Przegląd Mleczarski 6/2024 - Serwatka i maślanka w produkcji lodów

Przegląd Mleczarski 6/2024 - Serwatka i maślanka w produkcji lodów

Lody na bazie mlecznych składników są chętnie spożywane i lubiane przez wielu konsumentów, bez względu na grupę wiekową.

Lody naturalne lub wzbogacone dodatkami smakowymi uznanymi za tradycyjne, takie jak wanilia, czekolada czy truskawka, współistnieją z innowacyjnymi kompozycjami, takimi jak lody z dodatkiem soli karmelowej, przyprawami lub ziołami. Lody, oprócz swojej roli jako deser, stają się coraz częściej elementem sztuki kulinarnej, będąc doskonałą bazą do tworzenia wybornych specjałów dla oka i dla podniebienia.
 
Klasyfikacja oraz definicja lodów
Lody to produkty, które są wytwarzane z mieszanki lodowej, składającej się z komponentów stałych (cukier, tłuszcz, stabilizator, emulgator, mleko w proszku) i płynnych (mleko, woda, śmietanka). Lody jako układ wielodyspersyjny składają się z trzech podstawowych faz: fazy stałej (wymrożonej), fazy ciekłej (niewymrożonej wody oraz rozpuszczonych w niej składników, niewielkiej ilości tłuszczu niezestalonego) oraz fazy gazowej (pęcherzyków powietrza). Lody mogą zostać podzielone na kilka kategorii, które zostały przedstawione w tabeli 1. Regulacje prawne obowiązujące w poszczególnych krajach są zróżnicowane, dlatego przedstawiony poniżej podział ma charakter wyłącznie poglądowy. Rodzaj lodów z reguły zależy od zawartości tłuszczu. W przypadku niektórych krajów zawartość tłuszczu powyżej 9% jest warunkiem koniecznym, aby produkt został sklasyfikowany jako lody śmietankowe. Przy mniejszej zawartości tłuszczu produkt nazywany jest lodami mlecznymi, z kolei lody o poziomie tłuszczu powyżej 12-13% są zwykle uznawane jako produkt ekskluzywny bądź produkt „premium” [5].
 
Tabela 1. Lody – podział i podstawowy skład [5]
 
Podstawowe składniki mieszanki lodowej i ich funkcje w gotowym produkcie
Podstawowym składnikiem mrożonych deserów mlecznych jest mleko w postaci płynnej, skondensowanej lub sproszkowanej. Do produkcji niektórych rodzajów lodów stosuje się również koncentraty białek serwatkowych, kazeinę, białczany lub serwatkę czy maślankę w proszku. Podnoszą one zawartość składników suchej masy beztłuszczowej w mleku. Przy wytwarzaniu lodów wykorzystuje się tłuszcz mlekowy (śmietankę, masło, bezwodny tłuszcz mlekowy) i/lub tłuszcz roślinny oraz substancje słodzące (cukry: trzcinowy i buraczany, kukurydziany, miód, syrop słodowy, fruktoza, laktoza, glukoza, sorbitol, mannitol). Prawidłowe przygotowanie mieszanki lodowej jest kluczowe, ponieważ jej skład i właściwości fizykochemiczne decydują o właściwościach gotowego produktu, [34, 9, 10, 16]. Charakterystykę składników mieszanki lodowej i ich rolę w kształtowaniu cech lodów przedstawiono w tabeli 2.
 
 
Tabela 2. Składniki mieszanki lodowej i ich funkcje [3, 4, 9, 10, 16] 
 
W mieszankach lodowych stosuje się stabilizatory i emulgatory łącznie jako składnik dodatkowy pełniący zróżnicowaną rolę technologiczną podczas produkcji i przechowywania lodów. Stabilizatory to rozpuszczalne w wodzie hydrokoloidy (białka, węglowodany), które dzięki wiązaniu wody i właściwościom hydratacyjnym, żelującym, zagęszczającym, zwiększającym lepkość spełniają szereg funkcji stabilizujących układ faz i konsystencję mieszanki lodowej i lodów [3, 5, 10]. Składniki powierzchniowo-czynne (białka, monoglicerydy, tłuszcze polarne np. lecytyna) charakteryzują się zdolnością do tworzenia i stabilizacji emulsji dzięki zdolności do obniżania napięcia powierzchniowego na granicy faz olej woda oraz tworzenia i stabilizacji piany dzięki zdolności do obniżania napięcia powierzchniowego na granicy faz produkt powietrze. Pełnią ważną rolę w tworzeniu stabilnej emulsji typu o/w (olej w wodzie), jaką są lody oraz stabilnej piany w produkcie napowietrzonym. Składniki powierzchniowo-czynne przyczyniają się do powstawania małych, równomiernie rozproszonych kropel tłuszczu oraz pęcherzyków powietrza, nadając lodom określoną sztywność oraz chroniąc przed zmianą tekstury w wyniku szoku termicznego podczas hartowania [2, 5, 16]. Ilość i rodzaj komponentów stabilizujących układ wielofazowy lodów zależy głównie od składu mieszanki, warunków przetwarzania, temperatury oraz czasu przechowywania [2, 3, 16, 17].
Duży wpływ na wybór lodów przez konsumentów mają substancje smakowo-zapachowe dodawane na różnych etapach produkcji. Mogą być one dodawane podczas etapu sporządzania mieszanki, jak również po procesie pasteryzacji. Rozróżnia się trzy grupy aromatów: naturalne, identyczne z naturalnymi oraz sztuczne. Do często używanych substancji smakowo-zapachowych zalicza się identyczne z naturalnymi [5, 16].
Producenci żywności starają się wprowadzać na rynek produkty, które nie tylko dobrze smakują, ale są także bogate w wartościowe składniki przynoszące korzyści ponad wartość żywieniową. Artykuły spożywcze segmentu żywności funkcjonalnej są produkowane w praktycznie każdej branży przemysłu spożywczego, w tym również w mleczarstwie. Lody wzbogacone w składniki naturalne zawierające substancję bioaktywne, stanowiące wartość dodaną, mogą stanowić doskonałe uzupełnienie diety. Do naturalnych składników pochodzenia mlecznego należą maślanka, serwatka kwasowa i serwatka podpuszczkowa. Wszystkie te produkty przemysłu mleczarskiego są potencjalnym źródłem wielu cennych składników i mogą stanowić potencjalny nutraceutyk w żywieniu. Maślanka jest bogata w składniki otoczki kuleczek tłuszczowych, składające się z fosfolipidów i białek. Znaczna część polarnych lipidów i białek otoczek, oprócz właściwości bioaktywnych, decyduje o działaniu emulgującym i stabilizującym maślanki, które można wykorzystać do poprawienia jakości produktu [7, 18]. Serwatka podpuszczkowa jest cennym produktem wyrobu serów podpuszczkowych jako źródło glikomakropeptydu oraz praktycznie wszystkich białek serwatkowych, jak również bioaktywnych peptydów [8, 11, 13]. Serwatka kwasowa, z uwagi na metodę koagulacji mleka zawiera mniej białka w porównaniu z serwatką słodką, natomiast charakteryzuje się przede wszystkim wyższą zawartością związków mineralnych. Stanowi ona również wartościowy produkt, który zawiera funkcjonalne białka i peptydy, lipidy, laktozę oraz witaminy i minerały [15]. Zarówno maślanka, jak i serwatka podpuszczkowa i serwatka kwasowa może znaleźć zastosowanie jako surowiec w produkcji artykułów mleczarskich, w tym lodów [5, 12, 15, 18]. Oprócz zwiększenia wartości odżywczej lodów proszki serwatkowy i maślankowy mogłyby wpłynąć także na właściwości fizykochemiczne i sensoryczne lodów. W celu określenia możliwości zastąpienia mleka w proszku proszkiem serwatkowym lub maślankowym przeprowadzono doświadczenie, w którym materiał do badań stanowiły lody z dodatkiem: proszków z serwatki kwasowej, serwatki podpuszczkowej i maślanki.
 
Część doświadczalna
W opracowaniu receptury mieszanki lodowej przewidziano normalizację zawartości suchej substancji beztłuszczowej i tłuszczu oraz dodanego cukru [6]. Mieszankę lodową przygotowano w oparciu o następującą zależność: sucha substancja beztłuszczowa mleka 10%, tłuszcz mlekowy 10%, cukier 10%. Na podstawie przedstawionej proporcji przygotowano recepturę przedstawioną w tabeli 3. Mieszankę lodową poddano homogenizacji, pasteryzacji, wymrożeniu. Po wyprodukowaniu lodów zapakowano je do kubeczków i hartowano w temperaturze -20 ⁰C przez 24 godziny [5, 6, 17].
Ocenę lodów przeprowadzono po 10 dniach przechowywania w temperaturze -20 ⁰C.
 
Tabela 3. Receptura mieszanki lodowej (3 kg)
 
 
Lody opisane kodami przedstawionymi w tabeli 4 wyprodukowano w Katedrze Mleczarstwa i Zarządzania Jakością Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie.
 
Tabela 4. Kodowanie próbek
 
 
Analiza lodów
Określono skład mieszanki lodowej (analizator NIRS DS2500, Foss, Hillerød, Dania), twardość przy użyciu Texture Analyzer (Model TA. XT2i, Stable Micro Systems, UK), tempo topnienia i napowietrzenie [14, 17]. Przeprowadzono analizę sensoryczną lodów metodą profilowania. Intensywność deskryptorów oceniano w pięciopunktowej skali opisowej od 1 do 5, w której 1 oznacza brak występowania danego deskryptora, natomiast 5 oznacza skrajną intensywność deskryptora [1].
 
Wyniki
Przygotowane mieszanki lodowe były zróżnicowane pod względem zawartości białka, co wynika z różnej zawartości tego składnika w proszkach zastosowanych w przygotowaniu mieszanek proszkach. Najwyższą zawartością białka charakteryzowała się mieszanka lodowa z dodatkiem proszku maślankowego, najniższą zaś z dodatkiem serwatki kwasowej w proszku. Mieszanki lodowe nie różniły się pod względem zawartości wody i tłuszczu, co potwierdzało prawidłowo przeprowadzoną normalizację (tab. 5).
 
Tabela 5. Skład mieszanki lodowej 
 
Zastąpienie proszku mlecznego odtłuszczonego proszkiem serwatkowym lub maślankowym skutkowało wzrostem twardości i tempa topliwości lodów. Szczególnie lody wyprodukowane z mieszanki lodowej zawierającej serwatkę kwasową w proszku charakteryzowały się ponad 3-krotnie wyższą topliwością w porównaniu z pozostałymi próbkami. Napowietrzenie lodów było również zróżnicowane w zależności od rodzaju zastosowanego proszku mlecznego i było związane z ich topliwością. Lody wyprodukowane z mieszanki lodowej z dodatkiem proszku mlecznego charakteryzujące się niższą twardością i topliwością były bardziej puszyste w porównaniu z pozostałymi próbkami (tab. 6).
 
Tabela 6. Charakterystyka lodów
 
Przeprowadzona analiza sensoryczna objęła: barwę (5 deskryptorów), teksturę (6 deskryptorów), poczucie w ustach (6 deskryptorów), zapach (4 deskryptory) i smak (7 deskryptorów). Rezultaty analizy sensorycznej przedstawiono na wykresie 1.

Wykres 1. Wyniki analizy sensorycznej
 
 
Stwierdzono zbliżone wartości opisujące intensywność i jednolitość barwy, przy braku przebarwień i innych form nietypowych odchyleń. Lody wyprodukowane z dodatkiem proszków serwatkowych i maślankowego charakteryzowały się wyższymi wartościami opisującymi barwę kremową, w porównaniu z próbką kontrolną (L1). Teksturę wszystkich rodzajów lodów oceniono jako jednolitą i kremową. Lody z dodatkiem proszków serwatkowych i maślankowego charakteryzowały się wyższą twardością i niższą puszystością w porównaniu z próbką kontrolną. W grupie atrybutów związanych z poczuciem w ustach, panel sensoryczny ocenił wyższą intensywność topliwości w lodach zawierających proszki serwatkowe i maślankowy w porównaniu do mleka w proszku odtłuszczonego. Z kolei wyższą intensywnością adhezyjności i kremowości charakteryzowały się lody z dodatkiem mleka odtłuszczonego lub maślanki w proszku, w porównaniu z dodatkiem serwatki w proszku. Zaobserwowano umiarkowanie zauważalną wodnistość i praktycznie niezauważalne poczucie piaszczystości lodów. Najwyższe wartości deskryptorów zapachu wszystkich próbek przypisano zapachom śmietankowemu i mlecznemu, w drugiej kolejności zapachowi słodkiemu, który szczególnie wyraźnie był zaakcentowany w przypadku lodów wyprodukowanych z mieszanki z dodatkiem proszku mlecznego i maślankowego (L1 i L4). Dominował smak mleczny i słodki, przy znikomym posmaku serowym w przypadku lodów wyprodukowanych z mieszanki z dodatkiem proszków serwatkowych (L2 i L3) oraz serowym, słonym i kwaśnym w przypadku serwatki kwasowej w proszku (L2). Na podstawie wykresu opisującego smak lodów można stwierdzić, iż różnica użytego w produkcji proszku mlecznego ma niewielki wpływ na zdecydowaną większość ocenianych atrybutów. Wyniki analizy sensorycznej znajdują potwierdzenie w rezultatach pomiarów instrumentalnych twardości oraz oznaczenia topliwości i puszystości.
 
Podsumowanie
Lody wyprodukowane z mieszanki z dodatkiem serwatki kwasowej w proszku odbiegały od pozostałych próbek składem mieszanki i właściwościami. Spośród badanych próbek mieszanka lodowa charakteryzowała się najniższą zawartością białka, a wyprodukowane z niej lody najwyższą topliwością, wystąpieniem posmaku serowego, słonego i kwaśnego o małej intensywności. Wartości opisujące większość pozostałych cech lodów były porównywalne z próbką kontrolną, co wskazuje, że mieszanki z dodatkiem proszków serwatki podpuszczkowej lub maślanki, a w wybranych aspektach również serwatki kwasowej w proszku, mogą stanowić alternatywę wobec lodów mlecznych, tradycyjnych produkowanych na bazie mleka w proszku.
 
dr hab. inż. Katarzyna Kiełczewska, prof. UWM
mgr inż. Oliwia Lutrzykowska
mgr inż. Anna Lis
Katedra Mleczarstwa i Zarządzania Jakością
Wydział Nauki o Żywności
Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Literatura
  1. Aljewicz M., Florczuk A., Dąbrowska A., 2020, Influence of β-glucan structures and contents on the functional properties of low-fat ice cream during storage. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 70(3), 233-240.
  2. Alvarez V.B., 2009, Ice cream and related products. In: The sensory evaluation of dairy products. Second Edition. Eds. S. Clark, M. Costello, M.A. Drake, F. Bodyfelt, 271-331.
  3. Bahramparvar M., Tehrani M.M., 2011, Application and functions of stabilizers in ice cream. Food Reviews International, 27(4), 389-407.
  4. Bajad D.N., Kalyankar S.D., Dehmukh M.A., Bachanti P.R., Bajad G.S., 2016, Impact of physico-chemical properties of mix on the final quality of ice-cream. Asian Journal of Dairy and Food Research, 35(4), 293-297.
  5. Bylund G., 2015, Dairy Processing Handbook. Tetra Pak Processing Systems AB, Lund, Sweden.
  6. Ciesielski K., 1975, Przemysłowa produkcja lodów. ZW CRS Warszawa.
  7. Dewettinck K.R., Rombaut N., Thienpont T.T., Le K., Messens and J. Van Camp. 2008, Nutritional and technological aspects of milk fat globule membrane material. International Dairy Journal,18, 436-457.
  8. Gangurde H.H., Chordiya M.A., Patil P.S., Baste N.S., 2011, Whey protein. Scholars Research Journal, 1(2), 69-77.
  9. Goff H.D., Hartel R.W., 2013, Ice Cream, © Springer Science Business Media New York 2013.
  10. Javidi F., Razavi S.M., 2019, New hydrocolloids in ice cream. Emerging natural hydrocolloids: rheology and functions, 525-547.
  11. Karimidastjerd A., Gulsunoglu-Konuskan Z., 2021, Biological, functional and nutritional properties of caseinomacropeptide from sweet whey. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1-13.
  12. Kiełczewska K., Pietrzak-Fiećko R., Nalepa B., 2020, Acid whey-based smoothies with probiotic strains. Journal of Elementology, 25 (4), s. 1435-1448.
  13. Maciel K.S., Santos L.S., Bonomo R.C.F., Verissimo L.A.A., Minim V.P.R., Minim A.A., 2020, Purification of lactoferrin from sweet whey using ultrafiltration followed by expanded bed chromatography. Separation and Purification Technology, 251, 117324, 3-4.
  14. Muse M.R., Hartel R.W. 2004. Ice cream structural elements that affect melting rate and hardness. Journal of Dairy Science, 87(1): 1-10.
  15. Rocha-Mendoza D., Kosmerl E., Krentz A., Zhang L., Badiger S., Miyagusuku-Cruzado G., García-Cano I., 2021, Invited review: Acid whey trends and health benefits. Journal of Dairy Science, 104(2), 1262-1275.
  16. Syed Q. A., Anwar S., Shukat R., Zahoor T., 2018, Effects of different ingredients on texture of ice cream. Journal of Nutritional Health & Food Engineering, 8(6), 422-435.
  17. Tharp B.W., Young L.S., 2012, Tharp & Young on ice cream: An encyclopedic guide to ice cream science and technology. DEStech Publications, Inc, 208-209.
  18. Vanderghem C., Bodson P., Danthine S., Paquot M., Deroanne C., Blecker C., 2010, Milkfat globule membrane and buttermilks: from composition to valorization, Biotechnol. Agron. Soc. Environ., 14(3):485-500.




 

Najnowsze Artykuły

Licznik odwiedzin

9 023 129


Współpraca