50 min. Po ochłodzeniu dodawano 2-procentowego kwaś-

nego fosforanu dwusodowego i po dokładnym wymieszaniu ustalano pH roztworu

spolimeryzowanych białek serwatkowych na poziomie 6,2 z użyciem 40-procentowego

roztworu kwasu cytrynowego.

Proces produkcji analogu sera topionego

Odpowiednią ilość kazeiny (8-14%) mieszano za pomocą mieszadła (MR 3002S

Heidolph, Niemcy) z określoną ilością wody destylowanej. Następnie dodawano rozto-

piony w temperaturze 45°C bezwodny tłuszcz mleczny (30%). Całą mieszaninę umiesz-

czano w pojemniku homogenizatora (H 500 Pol-Eko Aparatura, Wodzisław Śląski)

i mieszano przez 2 min. Następnie dodawano roztworu topnika (2-procentowego) bądź

topnika z białkami serwatkowymi (0,5 lub 1% WPI), ustalano pH za pomocą pehametru

Sołowiej B., 2009. Właściwości reologiczne i topliwość analogów serów topionych z dodatkiem izolatu białek

serwatkowych. Nauka Przyr. Technol. 3, 4, #123.

na poziomie 6,2 z użyciem kwasu cytrynowego i zanurzano całość w łaźni wodnej

o temperaturze 80°C. Wszystko homogenizowano przez 10 min przy 10 000 obr/min.

Gotowe analogi sera topionego wylewano do zlewek o pojemności 50 ml. Produkt prze-

chowywano w temperaturze pokojowej przez 30 min, aby ostygł, a następnie przecho-

wywano przez 24 h w temperaturze 5°C.

Badanie tekstury (test przebijania)

Do badań wykorzystano analogi serów topionych o stężeniu kazeiny 8-14% oraz

analogi z 0,5-procentowym i 1-procentowym dodatkiem WPI. Pomiary były dokony-

wane za pomocą teksturometru TA-XT2i (Stable Micro Systems, Surrey, Anglia).

Próbki sera badano za pomocą próbnika cylindrycznego o średnicy 10 mm, przy pręd-

kości przesuwu głowicy 1 mm/s. W punktowym badaniu tekstury określano siłę po-

trzebną do zagłębienia się próbnika na 20 mm. Uzyskane wyniki (z czterech powtórzeń)

były rejestrowane przez program Texture Expert version 1.22.

Wyznaczanie zmian lepkości w zależności od temperatury

Do badań wykorzystano analogi sera topionego otrzymanego z kazeiny o stężeniu

8-10% oraz analogi o stężeniu 7-9% kazeiny przy stałym dodatku 1% WPI. Pomiaru

dokonywano metodą rotacyjną reometrem RS 300 (Haake, Karlsruhe, Niemcy) za po-

mocą wrzeciona łopatkowego o średnicy rotora 31 mm i wysokości 110 mm w następu-

jący sposób: cylinder pomiarowy reometru napełniano próbką produktu, którą przed

dokonaniem pomiaru podgrzewano do temperatury 80°C. Po osiągnięciu tej wartości

rozpoczynano pomiar, przy prędkości 10 1/s. Końcową temperaturą pomiaru było 20°C.

Wpływ zmian temperatury na lepkość (wyniki uzyskane z trzech powtórzeń) rejestrował

komputer.

Pomiar topliwości (zmodyfikowany test Schreibera)

Metoda polega na roztopieniu próbki analogu sera topionego w postaci krążka

o średnicy 41 mm i wysokości 4,8 mm na płytce Petriego w kuchence mikrofalowej

poprzez 60-sekundowe ogrzewanie przy mocy 300 W. Do badań wykorzystano analogi

serów topionych o stężeniu kazeiny 8-14% oraz analogi z 0,5-procentowym i 1-procen-

towym dodatkiem WPI. Roztopioną próbkę przykładano do wzorca, zliczano punkty

w sześciu miejscach, sumowano je i w wyniku podzielenia przez sześć otrzymywano

średnią topliwości (M LEKO i F OEGEDING 2000). Dokonano sześciu pomiarów dla każ-

dego z trzech powtórzeń. Zakres skali dla testu Schreibera wynosi od 0 do 10 jednostek;

powyżej 4 – to dobra topliwość, natomiast poniżej 4 – zła.

Wyniki

Na rysunku 1 zobrazowano wpływ stężenia dodatku izolatu białek serwatkowych

(WPI) na twardość analogów serów topionych. W przypadku analogów serów topio-

nych otrzymywanych z samej kazeiny, jak również z dodatkiem 0,5 i 1% WPI, najwięk-

szą twardością charakteryzowały się próbki o stężeniu 14% białka. Oznacza to, iż do

Sołowiej B., 2009. Właściwości reologiczne i topliwość analogów serów topionych z dodatkiem izolatu białek

serwatkowych. Nauka Przyr. Technol. 3, 4, #123.

6,00

5,00

4,00

3,00

2,00

1,00

0,00

Stężenie białka (%)

kazeina

kazeina + WPI 0,5%

kazeina + WPI 1%

Rys. 1. Wpływ stężenia kazeiny i WPI na twardość analogów sera topionego

Fig. 1. The effect of casein and WPI concentration on hardness of processed cheese

analogs

przebicia próbki analogu sera topionego z samej kazeiny o takim stężeniu potrzebna

była siła 3,62 N. Najmniejszą twardością charakteryzowała się próbka o stężeniu kaze-

iny 8% (0,1 N). Odnośnie do analogów serów topionych otrzymywanych z 13,5-pro-

centowej kazeiny i 0,5-procentowego WPI siła potrzebna do przebicia próbki o takim

stężeniu wynosiła 4,31 N. W przypadku analogów serów topionych otrzymywanych

z 13-procentowej kazeiny i 1-procentowego WPI do przebicia próbki o takim stężeniu

potrzeba było siły 5,21 N.

Wpływ temperatury na lepkość analogów sera topionego sporządzonych na bazie

samej kazeiny kwasowej o stężeniu 8, 9 i 10% przedstawiono na rysunku 2. Widać na

nim, że wraz ze spadkiem temperatury z 80°C do 20°C zwiększała się lepkość badanych

analogów serów topionych. Największą lepkością charakteryzowała się próba o stężeniu

10% kazeiny przy 20°C – wynosiła ona 28 120 mPa·s, najmniejszą zaś lepkością cha-

rakteryzowała się próba o stężeniu 8% kazeiny przy 20°C: 1161 mPa·s. Wpływ tempe-

ratury na lepkość analogów sera topionego otrzymanych z kazeiny o stężeniu 7, 8 i 9%,

przy stałym dodatku 1-procentowego izolatu białek serwatkowych (WPI), przedstawio-

no na rysunku 3. Zaobserwowano, że wraz ze spadkiem temperatury z 80°C do 20°C

zwiększała się lepkość badanych analogów serów topionych. Największą lepkością

charakteryzowała się próba o stężeniu 9% kazeiny i 1% WPI w 20°C: 31 870 mPa·s,

najmniejszą zaś lepkością charakteryzowała się próba o stężeniu 7% kazeiny i 1% WPI

w 20°C: 3074 mPa·s.

Test Schreibera jest najczęściej używany w ocenie jakości serów. Do pomiaru to-

pliwości wykorzystano analogi serów topionych otrzymane z samej kazeiny oraz analo-

gi z dodatkiem 1-procentowego WPI (rys. 4). W obu przypadkach wraz ze wzrostem

stężenia białka topliwość analogów serów topionych malała. Największą topliwością

Sołowiej B., 2009. Właściwości reologiczne i topliwość analogów serów topionych z dodatkiem izolatu białek

serwatkowych. Nauka Przyr. Technol. 3, 4, #123.

30 000

K 8%

K 9%

K 10%

25 000

20 000

15 000

10 000

5 000

Rys. 2. Wpływ temperatury na lepkość analogów sera topionego sporządzonych

na bazie samej kazeiny w stężeniu 8-10%

Fig. 2. The effect of temperature on viscosity of processed cheese analogs ob-

tained from 8-10% casein

Temperatura (°C)

35 000

30 000

K 7% + WPI 1%

K 8% + WPI 1%

25 000

K 9% + WPI 1%

20 000

15 000

10 000

5 000

Temperatura (°C)

Rys. 3. Wpływ temperatury na lepkość analogów sera topionego sporzą-

dzonych na bazie kazeiny z dodatkiem 1-procentowego WPI

Fig. 3. The effect of temperature on viscosity of processed cheese analogs

obtained from casein with 1% WPI

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: