Optimizacija tehnološkog procesa proizvodnje funkcionalnog fermentisanog mlečnog napitka

Abstract

U okviru doktorske disertacije ispitana je mogućnost proizvodnje fermentisanog mlečnog napitka uz primenu različitih vrsta i koncentracija nekonvencionalnog startera čajne gljive: a) nativnog inokuluma-I (10% i 15%) b) koncentrovanog mikrofiltracijom - MFI (10% i 15%) i c) koncentrovanog uparavanjem - UPI (1,5%, 3,0%, 10% i 15%). Varijante fermentisanog mlečnog napitka dobijene su korišćenjem mleka sa 0,9% i 2,2% mlečne masti. Za poboljšanje fizičko-hemijskih i teksturalnih karakteristika proizvoda u mleko pre inokulacije dodato je 0,02% enzima transglutaminaze (aktiviran na 40°C, a posle 2 sata je inaktiviran na 80°C, 1 minut). Fermentacija mleka (pri temperaturi 42°C) uz korišćenje inokuluma čajne gljive praćena je do postizanja pH vrednosti 4,5. Nakon proizvodnje analizirana je nutritivna vrednost fermentisanih mlečnih napitaka: sadržaj masti, proteina, laktoze, galaktoze, glukoze, fruktoze, mlečne i sirćetne kiseline, etanola, vitamina (B1, B2, B6 i C), minerala (Ca, Mg, K, Na, Pb, Cd, Cu, Zn) i masnih kiselina. Sadržaj odabranih komponenata u napicima praćen je tokom 10 dana skladištenja. Fizičko-hemijske osobine (kiselost, sinerezis i sposobnost vezivanja vode), teksturalne karakteristike (čvrstoća, konzistencija, kohezivnost i indeks viskoziteta) i viskozitet uzoraka praćeni su nakon proizvodnje i posle 10 dana skladištenja. Ukupan broj bakterija sirćetne kiseline (BSK) i kvasaca u fermentisanim napicima analiziran je nakon proizvodnje i tokom skladištenja. Varijante fermentisanih mlečnih napitaka senzorno su ocenjene nakon proizvodnje. Na osnovu rezultata ispitivanja utvrđeno je da fermentacija mleka uz primenu nekonvencionalnog startera čajne gljive predstavlja složen biohemijski proces pri čemu fermentacija traje od 9 do 12 sati i prosečno je dva puta duža od fermentacije mleka u proizvodnji probiotskog i tradicionalnog jogurta. Sadržaj laktoze tokom fermentacije mleka manji je prosečno za 19,6% u odnosu na sadržaj laktoze u mleku. Uzorci proizvedeni sa nativnim inokulumom uz primenu transglutaminaze i koncentrata proteina surutke imaju za 15% niži sadržaj laktoze, a uzorak 15% I za 2% niži sadržaj u odnosu na uzorak 10% I. Uzorci proizvedeni sa 10% MFI i 15% MFI imaju za 11%, odnosno 21% niži sadržaj laktoze nakon proizvodnje u poređenju sa odgovarajućim uzorcima proizvedenim uz primenu nativnog inokuluma. Sniženje sadržaja laktoze je praćeno povećanjem sadržaja galaktoze i L-mlečne kiseline u svim uzorcima. D-mlečna kiselina, sirćetna kiselina i etanol zastupljeni su u veoma malim koncentracijama. Imajući u vidu značaj vitamina C u ishrani i količinu detektovanu u fermentisanom mlečnom napitku, konzumiranjem 500 g napitka dobijenog primenom čajne gljive mogu da se zadovolje dnevne potrebe za vitaminom C. Tokom proizvodnje fermentisanih napitaka sadržaj vitamina B1 poraste za 5,09%, vitamina B2 za 2,65% i B6 za 2,03% u odnosu na mleko. U fermentisanom mlečnom napitku iz mleka sa 2,2% masti sadržaj vitamina B6 je povećan 24,76% u odnosu na sadržaj u polaznom mleku. Fermentisani mlečni napici proizvedeni primenom čajne gljive iz mleka sa 0,9% i 2,2% masti sa dodatkom 10% inokuluma čajne gljive sadrže najviše vitamina B2 koji iznosi 108 (μg/100g), odnosno 136 (μg/100g). Mikrobiološki sastav napitaka se razlikuje u zavisnosti od vrste i sastava korišćenog inokuluma. Najveći broj BSK (4,5 · 104ćelija/mL) i kvasaca (9 · 104 ćelija/mL) je u uzorku 10% MFI, dok je manji u napitku 10% I (BSK: kvasci= 4,05 · 104: 4,5 · 104). Dodatkom transglutaminaze u minimalnoj koncentraciji od 0,02% postižu se znatno bolje fizičko-hemijske i reološke karakteristike fermentisanih mlečnih napitaka dobijenih iz mleka sa 0,9% masti. Generalno posmatrano, korišćenjem 10% nativnog inokuluma za proizvodnju napitaka iz mleka sa 0,9% i 2,2% masti dobijaju se proizvodi optimalnih hemijskih, mikrobioloških i senzornih karakteristika. Funkcionalni fermentisani mlečni napici proizvedeni uz primenu različitih vrsta i koncentracija čajne gljive su proizvodi visoke nutritivne vrednosti namenjeni različitim kategorijama potrošača.

The possibility of fermented milk beverages manufacture by applying non-convenctional starter culture - tea fungus inoculum: a) natural inoculum (10% and 15%); b) concentrated by microfiltration (10% i 15%); c) concentrated by evaporation (1.5% and 3.0%) have been investigated. All fermented milk samples were produced from milk of 0.9% and 2.2 % fat content. Improvement of rheological properties of low fat fermented milk products by addition of enzyme transglutaminase (TG) was achieved. Transglutaminase (Activa MP, Ajinomoto Co. Inc., Hamburg, Germany) was activated in milk at 40°C for 2 hours, then it was inactivated by high temperature (80°C for 1 minute) prior to fermentation. After cooling to optimal temperature (42°C), chosen starter culture was added in milk. In all cases fermentation stopped when the pH=4.5 was reached. Nutritive characteristics of samples: content of proteins, lactose, galactose, glucose, fructose, lactic and acetic acid, ethanol, vitamins (B1, B2, B6 and C), minerals (Ca, Mg, K, Na, Pb, Cd, Cu, Zn) and total fatty acids content were analysed after production. Selected components were determined after 10 days of storage. Physico-chemical characteristics (acidity, syneresis, water-holding capacity), textural characteristics (firmness, consistency, cohessivnes, and index of viscosity) and viscosity were measured at 5°C after production and during 10 days of storage. On the basis of the obtained results it can be concluded that milk fermentation lasted from 9 to 12 hours and is two times longer compared to fermentation during probiotic and traditional yoghurt production. Lactose content decreased during fermentation for 19.6% compared to milk. Higher transformation of lactose was determined in samples produced by using microfiltration inoculum. Decreasing of lactose content affected the increased galactose and L-lactic acid content. Content of D-lactic acid, acetic acid and ethanol were detected in low concentrations. High concentration of ascorbic acid in beverage contributed that 500 g fermented milk beverage could fullfill recommended daily intake for vitamin C. Sample produced from milk of 2.2% fat content using 10% natural inoculum contained the highest concentration of vitamin B2 – 136 (μg/100g). The highest total cell count of acetic acid bacteria was 4.5 · 104 cfu/ml and yeasts 9 · 104 cfu/ml in samples produced by using 10% microfiltrated inoculum. Sample produced from milk of 0.9% fat content by applying 10% natural inoculum had also high number of acetic acid bacteria and yeasts in ratio 4.05 · 104 : 4.5 · 104. The sample having tea fungus concentrated inoculum and transglutaminase had the best textural characteristics. Fermented dairy beverages produced by 0.02% TG application had much better textural characteristics than those without TG. Generaly, fermented dairy drinks produced from milk of 0.9 and 2.2% fat content with addition of natural inoculum in concentration of 10% showed optimal sensory, nutritive and rheological characteristics. Therefore, fermented dairy drinks produced with tea fungus inoculum could be classified as high valuable functional food intended for all consumer categories.