Dodatki: Wysokotłuszczowe substancje w mleczarstwie

Mleko krowie jest jednym z podstawowych produktów diety człowieka, a jego głównym składnikiem energetycznym jest tłuszcz, wyróżniający się doskonałą strawnością i przyswajalnością (na poziomie 97-99%) w porównaniu do innych tłuszczów żywnościowych. Tłuszcz mleczny ma wyjątkowy skład chemiczny, charakteryzuje się bowiem obecnością 400-500 różnych kwasów tłuszczowych (o liczbie atomów węgla od 2 do 28). Występują w nim kwasy tłuszczowe zawierające parzystą lub nieparzystą liczbę atomów węgla, mogą to być kwasy o różnym stopniu nasycenia (nasycone, jedno- lub wielonienasycone), o konfiguracji cis lub trans, posiadające łańcuchy węgla proste lub rozgałęzione. To sprawia, że jest bardzo cennym składnikiem diety, o wyjątkowych, ale wciąż niedocenianych walorach zdrowotnych. Tłuszcz mleczny występuje w mleku w formie kuleczek tłuszczowych, czyli kulistych form, o średnicy od 1 do 10 mikrometrów. Otoczka kuleczek tłuszczowych jest błoną białkowo-lipidową, o ciekawych właściwościach prozdrowotnych oraz technologicznych. We wnętrzu kuleczek tłuszczowych dominują natomiast triacyloglicerole, stanowiące 97-98% całości tłuszczu mlecznego. Taka budowa i skład kuleczek tłuszczowych znajdują odzwierciedlenie zarówno we właściwościach technologicznych, jak i aplikacyjnych, tłuszczu mlecznego.

Tłuszcz mleczny jest wydzielany z mleka w procesie wirowania. Zabieg ten odbywa się na ciepło, zwykle w temperaturze z przedziału 45-55°C. W efekcie takiego procesu odtłuszczania mleka otrzymuje się strumień śmietanki, najczęściej zawierający tłuszcz mleczny na poziomie 45% lub więcej. W niektórych przypadkach proces wirowania mleka prowadzi się na zimno (w temperaturze > 4°C). Takiemu wirowaniu można poddać mleko przerobowe w produkcji wysokiej jakości śmietanki, w procesie wstępnej standaryzacji mleka (w celu uniknięcia podwójnej obróbki cieplnej) albo w produkcji serów z mleka niepasteryzowanego. Oczywiście skuteczność odtłuszczania zimnego mleka jest znacznie mniejsza niż mleka ciepłego, a zawartość tłuszczu w śmietance nie przekracza 40-42%, dlatego odwirowanie śmietanki z mleka w niskiej temperaturze wymaga użycia wirówek o specjalnej konstrukcji. Śmietanka przerabiana przemysłowo może być poddana dalszemu wirowaniu, celem zwiększenia udziału frakcji tłuszczowej – takie zagęszczenie śmietanki jest popularnym procesem w przemyśle mleczarskim, stosowanym w produkcji bezwodnego tłuszczu mlecznego lub punktem wyjściowym do alternatywnych metod produkcji masła (w tym ostatnim przypadku obserwuje się jednoczesne zmniejszenie zawartości tłuszczu w maślance powstałej w procesie zmaślania śmietanki na masło). Śmietanka jest wyrobem niefermentowanym, o zawartości tłuszczu od 6% do ponad 45%, zależnie od przeznaczenia handlowego lub przetwórczego. Oferowana jest jako produkt finalny, ale jest również podstawą do produkcji śmietany, masła albo bezwodnego tłuszczu mlecznego. Śmietana, z kolei, jest produktem fermentowanym, czyli otrzymanym ze śmietanki poddanej fermentacji z wykorzystaniem bakterii fermentacji mlekowej, najczęściej z rodzaju Lactococcus, czasami z dodatkiem szczepów z rodzaju Leuconostoc. Zawartość tłuszczu w śmietanie handlowej może być podobna jak w śmietance oferowanej na handel. Śmietana może być również surowcem do otrzymywania masła.

Masło jest wyrobem otrzymanym w wyniku zmaślania śmietanki lub śmietany. Masło zwykle zawiera nie mniej niż 80-84% tłuszczu, czyli jest produktem wysokotłuszczowym. Resztę składu masła stanowi woda (maksymalnie 16%) oraz sucha masa beztłuszczowa (0,8-2,0%, w tym: białka mleka, laktoza, sole mineralne, ewentualnie sól kuchenna). Wyroby zawierające wyłącznie tłuszcz mleczny, ale w ilości mniejszej niż 80% nie mogą być etykietowane jako „masło”, co wynika z zapisów unijnego Rozporządzenia Rady (WE) nr 2991/94 określającego standardy dla tłuszczów. Zgodnie z zapisami tego Rozporządzenia, tłuszcze mleczne do smarowania klasyfikuje się na trzy grupy, w zależności od procentowej zawartości tłuszczu mlecznego w produkcie na:

1. „masło” (produkt zawierający nie mniej niż 80% i nie więcej niż 90% tłuszczu mlecznego, nie więcej niż 16% wody i nie więcej niż 2% suchej masy beztłuszczowej mleka),
2. „masło o zawartości trzech czwartych tłuszczu” (produkt zawierający nie mniej niż 60% i nie więcej niż 62% tłuszczu mlecznego),
3. „masło półtłuszczowe” (produkt zawierający nie mniej niż 39% i nie więcej niż 41% tłuszczu mlecznego),
4. „tłuszcz mleczny do smarowania o X % zawartości tłuszczu mlecznego” (produkty o zawartości tłuszczu mlecznego: mniej niż 39%; powyżej 41%, ale poniżej 60%; powyżej 62%, ale poniżej 80%).

Konsystencja i smarowność tłuszczów mlecznych do smarowania w dużym stopniu zależą od składu chemicznego, szczególnie składu jakościowego kwasów tłuszczowych (skład ten zmienia się zależnie od pory roku i sposobu żywienia zwierząt). Wszystkie wymienione kategorie tłuszczów mlecznych do smarowania powinny zawierać tylko i wyłącznie tłuszcz mleczny. Dodatek jakiegokolwiek tłuszczu roślinnego nosi miano fałszowania tłuszczu mlecznego i skutkuje utratą właściwej nazwy produktu. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie dodatków do żywności przewiduje możliwość użycia do tłuszczów do smarowania wybranych substancji dodatkowych:

• karotenów (E 160 a, na poziomie quantum satis) – wyjątkiem jest masło z mleka owczego lub koziego;
• węglanu sodu (E 500, na poziomie quantum satis) – ale tylko do masła ze śmietany (fermentowanej śmietanki);
• kwasu fosforowego, fosforanów – di-, tri i polifosforanów (E 338 - E 452, w łącznej maksymalnej ilości 2000 mg/kg (jako P2O5) – ale tylko do masła ze śmietanki ukwaszonej.

Warto też zauważyć, że nie jest dopuszczona obecność w maśle innych dodatków, nawet jeśli znalazłaby się na podstawie zasady przenoszenia określonej w Rozporządzeniu (WE) nr 1333/2008.

Wytwarzane są również produkty bardziej wysokotłuszczowe niż masło, zawierające ponad 90% tłuszczu mlecznego. Są to produkty otrzymywane ze słodkiej (niefermentowanej) śmietanki: masło zagęszczone, masło odwodnione, masło topione, olej maślany, masło bezwodne, bezwodny tłuszcz mleczny. Mają one istotnie dłuższą trwałość (w porównaniu z masłem) i niewielkie wymagania, jeśli chodzi o warunki przechowywania. Dla przykładu, olej maślany, o zawartości tłuszczu nie mniej niż 99,3% jest otrzymany poprzez usunięcie wody i suchej masy beztłuszczowej (z masła lub śmietany). W efekcie skuteczniejszego zagęszczenia tłuszczu mlecznego otrzymuje się bezwodny tłuszcz mleczny (AMF, anhydrous milk fat) zawierający maksymalnie 0,2% wody, zaś resztę stanowi czysty tłuszcz mleczny. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie dodatków do żywności przewiduje użycie karotenów (E 160a, na poziomie quantum satis) do barwienia wyrobów z kategorii 02.2.1. Masło i koncentrat masła oraz olej maślany i bezwodny tłuszcz mleczny. W produkcji mogą być dodawane także inne substancje niezbędne dla ich produkcji, pod warunkiem, że nie są one używane w celu zastąpienia – w całości, ani w części – jakichkolwiek składników mleka.

Tłuszcz mleczny jest przez wielu postrzegany jako produkt niezdrowy. Głównym argumentem przemawiającym na niekorzyść masła jest zawartość cholesterolu (np. masło zawiera od 220 mg do 240 mg cholesterolu w 100 g). Należy zauważyć, że mleko ludzkie zawiera zdecydowanie więcej cholesterolu (20 mg na 100 g) niż mleko krowie (13 mg na 100 g). Warto również stwierdzić, że cholesterol obecny w produktach mleczarskich nie stanowi zagrożenia miażdżycą, a dodatkowo obecnych jest w nim wiele bioaktywnych składników intensyfikujących metabolizm cholesterolu i hamujących syntezę cholesterolu endogennego (np. kwas oleinowy, wielonienasycone kwasy tłuszczowe, fosfolipidy: lecytyna i sfingomielina).

Także uważa się, że niekorzystne są kwasy tłuszczowe nasycone, które stanowią około połowy obecnych kwasów tłuszczowych masła. Tłuszcz mleczny zawiera 60-65% nasyconych kwasów tłuszczowych (w tym 45-50% kwasów nasyconych długołańcuchowych), 34% jednonienasyconych kwasów tłuszczowych i 3% wielonienasyconych kwasów tłuszczowych. Wyjątkową cechą tłuszczu mlecznego jest obecność krótkołańcuchowych nasyconych kwasów tłuszczowych. Ponadto, tłuszcz mleczny zawiera wielonienasycone kwasy tłuszczowe (ok. 3-5%), w tym sprzężony kwas linolowy (CLA). Wiele kwasów tłuszczowych wykazuje szczególne właściwości żywieniowe i fizjologiczne, cenne dla ludzkiego zdrowia, np. kwasy nasycone krótko- i średniołańcuchowe (SCSFA), kwas wakcenowy lub kwasy mające nieparzystą liczbę atomów węgla i łańcuchy rozgałęzione. Krótko- i średniołańcuchowe nasycone kwasy tłuszczowe obecne w tłuszczu mlecznym nie powodują zwiększenia poziomu lipidów we krwi, otyłości ani hipercholesterolemii.

Krótkołańcuchowe nasycone kwasy tłuszczowe (6-8%; masłowy, propionowy, walerianowy, izowalerianowy) są niezbędne do wzrostu, dojrzewania i różnicowania komórek nabłonka w przewodzie pokarmowym. Z kolei długołańcuchowe nasycone kwasy tłuszczowe (palmitynowy, stearynowy) są podstawowym budulcem do budowy lipidów, fosfolipidów, lipoprotein i glikoprotein. Z żywieniowego punktu widzenia są to atuty tłuszczu mlecznego. Wśród argumentów przeciwników tłuszczu mlecznego pojawia się również ten dotyczący izomerów trans– kwasów tłuszczowych, posądzanych o właściwości antyodżywcze. Należy jednak podkreślić, że takie izomery, podobnie jak izomery trans występujące w mleku ludzkim, wykazują korzystne działanie żywieniowe. Przykładem jest wspomniany wcześniej kwas CLA, sprzężony kwas linolowy trans (kwas rumenowy), występującego w tłuszczu mlecznym w ilości 0,2-4%.

Niezależnie od liczby dowodów przemawiających na korzyść tłuszczu mlecznego, pojawiające się co jakiś czas informacje o antyodżywczych właściwościach tego tłuszczu sprawiają, że przemysł próbuje dokonać jego substytucji tłuszczami roślinnymi. Drugim powodem takich zabiegów jest różnica w cenach tłuszczu roślinnego i tłuszczu mlecznego: tłuszcz mleczny jest wielokrotnie droższy od tłuszczu roślinnego. Trzeba zwrócić uwagę, że taka zamiana tłuszczu ma swoje konsekwencje w etykietowaniu produktów. Nazwy przetworów mlecznych, takie jak „masło” czy „tłuszcz mleczny” mogą być stosowane tylko do produktów pochodzących wyłącznie z mleka, a nie ich substytutów. Można dodać do nich substancje konieczne do ich wytworzenia, o ile nie stosuje się ich do zastąpienia (w całości lub w części) jakichkolwiek naturalnych składników mleka. Jeżeli dochodzi do zamiany tłuszczu mlecznego na tłuszcz roślinny, to fakt ten powinien znaleźć odzwierciedlenie w nazewnictwie i znakowaniu produktu.

Jakie tłuszcze roślinne są wykorzystywane do takiej substytucji? Najczęściej te najtańsze, np. tłuszcz palmowy. Tłuszcz palmowy jest rafinowaną i utwardzoną formą oleju palmowego, który otrzymywany jest z owoców palmy oleistej (olejowca gwinejskiego, Elaeis Guineensis). Przeciętnie olej palmowy ma w składzie niemal jednakową ilość nasyconych i nienasyconych kwasów tłuszczowych (zawiera głównie kwasy palmitynowy, oleinowy i linolowy), więc naturalnie ma konsystencję półstałą. Ponieważ owoce palmy charakteryzują się wysoką zawartością karotenoidów (w granicach 500-700 mg/kg), olej palmowy ma barwę pomarańczową do czerwonej, zaś po rafinacji staje się stały w konsystencji, jasnożółty w barwie i pozbawiony karotenoidów. Olej palmowy zawiera bardzo niewielkie ilości kwasów tłuszczowych trans (

Innym ciekawym tłuszczem jest tłuszcz kokosowy, otrzymywany z owoców palmy kokosowej (orzechów kokosowych), a dokładniej pisząc, z młodego galaretowatego bielma orzecha zwanego koprą. Surowy olej kokosowy ma postać stałą w temperaturze pokojowej i białą barwę. Do substytucji tłuszczu mlecznego, szczególnie w miksach tłuszczowych, mogą posłużyć płynne oleje roślinne, takie jak olej sojowy, słonecznikowy, rzepakowy itd.

Olej sojowy otrzymuje się z dojrzałych nasion soi. Surowy tłuszcz sojowy ma barwę jasnobrązową, zaś po klarowaniu jasnożółtą. Jego głównym składnikiem jest nienasycony kwas linolowy. W Polsce olej rzepakowy jest pozyskiwany z potrójnie ulepszonych odmian rzepaku, pozbawionych antyżywieniowych glukozynolanów i kwasu erukowego. Olej ten charakteryzuje się wysoką zawartością nienasyconych kwasów tłuszczowych, głównie oleinowego, linolowego i linolenowego. Zawartość nasyconych kwasów tłuszczowych jest niewielka. Olej z nasion słonecznika jest natomiast bogaty w nienasycone kwasy tłuszczowe (linolowy i linolenowy) i fosfolipidy. Co ciekawsze, zawartość kwasu linolowego w nasionach zależy od temperatury podczas okresu wegetacji rośliny. Oleje mogą być pozyskiwane również z takich roślin jak: kukurydza, orzech włoski, orzech laskowy, orzech ziemny, pestki winogron, oliwki, ryż, sezam, len zwyczajny, lnianka siewna, dynia, amarantus, krokosz barwierski.

Ze względu na ochronę konsumenta, inspekcje zaangażowane w urzędową kontrolę żywności weryfikują autentyczność tłuszczu masłowego i produktów otrzymywanych z jego udziałem. Zastąpienie tłuszczu jest trudne ze względu na funkcje jakie spełnia w produktach spożywczych, m.in. jest nośnikiem smaku i zapachu, elementem strukturotwórczym, reaguje z substancjami zapachowymi będąc prekursorem wielu zapachów, wpływa na wygląd i wrażenia odczuwane w jamie ustnej, oddziałuje na stabilność oraz zdolność produktów do przetworzenia. Do tradycyjnych metod weryfikacji autentyczności tłuszczu mlecznego zalicza się metody chemiczne i fizykochemiczne takie jak oznaczanie liczby jodowej, liczby Reicherta-Meissla i Poleńskiego. Spośród metod instrumentalnych powszechnie stosowana jest chromatografia gazowa, za pomocą której można oznaczyć cały profil kwasów tłuszczowych obecnych w badanym tłuszczu. Pojawiają się również aparaty pracujące w oparciu o spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), które wychwytują pełne widmo absorpcji podczerwieni próbki badanego tłuszczu w celu analizy składu jej profilu kwasów tłuszczowych. Jak dowodzą dane piśmiennictwa naukowego, dodatek do tłuszczu mlecznego olejów roślinnych (bogatych w kwas linolowy) lub tłuszczu kokosowego jest wykrywalny tą metodą już na poziomie 2%. W tym celu wykorzystuje się proporcję kwasów laurynowego do kaprynowego, mirystynowego do laurynowego oraz linolowego do kaprynowego. Z kolei 10% dodatek oleju palmowego lub oliwy z oliwek identyfikowano z proporcji kwasów mirystynowego do linolowego oraz linolowego do kaprylowego. Użyteczna jest również analiza obecności fitosteroli (m.in. beta-sitosterolu, stigmasterolu i kampesterolu), gdyż bezpośrednio dowodzi dodatku olejów roślinnych do tłuszczu mlecznego.