Vybrané vlastnosti modelových systémů mléka obsahujících ternární směsi fosforečnanových a citronanových solí

Ing. Richardos-Nikolaos Salek

Doctoral thesis

Selected properties of dairy model systems containing ternary mixtures of phosphate and citrate salts

Abstract:

The main aim of the current thesis was to evaluate the combined effect of the composition of ternary mixtures of emulsifying salts [consisting of disodium hydrogen phosphate (Na2HPO4; DSP), tetrasodium diphosphate (Na4P2O7; TSPP), sodium salt of polyphosphate with a mean length n=20 (P20) and trisodium citrate (C2H5Na3O7; TSC)] on selected functional properties (textural and rheological) of model processed cheese samples manufactured from different cheese matrices and with different degrees of maturity during storage. The above-mentioned emulsifying salts were applied into four types of ternary mixtures (DSP:TSC:P20, DSP:TSPP:TSC, TSC:TSPP:P20 and DSP:TSPP:P20). The total concentration of the ternary mixtures was 3 % (w/w) of the total weight of the melt. Moreover, the selected cheese matrices (applied as the basic raw material) with/without different degrees of maturity were: Edam (7 weeks of ripening at 10 +- 2 °C), Swiss-type (4, 8, 12, 15 weeks ripening of at 10 +- 2 °C), Mozzarella-type (0, 2, 4 weeks of storage at 6 +- 2 °C) cheeses, respectively. Furthermore, the production of the samples was designed to achieve final products with 40 % (w/w) dry matter content and 50 % (w/w) fat in dry matter content (in cases of Edam, Swiss-type cheeses, respectively). In case of Mozzarella cheese, the production of the samples was designed to achieve end-products with 35 % (w/w) dry matter content and 50 % (w/w) fat in dry matter contnet. Moreover, a secondary objective of the study was the evaluation of the casein micelles dispersion in model milk samples, composed of skimmed milk powder and teranry mixtures of phosphate and citrates salts. The study was subdivided into four experimental stages. During the firstexperimental stage, model milk samples (consisting skimmed milk powder and ternarymixtures of phosphate/citrate emulsifying salts) were developed and their optical density was evaluated. Furthermore, during the second stage, model processed cheese samples were manufactured from Edam cheese with adjusted (target values within the interval of 5.60 - 5.80) and non-adjusted pH values. The developer samples were evaluated in terms of texture profile analysis (hardness, relative adhesiveness, cohesiveness) during a 30-day storage period. Each combination of ternary mixtures resulted in 26 variants in straggered proportions in steps of 20 % and with some selected 50:50 ratios (26 variants × 4 types of ternary mixtures of emulsifying salts × 2 batches = 208 lots). In addition, during the third stage, Swiss-type cheese was applied for the production of the samples. From the results obtained from the second stage, 12 reciprocal percentage ratios of ternary mixtures were selected (12 ratios × 4 types of ternary mixtures emuslifying salts × 2 batches = 96 lots). The pH of the samples was adjusted (target values within the interval of 5.60 - 5.80) and the samples were evaluated (textural and rheological analyses) during a 60-day storage period. Moreover, during the fourth experimental stage, model processed cheese samples from Mozzarella-type cheese were manufactured and analysed in simiral way as the samples manufactured from Swiss-type cheese. Finally, for all the processed cheese samples basic chemical analysis (dry matter content and pH value determination), texture profile analysis and rheological measurments (except samples made from Edam cheese) were performed (after 2, 9, 30 days after the production day - Edam cheese; after 2, 9, 30, 60 days after the production day - Swiss-type, Mozzarella-type cheeses, respectively).

Abstract:

Hlavním cílem této dizertační práce bylo vyhodnotit kombinovaný účinek ternárních směsí tavicích solí [skládajících se z hydrogenfosforečnanu disodného (Na2HPO4; DSP), pyrofosforečnanu sodného (Na4P2O7; TSPP), sodných polyfosforečnanů s délkou řetězce n=20 (P20) a citronanu trisodného (C2H5Na3O7; TSC)] na vybrané funkční vlastnosti (texturní a reologické) modelových vzorků tavených sýrů, které byly vyrobeny z odlišných druhů matric v různém stupni zralosti. Výše zmíněné tavicí soli byly aplikovány ve specifických ternárních směsích (DSP:TSC:P20, DSP:TSPP:TSC, TSC:TSPP:P20 a DSP:TSPP:P20). Konečná koncentrace ternárních směsí byla 3 % (w/w) z celkové hmotnosti tavené hmoty. Vybrané sýrové matrice, nezralé nebo v určitém stupni zralosti, byly: Eidamská cihla (zralost 7 týdnů při 10 +- 2 °C), sýr švýcarského typu (po 4, 8, 12, 16 týdnech zrání při 10 +- 2 °C), Mozzarella (0, 2, 4 týdnů skladování při 6 +- 2 °C). Postup výroby byl navržen tak, aby konečné modelové vzorky vykazovaly 40 % (w/w) sušiny a 50 % (w/w) tuku v sušině (v případě vzroků sýru Edam a sýru švýcarského typu). V případě sýru Mozzarella byla sušina výrobku nastavena na 35 % (w/w) a obsah tuku v sušině na 50 % (w/w). Dalším předmětem zkoumání bylo vyhodnocení stupně disperze kaseinových micel v modelových vzorcích mléka, které byly tvořeny sušeným odstředěným mlékem a ternárními směsmi fosforečnanových a citronanových solí. Experimentální část práce byla rozdělena do čtyř fází. Během první fáze byly připraveny modelové vzorky mléka (sušené odstředěné mléko, ternární směsi fosforečnanů a citrátových solí), u kterých byla vyhodnocena optická hustota. V druhé fázi byly vyrobeny modelové vzorky tavených sýrů z Eidamské cihly s úpravou pH (cílová hodnota 5,60-5,80) a bez úpravy, které byly následně vyhodnoceny texturní profilovou analýzou (tvrdost, relativní lepivost, kohezivnost) během třicetidenní skladovací doby. Každá kombinace ternárních směsí vytvořila 26 variant v rámci různých procentuálních zastoupení (26 variant × 4 typy ternárních směsí tavicích solí × 2 výroby = 208 vzorků). Během třetí fáze experimentu, byl jako matrice pro výrobu modelových vzorků využit sýr švýcarského typu. Z výsledků získaných z třetí fáze experimentální části bylo vybráno dvanáct poměrů ternárních směsí (12 poměrů × 4 typy ternárních směsí tavicích solí × 2 výroby = 96 vzorků). Hodnota pH vzorků byla upravena na cílovou hodnotu 5,60 - 5,80 a vzorky byly vyhodnoceny (texturní a reologická analýza) během 60 denní doby skladování. Během čtvrté fáze experimentální části práce byly vyrobeny modelové vzorky tavených sýrů ze sýru Mozzarella, u kterých proběhla výroba stejným způsobem jako u vzorků ze sýru švýcarského typu. U všech modelových vzorků byla v odběrových časech prováděna základní chemická analýza (stanovení sušiny a hodnoty pH), texturní profilová analýza a reologická měření (kromě vzorků vyrobených z Eidamské cihly), které byly u modelových vzorků tavených sýrů ze sýru Edam zjišťovány po 2, 9, 30 dnech od výroby; u vzorků ze sýru švýcarského typu a ze sýru Mozzarella po 2, 9, 30, 60 dnech od výroby.

Keywords

Přírodní sýr, tavený sýr, ternární směsi, fosforečnanové a citrátové soli, stupeň zralosti, skladování.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 12. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 21. 2. 2017

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Food Chemistry and Technology / Food Technology