(Down page, the english version too) Autor: Ing. Tehnolog Cristina Delia Gavriluţ Atât procesatorii, cât şi cercetătorii din industria alimentară se află mereu în căutarea acelui ingredient superstar, unic, care să îndeplinească toate criteriile impuse sub aspect tehnologic, psiho-senzorial şi economic. Însă, de cele mai multe ori, aceste ingrediente minune se află chiar sub nasul nostru, noi fiind prea ocupaţi cu studiul unor substanţe cu formule chimice complexe, greu de izolat ori de obţinut şi a căror cercetare implică ore intense de muncă de laborator şi nu numai.   Zerul praf, soluția minune   Un exemplu concludent în acest sens este zerul, subprodus din industria laptelui a cărui potenţial a fost ignorat ani la rând atât de procesatori, cât şi de cercetători. Abia în ultimul deceniu ce s-au realizat anumite studii cu privire la proprietăţile funcţionale şi nu numai ale acestuia, concluzia oamenilor de ştiinţă fiind că acesta permite atât îmbunătăţirea aromei şi a texturii produsului în care este încorporat, cât şi a culorii (favorizează brunificarea), dar şi reducerea nivelului de sodiu, toate acestea la un preţ avantajos şi convenabil pentru producători. Drept urmare, în ultimii ani ani, am asistat la o explozie pe piaţă, în sensul că zerul, datorită compoziţiei sale chimice, dar şi caracteristicilor tehnologice şi chimice, a devenit parte componentă şi integrată a unui număr mare de produse alimentare de pe piaţă, de la lapte praf pentru copii, până la băuturi ori supe instant, băuturi pe bază de lapte, produse de patiserie, dulciuri sau îngheţată. Astfel, conform estimărilor 3A Business Consulting, în S.U.A, producţia de zer praf, a crescut între 2005 şi 2009 cu 17% pe an, iar tendinţa este în continuare de creştere. Acest lucru este explicabil prin faptul că permeatul de zer este un produs de înaltă calitate, cu proprietăţi nutriţionale, tehnologice şi funcţionale superioare produselor similare.   Dar de ce zer praf? Zerul sub formă deshidradată este cea mai importantă formă de valorificare a zerului, cunoscându-se aproximativ zece produse din zer sau derivate ale acestuia concentrate sau uscate, printre care amintim zerul dulce praf, acid praf, delactozat praf, demineralizat praf etc. Fiecare dintre aceste permeate pe bază de zer are caracteristici proprii, însă toate au la bază o compiziţie chimică sănătoasă, în sensul că este ştiut faptul că zerul este cel mai valoros subprodus din industria laptelui deoarece conţine cea mai mare parte a substanţelor nutritive din lapte. Există diverse metode de obţinere a premeatului din zer, fie prin uscare, fie prin concentrare.   Prețul avantajos   Pe lângă aspectele funcţionale, tehnologice şi nutriţionale legate de zerul praf, acesta prezintă avantaje şi din punct de vedere economic, preţul acestuia pe piaţă fiind relativ constant în ultimii ani şi în mod indubitabil mai mic decât cel al altor produse cu proprietăţi similare, motiv pentru care numeroşi procesatori din industria alimentară au început să îl folosească la nivel industrial pentru a-şi reduce cheltuielile şi a-şi rotunji câştigurile. Singurul impediment legat de utilizarea zerului sub formă de permeat este legat de legislaţia proprie fiecărei ţări, deoarece sunt unele zone geografice în care, dintr-un motiv sau altul folosirea zerului în producţie este limitată.   Wisconsin Center for Dairy Research a realizat un studiu cu privire la proprietăţile permeatului din zer în anul 2009, rezultatele fiind de-a dreptul spectaculoase, în sensul că cercetătorii americani nu numai că au demonstrat ceea ce intuiau atunci când au demarat cercetările ci au şi descoperit lucruri noi şi complet neaşteptate despre acest produs. Astfel, ei s-au concentrat iniţial pe proprietatea permeatului din zer de a îmbunătăţi aroma şi de a favoriza brunificarea, precum şi de a reduce costurile de producţie.Însă, spre surprinderea oamenilor de ştiinţă, aceştia au descoperit faptul că permeatul din zer are şi proprietatea unică de a fixa şi chiar de a substitui sarea din produsele alimentare în care este încorporat.   Deşi nu s-au condus studii extensive cu privire la motivul pentru care permeatul de zer se poate comporta ca şi un înlocuitor al sării, se crede că această proprietate se datorează componentelor sale nonproteice pe bază de nitrogen, şi anume uree, creatină, creatinină, amoniac, acid uric, respectiv orotic ce ar putea acţiona drept potenţiatori de aromă, în vreme ce sărurile minerale de fosfor, sodiu, potasiu şi magneziu din compoziţie substituie şi/sau fixează sarea. În urma studiilor efectuate pe produse de panificaţie şi patiserie, în care s-au încorporat diverse cantităţi de permeat din zer s-a constatat o reducere a cantităţii de sare în produsul finit de 12 până la 70%. Pe baza acestor descoperiri, în 2010 la Chicago cu ocazia IFT Food Expo au fost prezentate publicului consumator diverse tipuri de permeate de zer dulci, acide sau delactozate cu capacitatea de a reduce sau substitui sarea.   Multifuncționalitate tehnologică   Permeatul din zer este un produs multifuncţional care, pe lângă capacitatea sa de a potenţa aroma produselor alimentare, prezintă şi alte caracteristici importante, printre care amintim capacitatea de gelifire, de legare a apei, solubilitate crescută, este un bun spumant, respectiv emulsificator, putând influenţa chiar şi vâscozitatea produselor alimentare în care este încorporat. Dintre toate aceste proprietăţi funcţional, solubilitatea este considerată ca fiind cea mai importantă, deoarece o bună solubilitate este necesară pentru toate celelalte proprietăţi. O bună solubilitate este determinată de calitatea şi cantitatea proteinelor din permeat (conţine 25-90% proteină), care interacţionează cu sărurile, solventul şi alte componente chimice din produsul alimentar. O proprietate unică pe care proteinele din zer o posedă este aceea că sunt solubile în apă pe un interval de pH de la 2 la 9, ceea ce permite utilizarea acestuia într-o gamă largă de produse alimentare lichide. Provocarea survine atunci când această proprietate trebuie menţinută în timpul tratamentelor termice, deoarece majoritatea produselor alimentare existente pe piaţă sunt tratate termic, iar proteinele, în general sunt sensibile la căldură, fiind susceptibile de denaturare sau alte forme de degradare.   Stabilitatea termică este o caracteristică a proteinelor de a supravieţui tratamentelor termice fără a suferi schimbări detrimentale ale caracteristicilor fizice şi tehnologice, ca de exemplu creşterea vâscozităţii, separarea fazelor, precipitarea sau gelifierea ori apariţia unei turbidităţi excesive. Datorită conţinutului său ridicat în proteine, în special α-lactoalbumine şi β-lactoglobuline, permeatul din zer este un mediu susceptibil acestor transformări enumerate anterior. Însă tocmai aceste proteine sunt cele care protejează zerul faţă de acţiunile denaturative ale căldurii din timpul tratamentelor termice prin însăşi structura lor chimică, matricea proteică a acestora fiind una extrem de solidă şi de bine închegată, astfel că ele practic îşi generează un mecanism de autoapărare în timpul tratamentelor termice, în sensul că moleculele se desfac şi se reorganizează foarte rapid sub acţiunea căldurii, formându-se mereu noi şi noi legături chimice cu rol de protecţie între substanţele chimie din compoziţia acestor proteine. Drept urmare, la sfârşitul tratamentului termic, efectul denaturativ al căldurii este cu până la 60% mai redus decât în cazul altor proteine, mai ales dacă permeatul de zer a fost supus unui proces de hidroliză ori are adiţionate săruri de chelare.   Pe baza acestor date s-au efectuat studii intensive cu privire la stabilitatea termică a proteinelor specifice zerului, cercetătorii descoperind în ultimii ani şi alte metode de a creşte şi mai mult stabilitatea termică a acestora. Printre acestea amintim cross-linkingul enzimatic, chelarea minerală sau ultrasonicarea, precum şi reducerea tendinţei de aglomerare a proteinelor sub acţiunea căldurii prin adaos de zaharuri, hidroliză enzimatică, respingere electrostatică, conjugare cu carbohidraţi etc. Cu cât stabilitatea proteinelor din permeat este mai mare, cu atât aplicabilitatea acestuia în diverse ramuri ale industriei alimentare creşte.   La nivel global, este evident faptul că asistăm la un trend ascendent în ceea ce priveşte utilizarea zerului ca şi sursă importantă şi extrem de valoroasă de proteine de înaltă calitate.   Innovative dairy raw materials: dried whey   Both processors and food researchers are always looking for superstar unique ingredient, that meets all the criteria of the technological, economic and psycho-sensory aspects. But most of the time, these miracle ingredients are right under our noses, we are too busy to study complex chemical formulas of substances, difficult to isolate or obtained and whose research involves intense hours of laboratory work and not only.   Whey powder, the miracle solution   A good example of this is the whey, a by-product of the dairy industry whose potential has been ignored for years both by processors and researchers. Only in the last decade that have made ​​some studies on the functional properties and not only for this, and the conclusion of scientists is that it allows the improvement of flavor and texture of the product that is embedded in, and the color (favoring browning) as well as sodium reduction, all at an affordable price and convenient for producers. As a result, in recent years, we have seen an explosion in the market, meaning that whey due to its chemical composition, and technological and chemical characteristics, has become an integrated part of many foods on the market, from skimmed powder milk for children, to drinks or instant soups, milk-based drinks, pastries, candy or ice cream. According to estimates of 3A Business Consulting in USA, whey powder production increased between 2005 and 2009 by 17% a year, and the trend is still growing. This is explained by the fact that whey permeate is a high-quality product, with nutritional properties, technological and functional superior to similar products.   But why whey powder? Dried whey is the most important form of recovery of whey, knowing about ten products or derivatives of whey, concentrated or dried, among which we mention sweet whey powder, acid powder, delactosed powder, demineralized powder etc. Each of these whey permeate has its own characteristics, but all are based on a chemical healthy composition, in that it is known that whey is the most valuable product of the dairy industry because it contains most of the nutrients in milk. There are various methods of obtaining whey permeate, either by drying or by concentration.   Advantageous price   Besides functional, technological and nutritional aspects related whey powder, this has economically advantages, its market price is relatively constant in recent years and undoubtedly lower than that of other products with similar properties, reason of which many food processors began to use it at industrial level in order to reduce costs and to round earnings. The only impediment related to the use of whey permeate relates to its each country own legislation, because there are some geographical areas where, for one reason or another, the use of whey in production is limited.   Wisconsin Center for Dairy Research conducted a study on the properties of whey permeate in 2009, the results are spectacular, in the sense that American researchers have not only demonstrated that what they sensed when it started investigations, but also have revealed something new and completely unexpected about this product. So they focused initially on whey permeate property to improve flavor and to promote browning and reduce production costs. But, surprising for the scientists, they found that whey permeate has the unique property to fix and even replace salt in foods in which it is incorporated.   Although no extensive studies have been conducted on why whey permeate can act as a substitute for salt, and it is believed that this is due to its non-protein components based on nitrogen, namely urea, creatine, creatinine, ammonia, uric acid, respectively orotic acid that could act as a flavor enhancer, while the minerals of phosphorus, sodium, potassium and magnesium substitute composition and/or salt fixation. Following the studies on breads and pastries, which have been incorporated various amounts of whey permeate was found a reduction in the amount of salt in the finished product from 12 to 70%. Based on these findings, in 2010 in Chicago, with the occasion of  IFT Food Expo, there were presented to consuming public different types of sweet whey permeate, acid or delactosed with the ability to reduce or substitute salt.   Technological versatility   Whey permeate is a multifunctional product that, in addition to its ability to enhance the flavor of food, presents other important features, among which gelling capacity, water-binding, increased solubility, is a good foaming factor, respectively emulsifier, can even influence the viscosity of food in which it is incorporated. Among all these functional properties, solubility is considered as the most important because good solubility is required for all other properties. Good solubility is determined by the quality and quantity of protein in permeate (containing 25-90% protein), which interacts with salts, solvents and other chemicals in food. A unique property that whey proteins possess is that they are soluble in water to a pH range of 2-9, which allows its use in a wide range of liquid food products. The challenge arises when this property has to be maintained during thermal treatments, because most foods on the market are heat treated and proteins in general are sensitive to heat and are susceptible of distortion or other damage.   Thermal stability is a characteristic of proteins to survive heat treatment without suffering detrimental changes in physical and technical characteristics, such as increased viscosity, phase separation, precipitation or gelling or occurrence of excessive turbidities. Due to its high protein content, especially α- lactoalbumine and β-lactoglobulin, whey permeate is a medium capable of such transformations listed above. Yet these whey proteins are those that protect the whey against denaturation action of heat during thermal treatments by their chemical structure itself, the matrix protein of which is an extremely strong and well-knit, so they practically generates its self-defense mechanism during heat treatment, meaning that molecules unfold and quickly reorganized under the action of heat, forming ever new and new chemical bonds with a protective role between chemicals within these proteins. Therefore, at the end of the heat treatment, the denaturation effect of heat is up to 60% less than other proteins, especially if the whey permeate was subjected to hydrolysis or has compounded chelating salts.   Based on these data have been conducted intensive studies regarding the thermal stability of specific whey proteins, the researchers discovered in recent years other ways to further increase their thermal stability. Among them we mention enzymatic cross-linking, mineral chelating or ultrasonication, as well as protein agglomeration reductions under heat action by the addition of sugars, enzymatic hydrolysis, electrostatic rejection, conjugation with carbohydrates etc. Greater the protein stability in the permeate, greater  its applicability in various food industries.   Globally, it is clear that we are witnessing an upward trend in the use of whey as important and extremely valuable source of high quality protein.