Mikrofiltrering gir nye muligheter ved produksjon av proteinrik yoghurt

  • Yoghurt med grov og kornete struktur til venstre og glatt og viskøs struktur til høyre.
    Foto
    Camilla Elise Jørgensen
  • Yoghurtmelk med "store" (til venstre) og "små" (til høyre) kaseinmiceller
    Foto
    Camilla Elise Jørgensen
  • Mikrofiltreringsanlegg
    Foto
    Camilla Elise Jørgensen

Produksjon av proteinrike yoghurter gir store mengder sur myse, et biprodukt som er vanskelig å anvende. En endring av produksjonsprosessen eliminerer volumet av sur myse og optimaliserer utnyttelsen av melkas proteiner.

av KBM

Mikrofiltrering gir nye muligheter ved produksjon av proteinrik yoghurt

Forbrukernes interesse for proteinrike yoghurter har økt de siste årene. Disse yoghurtene selges ofte under navnet «Gresk yoghurt». Produksjon av proteinrik yoghurt omfatter konsentrering av yoghurt til et ønsket proteininnhold, noe som samtidig gir produksjon av sur myse. Sammensetningen til den sure mysen gjør dette til et vanskelig biprodukt å anvende. Andre utfordringer som produsenter av proteinrik yoghurt møter kan være relatert til yoghurtens sensoriske egenskaper, som grov og kornete struktur. Nye produksjonsmetoder som kan overvinne disse utfordringene er derfor ønskelige.

Mikrofiltrering har industrielt blitt implementert til kaseinstandardisering av ystemelk. På grunn av at melkas hovedproteiner, kaseiner og myseproteiner, har ulik molekylstørrelse, kan de separeres i to ulike fraksjoner ved bruk av mikrofiltrering med membranporestørrelser fra 0.05-0.20 µm. Melkefraksjoner som er rike på kaseiner eller native myseproteiner er et utmerket utgangspunkt for skreddersøm og utvikling av meieriprodukter, slik som proteinrike yoghurter. Dersom proteininnholdet til yoghurten økes før fermenteringstrinnet, som ved bruk av mikrofiltrering, vil vi unngå produksjon av sur myse. Hovedmålet til dette forskningsprosjektet var å undersøke hvordan mikrofiltrering kan optimaliseres og benyttes ved produksjon av proteinrik yoghurt (≥ 5.6% protein).

Målrettet valg av membraner til proteinfraksjonering av melk
Det første arbeidet avdekket at industrien bør være kritiske ved valg av membraner til mikrofiltrering. Porestørrelsen til membranene påvirker fraksjoneringen av proteinene. Det finnes i dag ingen standard som definerer membranenes porestørrelse og porestørrelsen som oppgis bør forstås som en indikasjon på separasjonsevnen til membranene. Hvis målet er å oppnå rene fraksjoner med henholdsvis kaseiner og native myseproteiner bør membranen holde tilbake kaseiner og gi optimal permeasjon av myseproteiner. Under betingelsene som ble brukt i arbeidet, ble det konkludert med at 0.10 µm keramiske membraner ga bedre fraksjonering av kaseiner og myseproteiner enn 0.05 eller 0.20 µm keramiske membraner. 

Mikrofiltreringsanlegg

Mikrofiltreringsanlegg

Foto
Camilla Elise Jørgensen

Forbedring av yoghurtstruktur med native myseproteiner
I dette arbeidet ble en ny prosess for framstilling av proteinrik yoghurt undersøkt. Ved å flytte konsentreringstrinnet fra etter til før fermentering ble biproduksjon av sur myse eliminert.
Proteinrik yoghurt (8%) ble produsert ved å tilsette nativt myseproteinkonsentrat til kaseinkonsentrat fra mikrofiltrering av melk. En reduksjon i varmebehandlingen til yoghurtmelken var nødvendig for å redusere denatureringen av myseproteiner, og dermed redusere fastheten til yoghurtgelen og koagelpartiklene til den rørte yoghurten. En for fast yoghurtgel ga store partikler i den rørte yoghurten, noe som var korrelert med grovt og kornete utseende. Kombinasjonen av et høyt proteininnhold og gjenværende native (udenaturerte) myseproteiner i den varmebehandlede yoghurtmelken ga glatt og viskøs proteinrik yoghurt. 

Yoghurt med grov og kornete struktur til venstre og glatt og viskøs struktur til høyre.

Yoghurt med grov og kornete struktur til venstre og glatt og viskøs struktur til høyre.

Foto
Camilla Elise Jørgensen

Fraksjonering av kaseinmiceller med mikrofiltrering
I det første arbeidet ble det avdekket at mikrofiltrering av melk med 0.20 µm membraner ga én fraksjon med «store» kaseinmiceller (~180 nm) og én fraksjon med «små» kaseinmiceller (~130 nm). Disse fraksjonene ble brukt til å lage proteinrik yoghurt (5.6%). Forsøkene avdekket at kaseinmicellestørrelse hadde signifikant innvirkning på de reologiske egenskapene til set-type (urørt) yoghurt. Yoghurtmelka med små kaseinmiceller ga yoghurt som var fastere og hadde høyere grad av elastiske egenskaper (G’) enn yoghurtmelka med store kaseinmiceller. Protein er en verdifull melkekomponent, og anvendelse av konsentrat med små kaseinmiceller kan gi besparelser i mengde protein som trengs for å oppnå en yoghurt med en viss fasthet. Tidligere har kaseinmiceller blitt fraksjonert i labskala med ulike teknikker. Resultatene fra disse arbeidene viste at mikrofiltrering, som er en industrielt anvendbar teknologi, kan benyttes til å fraksjonere kaseinmiceller. 

Yoghurtmelk med "store" (til venstre) og "små" (til høyre) kaseinmiceller

Yoghurtmelk med "store" (til venstre) og "små" (til høyre) kaseinmiceller

Foto
Camilla Elise Jørgensen

Resultatene fra forskningsprosjektet har vist at mikrofiltrering av melk før fermentering kan benyttes til framstilling av proteinrik yoghurt. Anvendelse av fraksjoner fra mikrofiltrering av melk, og kontroll av myseproteiners denatureringsgrad under varmebehandling av yoghurtmelk, kan gi et bredt spekter av proteinrike yoghurtvarianter med ulik proteinsammensetning og sensoriske egenskaper.

Tid og sted for forsvar finner du her.

Prosjektet er finansiert av TINE SA og Norges forskningsråd gjennom nærings PhD-ordningen.

Published 16. september 2017 - 9:59 - Updated 21. september 2017 - 12:37