Uluslararası Gıda Bilgi Konseyi tarafından yapılan bir gıda ve sağlık araştırmasına göre, protein Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüketiciler tarafından en çok istenen besin maddesidir. Bu çalışma aynı zamanda tüketicilerin protein talebinin sadece geleneksel ürünlerin satın alınmasına yansımadığını, aynı zamanda süt proteinini de yüksek kaliteli bir protein kaynağı olarak kabul etmeye istekli olduklarını göstermektedir. Süt proteinleri tokluk sağlar, açlığı bastırır ve vücudun kas tutmasına yardımcı olur. İçecek pazarındaki büyüme giderek tüketicilere daha eksiksiz beslenme ve çeşitli faydalar sunan ürünlere doğru kaymaktadır.

Protein içecekleri ve shake'ler yeni tüketicilerin ilgisini çekmeye devam ediyor ve geleneksel olmayan sütlü içecek türleri de tüketicilerin daha fazla protein alma isteklerini gerçekleştirmelerine yardımcı olabilir.

İçecek ürünleri geliştirmek, özenle seçilmiş bileşenler gerektirir. Mükemmel besleyici özellikleri, hafif lezzetleri, sindirim kolaylığı ve içecek sistemlerindeki benzersiz işlevsel özellikleri nedeniyle süt proteinleri genellikle içecek ürünlerinde yaygın olarak kullanılan protein bileşenleridir.

İçecek İnovasyonunda Dikkat Edilmesi Gerekenler

Bitmiş bir içecek ürününün çeşitli faktörleri birbiriyle etkileşim halindedir. İçecek türü ne olursa olsun, formülasyon tasarımı ve proses geliştirmeden önce aşağıdaki faktörler belirlenmeli ve değerlendirilmelidir:

1) Isıl işlem de dahil olmak üzere uygun üretim sürecini belirleyecek olan paketleme, nakliye ve depolama koşullarını belirleyin.
2) Ürünün pH aralığını tanımlayın
3) Yaklaşık maliyet bütçesini belirleyin
4) Ürünün besin etiketlemesine yansıyacak olan besin bileşiminin belirlenmesi ve besin beyanlarının karşılanması
5) Gerekli protein dışı bileşenleri belirleyin
6) Yukarıdaki faktörlerin uyumluluğunu göz önünde bulundurun

Bir içeceğin protein içeriği, işleme ve paketleme formatını belirler. Süt proteinleri nispeten geniş bir pH aralığında çözünebilir ve stabil olabilir, ancak özellikle peynir altı suyu proteinleri için sıcaklık ve konsantrasyon değişikliklerine bağlı jelleşme özellikleri de dikkate alınmalıdır. İçeceklerdeki şeker ve mineral iyon konsantrasyonları da peynir altı suyu ve süt proteinlerinin işleme sırasında ve raf ömrü boyunca stabilitesini etkiler. Faktörlerin etkileşimi formülasyona bağlıdır, bu nedenle formülasyon son haline getirilmeden önce küçük ve pilot testler yapılmalıdır.

Sistem ortamı seçimi

Genel olarak, bir ürünün pH'ı (asitliği), güvenlik ve depolama stabilitesi açısından işlenmesini belirler. Meyve suyu ürünleri hariç olmak üzere, ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) asidik (pH < 4,6) ürünler için ısıl işlem koşullarını belirtmemektedir. Bu ürünler formüle edilirken yerel yönetmeliklere uygunluğun sağlanması için yerel hükümet yönetmeliklerine başvurulmalıdır.

Rafa dayanıklı içecek ürünleri genel olarak aşağıdaki dört temel türe ayrılabilir:

(1) Ticari aseptik içecekler
(2) İkincil otoklav sterilizasyonlu ticari aseptik içecekler
3) Tünel pastörize ürünler
4) Sıcak dolgulu veya pastörize soğuk dolgulu ürünler

Nötr pH'lı içeceklere uygulanan peynir altı suyu proteini

Yukarıda açıklanan ısıl işlemler (tip 1 ve 2) kullanılarak işlenen ticari aseptik içecekler tipik olarak nötr pH'lı ve çalkalanmış içeceklerdir.

Çilek (daha ekşi) veya çikolata (daha nötr) gibi aromalarına bağlı olarak pH'ları genellikle 4,6 ile 7,5 arasındadır. Bu ürünler aseptik olarak ısıl işlemden geçirilmeli veya ikincil sterilize edilmeli ya da pastörize edilmeli ve buzdolabında saklanmalıdır. Bu ürünlerde peynir altı suyu proteinleri de kullanılır, ancak genel olarak peynir altı suyu proteinleri bu tür formülasyonlarda birincil protein kaynağı değildir.

En yaygın kullanılan proteinler süt proteini konsantresi veya kazein miselleri gibi kazein içerenlerdir. Çalkalanmış ürünler gibi tipik olarak nötr pH'lı içecekler genellikle ikincil sterilizasyon veya yüksek sıcaklıkta sterilizasyon yöntemi olan UHT ile sterilize edilir.

Modifiye edilmemiş peynir altı suyu proteinleri tek başına 3%'den daha yüksek miktarlarda termal olarak kararsızdır ve stabilize edici bir sistem kullanılmadığı sürece bu koşullar altında jelleşecek veya çökelecektir. Kazein ve peynir altı suyu proteinlerinin bir kombinasyonunun kullanılması, peynir altı suyu proteinlerinin kazein ile etkileşime girmesi ve çözünür kalması nedeniyle peynir altı suyu proteinlerine ısı stabilitesini korumak için bir miktar koruma sağlayacak ve peynir altı suyu proteinlerinin tek başına etkileşimi nedeniyle jel veya çökelti oluşumunu önleyecektir.

Nötr pH'lı içecekler için süt proteinleri

Süt proteini konsantreleri, süt izolatları ve kazein misellerindeki proteinler sütten elde edilir ve kazeinin doğal ısı stabilitesi nedeniyle düşük asitli içeceklerde kullanım için çok uygundur.

İyi hidrasyon, süt proteini bileşenlerinin düşük asitli içeceklerde işlev görebilmesinin anahtarıdır. Hidrasyon derecesini belirlemek için yaygın olarak kabul gören birkaç yöntem vardır.

İlk olarak, protein tozu bileşenleri yüksek hızlı bir karıştırıcıda çözülür ve nihai içecek ürününün raf ömrü boyunca termal olarak stabil ve çözünür kalması için toz bileşenlerin suyu emmesi için yeterli zamana sahip olması önemlidir. Elde edilmek istenen içecek türüne bağlı olarak, hidrasyon işlemi süt veya su kullanılarak gerçekleştirilebilir ve hem süt veya suyun sıcaklığı hem de hidrasyon süresi genel stabiliteyi etkiler.

Yayınlanan çalışmalar MPC içeriklerinin 70% ve üzeri protein içeriklerinde hidratasyon performansının düşük olduğunu doğrulamıştır. MPC hammaddelerinin hidrasyonu, minerallerin, özellikle de kalsiyum konsantrasyonunun azaltılmasıyla iyileştirilebilir.

Süt proteini hammaddelerinin düşük asitli içeceklerdeki fonksiyonel performansını anlamak için ölçülmesi gereken bir diğer fonksiyonel özellik de termal stabilitedir. MPC85'in 5% çözeltisinin termal kararlılığı karşılaştırılmıştır.

Sonuçlar, mineral içeriği azaltılmış MPC85'in 85°C'de (185°F) 3 dakika ısıtıldıktan sonra geleneksel MPC85'e kıyasla daha iyi termal stabiliteye sahip olduğunu göstermiştir. Numunelerin tümü çözünme ve hidrasyon için oda sıcaklığındaki damıtılmış suda bir saat boyunca karıştırılmıştır. Daha hızlı hidrate olan numuneler, daha fazla süt proteini çözündüğü için tipik olarak daha iyi ısı stabilitesi sergilemiştir.

İçeceklere uygulanırken MPC bileşenlerinin depolama ortamı ve tazeliği de dikkate alınmalıdır. Çalışmalar, MPC85 protein tozlarının çözünürlüğünün 30°C (86°F) ve üzeri sıcaklıklarda 60 gün depolandıktan sonra azaldığını göstermiştir. İçeceklere uygulandığında, süt proteini bileşenlerinin yetersiz hidrasyonu, zayıf çözünürlük ve ısı stabilitesi ile sonuçlanır.

UHT ile sterilize edilmiş, yüksek proteinli, düşük asitli içeceklerde protein stabilitesini iyileştirmek için temel yöntemler aşağıdaki gibidir:

1) Süt proteinlerini 50°C (122°F) sıcaklıktaki suda yüksek hızda karıştırarak çözün
2) Tatlandırıcılar, renklendiriciler, stabilizatörler ve aromalar gibi diğer malzemeleri ekleyin ve düşük hızda karıştırın ve 1 saat boyunca iyice nemlendirin
3) pH 7.0'a ulaşmak için tampon gibi pH ayarlayıcı madde ekleyin
4) 6 saniye boyunca 140°C'ye (284°F) ısıtın
5) 2500 psi/700 psi'de homojenize edin
6) 24°C'ye (74°F) kadar soğutun

Asitli içecekler için peynir altı suyu proteini uygulamaları

Sıcak Dolum veya Pastörizasyon Soğuk Dolum ve Tünel Pastörizasyon (Tip 3 ve 4), tipik olarak 2,8-4,0 pH değerine sahip asidik peynir altı suyu proteini içeceklerinin işlenmesini temsil eder. Genellikle hafif pastörizasyona tabi tutulurlar ve bu da oda sıcaklığında stabil bir ürün elde edilmesini sağlar.

Peynir altı suyu proteini izolatının (WPI) pH 2.8-3.5 aralığında bir bileşen olarak kullanıldığı içecekler, daha yüksek protein içeriklerinde bile yüksek derecede berraklığa veya düşük bulanıklığa sahiptir. Protein takviyeli berraklaştırılmış içecekler oluşturma yeteneği peynir altı suyu proteininin benzersiz bir avantajıdır. Peynir altı suyu proteini izolatının (WPI) düşük yağ ve mineral içeriği, yüksek berraklık ve düşük bulanıklığa sahip ürünlerle sonuçlanır.

Isıl işlem görmüş asitli içeceklere sıcak dolum yapılabilir. Sterilizasyon ayrıca asidik ortamlarda ozonlu suyla veya oksijen gerektiren kirleticileri öldürebilen diğer yöntemlerle önceden durulanmış ürün kaplarının sıcak doldurulmasıyla da sağlanır. Sıcak dolum kapları, dolum sıcaklıklarına ve ürün soğutulduğunda oluşan vakuma dayanabilen metal, cam veya özel plastik şişeler olabilir.

Soğuk dolum, ürünün ısıl işleme tabi tutulması bakımından sıcak doluma benzer. Sıcak dolumdan farklı olarak soğuk dolumlu ürünler dolumdan hemen önce 38°C'nin (100°F) altına soğutulur. Ürünün hemen soğutulması, sıcak dolum koşullarında meydana gelen vitamin bozulmasını ve lezzet değişikliklerini önlemeye yardımcı olur.

Asitli protein içecekleri için, kapalı metal kutuların veya cam şişelerin tünel pastörizasyonu yeterlidir ve pastörize gazlı içecek yapmanın tek pratik yoludur. Tünel pastörizasyonu biranın pastörize edilmesinde kullanılan geleneksel yöntemdir, ancak asitli proteinli içecekler için de pratiktir. Ancak bira üretimi dışında çok az üretici bu tür pastörizasyon kapasitesine sahiptir.

Süt proteinlerinin uygulanmasına ilişkin hususlar

Proteinli hazır içeceklerin en önemli bileşeni protein içeriğidir.

Protein kaynakları süt proteini konsantreleri (34%-89% proteini), izole süt proteinleri (90%-92% proteini) veya içeceğe benzersiz besinsel ve işlevsel faydalar sağlayan protein peptidleri olabilir. Bazen süt proteinleri, ürüne benzersiz amino asit bileşimi ve dokusal özellikler sağlamak için bitki bazlı bileşenler gibi diğer proteinlerle de birleştirilir, ancak bitki kaynaklı proteinler bazen formülatörler için lezzet ve doku zorlukları ortaya çıkarabilir. Bu karışımların, çeşitli bileşenler arasında meydana gelebilecek reaksiyonlar nedeniyle ısıl işlemden önce veya sonra stabilize edilmesi zor olacaktır. Farklı süt proteinleri farklı izoelektrik noktalarına ve moleküler boyutlara sahiptir ve ticari kullanım için farklı moleküler süt proteini bileşenleri vardır.

Bir süt proteini seçerken göz önünde bulundurulması gereken iki temel faktör vardır: 1) WPC, WPI, MPC, MPI veya MCC'nin bileşimini belirlediği için protein izolasyon yöntemi; ve 2) süt proteininin istikrarlı bir hammadde ve işleme kaynağına sahip olup olmadığı.

WPC80, MPC ve MPI fiziksel bir işlem olan membran filtrasyonu ile ayrıştırılarak elde edilir. Yağ ve kül içeriği, lezzet gibi tedarikçiden tedarikçiye değişebilir, ancak genel bileşim temelde aynıdır.

WPI için iki ana proses bulunmaktadır: iyon değişimi (kimyasal arıtma) ve membran filtrasyonu. Bu iki yöntemle elde edilen ürünlerin bileşimi mineral bileşimi, karbonhidrat içeriği ve glikopolipeptit (GMP) içeriği açısından farklılık göstermekte ve bu da uygulama özelliklerini etkilemektedir.

Hammaddenin partiden partiye stabilitesini korumak esastır. Bu nedenle, istenen uygulama için basit performans testleri gereklidir ve bu bilgiler standart spesifikasyonlara veya test raporlarına (COA) yansıtılmaz. Basit performans testleri özellikle son ürün veya proses değişime karşı daha az dirençli olduğunda veya son ürünün protein içeriği geleneksel limitlere yakın olduğunda gereklidir.