Dodatki: Dodatki do produktów w proszku
Preparaty białek, pozyskiwane z mleka, charakteryzują się wysoką zawartością protein, w zakresie 40-90%, w zależności od procesu produkcji. Kazeina była pierwszym komercyjnym suszonym białkiem pozyskanym z mleka. Z kolei koncentraty białek mleka (milk protein concentrate, MPC) są efektem upowszechnienia procesów membranowych w przetwórstwie mleka. Suszone białka mleka są najczęściej pozyskiwane z mleka pasteryzowanego, przy zastosowaniu różnych zabiegów technologicznych. Nie bez znaczenia są funkcjonalne właściwości białek mleka, które bezpośrednio zależą od ich struktury cząsteczkowej. Kluczowymi problemami w zastosowaniu tych białek są: ich rozpuszczalność w wodzie, stabilność termiczna, zdolności żelujące i pianotwórcze. Rozpuszczalność proszków mlecznych w wodzie zależy od sieciowania kazeiny przez lizynoalaninę (LAL). Białka sieciujące powstają podczas przetwarzania w wysokich temperaturach. Obróbka termiczna sprzyja ponadto glikacji białek na drodze reakcji Maillarda, co również wpływa na właściwości funkcjonalne białek mleka, a także lepkość, stabilność termiczną, hydrofobowość i stabilność piany.
Przy omawianiu dodatków funkcjonalnych do mlecznych produktów, nie można zapominać o wzbogacaniu w probiotyki i prebiotyki, tym bardziej gdy rozpatrujemy produkt finalny w formie proszku. Obecnie najczęściej stosowaną i najbardziej stabilną formą przechowywania probiotyków jest forma liofilizatów na nośniku w postaci proszku mlecznego. Do najczęściej proponowanych szczepów o udokumentowanych właściwościach prozdrowotnych zaliczane są szczepy z rodzajów Bifidobacterium i Lactobacillus. Biorąc pod uwagę, że probiotykiem określamy żywe komórki bakterii, warunkiem koniecznym przy wykorzystaniu szczepów probiotycznych jest zapewnienie ich przeżywalności na wysokim poziomie. Poziom ten określony został przez WHO/FAO i wynosi 106 jtk/cm3 lub g produktu finalnego. Dlatego, przy projektowaniu mlecznych produktów w proszku ważne jest takie zaplanowanie procesu produkcyjnego (w tym pakowania i magazynowania), który nie będzie istotnie wpływał na redukcję liczby żywych komórek bakterii probiotycznych. Procesy produkcyjne, takie jak ogrzewanie, fermentacja, a także warunki przechowywania, mogą wpływać na przeżywalność mikroflory probiotycznej. Poza tym, proszek mleczny jest doskonałym nośnikiem dla biomasy szczepów probiotycznych, gdyż dodatkowo spełnia funkcje bufora i protektanta, co przekłada się na ochronę komórek bakterii w czasie pasażu przez poszczególne fragmenty przewodu pokarmowego. Stabilność przechowalnicza probiotyków w suchych produktach zależy w pierwszej kolejności od stężenia żywych komórek w liofilizacie. Etap suszenia nawet, jeśli trwa krótko, jest punktem newralgicznym dla przeżywalności komórek bakterii. Przeżywalność komórek podczas przechowywania w postaci suchej zależy od aktywności wody, co powinno być brane pod uwagę przy projektowaniu suchych mlecznych produktów probiotycznych. Trzeba zwrócić uwagę, że zależnie od warunków przechowywania i czasu, straty w liczbie żywych komórek bakteryjnych mogą być większe niż straty w procesie suszenia. Dlatego należy zadbać o odpowiednie opakowania barierowe dla wody, a także oszacować populację żywych komórek probiotycznych w czasie fortyfikacji, uwzględniając potencjalne straty w czasie przechowywania. Warto zauważyć, że w wysoko ogrzewanym mleku i produktach mlecznych (na przykład w proszkach mlecznych) jest obecna laktuloza oraz inne galaktooligosacharydy, które mają właściwości prebiotyczne, czyli są czynnikami selektywnego wzrostu probiotyków w dolnym odcinku przewodu pokarmowego.
Obecnie toczy się dyskusja, co jest bardziej istotne dla zdrowia człowieka: probiotyki czy prebiotyki. U podstaw tej dyskusji stoi teoria faworyzująca prebiotyki, które warunkują i stymulują wzrost endogennej prozdrowotnej mikroflory w ekosystemie układu pokarmowego. Większość efektów prozdrowotnych wynikających ze spożycia prebiotyków jest wiązana z selektywną, korzystną zmianą składu i liczby flory jelitowej. Z technologicznego punktu widzenia cechą znaczącą jest duża stabilność termiczna i biochemiczna prebiotyków w procesie produkcyjnym. Zgodnie z definicją, prebiotyk jest to składnik żywności, który nie podlega trawieniu przez enzymy człowieka, za to jest selektywnie fermentowany przez mikroflorę gospodarza, co prowadzi do zmian w składzie jak i aktywności metabolicznej mikroflory przewodu pokarmowego. Laktoza, naturalny cukier mleczny, może być substratem w tworzeniu galaktooligosacharydów i laktulozy – prebiotyków, które powstają na drodze transgalaktozylacji i izomeryzacji podczas silnego ogrzewania mleka. Oprócz prebiotyków naturalnie obecnych w mleku, ich udział można zwiększać poprzez dodatek innych substancji prebiotycznych. Do najpopularniejszych należą: inulina, pozyskiwana na drodze ekstrakcji z cykorii, fruktooligosacharydy (FOS), isomaltooligosacharydy, ksylooligosacharydy (XOS), skrobie oporne itp. Innym źródłem prebiotyków w produktach na bazie proszków mlecznych może być stosowanie dodatków bogatych w βß-glukany, na przykład płatki owsiane, jęczmienne, żytnie itd. Prebiotyki są przygotowywane w postaci proszku, co ułatwia ich dozowanie i przechowywanie. Cechą znaczącą z technologicznego punktu widzenia jest stabilność termiczna i biochemiczna prebiotyków, brak negatywnego wpływu na właściwości organoleptyczne, a także inne cechy produktu. Stabilność termiczna zależy jednak od użytego prebiotyku. Stabilność taka najbardziej jest zagrożona przy wykorzystaniu cukrów redukujących, które w wysokiej temperaturze, w reakcjach Maillarda, mogą tworzyć z aminokwasami związki modyfikujące właściwości organoleptyczne produktu oraz zmniejszające aktywność prebiotyczną. Galaktooligosacharydy (GOS) są uznawane za bardzo trwałe w warunkach wysokiej temperatury lub niskiego pH, co dowodzi, że mogą być potencjalnie dodawane do wielu produktów spożywczych, w tym także mlecznych produktów w proszku przeznaczonych dla niemowląt. Z kolei inulina i fruktooligosacharydy wykazują mniejszą stabilność w warunkach niskiego pH i wysokiej temperatury. Oprócz cech prebiotycznych, można wykorzystać współistniejące walory technologiczne niektórych prebiotyków. Na przykład inulina jest z powodzeniem wykorzystywana jako zamiennik tłuszczu lub modyfikator tekstury w odtłuszczonych proszkach mlecznych. W wysokich dawkach inulina ma właściwości żelujące, co zapewnia zwiększoną hydratację, kremistość i pożądane wrażenie tłustości w ustach przy spożywaniu fortyfikowanego produktu. Właściwości inuliny zależą od jej stopnia polimeryzacji. Im dłuższy łańcuch węglowodanowy, tym silniejszy żel, co prowadzi do poprawy wrażenia pełności w ustach. Wynika to z faktu, że dłuższe łańcuchy węglowodanowe mają niższą rozpuszczalność i tym samym szybciej krystalizują. FOS są łatwiej rozpuszczalne w wodzie niż inulina (do 85% rozpuszczalności w temperaturze pokojowej). Wykazują 35% słodkości w porównaniu do sacharozy i mają podobne właściwości technologiczne, jak sacharoza lub glukoza. FOS są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, mają 35% słodkości w stosunku do sacharozy i mogą stabilizować teksturę finalnego produktu.
Opracowując nowy produkt funkcjonalny na bazie proszku mlecznego można wykorzystać kilka wyżej wymienionych substancji prozdrowotnych, bazując na ich wzajemnym synergizmie. Przeciwdziałając epidemii osteoporozy, produkt można wzbogacić jednocześnie w wapń, witaminę D, witaminę K i magnez, w odpowiedniej proporcji zapewniającej bioprzyswajalność i aktywności biochemiczną poszczególnych tych składników. Mleczne produkty w proszku mogą zawierać odpowiednio zestawione mieszanki probiotyku i prebiotyku, działające synergistycznie. Takie produkty noszą nazwę synbiotycznych, gdyż dodany do nich składnik prebiotyczny korzystnie działa na szczep probiotyczny, a ten pozytywnie wpływa na zdrowie konsumenta. W efekcie, oba składniki fortyfikacji wzmacniają działanie prozdrowotne finalnego produktu. Ponieważ zarówno prebiotyki, jak i probiotyki, są produkowane w formie proszków, przygotowywanie z nich odpowiedniej mieszanki nie stwarza problemów technologicznych. Inną propozycją połączenia może być kojarzenie mikroelementów z prebiotykami, które poprzez rozkład w dolnym odcinku przewodu pokarmowego są przekształcanie do krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Kwasy takie stymulują wzrost ścianek jelita, z jednoczesnym wydłużeniem pasażu jelitowego, co skutkuje zwiększeniem absorpcji mikroelementów. Powodują również obniżenie wartości pH treści pokarmowej, co sprzyja jonizacji pierwiastków i ich lepszej absorpcji z jelita. Oprócz reakcji synergistycznych, należy rozważyć także wystąpienie oddziaływań antagonistycznych pomiędzy fortyfikowanymi składnikami. Do takich należą: wykorzystanie błonnika i zmniejszenie przyswajalności mikroelementów, odpowiedni stosunek fosforu i fluorków w stosunku do mikroelementów oraz konkurencyjne oddziaływania pomiędzy mikroelementami (np. stosunek wapnia do magnezu). Innym ważnym aspektem jest wybór składników funkcjonalnych i pełniących funkcje technologiczne. Przykładowo, zbyt intensywna suplementacja solami pierwiastków może powodować destabilizację białek mleka, co wymusza dodatkowe zastosowanie buforów w postaci fosforanów. Z kolei fosforany mogą ograniczać rozpuszczalność mikroskładników i tym samych pogarszać ich przyswajalność w finalnym produkcie w proszku.
