Μελέτη εναλλακτικών τεχνολογιών επεξεργασίας του γάλακτος και υπερβιοτικών μικροοργανισμών κατά την παραγωγή και συντήρηση γαλακτοκομικών προϊόντωv

Abstract

The quality of dairy products is determined by the composition of the milkbase and the method which is used for their production. High Pressure(HP) processing has been proposed as a method that could contribute totexture improvement of dairy products and, it can be applied either to rawmilk which is used for the production of dairy products, or to the finalfermented product. Transglutaminase (TGase) is an enzyme able tointroduce covalent cross-links in proteinaceous systems, and can beapplied prior or during the fermentation of the milk. The application of theabove alternative technologies results in the improvement of the qualityindices of the final product. In this doctorial thesis, the effect of thesealternative processing technologies of milk on the quality characteristicsand viability of probiotic microorganisms of yoghurt and yoghurt-likeproducts and of ice cream were studied. The aforementioned treatmentswere applied in milk raw material, solely or subsequently, and HPprocessing was also applied in fermented milk products. In HP treatment ofmilk, conditions of 600MPa/55°C for 10 min were applied, while in theprepared fermented dairy products and when studying the viability ofprobiotics, the applied conditions were 100-400MPa/20-40°C for 10 min orpreset time intervals respectively. The enzyme treatment with TGase wasconducted using enzyme concentrations of 1-4 U/g protein, depending onthe type of the prepared product. Results showed that the application ofHP and/or TGase led to final products with improved rheologicalcharacteristics and textural attributes, reduced percentages of wheyseparation and post-acidification, acceptable sensorial characteristics andprobiotic populations above the statutory limits, compared to thecorresponding parameters for yoghurt products from conventionallytreated milk. Similar results were observed in the case where thealternative technologies were applied in ice cream mixes, with theparameters of rheological and melting characteristics, instrumentalhardness, thermal conductivity and overrun being improved, as comparedwith the corresponding characteristics of conventional processed mixes.Therefore, treatment of milk with both HP or/and TGase can improve thequality indices of various dairy products, while maintaining theirfunctionality, and without the need of costly solid fortification (e.g.proteins, stabilizers).

Η ποιότητα των γαλακτοκομικών προϊόντων εξαρτάται από τη σύσταση του γάλακτος και τις εφαρμοζόμενες μεθόδους κατά την παραγωγή τους. Η επεξεργασία με Υπερυψηλή Πίεση (ΥΠ) συμβάλλει στη βελτίωση της υφής των γαλακτοκομικών προϊόντων εφαρμοζόμενη είτε στο νωπό γάλα, είτε στο τελικό προϊόν. Η τρανσγλουταμινάση (TGase) δημιουργεί ομοιοπολικές διασυνδέσεις σε πρωτεϊνικά συστήματα, εφαρμοζόμενη προηγούμενα ή ταυτόχρονα με τη ζύμωση του γάλακτος. Η εφαρμογή των παραπάνω τεχνολογιών έχει ως αποτέλεσμα τη βελτίωση των ποιοτικών δεικτών του τελικού προϊόντος.Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η επίδραση των εναλλακτικών αυτών τεχνολογιών επεξεργασίας του γάλακτος στα ποιοτικά χαρακτηριστικά και τη βιωσιμότητα των υπερβιοτικών μικροοργανισμών (probiotics)διαφόρων προϊόντων γιαουρτιού και στο παγωτό. Οι τεχνολογίες εφαρμόστηκαν στην πρώτη ύλη του γάλακτος, μεμονωμένα ή συνδυασμένες σε σειρά, ενώ η ΥΠ εφαρμόστηκε και σε έτοιμα ζυμωμένα προϊόντα. Η επεξεργασία με ΥΠ του γάλακτος πραγματοποιήθηκε σε συνθήκες 600MPa/55°C για 10 min, ενώ στα έτοιμα ζυμωμένα γαλακτοκομικά προϊόντα και κατά τον έλεγχο της βιωσιμότητας των υπερβιοτικών μικροοργανισμών εφαρμόστηκαν συνθήκες 100-400MPa/20-40°C για 10 min ή καθορισμένους χρόνους αντίστοιχα. Η επεξεργασία του γάλακτος με την TGase πραγματοποιήθηκε σε συγκεντρώσεις 1-4 U/gπρωτεΐνης, ανάλογα με τον τύπο του προϊόντος.Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η επεξεργασία της πρώτης ύλης του γάλακτος με ΥΠ ή/και με TGase οδηγεί σε προϊόντα γιαουρτιού με βελτιωμένα ρεολογικά χαρακτηριστικά και παραμέτρους υφής, μειωμένα ποσοστά αποβαλλόμενου ορρού, μειωμένες τιμές οξύτητας κατά την αποθήκευση, αποδεκτά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά και μικροβιακούς πληθυσμούς υπερβιοτικών μικροοργανισμών πάνω από τα νομοθετημένα όρια, σε σχέση με τις αντίστοιχες παραμέτρους για τα προϊόντα γιαουρτιού από συμβατικά επεξεργασμένο γάλα. Παρόμοια είναι τα αποτελέσματα για την περίπτωση της εφαρμογής των τεχνολογιών σε μείγματα παγωτού, με τις παραμέτρους των ρεολογικών χαρακτηριστικών, των χαρακτηριστικών τήξης, της αντικειμενικής σκληρότητας, της θερμικής αγωγιμότητας και του ποσοστού ενσωμάτωσης αέρα να βελτιώνονται σε σχέση με τα αντίστοιχα χαρακτηριστικά των συμβατικά επεξεργασμένων μειγμάτων. Συνεπώς, η επεξεργασία του γάλακτος τόσο με ΥΠ όσο και με TGaseμπορούν να βελτιώσουν τους ποιοτικούς δείκτες ποικίλων γαλακτοκομικών προϊόντων, διατηρώντας τη λειτουργικότητά τους και χωρίς να απαιτούν υποχρεωτικά την προσθήκη πρόσθετων ουσιών(πρωτεΐνες, σταθεροποιητές).