Naukowcy z UWM tworzą produkty mleczarskie „szyte na miarę"

Wydział Nauki o Żywności Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie może poszczycić się mianem lidera w prowadzeniu badań naukowych dla wielu branż przemysłu spożywczego, w szczególności mleczarskiego.

— Nasze badania mocno wpisują się zarówno w krajowe, jak i regionalne inteligentne specjalizacje, związane m.in. z przetwórstwem spożywczym. Wynika to przede wszystkim z potrzeb przemysłu i rozwiązywania konkretnych problemów technologicznych. W Katedrze Mleczarstwa i Zarządzania Jakością skupiamy się na produkcji wyrobów mleczarskich, dbamy o to, aby żywność była wysokiej jakości, miała tzw. czystą etykietę, była niskoprzetworzona i pozyskiwana z naszego regionu — wyjaśnia dr hab. inż. Justyna Żulewska, prof. UWM, dziekan Wydziału Nauki o Żywności UWM oraz kierownik katedry. Naukowczyni przypomina też, że wydział współpracuje zarówno z dużymi przetwórcami żywności, jak i małymi producentami.

— Promujemy także żywność regionalną poprzez organizację Festiwalu Serów i Twarogów Polskiego Mleczarstwa i mamy czym się chwalić — dodaje.

Trend na produkty wysokobiałkowe a stabilność mleka
Dziekan WNoŻ podkreśla, że badania podstawowe są bardzo istotne, ale te ukierunkowane na rozwiązywanie konkretnych problemów aplikacyjnych, także bardzo ją cieszą. Jednym z nich jest m.in. problem związany z określeniem stabilności surowca w zależności od różnych czynników. Rozwiązanie tego problemu było istotne ze względu na nowy trend wysokobiałkowy w przemyśle mleczarskim. Po jogurty, ale także inne produkty oznakowane na opakowaniu „high protein/wysoka zawartość białka”, sięgają coraz częściej osoby dbające o dietę i aktywny styl życia. Produkty wzbogacone w białko dają dłuższe uczucie sytości oraz wspierają regenerację mięśni. Zatem jak rozumieć stabilność mleka? Wyjaśnia to dr inż. Maria Czerniewicz, adiunkt dydaktyczny w Katedrze Mleczarstwa i Zarządzania Jakością.

— Jest to oporność mleka na ogrzewanie i zachowanie właściwości koloidalnych, czyli pozwalających na to, żeby mleko pozostało płynne nawet, gdy jest pod wpływem działania bardzo wysokich temperatur. Od strony technologicznej nie ma problemu, aby podwyższyć koncentrację białka w mleku, np. poprzez aplikację dodatków sproszkowanych czy zagęszczanie metodami membranowymi lub wyparnymi. Problemem jest to, na ile zmodyfikujemy fazę koloidalną i roztwór rzeczywisty mleka i czy zachowamy tę stabilność — mówi naukowczyni.

Dr inż. Maria Czerniewicz podkreśla, że zmiana proporcji pomiędzy kazeiną i białkami serwatkowymi na korzyść tych drugich (które są bardzo cenne pod względem żywieniowym, gdyż mają bogaty profil aminokwasów egzogennych, lepszy niż dawne białko wzorcowe, czyli białko jaja kurzego, nie jest proste, gdyż białka te cechuje bardzo niska termostabilność.

— One bardzo szybko ulegają denaturacji i w związku z tym dochodzi do obniżenia stabilności cieplnej. Możemy to jednak modyfikować poprzez dobór odpowiednich preparatów białkowych czy też odpowiednią sekwencję technik membranowych — zaznacza.

Dwa zgłoszenia patentowe
Prof. Justyna Żulewska zwraca uwagę na to, że powstające produkty mleczarskie są „szyte na miarę” i skierowane do indywidualnych klientów.

— Spora część naszych badań poświęcona jest frakcjonowaniu składników znajdujących się np. w mleku, maślance czy serwatce. W wyniku frakcjonowania uzyskujemy produkt o lepszych właściwościach i odpowiedniej stabilności. W zeszłym roku zgłosiliśmy dwa patenty na preparaty, które powstały w wyniku prowadzonych przez nas badań, w kierunku poprawy wartości prozdrowotnych i funkcjonalnych produktów mleczarskich. Jeden z nich zawiera białka kazeinowe mleka oraz białka permeatu maślanki, natomiast drugi jest kompozycją białek serum mleka oraz protein zawartych w retentacie maślanki. W obu preparatach została zachowana natywna proporcja białek kazeinowych i serwatkowych jak w mleku — zaznacza dziekan.

Czysta etykieta
Zdrowie konsumenta to obecnie priorytet i główny kierunek w przemyśle spożywczym. Wpisuje się w to zarówno żywność niskoprzetworzona, jak i ta z tzw. czystą etykietą.

— Poprzez procesy membranowe mamy możliwość limitowania listy składników. Możemy nie tylko modyfikować białka, ale także separować cenne składniki, np. laktoferynę, lub usuwać niepożądane składniki dla określonej grupy konsumentów, np. laktozę — dodaje dr inż. Maria Baranowska, asystent w Katedrze Mleczarstwa i Zarządzania Jakością, zaznaczając, że procesy membranowe oparte są wyłącznie na fizycznym rozdziale składników, nie stosuje się dodatków chemicznych, co jest bardzo neutralne dla środowiska i wpisuje się w kolejny nurt – zrównoważone przetwórstwo żywności. — Żywność możemy fortyfikować różnymi składnikami, np. laktoferyną, wielofunkcyjnym białkiem z grupy transferyn, które jest bardzo cennym składnikiem mleka i ma właściwości prozdrowotne. Mamy też całą gamę różnych białek serwatkowych bogatych w aminokwasy, które możemy pojedynczo separować. Możemy też pozbyć się tych składników, które są prekursorami alergenów.

Pod tym kątem naukowcy z katedry także prowadzili badania. Mleko poddawali mikrofiltracji, aby pozbyć się części beta-kazeiny i uzyskać nowy surowiec do produkcji.

— Obecność beta-kazeiny często opóźnia proces dojrzewania serów. Dodatkowo może wywoływać alergie i jest odpowiedzialna za tworzenie tzw. gorzkich peptydów w trakcie dojrzewania, które są odpowiedzialne za gorzki smak serów. Pokusiliśmy się też o badania, w których zwiększaliśmy zawartość beta-kazeiny i rzeczywiście te produkty odznaczały się gorszymi cechami sensorycznymi. Więc skoro mamy możliwości techniczne modyfikacji składu mleka serowarskiego, to dlaczego z tego nie korzystać? — pyta retorycznie prof. Justyna Żulewska.

Tłuszcz mleczny nie taki straszny
Tłuszcz mleczny dla większości konsumentów to nadal kontrowersyjny temat, ponieważ bardzo długo panowało przekonanie, że zawiera głównie nasycone kwasy tłuszczowe i cholesterol, których spożywanie może prowadzić do problemów zdrowotnych.

— Nie ma na to dowodów i nigdy nie zostało to potwierdzone. Rzeczywiście w tłuszczu mlekowym mamy kwasy nasycone, ale mamy również kwasy nienasycone, których proporcja omega 3 do omega 6 jest bardzo korzystna dla organizmu. Nie ma w przyrodzie innego tłuszczu, który by to zapewniał. Cechuje się też unikatowym i najbardziej złożonym składem chemicznym wśród tłuszczów – zawiera ok. 400 różnych kwasów tłuszczowych, w tym kwas masłowy, który występuje tylko w nim. Otoczka kuleczki tłuszczowej zawiera wyjątkowe białka oraz fosfolipidy, które korzystnie wpływają na funkcjonowanie ludzkiego organizmu — mówi dr inż. Maria Baranowska.

Wsłuchując się w głosy konsumentów i producentów serów, w katedrze prowadzone były badania nad serami o obniżonej zawartości tłuszczu.

— Jest na rynku grupa konsumentów zainteresowana produktami, które miałyby niższą wartość energetyczną, ale cechy sensoryczne nadal te same. Jest to wyzwanie, z którym także staramy się zmierzyć — podkreśla prof. Justyna Żulewska.

— Prowadzimy również badania nad dopracowaniem produktów wysokotłuszczowych do smarowania, w których obniżamy zawartość tłuszczu mlekowego do ok. 35–40 proc. w porównaniu do produktów takich jak masło, które ma 82 proc., a jednocześnie zwiększamy w nich udział białka. Możemy również profilować skład białka w tych produktach, dodając białka serwatkowe, kazeinowe czy pozyskane z maślanki. Zatem produkt ten będzie zawierał naturalny tłuszcz mleczny, który ma określone właściwości prozdrowotne oraz najcenniejsze składniki występujące w mleku, czyli białka mleka. Produkty te możemy również rozwinąć w kierunku smakowym. Popularnością zaczynają cieszyć się też produkty hybrydowe, czyli łączące tłuszcz zwierzęcy z tłuszczem roślinnym — dodaje dr inż. Maria Baranowska.

Mleko to więcej niż suma jego składników
Naukowczynie podkreślają, że mleko to coś więcej niż suma jego składników.

— Frakcjonowanie mleka daje nam naprawdę ogromne możliwości kreowania nowych produktów spożywczych. Oczywiście tu także musimy określić, czy te produkty są bezpieczne — mówi dziekan.

Kwestiami związanymi z bezpieczeństwem produktów spożywczych w Katedrze Mleczarstwa i Zarządzania Jakością UWM zajmuje się dr inż. Adriana Łobacz. Bada ona obecność bakterii chorobotwórczych, które są bezpośrednim zagrożeniem dla konsumentów. Przygląda się też obecności mikroflory, która odpowiedzialna jest za trwałość produktów lub jej brak.

— W celu zapewnienia zarówno trwałości jak i bezpieczeństwa produktów mleczarskich wykorzystywane są stosunkowo od niedawna modele matematyczne. Pierwsza grupa modeli ukierunkowana jest stricte na bakterie chorobotwórcze, druga – na ocenę bezpiecznego okresu przydatności do spożycia poprzez szacowanie rozwoju mikroflory odpowiedzialnej za psucie konkretnego produktu spożywczego i w konkretnych warunkach — mówi dr Adriana Łobacz.

Badaczka zaznacza, że obecność mikroflory powoduje, że w produkcie zachodzą zmiany, a obowiązkiem producenta jest zapewnienie, że produkt zarówno w pierwszym, jak i ostatnim dniu przydatność do spożycia, będzie bezpieczny i akceptowalny sensorycznie przez konsumenta.

Żywność wysokiej jakości a nowoczesne i funkcjonalne opakowania
Niezwykle istotne i wpływające na jakość produktu są warunki, w których pakowana jest żywność, a także materiały do tego wykorzystywane. I w tym kierunku Katedra Mleczarstwa i Zarządzania Jakością także prowadzi badania.

— Wysokiej jakości surowiec to jedna kwestia, druga to odpowiedni proces przetwórstwa, a trzecia – bezpieczne przechowywanie. Żeby spełnić trzeci warunek, należy zapewnić odpowiedni system pakowania, na który składa się zarówno materiał opakowaniowy, jak i to, w jaki sposób ten produkt został zapakowany. Istotne jest m.in. zachowanie sterylnych warunków czy odpowiednia higiena, które wpływają na jakość produktu końcowego. Ale prowadzimy też badania dążące do tego, aby na rynku znalazły się produkty w innowacyjnych opakowaniach, które przyczyniają się do mniejszego marnotrawstwa okołoprodukcyjnego czy obniżenia liczby stosowanych materiałów opakowaniowych. Można tu wykorzystać takie rozwiązania jak recykling, opakowania biodegradowalne czy kompostowalne — akcentuje prof. Żulewska.

Dla konsumentów opakowania to przede wszystkim treść informacyjna, dla producentów żywności z kolei rola funkcjonalna dla danego produktu. Jak wyglądają – każdy widzi, ale nie każdy zdaje sobie sprawę, że opakowania dopuszczone do stosowania w żywności mogą nie nadawać się do konkretnych produktów.

— W niektórych przypadkach może dochodzić do migracji składników z opakowania i interakcji między produktem a opakowaniem. I to musimy weryfikować. Wiele produktów pakowanych jest w modyfikowanej atmosferze i dla każdego musimy indywidualnie dobrać skład atmosfery w opakowaniu, który będzie gwarantował odpowiednio długi termin przydatności do spożycia. Tego typu badania prowadziliśmy na różnych serach długodojrzewających. Do każdego musieliśmy zastosować inne materiały opakowaniowe i inną w nich atmosferę, bo wykazywały się np. różną absorpcją węgla — wyjaśniają dr inż. Maria Czerniewicz i prof. Justyna Żulewska.

Z roku na rok zwiększa się świadomość konsumentów dotycząca wpływu diety na stan zdrowia oraz funkcjonowanie organizmu. Naprzeciw ich oczekiwaniom wychodzą przedsiębiorcy, którzy aby otrzymać produkt wysokiej jakości, muszą współpracować z naukowcami.

— Naszą rolą, jako naukowców, ale przede wszystkim technologów żywności, jest kreowanie produktów o wysokiej jakości, odpowiadających na potrzeby społeczeństwa. Skupiliśmy się na mleku, ale Wydział Nauki o Żywności to nie tylko mleko. Inne działania również wpisują się w ideę inteligentnych specjalizacji. Koledzy i koleżanki z katedry Żywienia Człowieka prowadzą np. badania w kierunku uświadamiania konsumentów, co do wpływu poszczególnych składników na funkcjonowanie organizmu, bo to też jest bardzo istotne — podsumowuje dziekan.

Warto jeszcze dodać, że na Wydziale Nauki o Żywności realizowany jest projekt badawczy SUP-RIM, czyli „Sieć badawcza uczelni przyrodniczych na rzecz rozwoju polskiego sektora mleczarskiego”. Artykuł na ten temat można znaleźć w grudniowym wydaniu „Wiadomości Uniwersyteckich” z 2024 r.

źródło: UWM / Sylwia Zadworna