Experții din industria alimentară s-au străduit permanent să îmbunătățească metodele de procesare a alimentelor, pentru a elimina infecțiile cauzate de microorganisme și pentru a se asigura că aroma, culoarea, gustul și forma alimentelor rămân neschimbate. Ca urmare, în timp s-au dezvoltat tehnologii avansate de procesare a laptelui, după cum reiese din studiul ”Recent Advances in Food Processing Using High Hydrostatic Pressure Technology”, publicat de Critical Reviews in Food Science and Nutrition.

O condiție primordială: Siguranța alimentelor

Siguranța alimentelor și perioada de valabilitate sunt adesea strâns legate de calitatea microbiană și de alte fenomene, cum ar fi reacțiile biochimice, reacțiile enzimatice și modificările structurale, care pot influența indirect în mod semnificativ percepția consumatorilor cu privire la calitatea alimentelor.

Procesele convenționale de pasteurizare termică de conservare a alimentelor implică transferul de căldură dintr-un mediu de procesare în zona de încălzire cea mai lentă a unui produs, care este ulterior răcită.

Prin urmare, deși procesele termice sunt mecanisme eficiente pentru inactivarea microbiană, ele permit ocazional modificări ale calității produsului și provoacă generarea de arome nefavorabile, înmuierea texturii și distrugerea culorilor și vitaminelor.

Amploarea unor astfel de modificări depinde de produsul care este tratat și de gradienții de temperatură dintre alimente și limitele procesului implicat (Norton și Sun, 2018).

Cu toate acestea, o creștere recentă a cererii a prezentat provocări pentru industria alimentară, în principal în implementarea tehnicilor de păstrare a prospețimii alimentelor pe perioade mai lungi, în oferirea unei durate de valabilitate și comoditate rezonabile și în asigurarea siguranței alimentelor.

O tehnologie în dezvoltare

Cererea consumatorilor pentru alimente procesate minim a creat interes pentru tehnologiile non-termale, cum ar fi HPP, lumina intensă pulsată, câmp electric pulsat, iradiere și ultrasunete. Prin urmare, procesele non-termice sunt dezvoltate ca o alternativă la metodele termice tradiționale, care pot fi definite ca fiind acelea în care temperatura nu este factorul principal în inactivarea microorganismelor și a enzimelor.

Aceste tehnologii sunt folosite pentru a inactiva agenți patogeni de origine alimentară și anumite enzime de interes, fără a distruge componentele nutriționale și senzoriale care sunt de obicei afectate în timpul tratamentului termic.

HPP (tehnologia de procesare la presiuni înalte), este considerată una dintre cele mai promițătoare tehnici non-termice de conservare a alimentelor și este utilizată pentru pasteurizarea comercială a unui număr tot mai mare de produse alimentare.

HPP implică utilizarea lichidelor (apa este mediul obișnuit de transmitere a presiunii), pentru a transporta presiune la 100–800 MPa (în general nu mai puțin de 100 MPa), pentru a trata materialele alimentare.

Studiile anterioare au investigat HPP pentru o gamă largă de aplicații, inclusiv decontaminarea non-termică a alimentelor acide, tratamente combinate de încălzire sub presiune pentru a inactiva bacteriile patogene și dezactivarea enzimelor și producerea de noi materiale.

Principiile tehnolohiei HPP

Alimentele sunt o structură 3D a diferitelor substanțe care cuprinde proteine, amidon, lipide, enzime, acid nucleic și lichid. La presiune ridicată, golurile micro moleculelor (de exemplu, moleculele de apă), ale alimentelor au devenit înguste, în timp ce substanțele constând din molecule mai mari, cum ar fi cele din proteine, rămân sferice.

Moleculele mici produc efectele de permeație și umplere și aderă la mediul înconjurător în interiorul moleculelor mai mari, cum ar fi cele din proteine. Lanțurile de molecule mai mari, cum ar fi lanțurile de proteine, sunt prelungite după ce UHP scade la o presiune normală.

Această prelungire este cauzată de alterarea presiunii de procesare, ceea ce sugerează o distrugere parțială sau integrală a structurilor 3D ale lanțurilor de molecule mai mari, modificând astfel structura proteinei sau dezactivând structura enzimei.

Proteinele tratate sub presiune își păstrează structura primară, deoarece legăturile covalente nu sunt afectate de presiune. Principala contribuție a presiunii la inactivarea enzimatică este rearanjarea structurală a proteinelor sub presiune ridicată, cum ar fi modificările de hidratare care însoțesc alte interacțiuni intramoleculare necovalente.

Utilizarea HPP în procesarea lactatelor

Utilizarea HPP pentru fabricarea produselor lactate a primit o atenție considerabilă în ultimii ani. HPP poate păstra aroma, textura și nutrienții laptelui fără efecte dăunătoare, poate prelungi perioada de valabilitate și poate prezenta produse asemănătoare proaspete. De asemenea, trebuie luate în considerare riscurile pentru siguranța alimentară și posibilele beneficii pentru sănătate pentru consumatori.

S-a comparat cantitatea de aminoacizi liberi din laptele HPP, laptele original, laptele pasteurizat și sterilizat și laptele procesat folosind tehnici de procesare termică și a constatat că laptele HPP are cea mai mare cantitate de aminoacizi liberi, urmat de laptele pasteurizat și sterilizat și laptele procesat. prin utilizarea procesării termice.

Rezultatele au indicat că procesarea termică adecvată poate crește cantitatea de aminoacizi liberi. Totuși, o parte din aminoacizii liberi este distrusă pe măsură ce temperatura crește treptat. Laptele HPP reține toate ingredientele originale, cu excepția acidului propilamină și a cisteinei, și reține o cantitate mai mică de acid aspartic.

Un alt studiu a indicat că laptele original este sensibil la căldură, iar tehnologia termică actuală, precum pasteurizarea și sterilizarea la temperatură înaltă, dezactivează ingredientele; prin urmare, acestea sunt metode nepotrivite pentru a procesa laptele original. Cu toate acestea, HPP permite dezvoltarea și producerea laptelui original și poate reține ingredientele active ale albușurilor de ou sensibile la căldură.

Cum procedează Fonterra?

De exemplu, Fonterra Cooperative Group Ltd. folosește HPP pentru a produce lapte original și folosește sterilizarea termică pe zahăr și agenți de stabilizare, ambii nu sunt sensibili la căldură, înainte de a le lăsa să se răcească și înainte de a adăuga proteina laptelui original. După moderarea acidului, omogenizare, umplere, conservare și, în final, după ce a fost supus HPP, acest compus devine o marfă pe piață (Chawla et al., 2011).

Potențialul omogenizării la presiune înaltă ca alternativă la pasteurizarea termică în inactivarea agenților patogeni de origine alimentară a fost demonstrat și în lapte. Omogenizarea la presiune înaltă poate induce inactivarea microbiană a laptelui prin reducerea numărului total și a lactococilor și prin eradicarea completă a coliformilor, lactobacililor și enterococilor.

Studiile anterioare privind caracteristicile de fabricare a brânzeturilor ale laptelui tratat cu omogenizare la presiune înaltă s-au concentrat asupra proprietăților de coagulare a cheagului. Omogenizarea la presiune înaltă poate îmbunătăți proprietățile de coagulare ale laptelui prin scăderea timpului de coagulare a cheagului și creșterea ratei de întărire a cașului și a fermității gelului (Zamora et al., 2012).

Aplicarea HPP la lapte înainte de fabricarea brânzei a fost explorată științific, iar combinarea protocoalelor standard de fabricare a brânzei cu tratamentul la presiune înaltă poate produce brânzeturi de înaltă calitate, fără riscurile pentru sănătate cauzate de contaminarea cu agenți patogeni, cum ar fi enterita cu Salmonella, L. monocytogenes, sau bacterii formatoare de spori.

Extracția de carotenoid

Extracția crescută de carotenoid și reținerea potențialelor tributuri care promovează sănătatea în timpul depozitării la rece sunt inactivate prin aplicarea presiunii fără efectul negativ asupra aromei brânzei care apare după pasteurizare. Voigt și colab. (2012) au observat că tratamentul la presiune înaltă a laptelui la 600 Mpa, înainte de fabricarea brânzei cheddar, a redus numărul inițial de microbi și a crescut proteoliza în timpul maturării.

Brânza din lapte crud este la mare căutare de către consumatori, datorită trăsăturilor sale unice. Totuși, brânza este predispusă la contaminarea microbiană și defecte de aromă. Laptele tratat cu presiune mare înainte de fabricarea brânzei facilitează eliminarea a numeroși factori de risc, deși are ca rezultat brânza cu caracter similar. caracteristici față de cel produs din lapte crud netratat.

Acest lucru poate ajuta la dezvoltarea brânzeturilor inovatoare și sigure, oferind astfel un avantaj competitiv. Laptele de bovină conține mai multe componente bioactive, cum ar fi lactoferina, lactoperoxidaza și lizozima, care sunt factori nespecifici care sunt eficienți împotriva microorganismelor.

Aceste proprietăți sunt vulnerabile la condiții potențial de denaturare în timpul procesării termice. Tratamentul sub presiune al laptelui are efecte considerabile asupra proteinelor din lapte, iar tratamentul la presiune înaltă induce perturbarea și reformarea micelilor de cazeină și dimensiunea particulelor globulelor de grăsime.

Impactul HPP asupra proteinelor din zer

Pentru proteinele din zer, aplicațiile de înaltă presiune produc modificări ale conformației, urmate de agregare, în principal prin reacții de schimb sulfhidril-disulfură. Mazri și colab. (2012) au studiat efectul tratamentului de înaltă presiune asupra denaturarii lactoferinei și a lactoperoxidazei prezente în laptele degresat și zer.

Parametrii cinetici obținuți în acest studiu au facilitat predicția denaturarii induse de presiune a lactoferinei și a lactoperoxidazei pe baza presiunii și a timpului de menținere; iar lactoferina și lactoperoxidaza s-au denaturat în lapte lent la 400 MPa. Prin contrast, denaturarea zerului a fost rapidă la presiuni de peste 700 MPa.

Tratamentul efectuat la 600 MPa la 20 C a redus lactoferina imunoreactivă la aproximativ 75% și, respectiv, 65% în lapte și, respectiv, zer, în comparație cu probele corespunzătoare netratate. Tratamentul la presiune înaltă a îmbunătățit, de asemenea, denaturarea b-lactoglobulinei și a-lactalbuminei în laptele degresat și zer, iar tamponul fosfat a fost examinat într-un interval de presiune de 450–700 MPa la 20 C.

Gradul de denaturare a b-lactoglobulinei și a- lactalbumina a fost determinată prin măsurarea pierderii de reactivitate cu anticorpii lor specifici prin utilizarea imunodifuziei radiale, care extinde posibilitatea de a obține hidrolizate hipoalergenice de b-lactoglobuline și a-lactalbumină.