KTU MAISTO INSTITUTAS TVIRTINU: Direktorius Antanas Šarkinas 212 m. kovo mėn. d. MOKSLINIŲ TYRIMŲ IR TAIKOMOSIOS VEIKLOS PROGRAMOS Taikomojo tyrimo Nr. MT/11-32 BIOLOGIŠKAI VERTINGŲ PIENO BALTYMŲ KONCENTRATŲ ĮTAKOS MAŽO RIEBUMO RAUGINTŲ PIENO PRODUKTŲ BIOLOGINEI VERTEI IR VARTOTOJIŠKOMS SAVYBĖMS TYRIMAS 212 M. GALUTINĖ ATASKAITA Tyrimo vadovas Algirdas Liutkevičius Kaunas 212
Atlikėjų sąrašas Algirdas Liutkevičius Vilma Speičienė Lina Budrytė Technologijos mokslo laboratorijos vedėjas, dr. Technologijos mokslo laboratorijos j.m.d. Technologijos mokslo laboratorijos inžinierė Darbo mokslinis vadovas. Sudarė darbo programą, vadovavo darbui, atliko naujausių informacijos šaltinių bei norminių dokumentų analizę apie raugintus pieno produktus, raugus, naudotinus jų gamyboje, pieno baltymines medžiagas, jų įtaką produktų tekstūrai, juslinėms savybėms, dalyvavo eksperimentuose parenkant optimalius baltyminių medžiagų variantus, nustatant optimalius jų įterpimo į produktus kiekius, optimalias raugų padermes, atliko eksperimentinį darbą ištiriant rauginto pieno ir mažo riebumo grietinės priklausomybę nuo įterpiamų į produktus pieno baltymų koncentratų, jų kiekio, naudojamų raugų padermių, parengė tarpinę ataskaitą. Atliko naujausių informacijos šaltinių bei norminių dokumentų analizę apie raugintų pieno produktų tekstūros priklausomybę nuo įvairių faktorių, atliko eksperimentinį darbą ištiriant mažo riebumo grietinės (1 ir 15 ) ir rūgpienio klampio, sinerezės, rūgštingumo savybių priklausomybę nuo jos sudėties, pridėtų baltyminių medžiagų, naudojamo raugo. Atliko naujausių informacijos šaltinių bei norminių dokumentų analizę apie mažo riebumo raugintų pieno produktų gamybos ypatumus. 2
Turinys 1. ĮVADAS...4 2. PAGRINDINĖ DALIS...5 2.1. Baltymai, baltymų koncentratai, jų maistinė ir biologinė vertė...5 2.2. Mažesnio riebumo raugintų pieno produktų (grietinės, rūgpienio, kefyro ir jogurto) tekstūros ir vartotojiškų savybių pagerinimo galimybių analizė panaudojant pieno kilmės baltyminius priedus, raugą ir technologinius veiksnius...8 2.3. Tyrimo objektas ir metodai...14 2.4. Tyrimų rezultatai...19 2.4.1. Raugų mažo riebumo raugintų pieno produktų gamybai parinkimas...19 2.4.2. Baltyminių priedų įtaka mažo riebumo raugintų pieno produktų fizikiniams cheminiams rodikliams (rūgštingumui ir sineretinėms savybėms)...21 2.4.3. Baltyminių priedų įtaka mažo riebumo raugintų pieno produktų klampio ir poslinkio įtempiorodikliams...3 2.4.4. Baltyminių priedų įtaka mažo riebumo raugintų pieno produktų jusliniams rodikliams...38 2.4.5. Pieno baltyminių priedų įtaka lieso jogurto spalvos charakteristikoms...47 2.4.6. Pieno technologinio proceso bei baltyminių priedų įtaka lieso rūgpienio amino rūgščių pokyčiams...49 2.4.7. Mažo riebumo raugintų pieno produktų su pieno baltymų koncentratais energinės vertės paskaičiavimo metodika bei informacijos apie maistingumą ir energinę vertę pateikimas...5 IŠVADOS...54 LITERATŪRA...58 3
1. ĮVADAS Pieno produktų kokybę charakterizuojantis jų klampis yra vienas svarbiausių plastiškų maisto produktų kokybės rodiklių. Šis rodiklis yra aktualus visiems pieno produktams, bet ypač svarbus raugintiems (rūgpieniui, grietinei, kefyrui, jogurtui), nes jų suvartojimas tarp Lietuvos gyventojų yra vienas didžiausių. Tačiau reikia pažymėti, jog gaminant mažesnio riebumo raugintus pieno produktus, tokius kaip liesas rūgpienis, kefyras, 1 ir 15 riebumo grietinė be papildomų priedų, šių produktų konsistencija, ypač klampis iš esmės sumažėja. Per žemas šių produktų klampis vartotojų tarpe gali asocijuotis su prasta produktų kokybe, menka produktų maistine verte bei iš esmės sumažinti šios kategorijos produktų paklausą. Todėl gamintojai, ieškodami priemonių šiai problemai išspęsti mažesnio riebumo pieno produktų gamyboje naudoja pigesnius, neretai cheminės kilmės maisto priedus, tokius kaip chemiškai modifikuotas krakmolas. Lietuvos pieno produktų gamintojų teigimu, gaminant tradicinius raugintus pieno produktus yra prisilaikoma nuostatų gamybos procese naudoti kuo mažiau maisto priedų ir kokybei pasiekti stengiamasi visapusiškai išnaudoti natūralias produktų savybes bei sudėtines pieno žaliavos dalis. Tuo pat metu teigiama, jog sunku pagaminti stabilių rodiklių klampiuosius pieno produktus, ypač klampią mažesnio riebumo grietinę, rūgpienį, kefyrą ar jogurtą. Be to, atskirais atvejais mažesnio riebumo grietinės brokavimo priežastimi būna jos kruopėta konsistencija. Šio taikomojo tyrimo tikslas yra išnagrinėti vienų populiariausių vartotojų tarpe mažesnio riebumo raugintų pieno produktų, tokių kaip 1 ir 15 riebumo grietinė, liesas rūgpienis, 1 riebumo kefyras ir liesas jogurtas kokybės rodiklių, ypač tekstūros, priklausomybę nuo produktų sudėties, panaudotų baltyminių pieno medžiagų, raugų bei technologinių veiksnių. Atlikus darbą bus parengtos rekomendacijos mažesnio riebumo raugintų pieno produktų, gaminamų pramoniniu būdu, kokybei pagerinti. 4
2. PAGRINDINĖ DALIS 2.1. Baltymai, baltymų koncentratai, kaip potencialūs mažesnio riebumo raugintų pieno produktų tirštikliai, jų maistinė ir biologinė vertė Baltymai tai stambiamolekuliniai gamtiniai junginiai, sudaryti iš aminorūgščių (AR). AR susidaro skylant baltymams maisto virškinimo metu. Tai svarbiausia visų gyvųjų sistemų sudėtinė dalis. Įvairių baltymų maistingumas ir fiziologinė reikšmė priklauso nuo į jų sudėtį įeinančių amino rūgščių kokybinės ir kiekybinės sudėties. Iš viso šiuo metu žinoma 2 AR. Fiziologiniu požiūriu AR skirstomos į tris grupes: nepakeičiamąsias, dalinai nepakeičiamąsias ir pakeičiamąsias [1, 2]. Nepakeičiamos AR turi būti gaunamos su maistu, nes jos žmogaus organizme nesintetinamos arba sintetinamos nepakankamais kiekiais. Tai metioninas, valinas, treoninas, lizinas, triptofanas, fenilalaninas, leucinas, izoleucinas. Iš jų ypatingai svarbios yra triptofanas, metioninas ir lizinas. Augančiam vaiko organizmui būtinas ir histidinas. Nesant maiste kurios nors iš šių 8 nepakeičiamųjų AR rimtai sutrinka žmogaus sveikata, ypač jauniems žmonėms. Dalinai nepakeičiamos AR gali būti sintezuojamos žmogaus organizme, esant tinkamai mitybai. Jos tampa nepakeičiamosiomis tik intensyvios baltymų biosintezės žmogaus organizme periodu, pvz., augant organizmui, sveikstant po ligų. Pakeičiamosioms AR priklauso visos likusios iš 2 AR, kurių negaunant su maistu organizmas kurį laiką sugeba pats jas sintetinti. 1 lentelė. Nepakeičiamos ir pakeičiamos aminorūgštys [2] Pakeičiamos AR Nepakeičiamos AR Alaninas Argininas Asparaginas Valinmas Asparagino rūgštis Histidinas Glicinas Izoleucinas Glutaminas Leucinas Glutamino rūgštis Lizinas Prolinas Metioninas Serinas Treoninas Tirozinas Triptofanas Cisteinas Fenilalaninas Esant pakankamam žmogaus organizmo aprūpinimui pilnaverčiais baltymais, turinčiais savo sudėtyje visą spektrą AR, tarp jų ir nepakeičiamų, žmogaus organizmas žymiai geriau įsisavina kitas svarbias maisto medžiagas, tokias kaip riebalus, angliavandenius, vitaminus ir kt. Pagrindinę pieno baltymų dalį sudaro kazeinai, kurie egzistuoja kazeinato kalcio fosfato komplekso pavidale. Kazeinas yra pagrindinis pieno baltymas, sudarantis apie 8 proc. bendro pieno 5
baltymų kiekio. Šis fosfoproteidas nėra homogeniškas ir susideda iš trijų skirtingų formų (α, β, κ), besiskiriančių savo chemine sudėtimi ir savybėmis. Svarbiausi su kazeinu susiję bioaktyvūs peptidai (BAP) yra kazomorfinai, pasižymintys į opioidus panašiu veikimu; imunopeptidai, pasižymintys imuninės sistemos stimuliacijos aktyvumu; peptidai, mažinantys kraujo spaudimą, ir fosfopeptidai, galintys surišti Ca ir kitus mineralus ir veikiantys kaip biologiniai nešėjai [3 5]. BAP daugiafunkcinės savybės yra susijusios su šiems peptidams būdinga amino rūgščių sudėtimi ir seka molekulėje. BAP sudėtyje gali būti nuo 2 iki 2 amino rūgščių likučių [4]. Orientacinis suaugusio žmogaus poreikis nepakeičiamoms AR pateiktas 2 lentelėje. 2 lentelė. Orientacinis patikimas suaugusio žmogaus poreikis nepakeičiamoms amino rūgštims (g/1 g baltymų) (PSO Maisto produktų komiteto rekomendacijos, 27 m.) Aminorūgštis Patikimas lygis Optimalus lygis Izoleucinas 1,8 4, Leucinas 2,5 7, Lizinas 2,2 5,5 Metioninas+cistinas 2,4 3,5 Fenilalaninas+tirozinas 2,5 6, Treoninas 1,3 4, Triptofanas,65 1, Valinas 1,8 5, Nepakeičiamų amino rūgščių kiekis maisto baltymuose yra gana informatyvus rodiklis, nusakantis jų biologinę vertę. 3 lentelėje pateikta plačiausiai maisto pramonėje naudojamų maistinių baltymų amino rūgščių kokybinė ir kiekybinė sudėtis. 3 lentelė. Maistinių baltymų amino rūgščių sudėtis (g/1 g baltymų) Aminorūgštis (pakeič./nepakeič.) Izoleucinas (nepakeič.) MŽŪO* (FAO)/PSO (WHO) Kiaušinio baltymas Kazeinas Išrūginiai baltymai Sojos baltymas Ryžių baltymas Žuvų baltymas 4, 5,5 6,1 6,2 4,9 4,4 4,5 Leucinas(nepakeič) 7, 9,9 9,2 12,3 8,2 8,6 8,6 Lizinas (nepakeič.) 5,5 7,9 8,2 9,1 6,3 3,8 9,3 Metioninas 3,5 6,5 3,14 5,7 2,6 3,8 5,1 (nepakeič.)+cistinas (pakeič.) Fenilalaninas (nepakeič.)+tirozinas (pakeič.) 6, 11,1 11,3 8,2 9, 8,6 8,2 Treoninas 4, 5,8 4,9 5,2 3,8 3,5 4,5 6
Aminorūgštis (pakeič./nepakeič.) (nepakeič.) Triptofanas (nepakeič.) MŽŪO* (FAO)/PSO (WHO) Kiaušinio baltymas Išrūginiai baltymai Sojos baltymas Ryžių baltymas Žuvų baltymas 1, 1,7 1,7 2,2 1,3 1,4 1,1 Valinas (nepakeič.) 5, 7,7 7,2 5,7 5, 6,1 5, *Jungtinių tautų maisto ir žemės ūkio organizacija Kaip matyti iš 3 lentelėje pateiktų duomenų, pieno baltymai (išrūginiai baltymai ir pagrindinis pieno baltymas-kazeinas) pagal kiekybinę nepakeičiamų amino rūgščių sudėtį yra artimi kiaušinio baltymui ir pranoksta augalinius (sojos, ryžių). Žuvies baltymas taip pat pasižymi gan aukštu nepakeičiamų AR kiekiu. Baltymų biologinė vertė pagrindinai priklauso nuo jų įsisavinimo žmogaus organizme lygmens, kas savo ruožtu priklauso nuo vartojamų baltymų amino rūgščių sudėties ir organizmo baltymų amino rūgščių sudėties atitikimo.gyvūniniai baltymai, tarp jų pieno, žmogaus organizmo yra įsisavinami geriau nei augaliniai. Jie dalyvauja formuojantis audinių baltyminėms struktūroms. 4 lentelė. Biologinė kai kurių maisto baltymų vertė Kazeinas Baltymo pavadinimas Biologinė vertė Gryna utilizacija, Virškinamumas, Efektyvumo koeficientas Išrūginiai 14 95 98 3,5 pieno baltymai Vištos kiaušinio baltymas 1 97 1 3,9 Vištos kiaušinio albuminas 88 95 95 3,4 Kazeinas+išrūginiai 85 82 96 3,1 baltymai Kazeinas 77 7 87 2,5 Sojos baltymas 74 61 83 2,3 Ryžių baltymas 59 57 89 2,2 Kaip matyti iš 4 lentelėje pateiktų duomenų biologinės vertės atžvilgiu iš pieno baltymų vertingiausi yra išrūginiai pieno baltymai, kiek mažesnės vertės kazeinas+išrūginiai baltymai ir kazeinas. Šių baltymų aukšta biologinė vertė (atitinkamai 14, 85 ir 77, idealaus laikomu kiaušinio baltymo 1), jie gerai utilizuojami žmogaus organizmo (atitinkamai 95; 82 ir 7, idealaus laikomu kiaušinio baltymo 97 ), aukštas jų virškinamumo laipsnis (atitinkamai 98; 96 ir 87, idealaus laikomu kiaušinio baltymo 1 ) bei efektyvumo koeficientas (atitinkamai 3,5; 3,1 ir 2,5, idealaus laikomu kiaušinio baltymo 3,9). Pastaraisiais metais aktyviai atliekami tyrimai, nustatomas bioaktyvių pieno kilmės peptidų poveikis žmogaus sveikatai. Anglijos tyrinėtojai ištyrė hidrolizuoto kazeino, turinčio savo 7
sudėtyje du peptidus (Izoleucinas-Prolinas-Prolinas (IPP) ir Valinas-Prolinas-Prolinas (VPP), įtaką atrinktiems savanoriams, turintiems aukštą, normalų ir šiek tiek padidėjusį kraujo spaudimą [6]. Vartojant aukščiau nurodytos sudėties BAP dienos dozėmis 1,8; 2,5; 3,6 mg po 3 6 savaičių tiriamajam kontingentui nustatytas žymus sistolinis kraujo spaudimo sumažėjimas. Nustatyta, jog antihipertenzinis BAP poveikis labiau išreikštas savanoriams, turėjusiems pradinį šiek tiek padidėjusį kraujo spaudimą. Daugiau kaip 2 klinikinių tyrimų, atliktų įvairiose pasaulio šalyse per pastaruosius 1 m., patvirtina kraujo spaudimą mažinantį pieno kilmės BAP poveikį [7 1]. Reikia manyti, jog pieno baltymų, išrūginių baltymų bei nugriebto pieno miltelių panaudojimas mažesnio riebumo raugintų pieno produktų tekstūrai ir vartotojiškosioms savybėms gerinti padidins ir šių produktų biologinę vertę. 2.2. Mažesnio riebumo raugintų pieno produktų (grietinės, rūgpienio, kefyro ir jogurto) tekstūros ir vartotojiškų savybių pagerinimo galimybių analizė panaudojant pieno kilmės baltyminius priedus, raugą ir technologinius veiksnius Vartojamas maistas, jo sudėtis, biologinė vertė bei vartotojiškosios savybės turi didelę įtaką žmonių sveikatai, nuotaikai, darbingumui Pieno produktų rinkoje pastebima nemaža konkurencija tarp vietinių gamintojų pieno produktų bei atvežtinių iš kitų šalių, ypač iš Lenkijos bei Vokietijos [2]. Todėl Lietuvos gamintojams itin svarbu pagaminti geros kokybės pieno produktus, tarp jų vartotojų itin mėgstamus mažesnio riebumo raugintus pieno produktus kaip grietinę, raugintą pieną, kefyrą, jogurtą. Šie produktai savo savybėmis, išvaizda, skoniu bei tekstūra turi būti pastoviai aukštos kokybės bei rinkoje nenusileisti kitų šalių produktams. Daugeliu atvejų raugintų pieno produktų vartotojiškoms savybėms, ypač jų klampiui, didelę įtaką daro sausųjų medžiagų kiekis, tarp jų itin reikšmingi yra riebalai ir baltymai. Šios problemos aktualios mažesnio riebumo raugintiems pieno produktams, kadangi riebalai yra svarbūs pieno matricų struktūriniai elementai. Jų sumažėjimas produktų sudėtyje ženkliai sumažina produktų klampį, todėl jie yra skystesni nei tradiciški šios grupės produktai ir nelabai patrauklūs vartotojui. Baltymai prie ph, žemesnio nei jų izoelektrinis taškas, taip pat aktyviai dalyvauja produktų struktūros formavimo procese. Be riebalų ir baltymų, formuojant raugintų pieno produktų struktūrą ir kokybinius rodiklius svarbų vaidmenį gali turėti naudojamos raugų padermės. Raugo sudėtis, kokybė ir aktyvumas lemiamai veikia raugintų pieno produktų kokybę. Raugų mikroflora katalizuoja pieno 8
traukinimo procesą, stimuliuoja sutraukos sinerezę ir sudaro nepalankias sąlygas pašalinei mikroflorai augti. Raugų mikroflora keičia pagrindines pieno sudedamąsias dalis į junginius, lemiančius produkto skonį, kvapą, maistinę ir biologinę jų vertę. Raugo mikrofloros išskirti junginiai (ypač CO 2 ) formuoja produktų konsistenciją [11]. Pienarūgščio rūgimo procese dalyvaujantys mikroorganizmai skirstomi į homofermentinius ir heterofermentinius. Homofermentiniams mikroorganizmams priskiriama Lac.lactis, Lac.cremoris, Lac.diacetilactis, Str.thermophilus, L.bulgaricus, L.acidophilus, jiems veikiant susidaro pieno rūgštis. Heterofermentiniams priskiriama Leuc.cremoris, Leuc. Dextranicum ir kt. Jų veiklos rezultate susidaro pieno rūgštis, įvairios lakiosios rūgštys, diacetilas, etilo alkoholis, anglies dioksidas ir kt. Kombinuojant paminėtas mikroorganizmų rūšis ir reguliuojant rauginimo temperatūrą, galima gauti reikiamo skonio, aromato ir konsistencijos produktus [12]. Pieno rūgšties susidarymas turi svarbią reikšmę baltyminės pieno sutraukos formavimuisi, kuri apsprendžia produkto konsistenciją. Pieno rūgštinis rauginimas tai sudėtingo pieno baltymo kazeino agregatinio būvio pasikeitimas, pereinant jam iš zolio į gelį. Nuo laktozės rūgimo susidarant terpėje įvairioms organinėms rūgštims, kylant terpės vandenilio jonų koncentracijai ir artėjant prie kazeino izoelektrinio taško, kazeino micelės pradeda sudaryti vandenyje netirpius, panašius į siūlus agregatus. Toliau artėjant prie kazeino izoelektrinio taško (ph 4,6 4,7), agregavimosi procesai vyksta sparčiau ir pieno masėje susiformuoja erdvinis pieno baltymų tinklas. Šio tinklo kilpelėse lyg ir užsidaro dispersinė aplinka su visomis joje esančiomis sudedamosiomis pieno dalimis [13]. Pagal kazeino micelių tarpusavio jungčių pobūdį rūgštinė pieno sutrauka yra koaguliacinės struktūros. Rūgštinės kazeino sutraukos reologinės ir sineretinės savybės priklauso nuo raugų sudėties ir savybių, nuo pieno sudėties ir savybių, jo šiluminio ir mechaninio apdorojimo režimo, baltymų koaguliacijos būdo trukmės bei kitų veiksnių [14]. Produktų sudėtis, ypač sausų medžiagų, tarp jų riebalų bei ypač baltymų kiekis, sąlygoja rūgštinės baltymų koaguliacijos greitį, apsprendžia sutraukos tvirtumą. Sausų medžiagų padidinimas piene padidina raugo mikroorganizmų aktyvumą. Praturtindami pieną sausomis pieno medžiagomis mes padidiname jame baltymų kiekį. Kadangi pieno baltymai yra azotinių junginių šaltinis, jie pasižymi buferinėmis savybėmis. Padidindami sistemos buferingumą, baltymai sumažina inhibitorinį pieno rūgšties veikimą naudojamo raugo mikroflorai. Todėl, siekiant pagerinti mažesnio raugintų pieno produktų reologines savybes ir konsistenciją, tikslinga pradinėse šių produktų receptūrose padidinti sausų medžiagų kiekį. Priešingu atveju, produkte esant mažam sausų medžiagų kiekiui, sutrauka paprastai būna silpna, pilstymo metu neišvengiama putų susidarymo [15]. 9
Ilgalaikis žaliavinio pieno laikymas žemoje temperatūroje sukelia kazeino micelių struktūros ir sudėties pasikeitimus, ko pasėkoje padidėja sutraukos klampumas ir sulėtėja sinerezė [13]. Tačiau šiuo faktoriumi produktų struktūros ir konsistencijos gerinimui tikslinga būtų naudotis tik tais atvejais, kuomet žaliavinio pieno pradinis mikrobiologinis užterštumas yra žemas. Bendru atveju laikant žaliavinį pieną iki terminio apdorojimo ilgesnį laiką žemoje temperatūroje vystosi psichrofilinė mikroflora ir pradinės žaliavos kokybė blogėja. Mažesnio riebumo raugintų produktų struktūrą ir konsistenciją galima būtų pagerinti Išrūgų baltymų koncentrato (toliau UF) panaudojimą kefyro gamyboje tyrinėjo S.Urbienė [16]. Sukurta kefyro,,rytas technologija, kurioje panaudotas 1,5 % UF priedas. Šio produkto klampis 16 19 % didesnis nei analogo.. Atlikti tyrimai siekiant nustatyti, kaip bifidogeninis preparatas,,laktobel įtakojo kefyro fizikines chemines ir organoleptines savybes. Nustatyta, kad kefyro klampiui nebuvo žymios įtakos, titruojamasis rūgštingumas padidėjo, o organoleptines savybes ypač pagerino 1,75 2,5 % koncentrato įterpimas [17]. Rusijoje atlikti tyrimai kefyro, praturtinto biologiškai aktyviu priedu liucernos ekstraktu. Tyrimai parodė, kad naudojant šį priedą, produkte padidėja sausų medžiagų kiekis, pagerėja konsistencija, pagerinama spalva, mažiau išsiskiria išrūgų, padidėja titruojamasis rūgštingumas, pagerėja mikrobiologiniai rodikliai [12]. Raugo kiekis, ypač jo kokybinė sudėtis, užraugiant raugintus pieno produktus, turi įtakos ne tik rūgimo laikui, bet ir šių produktų konsistencijai. Raugintų pieno produktų, gaminamų rezervuariniu būdu, konsistencija priklauso nuo sutraukos rūgštingumo prieš permaišymą. Sutraukos maišymas teigiamai veikia šių produktų konsistenciją ir išrūgų išsiskyrimą laikymo metu. Žemas sutraukos rūgštingumas (~75 T) prieš permaišymą priveda prie išrūgų išsiskyrimo pagamintame produkte. Jei prieš permaišymą sutraukos rūgštingumas pasiekia ne mažiau 85 T, pagamintame produkte išrūgos neišsiskiria. Maišant turi susidaryti vienalytė konsistencija. Šildant pieną greičiausiai ir lengvai kinta komponentai, turintys daug nedidelės energijos jungčių. Irstant vandenilinėms ir mažos energijos kovalentinėms jungtims, denatūruojasi išrūgų baltymai, jie reaguoja su kitais pieno komponentais, tarpusavyje reaguoja jų frakcijos. Išrūgų baltymai pradeda denatūruotis 63 C temperatūroje, procesas suintensyvėja 7 C temperatūroje, o 9 C temperatūroje per trumpą laiką koaguliuoja beveik visi išrūgų baltymai, o tai teigiamai veikia galutinio rauginto produkto klampį. 1
Tuo tarpu kazeinas yra termostabilus pieno baltymas. Pieną šildant nuo kazeino-kalcio fosfato komplekso atskyla apsauginiai gliukomakropeptidai, dalis organinio fosforo ir kalcio. Kazeino micelių stabilumas priklauso nuo jų būvio ir hidratacijos laipsnio, t.y. nuo pieno druskų pusiausvyros, micelių sudėties, dydžio, struktūros, vandenilio jonų koncentracijos piene ir kitų veiksnių. Šiluminio apdorojimo metu vykstantys laktozės pokyčiai priklauso nuo šiluminio apdorojimo efektyvumo, 7 85 C temperatūroje šie pokyčiai minimalūs, o aukštesnėje temperatūroje dalis laktozės izomerizuojasi į laktulozę [14]. Šiluminio apdorojimo režimai turi nemažą įtaką raugintų pieno produktų sutraukos struktūrinėms mechaninėms savybėms ir sinerezės procesui. Padidinus pasterizacijos temperatūrą, padidėja sutraukos tvirtumas ir sumažėja išrūgų išsiskyrimo intensyvumas. Tai įvyksta dėl sutraukoje padidėjusio išrūgų baltymų kiekio (ypač β- laktoglobulino), kurie sustiprina erdvinę struktūrą ir gebėjimą sulaikyti drėgmę. Siekiant padidinti sutraukos tvirtumą ir užkirsti kelią išrūgų išsiskyrimui laikant raugintus pieno produktus, rekomenduojama žaliavą pasterizuoti 85 95 C temperatūroje [13]. Homogenizacija mechaninio apdorojimo procesas, kurio metu riebalų rutulėliai yra disperguojami į mažesnius ir vienodai paskirstomi visame produkto tūryje [14]. Pieną laikant, lipidų rutulėliai iškyla į paviršių ir sudaro grietinėlės sluoksnį, kuris vėliau nesimaišo su pagrindine mase. Tai blogina pieno pradines savybes bei pagamintų ilgo laikymo pieno produktų kokybę. Norint sumažinti lipidų rutulėlių išsiskyrimo greitį, reikia rutulėlius sumažinti, kadangi jų dydis turi didžiausios įtakos išsiskyrimo greičiui [14]. A. Gudonis teigia, kad homogenizavimo slėgis raugintų pieno produktų gamyboje priklauso nuo lipidų kiekio emulsijoje ir svyruoja nuo 1 iki 25 MPa. Didesnio riebumo pieno emulsijos homogenizuojamos mažesniame slėgyje, kadangi dėl apvalkalėlių medžiagų trūkumo emulsija gali būti destabilizuojama. Pakankamas homogenizavimo efektyvumas pasiekiamas, kai 1 g pieno lipidų tenka apie,2 g kazeino [14]. Raugintų pieno produktų klampį gali padidinti homogenizacija. Svarbu pieną ar grietinėlę homogenizuoti prie optimalios temperatūros ir optimalaus slėgio. Homogenizuojant grietinėlę, slėgis pasirenkamas priklausomai nuo jos riebumo. Mažesnio riebumo grietinėlę (iki 18 % riebumo) galima homogenizuoti 1 15 MPa slėgiu; 18 25 % iki 1 MPa slėgiu; didesnio kaip 25 % riebumo grietinėlę 7,5 MPa slėgiu [14]. Grietinėlė homogenizuojama mažesniame slėgyje, nes didėjant jos riebumui ir homogenizavimo slėgiui ir esant homogenizavimo temperatūrai apie 45 o C susidaro riebalų lašelių telkiniai. Mažesnio riebumo raugintuose pieno produktuose riebalų lašelių telkiniai gali iškilti į 11
paviršių, todėl maišant produktą gali padidėti destabilizuotų riebalų kiekis, atsirasti konsistencijos yda kruopėtumas. Grietinės klampiui gali turėti įtakos homogenizavimo temperatūra. Nustatyta, kad didižiausias klampis pasiekiamas homogenizuojant 35 45 o C temperatūroje, tačiau dėl susidariusių riebalų lašelių telkinių raugintos grietinės konsistencija gali būti nevienoda, todėl dažnai sutrauka esti kruopėta per kieta, atšokanti nuo indo sienelių ir linkusi išskirti išrūgas. Riebalų lašelių telkinių kiekiui sumažinti tikslinga taikyti dviejų laipsnių homogenizavimą, pvz., antrame vožtuve 2,5 MPa, o pirmame 1 MPa slėgį [18]. Didėjant homogenizuojamos grietinėlės riebumui, nepriklausomai nuo homogenizavimo režimo riebalinės ir baltyminės terpių stabilumas mažėja. Maisto institute tirta pieno baltymų pridėjimo įtaka 2 riebumo grietinės kokybei ir klampiui [19]. Didžiausias grietinės klampio padidėjimas pasiektas su natrio kazeinatu., kurio optimalus kiekis,5,6 % pridedant prieš homogenizaciją ir 1,5 1,6 % pridedant po homogenizacijos. Taigi, galima teigti, jog baltyminių priedų įterpimas į normalizuotą pagal riebumą pieno žaliavą prieš homogenizaciją yra žymiai efektyvesnis, nei po homogenizacijos. Šiuo metu labiau išprusę vartotojai siekia vartoti sveikatai naudingus produktus, tarp jų ir mažesnio riebumo raugintus pieno produktus. Todėl paklausūs tampa mažos energinės vertės produktai, tokie kaip sumažinto riebumo (1 ir 15 %) grietinė, raugintas pienas, jogurtas, kefyras. Gaminant sumažinto riebumo produktus labai svarbu užtikrinti optimalią produktų tekstūrą: t.y. klampį, konsistenciją bei skonines savybes. Į rauginto pieno produktus galima pridėti tirštinančių, stingdančių, stabilizuojančių medžiagų, pateiktų Lietuvos higienos normoje HN 53:23 Leidžiami vartoti maisto priedai pagal quantum satis (kiek reikia) principą. Tačiau šios medžiagos mažiau priimtinos, nes vartotojai reikalauja produktų be E. Nors šie priedai yra saugūs ir jų vartojimas aprobuotas, kai kuriems jų nėra visiškai aiškus ilgalaikio vartojimo poveikis žmogaus sveikatai, ne visada jie užtikrina stabilią mažesnio riebumo raugintų pieno produktų kokybę. Iš aukščiau pateiktos medžiagos galima daryti išvadą, jog raugintų produktų tekstūrą (t.y. klampį ir konsistenciją) tikslinga pagerinti pirmiausiai taikant šias priemones: didinant pieno kilmės sausųjų baltyminių medžiagų kiekį; taikant biologines priemones, t.y. pasirenkant klampį padidinančius pienarūgščio rūgimo bakterijų raugus; keičiant gamybos technologinius režimus, ypač pasterizacijos režimą kefyro gamyboje. 12
Galima manyti, jog, panaudojant pieno baltymų koncentratus, tinkamus raugus bei derinant technologines priemones, galima pagaminti kokybiškus, geros tekstūros ir skonio mažesnio riebumo raugintus pieno produktus. Darbo tikslas ištirti vertingų pieno baltymų koncentratų įtaką mažesnio riebumo raugintų pieno produktų tekstūrai, vartotojiškoms savybėms ir biologinei vertei. 1-me šio darbo etape bus tiriama sausųjų pieno baltymų, išrūginių pieno baltymų ir nugriebto pieno miltelių įtaka mažesnio riebumo (1 ir 15 %) grietinės ir rūgpienio tekstūrai bei vartotojiškosioms savybėms. 13
2.3. Tyrimo objektas ir metodai Darbas buvo atliktas 211 m. lapkričio 212 m. kovo mėn. KTU maisto instituto technologijos laboratorijoje ir instituto kompetencijos centre. Pieno žaliava (pienas, grietinėlė) buvo perkami iš AB Pieno žvaigždės, pieno baltymų koncentratai iš respublikos pieno perdirbimo įmonių, darbe buvo naudojami Chr.Hanseno firmos (Danija) pienarūgščiai mezofiliniai ir termofiliniai raugai. Tiriant įvairių faktorių įtaką raugintų pieno produktų tekstūrai kaip charakteringi šios grupės produktų atstovai tirti vieni populiariausių ir labiausiai mūsų šalyje gaminami mažo riebumo produktai 1 ir 15 % riebumo grietinė, liesas rūgpienis, 1, % riebumo kefyras ir liesas jogurtas. Tirta įvairių sausų baltyminių medžiagų (pieno baltymų, sauso nugriebto pieno ir sauso išrūginių baltymų koncentrato) įtaka aukščiau išvardintų produktų tekstūrai, fizikinėms-cheminėms, juslinėms savybėms, kai kuriais atvejais spalvai, laisvų amino rūgščių kokybiniam ir kiekybiniam pasiskirstymui, parengta mažo riebumo raugintų pieno produktų su pieno baltymų koncentratais energinės vertės paskaičiavimo metodika. Mažo riebumo raugintų pieno produktų gamyboje naudotų nugriebto pieno miltelių (NPM) ir išrūginio baltymų koncentrato () ir pieno baltymų ()sudėtis pateikta 5 lentelėje. 5 lentelė. Baltyminių priedų cheminė sudėtis, g/1 g produkto Komponentai Nugriebto pieno Išrūginių baltymų Pieno baltymų milteliai koncentratas koncentratas Vanduo, maks. 4, 4, 6, Riebalai, maks. 1, 4, 1,5 Baltymai, min. 37,9 34, 85, Angliavandeniai, maks. 49,3 5, 4, Mažo riebumo raugintų pieno produktų gamyba laboratorinėmis sąlygomis Medžiagos: natūralus nepasterizuotas (4,2±,2) % riebumo pienas; grietinėlė, nugriebtas pienas, Chr. Hanseno firmos sausi liofilizuoti mezofiliniai pienarūgščių bakterijų raugai FD-DVS Floras Danica Normal ir FD-DVS CH-N 19, sausas liofilizuotas raugas kefyrui KEFIR DC bei liofilizuoti termofiliniai raugai ABY-1 ir FD-DVS ST-Body-3. 14
Įrengimai: buitinis pieno separatorius; maišyklė (mikseris); laboratorinis dviejų laipsnių homogenizatorius APV-1; termostatas 26 o C; buitinis šaldytuvas; ph-metras; rotacinis viskozimetras Rheotest-2. KTU Maisto instituto technologijos laboratorijoje mažo riebumo grietinę gaminome iš natūralaus nepasterizuoto 4, riebumo pieno. Pienas separuotas 45 o C temperatūroje, gauta grietinėlė normalizuota nugriebtu pienu iki 1 ir 15 % riebumo, kiekvienas mėginys buvo praturtintas,1;,2 ir, pieno baltymų (), 1; 2; lieso pieno miltelių () ir 1; 2; išrūginių baltymų koncentrato (). Išvardintos sudėties grietinėlės mėginiai bei pašildyti iki 45 5 o C, homogenizuoti 15 16 MPa slėgyje. Antrojo homogenizatoriaus vožtuvo slėgis kito 2,5 3, MPa ribose. Po homogenizacijos grietinėlės mėginiai buvo pasterizuoti 85 9 o C temperatūroje, atšaldyti iki (26+1) o C temperatūros ir užraugti liofilizuotu Chr.Hanseno firmos termofilinių padermių raugo koncentratu ST-Body-3 bei išlaikyti termostate nurodytoje temperatūroje 14 16 val. Rauginta iki ph 4,5 4,6, atšaldyta iki 4 6 o C, išlaikyta 24 val. ir atlikti produkto tyrimai. Pienas lieso rauginto pieno gamybai buvo atseparuojamas iki,5 % riebumo, pašildomas iki 45 5 o C temperatūros, praturtinamas,1;,2 ir, pieno baltymų (), 1; 2; lieso pieno miltelių () ir 1; 2; išrūginių baltymų koncentrato (), pašildomas iki 45 55 o C, homogenizuojamas 15 17 MPa slėgyje, pasterizuojamas 85 9 o C temperatūroje, atšaldomas iki (26+1) o C temperatūros. Užraugimas ir rauginimas analogiški kaip ir bandomosios mažesnio riebumo grietinės gamyboje. Pienas riebumo kefyro gamybai buvo atseparuojamas, normalizuojamas iki 1, % riebumo, praturtinamas,1;,2 ir, pieno baltymų (), 1; 2; lieso pieno miltelių () ir 1; 2; išrūginių baltymų koncentrato (), pašildomas iki 45 5 o C, homogenizuojamas 15 17 MPa slėgyje, pasterizuojamas 85 9 o C temperatūroje, atšaldomas iki (26 3) o C temperatūros ir užraugiamas liofilizuotu kefyro raugu KEFIR DC. Rauginama iki ph 4,5 4,6 apie 16 val. Po to atšaldomas iki 4 6 o C, išlaikomas 24 val. ir atliekami produkto tyrimai. Pienas lieso jogurto gamybai buvo atseparuojamas iki,5 % riebumo, praturtinamas,1;,2 ir, pieno baltymų (), 1; 2; lieso pieno miltelių () ir 1; 2; išrūginių baltymų koncentrato (), pašildomas iki 45 55 o C, homogenizuojamas 15 17 MPa slėgyje, pasterizuojamas 9 95 o C temperatūroje, išlaikant 15 min., atšaldomas iki (43+1) o C temperatūros. Užraugiama jogurtui skirtu raugu ABY-1 ir rauginama 4 5 val., kol rūgštingumas pakyla iki ph 4,5 4,6. Po to, atšaldžius iki 4 6 o C ir išlaikius 24 val., atliekami produkto tyrimai Kontroliniai grietinės, rūgpienio, kefyro ir jogurto mėginiai buvo gaminami analogiškais režimais, tačiau be baltyminių priedų. 15
Tyrimų objektų rodikliai buvo nustatomi metodais: aktyvusis rūgštingumas ph-metru 538, naudojant elektrodą su integruotu temperatūros sensoriumi Sen Tix 97 T (WTW GmbH, Weilheim, Vokietija), matavimo intervalas 1,99 19,99 ph vnt. ±,1 ph vnt. sinerezė centrifugavimo metodu, sveriant išsiskyrusių išrūgų kiekį po centrifugavimo (3 min. -1, 3 min., 2 g mėginio); reologinės savybės užrašant tekėjimo kreives, gautas rotaciniu viskozimetru Rheotest-2 (Vokietija), naudojant S/S 2 matavimo cilindrų sistemą, matavimo temperatūrai esant 1 C. Poslinkio greičio gradientas keistas 1, 437,4 s -1 ribose. Užrašytos tekėjimo kreives, tai yra priklausomybes tarp dinaminio klampio η ir deformacijos greičio γ, jam didėjant. Dinaminis klampis paskaičiuotas pagal formulę: η = (z α)/γ η efektyvusis klampis, Pa s z cilindro konstanta (z=5,88); γ deformacijos greitis, s -1 ; α prietaiso skalės parodymai. Dinaminis klampis nustatytas šviežiai pagamintuose ir atšaldytuose produktuose. Produktų juslines savybes vertino komisija, kurią sudarė 5 nariai KTU Maisto instituto darbuotojai. Mėginiai juslinei analizei atrinkti pagal LST ISO EN 77:1999. Atrinkti mėginiai buvo ruošiami analizei pagal IDF 99C:1997, tyrimas buvo atliekamas pagal LST ISO 4121. Vertintos šios savybės: skonis, kvapas, konsistencija ir spalva. Mažesnio riebumo grietinės ir rauginto pieno skonio, kvapo, konsistencijos vertinimo vidurkiai nustatyti taikant 9 balų skalę (mažiausias balas blogiausias, didžiausias aukščiausias vertinimas, 5 balai atitiko vartotojui dar priimtiną kokybės lygį). Spalvingumas nustatytas vienodo kontrasto spalvų erdvėje, išmatavus spalvos charakteristikas chromometru CR 4 (Konica Minolta). Šviesos atspindžio režime buvo matuojami parametrai L* (šviesumas), a* (raudonumo koordinatė) ir b* (geltonumo koordinatė) pagal CIELab skalę. Dydžiai L*, a* ir b* išmatuoti NBS vienetais. Vienas NBS vienetas atitinka mažiausią spalvos skirtumą, kurį gali užfiksuoti įgudusi žmogaus akis. Skaičiavimui naudotas standartinis šviesos šaltinis C. 16
Laisvųjų amino rūgščių kokybinis ir kiekybinis nustatymas buvo atliktas skysčių chromatografiniu metodu, pateiktu Komisijos direktyvoje 98/64/EB, kuri nustato Bendrijos analizės metodus pašaruose esančioms amino rūgštims, žaliems aliejams ir riebalams bei olakvindoksui nustatyti ir iš dalies keičia Direktyvą 71/393 bei LST EN 12742:2 Vaisių ir daržovių sultys. Laisvųjų amino rūgščių nustatymas. Skysčių chromatografijos metodas. Medžiagos ir reagentai. Waters AccQ Tag amino rūgščių derivatizavimo reagentų rinkinys: 6-aminokvinolil-Nhidroksisukcinimidil karbamatas,,2 M boratinis buferinis tirpalas, acetonitrilas (Waters Corp., Miliford, MA); Waters AccQ Tag eliuento A koncentratas (Waters Corp., Miliford, MA); Amino rūgščių standartinis tirpalas (Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, Missouri); L-2-aminosviesto rūgštis (Fluka Chemie GmbH, Buchs); Acetonitrilas (POCH SA, Gliwice, Lenkija), ZnSO 4 x 7H 2 O, p.a. (Lach-Ner, Neratovice, Čekija); K 4 [Fe(CN) 6 ] x 3H 2 O, p.a. (POCH SA, Gliwice, Lenkija); Ultrašvarus vanduo paruoštas naudojant Elga vandens gryninimo sistemą Purelab ultra (Elga, Bucks, UK). Membraniniai filtrai,,22 m (Restek Corp.). Mėginių ekstraktų paruošimas. 4 g mėginio įpilami į 1 ml matavimo kolbutę. Įlašinami 5 l α-aminosviesto rūgšties (1 mol/ml), kuri naudojama kaip vidinis standartas. Pusė matavimo kolbutės tūrio užpildoma parūgštintu ultrašvariu vandeniu. Tirpalų nuskaidrinimui įlašinama 1 l ZnSO 4 x 7H 2 O () bei 1 l K 4 [Fe(CN) 6 ] x 3H 2 O (15 %). Skiedžiama ultrašvariu vandeniu iki žymės. Keletą kartų pamaišoma. Kolbutė su mėginiu 1 min. patalpinama į ultragarso vonelę. Pernakt paliekama šaldytuve. Filtruojama per,22 m membraninį filtrą. Amino rūgščių derivatizacija. Į derivatizavimo mėgintuvėlį supilama1 l filtruoto mėginio ekstrakto. Pridedama 7 l,2 M boratinio buferinio tirpalo. Mišinys maišomas Vortex maišykle apie 1 sek. Po to į mėgintuvėlį įlašinama 2 l 6-aminokvinolil-N-hidroksisukcinimidil karbamato tirpalo acetonitrile (3 mg/ml) ir nedelsiant 1 sek. maišoma Vortex maišykle. Po 1 min. mišinys Pastero pipete perkeliamas į chromatografiniame buteliuke esantį 1 l talpos įdėklą. Buteliukas su įdėklu 17
užsukamas ir patalpinamas 1 min. į iki 55 o C įkaitintą džiovinimo krosnį. Analogiškai buvo atliekama ir amino rūgščių standartinio tirpalo derivatizacija. Chromatografija. Derivatizuotų amino amino rūgščių kokybiniam ir kiekybiniam įvertinimui naudota žemo slėgio gradiento skysčių chromatografinė sistema, sudaryta iš siurblių bloko LC-1ATvp, automatinio mėginių paėmimo modulio SIL-1ADvp, kolonėlės temperatūrą kontroliuojančio modulio CTO-1ACvp, fluorescencinio detektoriaus RF-1AxL bei sistemos funkcionavimą kontroliuojančio modulio SCL-1Avp (Shimadzu Corp., Kyoto, Japonija). Tyrimų duomenų kaupimui ir įvertinimui naudota LC Solution programinė įranga (Shimadzu Corp., Kyoto, Japonija). Derivatizuotų amino rūgščių atskyrimas atliktas Nova-Pak C18, 4 m, 15 x 3,9 mm chromatografine kolonėle (Waters Corp., Miliford, MA) naudojant to paties gamintojo Nova-Pak C18, 4 m prieškolonius. Atskyrimui naudotas trikomponenčio gradiento rėžimas (A: Waters AccQ Tag eliuentas A, B: acetonitrilas, C: ultrašvarus vanduo), kurio schema pateikta 6 lentelėje. Kolonėlės temperatūra 37 o C, debitas 1, ml/min, injekcija 1 l, matavimas atliekamas E x 25 E m 395 nm bangos ilgyje. 6 lentelė. Gradiento schema. Laikas A B C, 1,5 98 2 18, 94 6 19, 9 1 29,5 83 17 35, 6 4 4, 6 4 41, 1 5, 1 18
Priimtinumas, balai 2.4. Tyrimų rezultatai 2.4.1. Raugų mažo riebumo raugintų pieno produktų gamybai parinkimas Rūgpienio gamybai šiuo metu rekomenduojami naudoti daugelio firmų raugai, iš kurių charakteringiausi, populiariausi ir dažniausiai naudojami pieno pramonėje Chr. Hanseno laboratorijos (Danija) liofilizuoti mezofiliniai aromatiniai LD tipo FD-DVS Flora Danica Normal ir FD-DVS CH-N 19 raugai. Atskiru eksperimentu įvertinome šių raugų įtaką rūgpienio su baltyminiais priedais juslinėms savybėms ir priimtinumui (7 lent., 1, 2 pav.). 7 Lentelė. Skirtingų raugų įtaka rūgpienio su baltyminiais priedais juslinėms savybėms Mėginio pav. Kvapas Skonis Konsistencija Priimtinumas Flora Danica CHN- 19 Flora Danica CHN- 19 Flora Danica CHN- 19 Flora Danica CHN- 19 Kontrolė 8,8 8,8 8,3 7,8 8,3 7,8 8,4 8,1, 8,5 9, 8,5 7,9 8,7 7,8 8,6 8,2, 8,8 8,5 8,5 7,6 8,5 7,8 8,6 7,8 8,8 9, 8,3 7,8 8,3 8, 8,5 8,3 8,8 8,8 8, 7,8 8,3 8, 8,4 8,2 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Flora Danica CHN-19 Kontrolė,, 1 Pav. Skirtingų raugų įtaka rūgpienio su baltyminiais priedais priimtinumui Nustatyta, jog pagal juslines savybes ir priimtinumą kiek geriau įvertintas raugas FD- DVS Flora Danica Normal, su kuriuo pagamintas rūgpienis pasižymėjo švelniu skoniu ir nepriekaištingu aromatu. 19
Spalva Kvapas 9 8,5 8 7,5 Flora Danica, kontr. CHN-19, kontr. Flora Danica,, CHN-19,, Skonis Spalva Kvapas 9 8,5 8 7,5 Flora Danica, kontr. CHN-19, kontr. Flora Danica,, CHN-19,, Skonis 7 7 Priimtinumas Konsistencija Priimtinumas Konsistencija a) b) Spalva Kvapas 9 8,5 8 7,5 Flora Danica, kontr. CHN-19, kontr. Flora Danica, CHN-19, Skonis Spalva Kvapas 9 8,5 8 7,5 Flora Danica, kontr. CHN-19, kontr. Flora Danica, CHN-19, Skonis 7 7 Priimtinumas Konsistencija Priimtinumas Konsistencija c) d) 2 Pav. Skirtingų raugų įtaka rūgpienio su baltyminiais priedais: a), pieno baltymų (), b),, c) lieso pieno miltų (), d) juslinėms savybėms Kefyro gamyboje naudotas koncentruotas liofilizuotas raugas KEFIR DC, skirtas tiesioginiam pieno užraugimui (DVI). Tai daugiarūšė kultūra, į kurios sudėtį įeina kefyro grybelio mikroflora, kefyro mielės, pienarūgštės bakterijos, tokios kaip: Lactococcus lactis subsp., Leuconostoc sp., Lactobacillus sp., Streptococcus thermophilus. Panaudojus šį raugą gaunamas švelnaus skonio tirštas kefyras. Mažo riebumo (lieso) jogurto gamybai pasirinktas Chr.Hanseno laboratorijos (Danija) liofilizuotas termofilinis raugas ABY-1, į kurio sudėtį įeina privalomosios jogurto padermės Streptococcus thermophilus ir Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus bei probiotinės Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium padermės. Šis raugas suteikia galutiniam produktui geras tirštinančias savybes, jogurtui charakteringas švelnus aromatas, laikymo žemoje temperatūroje metu jo rūgštingumas tik nežymiai padidėja. Mažo riebumo grietinės gamyboje itin aktuali yra klampio problema. Vienas iš tinkamiausių būdų šiai problemai spręsti yra natūralių pieno medžiagų, pvz., baltyminių pieno koncentratų panaudojimas bei tinkamas raugų parinkimas. Mažo riebumo grietinės gamybai 2
pasirinkome liofilizuotą termofilinį pienarūgštį raugą ST-Body-3, kurio sudėtyje yra Streptococcus thermophilus kamienas. Šis raugas pasižymi itin geromis tirštinančiomis savybėmis. 2.4.2. Baltyminių priedų įtaka mažo riebumo raugintų pieno produktų fizikiniams cheminiams rodikliams (rūgštingumui ir sineretinėms savybėms) a) grietinė Kaip matyti iš 8 lentelėje bei 3, 4 pav. pateiktų duomenų, įterpiami į ir 15 % riebumo grietinėlę, prieš jos homogenizaciją, pasterizaciją ir rauginimą skirtingi baltyminiai priedai nevienodai įtakoja jos rūgštingumą tiek tuoj po pagaminimo, tiek po 7 parų išlaikymo. riebumo grietinės, praturtintos, rūgštingumas tiek šviežiai pagamintos, tiek išlaikytos labai artimas kontrolinei analogiško riebumo grietinei. Kaip teigiamas faktorius pažymėtina, jog rūgštingumo didėjimas grietinėje su, ją laikant žemoje temperatūroje yra nežymus. Didžiausias rūgštingumas nustatytas šviežiai pagamintoje riebumo grietinėje su 1, tarpinis su 1. Laikymo metu rūgštingumo padidėjimas abiem pastaraisiais atvejais yra nežymus. 8 lentelė. Skirtingų baltyminių priedų įtaka mažo riebumo grietinės rūgštingumui bei jo pokyčiams laikymo metu Mėginio pavadinimas riebumo grietinė 15 % riebumo grietinė Šviežia Po 7 parų Šviežia Po 7 parų Kontrolė 8 82 8 82,1% 82 82 78 78, 82 84 84 84, 83 84 88 88 88 88 88 9 95 98 1 1 12 12 14 14 83 84 82 84 88 9 86 86 92 92 88 88 21
Rūgštingumas, T Rūgštingumas, T 12 1 šviežias po laikymo 8 6 4 2 Kontr.,,, 3 Pav. Skirtingų baltyminių priedų įtaka riebumo grietinės rūgštingumui bei jo pokyčiams laikymo metu (po 7 parų) 12 1 šviežias po laikymo 8 6 4 2 Kontr.,,, 4 Pav. Skirtingų baltyminių priedų įtaka 15 % riebumo grietinės rūgštingumui bei jo pokyčiui laikymo metu (po 7 parų) 15 % riebumo grietinės, pagamintos su baltyminiais priedais, rūgštingumas tuoj po pagaminimo bei jo pokyčiai, produktą išlaikius 7 paras, analogiški kaip ir riebumo grietinės atveju. Didžiausias sinerezės rodiklis nustatytas šviežioje bei išlaikytoje 7 paras ir 15 % riebumo grietinėje be priedų (9 lent., 5, 6 pav). Baltyminiai priedai pasižymi vandens fazę surišančiomis savybėmis. riebumo grietinėje su, priedu tuoj po pagaminimo sinerezė nustatyta mažiausia, produktai su 1 bei 1 pagal sinerezės rodiklį tarpiniai. Po 22
Sinerezė, % riebumo grietinės išlaikymo 7 paras visuose mėginiuose pastebimas sinerezės rodiklio sumažėjimas. Tai galima būtų sieti su baltymų brinkimu bei papildomų struktūrinių ryšių susiformavimu grietinės laikymo žemoje temperatūroje metu. 9 lentelė. Skirtingų baltyminių priedų įtaka mažo riebumo grietinės sinerezei bei jos pokyčiui laikymo metu Mėginio pavadinimas grietinė 15 % grietinė Šviežia Po 7 parų Šviežia Po 7 parų Kontrolė 16, 14,8 12, 11,2,1% 14, 12, 1, 9,6, 12,8 9,6 6, 4,8, 7,2 6,4 4, 4, 12, 1,4 8, 7,6 11,2 8,8 7,2 7,2 1, 8, 6, 4, 13,6 12, 9,2 8, 11,2 9,2 4, 3,6 8, 7,2 3,2 2,8 18 16 14 šviežias po laikymo 12 1 8 6 4 2 Kontr.,,, 5 Pav. Skirtingų baltyminių priedų įtaka riebumo grietinės sinerezei bei jos pokyčiui laikymo metu (po 7 parų) 23
Sinerezė, % 14 12 šviežias po laikymo 1 8 6 4 2 Kontr.,,, 6 Pav. Skirtingų baltyminių priedų įtaka 15 % riebumo grietinės sinerezei bei jos pokyčiui laikymo metu (po 7 parų) Panašios priklausomybės nustatytos ir 15 % riebumo grietinei, tik šiuo atveju mažiausias sinerezės rodiklis nustatytas šviežiame produkte, praturtintame, ; bei 2. Laikymo metu sinerezės rodiklis turi tendenciją mažėti visuose mėginiuose. b) liesas rūgpienis Baltyminių priedų įtaka lieso rūgpienio savybėms pateikta 1 lentelėje ir 7 bei 8 pav. 1 lentelė. Baltyminių priedų (, ir ) kiekio įtaka lieso rūgpienio aktyviajam rūgštingumui ir sinerezei. Mėginio pavadinimas Rūgštingumas, T Sinerezė, % Šviežias Po 7 parų Šviežias Po 7 parų Kontrolė 16, 16,5 64, 64,,1% 11,5 15, 62, 62,, 18, 18, 61, 58,, 18,5 111, 56, 56, 112, 119, 58, 56, 118, 121, 56, 52, 128, 129, 5, 48, 11, 111, 58, 54, 116, 117, 54, 52, 123, 124, 48, 47, 24
Sinerezė, % Rūgštingumas, T 14 13 12 šviežias po laikymo 11 1 9 8 7 6 5 Kontr.,,, 7 pav. Rūgpienio, praturtinto baltyminėmis pieno medžiagomis, rūgštingumo pokyčiai (po 7 parų) 7 65 6 šviežias po laikymo 55 5 45 4 35 3 Kontr.,,, 8 pav. Rūgpienio, praturtinto baltyminėmis pieno medžiagomis, sinerezės pokyčiai (po 7 parų) Iš 1 lentelėje bei 7 ir 8 pav. pateiktų duomenų seka, kad rūgpienio praturtinimas, ir lentelėje nurodytais kiekiais padidina galutinio produkto rūgštingumą. Lyginant su kontroliniu mėginiu rūgštingumas ypač padidėja (5,7 2,8 ) ir (3,8 16, ) panaudojimo atveju, kiek mažiau praturtinant (1,9 2,4 ). Tai paaiškinama tuo, jog pridedant nurodytus priedus didėja pieno mėginio buferinė talpa, todėl raugo mikroflora ne tik aprūpinama papildomai maistinėmis medžiagomis, bet ir kiek neutralizuojamas šiai mikroflorai žalingas pieno rūgšties 25
poveikis. Po 7 parų išlaikymo žemoje temperatūroje pasireiškia nežymi produkto rūgštingumo didėjimo tendencija visuose mėginiuose. Rūgpienį praturtinant, ir sumažėja sinerezė, t.y. išrūgos iš praturtinto baltymais rūgpienio skiriasi mažiau. Tai dar kartą patvirtina hidrofilines pieno baltymų savybes. Šiuo atžvilgiu efektyviausi rūgpienio mėginių variantai (mažiausias išrūgų išsiskyrimas) nustatytas produkto mėginiuose su,3, 2 ir 3. Laikymo metu bandomuosiuose mėginiuose, praturtintuose baltymas, pastebima nežymi sinerezės rodiklio mažėjimo tendencija. Matyt, laikymo metu baltymai, brinkdami stiprina savo hidrofilinį pajėgumą ir hidrofilinėmis jungtimis dar stipriau suriša produktų vandeninę fazę. c) 1 riebumo kefyras Kefyro praturtinimas skirtingais pieno baltymų šaltiniais (, ir ) padidina produkto buferines savybes ir nevienodai padidina šio produkto aktyvųjį rūgštingumą bei sumažina sineretines savybes (11 lentelė, 9, 1 pav.). Produkto rūgštingumas labiausiai padidėja kefyro mėginiuose, praturtintuose,3, 3 ir 3. Lyginant su kontroliniu mėginiu kefyro mėginių rūgštingumas ypač padidėja mėginiuose su (14, 2,6 ). Kefyro praturtinimas (,1,3 ) ir (1 3 ) produkto rūgštingumą, lyginant su kontroliniu padidina atitinkamai (5,6 1,3 ir 7,5 11,2 ). 11 lentelė. Baltyminių priedų (, ir ) kiekio įtaka kefyro aktyviajam rūgštingumui ir sinerezei Mėginio pavadinimas Rūgštingumas, T Sinerezė, % Šviežias Po 9 parų Šviežias Po 9 parų Kontrolė 17 19 46, 42,,1% 113 113 44, 4,, 113 114 42,8 38,, 118 119 4, 36, 122 123 42, 34, 124 124 4, 32, 129 129 38, 31,2 115 116 42, 38, 118 119 41, 37, 119 12 39, 35, 26
Sinerezė, % Rūgštingumas, T Aptarti rodikliai kiek skiriasi nuo nustatytų rūgpieniui ir tai, matyt, susiję su skirtingų padermių raugais, naudotais gaminant rūgpienį ir kefyrą ir jų kiek skirtingu metabolitiniu aktyvumu praturtinto baltymais pieno terpėje. Po 9 parų išlaikymo žemoje temperatūroje pasireiškia nežymi produkto rūgštingumo didėjimo tendencija visuose mėginiuose. 14 13 12 šviežias po laikymo 11 1 9 8 7 6 5 Kontr.,,, 9 pav. Kefyro, praturtinto baltyminėmis pieno medžiagomis, rūgštingumo pokyčiai (po 9 parų) 5 45 šviežias po laikymo 4 35 3 25 2 Kontr.,,, 1 pav. Kefyro, praturtinto baltyminėmis pieno medžiagomis, sinerezės pokyčiai (po 9 parų) Kefyrą praturtinant, ir sumažėja sinerezė, t.y. išrūgos iš praturtinto baltymais kefyro skiriasi mažiau. Šiuo atžvilgiu efektyviausi kefyro mėginių variantai (mažiausias 27
išrūgų išsiskyrimas) nustatyti su,3, 3 ir 3. Laikymo metu bandomuosiuose mėginiuose, praturtintuose baltymas, pastebima nežymi sinerezės rodiklio mažėjimo tendencija. Laikymo 9 paras žemoje temperatūroje metu mėginiuose esantys baltymai brinksta ir stiprėja jų hidrofilinės savybės. d) liesas jogurtas Lieso jogurto praturtinimas pieno baltymais (, ir ) praktiškai turi mažai įtakos šviežio produkto aktyviajam rūgštingumui bei turi tendenciją mažinti produkto sinerezę (produktas mažiau išskiria išrūgų, jį centrifuguojant) (12 lentelė, 11, 12 pav.). 14 dienų laikymo eigoje produkto rūgštingumas turi tendenciją kiek padidėti (absoliučios ph rodiklių reikšmės sumažėja). Labiausiai šis padidėjimas nustatytas lieso jogurto mėginiuose, praturtintuose,1,3 (ph sumažėja,18,2 vnt), kiek mažiau 2 3 (ph sumažėja,1,8 vnt) ir 2 3 (ph sumažėja,15,16 vnt). Šis ph sumažėjimas neturi esminės įtakos produkto kokybei, nes lieka normos ribose. 12 lentelė. Baltyminių priedų (, ir ) kiekio įtaka lieso jogurto aktyviajam rūgštingumui ir sinerezei Mėginio pavadinimas Aktyvusis rūgštingumas Sinerezė, % Šviežias Po 14 parų Šviežias Po 14 parų Kontrolė 4,54 4,44 6, 54,,1% 4,52 4,34 6, 54,, 4,54 4,34 58, 53,2, 4,56 4,36 58, 52,4 4,5 4,43 56, 48, 4,58 4,48 52, 46, 4,62 4,54 5, 42,8 4,52 4,38 47,2 4, 4,58 4,43 44, 34, 4,6 4,44 4, 32, 28
Sinerezė, % ph 4,8 4,6 4,4 4,2 4 3,8 3,6 3,4 3,2 šviežias po laikymo 3 Kontr.,,, 11 pav. Lieso jogurto, praturtinto baltyminėmis pieno medžiagomis, rūgštingumo pokyčiai (po 14 parų) 7 6 5 šviežias po laikymo 4 3 2 1 Kontr.,,, 12 pav. Lieso jogurto, praturtinto baltyminėmis pieno medžiagomis, sinerezės pokyčiai (po 14 parų) Liesą jogurtą praturtinant, ir sumažėja sinerezė, t.y. išrūgos iš praturtinto baltymais produkto skiriasi mažiau. Šiuo atžvilgiu efektyviausi lieso jogurto mėginių variantai (mažiausias išrūgų išsiskyrimas) nustatyti su,3, 3 ir 3, kuriuose, lyginant su kontroliniu mėginiu, sinerezė sumažėja atitinkamai 3,, 2,7 ir 4,7. Laikymo metu bandomuosiuose mėginiuose, praturtintuose baltymas, pastebima nežymi sinerezės rodiklio mažėjimo 29
tendencija. Laikymo 14 parų žemoje temperatūroje metu mėginiuose esantys baltymai brinksta ir stiprėja jų gebėjimas surišti vandens fazę. 2.4.3. Baltyminių priedų įtaka mažo riebumo raugintų pieno produktų klampio ir poslinkio įtempio rodikliams a) grietinė Klampis yra viena iš pagrindinių charakteristikų, apibūdinančių dispersinių sistemų vartotojiškąsias savybes. 12 pav. pateikta skirtingų baltyminių priedų įtaka ir 15 % riebumo grietinės klampio ir poslinkio įtempio charakteristikoms. Taip pat buvo tirta laikymo įtaka grietinių klampiui (13 pav.) Nustatyta, jog skirtingi baltyminiai priedai turi nevienodą įtaką ir 15 % riebumo grietinės klampiui ir poslinkio įtempiui Mažų darbo organo sūkių intervale (1 9 s -1 ) didžiausias klampis nustatytas 15 % riebumo grietinei su 2, 2 ir,2,. Analogiškas nurodytų grupių baltyminių medžiagų poveikis gautas ir riebumo grietinei. Tik šiuo atveju klampis nuo 36,7 % ( riebumo grietinei su, ), 45, ( riebumo grietinei su ) ir 51, ( riebumo grietinei su ) žemesnis. Analogiškas tendencijos nustatytos ir tirtų mėginių poslinkio įtempio rodikliams. 15 % riebumo grietinėje didžiausias klampis nustatytas įterpiant į ją 2 (atitinkamai 24,16 28,8 Pa s), 2 (atitinkamai 2,64 255,36 Pa s) bei,2, (atitinkamai 158,8 182,4 Pa s). Palyginimui, šiuo metu pramonėje gaminamos 15 % riebumo grietinės klampis siekia 185 22 Pa s (14 pav.). riebumo grietinėje didžiausias klampis nustatytas įterpiant į ją 2 (atitinkamai 139,84 158,8 Pa s), 2 (atitinkamai 112,48 124,64 Pa s) bei,2, (atitinkamai 97,28 115,52 Pa s). Palyginimui, šiuo metu pramonėje gaminamos riebumo grietinės klampis siekia 85 Pa s (14 pav.). Galima teigti, jog skirtingų pieno baltyminių priedų panaudojimas gali efektyviai spręsti mažo riebumo grietinės klampio padidinimo problemą. Šviežių grietinių klampa buvo palyginta su 7 paras laikytomis. Nustatyta, kad laikymo metu visų mėginių: tiek 15 % (13 pav.) tiek riebumo (neparodyta) grietinių, klampa sumažėjo. 3
Klampis, Pa*s Poslinkio įtempis, Pa Klampis, Pa*s Poslinkio įtempis, Pa Klampis, Pa*s Poslinkio įtempis, Pa 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Kontr.,,, Kontr.,,, 1 1 1 1 a) b) 3 25 2 15 1 5 Kontr. Kontr. 1 1 1 1 c) d) 35 3 25 2 15 1 5 Kontr. Kontr. 1 1 1 1 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 12 1 8 6 4 2 Kontr.,,, Kontr.,,, 1 2 3 4 5 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Kontr. Kontr. 1 2 3 4 5 Kontr. Kontr. 1 2 3 4 5 e) f) 12 Pav. Skirtingų baltyminių priedų: pieno baltymų () (a, b), išrūginių baltymų koncentrato () (c, d) ir lieso pieno miltelių () (e, f) įtaka riebumo grietinės (tamsūs simboliai) ir 15 % riebumo grietinės (šviesūs simboliai) reologiniams rodikliams 31