Analýza fortifikovaných čerstvých sýrů pomocí HPLC

Bc. Zuzana Beránková

Master's thesis

HPLC analysis of fortified fresh cheeses

Abstract:

Mléčné výrobky jsou základní potravinou pro miliardy lidí na celém světě. Sýry jsou kvalitním zdrojem bílkovin, tuků a minerálních látek a jejich roční spotřeba je přes 20 milionů tun. Globální poptávka po sýrech navíc stále roste. Mezi oblíbené kategorie sýrů řadíme čerstvé sýry, které se vyznačují jemnou chutí, měkkou konzistencí, nižším obsahem sušiny a zároveň vyšším obsahem mléčného cukru – laktózy. Spolu s rostoucí poptávkou po mléčných výrobcích přibývá lidí, kteří vyhledávají bezlaktózové varianty těchto výrobků. Důvodem je především nestravitelnost laktózy označovaná jako laktázová intolerance, která je v neevropské dospělé populaci velmi rozšířená. Výskyt lidí s laktózovou intolerancí se v různých částech světa liší, globální průměr je ale více než 70 %. Důležitou složkou sýrů je mléčný tuk, který je tvořen převážně z nasycených mastných kyselin (MK). Ty ovšem přispívají ke zvýšenému riziku vzniku kardiovaskulárních onemocnění. Trendem posledních let je proto snaha zlepšit nutriční hodnotu těchto oblíbených potravin a předcházet tak rozvoji civilizačních onemocnění. Fortifikace je definována jako řízené zvyšování obsahu živin v potravinách které zlepšuje jejich výživovou hodnotu. u sýrů se fortifikace zaměřuje především na nahrazení mléčného tuku oleji s vhodnějším složením mastných kyselin. Mezi nejvhodnější rostlinné oleje z nutričního i senzorického pohledu řadíme arašídový, řepkový a sezamový. V čerstvých sýrech je přirozeně vyšší obsah laktózy než v sýrech zrajících, kde dochází k jejímu štěpení bakteriemi mléčného kvašení během procesu zrání. Pro rozštěpení laktózy na glukózu a galaktózu v bezlaktózových výrobcích je při výrobě přidáván enzym laktáza. Teoretická část této diplomové práce se zabývá charakteristikou mléka, sýrů, technologií výroby čerstvých sýrů a metodami analýzy cukrů a organických kyselin. Cílem práce bylo analyzovat cukry a organické kyseliny v čerstvých fortifikovaných sýrech v laktózové a bezlaktózové verzi pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) a sledování změn koncentrace laktózy po přidání enzymu laktázy. Pro samotnou analýzu byla využita metoda HPLC s refraktometrickým detektorem pro analýzu cukrů a detektor diodového pole pro analýzu organických kyselin. V praktické části bylo vyrobeno a analyzováno 13 sýrů v laktózové a 16 sýrů v bezlaktózové verzi, které byly připraveny přidáním 1 g enzymu laktázy na 1 litr mléka. Část těchto sýrů byla při výrobě fortifikována přídavkem rostlinných olejů o vhodném poměru MK, případně přídavkem mandlové moučky a proteinu. Pro vyhodnocení byly mezi sebou porovnávány sýry v laktózové a bezlaktózové verzi. Kromě koncentrace cukrů byly analyzovány i obsahy organických kyselin, a to kyseliny mléčné a octové. Z výsledků vyplývá, že přidání enzymu laktázy v daném množství efektivně vede ke snížení obsahu laktózy. Nárůst glukózy a galaktózy odpovídal trendem poklesu koncentrace laktózy. v případě organických kyselin byla nejvyšší koncentrace kyseliny mléčné, která vzniká při mléčném kvašení. v případě organických kyselin nebyla pozorována statisticky významná závislost na fortifikaci. Výsledky byly porovnány s dostupnou literaturou.

Abstract:

Dairy products are a staple food for billions of people around the world. Cheese is a high quality source of protein, fat and minerals, and over 20 million tonnes are consumed annually. Moreover, global demand for cheese continues to grow. One of the most popular categories of cheese is fresh cheese, which is characterised by its mild taste, soft texture, lower dry matter content and higher lactose content. Along with the growing demand for dairy products, more and more people are seeking lactose-free variants of these products, mainly due to the indigestibility of lactose, known as lactase intolerance, which is widespread in the non-European adult population. The prevalence of people with lactose intolerance varies in different parts of the world, but the global average is more than 70%. An important component of cheese is milk fat, which is mainly made up of saturated fatty acids (FAs). However, these contribute to an increased risk of cardiovascular disease. The trend in recent years has therefore been to improve the nutritional value of these popular foods in order to prevent the development of civilisation diseases. Fortification is defined as the controlled increase in the nutrient content of foods that improves their nutritional value. For cheese, fortification focuses primarily on replacing milk fat with oils with a more appropriate fatty acid composition. The most suitable vegetable oils from a nutritional and sensory point of view are peanut, rapeseed and sesame. Fresh cheeses naturally contain a higher lactose content than ripened cheeses, which are broken down by lactic acid bacteria during the ripening process. The lactase enzyme is added during production to break down lactose into glucose and galactose in lactose-free products. The theoretical part of this thesis deals with the characteristics of milk, cheese, technology of fresh cheese production and methods of analysis of sugars and organic acids. The aim of the thesis was to analyse sugars and organic acids in fresh fortified cheeses in lactose and lactose-free versions using high performance liquid chromatography (HPLC) and to monitor changes in lactose concentration after the addition of lactase enzyme. For the analysis itself, an HPLC method with a refractometric detector was used for the analysis of sugars and a diode array detector for the analysis of organic acids. In the practical part, 14 lactose and 15 lactose-free cheeses were produced and analyzed by adding 1 g of lactase enzyme per 1 liter of milk. Some of these cheeses were fortified during production by the addition of vegetable oils at the appropriate MK ratio, or by the addition of almond meal and protein. Lactose and lactose-free versions of the cheese were compared with each other for evaluation. In addition to the concentration of sugars, the organic acid contents, namely lactic and acetic acid, were analysed. The results show that the addition of lactase enzyme in a given amount effectively leads to a reduction in lactose content. The increase in glucose and galactose corresponded to the trend of decrease in lactose concentration. In the case of organic acids, the highest concentration was lactic acid, which is formed during lactic acid fermentation. In the case of organic acids, no statistically significant dependence on fortification was observed. The results were compared with the available literature.

Keywords

fortifikované sýry, čerstvé sýry, HPLC, mléčný cukr, organické kyseliny

Keywords

fortified cheeses, HPLC, milk sugars, organic acids

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 20. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Veronika Legarová, Ph.D.
• Reader: Luboš Paznocht, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products