Acest site foloseste cookies.
Prin navigarea pe acest site, va exprimati acordul asupra folosirii cookie-urilor.
Vezi mai multe detalii
close

Efectele tehnologiei HHP asupra componentelor laptelui

Autor: Cristina Gavrilutluni, 18 martie, 2019

Tratamentele termice tradiționale aplicate la prelucrarea laptelui au o calitate nutrițională mai scăzută, deoarece mulți nutrienți sunt labili la căldură. Pentru a depăși această problemă, s-au dezvoltat câteva tehnologii de procesare non-termică, inclusiv procesarea la presiune hidrostatică înaltă (HHP), în care, presiuni între 400 și 600 MPa inactivează microorganismele, mai ales agenții patogeni alimentari. Totuși, bacteriile din lapte, lezate de HP, se pot recupera în timpul depozitării, iar toate enzimele sunt inactive doar la presiuni de 800 MPa. În timpul procesării HHP, dimensiunea micelui de cazeină scade, proteinele din zer sunt denaturate, nivelul acizilor grași liberi crește. Aceste caracteristici indică faptul că, pentru o mai bună înțelegere și aplicare a HPV în industria laptelui, ar trebui să se facă cercetări pentru a oferi numeroase aplicații practice pentru a produce lactate cu procesare minimă, dar cu performanțe îmbunătățite. Însă, care este efectul acestei tehnologii asupra componentelor laptelui? Această întrebare a fost abordată în lucrarea cu titlul ”High-Pressure Processing as Novel Technology in Dairy Industry”, semnată de Marika Liepa, Jelena Zagorska, Ruta Galoburda, de la Latvia University of Agriculture.

 

De la tradiție, la inovație

 

În prezent, laptele și produsele lactate sunt tratate la temperaturi ridicate (70-145 C), pentru a asigura siguranța produsului. Căldura este de departe cea mai răspândită tehnologie folosită pentru a inactiva microbii în alimente. Tratamentele tradiționale pentru produsele lactate includ diferite regimuri de temperatură. Tratamentul cel mai comun al laptelui este pasteurizarea, care permite reducerea numărului de microorganisme în produs și asigurară durata de depozitare de aproximativ 7-20 de zile. Temperaturile mai ridicate ale tratamentului termic asigură calitatea produsului pentru o perioadă mai lungă de timp, ceea ce este foarte important pentru companiile de prelucrare și distribuție a alimentelor.

 

Durata de păstrare îndelungată a laptelui este adesea realizată prin procesarea la temperaturi înalte (UHT), timp de câteva secunde, la sau peste 135 C. Totuși, tratarea la 120 C, până la 30 de minute, este încă practicată în industria produselor lactate (Fitria și colab., 2015). Însă, prelucrarea la temperaturi înalte scade calitatea nutrițională a alimentelor, deoarece mulți nutrienți sunt labili la căldură. Pentru a depăși această problemă, s-au dezvoltat mai multe tehnici de prelucrare non-termică sau prelucrare la rece, inclusiv tehnologia de presiune hidrostatică ridicată.

 

Prelucrarea la mare presiune, care combină presiunea ridicată (până la 1000 MPa) și, uneori încălzirea (peste 60 C), a fost considerată egală cu sterilizarea, ceea ce prelungește durata de depozitare a produselor alimentare datorită capacității sale de a inactiva sporii bacterieni la căldură redusă, rezultând proprietăți ale alimentelor mai bune, decât procesarea termică convențională (Heinz & Buckow, 2009; Fitria și colab., 2015).

 

Încă din 1899!

 

Utilizarea metodelor non-termice pentru conservarea alimentelor se datorează cerințelor consumatorilor pentru produse cu grad microbiologic de siguranță, fără modificări ale calității senzoriale și nutriționale a produsului. HHP a apărut ca o alternativă la metodele tradiționale de procesare termică a alimentelor (MuñozCuevas et al., 2013). HHP poate fi utilizat pentru a procesa, atât alimentele lichide, cât și cele solide (care conțin apă), și adaugă avantaje, cum ar fi: ucide bacteriile din alimentele brute, prelungește durata de depozitare, mărește alimentele proaspete și gratuite, manipulează textura și îmbunătățește atributele dorite, cum ar fi digestibilitatea (Chawla, Patil, & Singh, 2011).

 

Unul dintre primele rapoarte stiintifice despre aplicatiile de înaltă presiune pentru alimente a fost scris de Hite, încă din 1899, care s-a referit la extinderea duratei de viata a laptelui si efectul HP asupra microorganismelor, prin supunerea laptelui la o presiune de 650 MPa (Chawla, Patil & Singh, 2011). De atunci, aplicarea tratamentului cu HP a fost extinsă la alte produse alimentare, cum ar fi carnea crudă și gătită, pește și crustacee, produse din fructe și legume, brânzeturi, salate, cereale și produse din cereale și lichide, inclusiv sucuri, sosuri și supe. Iar gama de produse avute în vedere pentru tratamentul de înaltă presiune continuă să crească.

 

În prezent, există 167 de instalații industriale de acest tip, cu volume de la 55 la 420 de litri, iar volumul total anual de producție a crescut de la 200 000 t, în 2009 (Heinz & Buckow, 2009), la 350 000 t, în 2012 (Bello et al., 2014). Bello și colab. (2014) a raportat că produsele vegetale HP prelucrate reprezintă 28%, produsele din carne-26%, fructele de mare și peștele-15%, sucurile și băuturile-14%, alte produse-17%.

 

Dar studiile privind efectul tratării HP privind calitatea produselor lactate sunt încă limitate (Devi et al., 2013). Este cunoscut faptul că HHP poate conduce la modificări în structura componentelor din lapte, în special în proteine, care pot oferi posibilități interesante pentru dezvoltarea ingredientelor nutriționale și funcționale de înaltă valoare (Beresford & Lane, 2009). Dezvoltarea ingredientelor alimentare cu proprietăți funcționale noi oferă industriei lactatelor posibilitatea de a revitaliza piețele existente și de a dezvolta noi produse.

 

Impactul tratamentului de înaltă presiune asupra componentelor afectează multe componente ale laptelui, cum ar fi proteinele și fracțiunea de grăsime. Dimpotrivă, compușii mici, cum ar fi vitaminele, aminoacizii, zaharurile simple și compușii aromatizanți, rămân neafectați de tratamentul HHP (Chawla, Patil, & Singh, 2011). Dar, să vedem pe scurt principalele modificări.

 

Efectul asupra proteinelor de cazeină și zer

 

Un număr mare de factori, de exemplu, temperatura, timpul, concentrația micelilor, pH-ul, aditivii și pre-tratarea micelilor de cazeină, afectează distrugerea micelurilor de cazeină și reformarea particulelor de cazeină, sub presiune. HP produce dezintegrarea micelurilor de cazeină în particule cu diametru mai mic, cu o scădere a turbidității și o ușoară creștere a vâscozității laptelui. Solubilizarea fosfatului de calciu coloidal conduce la întreruperea micelilor de cazeină, cu creșterea presiunii și a timpului (Huppertz et al., 2016). În lapte, întreruperea micelului este completă la 400 MPa. La 250 și 300 MPa apare reformarea particulelor de cazeină din micelii distruși, dar acest proces nu apare la presiuni mai mici sau mai mari (Harte et al., 2013). Cazurile la cazeină scad, odată cu creșterea temperaturii (Gebhardt, Doster, & Kulozik, 2015; Orlien, Boserup, & Olsen, 2010).

 

Adăugarea proteinei din zer la izolarea cazeinei a protejat miceliile de perturbări induse de presiune înaltă (Chawla, Patil, & Singh, 2011). În timpul tratamentului sub presiune, proteinele din zer sunt denaturate în condiții în care interacțiunile hidrofobe sunt reduse, iar solubilitatea fosfatului de calciu este crescută, astfel încât, mai mult fosfat de calciu este mutat în faza serică (Datta & Deeth, 1999; Anema, 2008; Baier, Schmitt, Și Knorr, 2015). Un tratament de presiune de 500 Mpa, la 25 C, denaturează lactoglobulinele (Chicón et al., 2016). Denaturarea imunoglobulinelor și a lactalbuminilor apare numai la cea mai mare presiune, în special la temperaturi mai mari de 50 C, ceea ce dă o idee de conservare a imunoglobulinelor colostru, care, altfel, se deteriorează în timpul tratamentului termic (Chawla, Patil, & Singh, 2011).

 

Efectul asupra lipidelor

 

În timpul procesării laptelui, membrana globulelor de grăsime din lapte (MFG),  este modificată, ceea ce face posibilă acțiunea lipazei la trigliceride și creșterea nivelurilor de acizi grași liberi (FFA), în lapte. Acest proces (lipoliza), este un bun indice asupra deteriorării membranei MFG. Când laptele brut a fost presurizat la 200 Mpa, la 4 C, timp de 10 sau 20 de minute, FFA cu catenă scurtă nu s-a schimbat, în timp ce tratamentul aplicat timp de 30 min. a crescut ușor conținutul de FFA (Kim și colab., 2008). Studiile efectuate de Gervilla, Ferragut & Guamis (2011), asupra conținutului de acizi grași liberi (FFA), în laptele de oaie, au arătat că tratamentele HP între 100 și 500 Mpa, la 4, 25 și 50 C, nu cresc conținutul de FFA. Chiar și unele tratamente efectuate la 50 C, au arătat un conținut mai scăzut de FFA, decât laptele crud. Diferența dintre rezultatele celor două studii ar putea fi explicată prin diferența dintre nivelul de presiune aplicat.

 

Efectul asupra lactozei

 

Lactoza din lapte și produsele lactate poate fi izomerizată în lactuloză prin încălzire și, apoi, se degradează, pentru a forma acizi și alte zaharuri. Nu se observă nicio schimbare a acestor compuși, după presurizare (100-400 MPa timp de 10-60 de minute la 25 C), ceea ce sugerează că nu apare nici o reacție Maillard sau izomerizarea lactozei în lapte, în timpul tratamentului sub presiune (López-Fandiño, 2016, Chawla, Patil, Și Singh, 2011).

 

Efectul asupra mineralelor

 

HP nu afectează mineralele ca atare, dar poate afecta matricea alimentară, ceea ce are ca rezultat o biodisponibilitate îmbunătățită și beneficii pentru sănătate (Barba et al., 2015). Tratamentul HP crește nivelul de calciu ionizat din lapte, precum și nivelul calciului total, în faza serică a laptelui. Modificările HP determinate în balanța minerală a laptelui determină o creștere a pH-ului laptelui, cu aproximativ 0,1 unități. Deplasările în săruri și creșterea pH-ului laptelui sunt reversibile rapid,  după tratamentul HP, în special când laptele este depozitat la o temperatură mai mare de 10 C (Huppertz, Kelly, & Fox, 2012). O concentrație crescătoare de Ca, P și Mg în ser, la presiunea crescătoare de până la 400 Mpa, a fost de asemenea raportată (López-Fandiño, 2016; Barba și colab., 2015), pentru laptele de bovine, caprine și ovine, imediat după tratamentul cu HP.

 

Efectul asupra vitaminelor

 

Studiile efectuate de Sierra et al. (2010), nu a găsit nicio pierdere a vitaminelor din grupul B, în laptele tratat sub presiune. Tratamentul laptelui la 400 MPa (2,5 MPa/sec. timp de 30 de minute la 25 C), are ca rezultat pierderea nesemnificativă a vitaminelor B1 și B6. Cu toate acestea, orice informație privind comportamentul anumitor vitamine în timpul depozitării laptelui sub presiune este încă absentă.

 

Efectul asupra enzimelor

 

Enzimele de lapte variază în funcție de sensibilitatea lor la presiunea ridicată. Lipaza, xantin oxidaza și lactoperoxidaza, sunt rezistente la presiuni de până la 400 MPa (Naik et al., 2013). Fosfhexoizomeraza, y-glutamil transferaza și fosfataza alcalină (ALP), în lapte, sunt parțial inactive, la presiuni care depășesc 350, respectiv 400 Mpa. Ele sunt complet inactive la presiuni de 550, 630 și, respectiv, 800 MPa (Sakharam, Prajapati, & Jana, 2011). Nu s-a observat inactivarea fosfatazei alcaline (ALP), în lapte, după tratare, până la 400 MPa timp de 60 de minute. Inactivarea completă a ALP a fost observată numai după tratamentul laptelui la 800 Mpa, timp de 8 minute (Naik et al., 2013).

 

Concluzii

 

Prelucrarea la înaltă presiune este în prezent de mare interes și oferă perspectivă în cercetarea și industria alimentară, ca o alternativă posibilă la procesarea termică. Literatura de specialitate a relevat că prelucrarea la presiunii hidrostatice mari, poate fi utilizată în industria produselor lactate, pentru a crește siguranța microbiologică, precum și pentru a modifica proprietățile funcționale ale alimentelor. Cu toate acestea, poate afecta o gamă largă de constituenți din lapte și produse lactate:

 

-creșterea nivelului de acizi grași liberi,

-diminuarea dimensiunii micelui de cazeină,

-denaturarea proteinelor din zer, în lapte.

 

Pentru o mai bună înțelegere și aplicare a procesării HP în sectorul produselor lactate, ar trebui să se facă cercetări, pentru a oferi industriei aplicații practice și pentru a produce lactate minim procesate.

IFFA 2019: Optimizarea producției cu ajutorul sistemelor digitale
Autor: meatmilk  /   joi, 7 februarie 2019

(Comunicat) Optimizarea proceselor de producție se bazează din ce în ce mai mult pe digitalizare și rețele interconectate. Obiectivul este de a spori securitatea producției și de a optimiza utilizarea mașinilor, de a lucra în moduri mai eficiente din punct de vedere energetic și de a putea reacționa mai flexibil la schimbările de pe...

Spre o nouă eră a lactatelor
Autor: Cristina Gavrilut  /   joi, 24 ianuarie 2019

Atitudinile consumatorilor față de produsele lactate se schimbă în întreaga lume. Odată anunțat doar ca parte a unei diete echilibrate, utilizarea laptelui în unele categorii a fost în declin, în ultimele două decenii, în special în piețele în care s-au adus cele mai importante acuze, în cea mai mare parte a lor, nefondate:...