A Nemzetközi Élelmiszer Információs Tanács élelmiszerekkel és egészséggel kapcsolatos felmérése szerint az Egyesült Államokban a fehérje a fogyasztók által leginkább kívánt tápanyag. Ez a tanulmány azt is mutatja, hogy a fogyasztók fehérje iránti igénye nemcsak a hagyományos termékek vásárlásában mutatkozik meg, hanem a tejfehérjét is hajlandóak elfogadni, mint kiváló minőségű fehérjeforrást. A tejfehérjék telítettséget biztosítanak, fékezik az éhségérzetet és segítenek a szervezetnek megtartani az izmokat. Az italpiac növekedése fokozatosan eltolódik az olyan termékek felé, amelyek teljesebb táplálkozást és változatosabb előnyöket kínálnak a fogyasztóknak.

A fehérjeitalok és -turmixok továbbra is új fogyasztókat vonzanak, és a nem hagyományos tejitalok is segíthetnek a fogyasztóknak abban, hogy több fehérjét fogyasszanak.

Az italkészítmények kifejlesztéséhez gondosan kiválasztott összetevőkre van szükség. Kiváló táplálkozási tulajdonságaik, enyhe ízük, könnyű emészthetőségük és egyedi funkcionális tulajdonságaik miatt az italrendszerekben a tejfehérjék gyakran az italokban gyakran használt fehérjeösszetevők.

Italinnovációs megfontolások

A kész italtermék különböző tényezői kölcsönhatásba lépnek egymással. Az italtípustól függetlenül a következő tényezőket kell azonosítani és értékelni a receptúra tervezése és a folyamatfejlesztés előtt:

1) Határozza meg a csomagolási, szállítási és tárolási feltételeket, amelyek meghatározzák a megfelelő gyártási folyamatot, beleértve a hőkezelést is.
2) Írja le a termék pH-tartományát
3) Határozza meg a hozzávetőleges költségkeretet
4) A termék tápanyag-összetételének meghatározása, amely tükröződik a termék tápértékjelölésén, valamint a tápértékkel kapcsolatos állítások teljesítése.
5) Határozza meg a szükséges nem fehérje összetevőket.
6) Vegye figyelembe a fenti tényezők összeegyeztethetőségét

Az ital fehérjetartalma meghatározza a feldolgozási és csomagolási formátumot. A tejfehérjék viszonylag széles pH-tartományban oldhatók és stabilak lehetnek, azonban figyelembe kell venni a hőmérséklet- és koncentrációváltozások miatti zselésedési tulajdonságaikat is, különösen a tejsavófehérjék esetében. Az italok cukor- és ásványi ionkoncentrációja szintén befolyásolja a savó- és tejfehérjék stabilitását a feldolgozás során és az eltarthatósági idő alatt. A tényezők kölcsönhatása formulációfüggő, ezért a formuláció véglegesítése előtt kisebb és kísérleti teszteket kell végezni.

Rendszerkörnyezet kiválasztása

Általában a termék pH-értéke (savassága) határozza meg a termék feldolgozását a biztonság és a tárolhatóság szempontjából. A gyümölcslevek kivételével az amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal (FDA) nem határozza meg a hőkezelési folyamat feltételeit a savas (pH < 4,6) termékek esetében. A helyi kormányzati előírásoknak való megfelelés biztosítása érdekében e termékek formázásakor konzultálni kell a helyi kormányzati előírásokkal.

Az eltartható italok nagyjából a következő négy alaptípusba sorolhatók:

(1) Kereskedelmi aszeptikus italok
(2) Kereskedelmi aszeptikus italok másodlagos autoklávos sterilizálással
3) Alagútban pasztőrözött termékek
4) Melegen töltött vagy pasztőrözött, hidegen töltött termékek

Semleges pH-jú italokhoz alkalmazott tejsavófehérje

A fent leírt hőkezeléssel feldolgozott kereskedelmi aszeptikus italok (1. és 2. típus) jellemzően semleges pH-jú és rázott italok.

A pH-értékük általában 4,6 és 7,5 között van, az ízüktől függően, például eper (savanyúbb) vagy csokoládé (semlegesebb). Ezeket a termékeket aszeptikus hőkezeléssel vagy másodlagos sterilizálással, illetve pasztőrözéssel kell kezelni, és hűtve kell tárolni. A tejsavófehérjéket is használják ezekben a termékekben, de általában a tejsavófehérjék nem az elsődleges fehérjeforrás az ilyen típusú készítményekben.

A leggyakrabban használt fehérjék a kazeintartalmúak, mint például a tejfehérje-koncentrátum vagy a kazein-micellák. A jellemzően semleges pH-jú italokat, például a rázott termékeket gyakran másodlagos sterilizálással vagy UHT, azaz magas hőmérsékletű sterilizálási módszerrel sterilizálják.

A nem módosított tejsavófehérjék termikusan instabilak a 3%-nél nagyobb mennyiségben, és ilyen körülmények között zselésednek vagy kicsapódnak, hacsak nem használnak stabilizáló rendszert. A kazein és a savófehérjék kombinációjának használata némi védelmet nyújt a savófehérjéknek a hőstabilitás fenntartása érdekében, mivel a savófehérjék kölcsönhatásba lépnek a kazeinnel és oldhatóak maradnak, megakadályozva a gélek kialakulását vagy a savófehérjék kölcsönhatása miatti kicsapódást.

Tejfehérjék semleges pH-jú italokhoz

A tejfehérje-koncentrátumokban, tejizolátumokban és kazein-micellákban található fehérjék tejből származnak, és a kazein eredendő hőstabilitása miatt jól alkalmazhatók alacsony savtartalmú italokban.

A jó hidratáltság a kulcsa annak, hogy a tejfehérje-összetevők képesek legyenek működni az alacsony savtartalmú italokban. A hidratáltság mértékének meghatározására több, széles körben elismert módszer létezik.

Először a fehérjepor-összetevőket nagy sebességű turmixgépben feloldják, és fontos, hogy a porított összetevőknek elegendő idő álljon rendelkezésre a víz felszívására, hogy a végső italtermék hőstabil és oldható maradjon az eltarthatósági ideje alatt. A kívánt ital típusától függően a hidratálás tejjel vagy vízzel végezhető, a tej vagy a víz hőmérséklete és a hidratálás időtartama egyaránt befolyásolja az általános stabilitást.

Közzétett tanulmányok megerősítették, hogy az MPC-összetevők 70% vagy annál magasabb fehérjetartalom esetén rosszul hidratálódnak. Az MPC alapanyagok hidratáltsága javítható az ásványi anyagok, különösen a kalcium koncentrációjának csökkentésével.

Egy másik funkcionális tulajdonság, amelyet mérni kell ahhoz, hogy megértsük a tejfehérje-alapanyagok funkcionális teljesítményét az alacsony savtartalmú italokban, a hőstabilitás. Az MPC85 5% oldatának hőstabilitását hasonlítottuk össze.

Az eredmények azt mutatták, hogy a csökkentett ásványi anyag tartalmú MPC85 jobb hőstabilitást mutatott a hagyományos MPC85-höz képest, miután 3 percig 85 °C-on (185 °F) melegítették. A minták mindegyikét szobahőmérsékletű desztillált vízben kevertették egy órán keresztül az oldódás és a hidratáció érdekében. A gyorsabban hidratálódó minták jellemzően jobb hőstabilitást mutattak, mivel a tejfehérje nagyobb része oldódott fel.

Az MPC-összetevők tárolási környezetét és frissességét is figyelembe kell venni az italok alkalmazásakor. Tanulmányok kimutatták, hogy az MPC85 fehérjeporok oldhatósága 60 napos, 30 °C-os (86 °F) vagy annál magasabb hőmérsékleten történő tárolás után csökkent. Italokban történő alkalmazás esetén a tejfehérje-összetevők elégtelen hidratáltsága rossz oldhatóságot és hőstabilitást eredményez.

Az UHT-sterilizált, magas fehérjetartalmú, alacsony savtartalmú italok fehérje-stabilitásának javítására szolgáló alapvető módszerek a következők:

1) Oldjuk fel a tejfehérjéket 50 °C-os vízben nagy sebességű keverés mellett.
2) Adjuk hozzá a többi összetevőt, mint például az édesítőszereket, színezékeket, stabilizátorokat és ízeket, majd alacsony fordulatszámon keverjük össze, és 1 órán át jól hidratáljuk.
3) Adjunk hozzá pH-szabályozót, például puffert, hogy elérjük a pH 7,0 értéket.
4) 6 másodpercig 140°C-ra (284°F) melegítjük.
5) Homogenizálás 2500 psi/700 psi nyomáson
6) Hűtsük le 24°C-ra (74°F)

A savas italok tejsavófehérje alkalmazásai

Meleg töltés vagy pasztőrözés A hideg töltés és az alagútpasztőrözés (3. és 4. típus) a savas tejsavófehérje italok feldolgozását jelenti, amelyek pH-ja jellemzően 2,8-4,0. Ezeket általában enyhe pasztőrözésnek vetik alá, ami szobahőmérsékleten stabil terméket eredményez.

A tejsavófehérje-izolátumot (WPI) összetevőként használó italok a 2,8-3,5 pH-tartományban még magasabb fehérjetartalom mellett is nagyfokú tisztasággal vagy alacsony zavarossággal rendelkeznek. A tejsavófehérje egyedülálló előnye, hogy fehérjével dúsított, tisztított italok készíthetők. A tejsavófehérje-izolátum (WPI) alacsony zsír- és ásványi anyag tartalma nagy tisztaságú és alacsony zavarosságú termékeket eredményez.

A hőkezelt savas italok forrón tölthetők. A sterilizálás savas környezetben is elérhető olyan forrón töltött terméktartályokkal, amelyeket előzetesen ozonozott vízzel vagy más, az oxigénigényes szennyeződések elpusztítására alkalmas módszerekkel öblítettek. A forró töltésű tartályok lehetnek fém-, üveg- vagy speciális műanyag palackok, amelyek ellenállnak a töltési hőmérsékletnek és a termék lehűlésekor keletkező vákuumnak.

A hideg töltés a meleg töltéshez hasonló, mivel a terméket hőkezelik. A forró töltéssel ellentétben a hidegen töltött termékeket közvetlenül a töltés előtt 38 °C (100 °F) alá hűtik. A termék azonnali lehűtése segít megelőzni a vitaminok lebomlását és az ízváltozásokat, amelyek a forró töltési körülmények között következnek be.

A savas fehérjeitalok esetében elegendő a lezárt fémdobozok vagy üvegpalackok alagútpasztőrözése, és ez az egyetlen praktikus módja a pasztőrözött szénsavas italok előállításának. Az alagútpasztőrözés a sör pasztőrözésének hagyományos módszere, de a savas fehérjeitalok esetében is praktikus. A sörgyártáson kívül azonban kevés gyártó rendelkezik ilyen típusú pasztőrözési lehetőséggel.

A tejfehérjék alkalmazásával kapcsolatos megfontolások

A kész fehérjeitalok legfontosabb összetevője a fehérjeösszetevő.

A fehérjeforrások lehetnek tejfehérje-koncentrátumok (34%-89% fehérje), izolált tejfehérjék (90%-92% fehérje), vagy fehérjepeptidek, amelyek egyedi táplálkozási és funkcionális előnyöket biztosítanak az italnak. Néha a tejfehérjéket más fehérjékkel, például növényi alapú összetevőkkel is kombinálják, hogy egyedi aminosav-összetételt és texturális tulajdonságokat biztosítsanak a terméknek, de a növényi eredetű fehérjék néha ízbeli és texturális kihívásokat jelentenek a formulázók számára. Ezeket a keverékeket nehéz lesz stabilizálni hőkezelés előtt vagy után a különböző összetevők között fellépő reakciók miatt. A különböző tejfehérjéknek különböző izoelektromos pontjaik és molekulaméreteik vannak, és a kereskedelmi felhasználásra szánt tejfehérje-összetevőknek különböző molekulatípusai vannak.

A tejfehérje kiválasztásakor két kulcsfontosságú tényezőt kell figyelembe venni: 1) a fehérjeizolálás módját, mivel ez határozza meg a WPC, WPI, MPC, MPI vagy MCC összetételét; és 2) azt, hogy a tejfehérje stabil nyersanyagforrással és feldolgozással rendelkezik-e.

A WPC80, MPC és MPI a membránszűrés fizikai folyamatával történő szétválasztással nyerhető. A zsír- és hamutartalom szállítóról szállítóra változhat, ahogyan az íz is, de az általános összetétel alapvetően azonos.

A WPI-nek két fő eljárása van: ioncsere (kémiai kezelés) és membránszűrés. Az e két módszerrel nyert termékek összetétele az ásványi összetétel, a szénhidráttartalom és a glikopolipeptid (GMP) tartalom tekintetében eltérő, ami viszont befolyásolja alkalmazási tulajdonságaikat.

Alapvető fontosságú, hogy a nyersanyag stabilitása tételről tételre megmaradjon. Ezért a kívánt alkalmazáshoz egyszerű teljesítményvizsgálatokra van szükség, és ez az információ nem tükröződik a szabványos specifikációkban vagy vizsgálati jelentésekben (COA). Egyszerű teljesítményvizsgálatokra különösen akkor van szükség, ha a végtermék vagy a folyamat kevésbé rugalmas a változásokkal szemben, vagy ha a végtermék fehérjetartalma közel van a hagyományos határértékekhez.